TW202223008A - 含有羧基之樹脂之製造方法及含有羧基之樹脂之分子量之控制方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可控制分子量且製造批次間之性能安定性優異之含有羧基之樹脂之製造方法及含有羧基之樹脂之分子量之控制方法。本發明之含有羧基之樹脂之製造方法具有如下步驟:步驟A,即,使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應,從而獲得第一反應產物A含有液;步驟B,即,控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液;及步驟C,即,於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
Description
本發明係關於一種含有羧基之樹脂之製造方法、油墨之製造方法、感光性樹脂組合物之製造方法、硬化物之製造方法、黑矩陣(Black Matrix)之製造方法、圖像顯示裝置之製造方法、含有羧基之樹脂之分子量之控制方法。
本案係基於2020年10月30日向日本提出申請之特願2020-182984號而主張優先權,將其內容引用於此。
彩色濾光片通常係於玻璃、塑膠等透明基板之表面形成黑色之黑矩陣,繼而依序以格子狀、條紋狀或馬賽克狀等圖案形成紅、綠、藍等三種以上之不同顏色之像素者。圖案尺寸根據彩色濾光片之用途及各個顏色而有所不同,通常為5~700 μm左右。
作為彩色濾光片之代表性之製造方法,現今已知使用感光性樹脂組合物之光微影法。於藉由光微影而製造彩色濾光片之情形時,首先將可進行鹼顯影之包含含有羧基之樹脂的感光性樹脂組合物塗佈於透明基板上之後加以乾燥,進而進行圖像曝光,使用鹼性顯影液進行顯影後,藉由200℃以上之高溫處理而使之硬化(固化),藉此形成圖案,但對此種感光性樹脂組合物而言,線寬或膜厚會根據含有羧基之樹脂之分子量而變化,故而產生含有羧基之樹脂之製造批次間之分子量之差較大及彩色濾光片之良率下降等問題。
基於此種背景,要求一種控制含有羧基之樹脂之分子量,安定地製造之方法。例如,專利文獻1~2中記載有使用特定條件之含有羧基之樹脂之製造方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-336116號公報
[專利文獻2]日本專利特開2005-41958號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明者等人使用專利文獻1~2中記載之製造法而製造含有羧基之樹脂時發現製造批次間之分子量之安定性不充分。
因此,本發明之目的在於提供一種可控制分子量且製造批次間之性能安定性優異之含有羧基之樹脂之製造方法及含有羧基之樹脂之分子量之控制方法。
[解決問題之技術手段]
本發明者等人為解決上述課題而進行潛心研究,結果發現藉由使用特定方法製造含有羧基之樹脂,可解決上述課題。即,本發明之主旨如下所示。
[1]一種含有羧基之樹脂之製造方法,其具有如下步驟:
步驟A,即,使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應,從而獲得第一反應產物A含有液;
步驟B,即,控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液;及
步驟C,即,於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
[2]如[1]之含有羧基之樹脂之製造方法,其中藉由於上述第一反應產物A含有液中添加水,而控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得上述第二反應產物A含有液。
[3]如[2]之含有羧基之樹脂之製造方法,其中以上述第二反應產物A含有液之含水率成為0.1質量%以上且0.5質量%以下之方式,於上述第一反應產物A含有液中添加水。
[4]如[1]至[3]中任一項之含有羧基之樹脂之製造方法,其中於上述步驟C中,進而添加多元醇(e)並使之反應。
[5]如[4]之含有羧基之樹脂之製造方法,其中上述多元醇(e)包含三羥甲基丙烷。
[6]如[1]至[5]中任一項之含有羧基之樹脂之製造方法,其中上述多元酸二酐(c)包含聯苯四羧酸二酐。
[7]如[1]至[6]中任一項之含有羧基之樹脂之製造方法,其中上述多元酸單酐(d)包含四氫鄰苯二甲酸酐。
[8]一種油墨之製造方法,其係含有(A)鹼可溶性樹脂、有機溶劑及(D)色料之油墨之製造方法,並且
其包含:調配利用如[1]至[7]中任一項之製造方法所製造之含有羧基之樹脂作為上述(A)鹼可溶性樹脂。
[9]一種感光性樹脂組合物之製造方法,其係含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)光聚合性單體及(C)光聚合起始劑之感光性樹脂組合物之製造方法,並且
其包含:調配利用如[1]至[7]中任一項之製造方法所製造之含有羧基之樹脂作為上述(A)鹼可溶性樹脂。
[10]如[9]之感光性樹脂組合物之製造方法,其中上述感光性樹脂組合物進而含有(D)色料。
[11]一種硬化物之製造方法,其包含:使利用如[9]或[10]之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物硬化。
[12]一種黑矩陣之製造方法,其包含:使用利用如[11]之製造方法所獲得之硬化物形成黑矩陣。
[13]一種圖像顯示裝置之製造方法,其特徵在於:其使用利用如[11]之製造方法所獲得之硬化物或利用如[12]之製造方法所獲得之黑矩陣。
[14]一種含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其包含:控制使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應所獲得之第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液,於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
[15]如[14]之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中以含有上述第二反應產物A含有液之溶液之含水率成為0.1質量%以上且0.5質量%以下之方式,於上述第一反應產物A含有液中添加水而控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得上述第二反應產物A含有液。
[16]如[14]或[15]之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述含有羧基之樹脂係於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)、多元酸單酐(d)及多元醇(e)並使之反應而獲得之含有羧基之樹脂。
[17]如[16]之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述多元醇(e)包含三羥甲基丙烷。
[18]如[14]至[17]中任一項之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述多元酸二酐(c)包含聯苯四羧酸二酐。
[19]如[14]至[18]中任一項之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述多元酸單酐(d)包含四氫鄰苯二甲酸酐。
[發明之效果]
