TW201837565A - 硬化性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法 - Google Patents

硬化性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201837565A
TW201837565A TW107108406A TW107108406A TW201837565A TW 201837565 A TW201837565 A TW 201837565A TW 107108406 A TW107108406 A TW 107108406A TW 107108406 A TW107108406 A TW 107108406A TW 201837565 A TW201837565 A TW 201837565A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
group
curable composition
compound
mass
content
Prior art date
Application number
TW107108406A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI746819B (zh
Inventor
石川達郎
田口貴規
Original Assignee
日商富士軟片股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商富士軟片股份有限公司 filed Critical 日商富士軟片股份有限公司
Publication of TW201837565A publication Critical patent/TW201837565A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI746819B publication Critical patent/TWI746819B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1042Copolyimides derived from at least two different tetracarboxylic compounds or two different diamino compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1057Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain
    • C08G73/106Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1075Partially aromatic polyimides
    • C08G73/1082Partially aromatic polyimides wholly aromatic in the tetracarboxylic moiety
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28Treatment by wave energy or particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10Metal compounds
    • C08K3/14Carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/003Additives being defined by their diameter
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/16Applications used for films
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本發明的課題在於提供一種能夠獲得具有優異之經時穩定性及優異之圖案形成性,且還具有高遮光性之遮光膜之硬化性組成物。又,本發明的課題亦在於提供硬化膜、遮光膜、固體攝像元件及固體攝像裝置。硬化性組成物含有無機粒子、聚合性化合物及聚合起始劑,無機粒子包含含有週期表第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子,無機粒子的總質量中,含金屬碳化物粒子的含量為55質量%以上。

Description

硬化性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法
本發明涉及一種硬化性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法。
以往,作為用於製造具有遮光性之硬化膜(以下,亦稱為“遮光膜”。)之硬化性組成物中所含有之粒子,已知有含金屬氮化物之粒子。含金屬氮化物之粒子用於各種用途,尤其含有含金屬氮化物之粒子之硬化性組成物例如用於製作圖像顯示裝置(例如,液晶顯示裝置及有機EL(electro luminescence:電致發光)裝置等)及固體攝像裝置等所具備之遮光膜。 具體而言,圖像顯示裝置等所具備之濾色器以遮蔽著色像素之間的光並提高對比度(contrast)等為目的而具備被稱作黑矩陣(black matrix)之遮光膜。 又,固體攝像元件以防止噪聲發生及提高畫質等為目的而具備遮光膜。目前,在行動電話及PDA(Personal Digital Assistant(個人數字助理))等電子設備的便攜終端搭載有小型且薄型的固體攝像裝置。該種固體攝像裝置一般具備CCD(ChargeCoupledDevice:電荷耦合元件)影像感測器及CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor:互補金屬氧化物半導體)影像感測器等固體攝像元件和用於在固體攝像元件上形成被攝體像之透鏡。
作為用於製造如上述的硬化膜的硬化性組成物,專利文獻1中記載有一種感光性黑色樹脂組成物,其含有遮光材料、鹼可溶性樹脂、光聚合起始劑、反應性單體及有機溶劑,且,作為遮光材料,至少含有氮化鈦粒子,能夠形成具有規定的光學特性之塗膜。
又,專利文獻2中記載有氮化鈦粒子與碳化鈦粒子的質量組成比在80/20~20/80的範圍之遮光材料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-97210號公報 [專利文獻2]日本特開2010-95716號公報
本發明人對專利文獻1中記載之感光性黑色樹脂組成物進行研究之結果,發現所獲得之硬化膜具有高遮光性,但在感光性黑色樹脂組成物的圖案形成性上存在問題。又,本發明人發現如專利文獻2中記載的含有碳化鈦粒子之遮光材料在遮光性上存在問題。另一方面,還發現若為了獲得具有高遮光性之遮光膜而增加硬化性組成物中的含氮化鈦粒子等顏料的含量,則顏料變得易沉降,在硬化性組成物的經時穩定性上產生問題。
本發明的課題在於提供一種能夠獲得具有優異之經時穩定性及優異之圖案形成性,且還具有高遮光性之遮光膜之硬化性組成物。又,本發明將提供硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法亦作為課題。
本發明人為了實現上述課題進行了深入研究,其結果發現藉由以下的結構,能夠實現上述課題。
[1]一種硬化性組成物,其含有無機粒子、聚合性化合物及聚合起始劑,該硬化性組成物中,無機粒子包含含有週期表第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子,無機粒子的總質量中,含金屬碳化物粒子的含量為55質量%以上。 [2]如[1]所述之硬化性組成物,其中硬化性組成物中的聚合性化合物的含有質量相對於無機粒子的含有質量之比為0.1~0.8。 [3]如[1]或[2]所述之硬化性組成物,其還含有聚合抑制劑。 [4]如[3]所述之硬化性組成物,其中硬化性組成物中的聚合抑制劑的含有質量相對於無機粒子的含有質量之比為0.0001~0.0005。 [5]如[1]至[4]中任一項所述之硬化性組成物,其還含有樹脂。 [6]如[5]所述之硬化性組成物,其中樹脂含有鹼可溶性樹脂,硬化性組成物中的鹼可溶性樹脂的含有質量相對於無機粒子的含有質量之比為0.03~0.6。 [7]如[1]至[6]中任一項所述之硬化性組成物,其中含金屬碳化物粒子的平均一次粒徑超過5nm且小於200nm。 [8]如[1]至[7]中任一項所述之硬化性組成物,其中元素為Ta。 [9]如[1]至[7]中任一項所述之硬化性組成物,其中元素為Nb或V。 [10]一種硬化膜,其係使[1]至[9]中任一項所述之硬化性組成物硬化來獲得。 [11]一種遮光膜,其含有[10]所述之硬化膜。 [12]一種固體攝像元件,其含有[10]所述之硬化膜。 [13]一種圖像顯示裝置,其含有[10]所述之硬化膜。 [14]一種硬化膜的製造方法,其包括:硬化性組成物層形成步驟,利用[1]至[9]中任一項所述之硬化性組成物來形成硬化性組成物層;曝光步驟,藉由向硬化性組成物層照射光化射線或放射線來進行曝光;及顯影步驟,對曝光後的硬化性組成物層進行顯影來形成硬化膜。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種能夠獲得具有優異之經時穩定性及優異之圖案形成性,且還具有高遮光性之遮光膜之硬化性組成物。又,本發明還能夠提供硬化膜、遮光膜、固體攝像元件及固體攝像裝置。
以下,對本發明進行詳細說明。 以下所下記載之構成要件的說明有時基於本發明的代表性實施態樣進行,但本發明並不限定於該種實施態樣。 此外,本說明書中,利用“~”表示之數值範圍表示作為下限值及上限值包含記載於“~”前後之數值之範圍。 並且,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之表述係與不含有取代基者一同還包含含有取代基者。例如,“烷基”不僅包含不含有取代基之烷基(未經取代烷基),還包含含有取代基之烷基(經取代之烷基)。 本說明書中之“光化射線”或“放射線”例如係指遠紫外線、極紫外線(EUV:Extreme ultraviolet)、X射線以及電子束等。又,本說明書中,光表示光化射線或放射線。本說明書中之“曝光”只要沒有特別指定,則不僅包含使用遠紫外線、X射線及EUV等進行之曝光,而且還包含使用電子束及離子束等粒子束進行之描畫。 並且,本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。又,本說明書中,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸。又,本說明書中,“(甲基)丙烯醯基”表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基。又,本說明書中,“(甲基)丙烯醯胺”表示丙烯醯胺及甲基丙烯醯胺。又,本說明書中,“單體”與“單體(monomer)”的含義相同。單體與寡聚物及聚合物有所區別,指重量平均分子量為2,000以下的化合物。本說明書中,聚合性化合物係指含有聚合性基團之化合物,可以係單體,亦可以係聚合物。聚合性基團係指參與聚合反應之基團。
[硬化性組成物] 本發明的實施形態之硬化性組成物含有無機粒子、聚合性化合物及聚合起始劑,無機粒子包含含有週期表第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子,無機粒子中的含金屬碳化物粒子的含量相對於無機粒子的總質量,為55質量%以上。
上述實施形態之硬化性組成物具有本發明的效果。雖然其詳細內容不明,但本發明人如下推測。 上述實施形態之硬化性組成物包含含有週期表第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子。週期表第5族元素例如與鈦等相比,比重大,若為相同質量,則體積變小。故,在硬化性組成物中以一定的質量比例添加上述含金屬碳化物粒子時,與氮化鈦等相比,總計體積變小,故,能夠使其在硬化性組成物中更容易分散。故,若以整個硬化性組成物的組成考慮,則能夠增加聚合性化合物的含量(及其他任意成分,例如,後述之樹脂等的含量)。其結果,推測上述實施形態之硬化性組成物係具有更優異之圖案形成性者。 以下,對本發明的實施形態之硬化性組成物所含有之各成分進行說明。
〔A:無機粒子〕 上述實施形態之硬化性組成物含有無機粒子。作為無機粒子,只要包含含有週期表第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子(以下,還簡稱為“含金屬碳化物粒子”。),且含金屬碳化物粒子的含量相對於無機粒子的總質量為55質量%以上,則並無特別限制。
作為硬化性組成物中的無機粒子的含量,並無特別限制,但通常相對於硬化性組成物的總固體成分,20~70質量%為較佳,30~65質量%為更佳,40~62質量%為進一步較佳。無機粒子可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。當併用2種以上的無機粒子時,總計含量在上述範圍內為較佳。
就後述之聚合性化合物(B)的含有質量相對於硬化性組成物中的無機粒子(A)的含有質量之比(B/A)而言,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之圖案形成性之角度考慮,0.01以上為較佳,0.05以上為更佳,0.1以上為進一步較佳。又,作為上限值,從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,1.0以下為較佳,0.95以下為更佳,0.85以下為進一步較佳,0.8以下為特佳。
就後述之聚合起始劑(C)的含有質量相對於硬化性組成物中的無機粒子(A)的含有質量之比(C/A)而言,並無特別限制,但通常,0.01~0.2為較佳。若C/A在上述範圍內,則硬化性組成物具有更優異之本發明的效果。
就後述之聚合抑制劑(D)的含有質量相對於硬化性組成物中的無機粒子(A)的含有質量之比(D/A)而言,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及圖案形成性之角度考慮,0.00001以上為較佳,0.0001為更佳。作為上限值,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,0.001以下為較佳,0.0008以下為更佳,0.0007以下為進一步較佳,0.0005以下為特佳。
就後述之分散劑(E1)的含有質量相對於硬化性組成物中的無機粒子(A)的含有質量之比(E1/A)而言,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之圖案形成性之角度考慮,0.01以上為較佳,0.1以上為更佳,0.2以上為進一步較佳。此外,作為上限值,並無特別限制,但通常1.0以下為較佳,0.8以下為更佳。
就後述之鹼可溶性樹脂(E2)的含有質量相對於硬化性組成物中的無機粒子(A)的含有質量之比(E2/A)而言,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,0.001以上為較佳,0.01以上為更佳,0.015以上為進一步較佳,0.03以上為特佳。作為上限值,並無特別限制,但通常,從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,1.0以下為較佳,0.8以下為更佳,0.6以下為進一步較佳。
就後述之界面活性劑(F)的含有質量相對於硬化性組成物中的無機粒子(A)的含有質量之比(F/A)而言,並無特別限制,但通常0.0001~0.01為較佳,0.001~0.003為更佳。若G/A為0.001~0.01的範圍內,則硬化性組成物具有更優異之本發明的效果。
<A1:含金屬碳化物粒子> 無機粒子含有含金屬碳化物粒子。 無機粒子的總質量中,含金屬碳化物粒子的含量為55質量%以上。若無機粒子中的含金屬碳化物粒子的含量為55質量%以上,則硬化性組成物具有優異之遮光性及圖案形成性。
此外,作為無機粒子中的含金屬碳化物粒子的含量,60質量%以上為較佳,超過70質量%為更佳。若無機粒子中的含金屬碳化物粒子的含量超過70質量%,則硬化性組成物具有更優異之圖案形成性。 此外,含金屬碳化物粒子可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。倂用2種以上的含金屬碳化物粒子時,總計含量在上述範圍內為較佳。此外,作為上限值,並無特別限制,100質量%以下為較佳。
(平均一次粒徑) 作為上述含金屬碳化物粒子的平均一次粒徑,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性之角度考慮,1~300nm為較佳,5~200nm為更佳,超過5nm且小於200nm為進一步較佳,10~100nm為特佳。 此外,本說明書中,平均一次粒徑係指將使用透射型電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)對400個含金屬碳化物粒子評價之圓換算的直徑進行算術平均而求出之平均一次粒徑,試驗方法如實施例所記載。
含金屬碳化物粒子能夠藉由公知的方法製造。其中,易獲得具有更優異之本發明的效果之硬化性組成物之角度考慮,含金屬碳化物粒子係藉由高頻(RF:Radio Frequency(無線電頻率))熱電漿法獲得之含金屬碳化物粒子為較佳。 作為藉由RF熱電漿法製造含金屬碳化物粒子之方法,例如能夠利用Science and Technology of Advanced Materials 6 (2005) 111-118“Controlling the synthesis of TaC nanopowders by injecting liquid precursor into RF induction plasma”中記載之方法,上述內容併入本說明書中。
作為含金屬碳化物粒子所含有之週期表第5族元素,選自由Ta、Nb及V構成之群組中之至少1種為較佳,Ta為更佳。
含金屬碳化物粒子可含有週期表第5族以外的元素及碳以外的原子(以下,還稱作“雜質原子”。)。雜質原子的典型的例子為週期表第5族以外的金屬原子及矽原子,作為含金屬碳化物粒子含有雜質原子時的典型的形態,例如,可以舉出離子、金屬化合物(亦含有錯合物)、金屬間化合物、合金、氧化物、複合氧化物、氮化物、氮氧化物、硫化物及氧硫化物等。又,雜質原子可作為晶格間位置的雜質而存在,亦可在晶界以非晶狀態作為雜質而存在。
雜質原子可有意添加至含金屬碳化物粒子,亦可無意中含有在用於製造含金屬碳化物粒子的原料(例如,週期表第5族元素的粉末原料)中。作為原料中含有雜質原子之典型的例子,可以舉出來源於為了製造粉末原料而使用之礦物之雜質。
<A2:其他粒子> 無機粒子可含有含金屬碳化物粒子以外的其他粒子。作為無機粒子中的其他粒子的含量,為45質量%以下,40質量%以下為較佳,小於30質量%為更佳,實質上不含有其他粒子為進一步較佳。若無機粒子中的其他粒子的含量小於30質量%,則硬化性組成物具有更優異之圖案形成性。 此外,其他粒子可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。當併用2種以上的其他粒子時,總計含量在上述範圍內為較佳。此外,作為上限值,並無特別限制,100質量%以下為較佳。
作為其他粒子,並無特別限制,能夠使用通常的無機顏料。 作為無機顏料,例如可以舉出碳黑、二氧化矽、鋅白、鉛白、鋅鋇白、氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵、沉降性硫酸鋇、重晶石粉、鉛丹、氧化鐵紅、黃鉛、鋅黃(鋅黃1種、鋅黃2種)、群青(ultramarin blue)、普魯士藍(亞鐵氰化鉀(potassium ferrocyanide))、鋯石灰(zircon grey)、鐠黃(Praseodymium yellow)、鉻鈦黃、鉻綠、孔雀綠、維多利亞綠(victoria green)、鐵藍(iron blue)(與普魯士藍無關)、釩鋯藍(vanadium zirconium blue)、鉻錫紅(chrome tin pink)、錳紅(manganese pink)、及橙紅(salmon pink)等。又,作為黑色的無機顏料,從即使硬化性組成物中的含量較少亦可獲得具有更高遮光性之硬化膜之角度考慮,碳黑及金屬顏料等(以下,還稱作“黑色顏料”。)為較佳。作為金屬顏料,例如可以舉出包含選自包括Nb、V、Co、Cr、Cu、Mn、Ru、Fe、Ni、Sn、Ti及Ag之組群中之1種或2種以上的金屬元素之金屬氧化物及金屬氮化物(例如TiN等)等。 無機顏料含有選自包括含有銀之金屬顏料、含有錫之金屬顏料及含有銀及錫之金屬顏料之組群中之至少1種為較佳。此外,無機顏料可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。
又,作為無機顏料,還能夠使用具有紅外線吸收性之顏料。 作為具有紅外線吸收性之顏料,鎢化合物或金屬硼化物等為較佳,其中,從所獲得之硬化膜具有紅外區域的波長中的更優異之遮光性之角度考慮,鎢化合物為較佳。鎢化合物更易透射可見光區域的波長,又,更易透射光聚合起始劑的吸收波長(尤其是肟類聚合起始劑的吸收波長)區域的波長,故較佳。
