TW201920374A - 感光性樹脂組成物、硬化膜、具備硬化膜之元件及有機el顯示器、以及有機el顯示器之製造方法 - Google Patents

感光性樹脂組成物、硬化膜、具備硬化膜之元件及有機el顯示器、以及有機el顯示器之製造方法 Download PDF

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compound
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谷垣勇剛
三好一登
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日商東麗股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於得到一種遮光性優異的硬化膜及能形成該硬化膜之感光性樹脂組成物,其係高感度,在熱硬化後能形成低錐形的圖案,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。感光性樹脂組成物係含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑之感光性樹脂組成物,其中(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,且以特定比率含有具有氟原子的結構單元,該(A1)第1樹脂包含選自由特定的(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并
Figure TW201920374A_A0001
唑及(A1-4)聚苯并

Description

感光性樹脂組成物、硬化膜、具備硬化膜之元件及有機EL顯示器、以及有機EL顯示器之製造方法
本發明關於感光性樹脂組成物、硬化膜、具有硬化膜之元件及有機EL顯示器、以及有機EL顯示器之製造方法。
近年來,於智慧型手機、平板PC及電視等之具有薄型顯示器的顯示裝置中,開發出許多的使用有機電致發光(Electroluminescence:EL)顯示器之製品。
一般而言,有機EL顯示器係在發光元件的光取出側具有氧化銦錫(以下,「ITO」)等的透明電極,在發光元件的非光取出側具有鎂與銀的合金等之金屬電極。又,為了分割發光元件的畫素之間,在透明電極與金屬電極之層間形成被稱為畫素分割層的絕緣層。形成畫素分割層後,在相當於畫素區域之畫素分割層開口而基底的透明電極或金屬電極露出之區域上,隔著蒸鍍遮罩,藉由蒸鍍發光材料而成膜,形成發光層。透明電極及金屬電極一般係藉由濺鍍而成膜,但為了防止所成膜的透明電極或金屬電極發生斷線,於畫素分割層要求低錐形的圖案形狀。
又,有機EL顯示器具有用於控制發光元件的薄膜電晶體(以下,「TFT」),具備驅動用TFT與開關用TFT等。一般而言,此等之TFT係可作為上述畫素分割層的基底之透明電極或金屬電極之更位於下層的積層結構而形成。此等TFT或連接TFT彼此的金屬配線等之TFT陣列所造成的階差,係使其後形成的透明電極、金屬電極、畫素分割層及發光層之成膜中的均勻性等變差,成為有機EL顯示器的顯示特性降低或可靠性降低之主要因素。因此,於形成TFT陣列後,一般是形成TFT平坦化層及/或TFT保護層,而將TFT陣列所造成的階差予以減低或平滑化。
有機EL顯示器係使用自陰極所注入的電子與自陽極所注入的電洞之再結合所產生的能量,進行發光之自發光元件。因此,若阻礙電子或電洞之移動的物質及形成阻礙電子與電洞之再結合的能階之物質等存在,則造成發光元件之發光效率的降低或發光材料的鈍化等之影響,故導致發光元件的壽命降低。由於畫素分割層係形成在與發光元件鄰接的位置,來自畫素分割層的脫氣或離子成分的流出係可能成為有機EL顯示器的壽命降低之一個因素。因此,對於畫素分割層,要求高耐熱性。作為具有高耐熱性的感光性樹脂組成物,已知使用高耐熱性的聚醯亞胺等樹脂之負型感光性樹脂組成物(例如,參照專利文獻1)。藉由使用如此的感光性樹脂組成物,可形成具有低錐形的圖案之高耐熱性畫素分割層。
又,有機EL顯示器由於具有自發光元件,若室外的太陽光等外光入射,則因該外光反射而視覺辨認性及對比降低。因此,要求將外光反射減低之技術。
作為阻隔外光而減低外光反射之技術,已知含有鹼可溶性聚醯亞胺與著色劑之感光性樹脂組成物(例如,參照專利文獻2)。即,藉由使用含有聚醯亞胺及顏料等著色劑之感光性樹脂組成物,形成具有高耐熱性及遮光性的畫素分割層,而減低外光反射之方法。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 國際公開第2017/057281號
專利文獻2 國際公開第2016/158672號
從有機EL顯示器的可靠性提高之觀點來看,對於鄰接於發光元件的畫素分割層,要求高耐熱性,而且由於TFT平坦化層及TFT保護層亦隔著畫素分割層,形成在接近發光層之位置,故同樣地要求高耐熱性。然而,為了將遮光性賦予至感光性樹脂組成物而使其含有顏料等著色劑時,隨著著色劑之含量增加,亦阻隔圖案曝光時的紫外線等,故曝光時的感度會降低。因此,習知的含有著色劑之感光性樹脂組成物皆在使用作為形成有機EL顯示器的畫素分割層、TFT平坦化層或TFT保護層之材料時,特性不充分。具體而言,感度、遮光性或低錐形的圖案加工性之任一者為不足。
例如,提高感光性樹脂組成物的遮光性時,在圖案曝光時由於膜深部的硬化不足,顯影時膜深部會被側蝕。因此,顯影後會成為倒錐形,成為低錐形的圖案形成之阻礙要因。另一方面,為了充分硬化到膜深部,必須提高圖案曝光時的曝光量而促進紫外線硬化(UV硬化)。然而,若曝光量變高,則在UV硬化時膜係過度地交聯,熱硬化時之回流性降低,故會形成高錐形的圖案。因此,例如於專利文獻2記載之含有鹼可溶性聚醯亞胺及顏料等著色劑之感光性樹脂組成物中,難以兼備感度、遮光性及低錐形的圖案形成等特性。
再者,於顯影後形成高錐形的圖案,藉由熱硬化時之回流而形成低錐形的圖案時,熱硬化時圖案下擺亦會回流。因此,與顯影後的圖案開口尺寸寬度比較之下,由於熱硬化後的圖案開口尺寸寬度變小,而成為在有機EL顯示器等顯示裝置之畫素設計等發生誤差之主要因素。又,熱硬化時之回流所致的圖案開口尺寸寬度之偏差係成為面板製造良率降低之主要因素。因此,例如於專利文獻1記載之含有高耐熱性聚醯亞胺等樹脂及顏料等著色劑之感光性樹脂組成物中,難以兼顧低錐形的圖案形成與熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化的抑制。
本發明係鑒於上述而完成者,其目的在於得到一種感光性樹脂組成物,其係高感度,熱硬化後能形成低錐形的圖案,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,能得到遮光性優異的硬化膜。
本發明之一態樣的感光性樹脂組成物係含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑之感光性樹脂組成物,前述(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物所組成之群組的一種以上,前述選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,前述(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%,前述(F)交聯劑含有選自由(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂、(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂、(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物及(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物所組成之群組的一種以上。
藉由本發明之感光性樹脂組成物,可為高感度,熱硬化後能形成低錐形的圖案,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,能得到遮光性優異的硬化膜。
1、12、15、26‧‧‧玻璃基板
2、16‧‧‧TFT
3、17‧‧‧TFT平坦化用的硬化膜
4、56、76‧‧‧反射電極
5a、21a‧‧‧預烘烤膜
5b、21b、28‧‧‧硬化圖案
6、22‧‧‧遮罩
7、23‧‧‧活性化學射線
8‧‧‧EL發光層
9、18、64、84‧‧‧透明電極
10、29‧‧‧平坦化用的硬化膜
11‧‧‧蓋玻璃
13‧‧‧BLU
14‧‧‧具有BLU的玻璃基板
19‧‧‧平坦化膜
20、30‧‧‧配向膜
24‧‧‧具有BCS的玻璃基板
25‧‧‧具有BLU及BCS的玻璃基板
27‧‧‧彩色濾光片
31‧‧‧彩色濾光片基板
32‧‧‧具有BLU、BCS及BM的玻璃基板
33‧‧‧液晶層
34‧‧‧厚膜部
35a、35b、35c‧‧‧薄膜部
36a、36b、36c、36d、36e‧‧‧硬化圖案之剖面的傾斜邊
37‧‧‧基底的基板之水平邊
47、53、66‧‧‧無鹼玻璃基板
48‧‧‧第1電極
49‧‧‧輔助電極
50‧‧‧絕緣層
51‧‧‧有機EL層
52‧‧‧第2電極
54、74‧‧‧源極電極
55、75‧‧‧汲極電極
57、77‧‧‧氧化物半導體層
58、78‧‧‧通孔
59、79‧‧‧畫素領域
60、80‧‧‧閘極絕緣層
61、81‧‧‧閘極電極
62、82‧‧‧TFT保護層/畫素分割層
63、83‧‧‧有機EL發光層
65、85‧‧‧密封膜
67‧‧‧PI薄膜基板
68‧‧‧硬化膜
69‧‧‧Si晶圓
70‧‧‧重物
71‧‧‧ITO基板
72‧‧‧顯影後膜
73、86‧‧‧SiO2
87‧‧‧PET薄膜基板
圖1係顯示使用本發明之感光性樹脂組成物的硬化膜之有機EL顯示器中的步驟1~步驟7的製程之示意剖面圖。
圖2係顯示使用本發明之感光性樹脂組成物的硬化膜之液晶顯示器中的步驟1~步驟13的製程之示意剖面圖。
圖3係顯示具有階差形狀的硬化圖案之剖面的一例之剖面圖。
圖4係以平面圖例示用於發光特性評價的有機EL顯示器之基板中的步驟1~步驟4的製程之概略圖。
圖5係顯示不具有偏光層的有機EL顯示器之示意剖面圖。
圖6係顯示硬化膜之折彎性的評價方法之概略圖。
圖7A係顯示熱硬化時之殘渣的評價方法之概略圖。
圖7B係顯示熱硬化時之殘渣的評價方法之概略圖。
圖8係顯示不具有偏光層的可撓性有機EL顯示器之示意剖面圖。
實施發明的形態
以下,詳細說明本發明之感光性樹脂組成物、硬化膜、具備硬化膜之元件及有機EL顯示器、以及有機EL顯示器之製造方法的合適實施形態,惟本發明係不受以下包含實施例的實施形態所限定解釋,於可達成發明目的且不脫離發明要旨之範圍內,各種的變更為可能。
本發明之感光性樹脂組成物係含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑之感光性樹脂組成物,前述(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物所組成之群組的一種以上,前述選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,前述(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%,前述(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F8)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物, (F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,及(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物。
<(A1)第1樹脂>
本發明之感光性樹脂組成物至少含有(A1)第1樹脂作為(A)鹼可溶性樹脂。
作為(A1)第1樹脂,含有選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物的一種以上。
於本發明中,(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物係可為單一的樹脂或彼等的共聚物之任一者。
<(A1-1)聚醯亞胺及(A1-2)聚醯亞胺前驅物>
作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,例如可舉出藉由使四羧酸、對應的四羧酸二酐或四羧酸二酯二氯化物等與二胺、對應的二異氰酸酯化合物或三甲基矽烷化二胺等反應而得者,具有四羧酸殘基及/或其衍生物殘基與二胺殘基及/或其衍生物殘基。作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,例如可舉出聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯胺酸醯胺或聚異醯亞胺。
作為(A1-1)聚醯亞胺,例如可舉出藉由加熱或使用酸或鹼等的反應,使上述聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯胺酸醯胺或聚異醯亞胺進行脫水閉環而得者,具有四羧酸殘基及/或其衍生物殘基與二胺殘基及/或其衍生物殘基。
(A1-2)聚醯亞胺前驅物係熱硬化性樹脂,藉由在高溫下使其熱硬化、脫水閉環而形成高耐熱性的醯亞胺鍵,得到(A1-1)聚醯亞胺。因此,藉由在感光性樹脂組成物中含有具有高耐熱性的醯亞胺鍵之(A1-1)聚醯亞胺,可顯著提高所得之硬化膜的耐熱性。因此,適合將硬化膜使用於要求高耐熱性的用途之情況等。又,(A1-2)聚醯亞胺前驅物由於是在脫水閉環後耐熱性升高之樹脂,適合於在欲兼顧脫水閉環前的前驅物結構之特性與硬化膜之耐熱性的用途中使用之情況等。
又,(A1-1)聚醯亞胺及(A1-2)聚醯亞胺前驅物係具有醯亞胺鍵及/或醯胺鍵作為具有極性的鍵。因 此,尤其含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,由於此等之具有極性的鍵係與(D1)顏料強烈地相互作用,故可提高(D1)顏料的分散安定性。
作為本發明中所用之(A1-1)聚醯亞胺,從硬化膜的耐熱性升高之觀點來看,較佳含有以下的通式(1)所示的結構單元。
通式(1)中,R1表示4~10價的有機基,R2表示2~10價的有機基;R3及R4各自獨立地表示酚性羥基、磺酸基、巰基或通式(5)或通式(6)所示的取代基;p表示0~6之整數,q表示0~8之整數。
通式(1)之R1表示四羧酸殘基及/或其衍生物殘基,R2表示二胺殘基及/或其衍生物殘基。作為四羧酸衍生物,可舉出四羧酸二酐、四羧酸二氯化物或四羧酸活性二酯。作為二胺衍生物,可舉出二異氰酸酯化合物或三甲基矽烷化二胺。
通式(1)中,R1較佳為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之4~10價的有機基。又,R2較佳為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂 環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2~10價的有機基。q較佳為1~8。上述脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(5)及(6)中,R19~R21各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基。通式(5)及(6)中,R19~R21各自獨立,較佳為氫、碳數1~6的烷基、碳數2~4的醯基或碳數6~10的芳基。上述烷基、醯基及芳基係可為無取代物或取代物之任一者。
作為(A1-1)聚醯亞胺,較佳含有通式(1)所示的結構單元作為主成分,(A1-1)聚醯亞胺中之全部結構單元中所佔有的通式(1)所示的結構單元之含有比率較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
作為本發明中所用之(A1-2)聚醯亞胺前驅物,從硬化膜的耐熱性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳含有通式(3)所示的結構單元。
通式(3)中,R9表示4~10價的有機基,R10表示2~10價的有機基;R11表示上述通式(5)或通式(6)所示的取代基,R12表示酚性羥基、磺酸基或巰基,R13表示酚性羥基、磺酸基、巰基或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基;t表示2~8之整數,u表示0~6之整數,v表示0~8之整數,2≦t+u≦8。
通式(3)之R9表示四羧酸殘基及/或其衍生物殘基,R10表示二胺殘基及/或其衍生物殘基。作為四羧酸衍生物,可舉出四羧酸二酐、四羧酸二氯化物或四羧酸活性二酯。作為二胺衍生物,可舉出二異氰酸酯化合物或三甲基矽基化二胺。
通式(3)中,R9較佳為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之4~10價的有機基。又,R10較佳為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2~10價的有機基。v較佳為1~8。上述脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,較佳含有通式(3)所示的結構單元作為主成分,(A1-2)聚醯亞胺前驅物中之全部結構單元中所佔有的通式(3)所示的結構單元之含有比率較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高解析度。
作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,當通式(3)所示的結構單元中之R11為通式(5)所示的取代基時,將R19為氫的結構單元稱為醯胺酸結構單元。(A1-2)聚醯亞胺前驅物中的醯胺酸結構單元具有羧基作為四羧酸殘基及/或其衍生物殘基。再者,將通式(3)所示的結構單元中之R11係僅由通式(5)所示的取代基所構成,且R19為氫的(A1-2)聚醯亞胺前驅物稱為(A1-2a)聚醯胺酸。
作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,當通式(3)所示的結構單元中之R11為通式(5)所示的取代基時,將R19為碳數1~10的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基之結構單元稱為醯胺酸酯結構單元。(A1-2)聚醯亞胺前驅物中的醯胺酸酯結構單元具有羧酸酯基作為四羧酸殘基及/或其衍生物殘基經酯化的基。再者,將通式(3)所示的結構單元中之R11係僅由通式(5)所示的取代基所構成,且R19為碳數1~10的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基之(A1-2)聚醯亞胺前驅物稱為(A1-2b)聚醯胺酸酯。
作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,將通式(3)所示的結構單元中之R11為通式(6)所示的取代基時之結構 單元稱為醯胺酸醯胺結構單元。(A1-2)聚醯亞胺前驅物中的醯胺酸醯胺結構單元具有羧酸醯胺基作為四羧酸殘基及/或其衍生物殘基經醯胺化的基。再者,將通式(3)所示的結構單元中之R11係僅由通式(6)所示的取代基所構成之(A1-2)聚醯亞胺前驅物稱為(A1-2c)聚醯胺酸醯胺。
從顯影後的解析度升高及顯影後之低錐形的圖案形成之觀點來看,作為(A1-2)聚醯亞胺前驅物,較佳含有前述醯胺酸結構單元以及前述醯胺酸酯結構單元及/或前述醯胺酸醯胺結構單元。再者,將含有醯胺酸結構單元與醯胺酸酯結構單元之(A1-2)聚醯亞胺前驅物稱為(A1-2-1)聚醯胺酸部分酯。另一方面,將含有醯胺酸結構單元與醯胺酸醯胺結構單元之(A1-2)聚醯亞胺前驅物稱為(A1-2-2)聚醯胺酸部分醯胺。又,將含有醯胺酸結構單元、醯胺酸酯結構單元及醯胺酸醯胺結構單元之(A1-2)聚醯亞胺前驅物稱為(A1-2-3)聚醯胺酸部分酯醯胺。含有醯胺酸結構單元以及醯胺酸酯結構單元及/或醯胺酸醯胺結構單元的此等聚醯亞胺前驅物,係可從具有羧基作為四羧酸殘基及/或其衍生物殘基的(A1-2a)聚醯胺酸,使羧基的一部分酯化及/或使羧基的一部分醯胺化而合成。
(A1-2)聚醯亞胺前驅物中之全部結構單元中所佔有的聚醯胺酸單元之含有比率較佳為10mol%以上,更佳為20mol%以上,尤佳為30mol%以上。若含有比率為10mol%以上,則可提高顯影後的解析度。另一方 面,聚醯胺酸單元之含有比率較佳為60mol%以下,更佳為50mol%以下,尤佳為40mol%以下。若含有比率為60mol%以下,則在顯影後可形成低錐形的圖案。
(A1-2)聚醯亞胺前驅物中之全部結構單元中所佔有的聚醯胺酸酯單元及聚醯胺酸醯胺單元之含有比率之合計較佳為40mol%以上,更佳為50mol%以上,尤佳為60mol%以上。若含有比率之合計為40mol%以上,則在顯影後可形成低錐形的圖案。另一方面,聚醯胺酸酯單元及聚醯胺酸醯胺單元之含有比率之合計較佳為90mol%以下,更佳為80mol%以下,尤佳為70mol%。若含有比率之合計為90mol%以下,則可提高顯影後的解析度。
<(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物>
作為(A1-4)聚苯并唑前驅物,例如可舉出藉由使二羧酸、對應的二羧酸二氯化物或二羧酸活性二酯等與作為二胺的雙胺基苯酚化合物等反應而得者,具有二羧酸殘基及/或其衍生物殘基與雙胺基苯酚化合物殘基及/或其衍生物殘基。作為(A1-4)聚苯并唑前驅物,例如可舉出聚羥基醯胺。
作為(A1-3)聚苯并唑,例如可舉出藉由使用多磷酸的反應,使二羧酸與作為二胺的雙胺基苯酚化合物進行脫水閉環而得者,或藉由加熱或使用磷酸酐、鹼或碳二亞胺化合物等的反應,使上述聚羥基醯胺進行脫水閉環而得者,具有二羧酸殘基及/或其衍生物殘基、與雙胺基苯酚化合物殘基及/或其衍生物殘基。
(A1-4)聚苯并唑前驅物係熱硬化性樹脂,藉由在高溫下使其熱硬化及脫水閉環而形成高耐熱性且剛直的苯并唑環,得到(A1-3)聚苯并唑。因此,藉由在感光性樹脂組成物中含有具有高耐熱性且剛直的苯并唑環之(A1-3)聚苯并唑,可顯著提高所得之硬化膜的耐熱性。因此,適合將硬化膜使用於要求高耐熱性的用途之情況等。又,(A1-4)聚苯并唑前驅物由於是在脫水閉環後耐熱性升高之樹脂,適合於在欲兼顧脫水閉環前的前驅物結構之特性與硬化膜之耐熱性的用途中使用之情況等。
又,(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物係具有唑鍵及/或醯胺鍵作為具有極性的鍵。因此,尤其含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,此等具有極性的鍵由於與(D1)顏料強烈地相互作用,可提高(D1)顏料的分散安定性。
作為本發明中所用之(A1-3)聚苯并唑,從硬化膜的耐熱性升高之觀點來看,較佳含有通式(2)所示的結構單元。
通式(2)中,R5表示2~10價的有機基,R6表示具有芳香族結構之4~10價的有機基;R7及R8各自獨立地表示酚性羥基、磺酸基、巰基或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基;r表示0~8之整數,s表示0~6之整數。
通式(2)之R5表示二羧酸殘基及/或其衍生物殘基,R6表示雙胺基苯酚化合物殘基及/或其衍生物殘基。作為二羧酸衍生物,可舉出二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯、二甲醯基化合物。
通式(2)中,R5較佳為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2~10價的有機基。又,R6較佳為具有碳數6~30的芳香族結構之4~10價的有機基。s較佳為1~8。上述脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(A1-3)聚苯并唑,較佳含有通式(2)所示的結構單元作為主成分,(A1-3)聚苯并唑中之全部結構單元中所佔有的通式(2)所示的結構單元之含有比率較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
作為本發明中所用之(A1-4)聚苯并唑前驅物,從硬化膜的耐熱性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳含有通式(4)所示的結構單元。
通式(4)中,R14表示2~10價的有機基,R15表示具有芳香族結構之4~10價的有機基;R16表示酚性羥基、磺酸基、巰基或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基,R17表示酚性羥基,R18表示磺酸基、巰基或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基;w表示0~8之整數,x表示2~8之整數,y表示0~6之整數,2≦x+y≦8。
通式(4)之R14表示二羧酸殘基及/或其衍生物殘基,R15表示雙胺基苯酚化合物殘基及/或其衍生物殘基。作為二羧酸衍生物,可舉出二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯、二甲醯基化合物。
通式(4)中,R14較佳為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2~10價的有機基。又,R15較佳為具有碳數6~30的芳香族結構之4~10價的有機基。上述脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(A1-4)聚苯并唑前驅物,較佳含有通式(4)所示的結構單元作為主成分,(A1-4)聚苯并唑 前驅物中之全部結構單元中所佔有的通式(4)所示的結構單元之含有比率較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高解析度。
<四羧酸及二羧酸以及彼等的衍生物>
作為四羧酸,例如可舉出芳香族四羧酸、脂環式四羧酸或脂肪族四羧酸。此等之四羧酸係在羧基的氧原子以外,亦可具有雜原子。
作為芳香族四羧酸及其衍生物,例如可舉出1,2,4,5-苯四羧酸(苯均四酸)、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸、1,2,5,6-萘四羧酸、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷、雙(3,4-二羧基苯基)碸、雙(3,4-二羧基苯基)醚、2,3,5,6-吡啶四羧酸、或3,4,9,10-苝四羧酸、N,N’-雙[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-雙(2-羥基苯基)]雙(3,4-二羧基苯甲酸醯胺)、或彼等之四羧酸二酐、四羧酸二氯化物或四羧酸活性二酯。
作為脂環式四羧酸及其衍生物,例如可舉出雙環[2.2.2]辛烷-7-烯-2,3,5,6-四羧酸、1,2,4,5-環己烷四羧酸、1,2,3,4-環丁烷四羧酸或2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸、或彼等之四羧酸二酐、四羧酸二氯化物或四羧酸活性二酯。
作為脂肪族四羧酸及其衍生物,例如可舉出丁烷-1,2,3,4-四羧酸、或其四羧酸二酐、四羧酸二氯化物或四羧酸活性二酯。
作為(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中之二羧酸及其衍生物,亦可使用三羧酸及/或其衍生物。
作為二羧酸及三羧酸,例如可舉出芳香族二羧酸、芳香族三羧酸、脂環式二羧酸、脂環式三羧酸、脂肪族二羧酸或脂肪族三羧酸。此等二羧酸及三羧酸係在羧基的氧原子以外,亦可具有氧原子以外的雜原子。
作為芳香族二羧酸及其衍生物,例如可舉出4,4’-二羧基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二羧基聯苯、4,4’-二苯基酮二羧酸、2,2-雙(4-羧基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-羧基苯基)六氟丙烷或4,4’-二羧基二苯基醚、或彼等之二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯或二甲醯基化合物。
作為芳香族三羧酸及其衍生物,例如可舉出1,2,4-苯三羧酸、1,3,5-苯三羧酸、2,4,5-二苯基酮三羧酸、2,4,4’-聯苯基三羧酸或3,3’,4’-三羧基二苯基醚、或彼等之三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯或二甲醯基單羧酸。
作為脂環式二羧酸及其衍生物,例如可舉出四氫鄰苯二甲酸、3-甲基四氫鄰苯二甲酸、4-甲基六氫鄰苯二甲酸、1,4-環己烷二羧酸或1,2-環己烷二羧酸、或彼等之二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯或二甲醯基化合物。
作為脂環式三羧酸及其衍生物,例如可舉出1,2,4-環己烷三羧酸或1,3,5-環己烷三羧酸、或彼等之 三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯或二甲醯基單羧酸。
作為脂肪族二羧酸及其衍生物,例如可舉出伊康酸、馬來酸、富馬酸、丙二酸、琥珀酸或己烷-1,6-二羧酸、或彼等之二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯或二甲醯基化合物。
作為脂肪族三羧酸及其衍生物,例如可舉出己烷-1,3,6-三羧酸或丙烷-1,2,3-三羧酸、或彼等之三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯或二甲醯基單羧酸。
<二胺及其衍生物>
作為二胺及其衍生物,例如可舉出芳香族二胺、雙胺基苯酚化合物、脂環式二胺、脂環式二羥基二胺、脂肪族二胺或脂肪族二羥基二胺。此等之二胺及其衍生物係在胺基及其衍生物所具有的氮原子、氧原子以外,亦可具有雜原子。
作為芳香族二胺及雙胺基苯酚化合物以及彼等之衍生物,例如可舉出對苯二胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二胺基-4,4’-聯苯酚、1,5-萘二胺、9,9-雙(3-胺基-4-羥基苯基)茀、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、4,4’-二胺基二苯基硫化物、雙(3-胺基-4-羥基苯基)醚、3-磺酸-4,4’-二胺基二苯基 醚、二巰基苯二胺或N,N’-雙[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-雙(2-羥基苯基)]雙(3-胺基苯甲酸醯胺)、或彼等之二異氰酸酯化合物或三甲基矽基化二胺。
作為脂環式二胺及脂環式二羥基二胺以及彼等之衍生物,例如可舉出1,4-環己烷二胺、雙(4-胺基環己基)甲烷、3,6-二羥基-1,2-環己烷二胺或雙(3-羥基-4-胺基環己基)甲烷、或彼等之二異氰酸酯化合物或三甲基矽基化二胺。
作為脂肪族二胺及脂肪族二羥基二胺以及彼等之衍生物,例如可舉出1,6-六亞甲基二胺、或2,5-二羥基-1,6-六亞甲基二胺、或彼等之二異氰酸酯化合物或三甲基矽基化二胺。
<具有氟原子的結構單元>
由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元。
由於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上含有具有氟原子的結構單元,而透明性升高,可提高曝光時的感度。又,可將撥水性賦予至膜表面,可抑制鹼顯影時的自膜表面之滲入。此處所謂的曝光,就是活性化學射線(放射線)之照射者,例如可舉出可見光線、紫外線、電子射線或X射線等之照射。從一 般使用的光源之觀點來看,例如較佳為可見光線或紫外線之照射為可能的超高壓水銀燈光源,更佳為j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)或g線(波長436nm)之照射。以後,所謂的曝光係指活性化學射線(放射線)之照射。
又,一般而言,使用(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及/或(A1-4)聚苯并唑前驅物時,作為溶解此等樹脂用的後述之溶劑,必須使用N-甲基-2-吡咯啶酮、二甲亞碸、N,N-二甲基甲醯胺或γ-丁內酯等之高極性溶劑。然而,作為後述的(D)著色劑,尤其含有(D1)顏料時,由於此等之高極性溶劑與(D1)顏料強烈地相互作用,而有(A1)第1樹脂、後述的(A2)第2樹脂或後述的(E)分散劑所致的分散安定性提高效果變不充分之情況。
由於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上含有具有氟原子的結構單元,可提高在溶劑中的溶解性。因此,上述高極性溶劑之含量的減低或在不用高極性溶劑下溶解此等樹脂者係成為可能,可提高(D1)顏料的分散安定性。
作為(A1-1)聚醯亞胺及/或(A1-2)聚醯亞胺前驅物所含有之具有氟原子的結構單元,可舉出來自具有氟原子的四羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元、或來自具有氟原子的二胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元。
作為(A1-3)聚苯并唑及/或(A1-4)聚苯并唑前驅物所含有之具有氟原子的結構單元,可舉出來自具有氟原子的二羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元、或來自具有氟原子的雙胺基苯酚化合物之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元。
於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之樹脂中,全部結構單元中所佔有之具有氟原子的結構單元之含有比率較佳為30~100mol%。具有氟原子的結構單元之含有比率更佳為50mol%以上,尤佳為70mol%以上。若含有比率為30~100mol%,則可提高曝光時的感度。
於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之樹脂中,來自全部羧酸之結構單元及來自其衍生物之結構單元之合計中所佔有之從由具有氟原子的四羧酸、具有氟原子的四羧酸衍生物、具有氟原子的二羧酸及具有氟原子的二羧酸衍生物中選出的一種以上而來的結構單元之含有比率較佳為30~100mol%。具有氟原子的結構單元之含有比率更佳為50mol%以上,尤佳為70mol%以上。若含有比率為30~100mol%,則可提高曝光時的感度。
於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之樹脂中,來自全部胺之結構單元及來自其 衍生物之結構單元之合計中所佔有之從由具有氟原子的二胺、具有氟原子的二胺衍生物、具有氟原子的雙胺基苯酚化合物及具有氟原子的雙胺基苯酚化合物衍生物中選出的一種以上而來的結構單元之含有比率較佳為30~100mol%。具有氟原子的結構單元之含有比率更佳為50mol%以上,尤佳為70mol%以上。若含有比率為30~100mol%,則可提高曝光時的感度。
<來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元>
(A1-1)聚醯亞胺及/或(A1-2)聚醯亞胺前驅物較佳含有來自芳香族羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元。(A1-1)聚醯亞胺及/或(A1-2)聚醯亞胺前驅物係藉由含有來自芳香族羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元,而可透過芳香族基之耐熱性而提高硬化膜的耐熱性。作為芳香族羧酸及其衍生物,較佳為芳香族四羧酸及/或其衍生物。
於(A1-1)聚醯亞胺及/或(A1-2)聚醯亞胺前驅物中,來自全部羧酸之結構單元及來自其衍生物之結構單元之合計中所佔有之來自芳香族羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元的含有比率,較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
(A1-3)聚苯并唑及/或(A1-4)聚苯并唑前驅物較佳含有來自芳香族羧酸之結構單元及/或來自 其衍生物之結構單元。(A1-3)聚苯并唑及/或(A1-4)聚苯并唑前驅物係藉由含有來自芳香族羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元,而可透過芳香族基之耐熱性而提高硬化膜的耐熱性。作為芳香族羧酸及其衍生物,較佳為芳香族二羧酸或芳香族三羧酸及/或彼等之衍生物,更佳為芳香族二羧酸及/或其衍生物。
於(A1-3)聚苯并唑及/或(A1-4)聚苯并唑前驅物中,來自全部羧酸之結構單元及來自其衍生物之結構單元之合計中所佔有之來自芳香族羧酸之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元的含有比率,較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
<來自芳香族胺及其衍生物之結構單元>
由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上,較佳含有來自芳香族胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元。由於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上含有來自芳香族胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元,可藉由芳香族基之耐熱性而提高硬化膜的耐熱性。作為芳香族胺及其衍生物,較佳為芳香族二胺、雙胺基苯酚化合物、芳香族三胺、或三胺基苯酚化合物、及/或彼等之衍生物,更佳為芳香族二胺或雙胺基苯酚化合物、及/或彼等之衍生物。
於由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之樹脂中,來自全部胺之結構單元及來自其衍生物之結構單元之合計所佔有之來自芳香族胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元的含有比率,較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
<來自具有矽基或矽氧烷鍵的二胺及其衍生物之結構單元>
由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上,較佳含有來自具有矽基或矽氧烷鍵的二胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元。由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上係藉由含有來自具有矽基或矽氧烷鍵的二胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元,則感光性樹脂組成物的硬化膜與基底之基板界面的相互作用增大,可提高與基底之基板的密著性及硬化膜的耐藥品性。
<來自具有氧化烯(oxyalkylene)結構的胺及其衍生物之結構單元>
由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上,較佳含有來自具有氧化烯結構的胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元。由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上係藉由含有來自具有氧化烯結構的胺之結構單元及/或來自其衍生物之結構單元,而可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜,同時可提高硬化膜的機械特性及鹼顯影液的圖案加工性。
<末端封閉劑>
由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上,係樹脂的末端亦可被單胺、二羧酸酐、單羧酸、單羧酸氯化物或單羧酸活性酯等之末端封閉劑所封閉。由於樹脂的末端被末端封閉劑所封閉,可提高含有由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之樹脂組成物的塗液之保管安定性。
(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及/或(A1-4)聚苯并唑前驅物中所佔有之來自各種羧酸或胺及彼等的衍生物之結構單元的含有比率,係可組合1H-NMR、13C-NMR、15N-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法及灰分測定等而求出。
<(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及/或(A1-4)聚苯并 唑前驅物之物性>
由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之樹脂中的結構單元之重複數n較佳為5以上,更佳為10以上,尤佳為15以上。若重複數n為5以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,重複數n較佳為1,000以下,更佳為500以下,尤佳為100以下。若重複數n為1,000以下,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
作為由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之重量平均分子量(以下,「Mw」),以凝膠滲透層析法(以下,「GPC」)所測定的聚苯乙烯換算,較佳為1,000以上,更佳為3,000以上,尤佳為5,000以上。若Mw為1,000以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,Mw較佳為500,000以下,更佳為300,000以下,尤佳為100,000以下。若Mw為500,000以下,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
又,作為數量平均分子量(以下,「Mn」),以GPC所測定的聚苯乙烯換算,較佳為1,000以上,更佳為3,000以上,尤佳為5,000以上。若Mn為1,000以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,Mn較佳為500,000以下,更佳為300,000以下,尤佳為100,000以下。若Mn為500,000以下,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物之Mw及Mn,係可藉由GPC、光散射法或X射線小角散射法等,作為聚苯乙烯換算之值而容易測定。(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)、聚醯亞胺前驅物(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中的結構單元之重複數n係可將結構單元的分子量當作M,將樹脂的重量平均分子量當作Mw,由n=Mw/M導出。