根據本發明,可提供一種可控制分子量且製造批次間之性能安定性優異之含有羧基之樹脂之製造方法及含有羧基之樹脂之分子量之控制方法。
以下,具體說明本發明之實施方式,但本發明不限定於以下之實施方式,可於其主旨之範圍內進行各種變更而實施。
再者,於本發明中,所謂「(甲基)丙烯酸」係指「丙烯酸及/或甲基丙烯酸」,關於「(甲基)丙烯酸酯」、「(甲基)丙烯醯基」亦相同。
於本發明中,所謂「全部固形物成分」係指感光性樹脂組合物中或下述油墨中所含之有機溶劑及水以外之全部成分。
於本發明中,有時將「感光性樹脂組合物」稱為「光阻」。
於本發明中,所謂重量平均分子量係指藉由凝膠滲透層析法(GPC)測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)。
於本發明中,所謂「胺值」,只要無特別說明,則表示有效固形物成分換算之胺值,係與分散劑之固形物成分每1 g中之鹼量相當之KOH之質量所表示之值。再者,測定方法於下文敍述。
[含有羧基之樹脂之製造方法]
本發明之含有羧基之樹脂之製造方法具有如下步驟:步驟A,即,使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應,從而獲得第一反應產物A含有液;步驟B,即,控制步驟A中獲得之第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液;及步驟C,即,於步驟B中獲得之第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
步驟A中獲得之第一反應產物A含有液中所含之反應產物A亦可稱為含有羧基之樹脂之中間物,故而以下有時稱為「中間物」。關於步驟B中獲得之第二反應產物A含有液中所含之反應產物A,亦同樣地有時稱為「中間物」。
包含第一反應產物A含有液及第二反應產物A含有液之反應產物A含有液只要為含有反應產物A之液狀混合物,則可為懸浮液、分散液或溶液,較佳為含有反應產物A之溶液。
<步驟A>
步驟A係如下步驟:使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應而合成反應產物A(中間物),從而獲得含有反應產物A之第一反應產物A含有液。
作為環氧化合物(a),只要為具有環氧基之化合物,則無特別限定。例如可較佳地使用:雙酚A型環氧樹脂(例如Mitsubishi Chemical公司製造之「jER(註冊商標;以下相同)828」、「jER1001」、「jER1002」、「jER1004」等)、藉由雙酚A型環氧樹脂之醇性羥基與表氯醇之反應而獲得之環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「NER-1302」(環氧當量323,軟化點76℃))、雙酚F型樹脂(例如Mitsubishi Chemical公司製造之「jER807」、「EP-4001」、「EP-4002」、「EP-4004等」)、藉由雙酚F型環氧樹脂之醇性羥基與表氯醇之反應而獲得之環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「NER-7406」(環氧當量350,軟化點66℃))、雙酚S型環氧樹脂、聯苯縮水甘油醚(例如Mitsubishi Chemical公司製造之「YX-4000」)、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EPPN-201」、Mitsubishi Chemical公司製造之「EP-152」、「EP-154」、Dow Chemical公司製造之「DEN-438」)、(鄰、間、對-)甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EOCN(註冊商標;以下相同)-102S」、「EOCN-1020」、「EOCN-104S」)、異氰尿酸三縮水甘油酯(例如日產化學公司製造之「TEPIC(註冊商標)」)、三苯酚甲烷型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EPPN(註冊商標;以下相同)-501」、「EPPN-502」、「EPPN-503」)、脂環式環氧樹脂(Daicel公司製造之「Celloxide(註冊商標;以下相同)2021P」、「Celloxide EHPE」)、將藉由二環戊二烯與苯酚之反應而生成之酚樹脂進行縮水甘油化所獲得之環氧樹脂(例如DIC公司製造之「EXA-7200」、日本化藥公司製造之「NC-7300」)、含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯與其他自由基聚合性單體之共聚物、下述通式(a1)~(a6)所表示之環氧化合物。
具體而言,例如作為下述通式(a1)所表示之環氧化合物,可例舉日本化藥公司製造之「XD-1000」,作為下述通式(a2)所表示之環氧化合物,可例舉日本化藥公司製造之「NC-3000」,作為下述通式(a4)所表示之環氧化合物,可例舉新日鐵住金化學公司製造之「ESF-300」。
於上述通式(a1)中,b11表示平均值,表示0~10之數。R
11表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基。再者,於1分子中存在之複數個R
11相互可相同亦可不同。
於上述通式(a2)中,b12表示平均值,表示0~10之數。R
21表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基。再者,於1分子中存在之複數個R
21相互可相同亦可不同。
於上述通式(a3)中,X表示下述通式(a3-1)或(a3-2)所表示之連結基。其中,於分子結構中含有1個以上之金剛烷結構。b13表示2或3之整數。
該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,X較佳為(a3-1),b13較佳為2。
於上述通式(a3-1)及(a3-2)中,R
31~R
34及R
35~R
37各自獨立地表示可具有取代基之金剛烷基、氫原子、可具有取代基之碳數1~12之烷基、或可具有取代基之苯基。又,式中之*表示式(a3)中之鍵結部位。
作為式(a3-1),就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為分別具有2個金剛烷基與2個氫原子。作為式(a3-2),就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為具有2個金剛烷基與1個氫原子。
於上述通式(a4)中,p及q各自獨立地表示0~4之整數,R
41及R
42各自獨立地表示碳數1~20之烷基或鹵素原子。R
43及R
44各自獨立地表示碳數1~5之伸烷基。x及y分別獨立地表示0以上之整數。
該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,p、q、x及y較佳為0。
於上述通式(a5)中,R
51~R
54各自獨立為氫原子、碳數1~20之烷基、碳原子6~20之芳基、或碳原子7~20之芳烷基,R
55為碳數1~20之烷基、碳數6~20之芳基、或碳數7~20之芳烷基,R
56各自獨立為碳數1~5之伸烷基。k為1~5之整數,l為0~13之整數,m各自獨立為0~5之整數。
該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,R
51~R
54較佳為氫原子,k較佳為2,l及m較佳為0。
於上述通式(a6)中,n及o分別獨立為1~9之整數。
R
23表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基。再者,於1分子中存在之複數個R