該等顏料可同時使用2種以上,並且,亦可與後述之染料同時使用。為了調整色調及為了提高所希望的波長區域的遮光性,例如,可以舉出:倂用黑色顏料和/或具有紅外線遮光性之顏料與紅色、綠色、黃色、橙色、紫色和/或藍色等彩色顏料之形態;以及倂用黑色顏料和/或具有紅外線遮光性之顏料與染料之形態。其中,倂用黑色顏料和/或具有紅外線遮光性之顏料與紅色顏料、紫色顏料和/或染料之形態為較佳,倂用黑色顏料和/或具有紅外線遮光性之顏料與紅色顏料之形態為更佳。而且,還可倂用具有近紅外線吸收性、紅外線吸收性之化合物。
(平均一次粒徑) 作為上述其他粒子的平均一次粒徑,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性之角度考慮,與含金屬碳化物粒子相同程度為較佳。具體而言,5nm以上為較佳,10nm以上為更佳,20nm以上為進一步較佳,300nm以下為較佳,250nm以下為更佳,100nm以下為進一步較佳,80nm以下為特佳。
〔B:聚合性化合物〕 硬化性組成物含有聚合性化合物。本說明書中,聚合性化合物係指含有聚合性基之化合物,係與後述之樹脂(分散劑及鹼可溶性樹脂)不同之成分。
作為硬化性組成物中之聚合性化合物的含量並無特別限制,相對於硬化性組成物的總固體成分,一般係5~40質量%為較佳。聚合性化合物可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。倂用2種以上的聚合性化合物時,總計含量在上述範圍內為較佳。
聚合性化合物係含有1個以上的包含乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,含有2個以上之化合物為更佳,含有3個以上為進一步較佳,含有5個以上為特佳。上限例如為15個以下。作為含有乙烯性不飽和鍵之基團,例如,可以舉出乙烯基、(甲基)烯丙基及(甲基)丙烯醯基等。
作為聚合性化合物,例如能夠使用日本特開2008-260927號公報的0050段及日本特開2015-68893號公報的0040段中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
作為聚合性化合物,例如可以係單體、預聚物及低聚物及該些的混合物以及該些的多聚體等化學形態的任一個。 聚合性化合物係3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳,5~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為更佳。
作為聚合性化合物,包含1個以上的含有乙烯性不飽和鍵之基團且在常壓下沸點為100℃以上的化合物為較佳。例如能夠使用日本特開2013-29760號公報的0227段及日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
作為聚合性化合物,例如,二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd製)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd製)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd製)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,“KAYARAD DPHA”(與二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯的混合物、Nippon Kayaku Co.,Ltd製、相當於後述之聚合性化合物M1。)、“A-DPH-12E”(Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製))及於該些的(甲基)丙烯醯基插入有乙二醇殘基或丙二醇殘基之結構(例如,由Sartomer Company, Inc市售之SR454、SR499)為較佳。還能夠使用該些的寡聚物類型。又,還能夠使用NK酯A-TMMT(新戊四醇四丙烯酸酯、Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製)及KAYARAD RP-1040(Nippon Kayaku Co.,Ltd製、4官能、相當於後述之聚合性化合物M3。)等。
又,作為聚合性化合物,例如,還能夠使用胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。作為胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,並無特別限制,作為市售品,例如,可以舉出Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製的商品名“U-6HA”、“UA-1100H”、“U-6LPA”、“U-15HA(官能基數15、相當於後述之聚合性化合物M2。)”、“U-6H”、“U-10HA”、“U-10PA”、“UA-53H”、“UA-33H”、KYOEISHA CHEMICAL Co.,Ltd製的商品名“UA-306H”、“UA-306T”、“UA-306I”、“UA-510H”、BASF公司製的商品名“Laromer UA-9048”、“UA-9050”、“PR9052”、DAICEL-ALLNEX LTD.製的商品名“EBECRYL 220”、“5129”、“8301”、“KRM8200”、“8200AE”、“8452”等。
聚合性化合物可含有羧酸基、磺酸基及磷酸基等酸基。作為含有酸基之聚合性化合物,脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基與非芳香族羧酸酐來含有酸基之聚合性化合物為更佳,該酯中,脂肪族多羥基化合物係新戊四醇和/或二新戊四醇之化合物為進一步較佳。 作為上述聚合性化合物的市售品,例如,可以舉出TOAGOSEICO.,LTD.製造的ARONIX TO-2349、M-305、M-510及M-520等。
作為含有酸基之聚合性化合物的酸值,0.1~40mgKOH/g為較佳,5~30mgKOH/g為更佳。若聚合性化合物的酸值為0.1mgKOH/g以上,則硬化性組成物具有更優異之顯影性(更加容易溶解於鹼顯影液之特性),若為40mgKOH/g以下,則在聚合性化合物的製造和/或操作上有利且具有更優異之光聚合性。作為結果,硬化性組成物具有更優異之硬化性。
作為聚合性化合物,含有己內酯結構之化合物為較佳。 作為具有己內酯結構之化合物,只要是在分子內含有己內酯結構之化合物,則並無特別限制,能夠使用公知的化合物。 作為含有己內酯結構之化合物,例如,可以舉出可藉由使三羥甲基乙烷、二三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二三羥甲基丙烷、新戊四醇、二新戊四醇、三新戊四醇、甘油、雙甘油及三羥甲基三聚氰胺等多元醇與(甲基)丙烯酸及ε-己內酯進行酯化來獲得之ε-己內酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,含有下述式(Z-1)所表示之己內酯結構之化合物為較佳。
[化學式1]
式(Z-1)中,6個R均為下述式(Z-2)所表示之基團,或6個R中1~5個為下述式(Z-2)所表示之基團,剩餘為下述式(Z-3)所表示之基團。
[化學式2]
式(Z-2)中,R1 表示氫原子或甲基,m為1或2,“*”表示鍵結位置。
[化學式3]
式(Z-3)中,R1 表示氫原子或甲基,“*”表示鍵結位置。
含有己內酯結構之聚合性化合物例如由Nippon Kayaku CO., LTD.作為KAYARAD DPCA系列而市售,DPCA-20(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=1,以式(Z-2)表示之基團的數=2,R1 全部為氫原子之化合物)、DPCA-30(同式,m=1,以式(Z-2)表示之基團的數=3,R1 全部為氫原子之化合物)、DPCA-60(同式,m=1,以式(Z-2)表示之基團的數=6,R1 全部為氫原子之化合物)及DPCA-120(同式中,m=2,以式(Z-2)表示之基團的數=6,R1 全部為氫原子之化合物)等。
作為聚合性化合物,能夠使用下述式(Z-4)或(Z-5)所表示之化合物。
[化學式4]
式(Z-4)及(Z-5)中,E分別獨立地表示((CH2y CH2 O)-或((CH2y CH(CH3 )O)-。y分別獨立地表示0~10的整數。X分別獨立地表示(甲基)丙烯醯基、氫原子或羧酸基。 式(Z-4)中,(甲基)丙烯醯基的總計為3個或4個,m分別獨立地表示0~10的整數,各m的總計為0~40的整數。 式(Z-5)中,(甲基)丙烯醯基的總計為5個或6個,n分別獨立地表示0~10的整數,各n的總計為0~60的整數。
式(Z-4)中,m為0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。 並且,各m的總計為2~40的整數為較佳,2~16的整數為更佳,4~8的整數為進一步較佳。 式(Z-5)中,n為0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。 並且,各n的總計為3~60的整數為較佳,3~24的整數為更佳,6~12的整數為進一步較佳。 並且,式(Z-4)或式(Z-5)中的-((CH2y CH2 O)-或((CH2y CH(CH3 )O)-為氧原子側的末端與X鍵結之形態為較佳。
以式(Z-4)或式(Z-5)表示之化合物可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。尤其,式(Z-5)中,6個X全部為丙烯醯基之形態,倂用式(Z-5)中的6個X全部為丙烯醯基之化合物與6個X中至少1個為氫原子之化合物為較佳。含有上述化合物之硬化性組成物具有更優異之顯影性。
並且,作為以式(Z-4)或式(Z-5)表示之化合物在聚合性化合物中的總含量,20質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳。 在式(Z-4)或式(Z-5)所表示之化合物之中,新戊四醇衍生物和/或二新戊四醇衍生物為更佳。
並且,聚合性化合物可具有卡多骨架。 作為含有卡多骨架之聚合性化合物,含有9,9-雙芳基茀骨架之聚合性化合物為較佳。 作為含有卡多骨架之聚合性化合物,並沒有特別限定,例如,可以舉出Oncoat EX系列(NAGASE & CO., LTD製造)及Ogsol(Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.製造)等。
〔C:聚合起始劑〕 硬化性組成物含有聚合起始劑。 作為聚合起始劑並無特別限制,能夠使用公知的聚合起始劑。作為聚合起始劑,例如,可以舉出光聚合起始劑及熱聚合起始劑等,光聚合起始劑為較佳。聚合起始劑從無著色性之聚合起始劑及高褪色性之聚合起始劑選擇亦較佳。此外,作為聚合起始劑,所謂的自由基聚合起始劑為較佳。 作為硬化性組成物中之聚合起始劑的含量並無特別限制,相對於硬化性組成物的總固體成分,一般係0.5~20質量%為較佳。聚合起始劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。倂用2種以上的聚合起始劑時,總計含量在上述範圍內為較佳。
作為熱聚合起始劑,例如可以舉出2,2’-偶氮雙異丁腈(AIBN)、3-羧基丙腈、偶氮雙丙二腈及二甲基-(2,2’)-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)[V-601]等偶氮化合物、以及過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯及過硫酸鉀等有機過氧化物。 作為熱聚合起始劑,例如,可以舉出加藤清視著“紫外線硬化系統”(株式會社綜合技術中心發行:平成元年)的第65~148頁中記載之化合物等。
<光聚合起始劑> 上述硬化性組成物含有光聚合起始劑為較佳。 作為光聚合起始劑,只要能夠引發聚合性化合物的聚合,則並無特別限制,能夠使用公知的光聚合起始劑。作為光聚合起始劑,例如係對從紫外線區域至可視光區域具有感光性者為較佳。又,聚合起始劑可以為與被光激發之光敏劑產生某些作用,並生成活性自由基之活性劑,亦可以為依據聚合性化合物的種類而引發陽離子聚合之起始劑。 又,硬化性組成物含有至少1種在約300~800nm(330~500nm為更佳。)的範圍內具有至少約50的莫耳吸光係數之化合物作為光聚合起始劑為較佳。
作為硬化性組成物中之光聚合起始劑的含量並無特別限制,相對於硬化性組成物的總固體成分,一般係0.5~20質量%為較佳。光聚合起始劑可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。當併用2種以上的光聚合起始劑時,總計含量在上述範圍內為較佳。
作為光聚合起始劑,例如可以舉出鹵化烴衍生物(例如,含有三骨架者、及含有噁二唑骨架者等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基聯咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫代化合物(thiocompound)、酮化合物、芳香族鎓鹽、胺基苯乙酮化合物及羥基苯乙酮等。 作為光聚合起始劑,例如可以參閱日本特開2013-29760號公報的0265~0268的段落,該內容併入本說明書中。
作為光聚合起始劑,更具體而言,例如,能夠使用日本特開平10-291969號公報中記載的胺基苯乙酮系起始劑及專利第4225898號公報中記載的醯基膦系起始劑,上述內容併入本說明書中。 作為羥基苯乙酮化合物,例如,能夠使用IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959及IRGACURE-127(商品名:均為BASF公司製)等,並不限制於此。 作為胺基苯乙酮化合物,例如,能夠使用作為市售品之IRGACURE-907、IRGACURE-369及IRGACURE-379EG(商品名:均為BASF公司製),但並不限制於此。作為胺基苯乙酮化合物,還能夠使用吸收波長匹配於365nm或405nm等長波光源之日本特開2009-191179公報中記載的化合物,上述內容併入本說明書中。 作為醯基膦化合物,能夠使用IRGACURE-819及IRGACURE-TPO(商品名:均為BASF公司製)等。
(肟化合物) 作為光聚合起始劑,肟酯系聚合起始劑(肟酯化合物,以下,還稱作“肟化合物”。)為較佳。肟化合物具有更優異之靈敏度及聚合效率,故作為其結果,即使在含有肟化合物之硬化性組成物中顏料的含量較多時,亦具有更優異之硬化性。
作為肟化合物,能夠使用日本特開2001-233842號公報記載的化合物、日本特開2000-80068號公報記載的化合物及日本特開2006-342166號公報記載的化合物,上述內容併入本說明書中。 作為肟化合物,例如可以舉出,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-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、以及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。 並且,還可以舉出J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653-1660)、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156-162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年)pp.202-232、日本特開2000-66385號公報記載之化合物、日本特開2000-80068號公報、日本特表2004-534797號公報及日本特開2006-342166號公報中記載之化合物等,上述內容併入本說明書中。
作為肟化合物的市售品,可以舉出IRGACURE-OXE01(BASF公司製)、IRGACURE-OXE02(BASF公司製)、IRGACURE-OXE03(BASF公司製)、IRGACURE-OXE04(BASF公司製)、TR-PBG-304(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.製)、ADEKA ARKLS NCI-831及ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION製)及N-1919(含有咔唑・肟酯骨架之光起始劑(ADEKA CORPORATION製)及NCI-730(ADEKA CORPORATION製)等。
又,作為上述記載以外的肟化合物,可以使用在咔唑N位上連結有肟之日本特表2009-519904號公報中記載之化合物;在二苯甲酮部位導入有雜(hetero)取代基之美國專利第7626957號公報中記載之化合物;在色素部位導入有硝基之日本特開2010-15025號公報及美國專利公開2009-292039號中記載之化合物;國際公開專利2009-131189號公報中記載之酮肟化合物;在同一分子內含有三骨架和肟骨架之美國專利7556910號公報中記載之化合物;在405nm處具有極大吸收波長且對g射線光源具有良好的靈敏度之日本特開2009-221114號公報中記載之化合物;等。 又,還能夠使用日本特開2013-29760號公報的0274~0275段中記載的化合物,該內容併入本說明書中。
作為肟化合物,含有下述式(OX-1)所表示之結構之化合物為較佳。此外,肟化合物的N-O鍵可以係(E)體的肟化合物,亦可以係(Z)體的肟化合物。作為肟化合物,亦可倂用(E)體與(Z)體。
[化學式5]
式(OX-1)中,R及B分別獨立地表示一價的取代基,A表示二價的有機基團,Ar表示芳基。 式(OX-1)中,作為R所表示之一價的取代基,一價的非金屬原子團為較佳。 作為一價的非金屬原子團,可以舉出烷基、芳基、醯基、烷氧羰基、芳氧羰基、雜環基、烷基硫代羰基及芳基硫代羰基等。又,該等基團可具有1個以上的取代基。又,前述取代基可進一步被其他取代基取代。 作為取代基,可以舉出鹵原子、芳氧基、烷氧羰基,芳氧羰基、醯氧基、醯基、烷基及芳基等。 式(OX-1)中,作為B所表示之一價的取代基,芳基、雜環基、芳基羰基或雜環羰基為較佳,芳基或雜環基為更佳。該等基團可具有1個以上的取代基。作為取代基,與前述取代基相同。
式(OX-1)中,作為A所表示之二價的有機基團,碳原子數1~12的伸烷基、環伸烷基或伸炔基為較佳。該等基團可具有1個以上的取代基。作為取代基,可以舉出前述取代基。
作為光聚合起始劑,還能夠使用含有氟原子之肟化合物。作為含有氟原子之肟化合物的具體例,可以舉出:日本特開2010-262028號公報中記載之化合物;日本特表2014-500852號公報中記載之化合物24、36~40;日本特開2013-164471號公報中記載之化合物(C-3);等。該內容併入本說明書中。
作為光聚合起始劑,還能夠使用以下述通式(1)~(4)表示之化合物。
[化學式6]
[化學式7]
式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示碳原子數1~20的烷基、碳原子數4~20的脂環式烴基、碳原子數6~30的芳基或碳原子數7~30的芳烷基,R1 及R2 為苯基時,苯基彼此可鍵結而形成茀基,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20的烷基、碳原子數6~30的芳基、碳原子數7~30的芳烷基或碳原子數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基。
式(2)中,R1 、R2 、R3 及R4 的含義與式(1)中的R1 、R2 、R3 及R4 相同,R5 表示-R6 、-OR6 、-SR6 、-COR6 、-CONR6 R6 、-NR6 COR6 、-OCOR6 、-COOR6 、-SCOR6 、-OCSR6 、-COSR6 、-CSOR6 、-CN、鹵原子或羥基,R6 表示碳原子數1~20的烷基、碳原子數6~30的芳基、碳原子數7~30的芳烷基或碳原子數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基,a表示0~4的整數。
式(3)中,R1 表示碳原子數1~20的烷基、碳原子數4~20的脂環式烴基、碳原子數6~30的芳基或碳原子數7~30的芳烷基,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20的烷基、碳原子數6~30的芳基、碳原子數7~30的芳烷基或碳原子數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基。
