TW201533535A - 感放射線性組成物及其製造方法、硬化膜、彩色濾光片及其製造方法、圖案形成方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種感放射線性組成物及感放射線性組成物的製造方法、硬化膜、彩色濾光片及其製造方法、圖案形成方法、固體攝像元件、圖像顯示裝置,所述感放射線性組成物可使長時間的放置性良好,並且抑制異物的產生及殘渣的產生。本發明的感放射線性組成物含有包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及樹脂,相對於顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,所述樹脂的酸值為
20mgKOH/g~50mgKOH/g,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
Description
本發明是有關於一種感放射線性組成物。特別是有關於一種可較佳地用於形成彩色濾光片的著色層的感放射線性組成物。進而,本發明是有關於一種感放射線性組成物的製造方法、硬化膜、彩色濾光片及其製造方法、圖案形成方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
近年來,伴隨著個人電腦(personal computer)、特別是大畫面液晶電視的發展,有液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)、特別是彩色液晶顯示器的需求增加的傾向。根據進一步高畫質化的要求,亦期望有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示器的普及。另一方面,由於數位照相機(digital camera)、帶
有照相機的行動電話的普及,電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)影像感測器等固體攝像元件的需求亦不斷增大。
作為該些顯示器或光學元件的關鍵元件(key device),使用彩色濾光片,進一步高畫質化的要求與對降低成本(cost down)的要求不斷提高。此種彩色濾光片通常具備紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)三原色的著色圖案,在顯示元件或攝像元件中,發揮將所通過的光分成3原色的作用。
對於彩色濾光片中所使用的著色劑,共同要求如下特性。即,必需以下性能:具有色彩再現性而且具有較佳的分光特性;不存在導致液晶顯示器的對比度降低的光散射、或導致固體攝像元件的色差.粗糙感的光學濃度的不均勻性等光學混亂;在使用的環境條件下的堅牢性、例如耐熱性、耐光性、耐濕性等良好;莫耳吸光係數大而可實現薄膜化等。
作為用以形成彩色濾光片的著色區域的組成物,已知專利文獻1~專利文獻6中記載的組成物。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-198408號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-086375號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-086089號公報
[專利文獻4]日本專利特開2004-287298號公報
[專利文獻5]日本專利特開2009-151026號公報
[專利文獻6]日本專利特開2012-211968號公報
此處,關於用以形成彩色濾光片的著色區域的組成物,要求以下性能:抑制由使用組成物形成硬化膜後直至曝光為止的長時間放置所致的圖案的線寬變動(以下亦稱為「長時間的放置性」);抑制長時間保存所製備的組成物的情形時的異物的產生;以及抑制曝光.顯影後的殘渣的產生。
本發明解決所述課題,且其是有關於一種可使長時間的放置性良好並且抑制異物的產生及殘渣的產生的感放射線性組成物及其製造方法、硬化膜、彩色濾光片及其製造方法、圖案形成方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
本發明者進行了詳細研究,結果發現,藉由使用以下感放射線性組成物可解決所述課題,從而完成了本發明,所述感放射線性組成物含有包含顏色索引(Color Index,C.I.)顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及具有胺值及酸值的樹脂,且相對於顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,樹脂的酸值及樹脂的胺值相對於酸值之比分別為特定範圍。
具體而言,藉由下述手段<1>、較佳為手段<2>~手段<
14>解決了所述課題。
<1>一種感放射線性組成物,含有包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及樹脂,且相對於所述顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,所述樹脂的酸值為20mgKOH/g~50mgKOH/g,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
<2>如<1>所記載的感放射線性組成物,更含有酸性衍生物、酸性衍生物的胺鹽及酸性衍生物的金屬鹽的至少一種。
<3>如<1>或<2>所記載的感放射線性組成物,更含有紫外線吸收劑。
<4>如<1>至<3>中任一項所記載的感放射線性組成物,其中所述樹脂相對於所述顏料之質量比為0.2~0.4。
<5>如<1>至<4>中任一項所記載的感放射線性組成物,更含有聚合性化合物及聚合起始劑。
<6>如<1>至<5>中任一項所記載的感放射線性組成物,其是用於形成彩色濾光片的著色層。
<7>一種感放射線性組成物的製造方法,使用共分散液,所述共分散液含有包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及樹脂,且相對於所述顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量
份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,所述樹脂的酸值為20mgKOH/g~50mgKOH/g,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
<8>如<7>所記載的感放射線性組成物的製造方法,包括:使用所述樹脂將包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185的顏料共分散。
<9>一種硬化膜,其是使如<1>至<6>中任一項所記載的感放射線性組成物硬化而獲得。
<10>一種彩色濾光片,具有如<9>所記載的硬化膜。
<11>一種圖案形成方法,包括:將如<1>至<6>中任一項所記載的感放射線性組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層的步驟;對所述感放射線性組成物層以圖案狀進行曝光的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成圖案的步驟。
<12>一種彩色濾光片的製造方法,包括:將如<1>至<6>中任一項所記載的感放射線性組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層的步驟;對所述感放射線性組成物層以圖案狀進行曝光的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成圖案的步驟。
<13>一種固體攝像元件,具有如<10>所記載的彩色濾光片或藉由如<12>所記載的彩色濾光片的製造方法所得的彩色濾光片。
<14>一種圖像顯示裝置,具有如<10>所記載的彩色濾光
片或藉由如<12>所記載的彩色濾光片的製造方法所得的彩色濾光片。
根據本發明,可提供一種可使長時間的放置性良好並且抑制異物的產生及殘渣的產生的感放射線性組成物。另外,亦可提供一種感放射線性組成物的製造方法、硬化膜、彩色濾光片及其製造方法、圖案形成方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以下,對本發明的內容加以詳細說明。另外,於本申請案說明書中,所謂「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含意而使用。
本說明書中,所謂總固體成分,是指自組成物的總組成中去掉溶劑所得的成分的總質量。另外,是指25℃下的固體成分。
於本說明書中的基團(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基團(原子團),並且亦包含具有取代基的基團(原子團)。例如所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),而且亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
另外,本說明書中所謂「放射線」,例如是指水銀燈的明線光譜、準分子雷射所代表的遠紫外線、極紫外線((Extreme
Ultraviolet,EUV)光)、X射線、電子束等。另外,本發明中所謂光,是指光化射線或放射線。本說明書中所謂「曝光」,只要無特別說明,則不僅是指利用水銀燈、準分子雷射所代表的遠紫外線、X射線、EUV光等的曝光,利用電子束、離子束等粒子束的描畫亦包括在曝光中。
另外,本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯兩者或任一者,「(甲基)丙烯酸」表示丙烯酸及甲基丙烯酸兩者或任一者,「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基兩者或任一者。
另外,本說明書中,「單體」與「單體(monomer)」為相同含意。單體是指有別於寡聚物及聚合物、重量平均分子量為2,000以下的化合物。本說明書中,所謂聚合性化合物,是指具有聚合性官能基的化合物,可為單體亦可為聚合物。所謂聚合性官能基,是指參與聚合反應的基團。
本說明書中,化學式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Pr表示丙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
本說明書中,「步驟」一詞不僅是指獨立的步驟,即便於無法與其他步驟明確劃分的情形時,只要可達成該步驟的預期作用,則包括在本用語中。
本說明書中,重量平均分子量及數量平均分子量是以由凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定所得的聚苯乙烯換算值來定義。本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數
量平均分子量(Mn)例如可藉由以下方式求出:使用HLC-8220(東曹(股)製造),使用TSKgel Super AWM-H(東曹(股)製造,6.0mm ID×15.0cm)作為管柱,使用10mmol/L的溴化鋰N-甲基吡咯啶酮(N-Methyl Pyrrolidinone,NMP)溶液作為溶離液。
<感放射線性組成物>
本發明的感放射線性組成物(以下亦稱為「本發明的組成物」)的特徵在於:含有包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及具有胺值及酸值的樹脂,且相對於顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比、即(C.I.顏料黃150的質量:C.I.顏料黃185的質量)為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,樹脂的酸值為20(mgKOH/g)~50(mgKOH/g),且胺值相對於酸值之比為0.85(mgKOH/g)~1.45(mgKOH/g)。
根據本發明,可使長時間的放置性良好並且抑制異物的產生及殘渣的產生。另外,根據本發明,亦可使組成物的過濾性良好,且亦可抑制於製成硬化膜時的表面的粗糙。
本發明的組成物較佳為用於形成彩色濾光片的著色層。本發明的組成物亦可除了包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及具有胺值及酸值的樹脂以外,更含有聚合性化合物、聚合起始劑等。
例如於藉由光阻劑來形成著色層的情形時,本發明的組成物較佳為除了包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185
的顏料以及具有胺值及酸值的樹脂以外,亦含有聚合性化合物、聚合起始劑及鹼可溶性樹脂。進而,亦可含有界面活性劑、溶劑等。
另外,於藉由乾式蝕刻來形成著色層的情形時,本發明的組成物較佳為除了包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及具有胺值及酸值的樹脂以外,亦含有聚合性化合物。進而,亦可含有界面活性劑、溶劑等成分。
以下,對本發明的組成物加以詳細說明。
<<顏料>>
本發明的組成物至少含有C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185作為顏料。
本發明的組成物中,相對於包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185的所有顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,較佳為81質量份~85質量份,更佳為82質量份~84質量份。藉由將相對於顏料100質量份的C.I.顏料綠36的含量設定為80質量份以上,可於形成彩色濾光片的情形時進一步減少再生圖像的粗糙。另外,藉由將相對於顏料100質量份的C.I.顏料綠36的含量設定為86質量份以下,可抑制異物的產生及殘渣的產生。
本發明的組成物中,相對於所有顏料100質量份,C.I.顏料黃185的含量較佳為0.1質量份~30質量份,更佳為1質量份~20質量份,進而佳為2質量份~10質量份。
本發明的組成物中,相對於所有顏料100質量份,C.I.顏料黃150的含量較佳為1質量份~40質量份,更佳為5質量份~20質量份,進而佳為8質量份~15質量份。
本發明的組成物中,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,較佳為65.4:35.6~75.0:25.0的範圍,更佳為68.0:32.0~72.0:28.0的範圍。
本發明的組成物中所用的顏料的平均一次粒子尺寸實際上為10nm以上。就獲得更良好的對比度的觀點而言,上限較佳為1μm以下,更佳為500nm以下,進而佳為200nm以下,進而更佳為100nm以下,尤佳為50nm以下。另外,作為表示粒子的單分散性的指標,本發明中只要無特別說明,則使用體積平均粒徑(Mv)與數量平均粒徑(Mn)之比(Mv/Mn)。顏料微粒子(一次粒子)的單分散性、即Mv/Mn較佳為1.0~2.0,更佳為1.0~1.8,尤佳為1.0~1.5。再者,本發明中,關於粒子的平均一次粒徑,根據藉由穿透式電子顯微鏡所觀察到的圖像來求出圓相當直徑,將所述粒子的平均一次粒徑設定為500個粒子的圓相當直徑的平均值。
顏料粒子的製備方法只要依據通常的方法即可,例如可藉由研磨(milling)進行粉碎而製備(分解(break-down)法),亦可使用良溶劑與不良溶劑藉由析出而製備(組建(build-up)法)。關於前者(分解法),可使用珠磨機(beads mill)等藉由常法將顏料粒子微細化。例如可參照「日本圖像學會雜誌」(第45
卷,第5號(2006)12頁-21頁)的「機械粉碎」的項中記載的說明。關於後者(組建法),亦稱為再沈澱法等,例如可參照日本專利特開2011-026452號公報、日本專利特開2011-012214號公報、日本專利特開2011-001501號公報、日本專利特開2010-235895號公報、日本專利特開2010-2091號公報、日本專利特開2010-209160號公報等。
本發明的組成物為了調整組成物的分光透過率,亦可適當添加無機顏料、C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185以外的有機顏料、染料等著色劑。
可適當添加至本發明的組成物中的無機顏料可列舉金屬氧化物、金屬錯鹽等所示的金屬化合物,具體可列舉:鐵、鈷、鋁、矽、鎘、鉛、銅、鈦、鋯、鎂、鉻、鋅、銻等金屬氧化物及所述金屬的複合氧化物,碳黑、鈦黑等黑色顏料。
可適當添加至本發明的組成物中的有機顏料例如可列舉:C.I.顏料黃1、C.I.顏料黃2、C.I.顏料黃3、C.I.顏料黃4、C.I.顏料黃5、C.I.顏料黃6、C.I.顏料黃10、C.I.顏料黃11、C.I.顏料黃12、C.I.顏料黃13、C.I.顏料黃14、C.I.顏料黃15、C.I.顏料黃16、C.I.顏料黃17、C.I.顏料黃18、C.I.顏料黃20、C.I.顏料黃24、C.I.顏料黃31、C.I.顏料黃32、C.I.顏料黃34、C.I.顏料黃35、C.I.顏料黃35:1、C.I.顏料黃36、C.I.顏料黃36:1、C.I.顏料黃37、C.I.顏料黃37:1、C.I.顏料黃40、C.I.顏料黃42、C.I.顏料黃43、C.I.
顏料黃53、C.I.顏料黃55、C.I.顏料黃60、C.I.顏料黃61、C.I.顏料黃62、C.I.顏料黃63、C.I.顏料黃65、C.I.顏料黃73、C.I.顏料黃74、C.I.顏料黃77、C.I.顏料黃81、C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃86、C.I.顏料黃93、C.I.顏料黃94、C.I.顏料黃95、C.I.顏料黃97、C.I.顏料黃98、C.I.顏料黃100、C.I.顏料黃101、C.I.顏料黃104、C.I.顏料黃106、C.I.顏料黃108、C.I.顏料黃109、C.I.顏料黃110、C.I.顏料黃113、C.I.顏料黃114、C.I.顏料黃115、C.I.顏料黃116、C.I.顏料黃117、C.I.顏料黃118、C.I.顏料黃119、C.I.顏料黃120、C.I.顏料黃123、C.I.顏料黃125、C.I.顏料黃126、C.I.顏料黃127、C.I.顏料黃128、C.I.顏料黃129、C.I.顏料黃137、C.I.顏料黃147、C.I.顏料黃148、C.I.顏料黃151、C.I.顏料黃152、C.I.顏料黃153、C.I.顏料黃154、C.I.顏料黃155、C.I.顏料黃156、C.I.顏料黃161、C.I.顏料黃162、C.I.顏料黃164、C.I.顏料黃166、C.I.顏料黃167、C.I.顏料黃168、C.I.顏料黃169、C.I.顏料黃170、C.I.顏料黃171、C.I.顏料黃172、C.I.顏料黃173、C.I.顏料黃174、C.I.顏料黃175、C.I.顏料黃176、C.I.顏料黃177、C.I.顏料黃179、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃181、C.I.顏料黃182、C.I.顏料黃187、C.I.顏料黃188、C.I.顏料黃193、C.I.顏料黃194、C.I.顏料黃199、C.I.顏料黃213、C.I.顏料黃214等;C.I.顏料橙2、C.I.顏料橙5、C.I.顏料橙13、C.I.顏料橙16、C.I.顏料橙17:1、C.I.顏料橙31、C.I.顏料橙34、C.I.顏料橙36、C.I.顏料橙38、C.I.顏料橙43、C.I.顏料橙46、C.I.顏料橙48、C.I.