23相互可相同亦可不同。
該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為使用通式(a1)~(a6)之任一者所表示之環氧化合物,更佳為(a3)、(a4)或(a5)所表示之環氧化合物,進而較佳為(a5)所表示之環氧化合物。
不飽和一元酸(b)只要為於1分子中具有僅1個酸基與1個以上之自由基聚合性不飽和鍵之化合物即可,作為酸基,較佳為羧基。
藉由使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應,可使酸基與環氧化合物之環氧基反應,獲得含有於環氧化合物中導入有自由基聚合性雙鍵之中間物之第一反應產物A含有液。
作為不飽和一元酸(b),例如可例舉:(甲基)丙烯酸、丁烯酸、鄰、間、對-乙烯基苯甲酸、(甲基)丙烯酸之α位鹵代烷基、烷氧基、鹵素、硝基、氰基取代物等單羧酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基四氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基順丁烯二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基順丁烯二酸、於(甲基)丙烯酸上加成ε-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯等內酯類而於末端具有1個羧基之單體、於如(甲基)丙烯酸羥基烷基酯之於末端具有1個羥基之單體、如季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯之於末端具有1個羥基之化合物上加成琥珀酸(酐)、鄰苯二甲酸(酐)、順丁烯二酸(酐)等酸(酐)而具有1個以上之乙烯不飽和基且於末端具有1個羧基之(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二聚物。
就光阻感度與經時安定性之觀點而言,作為不飽和一元酸(b),較佳為烯基羧酸,更佳為(甲基)丙烯酸。
作為有機溶劑,例如可使用:丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單正丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、甲苯、二甲苯。該等之中,就反應產率之觀點而言,較佳為丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基丁酯,更佳為丙二醇單甲醚乙酸酯。
作為使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應從而獲得中間物之方法,可使用公知之方法。例如可於有機溶劑中,於觸媒及聚合抑制劑之存在下,於50~150℃之溫度下,使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)反應。
作為觸媒,例如可使用:三乙基膦、三丁基膦、三環己基膦、三苯基膦等三級膦、三乙胺、三甲胺、二甲苄胺、二乙苄胺等三級胺、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨等四級銨鹽。該等之中,就反應產率之觀點而言,較佳為三級膦,更佳為三苯基膦。
作為聚合抑制劑,例如可使用:對苯二酚、甲基對苯二酚、三甲基對苯二酚、對甲氧基苯酚、2,6-二第三丁基-4-甲酚。該等之中,就反應產率及光阻感度之觀點而言,較佳為對甲氧基苯酚、2,6-二第三丁基-4-甲酚,更佳為對甲氧基苯酚。
再者,環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)、有機溶劑、觸媒及聚合抑制劑均可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
不飽和一元酸(b)之使用量相對於環氧化合物(a)之環氧基1當量,較佳為0.5~1.5當量之範圍,進而較佳為0.8~1.2當量之範圍。藉由使不飽和一元酸(b)之使用量為上述下限值以上,存在殘存環氧量減少,可抑制步驟B中之與多元酸酐之反應時之凝膠化之傾向。又,藉由使使用量為上述上限值以下,存在可抑制不飽和一元酸(b)作為未反應物而殘存之傾向。
<步驟B>
步驟B係控制步驟A中獲得之第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液的步驟B。
藉由使本發明之含有羧基之樹脂之製造方法具有步驟B,可控制含有羧基之樹脂之分子量。
作為控制步驟A中獲得之第一反應產物A含有液之含水率之方法,並無特別限制,例如可例舉:於第一反應產物A含有液中添加水之方法、自第一反應產物A含有液脫水之方法。
於在第一反應產物A含有液中添加水之情形時,水可單獨添加,亦可作為水與有機溶劑之混合物而添加。又,添加時之第一反應產物A含有液之溫度較佳為20℃~80℃,更佳為30℃~70℃,進而較佳為40℃~60℃,尤佳為45℃~55℃。藉由設為上述溫度範圍,可使水均勻地分散、溶解於第一反應產物A含有液中。
於第一反應產物A含有液中之水之添加較佳為一邊攪拌第一反應產物A含有液一邊實施。藉此,可使水均勻地分散、溶解於第一反應產物A含有液中。
作為於第一反應產物A含有液中添加之水之量,較佳為以步驟B中獲得之第二反應產物A含有液之含水率成為0.01質量%以上之方式添加,更佳為0.03質量%以上,進而較佳為0.06質量%以上,進而更佳為0.1質量%以上,尤佳為0.18質量%以上。又,較佳為1質量%以下,更佳為0.8質量%以下,進而較佳為0.6質量%以下,進而更佳為0.5質量%以下,尤佳為0.4質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在光阻之殘渣減少之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻之經時安定性提高之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為0.01~1質量%,更佳為0.03~0.8質量%,進而較佳為0.06~0.6質量%,進而更佳為0.1~0.5質量%,尤佳為0.18~0.4質量%。
作為自第一反應產物A含有液脫水之方法,可例舉:使用分子篩、矽膠等多孔質材料或氯化鈣等脫水劑使之乾燥之方法;或使用減壓裝置進行減壓並蒸餾去除之方法。其中,就含有羧基之樹脂之純度或產率之觀點而言,較佳為減壓並蒸餾去除之方法。
於減壓並蒸餾去除之情形時,較佳為將裝有第一反應產物A含有液之反應容器內之壓力設為70 kPa以下,更佳為60 kPa以下,進而較佳為50 kPa以下,尤佳為40 kPa以下。
於步驟B中,就反應時間之觀點而言,較佳為具有如下步驟:藉由於步驟A中獲得之第一反應產物A含有液中添加水,而控制第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液。
反應產物A含有液之含水率可藉由JIS K0113(2005)中記載之卡氏(Karl Fischer)測定法而算出。可使用各種水分計,例如可例舉:京都電子工業公司製造之MKA-610等。
<步驟C>
步驟C係於步驟B中獲得之第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂之步驟。
作為多元酸二酐(c),只要為於1分子中僅具有2個酸酐基之化合物即可。就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為含有通式(c1)所表示之化合物。