(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物中選出的一種以上之鹼溶解速度,較佳為50nm/分鐘以上,更佳為70nm/分鐘以上,尤佳為100nm/分鐘以上。若鹼溶解速度為50nm/分鐘以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,鹼溶解速度較佳為12,000nm/分鐘以下,更佳為10,000nm/分鐘以下,尤佳為8,000nm/分鐘以下。若鹼溶解速度為12,000nm/分鐘以下,則可抑制鹼顯影時的膜損失。
此處所言的鹼溶解速度,就是指將在γ-丁內酯中溶解有樹脂的溶液塗布於Si晶圓上後,在120℃預烘烤4分鐘而形成膜厚10μm±0.5μm的預烘烤膜,將該預烘烤膜在23℃±1℃,藉由2.38質量%氫氧化四甲銨水溶液顯影60秒,以水沖洗30秒後的膜厚減少值。
(A1-1)聚醯亞胺及(A1-2)聚醯亞胺前驅物係可以眾所周知的方法合成。例如,可舉出於N-甲基-2-吡咯啶酮等之極性溶劑中,使四羧酸二酐與二胺(將一部 分置換成作為末端封閉劑的單胺)在80~200℃反應之方法,或使四羧酸二酐(將一部分置換成作為末端封閉劑的二羧酸酐、單羧酸、單羧酸氯化物或單羧酸活性酯)與二胺在80~200℃反應之方法等。
(A1-3)聚苯并唑及(A1-4)聚苯并唑前驅物係可以眾所周知的方法合成。例如,可舉出於N-甲基-2-吡咯啶酮等之極性溶劑中,使二羧酸活性二酯與雙胺基苯酚化合物(將一部分置換成作為末端封閉劑的單胺)在80~250℃反應之方法,或使二羧酸活性二酯(將一部分置換成作為末端封閉劑的二羧酸酐、單羧酸、單羧酸氯化物或單羧酸活性酯)與雙胺基苯酚化合物在80~250℃反應之方法等。
(A1-1)聚醯亞胺或(A1-2)聚醯亞胺前驅物的醯亞胺環閉環率(醯亞胺化率)例如可藉由以下之方法求出。首先,測定樹脂的紅外吸收光譜,確認因聚醯亞胺結構所造成的醯亞胺鍵之吸收峰(1780cm-1附近、1377cm-1附近)的存在。接著,使該樹脂在350℃熱硬化1小時,測定紅外吸收光譜。藉由比較熱硬化前後的1780cm-1附近或1377cm-1附近之波峰強度,算出熱硬化前的樹脂中之醯亞胺鍵的含量,可求出醯亞胺化率。
(A1-3)聚苯并唑或(A1-4)聚苯并唑前驅物的唑環閉環率(唑化率)例如可藉由以下之方法求出。首先,測定樹脂的紅外吸收光譜,確認因聚苯并唑結構所造成的唑鍵之吸收峰(1574cm-1附近、1557cm-1附近)的存在。接著,使該樹脂在350℃熱硬化 1小時,測定紅外吸收光譜。藉由比較熱硬化前後的1574cm-1附近或1557cm-1附近之波峰強度,算出熱硬化前的樹脂中之唑鍵的含量,可求出唑化率。
<(A2)第2樹脂>
本發明之感光性樹脂組成物較佳含有(A2)第2樹脂作為(A)鹼可溶性樹脂。
作為(A2)第2樹脂,較佳含有由(A2-1)聚矽氧烷、(A2-2)含有多環側鏈的樹脂、(A2-3)酸改質環氧樹脂及(A2-4)丙烯酸樹脂中選出的一種以上。
於本發明中,(A2-1)聚矽氧烷、(A2-2)含有多環側鏈的樹脂、(A2-3)酸改質環氧樹脂及(A2-4)丙烯酸樹脂係可為單一的樹脂或彼等的共聚物之任一者。
<(A2-1)聚矽氧烷>
作為本發明中所用的(A2-1)聚矽氧烷,例如可舉出將由三官能有機矽烷、四官能有機矽烷、二官能有機矽烷及一官能有機矽烷中選出的一種以上予以水解,使其脫水縮合而得之聚矽氧烷。
(A2-1)聚矽氧烷為熱硬化性樹脂,藉由在高溫下使其熱硬化及脫水縮合而形成高耐熱性的矽氧烷鍵(Si-O)。因此,藉由在感光性樹脂組成物中含有具有高耐熱性的矽氧烷鍵之(A2-1)聚矽氧烷,可提高所得之硬化膜的耐熱性。又,由於是在脫水縮合後耐熱性升高之樹脂,適合於在欲兼顧脫水縮合前之特性與硬化膜之耐熱性的用途中使用之情況等。
又,(A2-1)聚矽氧烷係具有矽醇基作為反應性基。因此,尤其含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,矽醇基係可與(D1)顏料的表面相互作用及/或鍵結,同時可與(D1)顏料的表面修飾基相互作用及/或鍵結。因此,可提高(D1)顏料的分散安定性。
<三官能有機矽烷單元、四官能有機矽烷單元、二官能有機矽烷單元及一官能有機矽烷單元>
作為本發明中所用的(A2-1)聚矽氧烷,從硬化膜的耐熱性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳含有三官能有機矽烷單元及/或四官能有機矽烷單元。作為三官能有機矽烷,較佳為通式(7)所示的有機矽烷單元。作為四官能有機矽烷單元,較佳為通式(8)所示的有機矽烷單元。
作為本發明中所用的(A2-1)聚矽氧烷,從圖案形狀的低錐形化及硬化膜的機械特性升高之觀點來看,亦可含二官能有機矽烷單元。作為二官能有機矽烷,較佳為通式(9)所示的有機矽烷單元。
作為本發明中所用的(A2-1)聚矽氧烷,從樹脂組成物的塗液之保管安定性升高之觀點來看,亦可含有一官能有機矽烷單元。作為一官能有機矽烷單元,較佳為通式(10)所示的有機矽烷單元。
通式(7)~(10)中,R22~R27各自獨立地表示氫、烷基、環烷基、烯基或芳基。通式(7)~(10)中,R22~R27各自獨立,較佳為氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數2~10的烯基或碳數6~15的芳基。上述烷基、環烷基、烯基及芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為具有通式(7)所示的有機矽烷單元之有機矽烷,例如可舉出甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基]丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-(4-胺基苯基)丙基三甲氧基矽烷、1-(3-三甲氧基矽基丙基)脲、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙胺、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、1,3,5-參(3-三甲氧基矽基丙基)異三聚氰酸、N-第三丁基-2-(3-三甲氧基矽基丙基)琥珀酸醯亞胺或N-第三丁基-2-(3-三乙氧基矽基丙基)琥珀酸醯亞胺等之三官能有機矽烷。
(A2-1)聚矽氧烷中所佔有之通式(7)所示的有機矽烷單元之含有比率,以Si原子莫耳比表示,較佳為50~100mol%,更佳為60~100mol%,尤佳為70~100mol%。若含有比率為50~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
作為具有通式(8)所示的有機矽烷單元之有機矽烷,例如可舉出四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷或四正丙氧基矽烷等之四官能有機矽烷,或矽酸甲酯51(扶桑化學工業公司製)、M矽酸酯51(多摩化學工業公司製)或矽酸甲酯51(COLCOAT公司製)等之矽酸酯化合物。
(A2-1)聚矽氧烷中所佔有之通式(8)所示的有機矽烷單元之含有比率,以Si原子莫耳比表示,較佳為0~40mol%,更佳為0~30mol%,尤佳為0~20mol%。若含有比率為0~40mol%,則可提高硬化膜的耐熱性及顯影後的解析度。
作為具有通式(9)所示的有機矽烷單元之有機矽烷,例如可舉出二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二甲氧基二矽氧烷或1,1,3,3-四乙基-1,3-二甲氧基二矽氧烷等之二官能有機矽烷。
(A2-1)聚矽氧烷中所佔有之通式(9)所示的有機矽烷單元之含有比率,以Si原子莫耳比表示,較佳為0~60mol%,更佳為0~50mol%,尤佳為0~40mol%。若含有比率為0~60mol%,則可提高硬化膜的耐熱性及顯影後的解析度。
作為具有通式(10)所示的有機矽烷單元之有機矽烷,例如可舉出三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三正丙基甲氧基矽烷、(3-環氧丙氧基丙基)二甲基甲氧基矽烷或(3-環氧丙氧基丙基)二甲基乙氧基矽烷等之一官能有機矽烷。
(A2-1)聚矽氧烷中所佔有之通式(10)所示的有機矽烷單元之含有比率,以Si原子莫耳比表示,較佳為0~20mol%,更佳為0~10mol%,尤佳為0~5mol%。若含有比率為0~20mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
作為本發明中所用之(A2-1)聚矽氧烷,較佳為將由通式(7a)所示的有機矽烷、通式(8a)所示的有機矽烷、通式(9a)所示的有機矽烷及通式(10a)所示的有機矽烷中選出的一種以上予以水解,使其脫水縮合而得之(A2-1)聚矽氧烷。
通式(7a)~(10a)中,R22~R27各自獨立地表示氫、烷基、環烷基、烯基或芳基,R115~R124各自獨立地表示氫、烷基、醯基或芳基。通式(7a)~(10a)中,R22~R27 各自獨立,較佳為氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數2~10的烯基或碳數6~15的芳基。又,R115~R124各自獨立地以氫、碳數1~6的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基為佳。上述烷基、環烷基、烯基、芳基及醯基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
(A2-1)聚矽氧烷中,通式(7)所示的有機矽烷單元、通式(8)所示的有機矽烷單元、通式(9)所示的有機矽烷單元及通式(10)所示的有機矽烷單元係可為規則的排列或不規則的排列之任一者。作為規則的排列,例如可舉出交替共聚合、周期的共聚合、嵌段共聚合或接枝共聚合等。作為不規則的排列,例如可舉出無規共聚合等。
又,於(A2-1)聚矽氧烷中,通式(7)所示的有機矽烷單元、通式(8)所示的有機矽烷單元、通式(9)所示的有機矽烷單元及通式(10)所示的有機矽烷單元係可為二次元的排列或三次元的排列之任一者。作為二次元的排列,例如可舉出直鏈狀。作為三次元的排列,例如可舉出梯子狀、籠狀或網目狀等。
<具有芳香族基的有機矽烷單元>
作為本發明中所用之(A2-1)聚矽氧烷,較佳為含有具有芳香族基的有機矽烷單元。如此的(A2-1)聚矽氧烷較佳為使用具有芳香族基的有機矽烷作為具有通式(7)、通式(9)或通式(10)所示的有機矽烷單元之有機矽烷 而得者。由於(A2-1)聚矽氧烷含有具有芳香族基的有機矽烷單元,可藉由芳香族基之耐熱性而提高硬化膜的耐熱性。
又,尤其是含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,由於(A2-1)聚矽氧烷含有具有芳香族基的有機矽烷單元,可藉由芳香族基之立體障礙而提高(D1)顏料的分散安定性。再者,當(D1)顏料為(D1-1)有機顏料時,由於(A2-1)聚矽氧烷中的芳香族基係與(D1-1)有機顏料的芳香族基相互作用,可提高(D1-1)有機顏料的分散安定性。
(A2-1)聚矽氧烷中所佔有之具有芳香族基的有機矽烷單元之含有比率,以Si原子莫耳比表示,較佳為5mol%以上,更佳為10mol%以上,尤佳為15mol%以上。若含有比率為5mol%以上,則可提高硬化膜的耐熱性。另一方面,含有比率較佳為80mol%以下,更佳為75mol%以下,尤佳為70mol%以下。若含有比率為80mol%以下,則可提高鹼顯影液的圖案加工性。特佳的是來自通式(7)、通式(9)或通式(10)所示且具有芳香族基的有機矽烷單元之Si原子莫耳比為5mol%以上80mol%以下。
<具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機矽烷單元>
作為本發明中所用之(A2-1),較佳為含有具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機矽烷單元。如此的(A2-1)聚矽氧烷較佳為使用具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機矽烷作為具有通式(7)、通式(9)或通式(10)所示之有機矽烷單元的 有機矽烷而得者。由於(A2-1)聚矽氧烷含有具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機矽烷單元,可促進曝光時的UV硬化,提高感度。
使用具有通式(7)、通式(9)或通式(10)所示且具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機矽烷單元之有機矽烷時,(A2-1)聚矽氧烷的雙鍵當量較佳為150g/mol以上,更佳為200g/mol以上,尤佳為250g/mol以上。若雙鍵當量為150g/mol以上,則可提高與基底的基板之密著性。另一方面,雙鍵當量較佳為10,000g/mol以下,更佳為5,000g/mol以下,尤佳為2,000g/mol以下。若雙鍵當量為10,000g/mol以下,則可提高曝光時的感度。特佳的是(A2-1)聚矽氧烷中之來自通式(7)、通式(9)或通式(10)所示且具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機矽烷單元之雙鍵當量為150g/mol以上10,000g/mol以下。
此處,所謂的雙鍵當量,就是指乙烯性不飽和雙鍵基每1mol的樹脂重量,單位為g/mol。可從雙鍵當量之值求出樹脂中的乙烯性不飽和雙鍵基之數。雙鍵當量係可從碘價算出。
再者,所謂的的碘價,就是指將與每100g樹脂反應的鹵素之量換算成碘的重量之值,單位為gI/100g。可使100g樹脂與一氯化碘反應後,以碘化鉀水溶液捕捉未反應碘,使用硫代硫酸鈉水溶液滴定未反應碘而求出。
<具有酸性基的有機矽烷單元>
作為本發明中所用之(A2-1)聚矽氧烷,較佳為含有具有酸性基的有機矽烷單元。如此的(A2-1)聚矽氧烷較佳為使用具有酸性基的有機矽烷作為具有通式(7)、通式(9)或通式(10)所示之有機矽烷單元的有機矽烷而得者。由於(A2-1)聚矽氧烷含有具有酸性基的有機矽烷單元,可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。
作為酸性基,較佳為顯示pH小於6的酸性度之基。作為顯示pH小於6的酸性度之基,例如可舉出羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羥基、羥基醯亞胺基或矽醇基。從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳為羧基、羧酸酐基、酚性羥基或羥基醯亞胺基,更佳為羧基或羧酸酐基。
使用由通式(7)、通式(9)或通式(10)所示且具有酸性基的有機矽烷單元之有機矽烷時,(A2-1)聚矽氧烷之酸當量較佳為280g/mol以上,更佳為300g/mol以上,尤佳為400g/mol以上。若酸當量為280g/mol以上,則可抑制鹼顯影時的膜損失。另一方面,酸當量較佳為1,400g/mol以下,更佳為1,100g/mol以下,尤佳為950g/mol以下。若酸當量為1,400g/mol以下,則可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。特佳的是(A2-1)聚矽氧烷中之來自通式(7)、通式(9)或通式(10)所示且具有酸性基的的有機矽烷單元之酸當量為280g/mol以上1,400g/mol以下。又,從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,酸當量更佳為羧酸當量。
此處,所謂的酸當量,就是指酸性基每1mol的樹脂重量,單位為g/mol。可從酸當量之值求出樹脂中的酸性基之數。酸當量係可從酸價算出。再者,所謂的酸價,就是指與每1g樹脂反應的氫氧化鉀之重量,單位為mgKOH/g。可用氫氧化鉀水溶液滴定1g樹脂而求出。
(A2-1)聚矽氧烷中所佔有之各種有機矽烷單元之含有比率係可組合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法及灰分測定等而求出。
<(A2-1)聚矽氧烷之物性>
作為本發明中所用之(A2-1)聚矽氧烷的Mw,以GPC測定的聚苯乙烯換算,較佳為500以上,更佳為700以上,尤佳為1,000以上。若Mw為500以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,Mw較佳為100,000以下,更佳為50,000以下,尤佳為20,000以下。若Mw為100,000以下,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
(A2-1)聚矽氧烷係可以眾所周知的方法合成。例如,可舉出於反應溶劑中,將有機矽烷予以水解,使其脫水縮合之方法等。作為將有機矽烷予以水解,進行脫水縮合之方法,例如可舉出於包含有機矽烷的混合物中,更添加反應溶劑及水以及視需要的觸媒,在50~150℃,較佳在90~130℃,加熱攪拌0.5~100小時左右之方法等。再者,於加熱攪拌中,視需要亦可藉由蒸餾而餾去水解副產物(甲醇等的醇)或縮合副產物(水)。
<(A2-2)含有多環側鏈的樹脂>
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,例如可舉出以下(I)~(IV)之含有多環側鏈的樹脂。
(I)對於使多官能苯酚化合物與多官能羧酸酐反應而得之化合物,使環氧化合物反應而得之含有多環側鏈的樹脂。
(II)對於使多官能苯酚化合物與環氧化合物反應而得之化合物,使多官能羧酸酐反應而得之含有多環側鏈的樹脂。
(III)對於使多官能環氧化合物與多官能羧酸化合物反應而得之化合物,使環氧化合物反應而得之含有多環側鏈的樹脂。
(IV)對於使多官能環氧化合物與羧酸化合物反應而得之化合物,使多官能羧酸酐反應而得之含有多環側鏈的樹脂。
再者,作為苯酚化合物、環氧化合物、羧酸酐及羧酸化合物,例如可舉出國際公開第2017/057281號中記載的化合物。
(A2-2)含有多環側鏈的樹脂為熱硬化性樹脂,具有以一個原子連接主鏈與體積大的側鏈之結構,具有高耐熱性且剛直的茀環等之環狀結構作為體積大的側鏈。因此,藉由在感光性樹脂組成物中含有高耐熱性且具有剛直的茀環等環狀結構之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,可提高所得之硬化膜的耐熱性。因此,適合將硬化膜使用於要求耐熱性的用途之情況等。
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,較佳的是具有乙烯性不飽和雙鍵基。由於在感光性樹脂組成物中含有具有乙烯性不飽和雙鍵基之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,可提高曝光時的感度。又,所形成的三次元交聯結構,由於脂環式結構或脂肪族結構為主成分,可抑制樹脂的軟化點之高溫化,得到低錐形的圖案形狀,同時可提高所得之硬化膜的機械特性。因此,適合將硬化膜使用於要求機械特性的用途之情況等。
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,從硬化膜的耐熱性升高之觀點來看,較佳為含有由通式(47)所示的結構單元、通式(48)所示的結構單元、通式(49)所示的結構單元及通式(50)所示的結構單元中選出的一種以上。又,作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,從曝光時的感度升高及硬化膜的機械特性升高之觀點來看,較佳為在主鏈、側鏈及末端的任一處以上含有乙烯性不飽和雙鍵基。
通式(47)~(50)中,X69、X70、X72、X73、X75、X76、X78及X79各自獨立地表示單環式或縮合多環式的烴環;X71、X74、X77及X80各自獨立地表示羧酸及/或其衍生物殘基之2~10價的有機基;W1~W4各自獨立地表示具有二個以上的芳香族基之有機基;R160~R167各自獨立地表示氫或碳數1~6的烷基,R170~R175、R177及R178各自獨立地表示氫或具有乙烯性不飽和雙鍵基的有 機基;R176表示氫或碳數1~10的烷基;a、b、c、d、e、f、g及h各自獨立地表示0~10之整數,α、β、γ及δ各自獨立地表示0或1。
通式(47)~(50)中,較佳的是X69、X70、X72、X73、X75、X76、X78及X79各自獨立,為碳數6~15及2~10價之單環式或縮合多環式的烴環。又,較佳的是X71、X74、X77及X80各自獨立,為具有由碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2~10價的有機基。另外,較佳的是W1~W4各自獨立,為通式(51)~(56)之任一者所示的取代基。還有,較佳的是R170~R175、R177及R178各自獨立,為通式(57)所示的取代基。上述烷基、脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構、單環式或縮合多環式的芳香族烴環及具有乙烯性不飽和雙鍵基的有機基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(51)~(56)中,R179~R182、R185及R188各自獨立地表示碳數1~10的烷基;R183、R184、R186、R187、R189、R191及R193~R196各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;R190及R192各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R190及R192亦可形成環;作為R190及R192所形成的環,例如可舉出苯環或環己烷環;R183及R184之至少1者為碳數6~15的芳基;R186及R187之至少1者為碳數6~15的芳基;R189及R190之至少1者為碳數6~15的芳基,R191及R192之至少1者為碳數6~15的芳基,R190及R192亦可形成環;R193及R194之至少一者為碳數6~15的芳基,R195及R196之至少一者為碳數6~15的芳基;i、j、k、l、m及n各自獨立地表示0~4之整數。通式(51)~(56)中,作為R190及R192所形成的環,較佳為苯環。上述烷基、環烷基及芳基係可為無取代物或取代物之任一者。
通式(57)中,X81表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基鏈、碳數4~10的伸環烷基鏈或碳數6~15的伸芳基鏈,X82表示直接鍵結或碳數6~15的伸芳基鏈;R197表示乙烯基、芳基或(甲基)丙烯酸基。通式(57)中,X81較佳為直接鍵結、碳數1~6的伸烷基鏈、碳數4~7的伸環烷基鏈或碳數6~10的伸芳基鏈。又,X82較佳為直接 鍵結或碳數6~10的伸芳基鏈。上述伸烷基鏈、伸環烷基鏈、伸芳基鏈、乙烯基、芳基及(甲基)丙烯酸基係可為無取代物或取代物之任一者。
<(A2-2)含有多環側鏈的樹脂之合成方法>
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,較佳為以下(I)~(IV)記載的合成方法之任一種以上的(A2-2)含有多環側鏈的樹脂。
作為(I)之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,可舉出對於使在分子中具有2個以上的芳香族基及羥基之化合物與多官能活性羧酸衍生物(由四羧酸二酐、二羧酸二氯化物及二羧酸活性二酯中選出的一種以上)反應而得之樹脂,使具有乙烯性不飽和雙鍵基及環氧基的不飽和化合物進行開環加成反應而得之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂。作為多官能活性羧酸衍生物,較佳為四羧酸二酐。於反應成分中,除了多官能活性羧酸衍生物,還可使用三羧酸酐、二羧酸酐、單羧酸氯化物或單羧酸活性酯作為末端封閉劑。
作為(II)之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,可舉出對於使在分子中具有2個以上的芳香族基及羥基之化合物與具有乙烯性不飽和雙鍵基及環氧基的不飽和化合物進行開環加成反應而得之樹脂,使多官能活性羧酸衍生物(由四羧酸二酐、二羧酸二氯化物及二羧酸活性二酯中選出的一種以上)反應而得之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂。作為多官能活性羧酸衍生物,較佳為四羧酸二 酐。於反應成分中,除了多官能活性羧酸衍生物,還可使用三羧酸酐、二羧酸酐、單羧酸氯化物或單羧酸活性酯作為末端封閉劑。
作為(III)之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,可舉出對於使在分子中具有2個以上的芳香族基及環氧基之化合物與多官能羧酸(由四羧酸、三羧酸及二羧酸中選出的一種以上)進行開環加成反應而得之樹脂,使具有乙烯性不飽和雙鍵基及環氧基的不飽和化合物進行開環加成反應而得之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂。作為多官能羧酸,較佳為四羧酸或三羧酸。於反應成分中,除了多官能羧酸,還可使用單羧酸作為末端封閉劑。
作為(IV)之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,可舉出對於使在分子中具有2個以上的芳香族基及環氧基之化合物與具有乙烯性不飽和雙鍵基的不飽和羧酸進行開環加成反應而得之樹脂,使多官能活性羧酸衍生物(由四羧酸二酐、二羧酸二氯化物及二羧酸活性二酯中選出的一種以上)反應而得之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂。作為多官能活性羧酸衍生物,較佳為四羧酸二酐。於反應成分中,除了多官能活性羧酸衍生物,還可使用三羧酸酐、二羧酸酐、單羧酸氯化物或單羧酸活性酯作為末端封閉劑。
<來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元>
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,較佳含有來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元。由於 (A2-2)含有多環側鏈的樹脂含有來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元,可藉由芳香族基之耐熱性,提高硬化膜的耐熱性。作為芳香族羧酸及其衍生物,較佳為由具有芳香族基的四羧酸、具有芳香族基的四羧酸二酐、具有芳香族基的三羧酸及具有芳香族基的二羧酸中選出的一種以上。
又,尤其是在含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,由於(A2-2)含有多環側鏈的樹脂含有來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元,可藉由芳香族基之立體障礙,提高(D1)顏料的分散安定性。再者,當(D1)顏料為(D1-1)有機顏料時,由於(A2-2)含有多環側鏈的樹脂中的芳香族基係與(D1-1)有機顏料的芳香族基相互作用,可提高(D1-1)有機顏料的分散安定性。
作為芳香族羧酸及其衍生物,可舉出上述芳香族四羧酸及/或其衍生物、芳香族三羧酸及/或其衍生物、或芳香族二羧酸及/或其衍生物中所包含的化合物。
於(A2-2)含有多環側鏈的樹脂中,來自全部四羧酸及全部二羧酸以及彼等的衍生物之結構單元中所佔有之來自芳香族羧酸及/或其衍生物之結構單元的含有比率,較佳為10~100mol%,更佳為20~100mol%,尤佳為30~100mol%。若含有比率為10~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
<來自羧酸及其衍生物之酸性基>
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,較佳含有來自羧酸及其衍生物之結構單元,(A2-2)含有多環側鏈的樹脂係具有酸性基。由於(A2-2)含有多環側鏈的樹脂具有酸性基,可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。
作為酸性基,較佳為顯示pH小於6的酸性度之基。作為顯示pH小於6的酸性度之基,例如可舉出羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羥基或羥基醯亞胺基。從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳為羧基、羧酸酐基或酚性羥基,更佳為羧基或羧酸酐基。
本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂之酸當量較佳為280g/mol以上,更佳為300g/mol以上,尤佳為400g/mol以上。若酸當量為280g/mol以上,則可抑制鹼顯影時的膜損失。另一方面,酸當量較佳為1,400g/mol以下,更佳為1,100g/mol以下,尤佳為950g/mol以下。若酸當量為1,400g/mol以下,則可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。又,從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,酸當量較佳為羧酸當量。
(A2-2)含有多環側鏈的樹脂中所佔有之來自各種單體成分的結構單元之含有比率係可組合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法及灰分測定等而求出。
<(A2-2)含有多環側鏈的樹脂之具體例>
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂,例如可舉出「ADEKA ARKLS」(註冊商標)WR-101或同WR-301(以上,皆ADEKA公司製)、OGSOL(註冊商標)CR-1030、同CR-TR1、同CR-TR2、同CR-TR3、同CR-TR4、同CR-TR5、同CR-TR6、同CR-TR7、同CR-TR8、同CR-TR9或同CR-TR10(以上,皆大阪瓦斯化學公司製)或TR-B201或TR-B202(以上,皆TRONLY公司製)。
<(A2-2)含有多環側鏈的樹脂之物性>
本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂之雙鍵當量較佳為150g/mol以上,更佳為200g/mol以上,尤佳為250g/mol以上。若雙鍵當量為150g/mol以上,則可提高與基底的基板之密著性。另一方面,雙鍵當量較佳為10,000g/mol以下,更佳為5,000g/mol以下,尤佳為2,000g/mol以下。若雙鍵當量為10,000g/mol以下,則可提高曝光時的感度。
作為本發明中所用之(A2-2)含有多環側鏈的樹脂之Mw,以GPC測定的聚苯乙烯換算,較佳為500以上,更佳為1,000以上,尤佳為1,500以上。若Mw為500以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,Mw較佳為100,000以下,更佳為50,000以下,尤佳為20,000以下。若Mw為100,000以下,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
<(A2-3)酸改質環氧樹脂>
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,例如可舉出以下(I)~(VI)之酸改質環氧樹脂。
(I)對於使多官能苯酚化合物與多官能羧酸酐反應而得之化合物,使環氧化合物反應而得之酸改質環氧樹脂。
(II)對於使多官能苯酚化合物與環氧化合物反應而得之化合物,使多官能羧酸酐反應而得之酸改質環氧樹脂。
(III)對於使多官能醇化合物與多官能羧酸酐反應而得之化合物,使環氧化合物反應而得之酸改質環氧樹脂。
(IV)對於使多官能醇化合物與環氧化合物反應而得之化合物,使多官能羧酸酐反應而得之酸改質環氧樹脂。
(V)對於使多官能環氧化合物與多官能羧酸化合物反應而得之化合物,使環氧化合物反應而得之酸改質環氧樹脂。
(VI)對於使多官能環氧化合物與羧酸化合物反應而得之化合物,使多官能羧酸酐反應而得之酸改質環氧樹脂。
再者,作為苯酚化合物、醇化合物、環氧化合物、羧酸酐及羧酸化合物,例如可舉出國際公開第2017/057281號中記載之化合物。
(A2-3)酸改質環氧樹脂為熱硬化性樹脂,於主鏈之環氧樹脂骨架中具有高耐熱性的芳香族環狀結構。因此,藉由在樹脂組成物中含有(A2-3)酸改質環氧 樹脂,則可提高所得之硬化膜的耐熱性。因此,適合將硬化膜使用於要求耐熱性的用途之情況等。
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,較佳為具有乙烯性不飽和雙鍵基。在樹脂組成物中含有具有乙烯性不飽和雙鍵基的(A2-3)酸改質環氧樹脂,則可提高曝光時的感度。又,所形成的三次元交聯結構,由於脂環式結構或脂肪族結構為主成分,可抑制樹脂的軟化點之高溫化,得到低錐形的圖案形狀,同時可提高所得之硬化膜的機械特性。因此,適合將硬化膜使用於要求機械特性的用途之情況等。
本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂係具有羧基及/或羧酸酐基作為鹼可溶性基。由於具有羧基及/或羧酸酐基,可提高顯影後的解析度。
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,從硬化膜的耐熱性升高之觀點來看,較佳含有由通式(35)所示的結構單元、通式(36)所示的結構單元、通式(37)所示的結構單元、通式(38)所示的結構單元、通式(41)所示的結構單元、通式(42)所示的結構單元及通式(43)所示的結構單元中選出的一種以上。又,本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,從曝光時的感度升高及硬化膜的機械特性升高之觀點來看,較佳為在主鏈、側鏈及末端的任一處以上具有乙烯性不飽和雙鍵基。
通式(35)~(38)中,X51~X54各自獨立地表示碳數1~6的脂肪族結構;Z51表示碳數10~25及3~16價的芳香族結構;R71~R75各自獨立地表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R76及R77各自獨立地表示碳數1~10的烷基,R78~R82各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R83~R88各自獨立地表示通式(39)所示的取代基;a、b、c、d及e各自獨立地表示0~10之整數,f表示0~8之整數,g表示0~6之整數,h、i、j及k各自獨立地表示0~3之整數,l表示0~4之整數。上述烷基、環烷基、芳基、脂肪族結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為通式(38)之Z51的芳香族結構,含有由聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的 一種以上。又,作為通式(38)之Z51的其它芳香族結構,例如可舉出1,2,3,4-四氫萘結構、2,2-二苯基丙烷結構、二苯基醚結構、二苯基酮結構或二苯基碸結構。
通式(39)中,X55表示碳數1~6的伸烷基鏈或碳數4~10的伸環烷基鏈;R89~R91各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基;R92表示氫或通式(40)所示的取代基。通式(39)中,R89及R90各自獨立,較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫;R91較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基。通式(40)中,X56表示碳數1~6的伸烷基鏈或碳數4~10的伸環烷基鏈。通式(40)中,X56較佳為碳數1~4的伸烷基鏈或碳數4~7的伸環烷基鏈。上述伸烷基鏈、伸環烷基鏈、烷基及芳基係可為無取代物或取代物之任一者。
通式(41)~(43)中,X57~X61各自獨立地表示碳數1~6的脂肪族結構,X62及X63各自獨立地表示碳數1~6的伸烷基鏈或碳數4~10的伸環烷基鏈;R93~R97各自獨立地表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R98~R104各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R105表示氫或碳數1~6的烷基,R106及R107各自獨立地表示通式(39)所示的取代基,R108表示氫、通式(39)所示的取代基或通式(40)所示的取代基;m、n、o、p及q各自獨立地表示0~10之整數,r及s各自獨立地表示0~3之整數,t、u、v、w及x各自獨立地表示0~4之整數。上述伸烷基鏈、伸環烷基鏈、烷基、環烷基、芳基及脂肪族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
於本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂之中,作為具有通式(43)所示的結構單元之(A2-3)酸改質 環氧樹脂,較佳為末端具有通式(44)所示的取代基及/或通式(45)所示的取代基者。
通式(44)中,R109表示通式(39)所示的取代基。通式(45)中,X64表示碳數1~6的脂肪族結構;R110表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R111及R112各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;R113表示通式(39)所示的取代基;α表示0~10之整數;β及γ表示0~4之整數。通式(45)中,X64較佳為碳數1~4的脂肪族結構;R110較佳為碳數1~6的烷基、碳數4~7的環烷基或碳數6~10的芳基,R111及R112各自獨立,較佳為鹵素、碳數1~6的烷基、碳數4~7的環烷基或碳數6~10的芳基。
<來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元>
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,較佳的是含有來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元。由於(A2-3)酸改質環氧樹脂含有來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元,可藉由芳香族基之耐熱性,提高硬化膜的耐熱性。作為芳香族羧酸及其衍生物,較佳為由具有芳香族基的四羧酸、具有芳香族基的三羧酸、具有芳香族 基的三羧酸酐、具有芳香族基的二羧酸及具有芳香族基的二羧酸酐中選出的一種以上。
又,尤其在含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,由於(A2-3)酸改質環氧樹脂含有來自芳香族羧酸及其衍生物之結構單元,可藉由芳香族基之立體障礙,提高(D1)顏料的分散安定性。再者,當(D1)顏料為(D1-1)有機顏料時,由於(A2-3)酸改質環氧樹脂中的芳香族基係與(D1-1)有機顏料的芳香族基相互作用,可提高(D1-1)有機顏料的分散安定性。
作為芳香族羧酸及其衍生物,可舉出上述芳香族四羧酸及/或其衍生物、芳香族三羧酸及/或其衍生物、芳香族二羧酸及/或其衍生物中所包含的化合物。
於(A2-3)酸改質環氧樹脂中,來自全部羧酸及其衍生物之結構單元中所佔有之來自芳香族羧酸及/或其衍生物之結構單元的含有比率,較佳為10~100mol%,更佳為20~100mol%,尤佳為30~100mol%。若含有比率為10~100mol%,則可提高硬化膜的耐熱性。
<來自羧酸及其衍生物的酸性基>
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,較佳的是含有來自羧酸及其衍生物之結構單元,(A2-3)酸改質環氧樹脂具有酸性基。由於(A2-3)酸改質環氧樹脂具有酸性基,可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。
作為酸性基,較佳為顯示pH小於6的酸性度之基。作為顯示pH小於6的酸性度之基,例如可舉出羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羥基或羥基醯亞胺基。從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳為羧基、羧酸酐基或酚性羥基,更佳為羧基或羧酸酐基。
本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂之酸當量較佳為280g/mol以上,更佳為300g/mol以上,尤佳為400g/mol以上。若酸當量為280g/mol以上,則可抑制鹼顯影時的膜損失。另一方面,酸當量較佳為1,400g/mol以下,更佳為1,100g/mol以下,尤佳為950g/mol以下。若酸當量為1,400g/mol以下,則可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。又,從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,酸當量更佳為羧酸當量。
(A2-3)酸改質環氧樹脂中所佔有之來自各種單體成分的結構單元之含有比率係可組合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法及灰分測定等而求出。
<(A2-3)酸改質環氧樹脂之具體例>
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂,例如可舉出「KAYARAD」(註冊商標)PCR-1222H、同CCR-1171H、同TCR-1348H、同ZAR-1494H、同ZFR-1401H、同ZCR-1798H、同ZXR-1807H、同 ZCR-6002H、或同ZCR-8001H(以上,皆日本化藥公司製)或「NK OLIGO」(註冊商標)EA-6340、同EA-7140、或同EA-7340(以上,皆新中村化學工業公司製)。
<(A2-3)酸改質環氧樹脂之物性>
作為本發明中所用之(A2-3)酸改質環氧樹脂的Mw,以GPC測定的聚苯乙烯換算,較佳為500以上,更佳為1,000以上,尤佳為1,500以上。若Mw為上述範圍內,則可提高顯影後的解析度。另一方面,Mw較佳為100,000以下,更佳為50,000以下,尤佳為20,000以下。若Mw為上述範圍內,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
<(A2-4)丙烯酸樹脂>
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,例如可舉出使由具有酸性基的共聚合成分、來自(甲基)丙烯酸酯的共聚合成分及其它的共聚合成分中選出的一種以上之共聚合成分進行自由基共聚合而得之丙烯酸樹脂。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳具有乙烯性不飽和雙鍵基。藉由在感光性樹脂組成物中含有具有乙烯性不飽和雙鍵基的(A2-4)丙烯酸樹脂,可提高曝光時的感度。又,所形成的三次元交聯結構,由於脂環式結構或脂肪族結構為主成分,可抑制樹脂的軟化點之高溫化,可得到低錐形的圖案形狀,同時可提高所得之硬化膜的機械特性。因此,適合將硬化膜使用於要求機械特性的用途之情況等。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,從曝光時的感度升高及硬化膜的機械特性升高之觀點來看,較佳含有通式(61)所示的結構單元及/或通式(62)所示的結構單元。