顏料橙49、C.I.顏料橙51、C.I.顏料橙52、C.I.顏料橙55、C.I.顏料橙59、C.I.顏料橙60、C.I.顏料橙61、C.I.顏料橙62、C.I.顏料橙64、C.I.顏料橙71、C.I.顏料橙73等;C.I.顏料紅1、C.I.顏料紅2、C.I.顏料紅3、C.I.顏料紅4、C.I.顏料紅5、C.I.顏料紅6、C.I.顏料紅7、C.I.顏料紅9、C.I.顏料紅10、C.I.顏料紅14、C.I.顏料紅17、C.I.顏料紅22、C.I.顏料紅23、C.I.顏料紅31、C.I.顏料紅38、C.I.顏料紅41、C.I.顏料紅48:1、C.I.顏料紅48:2、C.I.顏料紅48:3、C.I.顏料紅48:4、C.I.顏料紅49、C.I.顏料紅49:1、C.I.顏料紅49:2、C.I.顏料紅52:1、C.I.顏料紅52:2、C.I.顏料紅53:1、C.I.顏料紅57:1、C.I.顏料紅60:1、C.I.顏料紅63:1、C.I.顏料紅66、C.I.顏料紅67、C.I.顏料紅81:1、C.I.顏料紅81:2、C.I.顏料紅81:3、C.I.顏料紅83、C.I.顏料紅88、C.I.顏料紅90、C.I.顏料紅105、C.I.顏料紅112、C.I.顏料紅119、C.I.顏料紅122、C.I.顏料紅123、C.I.顏料紅144、C.I.顏料紅146、C.I.顏料紅149、C.I.顏料紅150、C.I.顏料紅166、C.I.顏料紅168、C.I.顏料紅169、C.I.顏料紅170、C.I.顏料紅171、C.I.顏料紅172、C.I.顏料紅175、C.I.顏料紅176、C.I.顏料紅178、C.I.顏料紅179、C.I.顏料紅184、C.I.顏料紅185、C.I.顏料紅187、C.I.顏料紅188、C.I.顏料紅190、C.I.顏料紅200、C.I.顏料紅208、C.I.顏料紅210、C.I.顏料紅220、C.I.顏料紅226、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅246、C.I.顏料紅279;C.I.顏料綠10、C.I.顏料綠37;
C.I.顏料紫1、C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫27、C.I.顏料紫32、C.I.顏料紫37;C.I.顏料藍1、C.I.顏料藍2、C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍15:1、C.I.顏料藍15:2、C.I.顏料藍15:3、C.I.顏料藍15:4、C.I.顏料藍15:6、C.I.顏料藍16、C.I.顏料藍22、C.I.顏料藍60、C.I.顏料藍64、C.I.顏料藍66、C.I.顏料藍79、C.I.顏料藍80;C.I.顏料黑1C.I.顏料棕25、C.I.顏料棕28;C.I.顏料黑1。
可適當添加至本發明的組成物中的公知的染料例如可使用:日本專利特開昭64-90403號公報、日本專利特開昭64-91102號公報、日本專利特開平1-94301號公報、日本專利特開平6-11614號公報、日本專利特登2592207號、美國專利4808501號說明書、美國專利5667920號說明書、美國專利505950號說明書、美國專利5667920號說明書、日本專利特開平5-333207號公報、日本專利特開平6-35183號公報、日本專利特開平6-51115號公報、日本專利特開平6-194828號公報等中揭示的色素。若以化學結構來劃分,則可使用:吡唑偶氮化合物、吡咯亞甲基化合物、苯胺基偶氮化合物、三苯基甲烷化合物、蒽醌化合物、亞苄基化合物、氧雜菁化合物、吡唑并三唑偶氮化合物、吡啶酮偶氮化合物、花青化合物、啡噻嗪化合物、吡咯并吡唑偶氮次甲基化合物等。另外,染料亦可使用色素多聚物。色素多聚物可列舉:日本專利特開
2011-213925號公報、日本專利特開2013-041097號公報中記載的化合物。
於感放射線性組成物的總固體成分中,本發明的組成物所含有的顏料的調配量可設定為10質量%以上,亦可設定為20質量%以上,抑或可設定為30質量%以上。上限並無特別限制,可設定為80質量%以下,亦可設定為70質量%以下,抑或亦可設定為65質量%以下。
另外,本發明的組成物中,較佳為C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185的合計量為著色劑總量的95質量%以上。此處,所謂著色劑總量,於除了顏料以外含有染料的情形時,是指亦包括染料的著色劑的合計量。
本發明的組成物中所含的著色劑總量中,C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185以外的其他著色劑的含量可設定為10質量%以下,亦可設定為5質量%以下,抑或可設定為1質量%以下,抑或亦可設定為0質量%。
<<具有胺值及酸值的樹脂>>
本發明中所用的特定分散樹脂(以下亦稱為「特定分散樹脂」)具有胺值及酸值,酸值為20~50,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
特定分散樹脂的胺值相對於酸值之比(胺值/酸值)為0.85~1.45,較佳為0.85~1.45,更佳為0.90~1.42,進而佳為1.00~1.40。藉由設定為此種範圍,可更有效地發揮本發明的效果。
特定分散樹脂的酸值為20mgKOH/g~50mgKOH/g,較佳為25mgKOH/g~45mgKOH/g,更佳為30mgKOH/g~40mgKOH/g。
特定分散樹脂的胺值較佳為17mgKOH/g~72.5mgKOH/g,更佳為20mgKOH/g~70mgKOH/g,進而佳為30mgKOH/g~60mgKOH/g。
特定分散樹脂相對於顏料之質量比、即特定分散樹脂/顏料之質量比較佳為0.2~0.4,更佳為0.25~0.35。
此處,本發明中所用的特定分散樹脂的胺值及酸值是指藉由以下的方法所測定的值。
特定分散樹脂的胺值是以與每1g固體成分的鹼性成分當量的氫氧化鉀(KOH)的重量來表示。將測定樣品溶解於乙酸中,使用電位差滴定裝置(商品名:AT-510,京都電子工業製造),以0.1M過氯酸/乙酸溶液對所得的溶液進行中和滴定。將滴定pH曲線的拐點作為滴定終點,藉由下式來算出胺值。
B=56.11×Vs×0.1×f/w
B:胺值(mgKOH/g)
Vs:滴定所需要的0.1M過氯酸/乙酸溶液的使用量(mL)
f:0.1M過氯酸/乙酸溶液的力價
w:測定樣品的重量(g)(固體成分換算)
特定分散樹脂的酸值表示將每1g固體成分的酸性成分
中和所需要的氫氧化鉀的重量。將測定樣品溶解於四氫呋喃/水=9/1的混合溶劑中,使用電位差滴定裝置(商品名:AT-510,京都電子工業製造),以0.1M氫氧化鈉水溶液對所得的溶液進行中和滴定。將滴定pH曲線的拐點作為滴定終點,藉由下式來算出酸值。
A=56.11×Vs×0.5×f/w
A:酸值(mgKOH/g)
Vs:滴定所需要的0.1M氫氧化鈉水溶液的使用量(mL)
f:0.1M氫氧化鈉水溶液的力價
w:測定樣品重量(g)(固體成分換算)
本發明中所用的特定分散樹脂較佳為具有如下主鏈部,所述主鏈部是由含有公知的胺基、更佳為一級胺基或二級胺基的寡聚物或聚合物所構成。含有胺基的寡聚物或聚合物更具體而言,較佳為選自聚(低級伸烷基亞胺)、聚烯丙胺、聚二烯丙胺、間二甲苯二胺-表氯醇縮聚物、聚乙烯基胺、3-二烷基胺基丙基(甲基)丙烯酸醯胺共聚物、(甲基)丙烯酸2-二烷基胺基乙酯共聚物等中的主鏈結構,更佳為選自聚(低級伸烷基亞胺)、聚烯丙胺及(甲基)丙烯酸2-二烷基胺基乙酯共聚物中的主鏈結構。
聚(低級伸烷基亞胺)可為鏈狀亦可為網狀,較佳為網狀。
特定分散樹脂的主鏈部的數量平均分子量較佳為100~10,000,更佳為200~5,000,進而佳為300~2,000,進而更佳為500~1500的範圍。
特定分散樹脂的主鏈部尤其較佳為由聚(低級伸烷基亞胺)或聚烯丙胺骨架所構成。所謂聚(低級伸烷基亞胺)的低級,表示碳數為1~5,所謂低級伸烷基亞胺,表示碳數1~5的伸烷基亞胺。
特定分散樹脂較佳為含有以下結構:含有通式(I-1)所表示的重複單元及通式(I-2)所表示的重複單元的結構、或含有通式(II-1)所表示的重複單元及通式(II-2)所表示的重複單元的結構。
(通式(I-1)所表示的重複單元及通式(I-2)所表示的重複單元)
對通式(I-1)所表示的重複單元及通式(I-2)所表示的重複單元加以詳細說明。
通式(I-1)及通式(I-2)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或烷基。a分別獨立地表示1~5的整數。*表示重複單元間的連結部。
X表示具有pKa為14以下的官能基的基團。Y表示原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈。
特定分散樹脂較佳為除了通式(I-1)及通式(I-2)所表示的重複單元以外,更含有通式(I-3)所表示的重複單元作為共聚合成分。
通式(I-3)中,R1、R2及a與通式(I-1)中的R1、R2及a為相同含意。Y'表示具有陰離子基的原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈。通式(I-3)所表示的重複單元可藉由以下方式形成:於主鏈部中具有一級胺基或二級胺基的樹脂中,添加具有與胺反應而形成鹽的基團的寡聚物或聚合物進行反應。
於通式(I-1)、通式(I-2)及通式(I-3)中,R1及R2尤其較佳為氫原子。就原料獲取的觀點而言,a較佳為2。
特定分散樹脂除了通式(I-1)、通式(I-2)及通式(I-3)
所表示的重複單元以外,亦可含有含一級胺基或三級胺基的低級伸烷基亞胺作為重複單元。再者,於此種低級伸烷基亞胺重複單元的氮原子上,亦可進一步鍵結所述X、Y或Y'所表示的基團。含有在此種主鏈結構上鍵結X所表示的基團的重複單元與鍵結Y的重複單元兩者的樹脂亦包含在特定分散樹脂中。
通式(I-1)所表示的重複單元為具有含有pKa為14以下的官能基的部分結構X所鍵結的鹼性氮原子的重複單元,就保存穩定性.顯影性的觀點而言,於特定分散樹脂所含的所有重複單元中,此種具有鹼性氮原子的重複單元較佳為含有1莫耳%~80莫耳%,尤佳為含有3莫耳%~50莫耳%。
通式(I-2)所表示的重複單元為具有原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈的重複單元,就保存穩定性的觀點而言,於特定分散樹脂所含的所有重複單元中,此種重複單元較佳為含有10莫耳%~90莫耳%,尤佳為含有30莫耳%~70莫耳%。
就分散穩定性及親疏水性的平衡的觀點而言,重複單元(I-1)與重複單元(I-2)之含有比[(I-1):(I-2)]以莫耳比計而較佳為10:1~1:100的範圍,更佳為1:1~1:10的範圍。
再者,視需要而併用的通式(I-3)所表示的重複單元為含有原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈Y'的部分結構以離子形式鍵結於主鏈的氮原子上而成的重複單元,於特定分散樹脂所含的所有重複單元中,較佳為含有0.5莫耳%~20莫耳%,尤佳為含有1莫耳%~10莫耳%。
再者,所謂聚合物鏈Y'以離子形式鍵結,可藉由紅外光譜法或鹼滴定來確認。
(通式(II-1)所表示的重複單元及通式(II-2)所表示的重複單元)
對通式(II-1)所表示的重複單元及通式(II-2)所表示的重複單元加以詳細說明。
通式(II-1)及通式(II-2)中,R3、R4、R5及R6分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基。*、X及Y與通式(I-1)及通式(I-2)中的*、X及Y為相同含意。
特定分散樹脂亦可除了通式(II-1)所表示的重複單元、通式(II-2)所表示的重複單元以外,更含有下述通式(II-3)所表示的重複單元作為共聚合成分。
[化4]
通式(II-3)中,R3、R4、R5及R6與通式(II-1)中的R3、R4、R5及R6為相同含意。Y'與通式(I-3)中的Y'為相同含意。
通式(II-1)、通式(II-2)及通式(II-3)中,就原料的獲取性的觀點而言,R3、R4、R5及R6較佳為氫原子。
通式(II-1)為具有含有pKa為14以下的官能基的部分結構X所鍵結的鹼性氮原子的重複單元,就保存穩定性.顯影性的觀點而言,於特定分散樹脂所含的所有重複單元中,此種具有鹼性氮原子的重複單元較佳為含有1莫耳%~80莫耳%,尤佳為含有3莫耳%~50莫耳%。
通式(II-2)為具有原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈Y的重複單元,就保存穩定性的觀點而言,於特定分散樹脂所含的所有重複單元中,此種重複單元較佳為含有10莫耳%~90莫
耳%,尤佳為含有30莫耳%~70莫耳%。
就分散穩定性及親疏水性的平衡的觀點而言,重複單元(II-1)與重複單元(II-2)之含有比[(II-1):(II-2)]以莫耳比計而較佳為10:1~1:100的範圍,更佳為1:1~1:10的範圍。
於特定分散樹脂的所有重複單元中,視需要而併用的通式(II-3)所表示的重複單元較佳為含有0.5莫耳%~20莫耳%,尤佳為含有1莫耳%~10莫耳%。
特定分散樹脂中,就分散性的觀點而言,尤其特佳為含有通式(I-1)所表示的重複單元與通式(I-2)所表示的重複單元兩者的態樣。
<具有pKa為14以下的官能基的部分結構X>
對具有pKa為14以下的官能基的部分結構X加以說明。
X具有於水溫25℃下的pKa為14以下的官能基。此處所謂「pKa」,是指「化學便覽(II)」(修訂4版,1993年,日本化學會編,丸善股份有限公司)中記載的定義。
「pKa為14以下的官能基」只要物性滿足該條件,則其結構等並無特別限定,可列舉公知的官能基中pKa滿足所述範圍的官能基,尤其較佳為pKa為12以下的官能基,尤佳為pKa為11以下的官能基。部分結構X具體而言,例如可列舉:羧酸基(pKa:3~5左右)、磺酸(pKa:-3~-2左右)、-COCH2CO-(pKa:8~10左右)、-COCH2CN(pKa:8~11左右)、-CONHCO-、酚性羥基、-RFCH2OH或-(RF)2CHOH(RF表示全氟烷基。pKa:9~11左
右)、磺醯胺基(pKa:9~11左右)等,尤其較佳為羧酸基(pKa:3~5左右)、磺酸基(pKa:-3~-2左右)、-COCH2CO-(pKa:8~10左右)。
藉由部分結構X所具有的官能基的pKa為14以下,可達成與二氧化鈦粒子的相互作用。
該具有pKa為14以下的官能基的部分結構X較佳為直接鍵結於所述具有鹼性氮原子的重複單元中的鹼性氮原子。所述具有鹼性氮原子的重複單元的氮原子與部分結構X不僅能以共價鍵而連結,亦能以進行離子鍵結而形成鹽的態樣連結。
含有pKa為14以下的官能基的部分結構X尤其較佳為具有下述通式(V-1)、通式(V-2)或通式(V-3)所表示的結構。
通式(V-1)、通式(V-2)中,U表示單鍵或二價連結基。d及e分別獨立地表示0或1。所述通式(V-3)中,Q表示醯基或烷氧基羰基。
U所表示的二價連結基例如可列舉:伸烷基(更具體而言,例如為-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CHMe-、-(CH2)5-、-CH2CH(n-C10H21)-等)、含氧的伸烷基(更具體而言,例如為
-CH2OCH2-、-CH2CH2OCH2CH2-等)、伸芳基(例如伸苯基、甲伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸呋喃基、伸吡咯基等)、伸烷氧基(例如伸乙氧基、伸丙氧基、伸苯氧基等)等,尤其較佳為碳數1~30的伸烷基或碳數6~20的伸芳基,尤佳為碳數1~20的伸烷基或碳數6~15的伸芳基。另外,就生產性的觀點而言,d較佳為1,另外,e較佳為0。
Q表示醯基或烷氧基羰基。Q的醯基較佳為碳數1~30的醯基(例如甲醯基、乙醯基、正丙醯基、苯甲醯基等),尤其較佳為乙醯基。關於Q的烷氧基羰基,Q尤其較佳為醯基,就製造的容易性、原料(X的前驅物X')的獲取性的觀點而言,較佳為乙醯基。
部分結構X較佳為與具有鹼性氮原子的重複單元中的鹼性氮原子鍵結。藉此,可進一步提高二氧化鈦粒子的分散性.分散穩定性。
進而,部分結構X含有pKa為14以下的官能基,故亦作為鹼可溶性基而發揮功能。藉此,於對藉由本發明的組成物所形成的塗膜賦予能量而使之局部硬化、將未曝光部溶解去除而形成圖案的情形時,對未硬化區域的鹼顯影液的顯影性提高,可使分散性.分散穩定性.顯影性更良好。
部分結構X中的pKa為14以下的官能基的含量並無特別限制,相對於特定分散樹脂1g,較佳為0.01mmol~5mmol,尤佳為0.05mmol~1mmol。於該範圍內,二氧化鈦粒子的分散
性、分散穩定性提高,且於藉由本發明的組成物來形成硬化膜時,未硬化部的顯影性變優異。另外,就酸值的觀點而言,較佳為以特定分散樹脂的酸值成為5mgKOH/g~50mgKOH/g左右的量而含有pKa為14以下的官能基。
(原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈Y)
對原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈Y加以說明。Y可列舉:可與特定分散樹脂的主鏈部連結的聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸酯等公知的聚合物鏈。Y的與特定分散樹脂的鍵結部位較佳為寡聚物鏈或聚合物鏈Y的末端。