上述式(c1)中,A係源自多元酸二酐之4價有機基。
作為通式(c1)所表示之多元酸二酐(c),例如可使用:聯苯四羧酸二酐(BPDA)、聯環己基四羧酸二酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐。該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為聯苯四羧酸二酐(BPDA)、均苯四甲酸酐,更佳為聯苯四羧酸二酐(BPDA)。
作為多元酸單酐(d),只要為於1分子中僅具有1個酸酐基之化合物即可。例如可使用:順丁烯二酸酐、琥珀酸酐、伊康酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基耐地酸酐、耐地酸酐、偏苯三甲酸酐。該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐,更佳為四氫鄰苯二甲酸酐。
多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)均可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
關於在第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應從而合成含有羧基之樹脂之反應,亦可使用公知之方法。例如,可於第二反應產物A含有液中追加投入多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d),於50~150℃之溫度下使之反應。
於第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)而反應時,可進而添加多元醇(e)並使之反應。
藉由進而添加多元醇(e)並使之反應,可於所獲得之含有羧基之樹脂中導入多分支結構,提高光阻圖案成形特性。
作為多元醇(e),例如可使用:三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇。該等之中,就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為三羥甲基丙烷。
多元醇(e)之使用量相對於不飽和一元酸(b)1當量,較佳為0.01當量以上,更佳為0.03當量以上,進而較佳為0.05當量以上。又,較佳為1當量以下,更佳為0.9當量以下,進而較佳為0.8當量以下。藉由設為上述下限值以上,存在光阻之經時安定性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻感度提高之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為0.01~1當量,更佳為0.03~0.9當量,進而較佳為0.05~0.8當量。
多元酸二酐(c)之使用量相對於多元酸單酐(d)1當量,較佳為0.1當量以上,更佳為0.3當量以上,進而較佳為0.5當量以上。又,較佳為50當量以下,更佳為30當量以下,進而較佳為10當量以下。藉由設為上述下限值以上,存在光阻之密接性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻之殘渣減少之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如較佳為0.1~50當量,更佳為0.3~30當量,進而較佳為0.5~10當量。
利用本發明之方法所製造之含有羧基之樹脂之酸值較佳為10 mgKOH/g以上,更佳為30 mgKOH/g以上,進而較佳為50 mgKOH/g以上,尤佳為80 mgKOH/g以上。又,較佳為250 mgKOH/g以下,更佳為200 mgKOH/g以下,進而較佳為150 mgKOH/g以下,尤佳為130 mgKOH/g以下。藉由設為上述下限值以上,存在光阻之殘渣減少之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻之密接性提高之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為10~250 mgKOH/g,更佳為30~200 mgKOH/g,進而較佳為50~150 mgKOH/g,尤佳為80~130 mgKOH/g。
利用本發明之製造方法所製造之含有羧基之樹脂之重量平均分子量較佳為3000以上,更佳為5000以上,進而較佳為8000以上,尤佳為12000以上。又,較佳為22000以下,更佳為21000以下。藉由設為上述下限值以上,存在光阻之密接性提高之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻之殘渣減少之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為3000~22000,更佳為5000~22000,進而較佳為8000~21000,尤佳為12000~21000。
[含有羧基之樹脂含有液]
含有步驟C中獲得之含有羧基之樹脂之含有羧基之樹脂含有液包含含有羧基之樹脂、有機溶劑及水。所獲得之含有羧基之樹脂含有液之含水率較佳為0.01質量%以上1質量%以下。
藉由使含水率為上述範圍內,存在使用有含有羧基之樹脂含有液之光阻之殘渣減少,又,光阻之經時安定性提高之傾向。
含有羧基之樹脂含有液之含水率較佳為0.01質量%以上1質量%以下,更佳為0.03質量%以上,進而較佳為0.06質量%以上,進而更佳為0.1質量%以上,尤佳為0.18質量%以上。又,更佳為0.8質量%以下,進而較佳為0.6質量%以下,進而更佳為0.5質量%以下,尤佳為0.4質量%以下。上述上限及下限可任意組合,例如,較佳為0.03質量%以上0.8質量%以下,更佳為0.06質量%以上0.6質量%以下,進而較佳為0.1質量%以上0.5質量%以下,尤佳為0.18質量%以上0.4質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在使用有上述樹脂溶液之光阻之殘渣減少之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻之經時安定性提高之傾向。
含有羧基之樹脂含有液中所含之本發明之含有羧基之樹脂較佳為利用本發明之製造方法所製造含有羧基之樹脂。
本發明之含有羧基之樹脂較佳為具有源自環氧化合物(a)之結構。
本發明之含有羧基之樹脂較佳為具有源自不飽和一元酸(b)之結構。
本發明之含有羧基之樹脂較佳為具有源自多元酸二酐(c)之結構。
本發明之含有羧基之樹脂較佳為具有源自多元酸單酐(d)之結構。
本發明之含有羧基之樹脂較佳為具有源自多元醇(e)之結構。
環氧化合物(a)、不飽和一元酸(b)、多元酸二酐(c)、多元酸單酐(d)、多元醇(e)之較佳種類或較佳調配量等與上述種類或調配量等相同。
作為含有羧基之樹脂含有液中所含之有機溶劑,可較佳地使用本發明之含有羧基之樹脂之製造方法中所使用之有機溶劑。
[感光性樹脂組合物]
本發明之感光性樹脂組合物之製造方法係含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)光聚合性單體及(C)光聚合起始劑之感光性樹脂組合物之製造方法,並且包含:調配利用本發明之製造方法所製造之含有羧基之樹脂作為(A)鹼可溶性樹脂。再者,利用本發明之製造方法所製造之感光性樹脂組合物可含有(D)色料。
<(A)鹼可溶性樹脂>
藉由使本發明之感光性樹脂組合物含有利用本發明之製造方法所獲得之含有羧基之樹脂作為(A)鹼可溶性樹脂,可提高製造批次間之性能安定性。