通式(61)及(62)中,Rd1及Rd2各自獨立地表示具有乙烯性不飽和雙鍵基之碳數1~10的烷基、碳數4~15的環烷基或碳數6~15的芳基;R200~R205各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;X90及X91各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基鏈、碳數4~10的伸環烷基鏈或碳數6~15的伸芳基鏈。
通式(61)及(62)中,較佳的是Rd1及Rd2各自獨立,為具有乙烯性不飽和雙鍵基之碳數1~6的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~10的芳基。又,較佳的是R200~R205各自獨立,為氫、碳數1~6的烷基、碳數4~7的環烷基或碳數6~10的芳基。另外,較佳的是X90及X91各自獨立,為直接鍵結、碳數1~6的伸烷基鏈、碳數4~7的伸環烷基鏈或碳數6~10的伸芳基鏈。上述烷 基、環烷基、芳基、伸烷基鏈、伸環烷基鏈及伸芳基鏈亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳為使具有酸性基的共聚合成分或其它的共聚合成分進行自由基共聚合而得之(A2-4)丙烯酸樹脂。作為其它的共聚合成分,較佳為具有芳香族基的共聚合成分或具有脂環式基的共聚合成分。
<來自具有酸性基的共聚合成分之結構單元>
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳的是含有具有酸性基的共聚合成分之結構單元,(A2-4)丙烯酸樹脂具有酸性基。藉由(A2-4)丙烯酸樹脂具有酸性基,可提高鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。
作為酸性基,較佳為顯示pH小於6的酸性度之基。作為顯示pH小於6的酸性度之基,例如可舉出羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羥基、或羥基醯亞胺基。從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,較佳為羧基、羧酸酐基或酚性羥基,更佳為羧基或羧酸酐基。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂之酸當量,較佳為280g/mol以上,更佳為300g/mol以上,尤佳為400g/mol以上。若酸當量為280g/mol以上,則可抑制鹼顯影時的膜損失。另一方面,酸當量較佳為1,400g/mol以下,更佳為1,100g/mol以下,尤佳為950g/mol以下。若酸當量為1,400g/mol以下,則可提高 鹼顯影液的圖案加工性及顯影後的解析度。又,從鹼顯影液的圖案加工性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,酸當量更佳為羧酸當量。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,當(A2-4)丙烯酸樹脂具有羧基時,較佳為不具有環氧基的(A2-4)丙烯酸樹脂。若(A2-4)丙烯酸樹脂具有羧基與環氧基這兩者,則於感光性樹脂組成物的塗液之保管中,有羧基與環氧基反應之可能性。因此,成為樹脂組成物的塗液之保管安定性降低的原因。作為不具有環氧基的(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳為使具有羧基或羧酸酐基的共聚合成分與不具有環氧基的其它共聚合成分進行自由基共聚合而得之(A2-4)丙烯酸樹脂。
<來自具有芳香族基的共聚合成分之結構單元>
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳含有來自具有芳香族基的共聚合成分之結構單元。由於(A2-4)丙烯酸樹脂含有來自具有芳香族基的共聚合成分之結構單元,可藉由芳香族基之耐熱性,提高硬化膜的耐熱性。
又,尤其是在含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,藉由(A2-4)丙烯酸樹脂含有來自具有芳香族基的共聚合成分之結構單元,可透過芳香族基之立體障礙,提高(D1)顏料的分散安定性。再者,當(D1)顏料為(D1-1)有機顏料時,由於(A2-4)丙烯酸樹脂中的芳香族基係與(D1-1)有機顏料的芳香族基相互作用,可提高(D1-1)有機顏料的分散安定性。
於來自(A2-4)丙烯酸樹脂中的全部共聚合成分之結構單元中,所佔有之來自具有芳香族基的共聚合成分之結構單元的含有比率,較佳為10mol%以上,更佳為20mol%以上,尤佳為30mol%以上。若含有比率為10mol%以上,則可提高硬化膜的耐熱性。另一方面,含有比率較佳為80mol%以下,更佳為75mol%以下,尤佳為70mol%以下。若含有比率為80mol%以下,則可提高曝光時的感度。
<來自具有脂環式基的共聚合成分之結構單元>
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳含有來自具有脂環式基的共聚合成分之結構單元。藉由(A2-4)丙烯酸樹脂含有來自具有脂環式基的共聚合成分之結構單元,可透過脂環式基之耐熱性及透明性,提高硬化膜的耐熱性及透明性。
於來自(A2-4)丙烯酸樹脂中的全部共聚合成分之結構單元中,所佔有之來自具有脂環式基的共聚合成分之結構單元的含有比率,較佳為5mol%以上,更佳為10mol%以上,尤佳為15mol%以上。若含有比率為5mol%以上,則可提高硬化膜的耐熱性及透明性。另一方面,含有比率較佳為90mol%以下,更佳為85mol%以下,尤佳為75mol%以下。若含有比率為90mol%以下,則可提高硬化膜的機械特性。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂,較佳為對於使具有酸性基的共聚合成分或其它的共聚合 成分進行自由基共聚合而得之樹脂,更使具有乙烯性不飽和雙鍵基及環氧基的不飽和化合物進行開環加成反應而得之樹脂。由於使具有乙烯性不飽和雙鍵基及環氧基的不飽和化合物進行開環加成反應,可在(A2-4)丙烯酸樹脂之側鏈中導入乙烯性不飽和雙鍵基。
(A2-4)丙烯酸樹脂所佔有之來自各種共聚合成分之結構單元的含有比率係可組合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法及灰分測定等而求出。
<(A2-4)丙烯酸樹脂之物性>
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂的雙鍵當量,較佳為150g/mol以上,更佳為200g/mol以上,尤佳為250g/mol以上。若雙鍵當量為150g/mol以上,則可提高與基底的基板之密著性。另一方面,雙鍵當量較佳為10,000g/mol以下,更佳為5,000g/mol以下,尤佳為2,000g/mol以下。若雙鍵當量為10,000g/mol以下,則可提高曝光時的感度。
作為本發明中所用之(A2-4)丙烯酸樹脂的Mw,以GPC測定的聚苯乙烯換算,較佳為1,000以上,更佳為3,000以上,尤佳為5,000以上。若Mw為1,000以上,則可提高顯影後的解析度。另一方面,Mw較佳為100,000以下,更佳為70,000以下,尤佳為50,000以下。若Mw為100,000以下,則可提高塗布時的均平性及鹼顯影液的圖案加工性。
(A2-4)丙烯酸樹脂係可以眾所周知的方法合成。例如,可舉出於空氣下或氮氣下,於自由基聚合起始劑之存在下,使共聚合成分進行自由基共聚合之方法等。作為自由基共聚合之方法,例如可舉出於空氣下或藉由冒泡或減壓脫氣等而充分氮氣置換反應容器內後,於反應溶劑中,添加共聚合成分與自由基聚合起始劑,在60~110℃反應30~500分鐘之方法等。又,視需要亦可使用硫醇化合物等的鏈轉移劑及/或苯酚化合物等的聚合抑制劑。
於本發明之感光性樹脂組成物中,(A1)第1樹脂及(A2)第2樹脂之合計100質量%中所佔有的(A1)第1樹脂之含有比率較佳為25質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,尤更佳為70質量%以上,特佳為80質量%以上。若含有比率為25質量%以上,則可提高硬化膜的耐熱性。另一方面,(A1)第1樹脂之含有比率較佳為99質量%以下,更佳為98質量%以下,尤佳為97質量%以下,尤更佳為95質量%以下,特佳為90質量%以下。若含有比率為99質量%以下,則可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。
由於本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(A1)第1樹脂及(A2)第2樹脂之含有比率為上述較佳的範圍內,可提高硬化膜的耐熱性,同時可得到低錐形的圖案形狀。因此,由本發明之感光性樹脂組成物所得的硬化膜係適合有機EL顯示器的畫素分割層等之絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等之要求高耐熱性及低 錐形的圖案形狀之用途。特別是在設想因熱分解之脫氣所致的元件不良或特性降低或因高錐形的圖案形狀所致的電極配線之斷線等起因於耐熱性及圖案形狀的問題之用途中,藉由使用本發明之感光性樹脂組成物的硬化膜,可抑制上述問題之發生,製造高可靠性的元件。此外,由於本發明之感光性樹脂組成物含有後述的(D)著色劑,能防止電極配線的可見化或減低外光反射,可提高影像顯示的對比。
<(B)自由基聚合性化合物>
作為本發明之感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有(B)自由基聚合性化合物。
所謂的(B)自由基聚合性化合物,就是指在分子中具有複數的乙烯性不飽和雙鍵基之化合物。於曝光時,藉由自後述的(C1)光聚合起始劑所產生的自由基,(B)自由基聚合性化合物之自由基聚合係進行,藉由樹脂組成物之膜的曝光部在鹼顯影液中不溶化,而可形成負型的圖案。
由於含有(B)自由基聚合性化合物,可促進曝光時的UV硬化,可提高曝光時的感度。此外,熱硬化後的交聯密度升高,可提高硬化膜的硬度。
作為(B)自由基聚合性化合物,較佳為自由基聚合的進行容易之具有(甲基)丙烯酸基的化合物。從曝光時的感度升高及硬化膜的硬度升高之觀點來看,更佳為在分子中具有2個以上的(甲基)丙烯酸基之化合 物。作為(B)自由基聚合性化合物的雙鍵當量,從曝光時的感度升高及低錐形的圖案形成之觀點來看,較佳為80~800g/mol。
作為(B)自由基聚合性化合物,於後述的(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物以外,例如可舉出二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二個三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二個三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二(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、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十一(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙[4-(3-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-參((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、或1,3-雙((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、或彼等之酸改質物。又,從顯影後的解析度升高之觀點來看,亦較佳的 是對於使在分子中具有2個以上的環氧丙氧基之化合物與具有乙烯性不飽和雙鍵基的不飽和羧酸進行開環加成反應而得之化合物,使多元酸羧酸或多元羧酸酐反應而得之化合物。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(B)自由基聚合性化合物之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為15質量份以上,更佳為20質量份以上,尤佳為25質量份以上,特佳為30質量份以上。若含量為15質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。另一方面,(B)自由基聚合性化合物之含量較佳為65質量份以下,更佳為60質量份以下,尤佳為55質量份以下,特佳為50質量份以下。若含量為65質量份以下,則可提高硬化膜的耐熱性,同時可得到低錐形的圖案形狀。
<(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物>
本發明之感光性樹脂組成物,較佳含有選自由(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物所組成之群組的一種以上作為(B)自由基聚合性化合物。
所謂的(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物,就是指在分子中具有複數的乙烯性不飽和雙鍵基及茀骨架之化合物。所謂的(B2)含有茚烷骨架的自由基 聚合性化合物,就是指在分子中具有複數的乙烯性不飽和雙鍵基及茚烷骨架之化合物。
藉由含有(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物或(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物,可提高曝光時的感度及控制顯影後的圖案形狀,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此處,由於可藉由控制顯影後的圖案形狀而形成正錐形的圖案,可提高半色調特性。又,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
再者,尤其是在含有(Dla-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料作為後述的(Da)黑色劑時,有起因於上述顏料的耐鹼性不足而發生源自顏料的顯影殘渣之情況。此時,藉由含有後述的(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物或(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物,可抑制上述源自顏料的顯影殘渣發生。
作為(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物,較佳為通式(31)所示的化合物。作為(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物,較佳為通式(32)所示的化合物及通式(33)所示的化合物。
通式(31)、(32)及(33)中,X21~X26各自獨立地表示碳數6~15及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環、或碳數4~10及2~8價之單環式或縮合多環式的脂肪族烴環;Y21~Y26各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15 的伸芳基;當Y21~Y26為直接鍵結時,Z21~Z26表示直接鍵結,q、r、s、t、u及v為0;當Y21~Y26不是直接鍵結時,Z21~Z26表示氧原子,q、r、s、t、u及v各自獨立地表示0~8之整數;R131~R140各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R141~R144各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R145~R150各自獨立地表示碳數1~10的烷基或羥基;P31~P36各自獨立地表示通式(34)所示的基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0或1;當a、b、c、d、e及f為0時,Z21~Z26表示氧原子;g、h、i、j、k及l各自獨立地表示0~8之整數,m、n、o及p各自獨立地表示0~4之整數;α、β、γ、δ、ε及ζ各自獨立地表示1~4之整數。上述單環式或縮合多環式的芳香族烴環、單環式或縮合多環式的脂肪族烴環、伸烷基、伸環烷基、伸芳基、烷基、環烷基及芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(34)中,R151~R153各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基。通式(34)中,R151較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基;R152及R153各自獨立,較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫。
作為(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物,較佳為自由基聚合容易進行之具有(甲基)丙烯酸基的化合物。從曝光時的感度升高及顯影後的殘渣抑制之觀點來看,更佳為在分子中具有2個以上的(甲基)丙烯酸基之化合物。
(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物之雙鍵當量較佳為150g/mol以上,更佳為170g/mol以上,尤佳為190g/mol以上,特佳為210g/mol以上。若雙鍵當量為150g/mol以上,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物之雙鍵當量較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為400g/mol以下。若雙鍵當量為800g/mol以下,則可提高曝光時的感度。
作為(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物,例如可舉出9,9-雙[4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(3-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基)苯基]茀、9,9-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基苯基)茀、9,9-雙[4-(2-羥基-3-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基)苯基]茀、或9,9-雙[3,4-雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茀、OGSOL(註冊商標)EA-50P、同EA-0200、同EA-0250P、同EA-0300、同EA-500、同EA-1000、同EA-F5510或同GA-5000(以上,皆大阪瓦斯化學公司製)。
作為(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物,例如可舉出1,1-雙[4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茚烷、1,1-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基苯基)茚烷、1,1-雙[4-(2-羥基-3-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基)苯基]茚烷、1,1-雙[3,4-雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茚烷、2,2-雙[4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茚烷、或2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基苯基)茚烷。
(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物係可藉由眾所周知的方法合成。例如,可舉出國際公開第2008/139924號中記載之合成方法。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有之(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物之含量合計,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上,尤佳為2質量份以上,尤更佳為3質量份以上,特佳為5質量份以上。若含量為0.5質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物之含量合計較佳為25質量份以下,更佳為22質量份以下,尤佳為20質量份以下,尤更佳18質量份以下,特佳為15質量份以下。若含量為25質量份以下,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
<(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物>
本發明之感光性樹脂組成物較佳含有(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物作為(B)自由基聚合性化合物。
所謂的(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,就是指在分子中具有複數的乙烯性不飽和雙鍵基及脂肪族鏈或氧化烯鏈等柔軟骨架之化合物。
由於含有(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,曝光時的UV硬化係有效率地進行,可提高曝光時的感度。此外,尤其是在含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,(D1)顏料係藉由(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物之UV硬化時的交聯而被硬化部所固定化,可抑制源自(D1)顏料的顯影後之殘渣發生。又,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。此外,可提高硬化膜的折彎性。此推測係因為具有脂肪族鏈等的柔軟骨架,而促進UV硬化,硬化膜之分子量增大,而且由於在硬化膜中導入柔軟骨架,故而機械物性升高。
再者,尤其是在含有(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料作為後述的(Da)黑色劑時,有起因於上述顏料的耐鹼性不足而發生源自顏料的顯影殘渣之情況。即使於如此的情況下,也由於含有(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,而可抑制上述源自顏料的顯影殘渣發生。
作為(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,較佳為在分子中具有通式(24)所示的基及3個以上的通式(25)所示的基之化合物。
通式(24)中,R125表示氫或碳數1~10的烷基;Z17表示通式(29)所示的基或通式(30)所示的基;a表示1~10之整數,b表示1~4之整數,c表示0或1,d表示1~4之整數,e表示0或1;當c為0時,d為1。通式(25)中,R126~R128各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基。通式(30)中,R129表示氫或碳數1~10的烷基。通式(24)中,c較佳為1,e較佳為1。通式(25)中,R126較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基;R127及R128各自獨立,較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫。通式(30)中,R129較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基。通式(24)中,若c為1,則可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可提高硬化膜的折彎性。
作為(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,較佳為通式(27)所示的化合物及通式(28)所示的化合物。
通式(27)中,X28表示2價的有機基;Y28~Y33各自獨立地表示直接鍵結或上述通式(24)所示的基,Y28~Y33中的至少1個為上述通式(24)所示的基;P12~P17各自獨立地表示氫或上述通式(25)所示的基,P12~P17中的至少3個為上述通式(25)所示的基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0或1,g表示0~10之整數。
通式(27)中,X28較佳為具有由碳數1~10的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基;a、b、c、d、e及f各自獨立,較佳為1,g較佳為0~5。上述脂肪 族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。通式(27)中,Y28~Y33中的上述通式(24)所示的基較佳為2個以上,更佳為3個以上,尤佳為4個以上。若Y28~Y33中的上述通式(24)所示的基為2個以上,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可提高硬化膜的折彎性。
通式(28)中,X29表示2價的有機基;X30及X31各自獨立地表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;Y34~Y37各自獨立地表示直接鍵結或上述通式(24)所示的基,Y34~Y37中的至少1個為上述通式(24)所示的基;R69及R70各自獨立地表示氫或碳數1~10的烷基;P18~P21各自獨立地表示氫或上述通式(25)所示的基,P18~P21中的至少3個為上述通式(25)所示的基;h、i、j及k各自獨立地表示0或1,l表示0~10之整數。
通式(28)中,X29較佳為具有由碳數1~10的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基;h、i、j及k各自獨立,較佳為1,l較佳為0~5。上述烷基、伸烷基鏈、脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。通式(28)中,Y34~Y37中的上述通式(24)所示的基較佳為2個以上,更佳為3個以上,尤佳為4個以上。若Y34~Y37中的上述通式(24)所示的基為2個以上,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可提高硬化膜的折彎性。
作為(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,較佳為具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈。由於(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈,可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可提高硬化膜的折彎性。茲認為此係因為具有內酯改質鏈及/或內醯胺改質鏈,而顯著促進UV硬化,硬化膜的分子量增大。又,推測因為在硬化膜中導入如內酯改質鏈及/或內醯胺改質鏈之柔軟骨架,而機械物性升高。
(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物係上述通式(24)中,c為1、e為1時,具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈。
(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物係在分子中具有的乙烯性不飽和雙鍵基數較佳為3個以上,更佳為4個以上。若乙烯性不飽和雙鍵基數為3個以上,則可提高曝光時的感度。另一方面,(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物係在分子中具有的乙烯性不飽和雙鍵基數較佳為12個以下,更佳為10個以下,尤佳為8個以下,特佳為6個以下。若乙烯性不飽和雙鍵基數為12個以下,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物之雙鍵當量較佳為100g/mol以上,更佳為120g/mol以上,尤佳為150g/mol以上,尤更佳為170g/mol以上, 特佳為200g/mol以上。若雙鍵當量為100g/mol以上,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物之雙鍵當量較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為450g/mol以下。若雙鍵當量為800g/mol以下,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物,於在分子中具有的乙烯性不飽和雙鍵基數為3個以上的化合物中,例如可舉出乙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、δ-戊內酯改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、γ-丁內酯改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、β-丙內酯改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己內醯胺改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質二個三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質甘油三(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或ε-己內酯改質1,3,5-參((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、「KAYARAD」(註冊商標)DPEA-12、同DPCA-20、同DPCA-30、同DPCA-60或同DPCA-120(以上,皆日本 化藥公司製)、或「NK ESTER」(註冊商標)A-DPH-6E、同A-DPH-6P、同M-DPH-6E、同A-9300-1CL或同A-9300-3CL(以上,皆新中村化學工業公司製)。
(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物係可藉由眾所周知之方法合成。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有之(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為5質量份以上,更佳為10質量份以上,尤佳為15質量份以上,特佳為20質量份以上。若含量為5質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另外,可提高硬化膜的折彎性。另一方面,(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物之含量較佳為45質量份以下,更佳為40質量份以下,尤佳為35質量份以下,特佳為30質量份以下。若含量為45質量份以下,則可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。
本發明之感光性樹脂組成物較佳含有上述(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物。藉由組合上述(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物與(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物而使用,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可提高硬化膜的折彎性。於本發明之感光性樹脂組成物中,(B3) 含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之合計100質量%中所佔有的前述(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含有比率較佳為20質量%以上,更佳為25質量%以上,尤佳為30質量%以上,尤更佳為35質量%以上,特佳為40質量%以上。若含有比率為20質量%以上,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可提高硬化膜的折彎性。另一方面,(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含有比率較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下,尤佳為70質量%以下,尤更佳為65質量%以下,特佳為60質量%以下。若含有比率為80質量%以下,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
<(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物>
本發明之感光性樹脂組成物較佳含有(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物作為(B)自由基聚合性化合物。所謂的(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,就是指在分子中具有2個乙烯性不飽和雙鍵基及脂肪族鏈或氧化烯鏈等柔軟骨架之化合物。
由於含有(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,曝光時的UV硬化係有效率地進行,可提高曝光時的感度。此外,尤其含有(D1)顏料作為後述的(D)著色劑時,(D1)顏料係藉由(B4)含有柔軟鏈的二官 能自由基聚合性化合物之UV硬化時的交聯而被硬化部所固定化,可抑制源自(D1)顏料之顯影後的殘渣發生,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此推測係因為具有脂肪族鏈等的柔軟骨架,而促進UV硬化,提高交聯密度,而且由於為二官能,而抑制過度硬化,可維持熱硬化時的回流性。又,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。此推測係因為藉由曝光時的UV硬化度控制,在顯影後可形成低錐形的圖案,可抑制熱硬化時的圖案下擺之回流。
再者,可提高硬化膜的折彎性。此推測係因為具有脂肪族鏈等的柔軟骨架,而促進UV硬化,硬化膜之分子量增大,而且由於在硬化膜中導入柔軟骨架,機械物性升高。又,茲認為由於為二官能,而抑制過度硬化,可提高硬化膜的柔軟性。
再者,尤其是在含有(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料作為後述的(Da)黑色劑時,如前述,有起因於上述顏料的耐鹼性不足而發生源自顏料的顯影殘渣之情況。即使於如此的情況下,也由於含有(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,而可抑制源自前述顏料的顯影殘渣發生。與上述同樣地,推測因為促進UV硬化,交聯密度升高,而前述(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料係被固定化成硬化部,阻礙鹼顯影液所致的分解或溶解。
作為(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,較佳為在分子中具有至少1個通式(21)所示的基及2個通式(25)所示的基之化合物。
通式(20)中,R67表示氫或碳數1~10的烷基;a表示1~10之整數,b表示1~4之整數。通式(21)中,R68表示氫或碳數1~10的烷基;Z18表示通式(29)所示的基或通式(30)所示的基;c表示1~10之整數,d表示1~4之整數。通式(25)中,R126~R128各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基。通式(30)中,R129表示氫或碳數1~10的烷基。通式(20)中,R67較佳為氫或碳數1~4的烷基;a較佳為1~6之整數,b較佳為1或2。通式(21)中,R68較佳為氫或碳數1~4的烷基;c較佳為1~6之整數,d較佳為1或2。通式(25)中,R126較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基;R127及R128各自獨立,較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫。通式(30)中,R129較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基。
作為(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,較佳為通式(22)所示的化合物及通式(23)所示的化合物。
通式(22)中,X38表示2價的有機基;Y38及Y39各自獨立地表示直接鍵結、前述通式(20)所示的基或前述通式(21)所示的基,Y38及Y39中的至少1個為前述通式(21)所示的基;P22及P23表示前述通式(25)所示的基;a及b各自獨立地表示0或1。通式(22)中,X38較佳為具有由碳數1~10的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基,更佳為具有由碳數1~6的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及碳數6~25的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基;a及b各自獨立,較佳為1。上述脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(23)中,X39及X40各自獨立地表示2價的有機基;Y40及Y41各自獨立地表示直接鍵結、前述通式(20)所示的基或前述通式(21)所示的基,Y40及Y41中的至少1個為前述通式(21)所示的基;Z38表示直接鍵結或氧;P24及P25表示前述通式(25)所示的基;c及d各自獨立地表示0或1。通式(23)中,X39及X40較佳為 具有由碳數1~10的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基,更佳為具有由碳數1~6的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及碳數6~25的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基;c及d各自獨立,較佳為1。上述的脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可為雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈。由於(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈,可抑制顯影後的殘渣發生。此外,可提高硬化膜的折彎性。茲認為此係因為具有內酯改質鏈及/或內醯胺改質鏈,而顯著促進UV硬化,硬化膜的分子量增大。又,推測因為在硬化膜中導入如內酯改質鏈及/或內醯胺改質鏈之柔軟骨架,而機械物性升高。
(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物具有如上述通式(34)所示的基時,具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈。
作為內酯改質鏈,較佳為來自內酯化合物之結構。作為內酯化合物,可舉出β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯或ε-己內酯。作為內醯胺改質鏈,較佳為來自內醯胺化合物之結構。作為內醯胺化合物,可舉出β-丙內醯胺、γ-丁內醯胺、δ-戊內醯胺或ε-己內醯胺。
(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之雙鍵當量較佳為100g/mol以上,更佳為120g/mol以上,尤佳為150g/mol以上,尤更佳為170g/mol以上,特佳為200g/mol以上。若雙鍵當量為100g/mol以上,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。另一方面,(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之雙鍵當量較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為450g/mol以下。若雙鍵當量為800g/mol以下,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之分子量較佳為200以上,更佳為250以上,尤佳為300以上,尤更佳為350以上,特佳為400以上。若分子量為200以上,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。另一方面,(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之分子量較佳為1,000以下,更佳為900以下,尤佳為800以下,特佳為700以下。若分子量為1,000以下,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