Y較佳為與選自聚(低級伸烷基亞胺)系重複單元、聚烯丙胺系重複單元、聚二烯丙胺系重複單元、間二甲苯二胺-表氯醇縮聚物系重複單元及聚乙烯基胺系重複單元中的至少一種具有氮原子的重複單元的所述氮原子鍵結。選自聚(低級伸烷基亞胺)系重複單元、聚烯丙胺系重複單元、聚二烯丙胺系重複單元、間二甲苯二胺-表氯醇縮聚物系重複單元及聚乙烯基胺系重複單元中的至少一種具有鹼性氮原子的重複單元等的主鏈部與Y的鍵結方式為共價鍵、離子鍵、或共價鍵及離子鍵的混合。Y與所述主鏈部的鍵結方式之比率為共價鍵:離子鍵=100:0~0:100,較佳為95:5~5:95,尤佳為90:10~10:90。若為該範圍外,則分散性.分散穩定性劣化,且溶劑溶解性降低。
Y較佳為以醯胺鍵或羧酸鹽的形式與所述具有鹼性氮原子的重複單元的所述氮原子進行離子鍵結。
就分散性.分散穩定性.顯影性的觀點而言,所述寡聚物鏈或聚合物鏈Y的原子數較佳為50~5,000,更佳為60~3,000。
另外,Y的數量平均分子量尤其較佳為1,000~50,000,就分散性.分散穩定性.顯影性的觀點而言,尤佳為1,000~30,000。
Y所表示的側鏈結構較佳為相對於主鏈而於樹脂1分子中連結2個以上,尤佳為連結5個以上。
尤其亦較佳為Y具有通式(III-1)所表示的結構。
通式(III-1)中,Z為具有聚酯鏈作為部分結構的聚合物或寡聚物,表示自下述通式(IV)所表示的具有游離羧酸的聚酯中去掉羧基所得的基團。
[化7]
通式(IV)中,Z與通式(III-1)中的Z為相同含意。於特定分散樹脂含有通式(I-3)或通式(II-3)所表示的重複單元的情形時,Y'亦較佳為通式(III-2)。
通式(III-2)中,Z與通式(III-1)中的Z為相同含意。
於單末端具有羧基的聚酯(通式(IV)所表示的聚酯)可藉由(IV-1)羧酸與內酯的聚縮合、(IV-2)含羥基的羧酸的聚縮合、(IV-3)二元醇與二元羧酸(或環狀酸酐)的聚縮合等而獲得。
(IV-1)羧酸與內酯的聚縮合反應中所用的羧酸可列
舉:脂肪族羧酸(較佳為碳數1~30的直鏈或分支的羧酸,例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、正己酸、正辛酸、正癸酸、正十二烷酸、棕櫚酸、2-乙基己酸、環己酸等)、含羥基的羧酸(較佳為碳數1~30的直鏈或分支的含羥基的羧酸,例如甘醇酸、乳酸、3-羥基丙酸、4-羥基十二烷酸、5-羥基十二烷酸、蓖麻油酸、12-羥基十二烷酸、12-羥基硬脂酸、2,2-雙(羥基甲基)丁酸等),尤其較佳為碳數6~20的直鏈脂肪族羧酸或碳數1~20的含羥基的羧酸。該些羧酸亦可混合使用。內酯可使用公知的內酯,例如可列舉:β-丙內酯、β-丁內酯、γ-丁內酯、γ-己內酯、γ-辛內酯、δ-戊內酯、δ-己內酯、δ-辛內酯、ε-己內酯、δ-十二內酯、α-甲基-γ-丁內酯等,就反應性.獲取性的觀點而言,尤其較佳為ε-己內酯。
該些內酯亦可混合使用多種。羧酸與內酯的反應時的添加比率取決於目標聚酯鏈的分子量,故無法一概而決定,較佳為羧酸:內酯=1:1~1:1,000,尤佳為1:3~1:500。
(IV-2)含羥基的羧酸的聚縮合中的含羥基的羧酸與所述(IV-1)中的含羥基的羧酸相同,較佳範圍亦相同。
(IV-3)二元醇與二元羧酸(或環狀酸酐)的聚縮合反應中的二元醇可列舉:直鏈或分支的脂肪族二醇(較佳為碳數2~30的二醇,例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇等),尤其較佳為碳數2~20的脂肪族二醇。
二元羧酸可列舉直鏈或分支的二元脂肪族羧酸(較佳為碳數1
~30的二元脂肪族羧酸,例如琥珀酸、馬來酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、戊二酸、辛二酸、酒石酸、草酸、丙二酸等),尤其較佳為碳數3~20的二元羧酸。另外,亦可使用與該些二元羧酸等價的酸酐(例如琥珀酸酐、戊二酸酐等)。
二元羧酸與二元醇較佳為以莫耳比為1:1而添加。藉此,可於末端導入羧酸。
製造聚酯時的聚縮合較佳為添加觸媒而進行。觸媒較佳為作為路易斯酸而發揮功能的觸媒,例如可列舉:鈦(Ti)化合物(例如Ti(OBu)4、Ti(O-Pr)4等)、錫(Sn)化合物(例如辛酸錫、氧化二丁基錫、月桂酸二丁基錫、羥基丁氧化單丁基錫、四氯化錫等)、質子酸(例如硫酸、對甲苯磺酸等)等。相對於所有單體的莫耳數,觸媒量較佳為0.01莫耳%~10莫耳%,尤佳為0.1莫耳%~5莫耳%。反應溫度較佳為80℃~250℃,尤佳為100℃~180℃。反應時間視反應條件而不同,大致為1小時~24小時。
聚酯的數量平均分子量能以由GPC法所得的聚苯乙烯換算值的形式來測定。聚酯的數量平均分子量為1,000~1,000,000,較佳為2,000~100,000,尤佳為3,000~50,000。於分子量在該範圍內的情形時,可兼具分散性.顯影性。
就製造容易性的觀點而言,形成Y中的聚合物鏈的聚酯部分結構尤其較佳為藉由(IV-1)羧酸與內酯的聚縮合、及(IV-2)含羥基的羧酸的聚縮合所得的聚酯。
以下,藉由樹脂所含有的重複單元的具體結構及其組合
來表示特定分散樹脂的具體例[(A-1)~(A-60)],但本發明不限定於此。下述式中,k、l、m及n分別表示重複單元的聚合莫耳比,k為1~80,l為10~90,m為0~80,n為0~70,且k+l+m+n=100。p及q表示聚酯鏈的連結數,分別獨立地表示5~100,000。R'表示氫原子或烷氧基羰基。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
特定分散樹脂的合成方法可參照日本專利特開2009-203462號公報的段落0081~段落0089的記載,將其內容併入至本申請案說明書中。
特定分散樹脂較佳為重量平均分子量為3,000~100,000,更佳為5,000~55,000,進而佳為7,000~20,000。另外,特定分散樹脂中的具有氮原子的重複單元(i)中的氮原子的存在可藉由酸滴定等方法來確認,pKa為14以下的官能基的存在、及該官能基與所述重複單元的氮原子鍵結的情況可藉由鹼滴定.核磁共振光譜法.紅外光譜法等方法來確認。另外,關於側鏈上具有(ii)原子數為40~10,000的寡聚物鏈或聚合物鏈Y的方面,
可藉由核磁共振光譜法.GPC法等方法來確認。
以下,特定分散樹脂的具體例可列舉以下具體例。下述結構的特定分散樹脂中,表示k:l:m:n=25:40:5:30(聚合莫耳比)、p=60、q=60,R表示C(=O)C7H15。特定分散樹脂的重量平均分子量為10,000。特定分散樹脂的胺值為45(mgKOH/g),酸值為32.3(mgKOH/g)。特定分散樹脂可於本發明的組成物中僅含有一種,亦可含有兩種以上。
<<顏料衍生物>>
本發明的組成物亦可更含有顏料衍生物。所謂顏料衍生物,是指具有以酸性基、鹼性基或鄰苯二甲醯亞胺甲基取代有機顏料的一部分而成的結構的化合物。就顏料的分散性及分散穩定性的觀點而言,顏料衍生物較佳為含有具有酸性基的顏料衍生物(酸性衍生物)或具有鹼性基的顏料衍生物(鹼性衍生物),更佳為含有至少一種酸性衍生物。另外,亦較佳為酸性衍生物的胺鹽或金屬鹽(例如鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅、銻等的鹽)。
用以構成顏料衍生物的有機顏料可列舉:二酮基吡咯并吡咯系顏料、偶氮系顏料、酞菁系顏料、蒽醌系顏料、喹吖啶酮系顏料、二噁嗪系顏料、紫環酮(perinone)系顏料、苝系顏料、硫靛系顏料、異吲哚啉系顏料、異吲哚啉酮系顏料、喹酞酮系顏料、金屬錯合物系顏料等。
另外,顏料衍生物所具有的酸性基較佳為磺酸、羧酸及其鹽(鹽較佳為四甲基銨鹽、四丁基銨鹽等四級銨鹽),更佳為羧酸基及磺酸基,尤佳為磺酸基。顏料衍生物所具有的鹼性基較佳為胺基,尤其較佳為三級胺基。
顏料衍生物尤其較佳為喹啉系、苯并咪唑酮系及異吲哚啉系的顏料衍生物,更佳為喹啉系及苯并咪唑酮系的顏料衍生物。尤其較佳為具有下述結構的顏料衍生物。
通式(P)中,A表示選自下述通式(PA-1)~通式(PA-3)中的部分結構。B表示單鍵或(t+1)價的連結基。C表示單鍵、-NH-、-CONH-、-CO2-、-SO2NH-、-O-、-S-或SO2-。D表示單鍵、伸烷基、伸環烷基或伸芳基。E表示-SO3H、-SO3M(M表示鹼金屬原子)、-CO2H或N(Rpa)(Rpb)。Rpa及Rpb分別獨立地表示烷基或芳基,Rpa及Rpb亦可相互連結而形成環。t表示1~5的整
數。
通式(PA-1)及通式(PA-2)中,Rp1表示碳數1~5的烷基或芳基。通式(PA-3)中,Rp2表示氫原子、鹵素原子、烷基或羥基。s表示1~4的整數。於s為2以上的情形時,多個Rp2可彼此相同亦可不同。通式(PA-1)及通式(PA-3)中,Rp3表示單鍵、-NH-、-CONH-、-CO2-、-SO2NH-、-O-、-S-或SO2-。*表示與B的連結部。
通式(P)中,Rp1尤其較佳為甲基或苯基,最佳為甲基。通式(PA-3)中,Rp2較佳為氫原子或鹵素原子,最佳為氫原子或氯原子。
通式(P)中,B所表示的(t+1)價的連結基例如可列舉伸烷基、伸環烷基、伸芳基及伸雜芳基。該些基團中,尤其較佳為下述結構式(PA-4)~結構式(PA-9)所表示的連結基。
[化17]
結構式(PA-4)~結構式(PA-9)中,尤其具有結構式(PA-5)或結構式(PA-8)所表示的連結基作為B的顏料衍生物因分散性更優異,故較佳。
通式(P)中,D所表示的伸烷基、伸環烷基及伸芳基例如可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸癸基、伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基、伸環辛基、伸環癸基、伸苯基、伸萘基等。該些基團中,D尤其較佳為伸烷基,更佳為碳數1~5的伸烷基。
通式(P)中,於E表示-N(Rpa)(Rpb)的情形時,Rpa及Rpb的烷基及芳基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、辛基、癸基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基、環癸基、苯基、萘基等。Rpa及Rpb尤其較佳為烷基,最佳為碳數1~5的烷基。所述t較佳為1或2。
以下示出顏料衍生物的具體例,但本發明不限定於該些具體例。除此以外,顏料衍生物可參照日本專利特開2011-252065號公報的段落0162~段落0183及日本專利特開2004-217842號公報的段落0019~段落0035的記載,將其內容併入至本說明書中。
[化18]
於本發明的組成物中含有顏料衍生物的情形時,相對於組成物中的顏料的總質量,顏料衍生物的含量較佳為1質量%~30質量%,更佳為3質量%~20質量%。顏料衍生物可僅使用一種,亦可併用兩種以上。
<<聚合性化合物>>
本發明的組成物亦可更含有聚合性化合物。聚合性化合物可使用藉由自由基、酸、熱而可交聯的公知的聚合性化合物,例如可列舉:含有乙烯性不飽和鍵、環狀醚(環氧、氧雜環丁烷)、羥甲基等的聚合性化合物。就感度的觀點而言,聚合性化合物可較佳地選自具有至少1個、較佳為2個以上的末端乙烯性不飽和鍵的化合物中。其中,較佳為4官能以上的多官能聚合性化合物,更佳為5官能以上的多官能聚合性化合物。
此種化合物組群於該產業領域中廣為人知,本發明中可無特別限定地使用該些化合物。該些化合物例如可為單體、預聚物即二聚物、三聚物及寡聚物或該等的混合物以及該等的多聚物等化學形態的任一種。本發明的聚合性化合物可單獨使用一種,
亦可併用兩種以上。
更具體而言,單體及其預聚物的例子可列舉:不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、異丁烯酸、馬來酸等)或其酯類、醯胺類、以及該等的多聚物,較佳為不飽和羧酸與脂肪族多元醇化合物的酯、及不飽和羧酸與脂肪族多元胺化合物的醯胺類、以及該等的多聚物。另外,亦可較佳地使用以下反應物:具有羥基或胺基、巰基等親核性取代基的不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物,或與單官能或多官能的羧酸的脫水縮合反應物等。另外,以下反應物亦較佳:具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基的不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能的醇類、胺類、硫醇類的加成反應物,進而具有鹵素基或甲苯磺醯氧基等脫離性取代基的不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能的醇類、胺類、硫醇類的取代反應物。另外,作為其他例,亦可使用代替所述不飽和羧酸而替換成不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等而成的化合物組群。
作為該等的具體化合物,亦可將日本專利特開2009-288705號公報的段落編號[0095]~段落編號[0108]中記載的化合物較佳地用於本發明中。
另外,所述聚合性化合物亦較佳為具有至少1個可進行加成聚合的乙烯基、且於常壓下具有100℃以上的沸點的具有乙烯性不飽和基的化合物。其例子可列舉:聚乙二醇單(甲基)丙烯酸
酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等單官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、於甘油或三羥甲基乙烷等多官能醇上加成環氧乙烷或環氧丙烷後加以(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物,日本專利特公昭48-41708號公報、日本專利特公昭50-6034號公報、日本專利特開昭51-37193號公報中記載般的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯類,日本專利特開昭48-64183號公報、日本專利特公昭49-43191號公報、日本專利特公昭52-30490號公報中記載的聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物的環氧丙烯酸酯類等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及該等的混合物。
亦可列舉多官能(甲基)丙烯酸酯等,所述多官能(甲基)丙烯酸酯是使(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和基的化合物與多官能羧酸反應而獲得。
另外,其他較佳的聚合性化合物亦可使用:日本專利特開2010-160418號公報、日本專利特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號說明書等中記載的具有茀環且具有2官能以上的乙烯性不飽和基的化合物、卡多樹脂(cardo resin)。
另外,於常壓下具有100℃以上的沸點、且具有至少1
個可進行加成聚合的乙烯性不飽和基的化合物亦較佳為日本專利特開2008-292970號公報的段落編號[0254]~段落編號[0257]中記載的化合物。
除了所述化合物以外,亦可較佳地使用下述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的自由基聚合性單體。再者,式中,於T為氧伸烷基的情形時,碳原子側的末端鍵結於R。
所述通式中,n為0~14,m為1~8。於一分子內存在多個的R、T可分別相同亦可不同。
於所述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的聚合性化合物各自中,存在多個的R的至少1個表示-OC(=O)CH=CH2或-OC(=O)C(CH3)=CH2所表示的基團。
作為所述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的聚合性化合物的具體例,亦可將日本專利特開2007-269779號公報的段落編號0248~段落編號0251中記載的化合物較佳地用於本發明中。
另外,日本專利特開平10-62986號公報中作為通式(1)及通式(2)而與其具體例一併記載的於所述多官能醇上加成環氧乙烷或環氧丙烷後加以(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物亦可用作聚合性化合物。
其中,聚合性化合物較佳為:二季戊四醇三丙烯酸酯(市
售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-330;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-320;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-310;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)DPHA;日本化藥股份有限公司製造)、伸乙氧基改質二季戊四醇六丙烯酸酯(市售品為A-DPH-12E;新中村化學股份有限公司製造)以及該些化合物的(甲基)丙烯醯基介隔乙二醇殘基、丙二醇殘基的結構。亦可使用該些化合物的寡聚物類型。另外,市售品亦可使用東亞合成股份有限公司製造的M-305。