式(4)中,R1 、R3 及R4 的含義與式(3)中的R1 、R3 及R4 相同,R5 表示-R6 、-OR6 、-SR6 、-COR6 、-CONR6 R6 、-NR6 COR6 、-OCOR6 、-COOR6 、-SCOR6 、-OCSR6 、-COSR6 、-CSOR6 、-CN、鹵原子或羥基,R6 表示碳原子數1~20的烷基、碳原子數6~30的芳基、碳原子數7~30的芳烷基或碳原子數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基,a表示0~4的整數。
上述式(1)及式(2)中,R1 及R2 分別獨立地為甲基、乙基、正丙基、異丙基、環己基或苯基為較佳。R3 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或二甲苯基為較佳。R4 為碳原子數1~6的烷基或苯基為較佳。R5 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或萘基為較佳。X為直接鍵結為較佳。 並且,上述式(3)及(4)中,R1 分別獨立地為甲基、乙基、正丙基、異丙基、環己基或苯基為較佳。R3 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或二甲苯基為較佳。R4 為碳原子數1~6的烷基或苯基為較佳。R5 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或萘基為較佳。X為直接鍵結為較佳。 作為式(1)及式(2)所表示之化合物的具體例,例如可以舉出日本特開2014-137466號公報的0076~0079段中記載之化合物。該內容併入本說明書中。
以下示出在上述硬化性組成物中較佳地使用之肟化合物的具體例。又,作為肟化合物,亦能夠使用國際公開第2015-036910號的表1中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
[化學式8][化學式9]
肟化合物係在350~500nm的波長區域具有極大吸收波長者為較佳,在360~480nm的波長區域具有極大吸收波長者為更佳,365nm及405nm的吸光度較高者為進一步較佳。 關於肟化合物在365nm或405nm中的莫耳吸光係數,從靈敏度的觀點考慮,1,000~300,000為較佳,2,000~300,000為更佳,5,000~200,000為進一步較佳。 化合物的莫耳吸光係數能夠藉由公知的方法測定,例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian公司製造Cary-5 spctrophotometer),利用乙酸乙酯溶劑,以0.01g/L的濃度進行測定為較佳。 光聚合起始劑可依據需要組合2種以上來使用。
又,作為光聚合起始劑,亦能夠使用日本特開第2008-260927號公報的0052段、日本特開第2010-97210號公報的0033~0037段、日本特開第2015-68893號公報的0044段中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
〔任意成分〕 上述硬化性組成物可以在發揮本發明的效果之範圍內含有其他成分。作為其他成分,例如,可以舉出樹脂、聚合抑制劑、溶劑、著色劑及界面活性劑等。以下,對硬化性組成物中所含有之任意成分進行詳細敘述。
<D:聚合抑制劑> 上述硬化性組成物含有聚合抑制劑為較佳。若硬化性組成物含有聚合抑制劑,則能夠抑制硬化性組成物中的聚合性化合物的意料外的聚合,故,硬化性組成物具有更優異之經時穩定性。又,硬化性組成物中的聚合性化合物的意料外的聚合,故,硬化性組成物還具有更優異之圖案形成性。 作為聚合抑制劑,並無特別限制,能夠使用公知的聚合抑制劑。作為聚合抑制劑,例如可以舉出酚系聚合抑制劑(例如,對甲氧基苯酚、2,5-二-第三丁基-4-甲基苯酚、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、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)及4-甲氧基萘酚等);對苯二酚系聚合抑制劑(例如,對苯二酚及2,6-二-第三丁基對苯二酚等);醌系聚合抑制劑(例如,苯醌等);自由基(free radical)系聚合抑制劑(例如,2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基及4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基等);硝基苯系聚合抑制劑(例如,硝基苯及4-硝基甲苯等);啡噻嗪系聚合抑制劑(例如,啡噻嗪及2-甲氧基啡噻嗪等);等。 其中,在硬化性組成物具有更加優異之本發明的效果之觀點上,酚系聚合抑制劑或自由基系聚合抑制劑為較佳。 此外,上述聚合起始劑在製備硬化性組成物時與其他成分一同混合,亦可以係在合成上述樹脂時等中使用者和上述樹脂一同與其他成分混合。
作為硬化性組成物中的聚合抑制劑的含量,並無特別限制,從但硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之硬化性之角度考慮,相對於硬化性組成物的總固體成分,0.00001~1質量%為較佳。 聚合抑制劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。倂用2種以上的聚合抑制劑時,總計含量在上述範圍內為較佳。 聚合抑制劑在與含有硬化性基之樹脂一同使用時其效果顯著。例如,在分散組成物的製作中;分散組成物的製作後;硬化性組成物的製作中;硬化性組成物的製作後;等、分散組成物和/或硬化性組成物成為高溫或者長期保管等而擔心進行含有硬化性基之樹脂的聚合之情況下,亦能夠毫無問題地進行使用。
<E:樹脂> 硬化性組成物含有樹脂為較佳。作為樹脂,例如可以舉出分散劑及鹼可溶性樹脂等。 作為硬化性組成物中的樹脂的含量,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,相對於硬化性組成物的總固體成分,5質量%以上為較佳,10質量%為更佳,15質量%以上為進一步較佳,18質量%以上為特佳。作為上限值,從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,45質量%以下為較佳,40質量%以下為更佳,40質量%未満為進一步較佳。 樹脂可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。當併用2種以上的樹脂時,總計含量在上述範圍內為較佳。
(E1:分散劑) 上述硬化性組成物含有分散劑(相當於樹脂)為較佳。此外,本說明書中,分散劑係指與後述之鹼可溶性樹脂不同之化合物。 作為硬化性組成物中的分散劑的含量,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之圖案形成性之角度考慮,相對於硬化性組成物的總固體成分,5質量%以上為較佳,6質量%以上為更佳。作為上限值,並無特別限制,但通常40質量%以下為較佳,35質量%以下為更佳。 分散劑可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。倂用2種以上的分散劑時,總計含量在上述範圍內為較佳。
作為分散劑,並無特別限制,能夠使用公知的分散劑。 作為分散劑,例如,可以舉出高分子分散劑。作為高分子分散劑,例如,可以舉出聚醯胺胺及其鹽、聚羧酸及其鹽、高分子量不飽和酸酯、改性聚胺酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物及萘磺酸福馬林縮合物等。 又,作為分散劑,能夠使用聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺及顏料衍生物等。 其中,作為分散劑,高分子化合物為較佳。高分子化合物依其結構,能夠進一步分類為直鏈狀高分子、末端改質型高分子、接枝型高分子及嵌段型高分子。
(高分子化合物) 高分子化合物吸附於無機粒子(含有含金屬碳化物粒子,以下,有時稱作“顏料”。)的表面,發揮防止被分散體的再凝聚之作用。因此,含有對顏料表面之黏固(anchor)部位之末端改質型高分子、接枝型(含有高分子鏈)高分子及嵌段型高分子為較佳。
高分子化合物包含含有接枝鏈之結構單元為較佳。此外,本說明書中,“結構單元”的含義與“重複單元”相同。 包含含有該種接枝鏈之結構單元之高分子化合物具有與溶劑的更優異之親和性。包含含有接枝鏈之結構單元之高分子化合物具有與溶劑的更優異之親和性,故,更易使顏料等分散,且即使在使顏料等分散之後經過時間,當初的分散狀態更不易發生變化(具有更優異之經時穩定性)。又,包含含有接枝鏈之結構單元之高分子化合物具有接枝鏈,故,具有與後述之聚合性化合物和/或其他成分等的更優異之親和性。其結果,包含含有接枝鏈之結構單元之高分子化合物在後述之鹼顯影時,變得不易產生未反應的聚合性化合物等引起之殘渣。 若接枝鏈變長(式量變大),則立體排斥效果變高,顏料等的分散性得到提高。另一方面,若接枝鏈過長,則對顏料等的吸附力下降,顏料等的分散性處於下降的趨勢。故,作為接枝鏈的原子數(氫原子除外),40~10000為較佳,50~2000為更佳,60~500為進一步較佳。 在此,接枝鏈表示從高分子化合物的主鏈的根部(從主鏈枝化之基團中與主鏈鍵結之原子)至從主鏈支化之基團的末端。
接枝鏈係含有聚合物結構之高分子鏈為較佳。作為高分子鏈所含有之聚合物結構,並無特別限制,例如,可以舉出聚(甲基)丙烯酸酯結構(例如,聚(甲基)丙烯酸結構)、聚酯結構、聚胺酯結構、聚脲結構、聚醯胺結構及聚醚結構等。 從高分子鏈與溶劑具有進一步優異之親和性,高分子化合物更易分散顏料等之角度考慮,高分子鏈含有選自由聚酯結構、聚醚結構及聚(甲基)丙烯酸酯結構構成之群組之至少1種為較佳,含有選自由聚酯結構及聚醚結構構成之群組之至少1種為更佳。
作為高分子鏈所具有之聚酯結構及聚醚結構,以下形態為較佳。 [化學式10]上述式中,式(GF1)中的R1 表示伸烷基,n表示0或1。式(GF2)中的R2 與R1 表示不同的伸烷基,m表示0或1。式(3)中,R3 表示烷基。 其中,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性之角度考慮,高分子鏈含有選自由上述式(1)所表示之結構單元、式(GF2)及式(GF3)所表示之結構單元構成之群組中之至少1種結構單元為較佳。
作為包含含有該種高分子鏈之大分子單體(含有聚合物結構,與高分子化合物(例如,共聚物)的主鏈鍵結而構成接枝鏈之單體),並無特別限定,含有反應性雙鍵基團之大分子單體為較佳。
作為與包含含有高分子化合物之高分子鏈之結構單元對應,能夠用於高分子化合物的合成之市售的大分子單體,例如,可以舉出:AA-6、AA-10、AB-6、AS-6、AN-6、AW-6、AA-714、AY-707、AY-714、AK-5、AK-30及AK-32(以上均為商品名,係TOAGOSEI CO.,LTD.製。);Blemmer PP-100、Blemmer PP-500、Blemmer PP-800、Blemmer PP-1000、Blemmer 55-PET-800、Blemmer PME-4000、Blemmer PSE-400、Blemmer PSE-1300及Blemmer 43PAPE-600B(以上均為商品名,係NOF CORPORATION.製);等。
上述分散劑含有選自由聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及環狀或鏈狀的聚酯構成之群組中之至少1種結構為較佳,含有選自由聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及鏈狀的聚酯構成之群組中之至少1種結構為更佳,含有選自由聚丙烯酸甲酯結構、聚甲基丙烯酸甲酯結構、聚己內酯結構及聚戊內酯結構構成之群組中之至少1種結構為進一步較佳。 分散劑可在分子中單獨含有1種上述結構,亦可在分子中含有複數種該等結構。 其中,聚己內酯結構係指作為重複單元含有對ε-己內酯進行開環之結構者。聚戊內酯結構係指作為重複單元含有對δ-戊內酯進行開環之結構者。 作為含有聚己內酯結構之分散劑,例如,可以舉出下述式(1)或下述式(2)中,j或k分別為5者。又,作為含有聚戊內酯結構之分散劑,例如,可以舉出下述式(1)或下述式(2)中,j或k分別為4者。 作為含有聚丙烯酸甲酯結構之分散劑,例如,可以舉出下述式(4)中,X5 為氫原子且R4 為甲基者。 作為含有聚甲基丙烯酸甲酯結構之分散劑,例如,可以舉出下述式(4)中,X5 為甲基且R4 為甲基者。
・含有接枝鏈之結構單元 高分子化合物中,作為含有接枝鏈之結構單元,包含含有選自由下述式(1)~式(4)構成之群組中之至少1種高分子鏈之結構單元為較佳,包含含有選自由下述式(1A)、下述式(2A)、下述式(3A)、下述式(3B)及下述(4)構成之群組中之至少1種高分子鏈之結構單元為更佳。
[化學式11]
式(1)~式(4)中,W1 、W2 、W3 及W4 分別獨立地表示氧原子或NH。W1 、W2 、W3 及W4 為氧原子為較佳。 式(1)~式(4)中,X1 、X2 、X3 、X4 及X5 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基團。X1 、X2 、X3 、X4 及X5 從合成方面的限制的觀點考慮,分別獨立地為氫原子或碳原子數(碳原子數)1~12的烷基為較佳,分別獨立地為氫原子或甲基為更佳,甲基為進一步較佳。
式(1)~式(4)中,Y1 、Y2 、Y3 及Y4 分別獨立地表示2價的連結基。作為連結基的結構,並無特別限制。作為以Y1 、Y2 、Y3 及Y4 表示之2價的連結基,例如,可以舉出下述式(Y-1)~(Y-21)所表示之連結基等。下述式(Y-1)~(Y-21)中,A、B分別表示與式(1)~式(4)的左末端基及右末端基的鍵結部位。下述所示之結構中,從合成的簡便性考慮,(Y-2)或(Y-13)為更佳。
[化學式12]
式(1)~式(4)中,Z1 、Z2 、Z3 、及Z4 分別獨立地表示1價的有機基團。作為有機基團的結構,並無特別限制。作為有機基團,例如,可以舉出烷基、羥基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基及胺基等。 其中,作為Z1 、Z2 、Z3 及Z4 所表示之有機基團,從可更易分散顏料等之角度考慮,具有立體排斥效果為較佳,分別獨立地為碳原子數5~24的烷基或烷氧基為更佳,分別獨立地為碳原子數5~24的分支烷基、碳原子數5~24的環狀烷基或碳原子數5~24的烷氧基為進一步較佳。此外,烷氧基中含有之烷基可以係直鏈狀、支鏈狀及環狀的任一個。
式(1)~式(4)中,作為Z1 、Z2 、Z3 、及Z4 的1價的有機基團,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性之角度考慮,含有硬化性基之基團為較佳。作為含有硬化性基之基團,並無特別限制,例如,可以舉出-LCR -RCR 所表示之基團。在此,RCR 表示以下的硬化性基,-LCR -表示可含有氮原子和/或氧原子之碳原子數1~20個的2價的連結基。 作為硬化性基,例如可以舉出乙烯性不飽和基(例如,(甲基)丙烯醯基、乙烯基及苯乙烯基等)及環狀醚基(例如,環氧基及氧雜環丁基等)等,但並不限定於該等。其中,在能夠藉由自由基反應來進行聚合控制之觀點上,作為硬化性基,乙烯性不飽和基為較佳。乙烯性不飽和基係(甲基)丙烯醯基為特佳。
式(1)~式(4)中,n、m、p及q分別獨立地表示1~500的整數。 又,式(1)及式(2)中,j及k分別獨立地表示2~8的整數。 式(1)及式(2)中,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之顯影性之角度考慮,j及k係4~6的整數為較佳,5為更佳。 又,式(1)及式(2)中,n及m係10以上的整數為較佳,20以上的整數為更佳。 此外,式(1)中,存在複數個之“-O-Cj H2j -C(=O)-”及式(2)中存在複數個之“-O-C(=O)-Ck H2k -”可分別相同亦可不同。亦即,又,存在複數個之“-O-Cj H2j -C(=O)-”及“-O-C(=O)-Ck H2k -”分別不同時,它們的鍵結形態可以係隨機、相交及塊中的任一種,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性之角度考慮,塊為較佳。
式(3)中,R3 表示支鏈狀或直鏈狀的伸烷基,碳原子數1~10的伸烷基為較佳,碳原子數2或3的伸烷基為更佳。p為2~500時,存在複數個時R3 可相互相同亦可不同。 式(4)中,R4 表示氫原子或1價的有機基團。作為1價的有機基團的結構,並無特別限制。作為R4 ,例如氫原子、烷基、芳基或雜芳基為較佳,氫原子或烷基為更佳。 R4 為烷基時,作為烷基,碳原子數1~20的直鏈狀烷基、碳原子數3~20的支鏈狀烷基或碳原子數5~20的環狀烷基為較佳,碳原子數1~20的直鏈狀烷基為更佳,碳原子數1~6的直鏈狀烷基為進一步較佳。式(4)中,q為2~500時,含有接枝鏈之結構單元中存在複數個之X5 及R4 可相互相同亦可不同。
又,高分子化合物可包含不同結構的含有2種以上的接枝鏈之結構單元。亦即,高分子化合物的分子中可含有結構互不相同之式(1)~式(4)所表示之結構單元,又,式(1)~式(4)中,n、m、p及q分別為2以上的整數時,在式(1)及式(2)中,側鏈中可含有j及k互不相同之結構,式(3)及式(4)中,分子內存在複數個之R3 、R4 及X5 可相互相同亦可不同。
作為式(1)所表示之結構單元,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之顯影性之角度考慮,下述式(1A)所表示之結構單元為更佳。 又,作為以式(2)表示之結構單元,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及顯影性之角度考慮,下述式(2A)所表示之結構單元為更佳。
[化學式13]
式(1A)中,X1 、Y1 、Z1 及n如作為式(1)中的X1 、Y1 、Z1 及n來說明之內容。式(2A)中,X2 、Y2 、Z2 及m如作為式(2)中的X2 、Y2 、Z2 及m來說明之內容。
又,作為以式(1)表示之結構單元,以下的式(A1)所表示之結構單元亦較佳。 [化學式14]
式A1中,R1 表示氫原子或烷基,X1 表示單鍵或2價的連結基,L1 及L2 可相同亦可不同,表示選自由式(GF1)、式(GF2)及式(GF3)構成之群組之至少1種結構單元,p及q分別表示1以上的整數,Z1 表示含有前述硬化性基之基團。
又,作為式(3)所表示之結構單元,從硬化性組成物具有更優異之經時穩定性及更優異之顯影性之角度考慮,下述式(3A)或式(3B)所表示之結構單元為更佳。
[化學式15]
式(3A)或(3B)中,X3 、Y3 、Z3 及p如在式(3)中,作為X3 、Y3 、Z3 及p說明者。
高分子化合物含有接枝鏈,其中,作為含有高分子鏈之結構單元,含有式(1A)所表示之結構單元為更佳。
高分子化合物中的含有接枝鏈之結構單元(例如,以上述式(1)~式(4)表示之結構單元)的含量以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量,2~90質量%為較佳,5~30%的範圍為更佳。若高分子化合物中的含有接枝鏈之結構單元的含量在上述範圍內,則分散劑更易分散顏料等,且硬化性組成物具有更優異之顯影性。
・疏水性結構單元 高分子化合物含有與含有接枝鏈之結構單元不同(亦即,並不相當於含有接枝鏈之結構單元)之疏水性結構單元為較佳。其中,本說明書中,疏水性結構單元係不含有酸基(例如,羧酸基、磺酸基、磷酸基及酚性羥基等)之結構單元。
疏水性結構單元係來源於(對應於)後述之ClogP值為1.2以上的化合物(單體)之結構單元為較佳,來源於ClogP值為1.2~8.0的化合物之結構單元為更佳。
ClogP值係藉由能夠從Daylight Chemical Information System, Inc.獲得之程序“CLOGP”計算之值。該程序提供藉由Hansch, Leo的fragmentapproach(參閱下述文獻)計算出之“計算logP”的值。Fragmentapproach依據化合物的化學結構,將化學結構分割為部分結構(片段),總計分配於該片段之logP貢獻量,藉此推算化合物的logP值。其詳細內容記載於以下文獻中。本發明中,使用藉由程序CLOGP v4.82計算出之ClogP值。 A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol.4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds., p.295, Pergamon Press, 1990 C. Hansch & A. J. Leo. SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology. John Wiley & Sons. A. J. Leo. Calculating logPoct from structure. Chem. Rev., 93, 1281-1306, 1993.