作為(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,於在分子中具有的乙烯性不飽和雙鍵基數為2個的化合物中,例如可舉出ε-己內酯改質羥基三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質二個三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質甘油二(甲基)丙烯酸 酯、ε-己內酯改質季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質二羥甲基-三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質1,3-雙((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、或ε-己內酯改質1,3-雙((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、或「KAYARAD」(註冊商標)HX-220、或同HX-620(以上,皆日本化藥公司製)。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有之(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為3質量份以上,更佳為5質量份以上,尤佳為10質量份以上,尤更佳為15質量份以上,特佳為20質量份以上。若含量為3質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時可形成低錐形的圖案。此外,可提高硬化膜的折彎性。另一方面,(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含量較佳為40質量份以下,更佳為35質量份以下,尤佳為30質量份以下,特佳為25質量份以下。若含量為40質量份以下,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
本發明之感光性樹脂組成物較佳含有上述之(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物。藉由組合上述(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物與(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物而使用,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可提高硬化膜的折彎性。於本發明之感光性樹脂組成物中, (B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之合計100質量%中所佔有之前述(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含有比率較佳為20質量%以上,更佳為25質量%以上,尤佳為30質量%以上,尤更佳為35質量%以上,特佳為40質量%以上。若含有比率為20質量%以上,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可提高硬化膜的折彎性。另一方面,(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含有比率較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下,尤佳為70質量%以下,尤更佳為65質量%以下,特佳為60質量%以下。若含有比率為80質量%以下,則可提高曝光時的感度,同時可抑制顯影後的殘渣發生,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
<負型感光性>
本發明之感光性樹脂組成物進一步含有(C)感光劑。作為(C)感光劑,較佳為(C1)光聚合起始劑及/或(C2)光酸產生劑。
<(C1)光聚合起始劑>
所謂的(C1)光聚合起始劑,就是藉由曝光而鍵裂開及/或反應,產生自由基之化合物。
由於含有(C1)光聚合起始劑,上述(B)自由基聚合性化合物的自由基聚合係進行,由於樹脂組成物 之膜的曝光部係在鹼顯影液中不溶化,可形成負型的圖案。又,可促進曝光時的UV硬化,提高感度。
又,由於含有特定量以上的(C1)光聚合起始劑,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。茲認為此係起因於曝光時來自(C1)光聚合起始劑的自由基發生量之增加。即,推測由於使曝光時的自由基發生量增加,所發生的自由基與上述(B)自由基聚合性化合物中的乙烯性不飽和雙鍵基之碰撞機率變高,而促進UV硬化,交聯密度升高,由於抑制熱硬化時的圖案之錐形部及圖案下擺的回流,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(C1)光聚合起始劑,例如較佳為苄基縮酮系光聚合起始劑、α-羥基酮系光聚合起始劑、α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑、吖啶系光聚合起始劑、二茂鈦系光聚合起始劑、二苯基酮系光聚合起始劑、苯乙酮系光聚合起始劑、芳香族酮酯系光聚合起始劑或苯甲酸酯系光聚合起始劑,從曝光時的感度升高之觀點來看,更佳為α-羥基酮系光聚合起始劑、α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑、吖啶系光聚合起始劑或二苯基酮系光聚合起始劑,尤佳為α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑。
作為苄基縮酮系光聚合起始劑,例如可舉出2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮。
作為α-羥基酮系光聚合起始劑,例如可舉出1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、或2-羥基-1-[4-[4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苄基]苯基]-2-甲基丙烷-1-酮。
作為α-胺基酮系光聚合起始劑,例如可舉出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-啉基苯基)-丁烷-1-酮、或3,6-雙(2-甲基-2-啉基丙醯基)-9-辛基-9H-咔唑。
作為醯基膦氧化物系光聚合起始劑,例如可舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基膦氧化物、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物、或雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-(2,4,4-三甲基戊基)膦氧化物。
作為肟酯系光聚合起始劑,例如可舉出1-苯基丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基丁烷-1,2-二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1,3-二苯基丙烷-1,2,3-三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮-2-(O-苯甲醯基)肟、1-[4-[4-羧基苯硫基]苯基]丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙醯基)肟、1-[4-[4-(2-羥基乙氧基)苯硫基]苯基]丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙醯基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]-3-環戊基丙烷-1,2-二酮-2-(O-苯甲醯基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]-2-環戊基乙烷-1,2-二酮-2-(O-乙醯基)肟、1-[9,9-二乙基茀-2-基]丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙醯 基)肟、1-[9,9-二正丙基-7-(2-甲基苯甲醯基)-茀-2-基]乙酮-1-(O-乙醯基)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙醯基)肟、1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-[1-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊環-4-基)甲氧基]苯甲醯基]-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙醯基)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-3-環戊基丙烷-1-酮-1-(O-乙醯基)肟、或1-(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(O-乙醯基)肟。
作為吖啶系光聚合起始劑,例如可舉出1,7-雙(吖啶-9-基)正庚烷。
作為二茂鈦系光聚合起始劑,例如可舉出雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙[2,6-二氟)-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]鈦(IV)或雙(η5-3-甲基-2,4-環戊二烯-1-基)-雙(2,6-二氟苯基)鈦(IV)。
作為二苯基酮系光聚合起始劑,例如可舉出二苯基酮、4,4’-雙(二甲基胺基)二苯基酮、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯基酮、4-苯基二苯基酮、4,4-二氯二苯基酮、4-羥基二苯基酮、烷基化二苯基酮、3,3’,4,4’-肆(第三丁基過氧羰基)二苯基酮、4-甲基二苯基酮、二苄基酮或茀酮。
作為苯乙酮系光聚合起始劑,例如可舉出2,2-二乙氧基苯乙酮、2,3-二乙氧基苯乙酮、4-第三丁基二氯苯乙酮、亞苄基苯乙酮或4-疊氮基亞苄基苯乙酮。
作為芳香族酮酯系光聚合起始劑,例如可舉出2-苯基-2-氧基乙酸甲酯。
作為苯甲酸酯系光聚合起始劑,例如可舉出4-二甲基胺基苯甲酸乙酯、4-二甲基胺基苯甲酸(2-乙基)己酯、4-二乙基胺基苯甲酸乙酯或2-苯甲醯基苯甲酸甲酯。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(C1)光聚合起始劑之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為10質量份以上,更佳為12質量份以上,尤佳為14質量份以上,特佳為15質量份以上。若含量為10質量份以上,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(C1)光聚合起始劑之含量較佳為30質量份以下,更佳為25質量份以下,尤佳為22質量份以下,特佳為20質量份以下。若含量為30質量份以下,則可提高顯影後的解析度,同時可得到低錐形的圖案之硬化膜。
<(C2)光酸產生劑>
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有(C2)光酸產生劑作為(C)感光劑。
所謂的(C2)光酸產生劑,就是藉由曝光引起鍵裂開,產生酸之化合物。由於含有(C2)光酸產生劑,可促進曝光時的UV硬化,提高感度。又,樹脂組成物之熱硬化後的交聯密度升高,可提高硬化膜的耐藥品性。作為(C2)光酸產生劑,有離子性化合物與非離子性化合物。
作為離子性化合物的(C2)光酸產生劑,較佳為不含重金屬、鹵素離子者,更佳為三有機鋶鹽系化合物。作為三有機鋶鹽系化合物,例如可舉出三苯基鋶的甲磺酸鹽、三氟甲烷磺酸鹽、樟腦磺酸鹽或4-甲苯磺酸鹽;二甲基-1-萘基鋶的甲磺酸鹽、三氟甲烷磺酸鹽、樟腦磺酸鹽或4-甲苯磺酸鹽;二甲基(4-羥基-1-萘基)鋶的甲磺酸鹽、三氟甲烷磺酸鹽、樟腦磺酸鹽或4-甲苯磺酸鹽;二甲基(4,7-二羥基-1-萘基)鋶的甲磺酸鹽、三氟甲烷磺酸鹽、樟腦磺酸鹽或4-甲苯磺酸鹽;二苯基碘鎓的甲磺酸鹽、三氟甲烷磺酸鹽、樟腦磺酸鹽或4-甲苯磺酸鹽。
作為非離子性之(C2)光酸產生劑,例如可舉出含鹵素的化合物、重氮甲烷化合物、碸化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物、磺醯亞胺化合物、磷酸酯化合物或碸苯并三唑化合物。
於此等的(C2)光酸產生劑之中,從溶解性與硬化膜的絕緣性之觀點來看,非離子性化合物係比離子性化合物更佳。從所產生的酸的強度之觀點來看,更佳為產生苯磺酸、4-甲苯磺酸、全氟烷基磺酸或磷酸者。從對於j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)或g線(波長436nm)的量子產率之高度所致的高感度與硬化膜的透明性之觀點來看,更佳為磺酸酯化合物、磺醯亞胺化合物或亞胺基磺酸酯化合物。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(C2)光酸產生劑之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基 聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,尤佳為0.7質量份以上,特佳為1質量份以上。若含量為0.1質量份以上,則可提高曝光時的感度。另一方面,(C2)光酸產生劑之含量較佳為25質量份以下,更佳為20質量份以下,尤佳為17質量份以下,特佳為15質量份以下。若含量為25質量份以下,則可提高顯影後的解析度,同時可得到低錐形的圖案形狀。
<(D)著色劑、(Da)黑色劑及(Db)黑色以外之著色劑>
本發明之感光性樹脂組成物進一步含有(D)著色劑。所謂的(D)著色劑,就是吸收特定波長的光之化合物,尤其是指因吸收可見光線的波長(380~780nm)之光而著色之化合物。
由於含有(D)著色劑,可使由感光性樹脂組成物所得之膜著色,可賦予使穿透樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光著色成所欲之色的著色性。又,可賦予遮光性,其係從穿透樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光中,遮蔽(D)著色劑所吸收的波長之光。
作為(D)著色劑,可舉出吸收可見光線的波長之光,著色成紅、橙、黃、綠、藍或紫色之化合物。藉由組合二色以上的此等之著色劑,可提高將穿透樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光調色成所欲的色座標之調色性。
本發明之感光性樹脂組成物係就(D)著色劑而言,含有(Da)黑色劑作為必要成分。所謂的(Da)黑色劑,就是指因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色之化合物。由於含有(Da)黑色劑,樹脂組成物之膜係黑色化,故可提高將穿透樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光予以遮蔽之遮光性。因此,適合畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、閘極絕緣層、彩色濾光片、黑色矩陣或黑柱間隔物等用途。特佳的是作為有機EL顯示器之具有遮光性的畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層或閘極絕緣層,適合具有遮光性的畫素分割層、層間絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等之要求藉由抑制外光反射而高對比化之用途。
所謂(D)著色劑的黑色,就是指於Color Index Generic Number(以下,「C.I.編號」)中包含「黑(BLACK)」者。未賦予C.I.編號者係指在成為硬化膜時為黑色者。包括二色以上的C.I.編號不是黑色之(D)著色劑的混合物及未賦予C.I.編號之(D)著色劑的至少一者,所謂二色以上的(D)著色劑之混合物中的黑色,就是指在成為硬化膜時為黑色者。所謂成為硬化膜時的黑色,就是指於含有(D)著色劑的樹脂組成物之硬化膜的透射光譜中,將在波長550nm的膜厚每1.0μm的穿透率, 根據藍伯特-比爾之式,以在波長550nm的穿透率成為10%之方式,在0.1~1.5μm之範圍內換算膜厚時,換算後的透射光譜之在波長450~650nm的穿透率為25%以下者。
硬化膜之透射光譜係可藉由以下之方法求出。以樹脂組成物之全部固體成分中所佔有的(D)著色劑之含有比率成為35質量%之方式,調製至少包含任意的黏結劑樹脂及(D)著色劑之樹脂組成物。於TEMPAX玻璃基板(AGC TECHNO GLASS公司製)上,塗布該樹脂組成物之膜後,在110℃預烘烤2分鐘而成膜,得到預烘烤膜。接著,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),於氮氣環境下,在250℃熱硬化60分鐘,製作含有(D)著色劑的樹脂組成物之膜厚1.0μm的硬化膜(以下,「含有著色劑的硬化膜」)。又,調製包含前述黏結劑樹脂但不含(D)著色劑之樹脂組成物,以與上述同樣之方法,在TEMPAX玻璃基板上塗布、預烘烤及熱硬化,製作不含(D)著色劑的樹脂組成物之膜厚1.0μm的硬化膜(以下,「空白用硬化膜」)。使用紫外可見分光光度計(MultiSpec-1500;島津製作所公司製),首先,測定以膜厚1.0μm成膜有空白硬化膜的TEMPAX玻璃基板,將其紫外可見吸收光譜當作空白。其次,以單光束測定已成膜有所製作之含有著色劑的硬化膜之TEMPAX玻璃基板,求出在波長450~650nm之膜厚每1.0μm的穿透率,從與空白的差量來算出含有著色劑的硬化膜之穿透率。
作為(Da)黑色劑,從遮光性之觀點來看,較佳為吸收可見光線的全波長之光,著色成黑色之化合物。又,亦以由紅、橙、黃、綠、藍或紫色之著色劑中選出的二色以上之(D)著色劑的混合物為佳。藉由組合二色以上的此等之(D)著色劑,可模擬地著色成黑色,可提高遮光性。
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(Da)黑色劑較佳含有由後述的(D1a)黑色顏料、(D2a-1)黑色染料及(D2a-2)二色以上的染料混合物中選出的一種以上,從遮光性之觀點來看,更佳為含有後述的(D1a)黑色顏料。
所謂(Db)黑色以外的著色劑,就是指因吸收可見光線的波長之光而著色之化合物。即,上述之著色成黑色以外的紅、橙、黃、綠、藍或紫色之著色劑。由於含有(Da)黑色劑及(Db)黑色以外之著色劑,可將遮光性以及著色性及/或調色性賦予至樹脂組成物之膜。
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(Db)黑色以外之著色劑較佳含有後述的(D1b)黑色以外之顏料及/或(D2b)黑色以外之染料,從遮光性及耐熱性或耐候性之觀點來看,更佳為含有後述的(D1b)黑色以外之顏料。
於本發明之感光性樹脂組成物中,(A)鹼可溶性樹脂、(D)著色劑及後述的(E)分散劑之合計100質量%中所佔有的(D)著色劑之含有比率,較佳為15質量%以上,更佳為20質量%以上,尤佳為25質量%以上,特 佳為30質量%以上。若含有比率為15質量%以上,則可提高遮光性、著色性或調色性。另一方面,(D)著色劑之含有比率較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下,尤佳為70質量%以下,特佳為65質量%以下。若含有比率為80質量%以下,則可提曝光時的感度。
又,溶劑以外的本發明之感光性樹脂組成物的全部固體成分中所佔有的(D)著色劑之含有比率,較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上,特佳為20質量%以上。若含有比率為5質量%以上,則可提高遮光性、著色性或調色性。另一方面,(D)著色劑之含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,尤佳為60質量%以下,尤更佳為55質量%以下,特佳為50質量%以下。若含有比率為70質量%以下,則可提高曝光時的感度。
於本發明之感光性樹脂組成物中,(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%。又,(Da)黑色劑之較佳含有比率係如上述(D)著色劑之較佳含有比率。
<(D1)顏料、(D1-1)有機顏料及(D1-2)無機顏料>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D)著色劑較佳含有(D1)顏料。作為上述(D)著色劑含有(D1)顏料之態樣,必須含有上述(Da)黑色劑,可任意地含有(Db)黑色以外之著色劑。
所謂的(D1)顏料,就是指藉由(D1)顏料物理吸附於對象物之表面,或對象物之表面與(D1)顏料的相互作用等,而使對象物著色之化合物,一般不溶於溶劑等中。又,(D1)顏料之著色係隱蔽性高,不易因紫外線等而褪色。由於含有(D1)顏料,可著色成為隱蔽性優異之色,可提高樹脂組成物之膜的遮光性及耐候性。
(D1)顏料之數量平均粒徑較佳為1~1,000nm,更佳為5~500nm,尤佳為10~200nm。若(D1)顏料之數量平均粒徑為1~1,000nm,則可提高樹脂組成物之膜的遮光性及(D1)顏料之分散安定性。
此處,(D1)顏料之數量平均粒徑係可使用次微米粒度分布測定裝置(N4-PLUS;Beckman-Coulter公司製)或仄他電位‧粒徑‧分子量測定裝置(Zetasizer Nano ZS;SYSMEX公司)製),測定溶液中的(D1)顏料之布朗運動所致的雷射散射(動態光散射法)而求出。又,由樹脂組成物所得之硬化膜中的(D1)顏料之數量平均粒徑,係可使用掃描型電子顯微鏡(以下,「SEM」)及穿透型電子顯微鏡(以下,「TEM」)測定而求出。將SEM及TEM中的放大倍率設為50,000~200,000倍,直接測定(D1)顏料的數量平均粒徑。當(D1)顏料為真球時,測定真球之直徑,當作數量平均粒徑。當(D1)顏料不是真球時,測定最長徑(以下,「長軸徑」)及與長軸徑正交的方向中最長徑(以下,「短軸徑」),將長軸徑與短軸徑予以平均,將二軸平均徑當作數量平均粒徑。
作為(D1)顏料,例如可舉出(D1-1)有機顏料或(D1-2)無機顏料。作為(D1-1)有機顏料,例如可舉出酞菁系顏料、蒽醌系顏料、喹吖啶酮系顏料、二系顏料、硫靛系顏料、二酮基吡咯并吡咯系顏料、士林系顏料、吲哚啉系顏料、苯并呋喃酮系顏料、苝系顏料、苯胺系顏料、偶氮系顏料、縮合偶氮系顏料或碳黑。作為(D1-2)無機顏料,例如可舉出石墨或銀錫合金、或鈦、銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣或銀等的金屬之微粒子、氧化物、複合氧化物、硫化物、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氮化物、碳化物或氮氧化物。
溶劑以外的本發明之感光性樹脂組成物的全部固體成分中所佔有的(D1)顏料、(D1-1)有機顏料及(D1-2)無機顏料之較佳含有比率係如上述(D)著色劑之較佳含有比率。
<(D1a)黑色顏料及(D1b)黑色以外之顏料>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D1)顏料較佳含有(D1a)黑色顏料、或(D1a)黑色顏料及(D1b)黑色以外之顏料。
所謂的(D1a)黑色顏料,就是指因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色之顏料。藉由含有(D1a)黑色顏料,由於樹脂組成物之膜係黑色化,同時隱蔽性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為上述(Da)黑色劑是(D1a)黑色顏料,此(D1a)黑色顏料係由 後述的(D1a-1)黑色有機顏料、(D1a-2)黑色無機顏料及(D1a-3)二色以上之著色顏料混合物中選出的一種以上。
所謂(D1b)黑色以外之顏料,就是指因吸收可見光線之波長的光而著色成黑色以外的紫、藍、綠、黃、橙或紅色之顏料。由於含有(D1b)黑色以外之顏料,可使樹脂組成物之膜著色,可賦予著色性或調色性。藉由組合二色以上的(D1b)黑色以外之顏料,可將樹脂組成物之膜調色至所欲的色座標,可提高調色性。作為(D1b)黑色以外之顏料,可舉出後述之著色成黑色以外的紅、橙、黃、綠、藍或紫色之顏料。
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D1b)黑色以外之顏料較佳為後述的(D1b-1)黑色以外之有機顏料及/或(D1b-2)黑色以外之無機顏料。
<(D1a-1)黑色有機顏料、(D1a-2)黑色無機顏料及(D1a-3)二色以上的著色顏料混合物>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D1a)黑色顏料較佳為由(D1a-1)黑色有機顏料、(D1a-2)黑色無機顏料及(D1a-3)二色以上的著色顏料混合物中選出的一種以上。
所謂的(D1a-1)黑色有機顏料,就是指因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色之有機顏料。藉由含有(D1a-1)黑色有機顏料,由於樹脂組成物之膜係黑色化,同時隱蔽性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。再者,由於為有機物,可藉由化學結構變化或官能 轉換,調整能穿透或遮蔽所欲的特定波長之光等的樹脂組成物之膜的透射光譜或吸收光譜,而提高調色性。又,(D1a-1)黑色有機顏料由於與一般的無機顏料比較之下,絕緣性及低介電性優異,故藉由含有(D1a-1)黑色有機顏料,可提高膜的電阻值。特別是在作為有機EL顯示器的畫素分割層等之絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等而使用時,可抑制發光不良等,提高可靠性。
作為(D1a-1)黑色有機顏料,例如可舉出蒽醌系黑色顏料、苯并呋喃酮系黑色顏料、苝系黑色顏料、苯胺系黑色顏料、次甲基偶氮系黑色顏料或碳黑。作為碳黑,例如可舉出槽黑、爐黑、熱黑、乙炔黑及燈黑。從遮光性之觀點來看,較佳為槽黑。
所謂的(D1a-2)黑色無機顏料,就是指因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色之無機顏料。藉由含有(D1a-2)黑色無機顏料,由於樹脂組成物之膜係黑色化,同時隱蔽性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。再者,由於為無機物,耐熱性及耐候性更優異,可提高樹脂組成物之膜的耐熱性及耐候性。
作為(D1a-2)黑色無機顏料,例如可舉出石墨或銀錫合金、或鈦、銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣或銀等之金屬的微粒子、氧化物、複合氧化物、硫化物、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氮化物、碳化物或氮氧化物。從遮光性提高之觀點來看,較佳為鈦或銀之微粒子、氧化物、複合氧化物、硫化物、氮化物、碳化物或氮氧化物,更佳為鈦之氮化物或氮氧化物。
所謂的(D1a-3)二色以上之顏料混合物,就是指藉由組合由紅、橙、黃、綠、藍或紫色之顏料中選出的二色以上之顏料,而模擬地著色成黑色之顏料混合物。藉由含有(D1a-3)二色以上之顏料混合物,由於樹脂組成物之膜係黑色化,同時隱蔽性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。再者,由於混合二色以上之顏料,可調整能穿透或遮蔽所欲的特定波長之光等的樹脂組成物之膜的透射光譜或吸收光譜,提高調色性。
作為黑色有機顏料、黑色無機顏料、紅色顏料、橙色顏料、黃色顏料、綠色顏料、藍色顏料及紫色顏料,可使用眾所周知者。
<(D1b-1)黑色以外之有機顏料、(D1b-2)黑色以外之無機顏料>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D1b)黑色以外之顏料較佳為(D1b-1)黑色以外之有機顏料及/或(D1b-2)黑色以外之無機顏料。
所謂的(D1b-1)黑色以外之有機顏料,就是指因吸收可見光線之波長的光而著色成黑色以外的紅、橙、黃、綠、藍或紫色之有機顏料。由於含有(D1b-1)黑色以外之有機顏料,可使樹脂組成物之膜著色,可賦予著色性或調色性。再者,由於為有機物,可藉由化學結構變化或官能轉換,調整能穿透或遮蔽所欲的特定波長之光等的樹脂組成物之膜的透射光譜或吸收光譜,而提高調色性。藉由組合二色以上的(D1b-1)黑色以外之有機 顏料,可將樹脂組成物之膜調色至所欲的色座標,可提高調色性。作為(D1b-1)黑色以外之有機顏料,可舉出著色成黑色以外的紅、橙、黃、綠、藍或紫色之有機顏料。
所謂的(D1b-2)黑色以外之無機顏料,就是指因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色以外的紅、橙、黃、綠、藍或紫色之無機顏料。由於含有(D1b-2)黑色以外之無機顏料,可使樹脂組成物之膜著色,可賦予著色性或調色性。再者,由於為無機物,耐熱性及耐候性更優異,可提高樹脂組成物之膜的耐熱性及耐候性。藉由組合二色以上的(D1b-2)黑色以外之無機顏料,可將樹脂組成物之膜調色至所欲的色座標,可提高調色性。藉由組合二色以上的(D1b-2)黑色以外之無機顏料,可將樹脂組成物之膜調色至所欲的色座標,可提高調色性。作為(D1b-2)黑色以外之無機顏料,可舉出著色成黑色以外的紅、橙、黃、綠、藍或紫色之無機顏料。
<(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料、(D1a-1b)苝系黑色顏料及(D1a-1c)偶氮系黑色顏料>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D1a-1)黑色有機顏料較佳為選自由(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料、(D1a-1b)苝系黑色顏料及(D1a-1c)偶氮系黑色顏料所組成之群組的一種以上。
藉由含有選自由(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料、(D1a-1b)苝系黑色顏料及(D1a-1c)偶氮系黑色顏料所組成之群組的一種以上,樹脂組成物之膜係黑色 化,同時隱蔽性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。特別的是與一般的有機顏料比較之下,由於樹脂組成物中的顏料之每單位含有比率的遮光性優異,可以少的含有比率賦予同等的遮光性。因此,可提高膜的遮光性,同時可提高曝光時的感度。再者,由於為有機物,可藉由化學結構變化或官能轉換,調整能穿透或遮蔽所欲的特定波長之光等的樹脂組成物之膜的透射光譜或吸收光譜,而提高調色性。尤其是由於可提高近紅外區域的波長(例如,700nm以上)之穿透率,故而具有遮光性,適合利用近紅外區域的波長之光的用途。又,與一般的有機顏料及無機顏料比較之下,由於絕緣性及低介電性優異,可提高膜的電阻值。特別是在作為有機EL顯示器之畫素分割層等絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等使用時,可抑制發光不良等,提高可靠性。
又,(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料係吸收可見光線的波長之光,但另一方面紫外區域的波長(例如,400nm以下)之穿透率高,故藉由含有(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料,可提高曝光時的感度。
所謂的(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料,就是指在分子中具有苯并呋喃-2(3H)-酮結構或苯并呋喃-3(2H)-酮結構之因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色之化合物。
另一方面,含有(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料時,如上述,有起因於上述顏料的耐鹼性不足而發生源自顏料的顯影殘渣之情況。即,由於顯影時上述 (D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料之表面係暴露於鹼顯影液中,有表面的一部分係分解或溶解,作為上述源自顏料的顯影殘渣,殘存在基板上之情況。如此的情況係如上述,藉由含有(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物或(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物,可抑制上述源自顏料的顯影殘渣發生。
作為(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料,較佳為通式(63)~(68)之任一者所示的苯并呋喃酮化合物、其幾何異構物、其鹽或其幾何異構物之鹽。
通式(63)~(65)中,R206、R207、R212、R213、R218及R219各自獨立地表示氫、鹵素原子、碳數1~10的烷基或或具有1~20個氟原子之碳數1~10的烷基;R208、R209、R214、R215、R220及R221各自獨立地表示氫、鹵素原子、R251、COOH、COOR251、COO-、CONH2、CONHR251、CONR251R252、CN、OH、OR251、OCOR251、OCONH2、OCONHR251、OCONR251R252、NO2、NH2、NHR251、NR251R252、NHCOR251、NR251COR252、N=CH2、N=CHR251、N=CR251R252、SH、SR251、SOR251、SO2R251、SO3R251、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHR251或SO2NR251R252,R251及R252各自獨立地表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數2~10的烯基、碳數4~10的環烯基或碳數2~10的炔基;複數的R208、R209、R214、R215、R220或R221亦可直接鍵結或以氧原子橋、硫原子橋、NH橋或NR251橋形成環;R210、R211、R216、R217、R222及R223各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0~4之整數。上述烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基及芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(66)~(68)中,R253、R254、R259、R260、R265及R266各自獨立地表示氫、鹵素原子、碳數1~10的烷基或具有1~20個氟原子之碳數1~10的烷基;R255、R256、R261、R262、R267及R268各自獨立地表示氫、鹵素原子、R271、COOH、COOR271、COO-、CONH2、CONHR271、CONR271R272、CN、OH、OR271、OCOR271、OCONH2、OCONHR271、OCONR271R272、NO2、NH2、NHR271、NR271R272、NHCOR271、NR271COR272、N=CH2、N=CHR271、N=CR271R272、SH、SR271、SOR271、SO2R271、SO3R271、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHR271或SO2NR271R272,R271 及R272各自獨立地表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數2~10的烯基、碳數4~10的環烯基或碳數2~10的炔基;複數的R255、R256、R261、R262、R267或R268亦可直接鍵結或以氧原子橋、硫原子橋、NH橋或NR271橋形成環;R257、R258、R263、R264、R269及R270各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0~4之整數。上述烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基及芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料,例如可舉出「IRGAPHOR」(註冊商標)BLACK S0100CF(BASF公司製)、國際公開2010/081624號中記載之黑色顏料或國際公開第2010/081756號中記載之黑色顏料。
所謂的(D1a-1b)苝系黑色顏料料,就是指在分子中具有苝結構之因吸收可見光線的波長之光而著色成黑色之化合物。
作為(D1a-1b)苝系黑色顏料,較佳為通式(69)~(71)之任一者所示的苝化合物、其幾何異構物、其鹽或其幾何異構物之鹽。
通式(69)~(71)中,X92、X93、X94及X95各自獨立地表示碳數1~10的伸烷基鏈;R224及R225各自獨立地表示氫、羥基、碳數1~6的烷氧基或碳數2~6的醯基;R273及R274各自獨立地表示氫或碳數1~10的烷基;a及b各自獨立地表示0~5之整數。上述伸烷基鏈、烷氧基、醯基及烷基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(D1a-1b)苝系黑色顏料,例如可舉出顏料黑31或32(數值皆C.I.編號)。
於上述以外,可舉出「PALIOGEN」(註冊商標)BLACK S0084、同K0084、同L0086、同K0086、同EH0788或同FK4281(以上,皆BASF公司製)。
所謂的(D1a-1c)偶氮系黑色顏料,就是指在分子內具有偶氮基之因吸收可見光線之波長的光而著 色成黑色之化合物。作為(D1a-1c)偶氮系黑色顏料,較佳為通式(72)所示的偶氮化合物。
通式(72)中,X96表示碳數6~15的伸芳基鏈;Y96表示碳數6~15的伸芳基鏈;R275、R276及R277各自獨立地表示鹵素或碳數1~10的烷基;R278表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數1~6的烷氧基或硝基;R279表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數2~10的醯基胺基或硝基;R280、R281、R282及R283各自獨立地表示氫或碳數1~10的烷基;a表示0~4之整數,b表示0~2之整數,c表示0~4之整數,d及e各自獨立地表示0~8之整數,n表示1~4之整數。上述伸芳基鏈、烷基、烷氧基及醯基胺基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(D1a-1c)偶氮系黑色顏料,例如可舉出「CHROMOFINE」(註冊商標)BLACK A1103(大日精化工業公司製)、日本特開平01-170601號公報中記載之黑色顏料或日本特開平02-034664號公報中記載之黑色顏料。
於溶劑以外的本發明之感光性樹脂組成物的全部固體成分中,所佔有之選自由(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料、(D1a-1b)苝系黑色顏料及(D1a-1c)偶氮系黑色顏料所組成之群組的一種以上之含有比率,較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上,特佳為20質量%以上。若含有比率為5質量%以,則可提高遮光性及調色性。另一方面,選自由(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料、(D1a-1b)苝系黑色顏料及(D1a-1c)偶氮系黑色顏料所組成之群組的一種以上之含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,尤佳為60質量%以下,尤更佳為55質量%以下,特佳為50質量%以下。若含有比率為70質量%以下,則可提高曝光時的感度。
<(DC)被覆層>
於本發明之感光性樹脂組成物中,前述(D1a-1)黑色有機顏料宜進一步含有(DC)被覆層。所謂的(DC)被覆層,就是指例如藉由矽烷偶合劑的表面處理、矽酸鹽的表面處理、金屬烷氧化物的表面處理或樹脂的被覆處理等處理而形成之被覆顏料表面的層。
由於含有(DC)被覆層,可使前述(D1a-1)黑色有機顏料的粒子表面進行酸性化、鹼性化、親水性化或疏水性化等,而將粒子的表面狀態改質,可提高耐酸性、耐鹼性、耐溶劑性、分散安定性或耐熱性等。因此,可抑制源自顏料的顯影殘渣發生。又,可抑制顯影時的 側蝕,在顯影後形成低錐形的圖案,再者,可抑制熱硬化時的圖案下擺之回流,而可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。此外,可藉由顯影後的圖案形狀控制而形成低錐形的圖案,故可提高半色調特性。另外,由於在粒子表面上形成絕緣性的被覆層,可提高硬化膜的絕緣性,藉由洩漏電流的減低等,可提高顯示器的可靠性等。
作為前述(D1a-1)黑色有機顏料,尤其是在含有(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料時,藉由使(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料含有(DC)被覆層,可提高前述顏料的耐鹼性,可抑制前述源自顏料的顯影殘渣發生。
相對於前述(D1a-1)黑色有機顏料,(DC)被覆層之平均被覆率較佳為50%以上,更佳為70%以上,尤佳為80%以上,尤更佳為90%以上。若(DC)被覆層之平均被覆率為80%以上,則可抑制顯影時的殘渣發生。
對於前述(D1a-1)黑色有機顏料,(DC)被覆層之平均被覆率係使用穿透型電子顯微鏡(H9500;日立高科技公司製),於加速電壓300kV之條件下,將放大倍率設為50,000~200,000倍,觀察剖面,針對隨機選擇的黑色顏料粒子100個,依照下述式,求出各黑色顏料之被覆率M(%),藉由算出其數量平均值,可求出平均被覆率N(%)。
被覆率M(%)={L1/(L1+L2)}×100
L1:於粒子之外周中,經被覆層所覆蓋的部位之合計長度(nm)
L2:於粒子之外周中,未經被覆層所覆蓋的部位(界面與埋入樹脂直接接觸之部位)之合計長度(nm)
L1+L2:粒子之外周長度(nm)。
<(DC-1)矽石被覆層、(DC-2)金屬氧化物被覆層及(DC-3)金屬氫氧化物被覆層>
作為(DC)被覆層,較佳含有選自由(DC-1)矽石被覆層、(DC-2)金屬氧化物被覆層及(DC-3)金屬氫氧化物被覆層所組成之群組的一種。矽石、金屬氧化物及金屬氫氧化物由於具有將耐鹼性賦予至顏料之機能,可抑制源自顏料的顯影殘渣發生。
(DC-1)矽石被覆層中所包含的矽石係二氧化矽及其含水物之總稱。(DC-2)金屬氧化物被覆層中所包含的金屬氧化物係金屬氧化物及其水合物之總稱。作為金屬氧化物之一例,可舉出氧化鋁,例如可舉出氧化鋁(Al2O3)或氧化鋁水合物(Al2O3‧nH2O)。作為(DC-3)金屬氫氧化物被覆層中所包含的金屬氫氧化物,例如可舉出氫氧化鋁(Al(OH)3)等。矽石由於介電常數低,即使(D1a-1)黑色有機顏料的(DC)被覆層之含量多時,也可抑制畫素分割層、TFT平坦化層或TFT保護層之介電常數的上升。