聚合性化合物亦可為多官能單體,且亦可具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。乙烯性化合物只要如上文所述為混合物的情形般具有未反應的羧基,則可直接利用,視需要亦可使非芳香族羧酸酐與所述乙烯性化合物的羥基反應而導入酸基。於該情形時,所使用的非芳香族羧酸酐的具體例可列舉:四氫鄰苯二甲酸酐、烷基化四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、烷基化六氫鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐。
具有酸基的單體為脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯,較佳為使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基反應而具有酸基的多官能單體,尤佳為於該酯中脂肪族多羥基化合物為季戊四醇及/或二季戊四醇。市售品例如可列舉東亞合成股份有限公司製造的作為多元酸改質丙烯酸系寡聚物的
M-510、M-520等。
該些單體可單獨使用一種,但於製造方面而言,難以使用單一的化合物,故亦可混合使用兩種以上。另外,視需要亦可併用不具有酸基的多官能單體與具有酸基的多官能單體作為單體。
具有酸基的多官能單體的較佳酸值為0.1mgKOH/g~40mgKOH/g,尤佳為5mgKOH/g~30mgKOH/g。若多官能單體的酸值過低,則顯影溶解特性降低,若多官能單體的酸值過高則製造或操作變困難而光聚合性能降低,畫素的表面平滑性等硬化性劣化。因此,於併用兩種以上的酸基不同的多官能單體的情形、或併用不具有酸基的多官能單體的情形時,較佳為以多官能單體總體的酸基在所述範圍的方式調整。
另外,含有具有己內酯結構的多官能性單體作為聚合性化合物亦為較佳態樣。
具有己內酯結構的多官能性單體只要於其分子內具有己內酯結構,則並無特別限定,例如可列舉ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯,該ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯是將三羥甲基乙烷、二-三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二-三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油、二甘油、三羥甲基三聚氰胺等多元醇與(甲基)丙烯酸及ε-己內酯加以酯化而獲得。其中,較佳為下述通式(Z-1)所表示的具有己內酯結構的多官能性單體。
[化21]
通式(Z-1)中,6個R全部為下述通式(Z-2)所表示的基團,或6個R中的1個~5個為下述通式(Z-2)所表示的基團且其餘為下述通式(Z-3)所表示的基團。
通式(Z-2)中,R1表示氫原子或甲基,m表示1或2的數,「*」表示結合鍵。
通式(Z-3)中,R1表示氫原子或甲基,「*」表示結合鍵。
此種具有己內酯結構的多官能性單體例如是由日本化
藥(股)作為卡亞拉得(KAYARAD)DPCA系列而市售,可列舉:DPCA-20(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=1、式(Z-2)所表示的基團的個數=2、R1全部為氫原子的化合物)、DPCA-30(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=1、式(Z-2)所表示的基團的個數=3、R1全部為氫原子的化合物)、DPCA-60(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=1、式(Z-2)所表示的基的個數=6、R1全部為氫原子的化合物)、DPCA-120(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=2、式(Z-2)所表示的基團的個數=6、R1全部為氫原子的化合物)等。
本發明中,具有己內酯結構的多官能性單體可單獨使用或混合使用兩種以上。
另外,本發明中的特定單體亦較佳為選自下述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物的組群中的至少一種。
所述通式(Z-4)及通式(Z-5)中,E分別獨立地表示-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-,y分別獨立地表示0~10
的整數,X分別獨立地表示丙烯醯基、甲基丙烯醯基、氫原子或羧基。
所述通式(Z-4)中,丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計值為3個或4個,m分別獨立地表示0~10的整數,各m的合計值為0~40的整數。其中,於各m的合計值為0的情形時,X中的任一個為羧基。
所述通式(ii)中,丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計值為5個或6個,n分別獨立地表示0~10的整數,各n的合計值為0~60的整數。其中,於各n的合計值為0的情形時,X中的任一個為羧基。
所述通式(Z-4)中,m較佳為0~6的整數,更佳為0~4的整數。另外,各m的合計值較佳為2~40的整數,更佳為2~16的整數,尤佳為4~8的整數。
所述通式(Z-5)中,n較佳為0~6的整數,更佳為0~4的整數。
另外,各n的合計值較佳為3~60的整數,更佳為3~24的整數,尤佳為6~12的整數。
另外,通式(Z-4)或通式(Z-5)中的-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-較佳為氧原子側的末端鍵結於X的形態。
所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。尤其較佳為通式(ii)中6個X全部為丙烯醯基的形態。
另外,通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物於聚合性化合物中的總含量較佳為20質量%以上,更佳為50質量%以上。
所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可根據作為現有公知的步驟的以下步驟來合成:藉由開環加成反應使環氧乙烷或環氧丙烷的開環骨架鍵結於季戊四醇或二季戊四醇的步驟;以及使例如(甲基)丙烯醯氯與開環骨架的末端羥基反應而導入(甲基)丙烯醯基的步驟。各步驟為廣為人知的步驟,本領域技術人員可容易地合成通式(i)或通式(ii)所表示的化合物。
所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物中,更佳為季戊四醇衍生物及/或二季戊四醇衍生物。
具體可列舉下述式(a)~式(f)所表示的化合物(以下亦稱為「例示化合物(a)~例示化合物(f)」),其中,較佳為例示化合物(a)、例示化合物(b)、例示化合物(e)、例示化合物(f)。
[化25]
[化26]
通式(Z-4)、通式(Z-5)所表示的聚合性化合物的市售品例如可列舉:沙多瑪(Sartomer)公司製造的具有4個伸乙氧基鏈的四官能丙烯酸酯SR-494、日本化藥股份有限公司製造的具有6個伸戊氧基鏈的六官能丙烯酸酯DPCA-60、具有3個伸異丁氧基鏈的三官能丙烯酸酯TPA-330等。
另外,聚合性化合物亦較佳為日本專利特公昭48-41708號公報、日本專利特開昭51-37193號公報、日本專利特公平2-32293號公報、日本專利特公平2-16765號公報中記載般的丙烯
酸胺基甲酸酯類,或日本專利特公昭58-49860號公報、日本專利特公昭56-17654號公報、日本專利特公昭62-39417號公報、日本專利特公昭62-39418號公報記載的具有環氧乙烷系骨架的胺基甲酸酯化合物類。進而,藉由使用日本專利特開昭63-277653號公報、日本專利特開昭63-260909號公報、日本專利特開平1-105238號公報中記載的於分子內具有胺基結構或硫醚結構的加成聚合性化合物類作為聚合性化合物,可獲得感光速度非常優異的硬化性組成物。
聚合性化合物的市售品可列舉:胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、胺基甲酸酯寡聚物UAB-140(山陽國策紙漿公司製造),UA-7200(新中村化學公司製造),DPHA-40H(日本化藥公司製造),UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共榮社製造)等。
關於環狀醚(環氧、氧雜環丁烷),例如作為具有環氧基者,雙酚A型環氧樹脂為JER-827、JER-828、JER-834、JER-1001、JER-1002、JER-1003、JER-1055、JER-1007、JER-1009、JER-1010(以上為日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造),艾比克隆(EPICLON)860、艾比克隆(EPICLON)1050、艾比克隆(EPICLON)1051、艾比克隆(EPICLON)1055(以上為迪愛生(DIC)(股)製造)等;雙酚F型環氧樹脂為JER-806、JER-807、JER-4004、JER-4005、JER-4007、JER-4010(以上為日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造),艾比克隆(EPICLON)830、
艾比克隆(EPICLON)835(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),LCE-21、RE-602S(以上為日本化藥(股)製造)等;苯酚酚醛清漆型環氧樹脂為JER-152、JER-154、JER-157S70、JER-157S65(以上為日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造),艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-770、艾比克隆(EPICLON)N-775(以上為迪愛生(DIC)(股)製造)等;甲酚酚醛清漆型環氧樹脂可列舉:艾比克隆(EPICLON)N-660、艾比克隆(EPICLON)N-665、艾比克隆(EPICLON)N-670、艾比克隆(EPICLON)N-673、艾比克隆(EPICLON)N-680、艾比克隆(EPICLON)N-690、艾比克隆(EPICLON)N-695(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),EOCN-1020(以上為日本化藥(股)製造);脂肪族環氧樹脂可列舉:艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4085S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4088S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),賽羅西德(Celloxide)2021P、賽羅西德(Celloxide)2081、賽羅西德(Celloxide)2083、賽羅西德(Celloxide)2085、EHPE-3150(2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1,2-環氧-4-(2-氧雜環丙基)環己烷加成物)、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、艾波利得(EPOLEAD)PB 4700(以上為大賽璐(Daicel)化學工業(股)製造),代那考爾(Denacol)EX-211L、代那考爾(Denacol)EX-212L、代那考爾(Denacol)EX-214L、代那考爾(Denacol)EX-216L、代那考爾(Denacol)EX-321L、代那考爾
(Denacol)EX-850L(以上為長瀨化成(Nagase Chemtex)(股)製造),艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4000S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4003S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4010S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4011S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),JER-1031S(日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造)等。此種聚合性化合物適於利用乾式蝕刻法來形成圖案的情形。
關於該些聚合性化合物,其結構、單獨使用或併用、添加量等使用方法的詳細情況可根據著色組成物的最終的性能設計來任意設定。例如就感度的觀點而言,較佳為每1分子的不飽和基含量多的結構,多的情況下較佳為2官能以上。另外,就提高藉由著色組成物所形成的硬化膜的強度的觀點而言,以3官能以上者為宜,進而,藉由併用官能基數不同.聚合性基不同(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯系化合物、乙烯醚系化合物)者來調節感度與強度兩者的方法亦有效。進而,併用3官能以上者且環氧乙烷鏈長不同的聚合性化合物,可調節著色組成物的顯影性,且可獲得優異的圖案形成能力,就此方面而言較佳。
另外,對於與著色組成物所含有的其他成分(例如光聚合起始劑、被分散體、鹼可溶性樹脂等)的相容性、分散性而言,聚合性化合物的選擇.使用法亦為重要的因素,例如可藉由使用低純度化合物或併用兩種以上來提高相容性。另外,就提高與支撐
體等的硬質表面的密接性的觀點而言,亦可選擇特定的結構。
相對於著色組成物中的總固體成分,本發明的組成物中的聚合性化合物的含量較佳為0.1質量%~90質量%,更佳為1.0質量%~60質量%,尤佳為2.0質量%~40質量%。
本發明的組成物可僅含有一種聚合性化合物,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<多官能硫醇化合物>
本發明的組成物為了促進聚合性化合物的反應等,亦可含有在分子內具有2個以上的巰基的多官能硫醇化合物。多官能硫醇化合物較佳為二級的烷烴硫醇類,尤其較佳為具有下述通式(I)所表示的結構的化合物。
通式(I)
(式中,n表示2~4的整數,L表示2價~4價的連結基)
所述通式(I)中,連結基L較佳為碳數2~12的脂肪族基,尤佳為n為2且L為碳數2~12的伸烷基。多官能硫醇化合物的具體的可列舉下述結構式(II)~結構式(IV)所表示的化合物,尤佳為(II)所表示的化合物。該些多官能硫醇可使用一種
或組合使用多種。
相對於組成物中的總固體成分,本發明的組成物中的多官能硫醇化合物的含量較佳為0.3質量%~8.9質量%,更佳為0.8質量%~6.4質量%。
多官能硫醇化合物可僅含有一種,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
另外,多官能硫醇亦可為了改良穩定性、臭氣、解析性、顯影性、密接性等而添加。
<聚合起始劑>
本發明的組成物亦可更含有聚合起始劑。藉由含有聚合起始劑,可進一步提高感度。
聚合起始劑較佳為光聚合起始劑。光聚合起始劑只要具有引發聚合性化合物的聚合的能力,則並無特別限制,可自公知的光聚合起始劑中適當選擇。例如較佳為對紫外線範圍至可見光線具有感光性者。另外,亦可為與經光激發的增感劑發生某些作用而生成活性自由基的活性劑,亦可為根據單體的種類而引發陽離子聚合般的起始劑。
另外,光聚合起始劑較佳為含有至少一種於約300nm~800nm(更佳為330nm~500nm)的範圍內具有至少約50的分子吸光係數的化合物。
光聚合起始劑例如可列舉:鹵化烴衍生物(例如具有三嗪骨架者、具有噁二唑骨架者等)、醯基膦氧化物等醯基膦化合物、聯咪唑化合物(例如六芳基聯咪唑)、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮化合物、羥基苯乙酮等,較佳為肟化合物。
聯咪唑系化合物例如可參照日本專利特開2013-209623號公報的段落0067~段落0076的記載,將其內容併入至本說明書中。
另外,就曝光感度的觀點而言,較佳為選自由三鹵代甲
基三嗪化合物、苯偶醯二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、膦氧化物化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚物、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵代甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物所組成的組群中的化合物。