(A)鹼可溶性樹脂可含有其他鹼可溶性樹脂。
作為其他鹼可溶性樹脂,只要為將塗佈感光性樹脂組合物並加以乾燥而獲得之塗膜曝光後,曝光部與非曝光部之對鹼顯影之溶解性發生變化者,則並無特別限定,較佳為具有羧基之鹼可溶性樹脂。又,較佳為具有乙烯性不飽和基者,進而較佳為具有乙烯性不飽和基與羧基之鹼可溶性樹脂。具體可例舉:具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂或丙烯酸系共聚樹脂,具體可例舉:作為下述(A1-1)、(A2-1)、(A2-2)、(A2-3)及(A2-4)而記載之鹼可溶樹脂。該等可使用一種亦可使用兩種以上。上述之中,尤佳為具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)。
彩色濾光片製作時,為使非曝光部溶解於鹼性顯影液,應用具有羥基、羧基、磷酸基、磺酸基等酸性官能基之高分子樹脂作為高分子樹脂。該等之中,就對鹼性顯影液之溶解性之觀點而言,較佳為具有羧基之高分子樹脂。又,磷酸基或磺酸基之酸性度高於羧基,但易於與感光性樹脂組合物中之具有鹼性基之起始劑、單體、分散劑、其他添加劑等反應,存在保存安定性變差之情形。
作為具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,例如可例舉以下之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)。
<環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)>
藉由於環氧化合物上加成不飽和一元酸,進而與多元酸單酐反應而獲得之鹼可溶性樹脂。
<具有羧基與乙烯性不飽和基鍵之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)>
作為成為原料之環氧化合物,例如可較佳地使用:雙酚A型環氧樹脂(例如Mitsubishi Chemical公司製造之「jER(註冊商標;以下相同)828」、「jER1001」、「jER1002」、「jER1004」等)、藉由雙酚A型環氧樹脂之醇性羥基與表氯醇之反應而獲得之環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「NER-1302」(環氧當量323,軟化點76℃))、雙酚F型樹脂(例如Mitsubishi Chemical公司製造之「jER807」、「EP-4001」、「EP-4002」、「EP-4004等」)、藉由雙酚F型環氧樹脂之醇性羥基與表氯醇之反應而獲得之環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「NER-7406」(環氧當量350,軟化點66℃))、雙酚S型環氧樹脂、聯苯縮水甘油醚(例如Mitsubishi Chemical公司製造之「YX-4000」)、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EPPN-201」、Mitsubishi Chemical公司製造之「EP-152」、「EP-154」、Dow Chemical公司製造之「DEN-438」)、(鄰、間、對-)甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EOCN(註冊商標;以下相同)-102S」、「EOCN-1020」、「EOCN-104S」)、異氰尿酸三縮水甘油酯(例如日產化學公司製造之「TEPIC(註冊商標)」)、三苯酚甲烷型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EPPN(註冊商標;以下相同)-501」、「EPPN-502」、「EPPN-503」)、脂環式環氧樹脂(Daicel公司製造之「Celloxide(註冊商標;以下相同)2021P」、「Celloxide EHPE」)、將藉由二環戊二烯與苯酚之反應而生成之酚樹脂進行縮水甘油化所獲得之環氧樹脂(例如DIC公司製造之「EXA-7200」、日本化藥公司製造之「NC-7300」)、下述通式(a1)~(a6)所表示之環氧樹脂。
具體而言,例如作為下述通式(a1)所表示之環氧樹脂,可例舉日本化藥公司製造之「XD-1000」,作為下述通式(a2)所表示之環氧樹脂,可例舉日本化藥公司製造之「NC-3000」,作為下述通式(a4)所表示之環氧樹脂,可例舉新日鐵住金化學公司製造之「ESF-300」。
於上述通式(a1)中,b11表示平均值,表示0~10之數。R
11表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基。再者,於1分子中存在之複數個R
11相互可相同亦可不同。
於上述通式(a2)中,b12表示平均值,表示0~10之數。R
21表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基。再者,於1分子中存在之複數個R
21相互可相同亦可不同。
於上述通式(a3)中,X表示下述通式(a3-1)或(a3-2)所表示之連結基。其中,於分子結構中含有1個以上之金剛烷結構。b13表示2或3之整數。
於上述通式(a3-1)及(a3-2)中,R
31~R
34及R
35~R
37各自獨立地表示可具有取代基之金剛烷基、氫原子、可具有取代基之碳數1~12之烷基、或可具有取代基之苯基。又,式中之*表示式(a3)中之鍵結部位。
作為式(a3-1),就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為分別具有2個金剛烷基與2個氫原子。作為式(a3-2),就光阻圖案成形特性之觀點而言,較佳為具有2個金剛烷基與1個氫原子。
於上述通式(a4)中,p及q各自獨立地表示0~4之整數,R
41及R
42各自獨立地表示碳數1~20之烷基或鹵素原子。R
43及R
44各自獨立地表示碳數1~5之伸烷基。x及y分別獨立地表示0以上之整數。
於上述通式(a5)中,R
51~R
54各自獨立為氫原子、碳數1~20之烷基、碳原子6~20之芳基、或碳原子7~20之芳烷基,R
55為碳數1~20之烷基、碳數6~20之芳基、或碳數7~20之芳烷基,R
56各自獨立為碳數1~5之伸烷基。k為1~5之整數,l為0~13之整數,m各自獨立為0~5之整數。
於上述通式(a6)中,n及o分別獨立為1~9之整數。
R
23表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基。再者,於1分子中存在之複數個R
23相互可相同亦可不同。
該等之中,較佳為使用通式(a1)、(a2)或(a6)之任一者所表示之環氧化合物。
作為不飽和一元酸,例如可例舉:(甲基)丙烯酸、丁烯酸、鄰、間、對-乙烯基苯甲酸、(甲基)丙烯酸之α位鹵代烷基、烷氧基、鹵素、硝基、氰基取代物等單羧酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基四氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基順丁烯二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基順丁烯二酸、
作為(甲基)丙烯酸酯之於(甲基)丙烯酸上加成ε-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯等內酯類而於末端具有1個羧基之單體、