(DC)被覆層所具有的(DC-1)矽石被覆層、(DC-2)金屬氧化物被覆層及(DC-3)金屬氫氧化物被覆 層,例如可藉由X射線繞射法分析。作為X射線繞射裝置,例如可舉出粉末X射線繞射裝置(MAC Science公司製)等。(DC-1)矽石被覆層、(DC-2)金屬氧化物被覆層及(DC-3)金屬氫氧化物被覆層中所包含的矽原子或金屬原子之質量,係將小數點第二位以下予以四捨五入,算出到小數點第一位為止之值。又,(DC)被覆層所具有的(D1a-1)黑色有機顏料中所包含之(DC)被覆層以外的顏料粒子之質量,例如可用以下之方法求出。將已測定質量的顏料置入於研缽中,以研杵磨細,去除(DC)被覆層後,浸漬於N,N-二甲基甲醯胺等的醯胺系溶劑中,僅溶解顏料的粒子,作為濾液去除之作業,係重複直到濾物完全消除黑色調為止後,測定濾物的質量,從與顏料的質量之差來算出。
作為(DC-2)金屬氧化物被覆層或(DC-3)金屬氫氧化物被覆層中所包含的金屬氧化物或金屬氫氧化物,較佳為兼備耐鹼性、耐熱性及耐光性等化學的耐久性與能耐得住在分散步驟中適當最佳化的機械能量投入之維氏硬度及耐磨耗性等物理的耐久性者。作為金屬氧化物及金屬氫氧化物,例如可舉出氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、氧化鈦或氧化鐵等。從絕緣性、紫外線穿透率及近紅外線穿透率之觀點來看,較佳為氧化鋁或氧化鋯,從在鹼可溶性樹脂及溶劑中的分散性之觀點來看,更佳為氧化鋁。金屬氧化物及金屬氫氧化物亦可被包含有機基的基所表面修飾。
當(DC)被覆層含有(DC-1)矽石被覆層時,藉由在(DC-1)矽石被覆層之表面上,形成氧化鋁被覆層作為(DC-2)金屬氧化物被覆層,可抑制圖案直線性之降低。氧化鋁係即使在顏料的表面處理步驟之後所進行的顏料之調整粒子步驟中,也有效於提高水性顏料懸浮液中的分散性,故可將二次凝聚粒徑調整至所欲的範圍,再者,可提高生產性及品質安定性。作為(DC)被覆層中所包含的(DC-2)金屬氧化物被覆層,於將(DC-1)矽石被覆層中所包含的矽石當作100質量份時,氧化鋁被覆層之被覆量較佳為10質量份以上,更佳為20質量份以上。
當(DC)被覆層含有(DC-1)矽石被覆層時,於將顏料的粒子當作100質量份時,矽石之含量較佳為1質量份以上,更佳為2質量份以上,尤佳為5質量份以上。若將含量設為1質量份以上,則可提高顏料的粒子表面之被覆率,抑制源自顏料的顯影殘渣發生。另一方面,矽石之含量較佳為20質量份以下,更佳為10質量份以下。藉由將含量設為20質量份以下,可提高畫素分割層、TFT平坦化層或TFT保護層的圖案直線性。
當(DC)被覆層含有(DC-2)金屬氧化物被覆層及/或(DC-3)金屬氫氧化物被覆層時,於將顏料的粒子當作100質量份時,金屬氧化物及金屬氫氧化物之含量合計較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上。由於將含量合計設為0.1質量份以上,可提高分散性及圖案直線性。另一方面,金屬氧化物及金屬氫氧化物之含量合計較佳為15質量份以下,更佳為10質量份以下。 藉由將含量合計設為15質量份以下,則在以減低黏度(較佳成為15mPa‧s以下之黏度)之方式所設計的本發明之感光性組成物中,可抑制顏料的濃度梯度發生,提高塗液的保管安定性。
再者,所謂的矽石之含量,就是於(DC)被覆層之內部及表層中,包含不是單一成分之情況或因熱經歷而在脫水量發生差異之情況,由矽原子含量所算出的二氧化矽換算值,指SiO2換算值。所謂的金屬氧化物及金屬氫氧化物之含量,就是指由金屬原子含量所算出的金屬氧化物及金屬氫氧化物換算值。即,於氧化鋁、氧化鋯及氧化鈦之情況,各自指Al2O3換算值、ZrO2換算值及TiO2換算值。又,所謂的金屬氧化物及金屬氫氧化物之含量合計,就是當含有金屬氧化物及金屬氫氧化物之任一者時,指其含量,當含有兩者,指其合計量。
作為(DC)被覆層,亦可將(DC-1)矽石被覆層、(DC-2)金屬氧化物被覆層或(DC-3)金屬氫氧化物被覆層中所包含的矽石、金屬氧化物或金屬氫氧化物之表面的羥基當作反應點,使用矽烷偶合劑,藉由有機基進行表面修飾。作為有機基,較佳為乙烯性不飽和雙鍵基。藉由具有乙烯性不飽和雙鍵基的矽烷偶合劑進行表面修飾,可將自由基聚合性賦予至(D1a-1)黑色有機顏料,可抑制硬化部之膜的剝落,抑制未曝光部之源自顏料的顯影殘渣發生。
作為具有(DC)被覆層的(D1a-1)黑色有機顏料,亦可進一步對於最外層,進行有機系表面處理劑的 表面處理。藉由對於最外層的表面處理,可提高對於樹脂或溶劑的潤濕性。作為(DC)被覆層,亦可進一步含有以樹脂的被覆處理所形成的樹脂被覆層。由於含有樹脂被覆層,粒子表面能被導電性低的絕緣性樹脂所被覆,可將粒子的表面狀態改質,提高硬化膜的遮光性及絕緣性。
<(D2)染料>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D)著色劑較佳含有(D2)染料。作為上述(D)著色劑含有(D2)染料之態樣,較佳含有(D2)染料作為上述(Da)黑色劑及/或(Db)黑色以外之著色劑。
所謂的(D2)染料,就是指對於對象物的表面結構,以(D2)染料中的離子性基或羥基等之取代基進行化學吸附或強烈地相互作用等,而使對象物著色之化合物,一般可溶於溶劑等中。又,(D2)染料之著色由於係分子一個一個地與對象物吸附,而著色力高,顯色效率高。
由於含有(D2)染料,可著色成著色力優異之色,可提高樹脂組成物之膜的著色性及調色性。作為(D2)染料,例如可舉出直接染料、反應性染料、硫化染料、甕染料、酸性染料、含金屬染料、含金屬酸性染料、鹼性染料、媒染染料、酸性媒染染料、分散染料、陽離子染料或螢光增白染料。此處所謂的分散染料,就是指不溶或難溶於水,不具有磺酸基、羧基等陰離子性離子化基之染料。
作為(D2)染料,可舉出蒽醌系染料、偶氮系染料、吖系染料、酞菁系染料、次甲基系染料、系染料、喹啉系染料、靛藍系染料、靛屬系染料、碳鎓系染料、士林系染料、苝酮系染料、苝系染料、三芳基甲烷系染料或二苯并哌喃系染料。從在後述之溶劑中的溶解性及耐熱性之觀點來看,較佳為蒽醌系染料、偶氮系染料、吖系染料、次甲基系染料、三芳基甲烷系染料、二苯并哌喃系染料。
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D2)染料較佳含有由後述的(D2a-1)黑色染料、(D2a-2)二色以上之染料混合物及(D2b)黑色以外之染料中選出的一種以上。
溶劑以外的本發明之感光性樹脂組成物之全部固體成分中所佔有的(D2)染料之含有比率較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,尤佳為0.1質量%以上。若含有比率為0.01質量%以上,則可提高著色性或調色性。另一方面,(D2)染料之含有比率較佳為50質量%以下,更佳為45質量%以下,尤佳為40質量%以下。若含有比率為50質量%以下,則可提高硬化膜的耐熱性。
<(D2a-1)黑色染料、(D2a-2)二色以上之染料混合物及(D2b)黑色以外之染料>
於本發明之感光性樹脂組成物中,上述(D2)染料較佳含有由(D2a-1)黑色染料、(D2a-2)二色以上之染料混合物及(D2b)黑色以外之染料中選出的一種以上。
所謂的(D2a-1)黑色染料,就是指因吸收可見光線之波長的光而著色成黑色之染料。藉由含有(D2a-1)黑色染料,由於樹脂組成物之膜係黑色化,同時著色性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。
所謂的(D2a-2)二色以上之染料混合物,就是指藉由組合由白、紅、橙、黃、綠、藍或紫色之染料中選出的二色以上之染料,而模擬地著色成黑色之染料混合物。藉由含有(D2a-2)二色以上之染料混合物,由於樹脂組成物之膜係黑色化,同時著色性優異,故可提高樹脂組成物之膜的遮光性。再者,由於混合二色以上之染料,可調整能穿透或遮蔽的所欲特定波長之光等的樹脂組成物之膜的透射光譜或吸收光譜,提高調色性。作為黑色染料、紅色染料、橙色染料、黃色染料、綠色染料、藍色染料及紫色染料,可使用眾所周知者。
所謂的(D2b)黑色以外之染料,就是指因吸收可見光線之波長的光而著色成黑色以外的白、紅、橙、黃、綠、藍或紫色之染料。由於含有(D2b)黑色以外之染料,可使樹脂組成物之膜著色,可賦予著色性或調色性。藉由組合二色以上之(D2b)黑色以外之染料,可將樹脂組成物之膜調色至所欲的色座標,可提高調色性。作為(D2b)黑色以外之染料,可舉出前述之著色成黑色以外的白、紅、橙、黃、綠、藍或紫色之染料。
將本發明中的感光性樹脂組成物硬化而成之硬化膜,係膜厚每1μm的光學濃度較佳為0.3以上,更佳為0.5以上,尤佳為0.7以上,特佳為1.0以上。若 膜厚每1μm的光學濃度為0.3以上,則可藉由硬化膜而提高遮光性,故於有機EL顯示器或液晶顯示器等之顯示裝置中,可防止電極配線的可見化或減低外光反射,可提高影像顯示的對比。因此,適合畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、閘極絕緣層、彩色濾光片、黑色矩陣或黑柱間隔物等之用途。特佳的是作為有機EL顯示器之具有遮光性的畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層或閘極絕緣層,適合具有遮光性的畫素分割層、層間絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等之要求藉由抑制外光反射而高對比化之用途。另一方面,膜厚每1μm的光學濃度較佳為5.0以下,更佳為4.0,尤佳為3.0以下。若膜厚每1μm的光學濃度為5.0以下,則可提高曝光時的感度,同時可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。硬化膜之膜厚每1μm的光學濃度係可藉由上述(D)著色劑之組成及含有比率而調節。
<(E)分散劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為進一步含有(E)分散劑。所謂的(E)分散劑,就是指具有與上述(D1)顏料及/或作為(D2)染料的分散染料等之表面相互作用的表面親和性基及提高(D1)顏料及/或作為(D2)染料的 分散染料之分散安定性之分散安定化結構的化合物。作為(E)分散劑的分散安定化結構,可舉出聚合物鏈及/或具有靜電荷的取代基等。
由於含有(E)分散劑,當感光性樹脂組成物含有(D1)顏料及/或作為(D2)染料的分散染料時,可提高彼等的分散安定性,可提高顯影後的解析度。特別是在例如當(D1)顏料被粉碎成1μm以下的數量平均粒徑之粒子時,由於(D1)顏料的粒子之表面積增大,故(D1)顏料的粒子之凝聚變容易發生。另一方面,當含有(E)分散劑時,藉由經粉碎的(D1)顏料之表面與(E)分散劑的表面親和性基相互作用,同時藉由(E)分散劑的分散安定化結構所致的立體障礙及/或靜電排斥,可阻礙(D1)顏料的粒子之凝聚,提高分散安定性。
作為具有表面親和性基的(E)分散劑,例如可舉出僅具有鹼性基的(E)分散劑、具有鹼性基及酸性基的(E)分散劑、僅具有酸性基的(E)分散劑、或鹼性基及酸性基皆無的(E)分散劑。從提高(D1)顏料的粒子之分散安定性的觀點來看,較佳為僅具有鹼性基的(E)分散劑以及具有鹼性基及酸性基的(E)分散劑。又,表面親和性基的鹼性基及/或酸性基亦較佳為具有與酸及/或鹼形成鹽之結構。
作為(E)分散劑所具有的鹼性基或鹼性基形成鹽之結構,可舉出三級胺基、四級銨鹽結構、或吡咯啶骨架、吡咯骨架、咪唑骨架、吡唑骨架、三唑骨架、四唑骨架、咪唑啉骨架、唑骨架、異唑骨架、唑 啉骨架、異唑啉骨架、噻唑骨架、異噻唑骨架、噻唑啉骨架、異噻唑啉骨架、噻骨架、哌啶骨架、哌骨架、啉骨架、吡啶骨架、嗒骨架、嘧啶骨架、吡骨架、三骨架、異三聚氰酸骨架、咪唑啉酮骨架、伸丙基脲骨架、伸丁基脲骨架、乙內醯脲骨架、巴比妥酸骨架、阿脲(alloxan)骨架或甘脲骨架等之含氮環骨架。
從分散安定性向上及顯影後的解析度升高之觀點來看,作為鹼性基或鹼性基形成鹽之結構,較佳為三級胺基、四級銨鹽結構、或吡咯骨架、咪唑骨架、吡唑骨架、吡啶骨架、嗒骨架、嘧啶骨架、吡骨架、三骨架、異三聚氰酸骨架、咪唑啉酮骨架、伸丙基脲骨架、伸丁基脲骨架、乙內醯脲骨架、巴比妥酸骨架、阿脲骨架或甘脲骨架等之含氮環骨架。
作為僅具有鹼性基的(E)分散劑,例如可舉出「DISPERBYK」(註冊商標)-108、同-160、同-167、同-182、同-2000或同-2164、「BYK」(註冊商標)-9075、同-LP-N6919或同-LP-N21116(以上,皆BYK化學日本公司製)、「EFKA」(註冊商標)4015、同4050、同4080、同4300、同4400或同4800(以上,皆BASF公司製)、「Ajisper」(註冊商標)PB711(味之素精密科技公司製)或「SOLSPERSE」(註冊商標)13240、同20000或同71000(以上,皆Lubrizol公司製)。
作為具有鹼性基及酸性基的(E)分散劑,例如可舉出「ANTI-TERRA」(註冊商標)-U100或同-204、「DISPERBYK」(註冊商標)-106、同-140、同-145、同 -180、同-191、同-2001或同-2020、「BYK」(註冊商標)-9076(BYK化學日本公司製)、「Ajisper」(註冊商標)PB821或同PB881(以上,皆味之素精密科技公司製)或「SOLSPERSE」(註冊商標)9000、同13650、同24000、同33000、同37500、同39000、同56000或同76500(以上,皆Lubrizol公司製)。
作為僅具有酸性基的(E)分散劑,例如可舉出「DISPERBYK」(註冊商標)-102、同-118、同-170或同-2096、「BYK」(註冊商標)-P104或同-220S(以上,皆BYK化學日本公司製)或「SOLSPERSE」(註冊商標)3000、同16000、同21000、同36000或同55000(以上,皆Lubrizol公司製)。
作為鹼性基及酸性基皆無的(E)分散劑,例如可舉出「DISPERBYK」(註冊商標)-103、同-192、同-2152或同-2200(以上,皆BYK化學日本公司製)或「SOLSPERSE」(註冊商標)27000、同54000或同X300(以上,皆Lubrizol公司製)。
(E)分散劑之胺價較佳為5mgKOH/g以上,更佳為8mgKOH/g以上,尤佳為10mgKOH/g以上。若胺價為5mgKOH/g以上,則可提高(D1)顏料的分散安定性。另一方面,胺價較佳為150mgKOH/g以下,更佳為120mgKOH/g以下,尤佳為100mgKOH/g以下。若胺價為150mgKOH/g以下,則可提高樹脂組成物的保管安定性。
此處所言的胺價,就是指與每1g(E)分散劑反應的酸為相當量的氫氧化鉀之質量,單位為mgKOH/g。可用酸中和1g(E)分散劑後,用氫氧化鉀水溶液滴定而求出。自胺價之值,可算出每1mol胺基等鹼性基的樹脂重量,其為胺當量(單位為g/mol),可求出(E)分散劑中的胺基等鹼性基之數。
(E)分散劑之酸價較佳為5mgKOH/g以上,更佳為8mgKOH/g以上,尤佳為10mgKOH/g以上。若酸價為5mgKOH/g以上,則可提高(D1)顏料的分散安定性。另一方面,酸價較佳為200mgKOH/g以下,更佳為170mgKOH/g以下,尤佳為150mgKOH/g以下。若酸價為200mgKOH/g以下,則可提高樹脂組成物的保管安定性。
此處所言的酸價,就是指與每1g(E)分散劑反應的氫氧化鉀之重量,單位為mgKOH/g。可用氫氧化鉀水溶液滴定1g(E)分散劑而求出。自酸價之值,可算出每1mol酸性基的樹脂重量,其為酸當量(單位為g/mol),可求出(E)分散劑中的酸性基之數。
作為具有聚合物鏈的(E)分散劑,可舉出丙烯酸樹脂系分散劑、聚氧化烯醚系分散劑、聚酯系分散劑、聚胺基甲酸酯系分散劑、多元醇系分散劑、聚乙烯亞胺系分散劑或聚烯丙胺系分散劑。從鹼顯影液的圖案加工性之觀點來看,較佳為丙烯酸樹脂系分散劑、聚氧化烯醚系分散劑、聚酯系分散劑、聚胺基甲酸酯系分散劑或多元醇系分散劑。
當本發明之感光性樹脂組成物含有(D1)顏料及/或作為(D2)染料的分散染料時,本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(E)分散劑之含有比率,於將(D1)顏料及/或分散染料及(E)分散劑之合計當作100質量%時,較佳為1質量%以上,更佳為5質量%以上,尤佳為10質量%以上。若含有比率為1質量%以上,則可提高(D1)顏料及/或分散染料的分散安定性,可提高顯影後的解析度。另一方面,含有比率較佳為60質量%以下,更佳為55質量%以下,尤佳為50質量%以下。若含有比率為60質量%以下,則可提高硬化膜的耐熱性。
<(F)交聯劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為進一步含有(F)交聯劑。所謂的(F)交聯劑,就是指具有與(A)鹼可溶性樹脂等能鍵結的交聯性基之化合物。
所謂的(F)交聯劑,可提高硬化膜的硬度及耐藥品性。此推測係因為藉由(F)交聯劑,可在樹脂組成物的硬化膜中導入新的交聯結構,而交聯密度升高。
又,由於含有(F)交聯劑,在熱硬化後可形成低錐形的圖案。茲認為此係因為藉由(F)交聯劑而在聚合物間形成交聯結構,阻礙聚合物鏈彼此之緻密配向,能維持熱硬化時的圖案之回流性,故可形成低錐形的圖案。
作為(F)交聯劑,較佳為在分子中具有2個以上的烷氧基甲基、羥甲基、環氧基或氧雜環丁基等熱交聯性基之化合物。
作為在分子中具有2個以上的烷氧基甲基或羥甲基之化合物,例如可舉出DML-PC、DML-OC、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DMOM-PC、DMOM-PTBP、TriML-P、TriML-35XL、TMLHQ、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOMBPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPHAP或HMOM-TPHAP(以上,皆本州化學工業公司製)或「NIKALAC」(註冊商標)MX-290、同MX-280、同MX-270、同MX-279、同MW-100LM、同MW-30HM、同MW-390或同MX-750LM(以上、三和化學公司製)。
作為在分子中具有2個以上的環氧基之化合物,例如可舉出「Epolite」(註冊商標)40E、同100E、同400E、同70P、同1500NP、同80MF、同3002或同4000(以上,皆共榮社化學公司製)、「Denacol」(註冊商標)EX-212L、同EX-216L、同EX-321L或同EX-850L(以上,皆NAGASE CHEMTEX公司製)、「jER」(註冊商標)828、同1002、同1750、同YX8100-BH30、同E1256或同E4275(以上,皆三菱化學公司製)、GAN、GOT、EPPN-502H、NC-3000或NC-6000(以上,皆日本化藥公司製)、「EPICLON」(註冊商標)EXA-9583、同HP4032、同N695或同HP7200(以上,皆大日本油墨化學工業公司製)、「TECHMORE」(註冊商標)VG-3101L(PRINTECH公司製)或「Epototo」(註冊商標)YH-434L(東都化成公司製)。
作為在分子中具有2個以上氧雜環丁基之化合物,例如可舉出「ETERNACOLL」(註冊商標)EHO、同OXBP、同OXTP或同OXMA(以上,皆宇部興產公司製)或氧雜環丁烷化苯酚酚醛清漆。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(F)交聯劑之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上,尤佳為2質量份以上,尤更佳為3質量份以上,特佳為5質量份以上。若含量為0.5質量份以上,則可提高硬化膜的硬度及耐藥品性,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。另一方面,(F)交聯劑之含量較佳為50質量份以下,更佳為40質量份以下,尤佳為30質量份以下,尤更佳為25質量份以下,特佳為20質量份以下。若含量為50質量份以下,則可提高硬化膜的硬度及耐藥品性,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。
<特定的(F)交聯劑>
本發明之感光性樹脂組成物係含有選自由(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂、(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂、 (F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物及(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物所組成之群組的一種以上(以下,「特定的(F)交聯劑」)作為(F)交聯劑。
<(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物及(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物>
由於含有(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物或(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,曝光時的感度升高及顯影後的圖案形狀控制係成為可能,同時在熱硬化後能形成低錐形的圖案。此推測係因為在曝光時經UV硬化的膜中,藉由互相貫穿高分子網絡(以下,「IPN」)結構形成,上述環氧化合物被併入硬化膜中。即,來自上述環氧化合物的茀骨架或茚烷骨架係被導入,即使於低曝光量的UV硬化中,也膜的分子量顯著升高,而在鹼顯影液中不溶化,故推測曝光時的感度升高。又,茲認為由於茀骨架及茚烷骨架為疏水性,經UV硬化的膜之疏水性升高,而抑制鹼顯影液之浸透,尤其可抑制UV硬化容易不足的膜深部之側蝕。因此,阻礙顯影後的倒錐形化,於顯 影後可形成正錐形的圖案等,顯影後的圖案形狀控制係成為可能。除了顯影後的倒錐形化之阻礙,還有藉由茀骨架或茚烷骨架的立體障礙,阻礙UV硬化時之過度硬化,可維持熱硬化時的圖案之錐形部的回流性,故推測可形成低錐形的圖案。
此外,由於含有(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物或(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,藉由顯影後的圖案形狀控制,可形成正錐形的圖案,故可提高半色調特性。茲認為此係因為藉由茀骨架或茚烷骨架的疏水性,於鹼顯影時,抑制硬化未完全進行的半色調曝光部之側蝕,同時控制半色調曝光部的鹼溶解性。
又,由於含有(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物或(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。茲認為此係與上述同樣地,起因於茀骨架及茚烷骨架為疏水性。即,抑制UV硬化容易不足的膜深部之顯影時的側蝕,在顯影後可形成正錐形的圖案,故抑制熱硬化時的圖案下擺之回流,推測可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。又,茲認為於曝光時UV硬化的膜中導入茀骨架或茚烷骨架,膜之分子量係顯著升高,抑制熱硬化時的圖案下擺之回流者亦為主要因素。
作為(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,較佳為通式(11)所示的化合 物。作為(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,較佳為通式(12)所示的化合物及通式(13)所示的化合物。
通式(11)、(12)及(13)中,X1~X6各自獨立地表示碳數6~15及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環、或碳數4~10及2~8價之單環式或縮合多環式的脂肪族烴環;Y1~Y6各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;R31~R40各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基,R41~R44各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R45~R50各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0~8之整數,g、h、i及j各自獨立地表示0~4之整數;α、β、γ、δ、ε及ζ各自獨立地表示1~4之整數。通式(11)、(12)及(13)中,X1~X6各自獨立,較佳為碳數6~10及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環。上述單環式或縮合多環式的芳香族烴環、單環式或縮合多環式的脂肪族烴環、伸烷基、伸環烷基、伸芳基、烷基、環烷基、芳基、氟烷基、氟環烷基及氟芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物及(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物的環氧當量較佳為150g/mol以上,更佳為170g/mol以上,尤佳為190g/mol以上,特佳為210g/mol以上。若環氧當量為150g/mol以上,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案。另一方面,(F1)在 分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物及(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物的環氧當量較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為400g/mol以下。若環氧當量為800g/mol以下,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,例如可舉出9,9-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(3-環氧丙氧基丙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-((3-環氧丙氧基)己氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-3-甲基苯基]茀、9,9-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]茀、9,9-雙(4-環氧丙氧基苯基)茀、9,9-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)-3-甲基苯基]茀、9,9-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)-3,5-二甲基苯基]茀、9,9-雙[3-苯基-4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-1-萘基]茀、9,9-雙[4’-(2-環氧丙氧基乙氧基)-(1,1’-聯苯基)-4-基]茀、9,9-雙[3,4-雙(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茀、或9-[3,4-雙(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]-9-[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茀、OGSOL(註冊商標)PG、同PG-100、同EG、同EG-200、同EG-210、同EG-280、同CG-400或同CG-500(以上,皆大阪瓦斯化學公司製)或Oncoat(註冊商標)EX-1010、同EX-1011、同EX-1012、同EX-1020、同EX-1030、同EX-1040、同EX-1050、同EX-1051、同 EX-1020M80或同EX-1020M70(以上,皆NAGASE CHEMTEX公司製)。
作為(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,例如可舉出1,1-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茚烷、1,1-雙[4-(3-環氧丙氧基丙氧基)苯基]茚烷、1,1-雙[4-(3-環氧丙氧基己氧基)苯基]茚烷、1,1-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-3-甲基苯基]茚烷、1,1-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]茚烷、1,1-雙(4-環氧丙氧基苯基)茚烷、1,1-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)苯基]茚烷、1,1-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)-3-甲基苯基]茚烷、1,1-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)-3,5-二甲基苯基]茚烷、1,1-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]-3-苯基茚烷、1,1-雙[3-苯基-4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茚烷、1,1-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-1-萘基]茚烷、1,1-雙[3,4-雙(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茚烷、2,2-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茚烷、2,2-雙[4-(3-環氧丙氧基丙氧基)苯基]茚烷、2,2-雙[4-[(3-環氧丙氧基)己氧基]苯基]茚烷、2,2-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-3-甲基苯基]茚烷、2,2-雙(4-環氧丙氧基苯基)茚烷、2,2-雙[4-(2-羥基-3-環氧丙氧基丙氧基)苯基]茚烷、2,2-雙[3-苯基-4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茚烷、2,2-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)-1-萘基]茚烷、或2,2-雙[3,4-雙(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茚烷。
(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物、及(F2)在分子中具有茚烷骨架及2 個以上的環氧基之環氧化合物係可藉由眾所周知之方法合成。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物、與(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物之含量合計,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上,尤佳為2質量份以上,尤更佳為3質量份以上,特佳為5質量份以上。若含量為0.5質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物及(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物之含量合計較佳為50質量份以下,更佳為40質量份以下,尤佳為30質量份以下,尤更佳為25質量份以下,特佳為20質量份以下。若含量為50質量份以下,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
<(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂>
藉由含有(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂或(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,曝光時的感度升高及顯影後的圖案形狀控制係成為可能,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此推測係因為在曝光時經UV硬化的膜中,藉由IPN結構形成,上述環氧樹脂被併入硬化膜中。即,來自上述環氧樹脂的芳香族結構、脂環式結構或多環芳香族結構係被導入,即使於低曝光量的UV硬化中,膜的分子量也顯著升高,而在鹼顯影液中不溶化,故推測曝光時的感度升高。又,茲認為由於芳香族結構、脂環式結構或多環芳香族結構為疏水性,經UV硬化的膜之疏水性升高,而抑制鹼顯影液之浸透,尤其可抑制UV硬化容易不足的膜深部之側蝕。因此,阻礙顯影後的倒錐形化,於顯影後可形成正錐形的圖案等,顯影後的圖案形狀控制係成為可能。除了顯影後的倒錐形化之阻礙,還有藉由芳香族結構、脂環式結構或多環芳香族結構的立體障礙,阻礙UV硬化時之過度硬化,可維持熱硬化時的圖案之錐形部的回流性,故推測可形成低錐形的圖案。
此外,由於含有(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂或(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,可藉由顯影後的圖案形狀控制而形成正錐形的圖案,故可提高半色調特性。
又,由於含有(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂或(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,較佳為具有通式(14)所示的結構單元之環氧樹脂。作為(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,較佳為具有通式(15)所示的結構單元或通式(16)所示的結構單元之環氧樹脂。
通式(14)、(15)及(16)中,X7~X10各自獨立地表示碳數1~6的脂肪族結構;Y7~Y10各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基 或碳數6~15的伸芳基;Z1表示碳數10~25及3~16價之芳香族結構;R51~R55各自獨立地表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R56及R57各自獨立地表示碳數1~10的烷基,R58~R62各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;R63~R66各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a、b、c、d及e各自獨立地表示0~10之整數,f表示0~8之整數,g表示0~6之整數,h及i各自獨立地表示0~3之整數,j表示0~2之整數,k及l各自獨立地表示0~4之整數,m、n及o各自獨立地表示1~4之整數,p表示2~4之整數。上述脂肪族結構、伸烷基、伸環烷基、伸芳基、芳香族結構、烷基、環烷基及芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為通式(15)之Z1的芳香族結構,含有選自由聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上。又,作為通式(15)之Z1的其它芳香族結構,例如可舉出1,2,3,4-四氫萘結構、2,2-二苯基丙烷結構、二苯基醚結構、二苯基酮結構或二苯基碸結構。
(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂的環氧當量,較佳為150g/mol以上,更佳為170g/mol以上,尤佳為190g/mol以上,特佳為210g/mol以上。若環氧當量為150g/mol以上,則在熱硬化後可形 成低錐形的圖案。另一方面,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂的環氧當量,較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為400g/mol以下。若環氧當量為800g/mol以下,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,例如可舉出XD-1000、XD-1000-2L、XD-1000-H、XD-1000-2H或XD-1000-FH(以上,皆日本化藥公司製)。
作為(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,例如可舉出NC-7000L、NC-7000H、NC-7300L、NC-7700或NC-3500(以上,皆日本化藥公司製)。
(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂以及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,係可藉由眾所周知之方法合成。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂以及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結 構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂的含量合計,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上,尤佳為2質量份以上,尤更佳為3質量份以上,特佳為5質量份以上。若含量為0.5質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂以及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂的含量合計,較佳為50質量份以下,更佳為40質量份以下,尤佳為30質量份以下,尤更佳為25質量份以下,特佳為20質量份以下。若含量為50質量份以下,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
<(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物、及(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物>
由於含有上述(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物或(F8)化合物,曝光時的感度升高及顯影後的圖案形狀控制係成為可能,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此推測係因為在曝光時經UV硬化的膜中,藉由IPN結構形成,上述環氧樹脂被併入硬化膜中。即,來自上述環氧樹脂的茀骨架、經螺骨架所連結之縮合多環式骨架、吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架或萘骨架係被導入,即使於低曝光量的UV硬化中,膜的分子量也顯著升高,而在鹼顯影液中不溶化,故推測曝光時的感度升高。又,茲認為由於上述骨架為疏水性,經UV硬化的膜之疏水性升高,而抑制鹼顯影液之浸透,尤其可抑制UV硬化容易不足的膜深部之側蝕。因此,阻礙顯影後的倒錐形化,在顯影後可形成正錐形的圖案等,顯影後的圖案形狀控制係成為可能。除了顯影後的倒錐形化之阻礙,還有藉由上述骨架的立體障礙,阻礙UV硬化時之過度硬化,而可維持熱硬化時的圖案之錐形部的回流性,故推測可形成低錐形的圖案。
此外,由於含有(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物或(F8)化合物,可藉由顯影後的圖案形狀控制而形成正錐形的圖案形成,故可提高半色調特性。茲認為此係因為藉由上述骨架之疏水性,可抑制在鹼顯影時不完全進行硬化的半色調曝光部之側蝕,同時可控制半色調曝光部的鹼溶解性。
又,由於含有(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物或(F8)化合物,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺 寸寬度之變化。此係同樣地被認為是起因於上述骨架為疏水性。即,推測由於抑制UV硬化容易不足的膜深部中的顯影時之側蝕,在顯影後能形成正錐形的圖案,因抑制熱硬化時的圖案下擺之回流,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。又,茲認為在曝光時經UV硬化的膜中導入上述骨架,膜之分子量係顯著升高,抑制熱硬化時的圖案下擺之回流者亦為主要因素。
作為(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,較佳為通式(81)~(83)所示的化合物。
通式(81)~(83)中,X101~X112各自獨立地表示碳數6~15及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環、或碳數4~10及2~8價之單環式或縮合多環式的脂肪族烴環;Y61~Y63各自獨立地表示碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;Y64 表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;R301~R320各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基;R321~R328各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;R329~R334表示通式(84)所示的基;R335表示氫、碳數1~10的烷基或羥基:a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k及l各自獨立地表示0~8之整數;m、n、o、p、q、r、s及t各自獨立地表示0~4之整數;x表示1~4之整數;α、β及γ各自獨立地表示1~10之整數;δ、ε及ζ各自獨立地為0或1。通式(81)~(83)中,X101~X112各自獨立,較佳為碳數6~10及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環。上述單環式或縮合多環式的芳香族烴環、單環式或縮合多環式的脂肪族烴環、伸烷基、伸環烷基、伸芳基、烷基、環烷基、芳基、氟烷基、氟環烷基及氟芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,較佳為通式(85)~(87)所示的化合物。