logP表示分配係數P(Partition Coefficient)的常用對數,係以定量的數值表示某一有機化合物在油(通常為1-辛醇)與水的2相系的平衡中如何分配之物性值,由以下式表示。 logP=log(Coil/Cwater) 式中,Coil表示油相中的化合物的莫耳濃度,Cwater表示水相中的化合物的莫耳濃度。 若logP的值夾著0而正向(plus)增大,則表示油溶性增加,若絕對值負向(minus)增大,則表示水溶性增加,與有機化合物的水溶性有負相關,作為估計有機化合物的親疏水性之參數而廣泛利用。
高分子化合物中,作為疏水性結構單元,含有選自由來源於下述式(i)~(iii)所表示之單體的結構單元構成之群組之至少1種結構單元為較佳。
[化學式16]
上述式(i)~(iii)中,R1 、R2 及R3 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子及溴原子等)或碳原子數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基及丙基等)。 R1 、R2 及R3 係氫原子或碳原子數為1~3的烷基為較佳,氫原子或甲基為更佳。R2 及R3 係氫原子為進一步較佳。 X表示氧原子(-O-)或亞胺基(-NH-),氧原子為較佳。
L係單鍵或2價的連結基。作為2價的連結基,可以舉出2價的脂肪族基(例如,伸烷基、經取代之伸烷基、伸烯基、經取代之伸烯基、伸炔基及經取代之伸炔基等)、2價的芳香族基(例如,伸芳基及經取代之伸芳基等)、2價的雜環基、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、亞胺基(-NR31 -,其中R31 表示脂肪族基、芳香族基或雜環基)、羰基(-CO-)及該等的組合等。
2價的脂肪族基可含有環狀結構或支鏈結構。脂肪族基的碳原子數為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。脂肪族基可以係不飽和脂肪族基,亦可以係飽和脂肪族基,飽和脂肪族基為較佳。又,脂肪族基可含有取代基。作為取代基,並無特別限制,例如,可以舉出鹵原子、芳香族基及雜環基等。
2價的芳香族基的碳原子數為6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。又,芳香族基可含有取代基。作為取代基,並無特別限制,可以舉出鹵原子、脂肪族基、芳香族基及雜環基等。
2價的雜環基作為雜環含有5員環或6員環為較佳。雜環上可縮合其他雜環、脂肪族環或芳香族環。又,雜環基可含有取代基。作為取代基,並無特別限制,例如,可以舉出鹵原子、羥基、氧代基(=O)、硫代基(=S)、亞胺基(=NH)、取代亞胺基(=N-R32 、其中,R32 為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、脂肪族基、芳香族基及雜環基等。
作為L,單鍵、伸烷基或含有氧伸烷基結構之2價的連結基為較佳。氧伸烷基結構係氧伸乙基結構或氧伸丙基結構為更佳。又,L可含有重複包含2個以上的氧伸烷基結構之聚氧伸烷基結構。作為聚氧伸烷基結構,聚氧伸乙基結構或聚氧伸丙基結構為較佳。聚氧伸乙基結構由-(OCH2 CH2 )n-表示,n係2以上的整數為較佳,2~10的整數為更佳。
作為Z,可以舉出脂肪族基(例如,烷基、經取代之烷基、不飽和烷基及經取代之不飽和烷基等)、芳香族基(例如,芳基、經取代之芳基、伸芳基及經取代之伸芳基等)、雜環基或該等的組合。該等基團可含有氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、取代亞胺基(-NR31 -,其中,R31 為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、羰基(-CO-)。
脂肪族基可含有環狀結構或支鏈結構。脂肪族基的碳原子數為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。脂肪族基還含有環集合烴基或交聯環式烴基,作為環集合烴基的例子,可以舉出雙環己基、全氫萘基(Perhydronaphthalenyl)、聯苯基及4-環己基苯基等。作為交聯環式烴環,例如,可以舉出蒎烷(pinane)、莰烷(bornane)、降蒎烷(norpinane)、降莰烷(norbornane)、及雙環辛烷環(雙環[2.2.2]辛烷環及雙環[3.2.1]辛烷環等)等2環式烴環;金剛烷、三環[5.2.1.02 6 ]癸烷及三環[4.3.1.12 5 ]十一烷環等3環式烴環;四環[4.4.0.12 5 .17 10 ]十二烷及全氫-1,4-亞甲基-5,8-亞甲基萘環等4環式烴環等。又,交聯環式烴環中還包含稠環式烴環,例如,全氫萘(十氫萘)、全氫蒽、全氫菲、全氫苊、全氫芴、全氫茚及全氫葩環等縮合有複數個5~8員環烷烴環之稠環。 作為脂肪族基,與不飽和脂肪族基相比,飽和脂肪族基為較佳。又,脂肪族基可含有取代基。作為取代基,例如,可以舉出鹵原子、芳香族基及雜環基等。但是,脂肪族基作為取代基不含有酸基。
芳香族基的碳原子數為6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。又,芳香族基可含有取代基。作為取代基,例如,可以舉出鹵原子、脂肪族基、芳香族基及雜環基等。但是,芳香族基作為取代基不含有酸基。
雜環基作為雜環含有5員環或6員環為較佳。雜環上可縮合其他雜環、脂肪族環或芳香族環。又,雜環基可含有取代基。作為取代基,例如可以舉出鹵原子、羥基、氧代基(=O)、硫代基(=S)、亞胺基(=NH)、取代亞胺基(=N-R32 、其中,R32 為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、脂肪族基、芳香族基及雜環基等。其中,雜環基作為取代基不含有酸基。
上述式(iii)中,R4 、R5 、及R6 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子及溴原子等)、碳原子數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基及丙基等)、Z或L-Z。其中,L及Z的含義與上述中的L及Z相同。作為R4 、R5 及R6 ,氫原子或碳原子數為1~3的烷基為較佳,氫原子為更佳。
作為以上述式(i)表示之單體,R1 、R2 、及R3 為氫原子或甲基、L為單鍵或伸烷基或者含有氧伸烷基結構之2價的連結基,且X係氧原子或亞胺基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基之化合物為較佳。 又,作為上述式(ii)所表示之單體,R1 係氫原子或甲基、L係伸烷基、且Z係脂肪族基、雜環基或芳香族基的化合物為較佳。又,作為上述式(iii)所表示之單體,R4 、R5 及R6 係氫原子或甲基、且Z係脂肪族基、雜環基或芳香族基的化合物為較佳。
作為以式(i)~(iii)表示之代表性化合物的例子,可以舉出丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類及苯乙烯類等之自由基聚合性化合物。 此外,作為以式(i)~(iii)表示之代表性化合物的例子,能夠參閱日本特開2013-249417號公報的0089~0093段中記載之化合物,該等內容併入本說明書中。
作為疏水性結構單元的含量,相對於高分子化合物的總質量,10~90質量%為較佳,20~80質量%為更佳。若疏水性結構單元的含量在上述範圍內,則硬化性組成物具有更優異之圖案形成性能。
・含有可與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元 高分子化合物能夠導入可與顏料等形成相互作用之官能基。其中,高分子化合物還包含含有可與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元為較佳。 作為該可與顏料等形成相互作用之官能基,例如,可以舉出酸基、鹼性基、配位性基及具有反應性之官能基等。 高分子化合物含有酸基、鹼性基、配位性基或具有反應性之官能基時,分別包含含有酸基之結構單元、含有鹼性基之結構單元、含有配位性基之結構單元或含有反應性之結構單元為較佳。 尤其,高分子化合物進一步含有羧酸基等鹼可溶性基作為酸基,藉此能夠對高分子化合物賦予用於基於鹼顯影之圖案形成的顯影性。 亦即,藉由向高分子化合物導入鹼可溶性基,硬化性組成物中,作為有助於顏料等的分散之分散劑的高分子化合物同時具有鹼可溶性。含有該種高分子化合物之硬化性組成物具有更優異之鹼顯影性(未曝光部在鹼顯影中更易溶解),又,所獲得之硬化膜具有更優異之遮光性。
又,含有酸基之高分子化合物具有與後述之溶劑的更高的親和性。故,包含含有酸基之高分子化合物之硬化性組成物具有更優異之塗佈性。 推測這是因為,含有酸基之結構單元中的酸基易與顏料等相互作用,高分子化合物穩定地分散顏料等,並且分散顏料等之高分子化合物的黏度更下降,高分子化合物本身亦易穩定地分散。
作為酸基含有鹼可溶性基之結構單元可以係與上述含有接枝鏈之結構單元相同的結構單元,亦可以係不同的結構單元。 此外,本說明書中,作為酸基含有鹼可溶性基之結構單元表示與上述的疏水性結構單元不同之結構單元(亦即,並不相當於上述的疏水性結構單元)。
可與顏料等形成相互作用之官能基中,作為酸基,例如,可以舉出羧酸基、磺酸基、磷酸基及酚性羥基等,選自由羧酸基、磺酸基及磷酸基構成之群組中之至少1種為較佳,從具有對顏料等的更優異之吸附力且具有更優異之分散性之角度考慮,羧酸基為更佳。 亦即,高分子化合物還包含含有選自由羧酸基、磺酸基及磷酸基構成之群組之至少1種之結構單元為較佳。
高分子化合物可具有1種或2種以上的含有酸基之結構單元。 高分子化合物可包含含有酸基之結構單元,亦可不含有。 含有酸基之結構單元在高分子化合物中的含量相對於高分子化合物的總質量,5~80質量%為較佳,從更抑制基於鹼顯影之圖像強度的損傷之角度考慮,10~60質量%為更佳。
可與顏料等形成相互作用之官能基中,作為鹼性基團,例如,可以舉出一級胺基、二級胺基、三級胺基、含有N原子之雜環及醯胺基等。其中,具有對顏料等的更優異之吸附力,且具有更優異之分散性,故,三級胺基為較佳。高分子化合物可單獨含有1種鹼性基團,亦可含有2種以上。高分子化合物可包含含有鹼性基團之結構單元,亦可不含有。 高分子化合物中的含有鹼性基團之結構單元的含量相對於高分子化合物的總質量,0.01~50質量%為較佳,從硬化性組成物具有更優異之顯影性(鹼顯影更不易被阻礙)之角度考慮,0.01~30質量%為更佳。
可與顏料等形成相互作用之官能基中,作為配位基及具有反應性之官能基,例如,可以舉出乙醯乙醯氧基、三烷氧基甲矽烷基、異氰酸酯基、酸酐及醯氯等。其中,從具有對顏料等的更優異之吸附力且更易分散顏料等之角度考慮,乙醯乙醯氧基為較佳。高分子化合物可單獨含有1種配位基及具有反應性之官能基,亦可含有2種以上。高分子化合物可包含含有配位基之結構單元及含有具有反應性之官能基之結構單元的任一個,亦可不含有。 作為高分子化合物中的含有配位基之結構單元及具有反應性之官能基的含量,相對於高分子化合物的總質量,10~80質量%為較佳,從硬化性組成物具有更優異之顯影性(鹼顯影更不易被阻礙)之角度考慮,20~60質量%為更佳。
上述高分子化合物除了接枝鏈以外,含有可與顏料等形成相互作用之官能基時,只要含有可與顏料等形成相互作用之官能基即可,關於如何導入該等官能基,並無特別限定,高分子化合物含有選自來源於下述式(iv)~(vi)所表示之單體的結構單元之1種以上的結構單元為較佳。
[化學式17]
式(iv)~式(vi)中,R11 、R12 及R13 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子及溴原子等)或碳原子數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基及丙基等)。 式(iv)~式(vi)中,作為R11 、R12 及R13 ,分別獨立地為氫原子或碳原子數為1~3的烷基為較佳,分別獨立地為氫原子或甲基為更佳。通式(iv)中,R12 及R13 分別為氫原子為進一步較佳。
式(iv)中的X1 表示氧原子(-O-)或亞胺基(-NH-),氧原子為較佳。 又,式(v)中的Y表示次甲基或氮原子。
又,式(iv)~式(v)中的L1 表示單鍵或2價的連接基。2價的連接基的定義與上述式(i)中的L所表示之2價的連接基的定義相同。
作為L1 ,含有單鍵或伸烷基或者氧伸烷基結構之2價的連結基為較佳。氧伸烷基結構為氧伸乙基結構或氧伸丙基結構為更佳。又,L1 可含有重複含有2個以上的氧伸烷基結構之聚氧伸烷基結構。作為聚氧伸烷基結構,聚氧伸乙基結構或聚氧伸丙基結構為較佳。聚氧伸乙基結構由-(OCH2 CH2 )n-表示,n係2以上的整數為較佳,2~10的整數為更佳。
式(iv)~式(vi)中,Z1 表示除了接枝鏈以外可與顏料等形成相互作用之官能基,羧酸基及第三級胺基為較佳,羧酸基為更佳。
式(vi)中,R14 、R15 及R16 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子、及溴原子等)、碳原子數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基、及丙基等)、-Z1 或L1 -Z1 。其中,L1 及Z1 的含義與上述中的L1 及Z1 相同,較佳例亦相同。作為R14 、R15 及R16 ,分別獨立地為氫原子、或碳原子數為1~3的烷基為較佳,氫原子為更佳。
作為以式(iv)表示之單體,R11 、R12 及R13 分別獨立地為氫原子或甲基、L1 為伸烷基或含有氧伸烷基結構之2價的連結基、X1 為氧原子或亞胺基、Z1 為羧酸基之化合物為較佳。 又,作為式(v)所表示之單體,R11 係氫原子或甲基、L1 係伸烷基、Z1 係羧酸基、且Y係次甲基之化合物為較佳。 而且,作為以式(vi)表示之單體,R14 、R15 及R16 分別獨立地為氫原子或甲基、L1 為單鍵或伸烷基、Z1 為羧酸基之化合物為較佳。
以下,示出以式(iv)~式(vi)表示之單體(化合物)的代表例。 作為單體,例如可以舉出甲基丙烯酸、巴豆酸、異巴豆酸、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥乙酯)與琥珀酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與鄰苯二甲酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與四羥基鄰苯二甲酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與偏苯三酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與均苯四甲酸酐的反應物、丙烯酸、丙烯酸二聚物、丙烯酸低聚物、馬來酸、伊康酸、反丁烯二酸、4-乙烯基安息香酸、乙烯基苯酚及4-羥基苯甲基丙烯醯胺等。
關於高分子化合物中的含有可與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元的含量,從與顏料等的相互作用、經時穩定性及向顯影液的滲透性的觀點考慮,相對於高分子化合物的總質量,0.05~90質量%為較佳,1.0~80質量%為更佳,10~70質量%為進一步較佳。
・其他結構單元 而且,高分子化合物中,為了提高圖像強度等各性能,可在無損本發明的效果之範圍內,還含有與包含接枝鏈之結構單元、疏水性結構單元及含有可與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元不同之其他結構單元(例如,含有具有與用於分散組成物之溶劑的親和性之官能基等之結構單元等)。 作為其他結構單元,例如,可以舉出來源於選自由丙烯腈類及甲基丙烯腈類構成之群組中之自由基聚合性化合物的結構單元等。 高分子化合物可單獨含有1中其他結構單元,亦可含有2種以上。 高分子化合物中的其他結構單元的含量相對於高分子化合物的總質量,0%~80質量%為較佳,10~60質量%為更佳。若其他結構單元的含量為0~80質量%,則硬化性組成物具有更優異之圖案形成性。
・高分子化合物的物性 作為高分子化合物的酸值,並無特別限制,但0~250mgKOH/g為較佳,10~200mgKOH/g為更佳,20~120mgKOH/g以下為進一步較佳。 若高分子化合物的酸值為250mgKOH/g以下,則在後述之顯影步驟中,更加抑制硬化膜自基板的剝離。又,若高分子化合物的酸值為10mgKOH/g以上,則硬化性組成物具有更優異之鹼顯影性。 又,若高分子化合物的酸值為20mgKOH/g以上,則更加抑制硬化性組成物中的顏料等的沉降,粗大粒子數更少,故,作為結果,硬化性組成物具有更優異之經時穩定性。
高分子化合物的酸值例如能夠由高分子化合物中的酸基的平均含量計算。又,通過改變高分子化合物中的含有酸基之結構單元的含量,能夠獲得具有所希望的酸值之高分子化合物。
關於高分子化合物的重量平均分子量,從硬化性組成物具有更優異之顯影性,且所獲得之硬化膜在顯影步驟中更不易剝離之角度考慮,作為基於GPC(Gel Permeation Chromatography:凝膠滲透層析)法之聚苯乙烯換算值,4,000~300,000為較佳,5,000~200,000為更佳,6,000~100,000為進一步較佳,10,000~50,000為特佳。 GPC法基於如下方法,亦即,利用HLC-8020GPC(TOSOH CORPORATION製造),作為管柱使用TSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(TOSOH CORPORATION製造、4.6mmID×15cm),作為洗提液使用THF(四氫呋喃)。此外,高分子化合物能夠依據公知的方法合成。