或者於如(甲基)丙烯酸羥基烷基酯之於末端具有1個羥基之單體、或如季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯之於末端具有1個羥基之化合物上加成琥珀酸(酐)、鄰苯二甲酸(酐)、順丁烯二酸(酐)等酸(酐)而具有1個以上之乙烯不飽和基且於末端具有1個羧基之(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二聚物。
該等之中,就感度之方面而言,尤佳為(甲基)丙烯酸。
作為加成不飽和一元酸之方法,可使用公知之方法。例如,可於酯化觸媒之存在下,於50~150℃之溫度下,使不飽和一元酸與環氧化合物反應。作為此處所使用之觸媒,例如可使用:三乙基膦、三丁基膦、三環己基膦、三苯基膦等三級膦、三乙胺、三甲胺、二甲苄胺、二乙苄胺等三級胺、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨等四級銨鹽。
再者,環氧化合物、不飽和一元酸及觸媒均可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
不飽和一元酸之使用量相對於環氧化合物之環氧基1當量,較佳為0.5~1.2當量之範圍,進而較佳為0.7~1.1當量之範圍。
藉由使不飽和一元酸之使用量為上述下限值以上,存在不飽和基之導入量變得充分,後續之與多元酸單酐之反應亦變得充分,又可抑制大量環氧基之殘存之傾向。另一方面,藉由使上述使用量為上述上限值以下,存在可抑制不飽和一元酸作為未反應物而殘存之傾向。
作為多元酸單酐,例如可例舉:選自順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、甲基六氫鄰苯二甲酸、內亞甲基四氫鄰苯二甲酸、氯菌酸、甲基四氫鄰苯二甲酸之單酐之一種或兩種以上。
較佳為順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸之酸酐。尤佳為四氫鄰苯二甲酸之單酐。
關於多元酸單酐之加成反應,亦可使用公知之方法,可於與不飽和一元酸對環氧化合物之加成反應相同之條件下,繼續使之反應而獲得目標物。多元酸單酐成分之加成量較佳為使生成之含有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值成為10~150 mgKOH/g之範圍之程度,進而較佳為成為20~140 mgKOH/g之範圍之程度。藉由設為上述下限值以上,存在鹼顯影性變得良好之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在硬化性變得良好之傾向。
如此獲得之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)之酸值通常為10 mgKOH/g以上,較佳為50 mgKOH/g以上,更佳為80 mgKOH/g以上,較佳為200 mgKOH/g以下,更佳為150 mgKOH/g以下。藉由設為上述下限值以上,存在顯影性變得良好之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在可使耐鹼性變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為10~200 mgKOH/g,更佳為50~200 mgKOH/g,進而較佳為80~150 mgKOH/g。
環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)之藉由凝膠滲透層析法(GPC)測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)較佳為1000以上,更佳為1500以上,進而較佳為2000以上,尤佳為2500以上。又,較佳為20000以下,更佳為15000以下,進而較佳為10000以下,進而更佳為8000以下,尤佳為7000以下。藉由設為上述下限值以上,存在感度、塗膜強度、耐鹼性變得良好之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在可使顯影性或再溶解性變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為1000~20000,更佳為1000~15000,進而較佳為1500~10000,進而更佳為2000~8000,尤佳為2500~7000。
<丙烯酸系共聚樹脂(A2-1)、(A2-2)、(A2-3)、(A2-4)>
作為丙烯酸系共聚樹脂,例如可使用:日本專利特開平7-207211號公報、日本專利特開平8-259876號公報、日本專利特開平10-300922號公報、日本專利特開平11-140144號公報、日本專利特開平11-174224號公報、日本專利特開2000-56118號公報、日本專利特開2003-233179號公報、日本專利特開2007-270147號公報之各公報中記載之各種高分子化合物,較佳可例舉以下(A2-1)~(A2-4)之樹脂,其中,尤佳為(A2-1)樹脂。
(A2-1):對含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯與其他自由基聚合性單體之共聚物,於該共聚物所具有之環氧基之至少一部分上加成不飽和一元酸而成之樹脂,或者於藉由該加成反應而生成之羥基之至少一部分上加成多元酸單酐所獲得之樹脂。
(A2-2):於主鏈含有羧基之直鏈狀鹼可溶性樹脂。
(A2-3):於上述(A2-2)樹脂之羧基部分上加成含有環氧基之不飽和化合物所得之樹脂。
(A2-4):(甲基)丙烯酸系樹脂。
本發明之感光性樹脂組合物就感度之觀點而言,進而較佳為含有(A1-1)、(A2-1)、(A2-3)之至少任一者作為含有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂。本發明之感光性樹脂組合物就表面硬化性之觀點而言,尤佳為含有作為環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之(A1-1)作為含有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂。
(A)鹼可溶性樹脂之含有比率並無特別限定,相對於感光性樹脂組合物之全部固形物成分,通常為5質量%以上,較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,通常為90質量%以下,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為30質量%以下,尤佳為25質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在未曝光部分對顯影液之溶解性變得良好之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在可抑制顯影液對曝光部之過度滲透,圖像之銳度或密接性變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為5~90質量%,更佳為5~70質量%,進而較佳為10~50質量%,進而更佳為10~30質量%,尤佳為15~25質量%。
又,如上所述,於本發明之感光性樹脂組合物含有其他鹼可溶性樹脂作為(A)鹼可溶性樹脂之情形時,較佳為含有上述(A1-1)、(A2-1)、(A2-2)、(A2-3)及(A2-4)之至少一種。
於本發明之感光性樹脂組合物含有其他鹼可溶性樹脂之情形時,其含有比率就光阻圖案成形之觀點而言,相對於(A)鹼可溶性樹脂之合計,較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下,進而較佳為10質量%以下,亦可不含有。