更佳為三鹵代甲基三嗪化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、膦氧化物化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚物、三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物、鎓化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,尤佳為選自由三鹵代甲基三嗪化合物、α-胺基酮化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑化合物、二苯甲酮化合物、三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物所組成的組群中的至少一種化合物。另外,三芳基咪唑化合物亦可為與苯并咪唑的混合物。
具體而言,三鹵代甲基三嗪化合物可例示以下的化合物。再者,Ph為苯基。
三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物可例示以下的化合物。
三鹵代甲基三嗪化合物亦可使用市售品,例如亦可使用TAZ-107(碧化學公司製造)。
尤其於將本發明的組成物用於製作固體攝像元件所具備的彩色濾光片的情形時,必須以尖銳(sharp)的形狀來形成微細的圖案,因此重要的是硬化性並且於未曝光部中無殘渣地進行顯影。就此種觀點而言,聚合起始劑尤佳為使用肟化合物。尤其於固體攝像元件中形成微細的圖案的情形時,於硬化用曝光時使用步進式曝光,但有時該曝光機因鹵素而受到損傷,亦必須將聚合起始劑的添加量抑制得低,故若考慮到該些方面,則於形成如固體攝像元件般的微細圖案時,光聚合起始劑尤佳為使用肟化合物。
所述具有三嗪骨架的鹵化烴化合物例如可列舉:若林等人著的「日本化學會通報(Bull.Chem.Soc.Japan)」(42,2924(1969))記載的化合物、英國專利第1388492號說明書記載的化合物、日
本專利特開昭53-133428號公報記載的化合物、德國專利第3337024號說明書記載的化合物、F.C.謝佛(F.C.Schaefer)等的「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」(29,1527(1964))記載的化合物、日本專利特開昭62-58241號公報記載的化合物、日本專利特開平5-281728號公報記載的化合物、日本專利特開平5-34920號公報記載的化合物、美國專利第4212976號說明書中記載的化合物、特別是日本專利特開2013-077009號公報的段落編號0075中記載的化合物等。
另外,所述以外的光聚合起始劑可例示吖啶衍生物。具體可列舉日本專利特開2013-077009號公報的段落編號0076中記載的化合物等,將該些內容併入至本申請案說明書中。
所述酮化合物例如可列舉日本專利特開2013-077009號公報的段落編號0077中記載的化合物等,將該些內容併入至本申請案說明書中。
光聚合起始劑亦可較佳地使用羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物及醯基膦化合物。更具體而言,例如亦可使用日本專利特開平10-291969號公報中記載的胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號公報中記載的醯基膦氧化物系起始劑。
羥基苯乙酮系起始劑可使用:豔佳固(IRGACURE)-184、達羅固(DAROCUR)-1173、豔佳固(IRGACURE)-500、豔佳固(IRGACURE)-2959、豔佳固(IRGACURE)-127(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。胺基苯乙酮系起始劑可使用:作
為市售品的豔佳固(IRGACURE)-907、豔佳固(IRGACURE)-369及豔佳固(IRGACURE)-379(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。胺基苯乙酮系起始劑亦可使用吸收波長與365nm或405nm等長波光源匹配(matching)的日本專利特開2009-191179號公報中記載的化合物。另外,醯基膦系起始劑可使用作為市售品的豔佳固(IRGACURE)-819或達羅固(DAROCUR)-TPO(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。
光聚合起始劑更佳可列舉肟化合物。肟化合物的具體例可使用:日本專利特開2001-233842號公報記載的化合物、日本專利特開2000-80068號公報記載的化合物、日本專利特開2006-342166號公報記載的化合物。
可較佳地用作本發明的光聚合起始劑的肟衍生物等肟化合物例如可列舉:3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮、及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。
肟化合物可列舉:「英國化學會會志(Journal of the Chemical Society,J.C.S.)普爾金會刊(Perkin)II」(1979年)pp.1653-1660、「英國化學會會志(Journal of the Chemical Society,J.C.S.)普爾金會刊(Perkin)II」(1979年)pp.156-162、「光聚合物科學與技術期刊(Journal of Photopolymer Science and Technology)」(1995
年)pp.202-232、日本專利特開2000-66385號公報記載的化合物,日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特表2004-534797號公報、日本專利特開2006-342166號公報的各公報中記載的化合物等。
市售品中亦可較佳地使用豔佳固(IRGACURE)-OXE01(巴斯夫(BASF)公司製造)、豔佳固(IRGACURE)-OXE02(巴斯夫(BASF)公司製造)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製造)。
另外,作為所述記載以外的肟化合物,亦可使用:肟連結於咔唑N位上的日本專利特表2009-519904號公報中記載的化合物、於二苯甲酮部位上導入有雜取代基的美國專利第7626957號公報中記載的化合物、於色素部位上導入有硝基的日本專利特開2010-15025號公報及美國專利公開2009-292039號記載的化合物、國際公開專利2009-131189號公報中記載的酮肟化合物、於同一分子內含有三嗪骨架與肟骨架的美國專利7556910號公報中記載的化合物、於405nm處具有最大吸收且對g射線光源具有良好的感度的日本專利特開2009-221114號公報記載的化合物等。
較佳為進而亦可較佳地使用日本專利特開2007-231000號公報、及日本專利特開2007-322744號公報中記載的環狀肟化合物。環狀肟化合物中,尤其就具有高的光吸收性而高感度化的觀點而言,較佳為日本專利特開2010-32985號公報、日本專利特開2010-185072號公報中記載的於咔唑色素上縮環的環狀肟化合
物。
另外,於肟化合物的特定部位具有不飽和鍵的日本專利特開2009-242469號公報中記載的化合物亦由聚合非活性自由基來再生活性自由基,藉此可達成高感度化,從而可較佳地使用。
尤佳可列舉日本專利特開2007-269779號公報中所示的具有特定取代基的肟化合物、或日本專利特開2009-191061號公報中所示的具有硫代芳基(thioaryl)的肟化合物。
具體而言,作為光聚合起始劑的肟化合物較佳為下述通式(OX-1)所表示的化合物。再者,可為肟的N-O鍵為(E)體的肟化合物,亦可為(Z)體的肟化合物,抑或可為(E)體與(Z)體的混合物。
通式(OX-1)中,R及B分別獨立地表示一價取代基,A表示二價有機基,Ar表示芳基。
通式(OX-1)中,R所表示的一價取代基較佳為一價的非金屬原子團。
所述一價的非金屬原子團可列舉:烷基、芳基、醯基、烷氧
基羰基、芳氧基羰基、雜環基、烷基硫羰基、芳基硫羰基等。另外,該些基團亦可具有1個以上的取代基。另外,上文所述的取代基亦可進一步經其他取代基所取代。
取代基可列舉:鹵素原子、芳氧基、烷氧基羰基或芳氧基羰基、醯氧基、醯基、烷基、芳基等。
以下示出通式(OX-1)的具體例,但本發明當然不限定於該些具體例。
[化32]
肟化合物於350nm~500nm的波長範圍內具有最大吸收波長,較佳為於360nm~480nm的波長範圍內具有吸收波長,尤佳為365nm及455nm的吸光度高。
就感度的觀點而言,肟化合物於365nm或405nm下的莫耳吸光係數較佳為1,000~300,000,更佳為2,000~300,000,尤佳為5,000~200,000。
化合物的莫耳吸光係數可使用公知的方法,具體而言,例如
較佳為利用紫外可見分光光度計(瓦里安(Varian)公司製造的卡里-5(Carry-5)分光光度計(spectrophotometer)),使用乙酸乙酯溶劑以0.01g/L的濃度進行測定。
於本發明的組成物含有光聚合起始劑的情形時,相對於組成物的總固體成分,光聚合起始劑的含量較佳為0.1質量%~50質量%,更佳為0.5質量%~30質量%,進而佳為1質量%~20質量%。藉由設定為此種範圍,可獲得更良好的感度及圖案形成性。
本發明的組成物可僅含有一種光聚合起始劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<鹼可溶性樹脂>>
本發明的組成物亦可更含有鹼可溶性樹脂。
鹼可溶性樹脂可自以下鹼可溶性樹脂中適當選擇,所述鹼可溶性樹脂為線性有機高分子聚合物,且於分子(較佳為以丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物作為主鏈的分子)中具有至少1個促進鹼可溶性的基團。就耐熱性的觀點而言,較佳為多羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂,就控制顯影性的觀點而言,較佳為丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂。
促進鹼可溶性的基團(以下亦稱為酸基)例如可列舉羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羥基等,較佳為可溶於有機溶劑中且可利用弱鹼水溶液進行顯影的基團,可列舉(甲基)丙烯酸作為尤佳者。該些酸基可僅為一種,亦可為兩種以上。
所述可於聚合後賦予酸基的單體例如可列舉:(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯等具有羥基的單體、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環氧基的單體、(甲基)丙烯酸-2-異氰酸酯乙酯等具有異氰酸酯基的單體等。該些用以導入酸基的單體可僅為一種,亦可為兩種以上。於鹼可溶性樹脂中導入酸基時,例如只要將具有酸基的單體及/或可於聚合後賦予酸基的單體(以下有時亦稱為「用以導入酸基的單體」)作為單體成分來進行聚合即可。
再者,於將可於聚合後賦予酸基的單體作為單體成分來導入酸基的情形時,於聚合後例如必需如後述般的用以賦予酸基的處理。
製造鹼可溶性樹脂時,例如可應用公知的利用自由基聚合法的方法。利用自由基聚合法來製造鹼可溶性樹脂時的溫度、壓力、自由基起始劑的種類及其量、溶劑的種類等聚合條件可由本領域技術人員容易地設定,亦能以實驗方式來決定條件。
可用作鹼可溶性樹脂的線性有機高分子聚合物較佳為於側鏈上具有羧酸的聚合物,可列舉:甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物、酚醛清漆型樹脂等鹼可溶性酚醛樹脂等、以及於側鏈上具有羧酸的酸性纖維素衍生物、於具有羥基的聚合物上加成酸酐而成者。尤其,(甲基)丙烯酸與可與其共聚合的其他單體的共聚物適合作為鹼可溶性樹脂。可與(甲基)丙烯酸共聚合的其他單體可列舉(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、乙烯系
化合物等。(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳基酯可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸環己酯等;乙烯系化合物可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯啶酮、甲基丙烯酸四氫糠酯、聚苯乙烯巨單體、聚甲基丙烯酸甲酯巨單體等,日本專利特開平10-300922號公報中記載的作為N位取代馬來醯亞胺單體的N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺等。再者,該些可與(甲基)丙烯酸共聚合的其他單體可僅為一種,亦可為兩種以上。
鹼可溶性樹脂亦較佳為含有聚合物(a),該聚合物(a)是將必需下述通式(ED)所表示的化合物及/或下述通式(ED2)所表示的化合物(以下有時亦將該些化合物稱為「醚二聚物」)的單體成分聚合而成。
通式(ED)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子或可具
有取代基的碳數1~25的烴基。
通式(ED2)
通式(ED2)中,R表示氫原子或碳數1~30的有機基。通式(ED2)的具體例可參照日本專利特開2010-168539號公報的記載。
藉此,本發明的組成物可形成耐熱性與透明性均極為優異的硬化塗膜。表示所述醚二聚物的所述通式(ED)中,R1及R2所表示的可具有取代基的碳數1~25的烴基並無特別限制,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、第三戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直鏈狀或分支狀的烷基;苯基等芳基;環己基、第三丁基環己基、二環戊二烯基、三環癸烷基、異冰片基、金剛烷基、2-甲基-2-金剛烷基等脂環式基;1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基等經烷氧基取代的烷基;苄基等經芳基取代的烷基等。該些基團中,尤其就耐熱性的方面而言,較佳為甲基、乙基、環己基、苄基等般的不易因酸或熱而脫離的一級或二級碳的取代基。
所述醚二聚物的具體例例如可列舉:二甲基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯(dimethyl-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate)、二乙基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三戊基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(硬脂基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(月桂基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(2-乙基己基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(1-甲氧基乙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(1-乙氧基乙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苯基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二環己基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基環己基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(二環戊二烯基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(三環癸烷基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異冰片基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二金剛烷基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(2-甲基-2-金剛烷基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯等。該些化合物中,尤其較佳為二甲基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二環己基
-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯。該些醚二聚物可僅為一種,亦可為兩種以上。來源於所述通式(ED)所表示的化合物的結構體亦可使其他單體進行共聚合。
另外,鹼可溶性樹脂亦可含有來源於下述式(X)所表示的乙烯性不飽和單體的結構單元。
通式(X)
(式(X)中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數2~10的伸烷基,R3表示氫原子或可含有苯環的碳數1~20的烷基。n表示1~15的整數)