通式(85)~(87)中,Y65~Y67各自獨立地表示碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;Y68表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;Z81~Z92各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~5的伸烷基、氧或硫黃;R336~R355各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳 數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基;R356~R363各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;R364~R369表示通式(88)所示的基;R370表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k及l各自獨立地表示0~3之整數;m、n、o、p、q、r、s及t各自獨立地表示0~4之整數;x表示1~4之整數;α、β及γ各自獨立地表示0~10之整數;δ、ε及ζ各自獨立為0或1。通式(85)~(87)中,上述伸烷基、伸環烷基、伸芳基、烷基、環烷基、芳基、氟烷基、氟環烷基及氟芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
作為(F6)化合物,例如可舉出TBIS(註冊商標)RXG(田岡化學公司製)。
作為(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,較佳為通式(89)~(91)所示的化合物。
通式(89)~(91)中,X113~X118各自獨立地表示碳數6~15及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環、或碳數4~10及2~8價之單環式或縮合多環式的脂肪族烴環;Y69~Y74各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10 的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;R371~R379各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基;R380~R382各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基;R383~R388各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0~8之整數;g、h及i各自獨立地表示0~4之整數;α、β、γ、δ、ε及ζ各自獨立地表示1~4之整數。通式(89)~(91)中,X113~X118各自獨立,較佳為碳數6~10及2~10價之單環式或縮合多環式的芳香族烴環。上述單環式或縮合多環式的芳香族烴環、單環式或縮合多環式的脂肪族烴環、伸烷基、伸環烷基、伸芳基、烷基、環烷基、芳基、氟烷基、氟環烷基及氟芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。作為(F7)化合物,例如可舉出WHR-991S(日本化藥公司製)。
作為(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,較佳為通式(92)所示的化合物。
通式(92)中,X119表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;X120及X121各自獨立地表示直接鍵結或氧;當X120及X121為直接鍵結時,Y75及Y76為直接鍵結;當X120及X121不是直接鍵結時,Y75及Y76表示碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;R389及R390各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基;R391及R392各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a及b各自獨立地表示0~6之整數;α及β各自獨立地表示1~4之整數。通式(92)中,上述單環式或縮合多環式的芳香族烴環、單環式或縮合多環式的脂肪族烴環、伸烷基、伸環烷基、伸芳基、烷基、環烷基、芳基、氟烷基、氟環烷基及氟芳基亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。作為(F8)化合物,例如可舉出TBIS(註冊商標)BNG200或同BNEG(以上,皆田岡化學公司製)。
(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物及(F8)化合物的環氧當量較佳為150g/mol以上,更佳為170g/mol以上,尤佳為190g/mol以上,特佳為210g/mol以上。若環氧當量為150g/mol以上,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案。另一方面,(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物或(F8)化合物的環氧當量較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為400g/mol以下。若環氧當量為800g/mol以下,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
上述(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物及(F8)化合物係可藉由眾所周知之方法合成。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物及(F8)化合物之含量合計,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上,尤佳為2質量份以上,尤更佳為3質量份以上,特佳為5質量份以上。若含量為0.5質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時在熱硬化後可形成低錐形的圖案。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物及(F8)化合物之含量合計較佳為50質量份以下,更佳為40質量份以下,尤佳為30質量份以下,尤更佳為25質量份以下,特佳為20質量份以下。若含量為50質量份以下,則可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可抑制顯影後的殘渣發生。
本發明之感光性樹脂組成物更佳為含有特定的(F)交聯劑中的二種以上。即,較佳為含有選自由上述(F1)化合物、(F2)化合物、(F3)化合物、(F4)化合物、(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物及(F8)化合物所組成之群組的二種以上。由於含有二種以上,在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。此外,可提高硬化膜的折彎性。
於本發明之感光性樹脂組成物中,含有特定的(F)交聯劑中的二種時,將特定的(F)交聯劑之第一種當作第1交聯劑,將特定的(F)交聯劑之第二種當作第2交聯劑時,二種之含有比((第1交聯劑之含量)/(第2交聯劑之含量))較佳為80/20~20/80,更佳為70/30~30/70,尤佳為60/40~40/60。若含有比為80/20~20/80,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。此外,可提高硬化膜的折彎性。
<(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物物>
本發明之感光性樹脂組成物較佳的是進一步含有(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物作為(F)交聯劑。
由於含有(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物,可抑制顯影後的殘渣發生。此推測係因為在曝光時經UV硬化的膜,藉由IPN結構形成,上述環氧化合物被併入硬化膜中。即,茲認為因為來自上述環氧化合物的含氮環骨架之極性/親水性,而對於顯影時的鹼顯影液之親和性升高。
此外,由於含有(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物,可抑制熱硬化時的殘渣發生。此推測係因為在熱硬化時,上述環氧化合物具有交聯劑之機能,同時對於其它的環氧化合物等之交聯劑,具有硬化觸媒或硬化促進劑之機能。即,上述環氧化合物具有作為交聯性基的環氧基與含氮環骨架。茲認為藉由如含氮環骨架之鹼性骨架的觸媒作用,促進其它的環氧化合物之熱硬化,而硬化膜的耐熱性升高,抑制因熱硬化時的熱分解物或昇華物所造成的殘渣發生。
作為(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物所具有之含氮環骨架,例如可舉出吡咯啶骨架、吡咯骨架、咪唑骨架、吡唑骨架、三唑骨架、四唑骨架、咪唑啉骨架、唑骨架、異唑骨架、唑啉骨架、異唑啉骨架、噻唑骨架、異噻唑骨架、噻唑啉骨架、異噻唑啉骨架、噻骨架、哌啶骨架、哌骨架、味啉骨架、吡啶骨架、嗒骨架、嘧啶骨架、吡骨架、三骨架、異三聚氰酸骨架、咪唑啉酮骨架、伸丙基脲骨架、伸丁基脲骨架、乙內醯脲骨架、巴比妥酸骨架、阿脲骨架或甘脲骨架等。
從顯影後的殘渣抑制及熱硬化時的殘渣抑制之觀點來看,較佳為咪唑骨架、吡唑骨架、三唑骨架、四唑骨架、唑骨架、異唑骨架、噻唑骨架、異噻唑骨架、噻骨架、吡啶骨架、嗒骨架、嘧啶骨架、吡骨架、三骨架、異三聚氰酸骨架、乙內醯脲骨架、巴比妥酸骨架、阿脲骨架或甘脲骨架,更佳為咪唑骨架、 三唑骨架、嘧啶骨架、吡骨架、三骨架、異三聚氰酸骨架或甘脲骨架。
又,作為(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物,從硬化膜的折彎性升高及顯影後的殘渣抑制之觀點來看,較佳為在含氮環骨架與環氧基之間具有伸烷基鏈。作為伸烷基鏈,較佳為碳數2~30的伸烷基鏈,更佳為碳數4~25的伸烷基鏈,尤佳為碳數6~20的伸烷基鏈。
作為(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物,較佳為通式(17)所示的化合物、通式(18)所示的化合物及通式(19)所示的化合物。
通式(17)中,R286~R288各自獨立地表示通式(74)~(77)之任一者所示的基、氫、碳數1~10的烷基、 碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基或羥基,R286~R286之至少1個為通式(74)或(76)所示的基。通式(18)中,R289~R291各自獨立地表示通式(74)~(77)之任一者所示的基、氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基或羥基,R289~R291之至少1個為通式(74)或(76)所示的基。通式(19)中,R292-R295各自獨立地表示通式(74)~(77)之任一者所示的基、氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基或羥基,R292~R295之至少1個為通式(74)或(76)所示的基。
通式(74)中,X11表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;Y11表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;Z11表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基鏈、碳數4~10的伸環烷基鏈或碳數6~15的伸芳基鏈;R296表示通式(78)所示的基或通式(79)所示的基;a表示0或1,b表示0或1,c表示1~4之整數;當b為1時,a為1,Y11為碳數1~10的伸烷基鏈。通式(75)中,X12表示直接鍵結、碳數1~6的伸烷基鏈或碳數6~15的伸芳基鏈。通式(76)中,X13表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;Y12表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;Z12表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基鏈、碳數4~10的伸環烷基鏈或碳數6~15的伸芳基鏈;R297表示通式(78)所示的基或通式(79)所示的基;d表示1~4之整數。通式(77)中,X14表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;R298表示氫或碳數1~10的烷基;e表示1~6之整數。通式(78)中,R299表示氫、碳數1~10的烷基或羥基。通式(79)中,R300表 示氫、碳數1~10的烷基或羥基。上述烷基、伸烷基鏈、伸環烷基鏈及、伸芳基鏈亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物在分子中所具有的環氧基數,較佳為2個以上,更佳為3個以上,尤佳為4個以上。若環氧基數為2個以上,則可抑制熱硬化時的殘渣發生,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物在分子中所具有的環氧基數,較佳為10個以下,更佳為8個以下,尤佳為6個以下。若環氧基數為10個以下,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案。
(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物的環氧當量較佳為70g/mol以上,更佳為80g/mol以上,尤佳為90g/mol以上,特佳為100g/mol以上。若環氧當量為70g/mol以上,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案。另一方面,(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物的環氧當量較佳為800g/mol以下,更佳為600g/mol以下,尤佳為500g/mol以下,特佳為400g/mol以下。若環氧當量為800g/mol以下,則可抑制熱硬化時的殘渣發生,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物,例如可舉出1,3,5-參(環氧丙基)異三聚氰酸、1,3,5-參(2-環氧丙基乙基)異三聚氰酸、1,3,5-參(5-環氧丙基戊基)異三聚氰酸、1,3,5-參(環氧丙基癸基)異三聚氰酸、1,3,5-參(環氧丙基十八基)異三聚氰酸、1,3,5-參(環氧丙氧基) 異三聚氰酸、1,3,5-參(2-環氧丙氧基乙基)異三聚氰酸、1,3,5-參(2-環氧丙基乙氧基)異三聚氰酸、1,3,5-參(2-環氧丙氧基乙氧基)異三聚氰酸、1,3,5-參(3,4-環氧基環己基)異三聚氰酸、1,3,5-參[2-(3,4-環氧基環己基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參(4-環氧乙烷基苄基)異三聚氰酸、1,3,5-參[2-(4-環氧乙烷基苄氧基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[2,2-雙(環氧丙氧基甲基)丁氧基羰基乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[3-(3,4-環氧基環己基)甲氧基羰基丙基]異三聚氰酸、1,3-雙(環氧丙基)-5-[2,3-雙(乙基羰氧基)丙基]異三聚氰酸、1-環氧丙基-3,5-雙[2,3-雙(乙基羰氧基)丙基]異三聚氰酸、1,3-雙(環氧丙基)-5-烯丙基異三聚氰酸、1-環氧丙基-3,5-二烯丙基異三聚氰酸、2,4,6-參(環氧丙基)三、2,4,6-參(2-環氧丙基乙基)三、2,4,6-參(環氧丙氧基)三、2,4,6-參(2-環氧丙氧基乙基)三、2,4,6-參(2-環氧丙基乙氧基)三、2,4,6-參(5-環氧丙基戊氧基)三、2,4,6-參(環氧丙基癸氧基)三、2,4,6-參(環氧丙基十八氧基)三、2,4,6-參(2-環氧丙氧基乙氧基)三、2,4,6-參(2-環氧丙氧基乙氧基)三、2,4-雙(環氧丙氧基)-6-羥基三、1,3,4,6-肆(環氧丙基)甘脲、1,3,4,6-肆(2-環氧丙基乙基)甘脲、1,3,4,6-肆(5-環氧丙基戊基)甘脲、1,3,4,6-肆(環氧丙基癸基)甘脲、1,3,4,6-肆(環氧丙基十八基)甘脲、1,3,4,6-肆(環氧丙氧基)甘脲、1,3,4,6-肆(2-環氧丙氧基乙基)甘脲、1,3,4,6-肆(2-環氧丙基乙氧基)甘脲、1,3,4,6-肆(2-環氧丙氧基乙氧基)甘脲或1,4-雙(環氧丙基)甘脲。
從硬化膜的折彎性升高之觀點來看,較佳為1,3,5-參(5-環氧丙基戊基)異三聚氰酸、1,3,5-參(環氧丙基癸基)異三聚氰酸、1,3,5-參(環氧丙基十八基)異三聚氰酸、1,3,5-參[2,2-雙(環氧丙氧基甲基)丁氧基羰基乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[3-(3,4-環氧基環己基)甲氧基羰基丙基]異三聚氰酸、1,3,5-參(5-環氧丙基戊氧基)三、1,3,5-參(環氧丙基癸氧基)三、1,3,5-參(環氧丙基十八氧基)三、1,3,4,6-肆(5-環氧丙基戊基)甘脲、1,3,4,6-肆(環氧丙基癸基)甘脲或1,3,4,6-肆(環氧丙基十八基)甘脲。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.3質量份以上,更佳為0.5質量份以上,尤佳為1質量份以上,尤更佳為2質量份以上,特佳為3質量份以上。若含量為0.3質量份以上,則可抑制顯影後的殘渣發生,同時可抑制熱硬化時的殘渣發生。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物之含量較佳為25質量份以下,更佳為20質量份以下,尤佳為15質量份以下,尤更佳為12質量份以下,特佳為10質量份以下。若含量為25質量份以下,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
本發明之感光性樹脂組成物較佳為含有上述特定的(F)交聯劑(選自由上述(F1)化合物、(F2)化合物、(F3)化合物、(F4)化合物、(F5)化合物、(F6)化合物、(F7)化合物及(F8)化合物所組成之群組的一種以上)以及(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物。由於組合上述特定的(F)交聯劑與(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物而使用,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,同時可抑制熱硬化時的殘渣發生。於本發明之感光性樹脂組成物中,特定的(F)交聯劑及(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物之合計100質量%中所佔有的(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物之含有比率,較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,尤佳為20質量%以上,特佳為25質量%以上。若含有比率為10質量%以上,則可抑制顯影後的殘渣發生,同時可抑制熱硬化時的殘渣發生。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物之含有比率較佳為49質量%以下,更佳為48質量%以下,尤佳為45質量%以下,尤更佳為42質量%以下,特佳為40質量%以下。若含有比率為49質量%以下,則在熱硬化後可形成低錐形的圖案,同時可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
<增感劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳進一步含有增感劑。所謂的增感劑,就是指能吸收曝光的能量,藉 由內部轉換及狀態間轉換而產生激發三重態的電子,透過往上述(C1)光聚合起始劑等的能量轉移之化合物。
由於含有增感劑,可提高曝光時的感度。此推測係因為增感劑吸收(C1)光聚合起始劑等不吸收的長波長之光,將其能量從增感劑往(C1)光聚合起始劑等進行能量轉移,而可提高光反應效率。
作為增感劑,較佳為9-氧硫系增感劑。作為9-氧硫系增感劑,例如可舉出9-氧硫、2-甲基-9-氧硫、2-氯-9-氧硫、2-異丙基-9-氧硫、2,4-二甲基-9-氧硫、2,4-二乙基9-氧硫或2,4-二氯-9-氧硫
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的增感劑之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.01質量份以上,更佳為0.1質量份以上,尤佳為0.5質量份以上,特佳為1質量份以上。若含量為0.01質量份以上,則可提高曝光時的感度。另一方面,增感劑之含量較佳為15質量份以下,更佳為13質量份以下,尤佳為10質量份以下,特佳為8質量份以下。若含量為15質量份以下,則可提高顯影後的解析度,同時可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。
<鏈轉移劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為進一步含有鏈轉移劑。所謂的鏈轉移劑,就是指能接受因曝光時 之自由基聚合所得的聚合物鏈之聚合物生長末端而來的自由基,透過往其它聚合物鏈的自由基移動之化合物。
由於含有鏈轉移劑,可提高曝光時的感度。此推測係因為因曝光所產生的自由基係藉由鏈轉移劑而往其它的聚合物鏈進行自由基移動,進行到膜的深部為止之自由基交聯。特別是例如當樹脂組成物含有(Da)黑色劑作為上述(D)著色劑時,由於曝光之光被(Da)黑色劑所吸收,有光無法到達膜的深部之情況。另一方面,當含有鏈轉移劑時,由於藉由鏈轉移劑所致的自由基移動,進行到膜的深部為止之自由基交聯,而可提高曝光時的感度。
又,由於含有鏈轉移劑,可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。此推測係因為藉由鏈轉移劑所致的自由基移動,可進行曝光時的自由基聚合所得之聚合物鏈的分子量控制。即,由於含有鏈轉移劑,而阻礙因曝光時的過度自由基聚合所致的顯著高分子量的聚合物鏈之生成,抑制所得之膜的軟化點之上升。因此,茲認為熱硬化時的圖案之回流性升高,可得到低錐形的圖案形狀。
<(G)多官能硫醇化合物>
本發明之感光性樹脂組成物較佳為含有(G)多官能硫醇化合物作為鏈轉移劑。作為鏈轉移劑,由於含有(G)多官能硫醇化合物,除了上述曝光時的感度升高及低錐形的圖案形成,還有能抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸 寬度之變化。此推測係因為藉由(G)多官能硫醇化合物,抑制氧阻礙,促進曝光時的UV硬化,抑制熱硬化時的圖案下擺之回流,而可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。
作為(G)多官能硫醇化合物,較佳含有通式(94)所示的化合物及/或通式(95)所示的化合物。
通式(94)中,X42表示2價的有機基;Y42~Y47各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基鏈或通式(96)所示的基;Z40~Z45各自獨立地表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;R231~R236各自獨立地表示碳數1~10的伸烷基鏈;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0或1,g表示0~10之整數;m、n、o、p、q及r各自獨立地表示0~10之整數。通式(94)中,X42較佳為具有由碳數1~10的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基;a、b、c、d、e及f各自獨立,較佳為1,g較佳為0~5;m、n、o、p、q及r各自獨立,較佳為0。上述伸烷基鏈、脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(95)中,X43表示2價的有機基;X44及X45各自獨立地表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;Y48~Y51各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基鏈或通式(96)所示的基;Z46~Z49各自獨立地表示直接鍵結或碳數1~10的伸烷基鏈;R237~R240各自獨立地表示碳數1~10的伸烷基鏈;R241及R242各自獨立地表示氫或碳數1~10的烷基;h、i、j及k各自獨立地表示0或1,l表示0~10之整數;s、t、u及v各自獨立地表示0~10之整數。通式(95)中,X43較佳為具有由碳數1~10的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及碳數6~30的芳香族結構中選出的一種以上之2價的有機基;h、i、j及k各自獨立,較佳為1,l較佳為0~5;s、t、u及v 各自獨立,較佳為0。上述烷基、伸烷基鏈、脂肪族結構、脂環式結構、及芳香族結構亦可具有雜原子,也可為無取代物或取代物之任一者。
通式(96)中,R243表示氫或碳數1~10的烷基;Z50表示通式(97)所示的基或通式(98)所示的基;a表示1~10之整數,b表示1~4之整數,c表示0或1,d表示1~4之整數,e表示0或1;當c為0時,d為1。通式(98)中,R244表示氫或碳數1~10的烷基。通式(96)中,c較佳為1,e較佳為1。通式(98)中,R244較佳為氫或碳數1~4的烷基,更佳為氫或甲基。
作為(G)多官能硫醇化合物,例如可舉出β-巰基丙酸、β-巰基丙酸甲酯、β-巰基丙酸2-乙基己酯、β-巰基丙酸十八酯、β-巰基丙酸甲氧基丁酯、β-巰基丁酸、β-巰基丁酸甲酯、巰基乙酸甲酯、巰基乙酸正辛酯、巰基乙酸甲氧基丁酯、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、1,4-雙(3-巰基丙醯氧基)丁烷、1,4-雙(巰基乙醯氧基)丁烷、乙二醇雙(硫甘醇酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(硫甘醇酸酯)、1,3,5-參[(3-巰基丙醯氧基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[(3-巰基丁醯氧基)乙基]異三聚氰酸、季戊四醇肆(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇肆(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇肆(硫甘醇酸酯)、二季戊四醇陸(3-巰基丙酸酯)或二季戊四醇陸(3-巰基丁酸酯)。
從曝光時的感度升高、低錐形的圖案形成及熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度變化抑制之觀點來看,較佳為三羥甲基乙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(硫甘醇酸酯)、1,3,5-參[(3-巰基丙醯氧基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[(3-巰基丁醯氧基)乙基]異三聚氰酸、季戊四醇肆(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇肆(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇肆(硫甘醇酸酯)、二季戊四醇陸(3-巰基丙酸酯)或二季戊四醇陸(3-巰基丁酸酯)。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的(G)多官能硫醇化合物之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.01質量份以上,更佳為0.1質量份以上,尤佳為0.3質量份以上,尤更佳為0.5質量份以上,特佳為1質量份以上。若含量為0.01質量份以上,則可提高曝光時的感度,同時可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。此外,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化。另一方面,(G)多官能硫醇化合物之含量較佳為15質量份以下,更佳為13質量份以下,尤佳為10質量份以下,尤更佳為8質量份以下,特佳為5質量份以下。若含量為15質量份以下,則可形成低錐形的圖案,可抑制顯影後的殘渣發生,同時可形成硬化膜的耐熱性。
本發明之感光性樹脂組成物較佳為含有上述特定的(F)交聯劑及(G)多官能硫醇化合物。由於組合 上述特定的(F)交聯劑與(G)多官能硫醇化合物而使用,可抑制熱硬化時的殘渣發生,同時可提高硬化膜的折彎性。茲認為此係因為特定的(F)交聯劑所具有的環氧基與(G)多官能硫醇化合物所具有的巰基係在熱硬化時反應而交聯度升高,硬化膜的耐熱性升高。即,推測能抑制因熱硬化時的熱分解物或昇華物所造成的殘渣發生,同時因硬化膜之高分子量化而機械物性升高。又,茲認為因為特定的(F)交聯劑所具有之特定的芳香族結構及/或脂環式結構係被導入硬化膜中,同時藉由(G)多官能硫醇化合物,彼等形成交聯結構而交聯密度升高,硬化膜的耐熱性係顯著升高。
再者,本發明之感光性樹脂組成物較佳含有上述(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物以及(G)多官能硫醇化合物。由於組合上述(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物與(G)多官能硫醇化合物而使用,可抑制熱硬化時的殘渣發生,同時可提高硬化膜的折彎性。茲認為此係因為在熱硬化時,各自提高硬化膜的交聯度,具有升高耐熱性之機能,藉由相乘效果而硬化膜的交聯度及耐熱性顯著升高,抑制因熱硬化時的熱分解物或昇華物所造成的殘渣發生,同時硬化膜係高分子量化。
又,本發明之感光性樹脂組成物較佳為含有上述特定的(F)交聯劑、上述(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物以及(G)多官能硫醇化合物。由於組合上述特定的(F)交聯劑、上述(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物與(G)多官能硫醇化合物而使用,同樣地可抑制熱硬化時的殘渣發生,同時可提高硬化膜的折彎性。
<聚合抑制劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為進一步含有聚合抑制劑。
所謂的聚合抑制劑,就是指能捕捉曝光時所產生的自由基或藉由曝光時的自由基聚合而得的聚合物鏈之聚合物生長末端的自由基,作為安定自由基保持,停止自由基聚合之化合物。
由於含有適量的聚合抑制劑,可抑制顯影後的殘渣發生,提高顯影後的解析度。此推測係因為聚合抑制劑捕捉曝光時所產生的過剩量之自由基或高分子量的聚合物鏈之生長末端的自由基,而抑制過剩的自由基聚合之進行。
作為聚合抑制劑,較佳為酚系聚合抑制劑。作為酚系聚合抑制劑,例如可舉出4-甲氧基苯酚、1,4-氫醌、1,4-苯醌、2-第三丁基-4-甲氧基苯酚、3-第三丁基-4-甲氧基苯酚、4-第三丁基兒茶酚、2,6-二第三丁基-4-甲基苯酚、2,5-二第三丁基-1,4-氫醌或2,5-二第三戊基-1,4-氫醌或「IRGANOX」(註冊商標)245、同259、同565、同1010、同1035、同1076、同1098、同1135、同1330、同1425、同1520、同1726或同3114(以上,皆BASF公司製)。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的聚合抑制劑之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.01質量 份以上,更佳為0.03質量份以上,尤佳為0.05質量份以上,特佳為0.1質量份以上。若含量為0.01質量份以上,則可提高顯影後的解析度及硬化膜的耐熱性。另一方面,聚合抑制劑之含量較佳為10質量份以下,更佳為8質量份以下,尤佳為5質量份以下,特佳為3質量份以下。若含量為10質量份以下,則可提高曝光時的感度。
<矽烷偶合劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳進一步含有矽烷偶合劑。所謂的矽烷偶合劑,就是指具有水解性的矽基或矽醇基之化合物。由於含有矽烷偶合劑,樹脂組成物的硬化膜與基底的基板界面之相互作用增大,可提高與基底的基板之密著性及硬化膜之耐藥品性。作為矽烷偶合劑,較佳為三官能有機矽烷、四官能有機矽烷或矽酸酯化合物
作為三官能有機矽烷,例如可舉出甲基三甲氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、4-羥基苯基三甲氧基矽烷、1-萘基三甲氧基矽烷、4-苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-三甲氧基矽基丙基琥珀酸、3-三甲氧基矽基丙基琥珀酸酐、3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷、3-[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基]丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-(4-胺基苯基)丙基三甲氧基矽烷、1-(3-三甲氧基矽基丙基)脲、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基 亞丁基)丙胺、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、1,3,5-參(3-三甲氧基矽基丙基)異三聚氰酸或N-第三丁基-2-(3-三甲氧基矽基丙基)琥珀酸醯亞胺。
作為四官能有機矽烷或矽酸酯化合物,例如可舉出通式(73)所示的有機矽烷。
通式(73)中,R226~R229各自獨立地表示氫、烷基、醯基或芳基,x表示1~15之整數。通式(73)中,R226~R229各自獨立,較佳為氫、碳數1~6的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基,更佳為氫、碳數1~4的烷基、碳數2~4的醯基或碳數6~10的芳基。上述烷基、醯基及芳基係可為無取代物或取代物之任一者。
作為通式(73)所示的有機矽烷,例如可舉出四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷或四乙醯氧基矽烷等之四官能有機矽烷、或矽酸甲酯51(扶桑化學工業公司製)、M矽酸酯51、矽酸酯40、或矽酸酯45(以上,皆多摩化學工業公司)製)、矽酸甲酯51、矽酸甲酯53A、矽酸乙酯40、或矽酸乙酯48(以上,皆COLCOAT公司製)等之矽酸酯化合物。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的矽烷偶合劑之含量,於將(A)鹼可溶性樹脂及(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,較佳為0.01質量份以上,更佳為0.1質量份以上,尤佳為0.5質量份以上,特佳為1質量份以上。若含量為0.01質量份以上,則可提高與基底的基板之密著性及硬化膜之耐藥品性。另一方面,矽烷偶合劑之含量較佳為15質量份以下,更佳為13質量份以下,尤佳為10質量份以下,特佳為8質量份以下。若含量為15質量份以下,則可提高顯影後的解析度。
<界面活性劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,亦可進一步含有界面活性劑。所謂的界面活性劑,就是指具有親水性的結構及疏水性的結構之化合物。
由於含有適量的界面活性劑,可任意調整樹脂組成物的表面張力,提高塗布時的均平性,可提高塗膜的膜厚均勻性。作為界面活性劑,較佳為氟樹脂系界面活性劑、聚矽氧系界面活性劑、聚氧化烯醚系界面活性劑或丙烯酸樹脂系界面活性劑。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的界面活性劑之含有比率,較佳為感光性樹脂組成物全體之0.001質量%以上,更佳為0.005質量%以上,尤佳為0.01質量%以上。若含有比率為0.001質量%以上,則可提高塗布時的均平性。另一方面,界面活性劑之含有比率較 佳為1質量%以下,更佳為0.5質量%以下,尤佳為0.03質量%以下。若含有比率為1質量%以下,則可提高塗布時的均平性。
<溶劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為進一步含有溶劑。所謂的溶劑,就是指能使樹脂組成物中所含有的各種樹脂及各種添加劑溶解之化合物。由於含有溶劑,可使樹脂組成物中含有的各種樹脂及各種添加劑均勻地溶解,提高硬化膜的穿透率。又,可任意調整樹脂組成物的黏度,可在基板上以所欲的膜厚成膜。此外,可任意調整樹脂組成物的表面張力或塗布時的乾燥速度等,可提高塗布時的均平性及塗膜的膜厚均勻性。
作為溶劑,從各種樹脂及各種添加劑的溶解性之觀點來看,較佳為具有醇性羥基的化合物、具有羰基的化合物或具有3個以上的醚鍵的化合物。此外,更佳為大氣壓下的沸點是110~250℃之化合物。藉由將沸點設為110℃以上,由於在塗布時溶劑適度揮發而進行塗膜的乾燥,可抑制塗布不均,提高膜厚均勻性。另一方面,藉由將沸點設為250℃以下,可減少塗膜中殘存的溶劑量。因此,可減低熱硬化時的膜收縮量,提高硬化膜的平坦性,可提高膜厚均勻性。
作為具有醇性羥基且大氣壓下的沸點是110~250℃之化合物,例如可舉出二丙酮醇、乳酸乙酯、乙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚、二乙二醇單甲基醚、 二丙二醇單甲基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇或四氫糠醇。
作為具有羰基且大氣壓下的沸點是110~250℃之化合物,例如可舉出3-甲氧基正丁基乙酸酯、3-甲基-3-正丁基乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二丙二醇單甲基醚乙酸酯或γ-丁內酯。
作為具有3個以上的醚鍵且大氣壓下的沸點是110~250℃之化合物,例如可舉出二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚或二丙二醇二甲基醚。
本發明之感光性樹脂組成物中所佔有的溶劑之含有比率係可按照塗布方法等來適宜調整。例如,當藉由旋轉塗布來形成塗膜時,一般為感光性樹脂組成物全體之50~95質量%。
作為(D)著色劑,含有(D1)顏料及/或作為(D2)染料的分散染料時,溶劑較佳為具有羰基或酯鍵的溶劑。由於含有具有羰基或酯鍵的溶劑,可提高(D1)顏料及/或作為(D2)染料的分散染料之分散安定性。又,從分散安定性之觀點來看,溶劑更佳為具有乙酸酯鍵的溶劑。由於含有具有乙酸酯鍵的溶劑,可提高(D1)顏料及/或作為(D2)染料的分散染料之分散安定性。
作為具有乙酸酯鍵的溶劑,例如可舉出3-甲氧基正丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基正丁基乙酸酯、乙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單正丁基醚乙酸酯、二丙二醇單甲基醚乙酸酯、環己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯或1,4-丁二醇二乙酸酯。
於本發明之感光性樹脂組成物中,溶劑中所佔有之具有羰基或酯鍵的溶劑之含有比率較佳為30~100質量%之範圍內,更佳為50~100質量%之範圍內,尤佳為70~100質量%之範圍內。若含有比率為30~100質量%,則可提高(D1)顏料的分散安定性。
<其它的添加劑>
於本發明之感光性樹脂組成物中,亦可進一步含有其它的樹脂或彼等的前驅物。作為其它的樹脂或彼等的前驅物,例如可舉出聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、環氧樹脂、酚醛清漆樹脂、尿素樹脂、或聚胺甲酸酯或彼等的前驅物。
<本發明之感光性樹脂組成物之製造方法>
說明本發明之感光性樹脂組成物之代表性製造方法。作為(D)著色劑,含有包含(Da)黑色劑的(D1)顏料時,於(A1)第1樹脂及(A2)第2樹脂之溶液中加入(E)分散劑,使用分散機,使(D1)顏料分散於此混合溶液中,調製顏料分散液。接著,於此顏料分散液中,添加(B)自由基聚合性化合物、(C1)光聚合起始劑、其它的添加劑及任意的溶劑,攪拌20分鐘~3小時而成為均勻溶液。攪拌後,過濾所得之溶液,而得到本發明之感光性樹脂組成物。
作為分散機,例如可舉出球磨機、珠磨機、砂磨機、三輥磨機或高速度衝撃磨機。從分散效率化及 微分散化之觀點來看,較佳為珠磨機。作為珠磨機,例如可舉出共球磨機(coball mill)、籃磨機、針磨機或戴諾磨機(dyno-mill)。作為珠磨機之珠,例如可舉出二氧化鈦珠、氧化鋯珠或鋯石珠。珠磨機之珠徑較佳為0.01~6mm,更佳為0.015~5mm,尤佳為0.03~3mm。當(D1)顏料之一次粒徑及一次粒子凝聚而形成的二次粒子之粒徑為數百nm以下時,較佳為0.015~0.1mm的微小珠。此時,較佳為具備能分離微小珠與顏料分散液之離心分離方式的分離器之珠磨機。另一方面,當(D1)顏料為數百nm以上的粗大粒子時,從分散效率化之觀點來看,較佳為0.1~6mm的珠。
<低錐形的圖案形狀之硬化圖案>
本發明之感光性樹脂組成物係可得到包含低錐形的圖案形狀之硬化圖案的硬化膜。由本發明之感光性樹脂組成物所得之硬化膜所包含的硬化圖案之剖面中的傾斜邊之錐角較佳為1°以上,更佳為5°以上,尤佳為10°以上,尤更佳為12°以上,特佳為15°以上。若錐角為1°以上,則可將發光元件予以高密度地積體及配置,可提高顯示裝置的解析度。另一方面,硬化膜所包含的硬化圖案之剖面中的傾斜邊之錐角較佳為60°以下,更佳為55°以下,尤佳為50°以下,尤更佳為45°以下,特佳為40°以下。若錐角為60°以下,則可防止在形成透明電極或反射電極等的電極時之斷線。又,由於可抑制電極之邊緣部的電場集中,可抑制發光元件的劣化。
<具有階差形狀的硬化圖案>
本發明之感光性樹脂組成物係可一邊維持高感度,一邊形成在厚膜部與薄膜部有充分膜厚差之具有階差形狀且具有低錐形的圖案形狀之硬化圖案。