作為高分子化合物的具體例,可以舉出Kusumoto Chemicals, Ltd. 製造“DA-7301”、BYK Chemie公司製造“Disperbyk-101(聚醯胺胺磷酸鹽)、107(羧酸酯)、110(含有酸基之共聚物)、111(磷酸系分散劑)、130(聚醯胺)、161、162、163、164、165、166、170、190(高分子共聚物)”、“BYK-P104、P105(高分子量不飽和聚羧酸)”、EFKA公司製造“EFKA4047、4050~4010~4165(聚胺基甲酸酯系)、EFKA4330~4340(嵌段共聚物)、4400~4402(改質聚丙烯酸酯)、5010(聚酯醯胺)、5765(高分子量聚羧酸鹽)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮顏料衍生物)”、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.製造“AJISPER PB821、PB822、PB880、PB881”、Kyoeisha Chemical Co., Ltd.製造“Flowlen TG-710(胺基甲酸酯低聚物)”、“polyflow No.50E、No.300(丙烯酸系共聚物)”、Kusumoto Chemicals, Ltd.製造“disparon KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多價羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”、Kao Corporation 製造“DEMOL RN、N(萘磺酸福馬林稠合物)、MS、C、SN-B(芳香族磺酸福馬林稠合物)”、“HOMOGENOL L-18(高分子聚羧酸)”、“EMULGEN920、930、935、985(聚氧伸乙基壬基苯基醚)”、“ACETAMIN86(硬脂胺乙酸鹽)”、Lubrizol Japan Limited製造“Solsperse 5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮顏料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、12000、17000、20000、27000(在末端部具有功能部之高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝型共聚物)”、Nikko Chemicals Co., Ltd.製造“NIKKOL T106(聚氧伸乙基脫水山梨糖醇單油酸酯)、MYS-IEX(聚氧伸乙基硬脂酸酯)”、Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.製造“HINOACT T-8000E等、Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製造“有機有機基團矽氧烷聚合物KP-341”、Yusho Co.,Ltd.製造“W001:陽離子系界面活性劑”、聚氧伸乙基月桂醚、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、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯等非離子系界面活性劑、“W004、W005、W017”等陰離子系界面活性劑、Morishita Sangyo Co., Ltd.製造“EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450”、SAN NOPCO LIMITED製造“Disperse Aid 6、Disperse Aid 8、Disperse Aid 15、Disperse Aid 9100”等高分子分散劑、ADEKA CORPORATION製造“ADEKA Pluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123”、及Sanyo Chemical Industries, Ltd.製造“Ionet(商品名)S-20”等。又,還能夠使用Acrylic base FFS-6752、Acrylic base FFS-187、Akurikyua-RD-F8及Cyclomer P。 又,還能夠使用BYK Chemie GmbH製的DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-180、DISPERBYK-187、DISPERBYK-191、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2012、DISPERBYK-2025、BYK-9076、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.製的Ajisper PB821、Ajisper PB822及Ajisper PB881等。 該等高分子化合物可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。
此外,作為高分子化合物,還能夠使用日本特開2013-249417號公報的0127~0129段中記載的化合物,該等內容併入本說明書中。
又,作為分散劑,還能夠使用日本特開2010-106268號公報的0037~0115段(所對應之US2011/0124824的0075~0133段)的接枝共聚物,該等內容併入本說明書中。 又,作為分散劑,還能夠使用日本特開2011-153283號公報的0028~0084段(所對應之US2011/0279759的0075~0133段)的包含含有酸性基經由連結基鍵結而成之側鏈結構之構成成分之高分子化合物,該等內容併入本說明書中。 又,作為分散劑,亦能夠使用日本特開2016-109763號公報的0033~0049段中記載之樹脂,該內容併入本說明書中。
(E2:鹼可溶性樹脂) 硬化性組成物含有鹼可溶性樹脂(相當於樹脂)為較佳。本說明書中,鹼可溶性樹脂係指含有促進鹼可溶性之基團(鹼可溶性基)之樹脂,係指與已說明之分散劑不同之樹脂。 作為硬化性組成物中的鹼可溶性樹脂的含量,並無特別限制,但從硬化性組成物具有更優異之圖案形成性之角度考慮,相對於硬化性組成物的總固體成分,0.1質量%以上為較佳,0.5質量%以上為更佳,2.0質量%以上為進一步較佳,7.3質量%以上為特佳。作為上限值並無特別限定,通常係30質量%以下為較佳。 鹼可溶性樹脂可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。倂用2種以上的鹼可溶性樹脂時,總計含量在上述範圍內為較佳。
作為鹼可溶性樹脂,可以舉出在分子中具有至少1個鹼可溶性基之樹脂,例如可以舉出聚羥基苯乙烯樹脂、聚矽氧烷樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯醯胺樹脂、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯醯胺共聚合樹脂、環氧系樹脂及聚醯亞胺樹脂等。
作為鹼可溶性樹脂的具體例,可以舉出不飽和羧酸與乙烯性不飽和化合物的共聚物。 作為不飽和羧酸並無特別限制,可以舉出(甲基)丙烯酸、巴豆酸及乙酸乙烯酯等單羧酸類;衣康酸、順丁烯二酸及反丁烯二酸等二羧酸或其酸酐;鄰苯二甲酸單(2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)等多元羧酸單酯類;等。
作為能夠共聚之乙烯性不飽和化合物,可以舉出(甲基)丙烯酸甲酯等。又,亦能夠使用日本特開2010-97210號公報的0027段及日本特開2015-68893號公報的0036~0037段中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
並且,亦可組合能夠共聚之乙烯性不飽和化合物且在側鏈含有乙烯性不飽和基之化合物來使用。作為乙烯性不飽和基,(甲基)丙烯酸基為較佳。例如能夠如下獲得在側鏈含有乙烯性不飽和基之丙烯酸樹脂,亦即,使含有縮水基或脂環式環氧基之乙烯性不飽和化合物與含有羧酸基之丙烯酸樹脂的羧酸基加成反應。
作為鹼可溶性樹脂,例如能夠使用日本特開昭59-44615號、日本特公昭54-34327號、日本特公昭58-12577號、日本特公昭54-25957號、日本特開昭54-92723號、日本特開昭59-53836號及日本特開昭59-71048號中記載之在側鏈中含有羧酸基之自由基聚合體;歐洲專利第993966號、歐洲專利第1204000號及日本特開2001-318463號等各公報中記載之含有鹼可溶性基之縮醛改質聚乙烯醇系黏合劑樹脂;聚乙烯吡咯啶酮;聚環氧乙烷;醇可溶性尼龍及2,2-雙-(4-羥基苯基)-丙烷與表氯醇的反應物之聚醚等;國際公開第2008/123097號中記載之聚醯亞胺樹脂;等。
作為鹼可溶性樹脂,例如亦能夠使用日本特開2016-75845號公報的0225~0245段中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
作為鹼可溶性樹脂,亦能夠使用聚醯亞胺前驅物。聚醯亞胺前驅物係指使含有酸酐基之化合物和二胺化合物於40~100℃下進行加成聚合反應而得到之樹脂。 作為聚醯亞胺前驅物,例如,可以舉出含有以式(1)表示之重複單元之樹脂。作為聚醯亞胺前驅物的結構,例如,可以舉出含有下述式(2)所表示之醯胺酸結構與醯胺酸結構進行局部醯亞胺閉環而成之下述式(3)所表示和/或進行全部醯亞胺閉環之下述式(4)所表示之醯亞胺結構者。 此外,本說明書中,有時將具有醯胺酸結構之聚醯亞胺前驅物稱為聚醯胺酸。
[化學式18]
[化學式19]
[化學式20]
[化學式21]
上述式(1)~(4)中,R1 表示碳原子數2~22的4價的有機基團,R2 表示碳原子數1~22的2價的有機基團,n表示1或2。
作為上述聚醯亞胺前驅物,例如可以舉出日本特開2008-106250號公報的0011~0031段中記載之化合物、日本特開2016-122101號公報的0022~0039段中記載之化合物及日本特開2016-68401號公報的0061~0092段中記載之化合物等,上述內容併入本說明書中。
從藉由硬化性組成物獲得之硬化膜的圖案形狀更優異之角度考慮,鹼可溶性樹脂含有選自由聚醯亞胺樹脂及聚醯亞胺前體構成之群組中之至少1種為較佳。 作為含有鹼可溶性基之聚醯亞胺樹脂,並無特別限制,能夠利用公知的含有鹼可溶性基之聚醯亞胺樹脂。作為上述聚醯亞胺樹脂,例如,可以舉出日本特開2014-137523號公報的0050段中記載之樹脂、日本特開2015-187676號公報的0058段中記載之樹脂及日本特開2014-106326號公報的0012~0013段中記載之樹脂等,上述內容併入本說明書中。
<F:界面活性劑> 硬化性組成物含有界面活性劑為較佳。含有界面活性劑之硬化性組成物具有更優異之塗佈性。 作為硬化性組成物中的界面活性劑的含量,並無特別限制,相對於硬化性組成物的總固體成分,0.001~2.0質量%為較佳。 界面活性劑可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。同時使用2種以上的界面活性劑時,總計量在上述範圍內為較佳。
作為界面活性劑,例如可以舉出氟系界面活性劑、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及矽酮系界面活性劑等。
例如,若硬化性組成物含有氟系界面活性劑,則硬化性組成物的液特性(尤其,流動性)更加提高。亦即,利用含有氟系界面活性劑之硬化性組成物,在基板上形成硬化性組成物層時,藉由降低基板與硬化性組成物之間的表面張力,向基板的潤濕性得到改善,硬化性組成物的塗佈性得到提高。故,即使在用少量的液量形成數μm程度的硬化性組成物層時,亦能夠形成厚度不均小且具有更加均勻的厚度之硬化性組成物層。
作為氟系界面活性劑中的氟含量,並無特別限制,但3~40質量%為較佳,5~30質量%為更佳,7~25質量%為進一步較佳。依含有氟含量為3~40質量%之氟系界面活性劑之硬化性組成物,能夠形成具有更加均勻的厚度之硬化性組成物層,作為其結果,硬化性組成物具有更優異之省液性。又,若在上述範圍內,則氟系界面活性劑在硬化性組成物中更易溶解。
作為氟系界面活性劑,例如可以舉出Megafac F171、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F176、Megafac F177、Megafac F141、Megafac F142、Megafac F143、Megafac F144、Megafac R30、Megafac F437、MegafacF475、Megafac F479、Megafac F482、Megafac F554、Megafac F780(以上,DIC CORPORATION製造)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171(以上,Sumitomo 3M Limited製造)、Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S-393、Surflon KH-40(以上,Asahi Glass Co.,Ltd.製造)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、及PF7002(OMNOVA Solutions Inc.製造)等。 作為氟系界面活性劑,還能夠使用嵌段聚合物,例如,還能夠使用日本特開第2011-89090號公報中記載之化合物,上述內容併入本說明書中。
<溶劑> 硬化性組成物含有溶劑為較佳。作為溶劑並無特別限制,能夠使用公知的溶劑。 作為硬化性組成物中的溶劑的含量,並無特別限制,但通常,調整為成為硬化性組成物的固體成分20~90質量%為較佳,調整為成為25~50質量%為更佳。 溶劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。倂用2種以上的溶劑時,調整為硬化性組成物的總固體成分成為上述範圍內為較佳。
作為溶劑,例如,可以舉出水或有機溶劑。 作為有機溶劑,例如可以舉出丙酮、甲基乙基酮、環己烷、乙酸乙酯、二氯乙烷、四氫呋喃、甲苯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、乙醯基丙酮、環己酮、環戊酮、二丙酮醇、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、3-甲氧基丙醇、甲氧基甲氧基乙醇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲氧基丙基乙酸酯、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、N-甲基-2-吡咯啶酮及乳酸乙酯等,但並不限定於該等。
<著色劑> 硬化性組成物可以含有著色劑。本說明書中,著色劑表示與無機粒子不同之化合物。尤其,金屬錯合物顏料(例如,後述之顏料黃117、129、150及153等)分類為有機顏料,視作不包含於已說明之無機粒子中。
作為著色劑,能夠使用各種公知的顏料(著色顏料)及染料(著色染料)。作為顏料,可以舉出有機顏料。 含有著色劑時,其含量能夠依據所獲得之硬化膜的光學特性確定。又,著色劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
・有機顏料 作為有機顏料,例如可以舉出:比色指數(C.I.)顏料黃1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等; C.I.顏料橙2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等; C.I.顏料紅1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等; C.I.顏料綠7,10,36,37,58,59等; C.I.顏料紫1,19,23,27,32,37,42等; C.I.顏料藍1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等。 此外,顏料可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。
(染料) 作為染料,例如能夠使用日本特開昭64-90403號公報、日本特開昭64-91102號公報、日本特開平1-94301號公報、日本特開平6-11614號公報、日本特登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、日本特開平5-333207號公報、日本特開平6-35183號公報、日本特開平6-51115號公報及日本特開平6-194828號公報等中揭示之色素,上述內容併入本說明書中。 若以化學結構區分染料,則能夠使用吡唑偶氮化合物、吡咯亞甲基(pyrromethene)化合物、苯胺基偶氮化合物、三苯基甲烷化合物、蒽醌化合物、苯亞甲基化合物、氧雜菁(oxonol)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、啡噻嗪化合物及吡咯并吡唑次甲基偶氮化合物(pyrrolopyrazoleazomethine)等。又,亦可使用色素多聚物。作為色素多聚物,可以舉出日本特開2011-213925號公報及日本特開2013-041097號公報中記載之化合物。又,還能夠使用在分子內含有聚合性基團之聚合性染料,作為市售品,例如,可以舉出Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製RDW系列。
(紅外線吸收劑) 上述著色劑可還含有紅外線吸收劑。此外,紅外線吸收劑表示與上述之無機粒子不同之成分。 本說明書中,紅外線吸收劑表示具有吸收紅外區域(波長650~1300nm為較佳)的波長的光之作用之化合物。作為紅外線吸收劑,在波長675~900nm的波長區域具有極大吸收波長之化合物為較佳。 作為具有該種分光特性之化合物,例如可以舉出吡咯并吡咯化合物、銅化合物、花青化合物、酞菁化合物、亞銨(iminium)化合物、硫醇錯合物系化合物、過渡金屬氧化物系化合物、方酸菁(squarylium)化合物、萘酞菁化合物、夸特銳烯(quaterrylene)化合物、二硫醇金屬錯合物系化合物及克酮鎓(croconium)化合物等。 酞菁化合物、萘酞菁化合物、亞銨化合物、花青化合物、方酸菁化合物及克酮鎓化合物可使用日本特開2010-111750號公報的0010~0081段中記載的化合物,該內容併入本說明書中。作為花青化合物,例如能夠參閱“功能性色素、大河原信/松崗賢/北尾悌次郎/平嶋恆亮 著、kodansha Scientific Ltd.”,該內容併入本說明書中。
作為具有上述分光特性之著色劑,例如,還能夠使用日本特開平07-164729號公報的0004~0016段中記載之化合物、日本特開2002-146254號公報的0027~0062段中記載之化合物、日本特開2011-164583號公報的0034~0067段中記載之由包含Cu和/或P之氧化物的微晶構成且數量平均凝聚粒徑為5~200nm之近紅外線吸收粒子,上述內容併入本說明書中。
作為在波長675~900nm的波長區域具有極大吸收波長之化合物,選自包含花青化合物、吡咯并吡咯化合物、方酸菁化合物、酞菁化合物及萘酞菁化合物之群組之至少一種為較佳。 並且,紅外線吸收劑係在25℃的水中溶解1質量%以上之化合物為較佳,在25℃的水中溶解10質量%以上之化合物為更佳。若使用該種化合物,則耐溶劑性得到優化。 吡咯并吡咯化合物能夠參閱日本特開2010-222557號公報的0049~0062段,該內容併入本說明書中。花青化合物及方酸菁化合物能夠參閱國際公開2014/088063號公報的0022~0063段、國際公開2014/030628號公報的0053~0118段、日本特開2014-59550號公報的0028~0074段、國際公開2012/169447號公報的0013~0091段、日本特開2015-176046號公報的0019~0033段、日本特開2014-63144號公報的0053~0099段、日本特開2014-52431號公報的0085~0150段、日本特開2014-44301號公報的0076~0124段、日本特開2012-8532號公報的0045~0078段、日本特開2015-172102號公報的0027~0067段、日本特開2015-172004號公報的0029~0067段、日本特開2015-40895號公報的0029~0085段、日本特開2014-126642號公報的0022~0036段、日本特開2014-148567號公報的0011~0017段、日本特開2015-157893號公報的0010~0025段、日本特開2014-095007號公報的0013~0026段、日本特開2014-80487號公報的0013~0047段及日本特開2013-227403號公報的0007~0028段等,該內容併入本說明書中。