所述式(X)中,R2的伸烷基的碳數較佳為2~3。另外,R3的烷基的碳數為1~20,更佳為1~10,R3的烷基亦可含有苯環。R3所表示的含有苯環的烷基可列舉苄基、2-苯基(異)丙基等。
另外,為了提高本發明的著色組成物的交聯效率,亦可使用具有聚合性基的鹼可溶性樹脂。若使用此種鹼可溶性樹脂,則本發明的效果有耐溶劑性進一步提高的傾向。進而,有耐光性
或耐熱性亦進一步提高的傾向。作為具有聚合性基的鹼可溶性樹脂,於側鏈上含有烯丙基、(甲基)丙烯酸基、烯丙氧基烷基等的鹼可溶性樹脂等有用。所述含有聚合性基的聚合物的例子可列舉:蒂阿諾(Dianal)NR系列(三菱麗陽股份有限公司製造),付拓馬(Photomer)6173(含COOH的聚胺基甲酸酯丙烯酸寡聚物(polyurethane acrylic oligomer),戴蒙德-沙姆洛克股份有限公司(Diamond Shamrock Co.Ltd.,)製造),比斯克(Biscoat)R-264、KS抗蝕劑(KS Resist)106(均為大阪有機化學工業股份有限公司製造),賽克羅馬(Cyclomer)P系列、普拉克賽爾(Placcel)CF200系列(均為大賽璐(Daicel)化學工業股份有限公司製造),艾白克力(Ebecryl)3800(大賽璐(Daicel)UCB股份有限公司製造)等。該些含有聚合性基的鹼可溶性樹脂較佳為以下樹脂:經胺基甲酸酯改質的含聚合性雙鍵的丙烯酸系樹脂,其是藉由預先使異氰酸酯基與OH基反應而殘留1個未反應的異氰酸酯基且含有(甲基)丙烯醯基的化合物、與含羧基的丙烯酸系樹脂的反應而獲得;含不飽和基的丙烯酸系樹脂,其是藉由含羧基的丙烯酸系樹脂、與分子內一併具有環氧基及聚合性雙鍵的化合物的反應而獲得;酸側位型環氧丙烯酸酯樹脂;含聚合性雙鍵的丙烯酸系樹脂,其是使含OH基的丙烯酸系樹脂與具有聚合性雙鍵的二元酸酐反應而成;使含OH基的丙烯酸系樹脂與異氰酸酯及具有聚合性基的化合物反應而成的樹脂;日本專利特開2002-229207號公報及日本專利特開2003-335814號公報中記載的藉由對以下樹脂
進行鹼性處理所得的樹脂等,所述樹脂於側鏈上具有在α位或β位上具有鹵素原子或磺酸酯基等脫離基的酯基。
鹼可溶性樹脂尤佳為(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物或包含(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其他單體的多元共聚物。除此以外,可列舉:將甲基丙烯酸-2-羥基乙酯共聚合而成的(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯共聚物、日本專利特開平7-140654號公報中記載的(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等,尤佳可列舉甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸的共聚物等。
鹼可溶性樹脂可參照日本專利特開2012-208494號公報的段落0558~段落0571(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0685]~[0700])以後的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。
進而,較佳為使用以下樹脂:日本專利特開2012-32767號公報中記載的段落編號0029~段落編號0063中記載的共聚物(B)及實施例中所用的鹼可溶性樹脂、日本專利特開2012-208474號公報的段落編號0088~段落編號0098中記載的黏合劑樹脂及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2012-137531號公報的
段落編號0022~段落編號0032中記載的黏合劑樹脂及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2013-024934號公報的段落編號0132~段落編號0143中記載的黏合劑樹脂及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2011-242752號公報的段落編號0092~段落編號0098及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2012-032770號公報的段落編號0030~段落編號0072的記載的黏合劑樹脂。將該些內容併入至本申請案說明書中。更具體而言,較佳為下述樹脂。
[化36]
鹼可溶性樹脂的酸值較佳為30mgKOH/g~200mgKOH/g,更佳為50mgKOH/g~150mgKOH/g,進而佳為70mgKOH/g~120mgKOH/g。
鹼可溶性樹脂的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~50,000,更佳為5,000~30,000,尤佳為7,000~20,000。
於著色組成物中含有鹼可溶性樹脂的情形時,相對於著色組成物的總固體成分,鹼可溶性樹脂的含量較佳為1質量%~15質量%,更佳為2質量%~12質量%,尤佳為3質量%~10質量%。
本發明的組成物可僅含有一種鹼可溶性樹脂,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<溶劑>>
本發明的組成物亦可更含有溶劑。溶劑只要滿足各成分的溶
解性或組成物的塗佈性,則基本上並無特別限制。溶劑較佳為有機溶劑。
有機溶劑可較佳地列舉:作為酯類的例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、乙酸環己酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧基乙酸烷基酯(例如氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯(例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-氧基丙酸烷基酯類(例如3-氧基丙酸甲酯、3-氧基丙酸乙酯等(例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-氧基丙酸烷基酯類(例如2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯等(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等;以及作為醚類的例如二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等;以及作為酮類的例如甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等;以及作
為芳香族烴類的例如甲苯、二甲苯等。
本發明的組成物中的溶劑的含量較佳為50質量%~95質量%,更佳為60質量%~90質量%。本發明的組成物可僅含有一種溶劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<紫外線吸收劑>>
本發明的組成物亦可更含有紫外線吸收劑。藉由設定為此種構成,可進一步抑制殘渣的產生。
紫外線吸收劑可使用:水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系、三嗪系的紫外線吸收劑。本發明中,尤其較佳為使用具有胺基丁二烯骨架的紫外線吸收劑。
水楊酸酯系紫外線吸收劑的例子可列舉:水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯、水楊酸對-第三丁基苯酯等,二苯甲酮系紫外線吸收劑的例子可列舉:2,2'-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2'-二羥基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮等。另外,苯并三唑系紫外線吸收劑的例子可列舉:2-(2'-羥基-3',5'-二-第三丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-第三丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-第三戊基-5'-異丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-異丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-異丁基-5'-丙基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-[2'-
羥基-5'-(1,1,3,3-四甲基)苯基]苯并三唑等。
取代丙烯腈系紫外線吸收劑的例子可列舉:2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯等。進而,三嗪系紫外線吸收劑的例子可列舉:2-[4-[(2-羥基-3-十二烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[4-[(2-羥基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二羥基苯基)-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪等單(羥基苯基)三嗪化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丙氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-丙氧基苯基)-6-(4-甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-己氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪等雙(羥基苯基)三嗪化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羥基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三[2-羥基-4-(3-丁氧基-2-羥基丙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪等三(羥基苯基)三嗪化合物等。
以下列舉紫外線吸收劑的具體例,但不限定於該些具體例。
[化38]
[化39]
[化41]
於本發明的組成物含有紫外線吸收劑的情形時,相對於組成物的總固體成分,紫外線吸收劑的含量較佳為0.001質量%~15質量%,更佳為1質量%~8質量%,進而佳為2質量%~6質量%。本發明的組成物可僅含有一種紫外線吸收劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<密接改良劑>>
本發明的組成物亦可更含有密接改良劑。密接改良劑例如可較佳地列舉:日本專利特開平5-11439號公報、日本專利特開平5-341532號公報及日本專利特開平6-43638號公報等中記載的密接改良劑。具體可列舉:苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并噁唑、2-巰基苯并噻唑、3-嗎啉基甲基-1-苯基-三唑-2-硫酮、3-嗎啉基甲基-5-苯基-噁二唑-2-硫酮、5-胺基-3-嗎啉基甲基-噻二唑-2-硫酮、及2-巰基-5-甲硫基-噻二唑、三唑、四唑、苯并三唑、羧基苯并三唑、含胺基的苯并三唑、矽烷偶合劑等。密接改良劑較佳為矽烷偶合劑。
矽烷偶合劑較佳為具有烷氧基矽烷基作為可與無機材料進行化學鍵結的水解性基。另外,較佳為具有與有機樹脂之間相互作用或形成鍵結而顯示出親和性的基團,此種基團較佳為具有(甲基)丙烯醯基、苯基、巰基、縮水甘油基、氧雜環丁基,其中較佳為具有(甲基)丙烯醯基或縮水甘油基。
矽烷偶合劑亦較佳為於一分子中具有至少2種反應性不同的官能基的矽烷化合物,尤其較佳為具有胺基及烷氧基作為官能基。此種矽烷偶合劑例如有N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基-甲基二甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名KBM-602)、N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基-三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名KBM-603,信越化學工業公司製造)、N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基-三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名KBE-602)、γ-胺基丙基-三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名KBM-903)、γ-胺基丙基-三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名KBE-903)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名KBM-503)等。
矽烷偶合劑的具體例可列舉以下的化合物,但不限定於此。
[化42]
相對於本發明的組成物的固體成分,密接改良劑的含量較佳為0.001質量%~20質量%,更佳為0.01質量%~10質量%,尤佳為0.1質量%~5質量%。
<<界面活性劑>>
就進一步提高塗佈性的觀點而言,本發明的組成物亦可含有各種界面活性劑。界面活性劑可使用:氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。
尤其本發明的組成物藉由含有氟系界面活性劑,於製備成塗佈液時的溶液特性(特別是流動性)進一步提高,故可進一步改善塗佈厚度的均勻性或省液性。
即,於使用應用含有氟系界面活性劑的組成物的塗佈液來進行膜形成的情形時,藉由使被塗佈面與塗佈液的界面張力降低,對被塗佈面的濡濕性得到改善,對被塗佈面的塗佈性提高。因此,即便於以少量的液量來形成幾微米(μm)左右的薄膜的情形時,
亦可更佳地進行厚度不均小的均勻厚度的膜形成,就此方面而言有效。
氟系界面活性劑中的氟含有率較佳為3質量%~40質量%,更佳為5質量%~30質量%,尤佳為7質量%~25質量%。氟含有率為該範圍內的氟系界面活性劑於塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的方面有效果,於組成物中的溶解性亦良好。
氟系界面活性劑例如可列舉:美佳法(Megafac)F171、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F141、美佳法(Megafac)F142、美佳法(Megafac)F143、美佳法(Megafac)F144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F437、美佳法(Megafac)F475、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)F780、美佳法(Megafac)F781(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),弗拉德(Fluorad)FC430、弗拉德(Fluorad)FC431、弗拉德(Fluorad)FC171(以上為住友3M(股)製造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上為旭硝子(股)製造)等。
非離子系界面活性劑具體可列舉:甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及該等的乙氧基化物及丙氧基化物(例如丙
氧基化甘油、乙氧基化甘油等)、聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯(巴斯夫(BASF)公司製造的普羅尼克(Pluronic)L10、普羅尼克(Pluronic)L31、普羅尼克(Pluronic)L61、普羅尼克(Pluronic)L62、普羅尼克(Pluronic)10R5、普羅尼克(Pluronic)17R2、普羅尼克(Pluronic)25R2、特羅尼克(Tetronic)304、特羅尼克(Tetronic)701、特羅尼克(Tetronic)704、特羅尼克(Tetronic)901、特羅尼克(Tetronic)904、特羅尼克(Tetronic)150R1)、索努帕斯(Solsperse)20000(日本路博潤(Lubrizol Japan)(股))等。
陽離子系界面活性劑具體可列舉:酞菁衍生物(商品名:埃夫卡(EFKA)-745,森下產業(股)製造),有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股)製造)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物寶理弗洛(Polyflow)No.75、寶理弗洛(Polyflow)No.90、寶理弗洛(Polyflow)No.95(共榮社化學(股)製造),W001(裕商(股)製造)等。