圖3中顯示由本發明之感光性樹脂組成物所得之具有階差形狀的硬化圖案之剖面的一例。如圖3所示,階差形狀中的厚膜部34係相當於曝光時的硬化部,具有硬化圖案的最大膜厚。階差形狀中的薄膜部35a、35b、35c係相當於曝光時的半色調曝光部,具有比厚膜部34的厚度小之膜厚。具有階差形狀的硬化圖案之剖面中的傾斜邊36a、36b、36c、36d、36e之錐角θa、θb、θc、θd、θe較佳為低錐形。
此處所言的錐角θa、θb、θc、θd、θe,就是指於圖3中,形成硬化圖案之基底的基板之水平邊37或薄膜部35a、35b、35c之水平邊、與彼等的水平邊交叉之具有階差形狀的硬化圖案之剖面中傾斜邊36a、36b、36c、36d、36e所成之具有階差形狀的硬化圖案之剖面內部的角。所謂的正錐形,就是指錐角為1°~小於90°之範圍內,所謂的倒錐形,就是指錐角為91°~小於180°之範圍內、所謂的矩形,就是指錐角為90°,所謂的低錐形,就是指錐角為1~60°之範圍內者。
<有機EL顯示器之製程>
作為使用本發明之感光性樹脂組成物之程序,以使用該組成物的硬化膜作為有機EL顯示器的遮光性畫素分割層之程序為例,在圖1中顯示示意剖面圖而說明。
首先,(步驟1)於玻璃基板1上形成薄膜電晶體(以下,「TFT」)2,將TFT平坦化膜用的感光性材料予以成膜,藉由微影術進行圖案加工後,使其熱硬化而形成TFT平坦化用的硬化膜3。其次,(步驟2)藉由濺鍍將銀-鈀-銅合金(以下,「APC」)予以成膜,使用光阻,藉由蝕刻進行圖案加工而形成APC層,再者,於APC層之上層,藉由濺鍍將氧化銦錫(以下,「ITO」)予以成膜,藉由使用光阻的蝕刻進行圖案加工,形成反射電極4作為第1電極。然後,(步驟3)塗布及預烘烤本發明之感光性樹脂組成物,而形成預烘烤膜5a。接著,(步驟4)隔著具有所欲圖案的遮罩6,照射活性化學射線7。隨後,(步驟5)顯影而進行圖案加工後,視需要進行漂白曝光及中間(middle)烘烤,使其熱硬化而形成具有所欲圖案的硬化圖案5b作為遮光性畫素分割層。然後,(步驟6)藉由隔著遮罩6的蒸鍍,將EL發光材料予以成膜,而形成EL發光層8,藉由蒸鍍將鎂-銀合金(以下,「MgAg」)予以成膜,使用光阻,藉由蝕刻進行圖案加工,而形成透明電極9作為第2電極。接著,(步驟7)將平坦化膜用的感光性材料予以成膜,藉由微影術進行圖案加工後,使其熱硬化而形成平坦化用的硬化膜10,然後使蓋玻璃11接合,得到在遮光性畫素分割層具有本發明之感光性樹脂組成物的有機EL顯示器。
<液晶顯示器之製程>
作為使用本發明之感光性樹脂組成物的另一程序,以使用該組成物之硬化膜作為液晶顯示器的黑柱間隔物(以下,「BCS」)及彩色濾光片的黑色矩陣(以下,「BM」)之程序為例,在圖2中顯示示意剖面圖而說明。
首先,(步驟1)於玻璃基板12上,形成背光單元(以下,「BLU」)13,得到具有BLU的玻璃基板14。又,(步驟2)於另一玻璃基板15上,形成TFT16,將TFT平坦化膜用的感光性材料予以成膜,藉由微影術進行圖案加工後,使其熱硬化而形成TFT平坦化用的硬化膜17。接著,(步驟3)藉由濺鍍將ITO予以成膜,使用光阻,藉由蝕刻進行圖案加工,而形成透明電極18,於其上形成平坦化膜19及配向膜20。然後,(步驟4)塗布及預烘烤本發明之感光性樹脂組成物,形成預烘烤膜21a。隨後,(步驟5)隔著具有所欲圖案的遮罩22,照射活性化學射線23。接著,(步驟6)顯影而進行圖案加工後,視需要進行漂白曝光及中間烘烤,使其熱硬化而形成具有所欲圖案的硬化圖案21b作為遮光性BCS,得到具有BCS的玻璃基板24。接著,(步驟7)使上述玻璃基板14與該玻璃基板24接合,而得到具有BLU及BCS的玻璃基板25。
再者,(步驟8)於另一玻璃基板26上,形成紅色、綠色、藍色的三色彩色濾光片27。接著,(步驟9)以與上述同樣之方法,從本發明之感光性樹脂組成物 來形成具有所欲圖案的硬化圖案28作為遮光性BM。然後,(步驟10)將平坦化用的感光性材料予以成膜,藉由微影術進行圖案加工後,使其熱硬化而形成平坦化用的硬化膜29,於其上形成配向膜30,而得到彩色濾光片基板31。接著,(步驟11)藉由使上述具有BLU及BCS的玻璃基板25與彩色濾光片基板31接合,(步驟12)得到具有BLU、BCS及BM的玻璃基板32。接著,(步驟13)注入液晶而形成液晶層33,得到具有本發明之感光性樹脂組成物作為BCS及BM之液晶顯示器。
如以上,依照使用本發明之感光性樹脂組成物的有機EL顯示器及液晶顯示器之製造方法,進行圖案加工,可得到含有聚醯亞胺及/或聚苯并唑之高耐熱性且遮光性的硬化膜,故造成有機EL顯示器及液晶顯示器之製造中的良率升高、性能升高及可靠性升高。
藉由使用本發明之感光性樹脂組成物的程序,由於樹脂組成物為感光性,可藉由微影術直接進行圖案加工。因此,由於與使用光阻的程序比較之下,可削減步驟數,故有機EL顯示器及液晶顯示器之生產性的提高、加工時間縮短及產距時間(takt time)縮短係成為可能。
<使用由本發明之感光性樹脂組成物所得的硬化膜之顯示裝置>
由本發明之感光性樹脂組成物所得之硬化膜係可適合構成有機EL顯示器或液晶顯示器。
又,本發明之感光性樹脂組成物係可得到低錐形的圖案形狀,可得到高耐熱性優異的硬化膜。因此,適合有機EL顯示器的畫素分割層等絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等之要求高耐熱性及低錐形的圖案形狀之用途。特別是於設想因熱分解之脫氣所致的元件不良或特性降低或因高錐形的圖案形狀所致的電極配線之斷線等起因於耐熱性及圖案形狀的問題之用途中,藉由使用本發明之感光性樹脂組成物的硬化膜,可製造已抑制上述問題的發生之高可靠性元件。再者,由於硬化膜係遮光性優異,電極配線的可見化防止或外光反射的減低係成為可能,可提高影像顯示的對比。因此,藉由使用由本發明之感光性樹脂組成物所得的硬化膜作為有機EL顯示器的畫素分割層、TFT平坦化層或TFT保護層,可於發光元件的光取出側不形成偏光板及1/4波長板,提高對比。
又,本發明之感光性樹脂組成物係可得到折彎性優異之具有可撓性的硬化膜。因此,可具有該硬化膜作為可撓性基板上的積層結構,適合可撓性有機EL顯示器的畫素分割層等絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層等之要求可撓性及低錐形的圖案形狀之用途。再者,由於硬化膜具有高耐熱性,於設想因熱分解之脫氣所致的元件不良或特性降低或因高錐形的圖案形狀所致的電極配線之斷線等起因於耐熱性及圖案形狀的問題之用途中,藉由使用本發明之感光性樹脂組成物的硬化膜,可製造上述問題不發生之高可靠性元件。
本發明之顯示裝置較佳為具有曲面的顯示部者。此曲面的曲率半徑,從抑制起因於由曲面所構成的顯示部中之斷線等所致的顯示不良之觀點來看,較佳為0.1mm以上,更佳為0.3mm以上。又,曲面的曲率半徑,從顯示裝置的小型化及高解析化之觀點來看,較佳為10mm以下,更佳為7mm以下,尤佳為5mm以下。
於使用本發明之感光性樹脂組成物的顯示裝置之製造方法中,具有以下(1)~(4)之步驟。
(1)於基板上,將本發明之感光性樹脂組成物的塗膜予以成膜之步驟,(2)對於前述感光性樹脂組成物的塗膜,隔著光罩照射活性化學射線之步驟,(3)使用鹼溶液進行顯影,形成前述感光性樹脂組成物的圖案之步驟,及(4)加熱前述圖案,得到前述感光性樹脂組成物的硬化圖案之步驟。
<將塗膜予以成膜之步驟>
使用本發明之感光性樹脂組成物的顯示裝置之製造方法,係具有(1)於基板上,將感光性樹脂組成物的塗膜予以成膜之步驟。作為將本發明之感光性樹脂組成物予以成膜之方法,例如可舉出於基板上塗布上述樹脂組成物之方法,或於基板上圖案狀地塗布上述樹脂組成物之方法。
作為基板,例如使用在玻璃上形成有具有由銦、錫、鋅、鋁及鎵中選出的一種以上之氧化物、金屬(鉬、銀、銅、鋁、鉻或鈦等)或CNT(碳奈米管)作為電極或配線之基板等。
作為具有由銦、錫、鋅、鋁及鎵中選出的一種以上之氧化物,例如可舉出氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)或氧化鋅(ZnO)。
<於基板上塗布本發明之感光性樹脂組成物之方法>
作為於基板上塗布本發明之感光性樹脂組成物之方法,例如可舉出微凹版塗布、旋轉塗布、浸塗、簾幕塗布、輥塗、噴塗或狹縫塗布。塗布膜厚係隨著塗布方法、樹脂組成物的固體成分濃度或黏度等而不同,但通常以塗布及預烘烤後的膜厚成為0.1~30μm之方式塗布。
於基板上塗布本發明之感光性樹脂組成物後,較佳為進行預烘烤而成膜。預烘烤係可使用烘箱、熱板、紅外線、閃光退火裝置或雷射退火裝置等。預烘烤溫度較佳為50~150℃。預烘烤時間較佳為30秒~數小時。亦可於80℃預烘烤2分鐘後,於120℃預烘烤2分鐘等,以二段或其以上之多段進行預烘烤。
<於基板上將本發明之感光性樹脂組成物塗布成圖案狀之方法>
作為於基板上將本發明之感光性樹脂組成物塗布成圖案狀之方法,例如可舉出凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷、平版印刷、網版印刷、噴墨印刷、膠版印刷或雷射印刷。塗布膜厚係隨著塗布方法、本發明之感光性樹脂組成物的固體成分濃度或黏度等而不同,但通常以塗布及預烘烤後的膜厚成為0.1~30μm之方式塗布。
於基板上圖案狀地塗布本發明之感光性樹脂組成物後,較佳為進行預烘烤而成膜。預烘烤係可使用烘箱、熱板、紅外線、閃光退火裝置或雷射退火裝置等。預烘烤溫度較佳為50~150℃。預烘烤時間較佳為30秒~數小時。亦可於80℃預烘烤2分鐘後,於120℃預烘烤2分鐘等,以二段或其以上之多段進行預烘烤。
<將於基板上所成膜的塗膜予以圖案加工之方法>
作為將於基板上所成膜的本發明之感光性樹脂組成物予以圖案加工之方法,例如可舉出藉由微影術直接圖案加工之方法或藉由蝕刻進行圖案加工之方法。從步驟數的削減而生產性提高及加工時間縮短之觀點來看,較佳為藉由微影術直接圖案加工之方法。
<隔著光罩照射活性化學射線之步驟>
使用本發明之感光性樹脂組成物的顯示裝置之製造方法,係具有(2)對於上述感光性樹脂組成物,隔著光罩照射活性化學射線之步驟。
於基板上塗布及預烘烤本發明之感光性樹脂組成物而成膜後,使用步進曝光機、鏡面投影對準曝光機(MPA)或平行光罩對準曝光機(PLA)等之曝光機進行曝光。作為曝光時所照射的活性化學射線,例如可舉出紫外線、可見光線、電子射線、X射線、KrF(波長248nm)雷射或ArF(波長193nm)雷射等。較佳為使用水銀燈的j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)或g線(波長436nm)。又,曝光量通常為100~40,000J/m2(10~4,000mJ/cm2)左右(i線照度計之值),視需要可隔著具有所欲圖案的光罩進行曝光。
於曝光後,亦可進行曝光後烘烤。藉由進行曝光後烘烤,可期待顯影後的解析度提高或顯影條件的容許度增大等之效果。曝光後烘烤係可使用烘箱、熱板、紅外線、閃光退火裝置或雷射退火裝置等。曝光後烘烤溫度較佳為50~180℃,更佳為60~150℃。曝光後烘烤時間較佳為10秒~數小時。若曝光後烘烤時間為10秒~數小時,則反應係良好地進行,有能縮短顯影時間之情況。
<使用鹼溶液進行顯影,形成圖案之步驟>
使用本發明之感光性樹脂組成物的顯示裝置之製造方法,係具有(3)使用鹼溶液進行顯影,形成上述感光性樹脂組成物的圖案之步驟。於曝光後,使用自動顯影裝置等進行顯影。本發明之感光性樹脂組成物由於具有感光性,於顯影後,用顯影液去除曝光部或未曝光部,可得到浮凸圖案。
作為顯影液,一般使用鹼顯影液。作為鹼顯影液,例如較佳為有機系的鹼溶液或顯示鹼性的化合物之水溶液,從環境面之觀點來看,更佳為顯示鹼性的化合物之水溶液,即鹼水溶液。
作為有機系的鹼溶液或顯示鹼性的化合物,例如可舉出2-胺基乙醇、2-(二甲基胺基)乙醇、2-(二乙基胺基)乙醇、二乙醇胺、甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺、乙酸(2-二甲基胺基)乙酯、(甲基)丙烯酸(2-二甲基胺基)乙酯、環己胺、乙二胺、六亞甲基二胺、氨、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鋇、碳酸鈉或碳酸鉀,但從硬化膜的金屬雜質減低及顯示裝置的顯示不良抑制之觀點來看,較佳為氫氧化四甲銨或氫氧化四乙銨。
作為顯影液,亦可使用有機溶劑。作為顯影液,亦可使用含有有機溶劑與對於本發明之感光性樹脂組成物而言為貧溶劑之兩者的混合溶液。
作為顯影方法,例如可舉出覆液顯影、噴霧顯影或浸漬顯影。作為覆液顯影,例如可舉出於曝光後之膜上直接塗布上述的顯影液後,放置任意的時間之方法,或於曝光後之膜上,在任意的時間之間,霧狀地散射上述的顯影液而塗布後,放置任意的時間之方法。作為噴霧顯影,可舉出於曝光後之膜上,霧狀地散射上述的顯影液,持續施予任意時間之方法。作為浸漬顯影,可舉出將曝光後之膜浸漬於上述的顯影液中任意時間之方法,或將曝光後之膜浸漬於上述的顯影液中後,持續 照射任意時間的超音波之方法。從顯影時的裝置污染抑制及顯影液的使用量削減所致的加工成本削減之觀點來看,作為顯影方法,較佳為覆液顯影。由於抑制顯影時的裝置污染,故可抑制顯影時的基板污染,可抑制顯示裝置的顯示不良。另一方面,從顯影後的殘渣發生之抑制的觀點來看,作為顯影方法,較佳為噴霧顯影。又,從因顯影液的再利用所造成的顯影液之使用量削減及加工成本削減之觀點來看,作為顯影方法,較佳為浸漬顯影。
顯影時間較佳為5秒以上,更佳為10秒以上,尤佳為30秒以上,特佳為1分鐘以上。若顯影時間為上述範圍內,則可抑制鹼顯影時的殘渣發生。另一方面,從產距時間縮短之觀點來看,顯影時間較佳為30分鐘以下,更佳為15分鐘以下,尤佳為10分鐘以下,特佳為5分鐘以下。
於顯影後,較佳為以沖洗液洗淨所得之浮凸圖案。當使用鹼水溶液作為顯影液時,沖洗液較佳為水。作為沖洗液,例如亦可使用乙醇或異丙醇等之醇類的水溶液、丙二醇單甲基醚乙酸酯等之酯類的水溶液或碳酸氣體、鹽酸或醋酸等之顯示酸性的化合物之水溶液。作為沖洗液,亦可使用有機溶劑。
藉由微影術,得到本發明之感光性樹脂組成物的圖案後,亦可進行漂白曝光。藉由進行漂白曝光,可任意控制熱硬化後的圖案形狀。又,可提高硬化膜的透明性。
漂白曝光係可使用步進曝光機、鏡面投影對準曝光機(MPA)或平行光罩對準曝光機(PLA)等之曝光機。作為漂白曝光時所照射的活性化學射線,例如可舉出紫外線、可見光線、電子射線、X射線、KrF(波長248nm)雷射或ArF(波長193nm)雷射等。較佳為使用水銀燈的j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)或g線(波長436nm)。又,曝光量通常為500~500,000J/m2(50~50,000mJ/cm2)左右(i線照度計之值),視需要可隔著具有所欲圖案的遮罩進行曝光。
於得到本發明之感光性樹脂組成物的圖案後,亦可進行中間烘烤。藉由進行中間烘烤,可提高熱硬化後的解析度,同時可任意控制熱硬化後的圖案形狀。中間烘烤係可使用烘箱、熱板、紅外線、閃光退火裝置或雷射退火裝置等。中間烘烤溫度較佳為50~250℃,更佳為70~220℃。中間烘烤時間較佳為10秒~數小時。亦可於100℃中間烘烤5分鐘後,於150℃中間烘烤5分鐘等,以二段或其以上之多段進行中間烘烤。
<加熱圖案,得到硬化圖案之步驟>
使用本發明之感光性樹脂組成物的顯示裝置之製造方法,係具有(4)加熱上述感光性樹脂組成物的圖案,得到上述感光性樹脂組成物的硬化圖案之步驟。
於基板上所成膜的本發明之感光性樹脂組成物的圖案之加熱,係可使用烘箱、熱板、紅外線、閃 光退火裝置或雷射退火裝置等。藉由加熱本發明之感光性樹脂組成物的圖案而使其熱硬化,可提高硬化膜的耐熱性,同時可得到低錐形的圖案形狀。
熱硬化溫度較佳為150℃以上,更佳為200℃以上,尤佳為250℃以上。若熱硬化溫度為150℃以上,則可提高硬化膜的耐熱性,同時可使熱硬化後的圖案形狀更低錐形化。另一方面,從產距時間縮短之觀點來看,熱硬化溫度較佳為500℃以下,更佳為450℃以下,尤佳為400℃以下。
熱硬化時間較佳為1分鐘以上,更佳為5分鐘以上,尤佳為10分鐘以上,特佳為30分鐘以上。若熱硬化時間為1分鐘以上,則可使熱硬化後的圖案形狀更低錐形化。另一方面,從產距時間縮短之觀點來看,熱硬化時間較佳為300分鐘以下,更佳為250分鐘以下,尤佳為200分鐘以下,特佳為150分鐘以下。又,亦可於150℃熱硬化30分鐘後,於250℃熱硬化30分鐘等,以二段或其以上之多段使其熱硬化。
又,藉由本發明之感光性樹脂組成物,可得到一種硬化膜,其適用於畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、閘極絕緣層、彩色濾光片、黑色矩陣或黑柱間隔物等之用途。另外,可得到具備彼等的硬化膜之元件及顯示裝置。本發明之有機EL顯示器具備上述硬化膜作為選自由畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕 緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、閘極絕緣層、彩色濾光片、黑色矩陣及黑柱間隔物所組成之群組的一種以上。尤其是本發明之負型感光性樹脂組成物因為遮光性優異,而宜作為具有遮光性的畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層或閘極絕緣層,更佳作為具有遮光性的畫素分割層、層間絕緣層、TFT平坦化層或TFT保護層。
再者,藉由使用本發明之感光性樹脂組成物的顯示裝置之製造方法,進行圖案加工,可得到含有聚醯亞胺及/或聚苯并唑之高耐熱性且遮光性的硬化膜,故造成有機EL顯示器及液晶顯示器之製造中的良率升高、性能升高及可靠性升高。此外,本發明之感光性樹脂組成物由於可藉由微影術直接圖案加工,與使用光阻的程序比較之下,可削減步驟數,故生產性的提高、加工時間縮短及產距時間縮短係成為可能。
實施例
以下舉出實施例及比較例來更具體說明本發明,惟本發明不受此等之範圍所限定。再者,於所用的化合物之中,使用縮寫符號者係表示以下的名稱。
6FDA:2,2-(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐;4,4’-六氟丙烷-2,2-二基-雙(1,2-鄰苯二甲酸酐)
AcrTMS:3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷
A-DPH-6E:「NK ESTER」(註冊商標)A-DPH-6E (新中村化學工業公司製;在分子中具有6個氧乙烯結構之乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯)
APC:Argentum-Palladium-Cupper(銀-鈀-銅合金)
BAHF:2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷
BAPF:9,9-雙(3-胺基-4-羥基苯基)茀
BFE:1,2-雙(4-甲醯基苯基)乙烷
BHPF:9,9-雙(4-羥基苯基)茀
Bis-A-AF:2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷
Bk-A1103:「CHROMOFINE」(註冊商標)BLACK
A1103(大日精化工業公司製;一次粒徑50~100nm的偶氮系黑色顏料)
Bk-S0084:「PALIOGEN」(註冊商標)BLACK S0084(BASF公司製;一次粒徑50~100nm的苝系黑色顏料)
Bk-S0100CF:「IRGAPHOR」(註冊商標)BLACK S0100CF(BASF公司製;一次粒徑40~80nm的苯并呋喃酮系黑色顏料)
D.BYK-167:「DISPERBYK」(註冊商標)-167(BYK化學日本公司製;胺價為13mgKOH/g(固體成分濃度:52質量%)之具有三級胺基的聚胺基甲酸酯系分散劑)
DFA:N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛
DPCA-30:「KAYARAD」(註冊商標)DPCA-30(日本化藥公司製;在分子中具有3個氧戊烯羰基結構的ε-己內酯改質二季戊四醇六丙烯酸酯)
DPCA-60:「KAYARAD」(註冊商標)DPCA-60(日本化藥公司製;在分子中具有6個氧戊烯羰基結構的ε-己內酯改質二季戊四醇六丙烯酸酯)
DPHA:「KAYARAD」(註冊商標)DPHA(日本化藥公司製;二季戊四醇六丙烯酸酯)
DPMP:二季戊四醇陸(3-巰基丙酸酯)
EOCN-1020:具有苯骨架及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂(日本化藥公司製)
FLE-1:9,9-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]茀
FLE-2:9,9-雙(4-環氧丙氧基-1-萘基)茀
FLE-3:具有2個茀骨架及2個環氧基之環氧化合物
FR-201:9,9-雙(4-環氧丙氧基苯基)茀(Tronly公司製)
GMA:甲基丙烯酸環氧丙酯
HA:N,N’-雙[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-雙(2-羥基苯基)]雙(3-胺基苯甲酸醯胺)
HX-220:「KAYARAD」(註冊商標)HX-220(日本化藥公司製;在分子內具有2個氧戊烯羰基結構的ε-己內酯改質羥基三甲基乙酸新戊二醇二丙烯酸酯)
IDE-1:1,1-雙(4-環氧丙氧基苯基)-3-苯基茚烷
IDE-2:1,1-雙[4-(2-環氧丙氧基乙氧基)苯基]-3-苯基茚烷
IGZO:氧化銦鎵鋅
ITO:氧化銦錫
jer-834:2,2-雙(4-環氧丙氧基苯基)丙烷(三菱化學公司製)
MAA:甲基丙烯酸
MAP:3-胺基苯酚;間胺基苯酚
MBA:3-甲氧基正丁基乙酸酯
MeTMS:甲基三甲氧基矽烷
MgAg:Magnesium-Argentum(鎂-銀合金)
NA:5-降烯-2,3-二羧酸酐;納狄克酸酐
NC-3500:具有聯苯骨架、苯骨架及包含2個環氧基的結構單元之環氧樹脂(日本化藥公司製)
NC-7000L:具有萘骨架、苯骨架及包含2個環氧基的結構單元之環氧樹脂(日本化藥公司製)
NC-7300L:具有萘骨架、苯骨架及包2個環氧基的結構單元之環氧樹脂(日本化藥公司製)
NCI-831:「Adeka Arkls」(註冊商標)NCI-831(ADEKA公司製;肟酯系光聚合起始劑)
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
ODPA:雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐;氧基二鄰苯二甲酸二酐
P.B.15:6:C.I.顏料藍15:6
P.R.254:C.I.顏料紅254
P.V.23:C.I.顏料紫23
P.Y.139:C.I.顏料黃139
PGMEA:丙二醇單甲基醚乙酸酯
PHA:鄰苯二甲酸酐
PhTMS:苯基三甲氧基矽烷
S-20000:「SOLSPERSE」(註冊商標)20000(Lubrizol公司製;胺價為32mgKOH/g(固體成分濃度:100質量%)之具有三級胺基的聚氧化烯醚系分散劑)
SiDA:1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷
STR:苯乙烯
TAZ-G:2,4,6-參(環氧丙氧基)三
TCDM:甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-酯;二羥甲基-三環癸烷二甲基丙烯酸酯
ICA-GST:1,3,5-參(環氧丙基十八基)異三聚氰酸TBIS-BNG200:2,2’-雙(環氧丙氧基)-1,1’-聯萘(田岡化學公司製)
TBIS-RXG:3’,6’-雙(環氧丙氧基)-螺[9H-茀-9,9-[9H]二苯并哌喃](田岡化學公司製)
TEPIC-FL:「TEPIC」(註冊商標)-FL(日產化學公司製;1,3,5-參(5-環氧丙基戊基)異三聚氰酸)
TEPIC-L:「TEPIC」(註冊商標)-L(日產化學公司製;1,3,5-參(環氧丙基)異三聚氰酸)
TG-G:1,3,4,6-肆(環氧丙基)甘脲(四國化成公司製)
THPHA:1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐
TMAH:氫氧化四甲銨
TMOS:四甲氧基矽烷
TMMP:三羥甲基丙烷參(3-巰基丙酸酯)
TMSSucA:3-三甲氧基矽基丙基琥珀酸酐
TPK-1227:已進行導入磺酸基的表面處理之碳黑(CABOT公司製)
WHR-991S:3,3-雙(4-環氧丙氧基苯基)-1-異吲哚啉酮(日本化藥公司製)
WR-301:「ADEKA ARKLS」(註冊商標)WR-301(ADEKA公司製;對於使具有環氧基的芳香族化合物及不飽和羧酸進行開環加成反應而得之樹脂,使羧酸酐反應而得之含有多環側鏈的樹脂,酸當量:560,雙鍵當量:450)
XD-1000-H:具有苯骨架、三環癸烷骨架及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂(日本化藥公司製)
合成例(A)
於三口燒瓶中,秤量18.31g(0.05mol)的BAHF、17.42g(0.3mol)的環氧丙烷、100mL的丙酮,使其溶解。於其中,滴下在10mL的丙酮中溶解有20.41g(0.11mol)的3-硝基苯甲醯氯之溶液。滴下結束後,在-15℃反應4小時,然後回到室溫。過濾取得所析出的白色固體,在50℃真空乾燥。將30g所得之固體置入300mL的不銹鋼高壓釜內,使其分散於250mL的2-甲氧基乙醇中,添加2g的5%鈀-碳。用氣球將氫氣導入其中,在室溫下反應2小時。2小時後,確認氣球不再縮小。於反應結束後,過濾去除作為觸媒的鈀化合物,減壓餾去而濃縮,得到以下所示結構之含有羥基的二胺化合物(HA)。
以下,說明合成例。表1-1~表1-3中顯示合成例1~14之組成。
合成例1 聚醯亞胺(PI-1)之合成
於乾燥氮氣流下,在三口燒瓶中,秤量31.13g(0.085mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言77.3mol%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言4.5mol%)的SiDA、2.18g(0.020mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言18.2mol%)作為末端封閉劑的MAP、150.00g的NMP,使其溶解。於其中,添加在50.00g的NMP中溶解有31.02g(0.10mol;相對於來自全部羧酸及其衍生物的結構單元而言100mol%)的ODPA之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌4小時。然後,添加15g的二甲苯,一邊將水與二甲苯一起共沸,一邊在150℃攪拌5小時。反應結束後,將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚醯亞胺(PI-1)。所得之聚醯亞胺的Mw為27,000,酸當量為350。
合成例2~5 聚醯亞胺(PI-2)~聚醯亞胺(PI-5)之合成
以表1-1中記載之單體種類及其比率,與合成例1同樣地聚合,得到聚醯亞胺(PI-2)~聚醯亞胺(PI-5)。
合成例6 聚醯亞胺前驅物(PIP-1)之合成
於乾燥氮氣流下,在三口燒瓶中,秤量44.42g(0.10mol;相對於來自全部羧酸及其衍生物的結構 單元而言100mol%)的6FDA、150g的NMP,使其溶解。於其中,添加在50g的NMP中溶解有14.65g(0.040mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言32.0mol%)的BAHF、18.14g(0.030mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言24.0mol%)的HA、1.24g(0.0050mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言4.0mol%)的SiDA之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌2小時。隨後,作為末端封閉劑,添加在15g的NMP中溶解有5.46g(0.050mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言40.0mol%)的MAP之溶液,在50℃攪拌2小時。然後,費10分鐘滴下在15g的NMP中溶解有23.83g(0.20mol)的DFA之溶液。滴下結束後,在50℃攪拌3小時。反應結束後,將反應溶液冷卻到室溫後,將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚醯亞胺前驅物(PIP-1)。所得之聚醯亞胺前驅物的Mw為20,000,酸當量為450。
合成例7 聚醯亞胺前驅物(PIP-2)之合成
以表1-1中記載之單體的種類及其比率,與合成例6同樣地聚合,得到聚醯亞胺前驅物(PIP-2)。
合成例8 聚苯并 唑(PBO-1)之合成
於裝滿甲苯之附有狄安-史塔克水分離器及冷卻管的500mL圓底燒瓶中,秤量34.79g(0.095mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言95.0mol%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言5.0mol%)的SiDA、75.00g的NMP,使其溶解。於其中,添加在25.00g的NMP中溶解有19.06g(0.080mol;相對於來自全部羧酸及其衍生物的結構單元而言66.7mol%)的BFE、6.57g(0.040mol;相對於來自全部羧酸及其衍生物的結構單元而言33.3mol%)作為末端封閉劑的NA之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌1小時。然後,於氮氣環境下,在200℃以上加熱攪拌10小時,進行脫水反應。反應結束後,將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚苯并唑(PBO-1)。所得之聚苯并唑的Mw為25,000,酸當量為330。
合成例9 聚苯并 唑前驅物(PBOP-1)之合成
於裝滿甲苯之附有狄安-史塔克水分離器及冷卻管的500mL圓底燒瓶中,秤量34.79g(0.095mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言95.0mol%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相對於來自全部胺及其衍生物的結構單元而言5.0mol%)的SiDA、70.00g的NMP,使其溶解。於其中,添加在20.00g的NMP中溶解有19.06g(0.080mol;相對於來自全部羧酸及其衍生物的結 構單元而言66.7mol%)的BFE之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌2小時。隨後,作為末端封閉劑,添加在10g的NMP中溶解有6.57g(0.040mol;相對於來自全部羧酸及其衍生物的結構單元而言33.3mol%)的NA之溶液,在50℃攪拌2小時。然後,於氮氣環境下,在100℃攪拌2小時。反應結束後,將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚苯并唑前驅物(PBOP-1)。所得之聚苯并唑前驅物(PBOP-1)的Mw為20,000,酸當量為330。
合成例10 聚矽氧烷溶液(PS-1)之合成
於三口燒瓶中,加入23.84g(35mol%)的MeTMS、49.57g(50mol%)的PhTMS、3.81g(5mol%)的TMOS、76.36g的PGMEA。以0.05L/分鐘使空氣流到燒瓶內,一邊攪拌混合溶液,一邊以油浴加熱至40℃。一邊進一步攪拌混合溶液,一邊費10分鐘滴下在28.38g的水中溶解有0.271g的磷酸之磷酸水溶液。滴下結束後,在40℃攪拌30分鐘,而使矽烷化合物水解。水解結束後,添加在8.48g的PGMEA中溶解有13.12g(10mol%)的TMSSucA之溶液。然後,使浴溫成為70℃,攪拌1小時後,繼續將浴溫升溫到115℃為止。升溫開始後,於約1小時後溶液的內溫到達100℃,此時開始加熱攪拌2小時(內溫為100~110℃)。將加熱攪拌2小時所得之樹脂溶液在冰浴中冷卻,得到聚矽氧烷溶液(PS-1)。所得之聚矽氧烷的Mw為4,200,酸當量為700g/mol。
合成例11 聚矽氧烷溶液(PS-2)之合成
於三口燒瓶中,加入13.62g(20mol%)的MeTMS、49.57g(50mol%)的PhTMS、23.43g(20mol%)的AcrTMS、89.84g的PGMEA。以0.05L/分鐘使氮氣流到燒瓶內,一邊攪拌混合溶液,一邊以油浴加熱至40℃。一邊進一步攪拌混合溶液,一邊費10分鐘滴下在27.93g的水中溶解有0.499g的磷酸之磷酸水溶液。添加結束後,在40℃攪拌30分鐘,而使矽烷化合物水解。水解結束後,添加在9.98g的PGMEA中溶解有13.12g(10mol%)的TMSSucA之溶液。然後,使浴溫成為70℃,攪拌1小時後,繼續將浴溫升溫到115℃為止。升溫開始後,於約2小時後溶液的內溫到達100℃,此時開始加熱攪拌2小時(內溫為100~110℃)。將加熱攪拌2小時所得之樹脂溶液在冰浴中冷卻,得到聚矽氧烷溶液(PS-2)。所得之聚矽氧烷的Mw為5,200,羧酸當量為800g/mol,雙鍵當量為800g/mol。
合成例12 含有多環側鏈的樹脂溶液(CR-1)之合成
於三口燒瓶中,秤量35.04g(0.10mol)的BHPF、40.31g的MBA,使其溶解。於其中,添加在30.00g的MBA中溶解有27.92g(0.090mol)的ODPA、2.96g(0.020mol)的PHA作為末端封閉劑之溶液,在20℃攪拌1小時。然後,於氮氣環境下,在150℃攪拌5小時。反應結束後,於所得之溶液中,添加在10.00g的MBA 中溶解有14.22g(0.10mol)的GMA、0.135g(0.0010mol)的二苄胺、0.037g(0.0003mol)的4-甲氧基苯酚之溶液,在90℃攪拌4小時,得到含有多環側鏈的樹脂溶液(CR-1)。所得之含有多環側鏈的樹脂的Mw為4,000,羧酸當量為810g/mol,雙鍵當量為810g/mol。
合成例13 酸改質環氧樹脂溶液(AE-1)之合成
於三口燒瓶中,秤量42.00g的NC-7300L(環氧當量:210g/mol)、47.91g的MBA,使其溶解。於其中,添加在10.00g的MBA中溶解有17.22g(0.20mol)的MAA、0.270g(0.0020mol)的二苄胺、0.074g(0.0006mol)的4-甲氧基苯酚之溶液,在90℃攪拌4小時。然後,添加在30.00g的MBA中溶解有24.34g(0.160mol)的THPHA之溶液,在20℃攪拌1小時。然後,於氮氣環境下,在150℃攪拌5小時,得到酸改質環氧樹脂溶液(AE-1)。所得之酸改質環氧樹脂的Mw為5,000,酸當量為510g/mol,雙鍵當量為410g/mol。
合成例14 丙烯酸樹脂溶液(AC-1)之合成
於三口燒瓶中,加入0.821g(1mol%)的2,2’-偶氮雙(異丁腈)、29.29g的PGMEA。接著,加入21.52g(50mol%)的MAA、22.03g(20mol%)的TCDM、15.62g(30mol%)的STR,在室溫下攪拌一會兒,藉由在燒瓶內冒泡而充分氮氣置換後,在70℃攪拌5小時。隨後,於所得之溶液中,添加在59.47g的PGMEA中溶解有14.22g(20mol%) 的GMA、0.676g(1mol%)的二苄胺、0.186g(0.3mol%)的4-甲氧基苯酚之溶液,在90℃攪拌4小時,得到丙烯酸樹脂溶液(AC-1)。所得之丙烯酸樹脂的Mw為15,000,羧酸當量為490g/mol,雙鍵當量為740g/mol。
被覆例1 表面被覆苯并呋喃酮系黑色顏料(Bk-CBF1)之合成
作為黑色顏料,將150g的苯并呋喃酮系黑色顏料的Bk-S0100CF(表面未處理品;顏料表面之pH4.5)投入至裝有2,850g的去離子水之玻璃容器中,以溶解器攪拌,得到水性顏料懸浮液。以管泵將此吸起,送到填充有0.4mm 氧化鋯珠(「Torayceram」(註冊商標);東麗公司製)的橫型珠磨機內,進行2道分散處理後,全量吐出至原本的玻璃容器內,再度以溶解器攪拌。設置pH計,使其前端電極部泡在玻璃容器內攪拌中的水性顏料懸浮液之從液面起3~5cm的深度,測定所得之水性顏料懸浮液的pH,結果顯示pH4.5(液溫25℃)。然後,邊攪拌邊將水性顏料懸浮液的液溫上升到60℃,於30分鐘後暫時停止攪拌,2分鐘後確認在玻璃容器的底部無沈降堆積物,重新開始攪拌。
對於水性顏料懸浮液,以將pH維持在2以上且小於7之範圍內,一邊調整各自的添加速度,一邊並行添加:以矽石的被覆量相對於100質量份的黑色顏料而言SiO2換算值成為10.0質量份之方式,用去離子水將矽酸鈉水溶液(Na2O‧nSiO2‧mH2O;氧化鈉為30 質量%,二氧化矽為10質量%)稀釋100倍之液及0.001mol/L的硫酸,在黑色顏料的粒子表面上使矽石析出而被覆。接著,對於水性顏料懸浮液,以將pH維持在2以上且小於7之範圍內,一邊調整各自的添加速度,一邊並行添加:以氧化鋁的被覆量相對於100質量份的黑色顏料而言Al2O3換算值成為2.0質量份之方式,用去離子水將鋁酸鈉水溶液(Na2O‧nAl2O3‧mH2O;氧化鈉為40質量%,氧化鋁為50質量%)稀釋100倍之液及0.001mol/L的硫酸,在矽石被覆層的表面上使氧化鋁析出而被覆。接著,重複3次的過濾及水洗作業而去除水性顏料懸浮液中之水溶性雜質的一部分,送到填充有0.4mm 氧化鋯珠之橫型珠磨機內,進行1道分散處理。再者,為了去除離子性雜質,將各10g的陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂(Amberlite;ORGANO公司製)投入至水性顏料懸浮液,攪拌12小時,過濾而得到黑色濾物。將此在90℃的乾燥烘箱內乾燥6小時,在200℃的乾燥烘箱內乾燥30分鐘後,藉由使用噴射磨機的乾式粉碎處理來調整粒子,得到表面被覆苯并呋喃酮系黑色顏料(Bk-CBF1)。
飛行時間型二次離子質量分析及X射線繞射法之分析結果,所得之表面被覆苯并呋喃酮系黑色顏料(Bk-CBF1)的矽石及氧化鋁的被覆量,係各自相對於100質量份的黑色顏料而言,SiO2換算值為10.0質量份,Al2O3換算值為2.0質量份,被覆層對於顏料的平均被覆率為97.5%。
接著,說明調製例。表2-1中顯示調製例1~8之組成。
調製例1 顏料分散液(Bk-1)之調製
秤量34.5g作為分散劑的S-20000、782.0g作為溶劑的MBA,進行混合,攪拌10分鐘而擴散後,秤量103.5g作為著色劑的Bk-S0100CF,進行混合,攪拌30分鐘,使用填充有0.40mm 的氧化鋯珠之橫型珠磨機,以數量平均粒徑成為100nm之方式進行濕式介質分散處理,得到固體成分濃度15質量%、著色劑/分散劑=75/25(質量比)之顏料分散液(Bk-1)。所得之顏料分散液中的顏料之數量平均粒徑為100nm。
調製例2 顏料分散液(Bk-2)之調製
秤量92.0g作為樹脂的合成例1所得之聚醯亞胺(PI-1)的30質量%之MBA溶液、27.6g作為分散劑的S-20000、717.6g作為溶劑的MBA,進行混合,攪拌10分鐘而擴散後,秤量82.8g作為著色劑的Bk-S0100CF,進行混合,攪拌30分鐘,使用填充有0.40mm 的氧化鋯珠之橫型珠磨機,以數量平均粒徑成為100nm之方式進行濕式介質分散處理,得到固體成分濃度15質量%、著色劑/樹脂/分散劑=60/20/20(質量比)之顏料分散液(Bk-2)。所得之顏料分散液中的顏料之數量平均粒徑為100nm。
調製例3~8 顏料分散液(Bk-3)~顏料分散液(Bk-8)之調製
以表2-1中記載之著色劑、(A1)第1樹脂及(E)分散劑之種類以及此等之比率,與調製例2同樣地進行顏料分散,得到顏料分散液(Bk-3)~顏料分散液(Bk-8)。
表2-2中顯示各實施例及比較例所使用之(F)交聯劑及特定的(F)交聯劑((F1)~(F9)化合物)之一覽及物性值。
以下顯示XD-1000-H、NC-7000L、NC-3500、FLE-3及合成例13所得之酸改質環氧樹脂(AE-1)所具有的結構單元。XD-1000-H具有通式(14a)所示的結構單元。NC-7000L具有通式(15a)所示的結構單元。NC-3500具有通式(16a)所示的結構單元。FLE-3(具有2個茀骨架及2個環氧基的環氧化合物)為通式(81)所示的結構。酸改質環氧樹脂(AE-1)具有通式(38a)所示的結構單元。
接著,說明各實施例及比較例中的評價方法。
(1)樹脂之重量平均分子量
使用GPC分析裝置(HLC-8220;東曹公司製),使用四氫呋喃或NMP作為流動層,根據「JIS K7252-3(2008)」,藉由常溫附近之方法,測定聚苯乙烯換算之重量平均分子量而求出。
(2)酸價、酸當量
使用電位差自動滴定裝置(AT-510;京都電子工業公司),使用0.1mol/L的氫氧化鈉/乙醇溶液作為滴定試藥,使用二甲苯/N,N-二甲基甲醯胺=1/1(質量比)作為滴定溶劑,根據「JIS K2501(2003)」,藉由電位差滴定法,測定酸價(單位為mgKOH/g)而求出。自所測定的酸價之值來算出酸當量(單位為g/mol)。
(3)雙鍵當量
使用電位差自動滴定裝置(AT-510;京都電子工業公司製),使用氯化碘溶液(三氯化碘=7.9g、碘=8.9g、醋酸=1,000mL之混合溶液)作為碘供給源,使用100g/L的碘化鉀水溶液作為未反應碘之捕捉水溶液,使用0.1mol/L的硫代硫酸鈉水溶液作為滴定試藥,根據JIS K0070:1992「化學製品的酸價、皂化價、酯價、碘價、羥值及不皂化物之試驗方法」之「第6項碘價」中記載之方法,透過偉伊斯法(wijs method)測定樹脂的碘價。自所測定的碘價(單位為gI/100g)之值來算出雙鍵當量(單位為g/mol)。
(4)聚矽氧烷中的各有機矽烷單元之含有比率
進行29Si-NMR之測定,算出相對於來自有機矽烷的Si全體之積分值而言,來自特定之有機矽烷單元的Si之積分值的比例,計算彼等之含有比率。試料(液體)係注入直徑10mm的「Teflon」(註冊商標)製NMR樣品管中,而用於測定。以下顯示29Si-NMR測定條件。
裝置:核磁共振裝置(JNM-GX270;日本電子公司製)
測定法:閘控耦合法
測定核頻率:53.6693MHz(29Si核)
光譜寬度:20000Hz
脈衝寬度:12μs(45°脈衝)
脈衝重複時間:30.0秒
溶劑:丙酮-d6
基準物質:四甲基矽烷
測定溫度:23℃
試料旋轉數:0.0Hz。
(5)顏料之數量平均粒徑
使用仄他電位‧粒徑‧分子量測定裝置(Zetasizer ZS;SYSMEX公司製),使用PGMEA作為稀釋溶劑,將顏料分散液稀釋至1.0×10-5~40體積%之濃度,將稀釋溶劑之折射率設定在PGMEA之折射率,將測定對象之折射率設定在1.6,照射波長633nm的雷射光,測定顏料分散液中的顏料之數量平均粒徑。
(6)基板之前處理
於玻璃上,藉由濺鍍而成膜有100nm的ITO之玻璃基板(GEOMATEC公司製;以下,「ITO基板」),係使用桌上型光表面處理裝置(PL16-110;SEN特殊光源公司製),進行100秒的UV-O3洗淨處理而使用。Si晶圓(ELECTRONICS AND MATERIALS CORPORATION公司製)係使用熱板(HP-1SA;AS ONE公司製),在130℃加熱2分鐘,進行脫水烘烤處理而使用。聚醯亞胺薄膜的Kapton(註冊商標)-150EN-C(東麗-杜邦公司製;以下,「PI薄膜基板」)係不進行前處理而使用。
(7)膜厚測定
使用表面粗糙度‧輪廓形狀測定機(SURFCOM1400D;東京精密公司製),將測定倍率設為10,000倍,將測定長度設為1.0mm,將測定速度設為0.30mm/s,測定預烘烤後、顯影後及熱硬化後之膜厚。