<(B)光聚合性單體>
本發明之感光性樹脂組合物就感度等方面而言,含有(B)光聚合性單體。
作為(B)光聚合性單體,可例舉:於分子內具有至少1個乙烯性不飽和基之化合物(以下,有時稱為「乙烯性單體」)。具體而言,例如可例舉:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯腈、苯乙烯、及具有1個乙烯性不飽和鍵之羧酸與多元或一元醇之酯。
作為(B)光聚合性單體,尤佳為使用於1分子中具有2個以上之乙烯性不飽和基之多官能乙烯性單體。多官能乙烯性單體中之乙烯性不飽和基之個數通常為2個以上,較佳為3個以上,更佳為4個以上,進而較佳為5個以上,尤佳為6個以上,又通常為10個以下,較佳為8個以下。藉由設為上述下限值以上,存在感光性樹脂組合物變為高感度之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,存在聚合時之硬化收縮變小之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為2~10個,更佳為3~10個,進而較佳為4~10個,進而更佳為5~8個,尤佳為6~8個。
作為多官能乙烯性單體之例,例如可例舉:脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯;芳香族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯;藉由脂肪族多羥基化合物、芳香族多羥基化合物等多元羥基化合物與不飽和羧酸及多元羧酸之酯化反應而獲得之酯。
作為脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯,例如可例舉:乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯等脂肪族多羥基化合物之丙烯酸酯,將該等例示化合物之丙烯酸酯替代為甲基丙烯酸酯之甲基丙烯酸酯、同樣地替代為伊康酸酯之伊康酸酯、替代為丁烯酸酯之丁烯酸酯或替代為順丁烯二酸酯之順丁烯二酸酯。
作為芳香族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯,例如可例舉:對苯二酚二丙烯酸酯、對苯二酚二甲基丙烯酸酯、間苯二酚二丙烯酸酯、間苯二酚二甲基丙烯酸酯、鄰苯三酚三丙烯酸酯芳香族多羥基化合物之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
作為藉由多元羧酸及不飽和羧酸與多元羥基化合物之酯化反應所獲得之酯,並非必須為單一物質,若例舉代表性之具體例,則可例舉:丙烯酸、鄰苯二甲酸及乙二醇之縮合物,丙烯酸、順丁烯二酸及二乙二醇之縮合物,甲基丙烯酸、對苯二甲酸及季戊四醇之縮合物,丙烯酸、己二酸、丁二醇及甘油之縮合物。
此外,作為本發明中所使用之多官能乙烯性單體之例,例如有用的為:使多異氰酸酯化合物與含有羥基之(甲基)丙烯酸酯或使多異氰酸酯化合物與多元醇及含有羥基之(甲基)丙烯酸酯反應而獲得之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯類;多元環氧化合物與(甲基)丙烯酸羥酯或(甲基)丙烯酸之加成反應物之類的環氧丙烯酸酯類;伸乙基雙丙烯醯胺等丙烯醯胺類;鄰苯二甲酸二烯丙酯等烯丙酯類;鄰苯二甲酸二乙烯酯等含有乙烯基之化合物。
該等可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
(B)光聚合性單體之含有比率並無特別限定,相對於感光性樹脂組合物之全部固形物成分,通常為90質量%以下,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為30質量%以下,進而更佳為20質量%以下,尤佳為10質量%以下。藉由使光聚合性單體之含量為上述上限值以下,存在顯影液對曝光部之滲透性變得適度,可獲得良好之圖像之傾向。光聚合性單體(b)之含量通常為1質量%以上,較佳為5質量%以上。藉由設為上述下限值以上,存在藉由紫外線照射之光硬化得以提昇並且鹼顯影性亦變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為1~90質量%,更佳為1~70質量%,進而較佳為1~50質量%,進而更佳為5~30質量%,進一步更佳為5~20質量%,尤佳為5~10質量%。
<(C)光聚合起始劑>
本發明之感光性樹脂組合物含有(C)光聚合起始劑。光聚合起始劑係具有如下功能之成分:直接吸收光而引起分解反應或奪氫反應,產生聚合活性自由基。視需要可添加使用增感色素等添加劑。
作為光聚合起始劑,例如可例舉:日本專利特開昭59-152396號公報、日本專利特開昭61-151197號各公報中記載之包含二茂鈦化合物之茂金屬化合物;日本專利特開2000-56118號公報中記載之六芳基聯咪唑衍生物;日本專利特開平10-39503號公報中記載之鹵甲基化㗁二唑衍生物、鹵甲基-均三𠯤衍生物、N-苯基甘胺酸等N-芳基-α-胺基酸類、N-芳基-α-胺基酸鹽類、N-芳基-α-胺基酸酯類等自由基活性劑、α-胺基烷基苯酮衍生物;日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特開2006-36750號公報中記載之肟酯衍生物。
作為二茂鈦衍生物類,例如可例舉:二環戊二烯基二氯化鈦、二環戊二烯基雙苯基鈦、二環戊二烯基雙(2,3,4,5,6-五氟苯-1-基)鈦、二環戊二烯基雙(2,3,5,6-四氟苯-1-基)鈦、二環戊二烯基雙(2,4,6-三氟苯-1-基)鈦、二環戊二烯基二(2,6-二氟苯-1-基)鈦、二環戊二烯基二(2,4-二氟苯-1-基)鈦、二(甲基環戊二烯基)雙(2,3,4,5,6-五氟苯-1-基)鈦、二(甲基環戊二烯基)雙(2,6-二氟苯-1-基)鈦、二環戊二烯基[2,6-二氟-3-(吡咯-1-基)-苯-1-基]鈦。
作為聯咪唑衍生物類,例如可例舉:2-(2'-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(2'-氯苯基)-4,5-雙(3'-甲氧基苯基)咪唑二聚物、2-(2'-氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(2'-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、(4'-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物。
作為鹵甲基化㗁二唑衍生物類,例如可例舉:2-三氯甲基-5-(2'-苯并呋喃基)-1,3,4-㗁二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2'-苯并呋喃基)乙烯基]-1,3,4-㗁二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2'-(6''-苯并呋喃基)乙烯基)]-1,3,4-㗁二唑、2-三氯甲基-5-呋喃基-1,3,4-㗁二唑。
作為鹵甲基-均三𠯤衍生物類,例如可例舉:2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三𠯤、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三𠯤、2-(4-乙氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三𠯤、2-(4-乙氧基羰基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三𠯤。