作為硬化性組成物中之著色劑的含量並無特別限制,但通常相對於硬化性組成物的總固體成分,係0.0001~70質量%為較佳。著色劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。當併用2種以上的著色劑時,總計含量在上述範圍內為較佳。
<紫外線吸收劑> 硬化性組成物可含有紫外線吸收劑。藉由含有紫外線吸收劑之硬化性組成物來獲得之硬化膜具有更優異之圖案形狀(更精細的圖案形狀)。 作為紫外線吸收劑,能夠使用水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系及三嗪系等的紫外線吸收劑。 作為紫外線吸收劑,例如,能夠使用日本特開2012-068418號公報的0137~0142段(所對應之US2012/0068292的0251~0254段)中記載的化合物,上述內容併入本說明書中。 作為紫外線吸收劑,還能夠使用二乙基胺基-苯基磺醯基系紫外線吸收劑(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.製、商品名:UV-503)等。 作為紫外線吸收劑,還能夠使用日本特開2012-32556號公報的0134~0148段中記載的化合物,上述內容併入本說明書中。 作為硬化性組成物中的紫外線吸收劑的含量,並無特別限制,相對於硬化性組成物的總固體成分,0.001~15質量%為較佳,0.01~10質量%為更佳,0.1~5質量%為進一步較佳。
<矽烷偶合劑> 硬化性組成物可含有矽烷偶合劑。 本說明書中,矽烷偶合劑表示在分子中含有以下的水解性基團與除此以外的官能基之化合物。上述水解性基團表示與矽原子直接鍵結,藉由水解反應和/或稠合反應,可產生矽氧烷鍵之取代基。作為水解性基團,例如,可以舉出與矽原子直接鍵結之鹵原子、烷氧基、醯氧基及烯氧基等。水解性基團含有碳原子時,其碳原子數為6以下為較佳,4以下為更佳。碳原子數4以下的烷氧基或碳原子數4以下的烯氧基為特佳。
矽烷偶合劑不含有鍵結有水解性基團之矽原子以外的矽原子及氟原子的任一個為較佳。若使用含有上述矽烷偶合劑之硬化性組成物,在基板上形成硬化膜,則硬化膜具有向基板的更優異之密合性。
上述硬化性組成物中的矽烷偶合劑的含量相對於硬化性組成物中的總固體成分,0.1~10質量%為較佳,0.5~8質量%為更佳,1.0~6質量%為進一步較佳。 矽烷偶合劑可單獨使用1種,亦可倂用2種以上。倂用2種以上的矽烷偶合劑時,總計含量為上述範圍內為較佳。
〔硬化性組成物的製造方法〕 上述分散組成物能夠藉由公知的混合方法(例如,使用了攪拌機、均質器、高壓乳化裝置、濕式粉碎機及濕式分散機等之混合方法)混合上述各成分而進行製備。製備硬化性組成物時,可總括配合各成分,亦可在將各成分分別溶解或分散於溶劑之後依次配合。又,配合時的投入順序及作業條件並無特別限制。
為了去除異物、減少缺陷等,硬化性組成物用過濾器過濾為較佳。作為過濾器並無特別限制,能夠使用公知的過濾器。 作為過濾器的材料,並無特別限制,例如,可以舉出藉由PTFE(聚四氟乙烯)等氟樹脂、尼龍等聚醯胺系樹脂及聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烴系樹脂(包括高密度、超高分子量)等形成之過濾器。其中,藉由聚丙烯(包括高密度聚丙烯)或尼龍形成之過濾器為較佳。 作為過濾器的孔徑,並無特別限制,但通常為0.1~7.0μm為較佳,0.2~2.5μm為更佳,0.2~1.5μm為進一步較佳,0.3~0.7μm為特佳。藉由設為該範圍,能夠抑制無機粒子(含有含金屬碳化物粒子)的過濾堵塞,且可靠地去除顏料中包含之雜質及凝聚物等微細的異物。 使用過濾器時,亦可組合不同的過濾器。此時,藉由第1過濾器的過濾可以僅進行1次,亦可進行2次以上。組合不同的濾波器來進行2次以上的過濾時,第2次過濾中使用之過濾器的孔徑與在第1次過濾中使用之孔徑相比,相同或更大為較佳。又,可組合材料相同但孔徑不同之過濾器。此處的孔徑能夠參閱過濾器製造商的標稱值。 作為市售的過濾器,例如,可以舉出NIHON PALL LTD.製、Advantec Toyo Kaisha, Ltd.製、Nihon Entegris K.K.製(原Nippon squirrel co.,Ltd.)及KITZ MICRO FILTER Corporation製等。
第2過濾器能夠使用由與上述第1過濾器相同的材料等形成者。第2過濾器的孔徑並無特別限制,通常為0.2~10.0μm為較佳,0.2~7.0μm為更佳,0.3~6.0μm為進一步較佳。 硬化性組成物實質上不含有金屬(粒子及離子)、包含鹵素之金屬鹽、酸及鹼等雜質為較佳。此外,本說明書中,實質上不含有係指,藉由下述測定方法無法檢測。 作為硬化性組成物、上述成分及上述過濾器等中含有之雜質的含量,並無特別限制,分別相對於總質量,1質量ppm以下為較佳,1質量ppb以下為更佳,100質量ppt以下為進一步較佳,10質量ppt以下為特佳,實質上不含有為最佳。 此外,上述雜質的含量能夠藉由感應耦合電漿質量分析裝置(YokogawaAnalyticalSystems, Inc.製造,Agilent 7500cs型)進行測定。 此外,ppm表示parts per million(百萬分率),ppb表示parts per billion(十億分率),ppt表示parts per trillion(兆分率)。
[硬化膜及硬化膜的的製造方法] 本發明的實施形態之硬化膜係將上述硬化性組成物進行硬化而得到之硬化膜。作為硬化膜的厚度並無特別限制,一般係0.2~7μm為較佳,0.4~5μm為更佳。 上述厚度為平均厚度,係測定硬化膜的任意的5點以上的厚度並對該些進行算術平均而獲得之值。
硬化膜的製造方法並無特別限制,可以舉出將上述硬化性組成物塗佈於基板上來形成塗膜,對塗膜實施硬化處理來製造硬化膜之方法。 硬化處理的方法並無特別限制,可以舉出光硬化處理或熱硬化處理,從圖案形成容易之角度考慮,光硬化處理(尤其,基於光化射線或放射線的照射之硬化處理)為較佳。
本發明的實施形態之硬化膜係使利用上述硬化性組成物形成之硬化性組成物層硬化來獲得之硬化膜。 作為硬化膜的製造方法並無特別限制,含有以下步驟為較佳。 ・硬化性組成物層形成步驟 ・曝光步驟 ・顯影步驟 以下,對各步驟進行說明。
<硬化性組成物層形成步驟> 硬化性組成物層形成步驟係利用上述硬化性組成物形成硬化性組成物層之步驟。作為利用硬化性組成物形成硬化性組成物層之步驟,例如,可以舉出在基板上塗佈硬化性組成物來形成硬化性組成物層之步驟。 基板的種類並無特別限制,當用作固體攝像元件時,例如可以舉出矽基板,當用作濾色器(包含固體攝像元件用濾色器)時,可以舉出玻璃基板(玻璃晶圓)等。 作為將硬化性組成物塗佈於基板上之方法,能夠應用旋塗(spin coat)、狹縫塗佈、噴墨法、噴霧塗佈、旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗及網版印刷法等各種塗佈方法。 塗佈於基板上之硬化性組成物通常在70~150℃且1~4分鐘左右的條件下進行乾燥而形成硬化性組成物層。
<曝光步驟> 在曝光步驟中,經由具備圖案狀的開口部之光罩向在硬化性組成物層形成步驟中形成之硬化性組成物層照射光化射線或放射線而進行曝光,僅使被光照射之硬化性組成物層進行硬化。 曝光藉由放射線的照射來進行為較佳,使用g射線、h射線及i射線等紫外線為較佳。又,作為光源,高壓汞燈為較佳。照射強度並無特別限制,通常為5~1500mJ/cm2 為較佳,10~1000mJ/cm2 為更佳。
<顯影步驟> 接著曝光步驟,進行顯影處理(顯影步驟),使曝光步驟中的未曝光部分溶出於顯影液。藉此,只有光硬化之部分殘留在基板上。 作為顯影液,並無特別限制,例如,可以舉出鹼顯影液,其中,有機鹼顯影液為較佳。 作為顯影條件,並無特別限制,顯影溫度通常為20~40℃為較佳,顯影時間通常為20~180秒為較佳。 作為鹼水溶液(鹼顯影液),並無特別限制,例如,作為無機鹼顯影液中含有之鹼性化合物,可以舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉及甲基矽酸鈉等。 作為鹼水溶液中的上述化合物的含量,並無特別限制,通常相對於鹼水溶液的總質量,0.001~10質量%為較佳,0.005~0.5質量%為更佳。 又,作為有機鹼顯影液中含有之鹼性化合物,可以舉出氨、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲基銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨、膽鹼、吡咯、哌啶及1,8-二氮雜雙環-[5,4,0]-7-十一碳烯等。 作為鹼水溶液中的上述化合物的含量,並無特別限制,通常相對於鹼水溶液的總質量,0.001~10質量%為較佳,0.005~0.5質量%為更佳。
鹼水溶液中,例如,可含有甲醇及乙醇等水溶性有機溶劑。又,鹼水溶液中,可含有界面活性劑。 此外,將該種鹼水溶液用作顯影液時,在顯影之後,用純水清洗(沖洗)硬化膜為較佳。
此外,硬化膜的製造方法可含有其他步驟。 作為其他步驟,並無特別限制,能夠依據目的適當選擇。 作為其他步驟,例如,可以舉出基材的表面處理步驟、前加熱步驟(預烘烤步驟)、後加熱步驟(後烘烤步驟)等。 作為上述預加熱步驟及後加熱步驟中的加熱溫度,並無特別限制,通常為80~300℃為較佳。 作為預加熱步驟及後加熱步驟中的加熱時間,並無特別限制,30~300秒為較佳。
〔硬化膜的物性〕 ・OD(Optical Density:光學濃度) 從具有更優異之遮光性之角度考慮,上述硬化膜中,320~1200nm的波長區域中的每1.0μm膜厚的光學濃度(OD:Optical Density)為2.0以上為較佳,3.0以上為更佳,4.0以上為進一步較佳。此外,上限值並無特別限制,一般係10以下為較佳。 此外,本說明書中,光學密度係指藉由實施例中記載之方法測定出之光學密度。又,本說明書中,320~1200nm的波長區域中的每1.0μm膜厚的光學濃度為3.0以上表示,在波長320~1200nm的整個區域,每1.0μm膜厚的光學濃度為3.0以上。
又,上述硬化膜具有表面凹凸結構為較佳。如此一來,能夠減少硬化膜的光線反射率。可以係在硬化膜其本身的表面具有凹凸結構者,亦可在硬化膜上配置塗膜來賦予凹凸結構。表面凹凸結構的形狀並無特別限定,表面粗糙度為0.55~1.5μm以下的範圍為較佳。 硬化膜的光線反射率為5%以下為較佳,3%以下為更佳,2%以下為進一步較佳。 製作表面凹凸結構之方法並無特別限定,可以舉出使硬化膜或塗膜含有有機填充劑和/或無機填充劑之方法;藉由微影法、蝕刻法、濺射法及奈米壓印法等對硬化膜和/或塗膜的表面進行粗面化之方法等。 又,作為減少上述硬化膜的光線反射率之方法,例如,可以舉出:在硬化膜上配置低折射率膜之方法;在低折射率膜上配置不同折射率的膜(例如,高折射率膜)之方法;例如,日本特開2015-1654號公報中記載之形成低光學濃度層與高光學濃度層之方法。
並且,上述硬化膜適於個人計算機、平板電腦、行動電話、智能手機及數位相機等便攜式設備;多功能打印機及掃描儀等OA(Office Automation(辦公室自動化))設備;監視攝影機、條碼讀取器、自動存提款機(ATM:automated teller machine)、高速相機及使用人臉圖像認證之具有本人認證功能之設備等產業用設備;車載用相機設備;內窺鏡、膠囊內窺鏡及導管等醫療用相機設備;生物體感測器、生物感測器(Biosensor)、軍事偵查用相機、立體地圖用相機、氣象及海洋觀測相機、陸地資源偵查相機、以及宇宙的天文及深空目標用勘探相機等航天設備等中使用之光學濾波器及模組的遮光構件及遮光膜,進一步適於防反射構件以及防反射膜。
上述硬化膜還能夠使用於微型LED(Light Emitting Diode(發光二極體))及微型OLED(Organic Light Emitting Diode(有機發光二極體))等用途。上述硬化膜除了微型LED及微型OLED中使用之光學濾波器及光學薄膜等以外,還適於賦予遮光功能或防反射功能之構件。 作為微型LED及微型OLED的例子,可以舉出日本特表2015-500562號及日本特表2014-533890中記載者。
上述硬化膜適合作為量子點顯示器中使用之光學濾波器及光學薄膜。又,適合作為賦予遮光功能及防反射功能之構件。 作為量子點顯示器的例子,可以舉出美國專利申請公開第2013/0335677號、美國專利申請公開第2014/0036536號、美國專利申請公開第2014/0036203號及美國專利申請公開第2014/0035960號中記載者。
[固體攝像裝置及固態攝影元件] 本發明的實施形態之固體攝像裝置及固態攝影元件含有上述硬化膜。作為固態攝影元件含有硬化膜之態樣,並無特別限制,例如,可以舉出如下結構者:在基板上具有構成固態攝影元件(CCD圖像感測器、CMOS圖像感測器等)的受光區之複數個包含光電二極體及多晶矽等之受光元件,在支撐體的受光元件形成面側(例如,受光部以外的部分和/或顏色調整用像素等)或形成面的相反側具備上述硬化膜。 固體攝像裝置含有上述固態攝影元件。
參閱圖1~圖2,對固體攝像裝置及固態攝影元件的結構例進行說明。此外,圖1~圖2中,為了使各部明確,無視彼此的厚度和/或寬度的比例,放大顯示一部分。 如圖1所示,固體攝像裝置100具備:矩形狀的固態攝影元件101;及透明的蓋玻璃103,其保持於固態攝影元件101的上方,密封該固態攝影元件101。而且,該蓋玻璃103上,經由間隔物104重疊設置有透鏡層111。透鏡層111由支撐體113及透鏡材料112構成。透鏡層111可以係支撐體113與透鏡材料112一體成型之結構。若雜散光入射於透鏡層111的周緣區域,則由於光的擴散,藉由透鏡材料112的聚光的效果減弱,到達攝像部102之光減少。又,還產生雜散光引起之雜訊。故,該透鏡層111的周緣區域設置有遮光膜114來進行遮光。本發明的實施形態之硬化膜還能夠用作上述遮光膜114。
固態攝影元件101對成像於成為其受光面之攝像部102之光學圖像進行光電轉換來作為圖像信號而輸出。該固態攝影元件101具備層積有2張基板之層積基板105。層積基板105包含相同尺寸的矩形狀的晶圓基板106及電路基板107,在晶圓基板106的背面層積有電路基板107。
作為用作晶圓基板106之基板的材料,並無特別限制,能夠利用公知的材料。
在晶圓基板106的表面中央部設置有攝像部102。又,若攝像部102的周緣區域入射有雜散光,則從該周緣區域內的電路產生暗電流(雜訊),故,該周緣區域設置有遮光膜115來進行遮光。本發明的實施形態之硬化膜還能夠用作遮光膜115。
在晶圓基板106的表面緣部設置有複數個電極墊108。電極墊108經由設置於晶圓基板106的表面之未圖示的信號線(鍵結線亦可),與攝像部102電性連接。
在電路基板107的背面,在各電極墊108的大致下方位置分別設置有外部連接端子109。各外部連接端子109經由垂直地貫穿層積基板105之貫穿電極110,分別與電極墊108連接。又,各外部連接端子109經由未圖示的配線,與控制固態攝影元件101的驅動之控制電路及對從固態攝影元件101輸出之攝像信號實施圖像處理之圖像處理電路等連接。
如圖2所示,攝像部102由受光元件201、濾色器202、微透鏡203等設置於基板204上之各部構成。濾色器202具有藍色像素205b、紅色像素205r、綠色像素205g及黑矩陣205bm。本發明的實施形態之硬化膜還能夠用作黑矩陣205bm。
作為基板204的材料,能夠使用與前述晶圓基板106相同的材料。在基板204的表層形成有p孔層206。在該p孔層206內,以正方格子狀排列形成有包含n型層且藉由光電轉換生成信號電荷並蓄積之受光元件201。
在受光元件201的一側,經由p孔層206的表層的讀取柵極部207,形成有包含n型層之垂直轉移路徑208。又,在受光元件201的另一側,經由包含p型層之元件分離區域209,形成有屬於相鄰像素之垂直轉移路徑208。讀取柵極部207係用於將蓄積在受光元件201之信號電荷讀取至垂直轉移路徑208之信道區域。
在基板204的表面上,形成有包含ONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜之柵極絕緣膜210。在該柵極絕緣膜210上,以覆蓋垂直轉移路徑208、讀取柵極部207及元件分離區域209的大致正上方之方式,形成有包含多晶矽或非晶矽之垂直轉移電極211。垂直轉移電極211作為驅動垂直轉移路徑208來進行電荷轉移之驅動電極及驅動讀取柵極部207來使其讀取信號電荷之讀取電極而發揮作用。信號電荷從垂直轉移路徑208依次轉移至未圖示的水平轉移路徑及輸出部(浮動擴散放大器)之後,作為電壓信號來輸出。
在垂直轉移電極211上,以覆蓋其表面之方式形成有遮光膜212。遮光膜212在受光元件201的正上方位置具有開口部,對除此以外的區域進行遮光。本發明的實施形態之硬化膜還能夠用作遮光膜212。 在遮光膜212上,設置有包含如下之透明的中間層:包含BPSG(borophospho silicate glass)之絕緣膜213、包含P-SiN之絕緣膜(鈍化膜)214、包含透明樹脂等之平坦化膜215。濾色器202形成於中間層上。
[黑矩陣] 黑矩陣含有本發明的實施形態之硬化膜。黑矩陣有時包含於濾色器、固態攝影元件及液晶顯示裝置。 作為黑矩陣,可以舉出在上述中已說明者;設置於液晶顯示裝置等顯示裝置的周緣部之黑色的緣部;紅色、藍色及綠色像素間的格子狀和/或條狀的黑色部分;用於TFT(thin film transistor:薄膜電晶體)遮光之點狀和/或線狀的黑色圖案;等。對於該黑矩陣的定義,例如,菅野泰平著、“液晶顯示器製造裝置用語辭典”、第2版、NIKKAN KOGYO SHIMBUN,LTD.、1996年、p.64中有記載。 由於黑矩陣提高顯示對比度,並且在使用薄膜晶體管(TFT)之有源矩陣驅動方式的液晶顯示裝置之情況下,防止光的電流洩露引起之畫質下降,故具有較高遮光性(光學濃度OD超過3)為較佳。
作為黑矩陣的製造方法,並無特別限制,能夠藉由與上述硬化膜的製造方法相同的方法製造。具體而言,能夠在基板塗佈硬化性組成物來形成硬化性組成物層,進行曝光及顯影來製造圖案狀的硬化膜(黑矩陣)。此外,作為用作黑矩陣之硬化膜的膜厚,0.1~4.0μm為較佳。
作為上述基板的材料,並無特別限制,相對於可見光(波長:400~800nm),具有80%以上的透射率為較佳。作為該種材料,具體而言,例如可以舉出:鈉鈣玻璃、無鹼玻璃、石英玻璃及硼矽酸玻璃等玻璃;聚酯系樹脂及聚烯烴矽樹脂等塑膠;等,從耐化學藥品性及耐熱性的觀點,無鹼玻璃或石英玻璃等為較佳。
[濾色器] 本發明的實施形態之濾色器含有硬化膜。 作為濾色器含有硬化膜之形態,並無特別限制,可以舉出具備基板及上述黑矩陣之濾色器。亦即,能夠例示具備形成於形成為基板上之上述黑矩陣的開口部之紅色、綠色及藍色的著色像素之濾色器。