陰離子系界面活性劑具體可列舉W004、W005、W017(裕商(股)公司製造)等。
矽酮系界面活性劑例如可列舉:東麗道康寧(Toray-Dow corning)(股)製造的「東麗矽酮(Toray Silicone)DC3PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH7PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)
DC11PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH21PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH28PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH29PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH30PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH8400」,邁圖高新材料(Momentive Performance Materials)公司製造的「TSF-4440」、「TSF-4300」、「TSF-4445」、「TSF-4460」、「TSF-4452」,信越矽酮股份有限公司製造的「KP341」、「KF6001」、「KF6002」,畢克化學(BYK Chemie)公司製造的「畢克(BYK)307」、「畢克(BYK)323」、「畢克(BYK)330」等。
於本發明的組成物中含有界面活性劑的情形時,相對於組成物的總質量,界面活性劑的添加量較佳為0.001質量%~2.0質量%,更佳為0.005質量%~1.0質量%。
本發明的組成物可僅含有一種界面活性劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<聚合抑制劑>>
本發明的組成物亦可含有聚合抑制劑。例如,聚合抑制劑可列舉:對苯二酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基對甲酚、聯苯三酚、第三丁基鄰苯二酚、苯醌、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥基胺亞鈰鹽等。
於本發明的組成物的總固體成分中,聚合抑制劑的含量較佳為0.001質量%~1質量%,更佳為0.005質量%~0.1質量%。聚合抑制劑可僅使用一種,亦可併用兩種以上。
本發明的組成物亦可含有聚合抑制劑。例如,聚合抑制劑可列舉:對苯二酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基對甲酚、聯苯三酚、第三丁基鄰苯二酚、苯醌、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥基胺亞鈰鹽等。
於本發明的組成物的總固體成分中,聚合抑制劑的含量較佳為0.001質量%~1質量%,更佳為0.005質量%~0.1質量%。聚合抑制劑可僅使用一種,亦可併用兩種以上。
<<感放射線性組成物的製造方法>>
本發明的組成物的製造方法的特徵在於使用共分散液,所述共分散液含有C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185及樹脂,且相對於所有顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,樹脂的酸值為20~50,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
另外,本發明的組成物的製造方法較佳為包括:使用具有所述胺值及酸值的樹脂,將包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185的顏料共分散。藉由設定為此種構成,可更有效地發揮本發明的效果。尤其可使製備後的組成物的過濾性更良好。
<硬化膜、圖案形成方法、彩色濾光片及彩色濾光片的製造方法>
繼而,對本發明的硬化膜、圖案形成方法及彩色濾光片藉由
其製造方法加以詳述。
本發明的硬化膜是使本發明的組成物硬化而成。該硬化膜可較佳地用於彩色濾光片。
本發明的圖案形成方法將本發明的組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層,將不需要的部分去除而形成著色圖案。
本發明的圖案形成方法可較佳地應用於形成彩色濾光片所具有的著色圖案(畫素)。
本發明的組成物可利用所謂的光微影法藉由圖案形成來製造彩色濾光片,亦可藉由乾式蝕刻法來形成圖案。
即,本發明的彩色濾光片的第一製造方法可例示包括以下步驟的彩色濾光片的製造方法:將著色組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層的步驟;對所述感放射線性組成物層以圖案狀進行曝光的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成著色圖案的步驟。
另外,本發明的彩色濾光片的第二製造方法可例示包括以下步驟的彩色濾光片的製造方法:將著色組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層,進行硬化而形成著色層的步驟;於所述著色層上形成光阻劑層的步驟;藉由進行曝光及顯影而將所述光阻劑層圖案化,獲得抗蝕劑圖案的步驟;以及將所述抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩對所述著色層進行乾式蝕刻的步驟。
本發明中,更佳為利用光微影法來製造。
以下對該些方法加以詳細敍述。
以下,藉由固體攝像元件用彩色濾光片的製造方法對本發明的圖案形成方法中的各步驟加以詳細說明,但本發明不限定於該方法。以下,有時將固體攝像元件用彩色濾光片簡稱為「彩色濾光片」。
<<形成感放射線性組成物層的步驟>>
於形成感放射線性組成物層的步驟中,於支撐體上應用本發明的組成物而形成感放射線性組成物層。
本步驟中可使用的支撐體例如可使用:於基板(例如矽基板)上設有電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)等攝像元件(受光元件)的固體攝像元件用基板。
本發明的著色圖案可形成於固體攝像元件用基板的形成有攝像元件的面側(表面),亦可形成於未形成攝像元件的面側(背面)。
亦可於固體攝像元件的著色圖案之間、或固體攝像元件用基板的背面上設有遮光膜。
另外,於支撐體上,視需要亦可設置底塗層以改善與上部的層的密接、防止物質的擴散或實現基板表面的平坦化。底塗層中,可調配溶劑、鹼可溶性樹脂、聚合性化合物、聚合抑制劑、界面活性劑、光聚合起始劑等,該些各成分較佳為自調配至所述本發
明的組成物中的成分中適當選擇。
向支撐體上賦予本發明的組成物的方法可應用狹縫塗佈、噴墨法、旋轉塗佈、流延塗佈、輥式塗佈、網版印刷法等各種塗佈方法。
塗佈於支撐體上的感放射線性組成物層的乾燥(預烘烤)可使用加熱板(hot plate)、烘箱(oven)等在50℃~140℃的溫度下進行10秒鐘~300秒鐘。
<利用光微影法來進行圖案形成的步驟>
<<進行曝光的步驟>>
於曝光步驟中,使用例如步進機(stepper)等曝光裝置,介隔具有既定的遮罩圖案的遮罩對在感放射線性組成物層形成步驟中形成的感放射線性組成物層進行圖案曝光。藉此可獲得硬化膜。
曝光時可使用的放射線(光)可尤其較佳地使用g射線、i射線等紫外線(尤佳為i射線)。照射量(曝光量)較佳為30mJ/cm2~1500mJ/cm2,更佳為50mJ/cm2~1000mJ/cm2,尤佳為80mJ/cm2~500mJ/cm2。
硬化膜(著色膜)的膜厚較佳為1.0μm以下,更佳為0.1μm~0.9μm,進而佳為0.2μm~0.8μm。
藉由將膜厚設定為1.0μm以下,可獲得高解析性、高密接性,故較佳。
另外,本步驟中,亦可較佳地形成具有0.7μm以下的薄的膜厚的硬化膜,藉由在後述的圖案形成步驟中對所得的硬化膜進行
顯影處理,可獲得即便為薄膜亦顯影性、表面粗糙抑制及圖案形狀優異的著色圖案。
<<顯影步驟>>
繼而進行鹼顯影處理,藉此曝光步驟中的未經光照射的部分的感放射線性組成物層溶出至鹼水溶液中,僅經光硬化的部分殘留。
顯影液理想的是不對基底的攝像元件或電路等造成損傷(damage)的有機鹼顯影液。顯影溫度通常為20℃~30℃,顯影時間以前為20秒鐘~90秒鐘。為了進一步去除殘渣,近年來有時亦實施120秒鐘~180秒鐘的顯影。進而,為了進一步提高殘渣去除性,有時亦重複以下步驟幾次:每隔60秒甩去顯影液,進一步重新供給顯影液。
顯影液中所用的鹼劑例如可列舉:氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化苄基三甲基銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環-[5,4,0]-7-十一烯等有機鹼性化合物,可較佳地使用利用純水將該些鹼劑以濃度成為0.001質量%~10質量%、較佳為0.01質量%~1質量%的方式稀釋而成的鹼性水溶液作為顯影液。
再者,顯影液中亦可使用無機鹼,無機鹼例如較佳為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉等。
再者,於使用包含此種鹼性水溶液的顯影液的情形時,通常
於顯影後利用純水進行清洗(淋洗)。
繼而,較佳為於實施乾燥之後進行加熱處理(後烘烤)。若形成多種顏色的著色圖案,則可每種顏色逐一依序重複所述步驟來製造硬化皮膜。藉此可獲得彩色濾光片。
後烘烤為用以使硬化完全進行的顯影後的加熱處理,通常於100℃~240℃、較佳為200℃~240℃下進行熱硬化處理。
可使用加熱板或對流式烘箱(熱風循環式乾燥機)、高頻加熱機等加熱機構,以成為所述條件的方式以連續式或批次式對顯影後的塗佈膜進行該後烘烤處理。
<利用乾式蝕刻法來進行圖案形成的情形>
於藉由乾式蝕刻來形成圖案的情形時,可參照日本專利特開2013-64993號公報的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。
再者,本發明的製造方法視需要亦可包括作為固體攝像元件用彩色濾光片的製造方法而公知的步驟來作為所述以外的步驟。例如於進行上文所述的感放射線性組成物層形成步驟、曝光步驟及圖案形成步驟後,視需要亦可包括藉由加熱及/或曝光使所形成的著色圖案硬化的硬化步驟。
另外,於使用本發明的著色組成物的情形時,例如有時產生塗佈裝置噴出部的噴嘴或配管部的堵塞或者因著色組成物或顏料於塗佈機內的附著.沈降.乾燥所致的污染等。因此,為了高效地清洗由本發明的組成物所致的污染,較佳為將與上文所述的本組成物有關的溶劑用作清洗液。另外,日本專利特開平
7-128867號公報、日本專利特開平7-146562號公報、日本專利特開平8-278637號公報、日本專利特開2000-273370號公報、日本專利特開2006-85140號公報、日本專利特開2006-291191號公報、日本專利特開2007-2101號公報、日本專利特開2007-2102號公報、日本專利特開2007-281523號公報等中記載的清洗液亦可較佳地用於本發明的著色組成物的清洗去除。
所述中,較佳為伸烷基二醇單烷基醚羧酸酯及伸烷基二醇單烷基醚。
該些溶劑可單獨使用亦可混合使用兩種以上。於混合兩種以上的情形時,較佳為將具有羥基的溶劑與不具有羥基的溶劑混合。具有羥基的溶劑與不具有羥基的溶劑之質量比為1/99~99/1,較佳為10/90~90/10,更佳為20/80~80/20。尤佳為丙二醇單甲醚乙酸酯(Propyleneglycol monomethylether acetate,PGMEA)與丙二醇單甲醚(Propyleneglycol monomethylether,PGME)的混合溶劑且其比率為60/40。再者,為了提高清洗液對污染物的滲透性,亦可於清洗液中添加與上文所述的本組成物有關的界面活性劑。
本發明的彩色濾光片因使用本發明的組成物,故可實現曝光容限(margin)優異的曝光,且所形成的著色圖案(著色畫素)的圖案形狀優異,圖案表面的粗糙或顯影部的殘渣得到抑制,故顏色特性變優異。
本發明的彩色濾光片可較佳地用於CCD、CMOS等固體攝像元件,特別適於超過100萬畫素般的高解析度的CCD或CMOS
等。本發明的固體攝像元件用彩色濾光片例如可用作配置於構成CCD或CMOS的各畫素的受光部、與用以進行聚光的微透鏡之間的彩色濾光片。
再者,本發明的彩色濾光片的著色圖案(著色畫素)的膜厚較佳為2.0μm以下,更佳為1.0μm以下,進而佳為0.7μm以下。
另外,著色圖案(著色畫素)的尺寸(圖案寬度)較佳為2.5μm以下,更佳為2.0μm以下,尤佳為1.7μm以下。
另外,亦可於彩色濾光片上形成氧阻斷膜。氧阻斷膜較佳為設置於包含本發明的組成物的彩色濾光片層的表面上。本發明中所用的氧阻斷膜例如可例示氧透過率達到200ml/m2.day.atm以上的氧阻斷膜。氧阻斷膜例如可參照日本專利特開2011-248197號公報的段落0217~段落0221的記載,將其內容併入至本說明書中。
<固體攝像元件>
本發明的固體攝像元件具備上文已述的本發明的彩色濾光片。本發明的固體攝像元件的構成為具備本發明的彩色濾光片的構成,只要為作為固體攝像元件而發揮功能的構成,則並無特別限定,例如可列舉如下構成。
所述固體攝像元件為以下構成:於支撐體上具備構成固體攝像元件(CCD影像感測器、CMOS影像感測器等)的受光區域的多個光電二極體(photodiode)及包含多晶矽等的傳輸電極,於所述光電二極體及所述傳輸電極上具有僅光電二極體的受光部
開口的包含鎢等的遮光膜,於遮光膜上具有以覆蓋遮光膜整個面及光電二極體受光部的方式形成的包含氮化矽等的元件保護膜,於所述元件保護膜上具有本發明的固體攝像元件用彩色濾光片。
進而,亦可為於所述元件保護層上且彩色濾光片之下(靠近支撐體之側)具有聚光機構(例如微透鏡等。以下相同)的構成、或於彩色濾光片上具有聚光機構的構成等。
<圖像顯示裝置>
本發明的彩色濾光片不僅可用於所述固體攝像元件,而且可用於液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等圖像顯示裝置,特別適於液晶顯示裝置的用途。具備本發明的彩色濾光片的液晶顯示裝置可顯示以下圖像:顯示圖像的色調良好且顯示特性優異的高畫質圖像。
關於顯示裝置的定義或各顯示裝置的詳細情況,例如是記載於「電子顯示器元件(佐佐木昭夫著,工業調查會(股),1990年發行)」、「顯示器元件(伊吹順章著,產業圖書(股),1989年發行)」等。另外,關於液晶顯示裝置,例如是記載於「下一代液晶顯示器技術(內田龍男編輯,工業調查會(股),1994年發行)」。本發明可應用的液晶顯示裝置並無特別限制,例如可應用於所述「下一代液晶顯示器技術」中記載的各種方式的液晶顯示裝置。
本發明的彩色濾光片亦可用於彩色薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)方式的液晶顯示裝置。關於彩色TFT方式的液晶顯示裝置,例如是記載於「彩色TFT液晶顯示器(共立出
版(股),1996年發行)」。進而,本發明亦可應用於共面切換(In-Plane Switching,IPS)等橫向電場驅動方式、多象限垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)等畫素分割方式等視角經擴大的液晶顯示裝置、或超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)、扭轉向列(Twisted Nematic,TN)、垂直配向(Vertical Alignment,VA)、光學補償傾斜(Optically Compensated Splay,OCS)、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)及反射式光學補償彎曲(Reflective-Optically Compensated Bend,R-OCB)等。
另外,本發明的彩色濾光片亦可用於明亮且高精細的彩色濾光片陣列(Color-filter On Array,COA)方式。於COA方式的液晶顯示裝置中,對彩色濾光片層的要求特性除了上文所述般的通常的要求特性以外,有時亦需要對層間絕緣膜的要求特性、即低介電常數及耐剝離液性。於本發明的彩色濾光片中,因使用色相優異的色素多聚物,故顏色純度、光透過性等良好且著色圖案(畫素)的色調優異,因此可提供一種解析度高且長期耐久性優異的COA方式的液晶顯示裝置。再者,為了滿足低介電常數的要求特性,亦可於彩色濾光片層上設置樹脂被膜。另外,本發明中,亦可較佳地用於微有機發光二極體方式(微OLED)的顯示器。關於該些圖像顯示方式,例如是記載於「電致發光(Electroluminescence,EL)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel,PDP)、液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)顯示
器-技術與市場的最新動向-(東麗研究中心(Toray Research Center)調查研究部門,2001年發行)」的43頁等。