(8)感度
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影,製作感光性樹脂組成物的顯影後膜。
使用FPD/LSI檢査顯微鏡(OPTIPHOT-330;NIKON公司製),觀察所製作的顯影後膜之解析圖案,將20μm的線與間隙圖案以1比1之寬度形成的曝光量(i線照度計之值)當作感度。如下述地判定,將感度為90mJ/cm2以下的A+、A、B及C當作合格,將感度為60mJ/cm2以下的A+、A及B當作感度良好,將感度45mJ/cm2以下為A+及A當作感度優秀。
A+:感度為1~30mJ/cm2
A:感度為31~45mJ/cm2
B:感度為46~60mJ/cm2
C:感度為61~90mJ/cm2
D:感度為91~150mJ/cm2
E:感度為151~500mJ/cm2
(9)顯影殘渣
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影,製作感光性樹脂組成物之顯影後膜。
使用FPD/LSI檢査顯微鏡(OPTIPHOT-300;NIKON公司製),觀察所製作的硬化膜之解析圖案,觀察20μm的線與間隙圖案的開口部中有無來自顏料的殘渣。如下述地判定,將開口部中的殘渣之存在面積為10%以下的A+、A及B當作合格,將開口部中的殘渣之存在面積為5%以下的A+及A當作顯影殘渣良好,將開口部中的殘渣之存在面積為無的A+當作顯影殘渣優秀。
A+:開口部中的殘渣無
A:開口部中的殘渣之存在面積為1~5%
B:開口部中的殘渣之存在面積為6~10%
C:開口部中的殘渣之存在面積為11~30%
D:開口部中的殘渣之存在面積為31~50%
E:開口部中的殘渣之存在面積為51~100%。
(10)顯影後的圖案剖面形狀
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影,製作感光性樹脂組成物之顯影後膜。
使用電場發射型掃描電子顯微鏡(S-4800;日立高科技公司製),於所製作的顯影後膜之解析圖案中,觀察間隙尺寸寬度20μm的線與間隙圖案之剖面,測定剖面的錐角。如下述地判定,將剖面的錐角為60°以下的A+、A及B當作合格,將剖面的錐角為45°以下的A+及A當作圖案形狀良好,將剖面的錐角為30°以下的A+當作圖案形狀優秀。
A+:剖面的錐角為1°~30°
A:剖面的錐角為31°~45°
B:剖面的錐角為46°~60°
C:剖面的錐角為61°~70°
D:剖面的錐角為71°~80°
E:剖面的錐角為81°~179°。
(11)熱硬化後的圖案剖面形狀
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影後,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),製作感光性樹脂組成物的硬化膜。
使用電場發射型掃描電子顯微鏡(S-4800;日立高科技公司製),於所製作的硬化膜之解析圖案中,觀察間隙尺寸寬度20μm的線與間隙圖案之剖面,測定剖面的錐角。如下述地判定,將剖面的錐角為60°以下的A+、A及B當作合格,將剖面的錐角為45°以下的A+及A當作圖案形狀良好,將剖面的錐角為30°以下的A+當作圖案形狀優秀。
A+:剖面的錐角為1°~30°
A:剖面的錐角為31°~45°
B:剖面的錐角為46°~60°
C:剖面的錐角為61°~70°
D:剖面的錐角為71°~80°
E:剖面的錐角為81°~179°。
(12)熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影,製作感光性樹脂組成物的顯影後膜。
使用FPD/LSI檢査顯微鏡(OPTIPHOT-300;NIKON公司製),觀察所製作的顯影後膜之解析圖案,測量20μm的線與間隙圖案的開口尺寸寬度,當作顯影後的圖案開口尺寸寬度(CDDEV)。
然後,以下述實施例1記載之方法,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),使上述顯影後膜熱硬化,製作感光性樹脂組成物的硬化膜。
使用FPD/LSI檢査顯微鏡(OPTIPHOT-300;NIKON公司製)觀察所製作的硬化膜之解析圖案,測量與顯影後所觀察的地方相同的地方之20μm的線與間隙圖案的開口尺寸寬度,當作熱硬化後的圖案開口尺寸寬度(CDCURE)。
從顯影後的圖案開口尺寸寬度及熱硬化後的圖案開口尺寸寬度,算出熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化((CDDEV)-(CDCURE))。如下述地判定,將熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0.60μm以下的 A+、A及B當作合格,將熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0.40μm以下的A+及A當作圖案尺寸寬度之變化良好,將熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0.20μm以下的A+當作圖案尺寸寬度之變化優秀。
A+:熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0~0.20μm
A:熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0.21~0.40μm
B:熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0.41~0.60μm
C:熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為0.61~1.00μm
D:熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為1.01~2.00μm
E:熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化為2.01μm以上。
(13)耐熱性(高溫重量殘存率差)
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影後,使用高溫惰氣 烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),製作感光性樹脂組成物的硬化膜。
於熱硬化後,自基板削取所製作的硬化膜,將約10mg置入鋁盒內。使用熱重量測定裝置(TGA-50;島津製作所公司製),於氮氣環境中,將該鋁盒在30℃保持10分鐘後,以10℃/min的升溫速度升溫到150℃為止,然後在150℃保持30分鐘,更一邊以10℃/min的升溫速度升溫到500℃為止,一邊進行熱重量分析。相對於在150℃加熱30分鐘後的重量100質量%,將更加熱時的在350℃之重量殘存率當作(Ma)質量%,將在400℃之重量殘存率當作(Mb)質量%,作為耐熱性之指標,算出高溫重量殘存率差((Ma)-(Mb))。如下述地判定,將高溫重量殘存率差為25.0質量%以下的A+、A及B當作合格,將高溫重量殘存率差為15.0%以下的A+及A當作耐熱性良好,將高溫重量殘存率差為5.0%以下的A+當作耐熱性優秀。
A+:高溫重量殘存率差為0~5.0%
A:高溫重量殘存率差為5.1~15.0%
B:高溫重量殘存率差為15.1~25.0%
C:高溫重量殘存率差為25.1~35.0%
D:高溫重量殘存率差為35.1~45.0%
E:高溫重量殘存率差為45.1~100%。
(14)遮光性(光學濃度(以下,「OD」)值)
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影後,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),製作感光性樹脂組成物的硬化膜。
使用穿透濃度計(X-Rite 361T(V);X-Rite公司製),分別測定所製作的硬化膜之入射光強度(I0)及穿透光強度(I)。當作遮光性之指標,藉由下述式算出OD值。
OD值=log10(I0/I)。
(15)絕緣性(表面電阻率)
以下述實施例1記載之方法,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影後,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),製作感光性樹脂組成物的硬化膜。
使用高電阻電阻計(「Hiresta」UP;三菱化學公司製),測定所製作的硬化膜之表面電阻率(Ω/□)。
(16)有機EL顯示器之發光特性 (有機EL顯示器之製作方法)
圖4中顯示所使用的基板之概略圖。首先,於38×46mm的無鹼玻璃基板47上,藉由濺鍍法,將ITO透明導電膜10nm形成在基板全面,蝕刻作為第1電極48,形成透明電極。又,取出第2電極用的輔助電極49亦同時地形成(圖4(步驟1))。以「Semico Clean」(註冊商標)56(FURUCHI化學公司製)超音波洗淨所得之基板10分鐘,以超純水洗淨。接著,於此基板上,以下述實施例1記載之方法塗布及預烘烤感光性樹脂組成物,隔著具有指定圖案的光罩進行圖案化曝光,於顯影及沖洗後,加熱而使其熱硬化。用以上之方法,將寬度70μm及長度260μm的開口部以寬度方向中間距155μm及長度方向中間距465μm進行配置,將各自的開口部為使第1電極露出之形狀的絕緣層50限定於基板有效面積內而形成(圖4(步驟2))。再者,此開口部係最終地成為有機EL顯示器之發光畫素。又,基板有效面積為16mm見方,絕緣層50的厚度係以約1.0μm形成。
接著,使用形成有第1電極48、輔助電極49及絕緣層50之基板,進行有機EL顯示器之製作。作為前處理,進行氮電漿處理後,藉由真空蒸鍍法,形成含有發光層的有機EL層51(圖4(步驟3))。再者,蒸鍍 時的真空度為1×10-3Pa以下,蒸鍍中係相對於蒸鍍源,使基板旋轉。首先,蒸鍍10nm的化合物(HT-1)作為電洞注入層,蒸鍍50nm的化合物(HT-2)作為電洞輸送層。其次,於發光層中,將作為主體材料的化合物(GH-1)與作為摻雜材料的化合物(GD-1),以摻雜濃度成為10%方式蒸鍍至40nm之厚度。然後,將作為電子輸送材料的化合物(ET-1)與化合物(LiQ)以1:1的體積比積層至40nm之厚度。以下顯示有機EL層所用的化合物之結構。
接著,蒸鍍2nm的化合物(LiQ)後,蒸鍍100nm的MgAg(鎂/銀=10/1(體積比))成為第2電極52,形成反射電極(圖4之步驟4)。然後,於低濕氮氣環境下,使用環氧樹脂系接著劑,黏著帽狀玻璃板而進行密封, 於1片的基板上製作4個5mm見方的底部發光型有機EL顯示器。
(發光特性評價)
以10mA/cm2直流驅動經上述方法所製作的有機EL顯示器而使其發光,觀察是否有非發光區域或亮度不均等發光不佳情形。將所製作的有機EL顯示器在80℃保持500小時,當作耐久性試驗。耐久性試驗後,以10mA/cm2直流驅動有機EL顯示器而使其發光,觀察在發光區域或亮度不均等發光特性是否變化。如下述地判定,將耐久試驗前的發光區域面積當作100%時,將耐久試驗後的發光區域面積為80%以上的A+、A及B當作合格,將發光區域面積為90%以上的A+及A當作發光特性良好,將發光區域面積為95%以上的A+當作發光特性優秀。
A+:耐久試驗後的發光區域面積為95~100%
A:耐久試驗後的發光區域面積為90~94%
B:耐久試驗後的發光區域面積為80~89%
C:耐久試驗後的發光區域面積為70~79%
D:耐久試驗後的發光區域面積為50~69%
E:耐久試驗後的發光區域面積為0~49%。
[實施例1]
於黃色燈下,秤量0.313g的NCI-831、0.261g的FR-201,添加8.060g的MBA、5.100g的PGMEA,攪拌 而使其溶解。接著,添加5.650g的合成例1所得之聚醯亞胺(PI-1)的30質量%之MBA溶液、1.825g的DPHA的50質量%之MBA溶液及攪拌,得到均勻溶液的調合液。接著,秤量7.326g的調製例1所得之顏料分散液(Bk-1),於其中添加17.674g的上述所得之調合液,進行攪拌,成為均勻溶液。然後,以0.45μm 的過濾器過濾所得之溶液,調製組成物1。
於ITO基板上,使用旋轉塗布機(MS-A100;MIKASA公司製),以任意的轉數旋轉塗布而塗布所調製的組成物1後,使用蜂鳴熱板(HPD-3000BZN;AS ONE公司製),在110℃預烘烤120秒,製作膜厚約1.8μm的預烘烤膜。
使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製),以2.38質量%TMAH水溶液噴霧顯影所製作的預烘烤膜,測定預烘烤膜(未曝光部)完全溶解之時間(Breaking Point;以下,「B.P.」)。
與上述同樣地製作預烘烤膜,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm),將所製作的預烘烤膜予以圖案化曝光。曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製),塗布2.38質量%TMAH水溶液10秒後,進行覆液顯影,以水沖洗30秒。顯影時間係設為B.P.之1.5倍。 再者,顯影時間為塗布上述2.38質量%TMAH水溶液的10秒與覆液顯影時間之合計。
顯影後,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),在250℃使其熱硬化,製作膜厚約1.2μm的硬化膜。熱硬化條件係於氮氣環境下,在250℃熱硬化60分鐘。
[實施例2~88及比較例1~9]
與實施例1同樣地,以表3-1~表15-1中記載之組成調製組成物2~98。使用所得之各組成物,與實施例1同樣地,在基板上將組成物成膜,進行感光特性及硬化膜的特性之評價。表3-2~表15-2中顯示彼等之評價結果。再者,為了容易比較,表4-1、表5-1、表7-1、表8-1、表10-1、表11-1、表12-1、表13-1、表14-1、表4-2、表5-2、表7-2、表8-2、表10-2、表11-2、表12-2、表13-2及表14-2中記載實施例7之組成及評價結果。同樣地,表6-1、表9-1、表10-1、表6-2、表9-2及表10-2中記載實施例15之組成及評價結果。
[實施例89] (不具有偏光層的有機EL顯示器之製造方法)
圖5中顯示所製作的有機EL顯示器之概略。首先,於38×46mm的無鹼玻璃基板53上,藉由電子束蒸鍍法,將鉻與金的積層膜予以成膜,藉由蝕刻而形成源極電極54與汲極電極55。其次,藉由濺鍍,將APC(銀/鈀/銅=98.07/0.87/1.06(重量比))予以100nm成膜,藉由蝕刻進行圖案加工而形成APC層,再於APC層之上層,藉由濺鍍而將ITO予以10nm成膜,藉由蝕刻,形成反射電極56作為第1電極。以氧電漿洗淨電極表面後,藉由濺鍍法,將非晶質IGZO予以成膜,藉由蝕刻而在源極.汲極電極之間形成氧化物半導體層57。接著,藉由旋轉塗布法,將正型感光性聚矽氧烷系材料(SP-P2301;東麗公司製)予以成膜,藉由微影術,將通孔58與畫素區域59予以開口後,使其熱硬化而形成閘絕緣層60。然後,藉由電子束蒸鍍法,將金予以成膜,藉由蝕刻而形成閘極電極61,成為氧化物TFT陣列。
以上述實施例1記載之方法,在氧化物TFT陣列上塗布及預烘烤組成物7而成膜,隔著具有指定圖案的光罩進行圖案化曝光、顯影及沖洗,將畫素區域予以開口後,使其熱硬化而形成具有遮光性的TFT保護層/畫素分割層62。用以上之方法,將寬度70μm及長度260μm的開口部依寬度方向中間距155μm及長度方向中間距465μm進行配置,將各自的開口部為使反射電極56 露出之形狀的畫素分割層限定於基板有效面積內而形成。另外,此開口部最終會成為有機EL顯示器之發光畫素。又,基板有效面積為16mm見方,畫素分割層的厚度係以約1.0μm形成。
接著,以上述(16)記載之方法,使用化合物(HT-1)作為電洞注入層,使用化合物(HT-2)作為電洞輸送層,使用化合物(GH-1)作為主體材料,使用化合物(GD-1)作為摻雜材料,使用化合物(ET-1)與化合物(LiQ)作為電子輸送材料,形成有機EL發光層63。
然後,藉由蒸鍍法,將MgAg(鎂/銀=10/1(體積比))予以10nm成膜,藉由蝕刻,形成透明電極64作為第2電極。接著,於低濕氮氣環境下,使用有機EL密封材(Struct Bond(註冊商標)XMF-T;三井化學公司製)來形成密封膜65。再者,將無鹼玻璃基板66貼合於密封膜65上,於1片的基板上製作4個5mm見方的不具有偏光層之頂部發光型有機EL顯示器。
(發光特性評價)
以10mA/cm2直流驅動上述方法所製作的有機EL顯示器而使其發光,測定將外光照射至畫素分割層部時的亮度(Y’),測定不照射外光時的亮度(Y0)。當作外光反射減低之指標,藉由下述式算出對比。
對比=Y0/Y’。
如下述地判定,將對比為0.80以上的A+、A及B當作合格,將對比為0.90以上的A+及A當作外 光反射減低效果良好,將對比為0.95以上的A+當作外光反射減低效果優秀。經上述方法所製作的有機EL顯示器係對比為0.90,確認外光反射減低為可能。
A+:對比為0.95~1.00
A:對比為0.90~0.94
B:對比為0.80~0.89
C:對比為0.70~0.79
D:對比為0.50~0.69
E:對比為0.01~0.49。
[實施例90] (半色調特性之評價)
以上述實施例1記載之方法,於ITO基板上將組成物7的預烘烤膜以5μm的膜厚予以成膜,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公製)進行顯影後,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公製),製作組成物7的硬化膜。
使用表面粗糙度‧輪廓形狀測定機(SURFCOM1400D;東京精密公司製),將測定倍率設為10,000倍,將測定長度設為1.0mm,將測定速度設為 0.30mm/s,測定顯影後的膜厚,測定以實施例7之感度的曝光量之熱硬化後的膜厚(TFT)μm。將實施例7之感度的曝光量當作(EFT)mJ/cm2時,測定以0.25×(EFT)mJ/cm2的曝光量之熱硬化後的膜厚(THT25)μm。當作半色調特性之指標,藉由下述式算出階差膜厚。
階差膜厚=(TFT)-(THT25)。
如下述地判定,將階差膜厚為0.5μm以上的A+、A、B及C當作合格,將階差膜厚為1.0μm以上的A+、A及B當作半色調特性良好,將階差膜厚為1.5μm以上的A+及A當作半色調特性優秀。以上述方法所製作的組成物7之硬化膜係階差膜厚為1.7μm,確認半色調特性優秀。
A+:階差膜厚為2.0μm以上
A:階差膜厚為1.5μm以上且小於2.0μm
B:階差膜厚為1.0μm以上且小於1.5μm
C:階差膜厚為0.5μm以上且小於1.0μm
D:階差膜厚為0.1μm以上且小於0.5μm
E:階差膜厚小於0.1μm或顯影後不殘膜而無法測定。
[實施例91] (折彎性之評價)
以上述實施例1記載之方法,於PI薄膜基板上將組成物7的預烘烤膜以1.8μm的膜厚予以成膜,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公 司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光。圖案化曝光係隔著光罩進行曝光,該光罩係具有將寬度30μm及長度50μm的開口部以寬度方向中間距60μm及長度方向中間距100μm所配置的圖案。圖案化曝光後,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影後,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製),製作組成物7之硬化膜。將成膜有硬化膜的PI薄膜基板切斷成2cm×5cm之長度。
圖6中顯示硬化膜的折彎性的評價方法之概略圖。將以上述之方法在PI薄膜基板67上所成膜的硬化膜68,如圖6所示地以硬化膜68之面成為外側,進行折彎,成為夾住厚度為(T)mm的Si晶圓69之狀態,用Cellotape(註冊商標)(No.405(產業用);NICHIBAN公司製;寬度=18mm,厚度=0.050mm,黏著力=3.93N/10mm,拉伸強度=41.6N/10mm)暫時固定。然後,成為將質量1kg、縱10cm×橫10cm(底面積100cm2)的重物70從硬化膜68之上來放置的狀態,於折彎成曲率半徑(R=T/2)mm的狀態下放置1分鐘。去除重物70與Si晶圓69,使用FPD/LSI檢査顯微鏡(OPTIPHOT-300;NIKON公司製),觀察硬化膜68之折彎部中有無龜裂。使用厚度(T)mm不同的Si晶圓,重複上述的折彎性評價,當作折彎性的指標,求出在折彎部中不發生龜裂的最小曲率半徑R。
如下述地判定,將最小曲率半徑R為0.50mm以下的A+、A、B及C當作合格,將最小曲率半徑R為0.25mm以下的A+、A及B當作折彎性良好,將最小曲率半徑R為0.10mm以下的A+及A當作折彎性優秀。上述方法所製作的組成物7之硬化膜係在折彎部中不發生龜裂的最小曲率半徑R為0.40mm,確認折彎性合格。
A+:最小曲率半徑R為0mm
A:最小曲率半徑R為0.01mm以上0.10mm以下
B:最小曲率半徑R為0.11mm以上0.20mm以下
C:最小曲率半徑R為0.21mm以上0.40mm以下
D:最小曲率半徑R為0.41mm以上1.00mm以下
E:最小曲率半徑R為1.00mm以上或無法測定。
以同樣之方法,作為實施例92~104,使用組成物15、56、52、53、58、59、65、70、71、72、73、79及80,在PI薄膜基板上製作各自的組成物之硬化膜,評價各自的折彎性,求出最小曲率半徑R。表16中顯示實施例91~104之評價結果。
[實施例105] (熱硬化時的殘渣之評價)
以上述實施例1記載之方法,於ITO基板上將組成物7的預烘烤膜以1.8μm的膜厚予以成膜,使用雙面對準單面曝光裝置(遮罩對準器PEM-6M;UNION光學公司製),隔著感度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光,使用微影用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業公司製)進行顯影,製作組成物7之顯影後膜。以同樣之方法,另外製作組成物7之顯影後膜,將成膜有顯影後膜的ITO基板切斷成一半。
圖7A及圖7B中顯示熱硬化時之殘渣的評價方法之概略圖。將以上述方法成膜有顯影後膜72的ITO基板71切斷成一半後,如圖7A所示,以顯影後膜72的面彼此相接之方式重疊,成為圖7B所示的狀態。於此狀態下保持著,使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統公司製)來使其熱硬化,於因熱硬化時的熱分解物或昇華物所造成的殘渣容易發生之狀態下製作組成物7之硬化膜。
使用電場發射型掃描電子顯微鏡(S-4800;日立高科技公司製),觀察顯影後膜的解析圖案,觀察間隙尺寸寬度20μm的線與間隙圖案之開口部中有無殘渣,算出顯影後的開口部中之殘渣的存在面積(RDEV)。 以同樣的方法,觀察圖7B中之上部側的ITO基板之硬化膜的解析圖案,算出熱硬化後的開口部中之殘渣的存在面積(RCURE)。當作熱硬化時之殘渣的指標,藉由下述式算出熱硬化時的殘渣增加率。
熱硬化時的殘渣增加率=(RCURE)-(RDEV)。
如下述地判定,將熱硬化時的殘渣增加率為10%以下的A+、A及B當作合格,將熱硬化時的殘渣增加率為5%以下的A+及A當作熱硬化時的殘渣良好,將熱硬化時無殘渣增加的A+當作熱硬化時的殘渣優秀。以上述方法所製作的組成物7之顯影後膜及硬化膜係熱硬化時的殘渣增加率為10%,確認熱硬化時的殘渣合格。
A+:熱硬化時無殘渣增加
A:熱硬化時的殘渣增加率為1~5%
B:熱硬化時的殘渣增加率的6~10%
C:熱硬化時的殘渣增加率的11~30%
D:熱硬化時的殘渣增加率的31~50%
E:熱硬化時的殘渣增加率的51~100%。
以同樣之方法,作為實施例106~112,使用組成物15、64、65、72、73、79及80,作為比較例11,使用組成物85,於PI薄膜基板上製作各自的組成物之硬化膜,評價各自的折彎性,求出最小曲率半徑R。表17中顯示實施例105~112及比較例11之評價結果。
[實施例113] (不具有偏光層的可撓性有機EL顯示器之製造方法)
圖8中顯示所製作的有機EL顯示器之概略。首先,於38×46mm的無鹼玻璃基板上,以黏著層暫時固定PI薄膜基板,使用熱板(SCW-636;大日本SCREEN製造(股)製),在130℃脫水烘烤120秒。其次,於PI薄膜基板上,藉由CVD法,形成SiO2膜73作為阻氣層。於阻氣層之上,藉由電子束蒸鍍法,將鉻與金的積層膜予以成膜,藉由蝕刻而形成源極電極74與汲極電極75。接著,藉由濺鍍,將APC(銀/鈀/銅=98.07/0.87/1.06(質量比))予以100nm成膜,藉由蝕刻進行圖案加工而形成APC層,再於APC層之上層藉由濺鍍而將ITO予以成膜,藉由蝕刻,形成反射電極76作為第1電極。以氧電漿洗淨電極表面後,藉由濺鍍法,將非晶質IGZO予以成膜,藉由蝕刻而在源極‧汲極電極之間形成氧化物半導體層77。接著,藉由旋轉塗布法,將正型型感光性聚矽氧烷系材料(SP-P2301;東麗公司製)予以成膜,藉由微影術,將通孔78與畫素區域79予以開口後,使其熱硬化而形成閘極絕緣層80。然後,藉由電子束蒸鍍法,將金予以成膜,藉由蝕刻而形成閘極電極81,成為氧化物TFT陣列。
以上述實施例1記載之方法,在氧化物TFT陣列上塗布及預烘烤組成物52而成膜,隔著具有指定圖案的光罩進行圖案化曝光、顯影及沖洗,將畫素區域予以開口後,使其熱硬化而形成具有遮光性的TFT保護層 /畫素分割層82。用以上之方法,將寬度70μm及長度260μm的開口部依寬度方向中間距155μm及長度方向中間距465μm進行配置,將各自的開口部為使反射電極露出之形狀的畫素分割層限定於基板有效面積內而形成。另外,此開口部最終會成為有機EL顯示器之發光畫素。又,基板有效面積為16mm見方,畫素分割層的厚度係以約1.0μm形成。
接著,以上述(16)記載之方法,使用化合物(HT-1)作為電洞注入層,使用化合物(HT-2)作為電洞輸送層,使用化合物(GH-1)作為主體材料,使用化合物(GD-1)作為摻雜材料,使用化合物(ET-1)與化合物(LiQ)作為電子輸送材料,形成有機EL發光層83。
然後,藉由蒸鍍法,將MgAg(鎂/銀=10/1(體積比))予以10nm成膜,藉由蝕刻,形成透明電極84作為第2電極。接著,於低濕氮氣環境下,使用有機EL密封材(Struct Bond(註冊商標)XMF-T;三井化學公司製)來形成密封膜85。再者,將形成有SiO2膜86作為阻氣層的PET薄膜基板87貼合於密封膜上後,從PI薄膜基板剝離無鹼玻璃基板,於1片的基板上製作4個5mm見方的不具有偏光層之頂部發光型可撓性有機EL顯示器。
(發光特性評價)
以10mA/cm2直流驅動上述方法所製作的有機EL顯示器而使其發光,測定將外光照射至畫素分割層部時的亮度(Y’),測定不照射外光時的亮度(Y0)。當作外光反射減低之指標,藉由下述式算出對比。
對比=Y0/Y’。
如下述地判定,將對比為0.80以上的A+、A及B當作合格,將對比為0.90以上的A+及A當作外光反射減低效果良好,將對比為0.95以上的A+當作外光反射減低效果優秀。經上述方法所製作的有機EL顯示器係對比為0.90,確認外光反射減低為可能。
A+:對比為0.95~1.00
A:對比為0.90~0.94
B:對比為0.80~0.89
C:對比為0.70~0.79
D:對比為0.50~0.69
E:對比為0.01~0.49。
(可撓性評價)
以10mA/cm2直流驅動上述方法所製作的有機EL顯示器而使其發光。使其發光著,將成為顯示面的PET薄膜之面當作外側,使有機EL顯示器彎曲成U字型,顯示部係成為曲面形狀,於前述曲面的曲率半徑為1mm之狀態下保持1分鐘。以曲面形狀保持顯示部後,由於前述有機EL顯示器不發生異常的發光,故確認為具有可撓性的有機EL顯示器。
產業上的利用可能性
本發明之感光性樹脂組成物、硬化膜、具備硬化膜之元件係高感度,在熱硬化後可形成低錐形的圖案,可抑制熱硬化前後的圖案開口尺寸寬度之變化,可得到遮光性優異之硬化膜,故適用於有機EL顯示器。

Claims (21)

  1. 一種感光性樹脂組成物,其係含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑之感光性樹脂組成物,該(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上,該選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,該(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%,該(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F8)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂, (F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物。
  2. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中該(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F4)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,及(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂。
  3. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中該(Da)黑色劑含有(D1a)黑色顏料,該(D1a)黑色顏料含有(D1a-1a)苯并呋喃酮系黑色顏料作為(D1a-1)黑色有機顏料。
  4. 如請求項3之感光性樹脂組成物,其中該(D1a-1)黑色有機顏料進一步含有(DC)被覆層, 該(DC)被覆層包含選自由(DC-1)矽石被覆層、(DC-2)金屬氧化物被覆層及(DC-3)金屬氫氧化物被覆層所組成之群組的一種以上。
  5. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中作為該(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,含有選自由通式(11)所示的化合物所組成之群組的一種以上,作為該(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,含有選自由通式(12)所示的化合物及/或通式(13)所示的化合物所組成之群組的一種以上,作為該(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,含有選自由具有通式(14)所示的結構單元之環氧樹脂所組成之群組的一種以上,作為該(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,含有選自由具有通式(15)所示的結構單元或通式(16)所示的結構單元之環氧樹脂所組成之群組的一種以上; (通式(11)、(12)及(13)中,X 1~X 6各自獨立地表示碳數6~15及2~10價的單環式或縮合多環式的芳香族烴環,或碳數4~10及2~8價的單環式或縮合多環式的 脂肪族烴環;Y 1~Y 6各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基;R 31~R 40各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基、碳數6~15的芳基、碳數1~10的氟烷基、碳數4~10的氟環烷基或碳數6~15的氟芳基,R 41~R 44各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R 45~R 50各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a、b、c、d、e及f各自獨立地表示0~8之整數,g、h、i及j各自獨立地表示0~4之整數;α、β、γ、δ、ε及ζ各自獨立地表示1~4之整數); (通式(14)、(15)及(16),X 7~X 10各自獨立地表示碳數1~6的脂肪族結構;Y 7~Y 10各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳 數6~15的伸芳基;Z 1表示碳數10~25及3~16價的芳香族結構;R 51~R 55各自獨立地表示碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基;R 56及R 57各自獨立地表示碳數1~10的烷基,R 58~R 62各自獨立地表示鹵素、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基,R 63~R 66各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或羥基;a、b、c、d及e各自獨立地表示0~10之整數,f表示0~8之整數,g表示0~6之整數,h及i各自獨立地表示0~3之整數;j表示0~2之整數,k及l各自獨立地表示0~4之整數,m、n及o各自獨立地表示1~4之整數,p表示2~4之整數)。
  6. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其進一步含有(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及/或(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物作為(B)自由基聚合性化合物,該(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物係具有至少1個內酯改質鏈及/或至少1個內醯胺改質鏈。
  7. 如請求項6之感光性樹脂組成物,其中作為該(B)自由基聚合性化合物,含有(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物,該(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物係具有在分子中具有通式(24)所示的基及3個以上的通式(25)所示的基作為內酯改質鏈及/或內醯胺改質鏈, 該(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物係具有在分子中具有通式(21)所示的基及2個通式(25)所示的基作為內酯改質鏈及/或內醯胺改質鏈; (通式(24)中,R 125表示氫或碳數1~10的烷基;Z 17表示通式(29)所示的基或通式(30)所示的基;a表示1~10之整數,b表示1~4之整數,c表示0或1,d表示1~4之整數,e表示0或1;當c為0時,d為1;通式(25)中,R 126~R 128各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基;通式(30)中,R 129表示氫或碳數1~10的烷基); (通式(20)中,R 67表示氫或碳數1~10的烷基;a表示1~10之整數,b表示1~4之整數;通式(21)中, R 68表示氫或碳數1~10的烷基;Z 18表示通式(29)所示的基或通式(30)所示的基;c表示1~10之整數,d表示1~4之整數;通式(25)中,R 126~R 128各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基;通式(30)中,R 129表示氫或碳數1~10的烷基)。
  8. 如請求項7之感光性樹脂組成物,其中該(B3)含有柔軟鏈的脂肪族自由基聚合性化合物及該(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之合計100質量%中所佔有的該(B4)含有柔軟鏈的二官能自由基聚合性化合物之含有比率為20~80質量%。
  9. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其進一步含有(F9)含有含氮環骨架的環氧化合物作為該(F)交聯劑。
  10. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其進一步含有(G)多官能硫醇化合物。
  11. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其進一步含有(B)自由基聚合性化合物,該(C)感光劑含有(C1)光聚合起始劑,將該(A)鹼可溶性樹脂及該(B)自由基聚合性化合物之合計當作100質量份時,該(C1)光聚合起始劑之含量為10~30質量份。
  12. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中該(Da)黑色劑含有(D1a)黑色顏料,該(D1a)黑色顏料含有(D1a-3)二色以上的著色顏料混合物,該(D1a-3)二色以上的著色顏料混合物包含由紅、橙、黃、綠、藍或紫色的顏料中選出的二色以上之顏料。
  13. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中該(A)鹼可溶性樹脂進一步含有(A2)第2樹脂,該(A2)第2樹脂包含選自由(A2-1)聚矽氧烷、(A2-2)含有多環側鏈的樹脂、(A2-3)酸改質環氧樹脂及(A2-4)丙烯酸樹脂所組成之群組的一種以上,該(A1)第1樹脂及該(A2)第2樹脂之合計100質量%中所佔有的該(A1)第1樹脂之含有比率為70~99質量%。
  14. 如請求項1之感光性樹脂組成物,其進一步含有選自由(B1)含有茀骨架的自由基聚合性化合物及/或(B2)含有茚烷骨架的自由基聚合性化合物所組成之群組的一種以上作為(B)自由基聚合性化合物。
  15. 一種硬化膜,其係將含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑的感光性樹脂組成物硬化而成之硬化膜,該(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上,該選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,該(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%, 該(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F8)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物。
  16. 如請求項15之硬化膜,其中該硬化膜之膜厚每1μm的光學濃度為0.3~5.0,該硬化膜包含具有階差形狀的硬化圖案。
  17. 如請求項15或16之硬化膜,其中該硬化膜具有硬化圖案,該硬化圖案之剖面中的傾斜邊之錐角為1~60°。
  18. 一種元件,其係具備硬化膜之元件,該硬化膜係將含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑之感光性樹脂組成物予以硬化者,該(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上,該選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,該(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%,該(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F8)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂, (F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物。
  19. 一種有機EL顯示器,其係具備將含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑之感光性樹脂組成物硬化而成的硬化膜之有機EL顯示器,該(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上,該選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,該(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%,該(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F8)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物, (F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物;該有機EL顯示器具備該硬化膜作為由畫素分割層、電極絕緣層、配線絕緣層、層間絕緣層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層及閘極絕緣層中選出的一種以上。
  20. 如請求項19之有機EL顯示器,其中該有機EL顯示器具有曲面的顯示部,該曲面的曲率半徑為0.1~10mm。
  21. 一種有機EL顯示器之製造方法,其具有:(1)於基板上,將感光性樹脂組成物的塗膜予以成膜之步驟, (2)對於該感光性樹脂組成物的塗膜,隔著光罩照射活性化學射線之步驟,(3)使用鹼溶液進行顯影,形成該感光性樹脂組成物的圖案之步驟,及(4)加熱該圖案,得到該感光性樹脂組成物的硬化圖案之步驟,該感光性樹脂組成物含有(A)鹼可溶性樹脂、(C)感光劑、(Da)黑色劑及(F)交聯劑,該(A)鹼可溶性樹脂含有(A1)第1樹脂,該(A1)第1樹脂包含選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上,該選自由(A1-1)聚醯亞胺、(A1-2)聚醯亞胺前驅物、(A1-3)聚苯并 唑及(A1-4)聚苯并 唑前驅物所組成之群組的一種以上係以全部結構單元的10~100mol%含有具有氟原子的結構單元,該(Da)黑色劑之含有比率為全部固體成分中的5~70質量%,該(F)交聯劑含有選自由(F1)~(F8)所組成之群組的一種以上,(F1)在分子中具有茀骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F2)在分子中具有茚烷骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物, (F3)具有芳香族結構、脂環式結構及包含環氧基的結構單元之環氧樹脂,(F4)具有選自由聯苯結構、聯三苯結構、萘結構、蒽結構及茀結構所組成之群組的一種以上以及包含2個以上的環氧基之結構單元之環氧樹脂,(F5)在分子中具有2個以上的茀骨架或2個以上的茚烷骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F6)在分子中具有經螺骨架所連結之2個以上的縮合多環式骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F7)在分子中具有吲哚啉酮骨架或異吲哚啉酮骨架以及2個以上的環氧基之環氧化合物,(F8)在分子中具有2個以上的萘骨架及2個以上的環氧基之環氧化合物。
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