含有黑矩陣(硬化膜)之濾色器例如能夠藉由以下方法製造。 首先,在形成於基板上之圖案狀的黑矩陣的開口部形成含有與濾色器的各著色像素相對應之顏料之樹脂組成物的塗膜(樹脂組成物層)。此外,作為各顏色用樹脂組成物,並無特別限制,能夠使用公知的樹脂組成物,但本發明的實施形態之硬化性組成物中,使用將含金屬氮化物粒子替換為與各像素對應之著色劑者為較佳。 接著,經由具有與黑矩陣的開口部對應之圖案之光罩對樹脂組成物層進行曝光。接著,藉由顯影處理去除未曝光部之後,進行烘烤,藉此能夠在黑矩陣的開口部形成著色像素。例如利用含有紅色、綠色及藍色顏料之各顏色用樹脂組成物進行一系列操作,藉此能夠製造具有紅色、綠色及藍色像素之濾色器。
[圖像顯示裝置] 本發明的實施形態之圖像顯示裝置含有硬化膜。作為圖像顯示裝置(典型地可以舉出液晶顯示裝置,以下,對液晶顯示裝置進行說明。)含有硬化膜之形態,並無特別限制,可以舉出已經說明之包含含有黑矩陣(硬化膜)之濾色器之形態。
作為本實施形態之液晶顯示裝置,例如,可以舉出具備對置配置之一對基板及封入該些基板之間之液晶化合物之態樣。作為上述基板,如作為黑矩陣用基板已進行說明之內容。
作為液晶顯示裝置的具體態樣,例如,可以舉出從使用者側依次含有偏光板/基板/濾色器/透明電極層/取向膜/液晶層/取向膜/透明電極層/TFT(Thin Film Transistor)元件/基板/偏光板/背光單元之層積體。
作為液晶顯示裝置,並不限於上述,例如可以舉出《電子顯示器器件(佐佐木 昭夫著,Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd,1990年發行)》、《顯示器器件(伊吹 順章著,Sangyo-Tosho Publishing Co.,Ltd.,平成元年發行)》等中記載之液晶顯示裝置。又,例如可以舉出記載於“第二代液晶顯示器技術(內田 龍男編輯、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd. 1994年發行)”之液晶顯示裝置。
[紅外線感測器] 本發明的實施形態之紅外線感測器含有上述硬化膜。 用圖3,對上述實施態樣之紅外線感測器進行說明。圖3所示之紅外線感測器300中,符號310係固態攝影元件。 設置於固態攝影元件310上之攝像區域由組合紅外線吸收濾波器311與本發明的實施形態之濾色器312而構成。 紅外線吸收濾光片311係使可視光區域的光(例如,波長400~700nm的光)透射,且遮蔽紅外區域的光(例如,波長800~1300nm的光,較佳為波長900~1200nm的光,更佳為波長900~1000nm的光)之膜,能夠使用含有紅外線吸收劑(作為紅外線吸收劑的形態,如已說明那樣。)作為著色劑之硬化膜。 濾色器312係形成有對可見光區域的特定波長的光進行透射或吸收之像素之濾色器,例如,使用形成有紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的像素之濾色器等,其態樣如已進行說明。 紅外線透射濾波器313與固態攝影元件310之間配置有能夠使透射紅外線透射濾波器313之波長的光透射之樹脂膜314(例如,透明樹脂膜等)。 紅外線透射濾波器313例如遮光波長400~830nm的光並使波長900~1300nm的光透射為較佳。 在濾色器312及紅外線透射濾波器313的入射光hν側配置有微透鏡315。以覆蓋微透鏡315之方式形成有平坦化膜316。 圖3所示之實施形態中,配置有樹脂膜314,但亦可代替樹脂膜314形成紅外線透射濾波器313。亦即,可在固態攝影元件310上形成紅外線透射濾波器313。 並且,圖3所示之實施形態中,濾色器312的膜厚與紅外線透射濾波器313的膜厚相同,但兩者的膜厚亦可不同。 並且,圖3所示之實施形態中,濾色器312設置於比紅外線吸收濾波器311更靠入射光hν側,但亦可替換紅外線吸收濾波器311與濾色器312的順序,將紅外線吸收濾波器311設置於比濾色器312更靠入射光hν側。 並且,圖3所示之實施形態中,相鄰層積有紅外線吸收濾波器311與濾色器312,但兩個濾波器並不一定要相鄰,兩者之間可設置有其他層。本發明的實施形態之硬化膜除了能夠用作紅外線吸收濾光片311的表面的端部或側面等的遮光膜以外,還能夠用於紅外線感測器的裝置內壁,藉此能夠防止內部反射或未意圖之光入射到受光部,並提高靈敏度。 依該紅外線感測器,能夠同時讀入圖像資訊,故能夠進行識別檢測動作之對象之運動感測等。而且,由於能夠獲取距離資訊,故還能夠進行包含3D資訊之圖像的攝影等。
接著,對應用上述紅外線感測器之固體攝像裝置進行說明。 上述固體攝像裝置含有透鏡光學系統、固態攝影元件及紅外發光二極體等。此外,對於固體攝像裝置的各結構,能夠參閱日本特開2011-233983號公報的段0032~0036,該內容併入本申請說明書中。 [實施例]
以下,依據實施例對本發明進行更詳細說明。以下的實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理步驟等只要不脫離本發明的宗旨,則能夠適當變更。藉此,本發明的範圍不應藉由以下所示之實施例限定性地解釋。
[硬化性組成物的製備] 以成為表1中記載之含量之方式,混合表1中記載的各成分,製備了實施例及比較例的硬化性組成物。硬化性組成物的製備設為以下步驟。 首先,混合無機粒子(含金屬碳化物粒子)、分散劑、有機溶劑的一部分,對所獲得之混合物,使用Shinmaru Enterprises Corporation製的NPM-Pilot,以下述條件使其分散,從而獲得了分散組成物。 (分散條件) ・珠徑:φ0.05mm、(NIKKATO CORPORATION製造氧化鋯珠、YTZ) ・珠填充率:65體積% ・研磨圓周速度:10m/sec ・分離器圓周速度:13m/s ・進行分散處理之混合液量:15kg ・循環流量(泵供給量):90kg/hour ・處理液溫度:19~21℃ ・冷卻水:水 ・處理時間:22小時
接著,以成為表1中記載之成分的含量之方式,混合上述分散組成物、鹼可溶性樹脂、聚合起始劑、聚合性化合物、界面活性劑、聚合抑制劑及有機溶劑的剩餘部分,獲得了各實施例及比較例之硬化性組成物。此外,各成分的詳細情況如下。
<無機粒子> ・含金屬碳化物粒子 TaC(平均一次粒徑60nm、藉由RF熱電漿法合成。) TaC(平均一次粒徑5nm、藉由RF熱電漿法合成。) TaC(平均一次粒徑200nm、藉由RF熱電漿法合成。) NbC(平均一次粒徑60nm、藉由RF熱電漿法合成。) VC(平均一次粒徑60nm、藉由RF熱電漿法合成。) TiC(平均一次粒徑60nm、藉由RF熱電漿法合成。) TiN(平均一次粒徑60nm、藉由RF熱電漿法合成。) ・其他粒子 SiO2 (平均一次粒徑250nm、Admatechs.製、“SO-C1”)
<分散劑> 作為分散劑,使用了以下的分散劑A~D。
〔分散劑A的合成〕 ・大分子單體A-1的合成 向容量3000mL的三口燒瓶中導入ε-己內酯(1044.2g)、δ-戊內酯(184.3g)及2-乙基-1-己醇(71.6g)而得到了混合物。接著,一邊吹入氮,一邊攪拌了上述混合物。接著,向混合物中加入Disperbyk111(12.5g,BYK Chemie GmbH製造,磷酸樹脂),並將所得到之混合物加熱至90℃。6小時後,使用1 H-NMR(nuclear magnetic resonance:核磁共振)確認源自混合物中之2-乙基-1-己醇之訊號消失之後,將混合物加熱至110℃。在氮下於110℃下繼續進行12小時聚合反應之後,利用1 H-NMR確認源自ε-己內酯及δ-戊內酯之訊號的消失,並藉由GPC法(Gel permeation chromatography:凝膠滲透層析,基於後述之測定條件。)對所得到之化合物進行了分子量測定。確認到化合物的分子量已達到所希望之值之後,向含有上述化合物之混合物中添加2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚(0.35g)之後,進一步對所得到之混合物經30分鐘滴加了2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯(87.0g)。滴加結束6小時後,藉由1H-NMR確認源自2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯(MOI)之訊號消失之後,將丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)(1387.0g)添加到混合物中,得到了濃度為50質量%的大分子單體A-1溶液(2770g)。所得到之大分子單體A-1的重量平均分子量為6,000。
・分散劑A的合成 向容量1000mL的三口燒瓶中導入大分子單體A-1(200.0g)、甲基丙烯酸(以下,還稱作“MAA”,60.0g)、甲基丙烯酸苄酯(以下,還稱作“BzMA”,40.0g)、PGMEA(丙二醇1-單甲醚2-醋酸酯、366.7g),從而獲得了混合物。一邊吹入氮,一邊攪拌了上述混合物。接著,一邊使氮流入燒瓶內一邊將混合物升溫至75℃。接著,向混合物中添加十二烷基硫醇(5.85g)、接著添加2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸甲酯)(1.48g,以下亦稱為“V-601”。),引發了聚合反應。將混合物於75℃下加熱2小時之後,進一步將V-601(1.48g)追加到混合物中。2小時後,進一步將V-601(1.48g)追加到混合物中。進一步反應2小時後,將混合物升溫至90℃,並攪拌了3小時。藉由上述操作,結束聚合反應,得到了分散劑A。
〔分散劑B的合成〕 在空氣下,對上述中合成之分散劑A加入四丁基溴化銨(TBAB,7.5g)和對甲氧基苯酚(MEHQ,0.13g)之後,滴加了甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下,亦稱為“GMA”,66.1g)。滴加結束後,在空氣下繼續進行7小時反應之後,藉由酸值測定確認了反應結束。藉由向所得到之混合物中追加PGMEA(643.6g)而得到了分散劑B的20質量%溶液。所得到之分散劑B的重量平均分子量為35000,酸值為50mgKOH/mg。
・分散劑C:以下式所表示之化合物(各結構單元的數值表示莫耳比。亦即,分散劑C含有2種結構單元,各個結構單元成為39:61的莫耳比。) [化學式22]
・分散劑D:以下式所表示之化合物(各結構單元的數值表示莫耳比。亦即,分散劑D含有2種類結構單元,各個結構單元成為24:76的莫耳比。) [化學式23]
<鹼可溶性樹脂> 作為鹼可溶性樹脂,使用了以下的A-1及A-2。
・A-1:“Acrycure RD-F8”、NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.製、固體成分40%、溶劑:丙二醇單甲醚乙酸酯 ・A-2:藉由以下方法合成之化合物
鹼可溶性樹脂A-2的合成方法如下。首先,一同混合4,4’-二胺基二苯醚95.1g及雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷6.2g與γ-丁內酯525g、N-甲基-2-吡咯啶酮(N-METHYL-2-PYRROLIDONE)220g來獲得了混合液。向上述混合液添加3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐144.1g,在70℃下使其反應3小時之後,進一步添加鄰苯二甲酸酐3.0g,在70℃下使其反應2小時,獲得了25質量%的鹼可溶性樹脂A-2溶液(樹脂A-2相當於聚醯胺酸。)。
<聚合性化合物> 作為聚合性化合物,使用了以下的M1~M4。
・M1:商品名“KAYARAD DPHA”、Nippon Kayaku Co.,Ltd製、6官能聚合性化合物(乙烯性不飽和基的量:10.4mmol/g)及5官能聚合性化合物(乙烯性不飽和基的量:9.5mmol/g)的混合物) ・M2:商品名“U-15HA”、Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製、15官能的胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯 ・M3:商品名“KAYARAD RP-1040”、Nippon Kayaku Co.,Ltd製、能夠下述式所表示之化合物 [化學式24]
・M4:下述式所表示之化合物(參閱日本特開2009-169049號公報進行了合成。) [化學式25]
<聚合起始劑> 作為聚合起始劑,使用了以下的I-1~I-3。 ・I-1:下述式所表示之化合物(相當於光聚合起始劑、肟化合物。) [化學式26]
・I-2:下述式所表示之化合物(商品名“B-CIM”、HODOGAYA CHEMICAL CO.,LTD.製、相當於光聚合起始劑、不相當於肟化合物。) [化學式27]
・I-3:下述式所表示之化合物(相當於光聚合起始劑。不相當於肟化合物。)
<界面活性劑> 作為界面活性劑,使用了下述式所表示之化合物F-1(重量平均分子量=15311)。其中,下述式中,式中(A)及(B)所表示的結構單元分別為62莫耳%、38莫耳%。以式(B)表示之結構單元中,a、b、c分別滿足a+c=14、b=17的關係。 [化學式28]
<聚合抑制劑> ・PI-1:對甲氧基苯酚
<溶劑> ・丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA) 以成為表1中記載之固體成分之方式,用PGMEA稀釋了各硬化性組成物。
[評價] 利用所獲得之硬化性組成物,對以下項目進行了評價。 〔遮光性〕 藉由以下方法評價了硬化膜的遮光性。 首先,利用旋塗法,將各硬化性組成物塗佈於厚度0.7mm、大小10cm見方的玻璃基板(EagleXG,Corning Incorporated製造)上而得到了硬化性組成物層。此外,此時調整了旋塗機的轉速,以使乾燥後的硬化性組成物層的厚度成為1.0μm。接著,將上述玻璃基板,使玻璃基板面朝下來載置於加熱板上,在100℃下進行2分鐘的熱處理來使硬化性組成物層乾燥。接著,使用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製造),在365nm的波長、500mJ/cm2 的曝光量下,將硬化性組成物層進行了曝光。接著,將形成有曝光後的硬化性組成物層之玻璃基板載置於旋轉噴淋顯影機(DW-30型,Chemitronics Co.,Ltd.製造)的水平旋轉台上,使用CD-2000(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造,有機鹼顯影液),於23℃下進行了60秒鐘旋覆浸沒顯影。接著,將旋覆浸沒顯影後的玻璃基板以真空卡盤方式固定於上述水平旋轉台上,藉由旋轉裝置一邊使玻璃基板與轉速50rpm旋轉,一邊從其旋轉中心的上方由噴出噴嘴以噴淋狀供給純水而進行沖洗處理,從而獲得了硬化膜。對所獲得之硬化膜,利用透過濃度計(X-rite 361T(visual)densitometer),測定了波長320~1200nm的OD(optical density:光學濃度)。依據以下基準來評價結果。
A:上述波長區域中的OD的最低值為4.0以上。 B:上述波長區域中的OD的最低值為3.0以上且小於4.0。 C:上述波長區域中的OD的最低值為2.0以上且小於3.0。 D:上述波長區域中的OD的最低值小於2.0。
<經時穩定性> 藉由以下方法評價了各硬化性組成物的經時穩定性。 首先,利用丙二醇單甲醚乙酸酯將硬化性組成物稀釋2倍而得到了稀釋液。接著,採取稀釋液20mL,將所採取之稀釋液放入50mL的樹脂製容器中,在23℃的環境中靜置了6個月。靜置後,採取從樹脂製容器中的稀釋液的液面起深度1cm為止的上清液5g,並測定了固體成分含量。 比較上述上清液的固體成分含量和剛製備後的各硬化性組成物的固體成分含量,計算出固體成分含量的變化量。依據以下基準來評價結果。該固體成分含量的變化量越小,硬化性組成物中無機粒子越不易沉降。 此外,利用以下方法計算出固體成分含量。亦即,稱取硬化性組成物1g,在165℃的烘箱中加熱60分鐘而得到了固體成分。測定該固體成分的質量,計算出固體成分含量[質量%]=(固體成分的質量/硬化性組成物的質量(1g))×100。 A:固體成分濃度的變化量小於1%。 B:固體成分濃度的變化量為1%以上且小於3%。 C:固體成分濃度的變化量為3%以上。
<圖案形成性(顯影殘渣)> 將各硬化性組成物在23℃下保存6個月,利用保存後的各硬化性組成物,以乾燥後的膜厚成為0.7μm之方式,在表面上形成有電極圖案(銅)之矽晶圓的電極圖案上,旋塗各硬化性組成物來形成了硬化性組成物層。之後,在該狀態下靜置10分鐘,之後,將形成有硬化性組成物層之矽晶圓載置於100℃的加熱板上,加熱(預烘烤)120秒。接著,使用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),在365nm的波長,藉由圖案為2μm見方的Island圖案遮罩,以1000mJ/cm2 的曝光量對硬化性組成物層進行了曝光。接著,將形成有曝光後的硬化性組成物層之矽晶圓載置於旋轉噴淋顯影機(DW-30型,Chemitronics Co.,Ltd.製造)的水平旋轉台上,並使用CD-2000(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造,有機鹼顯影液),於23℃下進行了60秒鐘旋覆浸沒顯影。接著,將旋覆浸沒顯影後的矽晶圓以真空卡盤方式固定於上述水平旋轉台,藉由旋轉裝置一邊使矽晶圓以轉速50rpm旋轉,一邊從其旋轉中心的上方由噴出噴嘴以噴淋狀供給純水而進行了沖洗。接著,對沖洗後的矽晶圓進行噴霧乾燥,獲得了具有邊框狀黑矩陣之矽晶圓。對如此獲得之矽晶圓,利用掃描電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies Corporation製、商品名“SU8010”),對未曝光部,以2万倍的倍率觀察基板表面,對在所獲得之觀察圖像中確認到之粒子狀殘渣的個數進行計數,藉由以下基準進行了圖案形成性(顯影殘渣)的評價。 AA:在未曝光部未觀察到顯影殘渣。 A:在未曝光部觀察到1~3個粒子狀的顯影殘渣。 B:在未曝光部觀察到4~50個粒子狀的顯影殘渣。 C:在未曝光部觀察到51~100個粒子狀的顯影殘渣。 D:在未曝光部觀察到101個以上粒子狀的顯影殘渣。
[實施例29] 實施例2的硬化性組成物中,代替其他粒子(A2)的SiO2 ,使用了碳黑(商品名“COLOUR BLACK S170”、Evonik Degussa Japan Co., Ltd.製、平均一次粒徑17nm、BET(Brunauer,Emmett,Teller)比表面積200m2 /g、藉由氣黑方式製造之碳黑。相當於無機粒子且相當於其他粒子。表1中,記載為“CB”。),除此以外,與實施例2相同地製作了硬化性組成物。
[實施例30] 實施例2的硬化性組成物中,代替其他粒子(A2)的SiO2 ,使用了著色劑(顏料黃150、Hangzhou Star-up Pigment Co., Ltd.製、商品名6150顏料黄5GN、不同於無機粒子、表1中,記載為“PY150”。),除此以外,與實施例2相同地製作了硬化性組成物。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