具備本發明的彩色濾光片的液晶顯示裝置除了本發明的彩色濾光片以外,是由電極基板、偏光膜、相位差膜、背光裝置、間隔件(spacer)、視角保障膜等各種構件所構成。本發明的彩色濾光片可應用於由該些公知的構件所構成的液晶顯示裝置中。關於該些構件,例如是記載於「'94液晶顯示器周邊材料.化學品的市場(島健太郎,CMC(股),1994年發行)」、「2003液晶相關市場的現狀與將來展望(下巻)(表良吉,富士凱美萊總研(股),2003年發行)」中。
關於背光裝置,是記載於「國際資訊顯示學會會議記錄(SID(Society for Information Display)meeting Digest)」1380(2005)(A.今野(A.Konno)等人)或「月刊顯示器」的2005年12月號的18頁~24頁(島康裕)及該文獻25頁~30頁(八木隆明)等中。
若將本發明的彩色濾光片用於液晶顯示裝置,則於與以前公知的冷陰極管的三波長管組合時可實現高的對比度,進而藉由將紅色、綠色、藍色的LED光源(RGB-LED)設定為背光,可提供亮度高、且顏色純度高的色彩再現性良好的液晶顯示裝置。
[實施例]
以下,列舉實施例對本發明加以更具體說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要
不偏離本發明的主旨,則可適當變更。因此,本發明的範圍不限定於以下所示的具體例。再者,只要無特別說明,則「%」及「份」為質量基準。
[實施例1]
<顏料分散組成物G-1的製備>
於83份的C.I.顏料綠36(PG36)、5份的C.I.顏料黃185(PY185)、12份的C.I.顏料黃150(PY150)、30份的特定分散樹脂(A)、10份的顏料衍生物(A)、甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸-2-羥基乙酯共聚物(=60/22/18[莫耳比],重量平均分子量:15,000,數量平均分子量:8,000)10份中添加丙二醇單甲醚乙酸酯(以下稱為「PGMEA」)530份而調整為670份,使用直徑0.3mm的氧化鋯珠,利用珠磨機(帶有減壓機構的高壓分散機NANO-3000-10(日本BEE(股)製造))將所得的混合液混合、分散3小時,製備顏料分散組成物G-1。
特定分散樹脂(A)
於下述結構的特定分散樹脂(A)中,表示k:l:m:n=25:40:5:30(聚合莫耳比)、p=60、q=60,R表示C(=O)C7H15。特定分散樹脂(A)的重量平均分子量為10,000。特定分散樹脂(A)的胺值為45(mgKOH/g),酸值為32.3(mgKOH/g)。特定分散樹脂(A)的胺值及酸值是利用所述方法測定。
[化43]
如下述表所記載般變更所述顏料分散組成物G-1中的成分,除此以外,同樣地進行操作,獲得顏料分散組成物G-2~顏料分散組成物G-18。
所述表中,特定分散樹脂(B)~特定分散樹脂(G)是調整特定分散樹脂(A)的k、l、m及n的比率而製備。詳細情況如下。
特定分散樹脂(B):重量平均分子量(10,000)
特定分散樹脂(C):重量平均分子量(11,000)
特定分散樹脂(D):重量平均分子量(10,000)
特定分散樹脂(E):重量平均分子量(10,000)
特定分散樹脂(F):重量平均分子量(12,000)
特定分散樹脂(G):重量平均分子量(9,000)
特定分散樹脂(H):重量平均分子量(10,000)
特定分散樹脂(I):重量平均分子量(11,000)
特定分散樹脂(J):重量平均分子量(10,000)
<顏料衍生物(A)>
添加由發煙硫酸(25質量%SO3)及硫酸所調整的101質量%硫酸450份,逐次少量添加45份的C.I.顏料黃138,繼而於80℃下反應3小時。一面攪拌一面將反應溶液添加至冰水5000份中而使磺化物析出。繼而進行過濾分離,以0.1質量%鹽酸2000份進行清洗,進而以純化水2000份進行清洗,獲得C.I.顏料黃138的磺化物的膏。將所得的磺化物膏於水5000份中再分散(再分散所得的漿料的pH值為2.3),一面攪拌一面添加25質量%苛性鈉(caustic soda)溶液,將pH調整為11.5。調整pH值的期間中,反應液由黃色漿料狀態變化為紅色的溶液狀態。每隔5分鐘進行
pH值的微調整,持續1小時。進而於pH值為11.5下加熱至60℃,攪拌3小時。於該紅色溶液中逐次少量滴加溶解有氯化鋁(六水合物)47份的水溶液,獲得黃色的析出物。添加總量後的pH值為3.5。進行過濾、水洗、乾燥,獲得顏料衍生物(A)40份。
<顏料衍生物(B)>
於甲醇300份中添加5-胺基苯并咪唑酮20份及氰脲醯氯(cyanuryl chloride)25份,於20℃以下反應2小時,進而添加胺基乙磺酸34份、氫氧化鈉27份、水700份,加熱回流4小時。繼而,冷卻至60℃,添加10質量%的硫酸鋁水溶液170份,於60℃下攪拌1小時後,進行過濾、水洗、乾燥,獲得顏料分散劑(B)60份。
<顏料衍生物(C)>
於甲醇500份中添加5-胺基苯并咪唑酮40份及氰脲醯氯25份,於50℃下反應2小時,繼而添加6-胺基己酸18份、氫氧化鈉22份、水1000份,加熱回流4小時。繼而,冷卻至60℃,添加10質量%硬脂基胺乙酸鹽水溶液450份,於60℃下攪拌1小時後,進行過濾、水洗、乾燥,獲得顏料分散劑(C)94份。
<顏料衍生物(D)>:下述化合物
[化44]
<實施例1的感放射線性組成物的製備>
使用顏料分散組成物G-1,將下述組成混合、攪拌,並進行過濾而製備實施例1的感放射線性組成物。實施例1的感放射線性組成物的固體成分量為25質量%,顏料相對於感放射線性組成物的總固體成分之含量為42%。
<組成>
顏料分散組成物G-1:70份
光聚合起始劑(豔佳固(IRGACURE)OXE01[2-(鄰苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮],巴斯夫(BASF)公司製造):1.2份
聚合性化合物(A)(商品名:卡亞拉得(KAYARAD)DPHA(日本化藥公司製造)):1.56份
聚合性化合物(B)(商品名:A-DPH-12E(新中村化學公司製造)):3.64份
鹼可溶性樹脂(下述樹脂1):2.72份
氟系界面活性劑(商品名:F-475(迪愛生(DIC)公司製造)):
0.01份
下述添加劑1(商品名:UV-503(大東化學公司製造)):0.9份
下述添加劑2(對甲氧基苯酚):0.002份
有機溶劑:丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA):20份
如下述表7所記載般變更所述實施例1的感放射線性組成物中的成分,除此以外,同樣地進行操作,獲得實施例2~實施例13及比較例1~比較例8的感放射線性組成物。
再者,實施例3的感放射線性組成物是將所述顏料分散組成物G-3、顏料分散組成物G-4及顏料分散組成物G-5以83:12:5的質量比調配而成。
對實施例及比較例中所得的感放射線製組成物進行以下評價。
<過濾性評價>
使用英特格(Entegris)公司製造的過濾器CWOHOS1S3對實施例及比較例中所得的感放射線製組成物測定過濾流量,藉此進行過濾性的評價。將結果示於下述表中。
5:0.50L/min以上
4:0.40L/min以上、小於0.50L/min
3:0.20L/min以上、小於0.40L/min
2:0.05L/min以上、小於0.20L/min
1:小於0.05L/min
<放置評價>
利用旋塗法將實施例及比較例的各感放射線性組成物以塗佈後的膜厚成為0.6μm的方式,塗佈於帶有底塗層的矽晶圓上,其後於加熱板上於100℃下進行2分鐘加熱,獲得感放射線性組成物層。
繼而,使用i射線步進式曝光裝置FPA-3000i5+(佳能(Canon)(股)製造),介隔遮罩對所得的感放射線性組成物層進行1.4μm四方的棋盤格紋樣的圖案曝光(曝光量為300mJ/cm2)。將形成使用感放射線性組成物的感放射線性組成物層後直至曝光為止放置感放射線性組成物層的時間(塗佈後延遲(post coating delay,PCD)設定為0小時或24小時這兩個條件。
繼而,使用氫氧化四甲基銨(Tetramethylammonium hydroxide,TMAH)0.3%水溶液於23℃下對曝光後的感放射線性組成物層進行60秒鐘的覆液顯影。其後,利用旋轉噴水器(spin shower)進行淋洗,進而以純水進行水洗,獲得圖案。
對於由PCD為0小時與PCD為24小時所得的圖案,分別於晶圓內對任意10點測定1畫素的圖案的線寬,求出平均值。圖案的線寬是使用測長掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)(商品名:S-7800H,日立製作所(股)製造)來觀察。繼而,求出各圖案的線寬的平均值之差。將結果示於下述表中。
5:各圖案的線寬之差為±0.025μm以內
4:各圖案的線寬之差超過±0.025μm且為0.06μm以內
3:各圖案的線寬之差超過±0.06μm且為0.10μm以內
2:各圖案的線寬之差超過±0.10μm且為0.15μm以內
1:各圖案的線寬之差超過±0.15μm
<保存穩定性評價(異物增加率評價)>
將所述獲得的各感放射線性組成物以塗佈後的膜厚成為0.6μm的方式塗佈於矽晶圓上,其後於加熱板上於100℃下加熱2分鐘而獲得感放射線性組成物層。
對該形成有感放射線性組成物層的基板使用缺陷評價裝置ComPLUS,來對1.0μm以上的大小的異物進行計數。
於感放射線性組成物的剛製備後、及冷蔵(5℃)下經時3個月後分別實施所述評價,按下述判定基準來評價異物增加率。
再者,異物增加率是以(冷蔵3個月後的異物數/剛製備後的異物數)來算出。實用上理想的是判定基準3以上。
5:異物增加率<1.1
4:1.1≦異物增加率<1.3
3:1.3≦異物增加率<1.5
2:1.5≦異物增加率<3.0
1:3.0≦異物增加率
<殘渣量的評價>
利用旋塗法將實施例及比較例的各感放射線性組成物以塗佈後的膜厚成為0.6μm的方式,塗佈於帶有底塗層的矽晶圓上,其
後於加熱板上於100℃下進行2分鐘加熱,獲得感放射線性組成物層。
繼而,使用i射線步進式曝光裝置FPA-3000i5+(佳能(Canon)(股)製造),介隔遮罩對所得的感放射線性組成物層進行1.4μm四方的棋盤格紋樣的圖案曝光(曝光量為300mJ/cm2)。繼而,使用氫氧化四甲基銨(TMAH)0.3%水溶液於23℃下對曝光後的感放射線性組成物層進行60秒鐘覆液顯影。其後,利用旋轉噴水器進行淋洗,進而以純水進行水洗,獲得圖案。然後,於加熱板上於200℃下加熱5分鐘,獲得彩色濾光片。
使用測長SEM(S-7800H,日立製作所(股)製造),對所得的彩色濾光片的畫素圖案自矽晶圓上的彩色濾光片的更上方以3萬倍進行觀察,藉由圖像的二值化來評價殘渣量的比例。
顯影殘渣越少,圖案的解析性越優異。將結果示於下述表中。
5:殘渣量小於0.5%
4:殘渣量為0.5%以上且小於0.9%
3:殘渣量為0.9%以上且小於1.3%
2:殘渣量為1.3%以上且小於2.0%
1:殘渣量為2.0%以上
<影像感測器用途特性>
利用旋塗法將實施例及比較例的各感放射線性組成物以塗佈後的膜厚成為0.6μm的方式塗佈於玻璃板上,其後於加熱板上於100℃下加熱2分鐘,獲得感放射線性組成物層。
繼而,對所得的感放射線性組成物層進行曝光(曝光量為1000mJ/cm2)後,於加熱板上於200℃下加熱5分鐘,獲得彩色濾光片用著色樹脂皮膜。
對所得的彩色濾光片用著色樹脂皮膜測定粗糙的程度,評價影像感測器用途特性。
首先,將所得的彩色濾光片用著色樹脂皮膜設置於光學顯微鏡的觀測透鏡與光源之間並向觀測透鏡照射光,藉由設置有倍率為1000倍的數位照相機的光學顯微鏡對其透過光狀態進行觀察。在設置於光學顯微鏡中的數位照相機上搭載有128萬畫素的CCD,對處於透過光狀態的被膜表面進行拍攝。拍攝圖像是作為以8位元的點陣圖(bitmap)形式進行數位轉換而成的資料(數位圖像)而保存。另外,被膜表面的拍攝是對任意選擇的20個區域進行。
另外,經數位轉換的資料是以0~255的256階的濃度分佈將拍攝圖像的RGB三原色各自的亮度加以數值化而保存。
繼而,對於所保存的數位圖像,以1個格子尺寸相當於實際基板上的2μm四方的方式劃分為格子狀,將一個區塊內的亮度平均。於本實施例中,因利用128萬畫素的數位照相機來拍攝光學1000倍的圖像,故實際基板上的2μm成為拍攝圖像上的2mm,顯示器上的圖像尺寸為452mm×352mm,因此一個區域中的總區塊數為39776個。
對於各區域的所有區塊,測量任意的1個區塊與和其鄰接的
所有鄰接區塊的平均亮度。將與鄰接區塊的平均亮度之差為5以上的區塊認定為顯著差異區塊,算出整個區域的顯著差異區塊的平均總數相對於各區域的總區塊數(39776個)所佔的比例。將結果示於下述表中。
另外,所述整個區域的顯著差異區塊的平均總數相對於各區域的總區塊數所佔的比例越小,表示越減少再生圖像的粗糙,適合作為影像感測器用途。
5:區塊比例為0.3%以內
4:區塊比例超過0.3%且為0.6%以內
3:區塊比例超過0.6%且為1.2%以內
2:區塊比例超過1.2%且為2.0%以內
1:區塊比例超過2.0%
所述表7中,各記號是指以下的化合物。
XAN:環己酮的簡稱
樹脂1:重量平均分子量為11,000
樹脂2:重量平均分子量為14,000
樹脂3:重量平均分子量為12,000
樹脂4:重量平均分子量為11,000
聚合性化合物(C):東亞合成公司製造的M-305
聚合性化合物(D):日本化藥公司的DPCA-20
添加劑1:UV-503,大東化學公司製造
添加劑2:對甲氧基苯酚
添加劑3:(商品名:SM-1,神戶天然物化學公司製造)
由表7的結果得知,於使用實施例的感放射線性組成物的情形時,可使長時間的放置性良好,且抑制異物的產生及殘渣的產生。另外得知,於使用實施例的感放射線性組成物的情形時,過濾性及影像感測器特性亦良好。相對於此得知,於使用比較例的感放射線性組成物的情形時,難以使長時間的放置性良好並且抑制異物的產生及殘渣的產生。
Claims (14)
- 一種感放射線性組成物,含有包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及樹脂,且相對於所述顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,所述樹脂的酸值為20mgKOH/g~50mgKOH/g,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
- 如申請專利範圍第1項所述的感放射線性組成物,更含有酸性衍生物、酸性衍生物的胺鹽及酸性衍生物的金屬鹽的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感放射線性組成物,更含有紫外線吸收劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感放射線性組成物,其中所述樹脂相對於所述顏料之質量比為0.2~0.4。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感放射線性組成物,更含有聚合性化合物及聚合起始劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感放射線性組成物,其是用於形成彩色濾光片的著色層。
- 一種感放射線性組成物的製造方法,使用共分散液,所述共分散液含有包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185的顏料以及樹脂,並且 相對於所述顏料100質量份,C.I.顏料綠36的含量為80質量份~86質量份,C.I.顏料黃150與C.I.顏料黃185之質量比為65.4:35.6~79.0:21.0的範圍,所述樹脂的酸值為20mgKOH/g~50mgKOH/g,且胺值相對於酸值之比為0.85~1.45。
- 如申請專利範圍第7項所述的感放射線性組成物的製造方法,包括:使用所述樹脂將包含C.I.顏料綠36、C.I.顏料黃150及C.I.顏料黃185的顏料共分散。
- 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的感放射線性組成物硬化而獲得。
- 一種彩色濾光片,具有如申請專利範圍第9項所述的硬化膜。
- 一種圖案形成方法,包括:將如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的感放射線性組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層的步驟;對所述感放射線性組成物層以圖案狀進行曝光的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成圖案的步驟。
- 一種彩色濾光片的製造方法,包括:將如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的感放射線性組成物應用於支撐體上而形成感放射線性組成物層的步驟;對所述感放射線性組成物層以圖案狀進行曝光的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成圖案的步驟。
- 一種固體攝像元件,具有如申請專利範圍第10項所述的 彩色濾光片。
- 一種圖像顯示裝置,具有如申請專利範圍第10項所述的彩色濾光片。
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