此外,在表1~表6中記載了各實施例及比較例。例如,實施例2的硬化性組成物中,在硬化性組成物的總固體成分中含有51.0質量%的無機粒子(A)(相當於相對於硬化性組成物的總質量為18.3質量%。),就其種類而言,作為含金屬碳化物粒子(A1),以無機粒子(A)中的含量計,含有70質量%(相當於相對於硬化性組成物的總固體成分,為35.7質量%,相對於硬化性組成物的總質量,為12.8質量%。)的TaC(平均一次粒徑60nm)。而且,實施例2的硬化性組成物中,作為其他粒子(A2),以無機粒子(A)中的含量計,含有30質量%(相當於相對於硬化性組成物的總固體成分,為15.3質量%,相對於硬化性組成物的總質量,為5.5質量%。)的SiO2 ,作為聚合性化合物(B),相對於硬化性組成物的總固體成分,含有18.9質量%(相當於相對於硬化性組成物的總質量,為6.8質量%。)的“M1”。 實施例2的硬化性組成物中,B/A以質量基準計為0.37。而且,實施例2的硬化性組成物中,作為聚合起始劑(C),相對於硬化性組成物的總固體成分,含有5.5質量%(相當於相對於硬化性組成物的總質量,為1.96質量%。)的“I-1”,C/A以質量基準計為0.11,作為聚合抑制劑,相對於硬化性組成物的總固體成分,含有0.0070質量%(相當於相對於硬化性組成物的總質量,為0.0025質量%。)的“PI-1”,D/A以質量基準計為0.00014。而且,實施例2的硬化性組成物中,相對於硬化性組成物的總固體成分,含有24.5質量%(相當於相對於硬化性組成物的總質量為8.8質量%。)的樹脂(E),其中,作為分散劑(E1),相對於硬化性組成物的總固體成分,含有15.3質量%(相當於相對於硬化性組成物的總質量為5.5質量%。)的“A”,E1/A以質量基準計為0.3,作為鹼可溶性樹脂(E2),相對於硬化性組成物的總固體成分,含有9.2質量%(相當於相對於硬化性組成物的總質量為3.3質量%。)的“A-1”,E2/A以質量基準計為0.18,作為界面活性劑(F),含有“F-1”。實施例2的硬化性組成物的固體成分為36質量%,作為評價,遮光性為A、經時穩定性為A、圖案形成性為A。 其他實施例及比較例亦與上述相同。
實施例1~31的硬化性組成物具有優異之經時穩定性及圖案形成性,又,所獲得之硬化膜具有優異之遮光性,具有本發明的效果。另一方面,比較例1~5的硬化性組成物不具有本發明的效果。 實施例1的硬化性組成物與實施例2及3的硬化性組成物相比,無機粒子中的含有第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子的含量較多時,具有更優異之本發明的效果。 又,E1/A為0.2以上之實施例1的硬化性組成物與實施例4的硬化性組成物相比,具有更優異之經時穩定性及圖案形成性。 又,鹼可溶性樹脂的含量相對於硬化性組成物的總固體成分為7.3質量%以上之實施例1的硬化性組成物與實施例8的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。 又,含金屬碳化物粒子的平均粒徑超過5nm且小於200nm之實施例1的硬化性組成物與實施例10及實施例11的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性及經時穩定性。 又,金屬碳化物為TaC之實施例1的硬化性組成物與金屬碳化物粒子為NbC之實施例12的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。 又,金屬碳化物為TaC之實施例1的硬化性組成物與金屬碳化物粒子為VC之實施例13的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性,又,所獲得之硬化膜具有更優異之遮光性。 又,含有聚合抑制劑之實施例1的硬化性組成物與不含有聚合抑制劑之實施例14的硬化性組成物相比,具有更優異之經時穩定性及更優異之圖案形成性。 又,D/A為0.00010~0.00050之實施例1的硬化性組成物與實施例15的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。 又,E2/A為0.03~0.6之實施例1的硬化性組成物與實施例16及實施例17的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。 又,B/A為0.1~0.8之實施例1的硬化性組成物與實施例18及實施例19的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性及經時穩定性。 又,聚合起始劑為肟化合物之實施例1的硬化性組成物與實施例20及實施例21的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。 又,分散劑具有以式(A1)表示之結構單元之實施例1的硬化性組成物與實施例23及實施例24的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。 又,聚合性化合物為5~15官能的(甲基)丙烯酸酯聚合物之實施例1的硬化性組成物與實施例26及實施例27的硬化性組成物相比,具有更優異之圖案形成性。
100‧‧‧固體攝像裝置
101‧‧‧固態攝影元件
102‧‧‧攝像部
103‧‧‧蓋玻璃
104‧‧‧間隔物
105‧‧‧層積基板
106‧‧‧晶圓基板
107‧‧‧電路基板
108‧‧‧電極墊
109‧‧‧外部連接端子
110‧‧‧貫穿電極
111‧‧‧透鏡層
112‧‧‧透鏡材料
113‧‧‧支撐體
114、115‧‧‧遮光膜
201‧‧‧受光元件
202‧‧‧濾色器
203‧‧‧微透鏡
204‧‧‧基板
205b‧‧‧藍色像素
205r‧‧‧紅色像素
205g‧‧‧綠色像素
205bm‧‧‧黑矩陣
206‧‧‧p孔層
207‧‧‧讀取柵極部
208‧‧‧垂直轉移路徑
209‧‧‧元件分離區域
210‧‧‧柵極絕緣膜
211‧‧‧垂直轉移電極
212‧‧‧遮光膜
213、214‧‧‧絕緣膜
215‧‧‧平坦化膜
300‧‧‧紅外線感測器
310‧‧‧固體攝像元件
311‧‧‧紅外線吸收濾波器
312‧‧‧濾色器
313‧‧‧紅外線透射濾波器
314‧‧‧樹脂膜
315‧‧‧微透鏡
316‧‧‧平坦化膜
hν‧‧‧入射光
圖1係表示固體攝像裝置的結構例之概要剖面圖。 圖2係放大表示圖1的攝像部之概要剖面圖。 圖3係表示紅外線感測器的結構例之概要剖面圖。

Claims (14)

  1. 一種硬化性組成物,其含有無機粒子、聚合性化合物及聚合起始劑,該硬化性組成物中 該無機粒子包含含有週期表第5族元素的碳化物之含金屬碳化物粒子,該無機粒子的總質量中,該含金屬碳化物粒子的含量為55質量%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之硬化性組成物,其中 該硬化性組成物中的該聚合性化合物的含有質量相對於該無機粒子的含有質量之比為0.1~0.8。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之硬化性組成物,其還含有聚合抑制劑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之硬化性組成物,其中 該硬化性組成物中的該聚合抑制劑的含有質量相對於該無機粒子的含有質量之比為0.0001~0.0005。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之硬化性組成物,其還含有樹脂。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之硬化性組成物,其中 該樹脂含有鹼可溶性樹脂, 該硬化性組成物中的該鹼可溶性樹脂的含有質量相對於該無機粒子的含有質量之比為0.03~0.6。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之硬化性組成物,其中 該含金屬碳化物粒子的平均一次粒徑超過5nm且小於200nm。
  8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之硬化性組成物,其中 該元素為Ta。
  9. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之硬化性組成物,其中 該元素為Nb或V。
  10. 一種硬化膜,其係使申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之硬化性組成物硬化來獲得。
  11. 一種遮光膜,其含有申請專利範圍第10項所述之硬化膜。
  12. 一種固體攝像元件,其含有申請專利範圍第10項所述之硬化膜。
  13. 一種圖像顯示裝置,其含有申請專利範圍第10項所述之硬化膜。
  14. 一種硬化膜的製造方法,其包括: 硬化性組成物層形成步驟,利用申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之硬化性組成物來形成硬化性組成物層;曝光步驟,藉由向該硬化性組成物層照射光化射線或放射線而進行曝光;及顯影步驟,對該曝光後的該硬化性組成物層進行顯影來形成硬化膜。
TW107108406A 2017-03-21 2018-03-13 硬化性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法 TWI746819B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-054724 2017-03-21
JP2017054724 2017-03-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201837565A true TW201837565A (zh) 2018-10-16
TWI746819B TWI746819B (zh) 2021-11-21

Family

ID=63585942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107108406A TWI746819B (zh) 2017-03-21 2018-03-13 硬化性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件、固體攝像裝置及硬化膜的製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10899927B2 (zh)
JP (1) JP6745977B2 (zh)
CN (1) CN110382557B (zh)
TW (1) TWI746819B (zh)
WO (1) WO2018173692A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021062999A1 (zh) * 2019-10-03 2021-04-08 神盾股份有限公司 光学感测器、光学感测系统及其制造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021019024A (ja) * 2019-07-17 2021-02-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JPWO2021085171A1 (zh) * 2019-10-30 2021-05-06

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3912471B2 (ja) * 1999-07-08 2007-05-09 東京応化工業株式会社 無機被膜形成用組成物および無機被膜形成方法
JP4617520B2 (ja) * 1999-09-22 2011-01-26 東レ株式会社 感光性ペースト、ディスプレイおよびディスプレイ用部材
JP4642593B2 (ja) * 2005-08-11 2011-03-02 東京応化工業株式会社 機能性パターン形成用感光性樹脂組成物および機能性パターン形成方法
US20080254256A1 (en) * 2007-04-10 2008-10-16 Sumitomo Meta Mining Co., Ltd. Heat-resistant light-shading film and production method thereof, and diaphragm or light intensity adjusting device using the same
JP5228397B2 (ja) * 2007-04-10 2013-07-03 住友金属鉱山株式会社 耐熱遮光フィルムとその製造方法、及びそれを用いた絞り又は光量調整装置
JP5099094B2 (ja) 2008-09-18 2012-12-12 東レ株式会社 黒色樹脂組成物、樹脂ブラックマトリクス、カラーフィルターおよび液晶表示装置
JP5577659B2 (ja) 2008-09-18 2014-08-27 東レ株式会社 感光性黒色樹脂組成物、樹脂ブラックマトリクス基板、カラーフィルター基板および液晶表示装置
JP2010096842A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 耐熱遮光フィルムとその製造方法、及びそれを用いた絞り又は光量調整装置
TW201434936A (zh) * 2013-01-11 2014-09-16 Nippon Soda Co 無機粒子用分散劑、含有該分散劑之組成物、硬化性組成物、硬化物及薄膜
JP6439244B2 (ja) * 2013-05-30 2018-12-19 オイレス工業株式会社 免震装置
CN103756529A (zh) * 2013-12-07 2014-04-30 铜陵新九鼎铜文化产业有限公司 一种铜雕塑用耐热防紫外线老化油漆
KR102101241B1 (ko) * 2015-06-19 2020-04-17 다이킨 고교 가부시키가이샤 불소 함유 중합체를 포함하는 조성물 및 성형품
WO2017038587A1 (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 富士フイルム株式会社 硬化性組成物、硬化膜の製造方法、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子及び画像表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021062999A1 (zh) * 2019-10-03 2021-04-08 神盾股份有限公司 光学感测器、光学感测系统及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110382557B (zh) 2022-04-08
JPWO2018173692A1 (ja) 2019-11-21
US10899927B2 (en) 2021-01-26
US20190359825A1 (en) 2019-11-28
TWI746819B (zh) 2021-11-21
CN110382557A (zh) 2019-10-25
WO2018173692A1 (ja) 2018-09-27
JP6745977B2 (ja) 2020-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102283273B1 (ko) 착색 감광성 조성물, 경화막, 패턴 형성 방법, 차광막 부착 적외광 차단 필터, 고체 촬상 소자, 화상 표시 장치 및 적외선 센서
TWI736595B (zh) 感光性組成物、彩色濾光片、圖案形成方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置
WO2020066420A1 (ja) 遮光性組成物、硬化膜、遮光膜、固体撮像素子
JP6680907B2 (ja) 硬化性組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子、画像表示装置、及び、硬化膜の製造方法
TWI790993B (zh) 黑色組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固態攝影元件及圖像顯示裝置
WO2019176409A1 (ja) 硬化膜の製造方法、固体撮像素子の製造方法
US20210199864A1 (en) Coloring composition, method for producing coloring composition, color filter, pattern forming method, solid-state imaging device, and image display device
WO2016072259A1 (ja) 着色硬化性組成物、カラーフィルタ、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、および、画像表示装置
JPWO2018061583A1 (ja) 組成物、硬化膜、カラーフィルタ、固体撮像素子、赤外線センサ、近赤外線センサ、及び、近接センサ
JP2022079500A (ja) 金属窒化物含有粒子、分散組成物、硬化性組成物、硬化膜、及びそれらの製造方法、並びにカラーフィルタ、固体撮像素子、固体撮像装置、赤外線センサ
JP6727344B2 (ja) 硬化性組成物、化合物、硬化膜、硬化膜の製造方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、赤外線センサ
TW201915068A (zh) 硬化膜之製造方法、固體攝像元件之製造方法、圖像顯示裝置之製造方法
TWI795360B (zh) 硬化膜形成用組成物、硬化膜、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像裝置及圖像顯示裝置
US10899927B2 (en) Curable composition, cured film, light blocking film, solid-state imaging element, solid-state imaging device, and manufacturing method of cured film
JP2017125953A (ja) 感放射線性組成物、膜、カラーフィルタ、遮光膜および固体撮像素子
TW201917158A (zh) 硬化性組成物、硬化膜、固體攝像裝置及硬化膜之製造方法
JP6741616B2 (ja) 収容体、収容体の製造方法、及び、硬化膜の製造方法
WO2024070942A1 (ja) 組成物、遮光膜、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサ、硬化膜の製造方法
KR20240068748A (ko) 착색 감광성 조성물 및 경화막