作為α-胺基烷基苯酮衍生物類,例如可例舉:2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-𠰌啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-𠰌啉基苯基)丁烷-1-酮、4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸異戊酯、4-二乙胺基苯乙酮、4-二甲胺基苯丙酮、1,4-二甲胺基苯甲酸2-乙基己酯、2,5-雙(4-二乙胺基苯亞甲基)環己酮、7-二乙胺基-3-(4-二乙胺基苯甲醯基)香豆素、4-(二乙胺基)查耳酮。
作為光聚合起始劑,尤其就感度之方面而言,有用的為肟衍生物類(肟酯系化合物及酮肟酯系化合物)。肟衍生物類之中,就與基板之密接性之觀點而言,較佳為肟酯系化合物。於使用含有酚性羥基之鹼可溶性樹脂之情形時,存在於感度方面不利之情形。
肟酯系化合物之光聚合起始劑於其結構中兼具吸收紫外線之結構、傳遞光能之結構及產生自由基之結構,故而以少量即可成為高感度,且對熱反應安定,以少量即可設計高感度之感光性樹脂組合物。尤其,就對曝光光源之i射線(365 nm)之光吸收性之觀點而言,於含有可經取代之咔唑基(可經取代之具有咔唑環之基)之肟酯系化合物之情形時,可良好地表現其結構特性,故而更佳。現今市場上,要求遮光度高且為薄膜之黑矩陣,顏料濃度亦愈漸變大。於此種狀況下尤其有效。
作為肟酯系化合物,可例舉含有下述通式(22)所表示之結構部分之化合物,較佳可例舉下述通式(23)所表示之肟酯系化合物。
上述式(22)中,R
22表示分別可經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數3~20之烷氧基羰基烷醯基、碳數8~20之苯氧基羰基烷醯基、碳數3~20之雜芳氧基羰基烷醯基、碳數2~10之胺基烷基羰基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、或碳數7~20之芳氧基羰基。
式(23)中,R
21a表示氫或者分別可經取代之碳數1~20之烷基、碳數2~25之烯基、碳數1~20之雜芳基烷基、碳數3~20之烷氧基羰基烷基、碳數8~20之苯氧基羰基烷基、碳數1~20之雜芳氧基羰基烷基或雜芳硫基烷基、碳數1~20之胺基烷基、碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、或碳數1~10之環烷基烷基。
R
21b表示含有芳香環或雜芳香環之任意取代基。
再者,R
21a可與R
21b一同形成環,其連結基可例舉:分別可具有取代基之碳數1~10之伸烷基、聚伸乙基(-(CH=CH)
r-)、聚伸乙炔基(-(C≡C)
r-)或將該等組合而成之基(再者,r為0~3之整數)。
R
22a表示與上述式(22)中之R
22相同之基。
作為上述通式(22)中之R
22及上述通式(23)中之R
22a,較佳為碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~8之環烷醯基。
作為上述通式(23)中之R
21a,較佳為未經取代之甲基、乙基、丙基等直鏈烷基或環烷基烷基、或者經N-乙醯基-N-乙醯氧基胺基取代之丙基。
又,作為上述通式(23)中之R
21b,較佳為可經取代之咔唑基、可經取代之9-氧硫𠮿基、可經取代之苯硫醚基。
作為肟酯系化合物之光聚合起始劑,考慮上述理由,更佳為上述通式(23)中之R
21b為可經取代之咔唑基者。進而較佳為具有選自由可經取代之碳數6~25之芳基、可經取代之碳數7~25之芳基羰基、可經取代之碳數5~25之雜芳基、可經取代之碳數6~25之雜芳基羰基及硝基所組成之群中之至少一種基之咔唑基。尤佳為具有選自由苯甲醯基、甲苯醯基、萘甲醯基、噻吩基羰基及硝基所組成之群中之至少一種基之咔唑基。又,該等基較理想的為鍵結於咔唑基之3位。
作為此種肟酯系化合物之光聚合起始劑之市售品,有:BASF公司製造之OXE-02、常州強力電子公司製造之TR-PBG-304或TR-PBG-314等。
作為本發明中之較佳肟酯系化合物之光聚合起始劑,具體可例舉如以下所例示之化合物,但並不受該等化合物之任何限定。
作為酮肟酯系化合物,可例舉含有下述通式(24)所表示之結構部分之化合物,較佳可例舉下述通式(25)所表示之酮肟酯系化合物。
於上述通式(24)中,R
24與上述通式(22)中之R
22含義相同。
於上述通式(25)中,R
23a表示分別可經取代之苯基、碳數1~20之烷基、碳數2~25之烯基、碳數1~20之雜芳基烷基、碳數3~20之烷氧基羰基烷基、碳數8~20之苯氧基羰基烷基、碳數2~20之烷硫基烷基、碳數1~20之雜芳氧基羰基烷基或雜芳硫基烷基、碳數1~20之胺基烷基、碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、或碳數1~10之環烷基烷基。
R
23b表示含有芳香環或雜芳香環之任意取代基。
再者,R
23a可與R
23b一同形成環,其連結基可例舉:分別可具有取代基之碳數1~10之伸烷基、聚伸乙基(-(CH=CH)
r-)、聚伸乙炔基(-(C≡C)
r-)或將該等組合而成之基(再者,r為0~3之整數)。
R
24a表示分別可經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數4~8之環烷醯基、碳數7~20之苯甲醯基、碳數3~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、碳數2~20之雜芳基、或碳數2~20之烷基胺基羰基。
作為上述通式(24)中之R
24及上述通式(25)中之R
24a,較佳可例舉:碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基。
作為上述通式(25)中之R
23a,較佳可例舉:未經取代之乙基、丙基、丁基或者經甲氧基羰基取代之乙基或丙基。
又,作為上述通式(25)中之R
23b,較佳可例舉:可經取代之咔唑基、可經取代之苯硫醚基。
作為本發明中較佳之酮肟酯系化合物,具體可例舉如以下例示之化合物,但並不受該等化合物之任何限定。
作為此種酮肟酯系化合物之光聚合起始劑之市售品,有:BASF公司製造之OXE-01、常州強力電子公司製造之TR-PBG-305等。
該等肟及酮肟酯系化合物係其本身公知之化合物,例如係日本專利特開2000-80068號公報或日本專利特開2006-36750號公報中記載之一連串之化合物之一種。
上述光聚合起始劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
此外,例如可例舉:安息香甲醚、安息香苯醚、安息香異丁醚、安息香異丙醚等安息香烷基醚類;2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-第三丁基蒽醌、1-氯蒽醌等蒽醌衍生物類;二苯甲酮、米其勒酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮等二苯甲酮衍生物類;2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、α-羥基-2-甲基苯基丙酮、1-羥基-1-甲基乙基-(對異丙基苯基)酮、1-羥基-1-(對十二烷基苯基)酮、2-甲基-(4'-甲硫基苯基)-2-𠰌啉基-1-丙酮、1,1,1-三氯甲基-(對丁基苯基)酮等苯乙酮衍生物類;9-氧硫𠮿、2-乙基-9-氧硫𠮿、2-異丙基-9-氧硫𠮿、2-氯-9-氧硫𠮿、2,4-二甲基-9-氧硫𠮿、2,4-二乙基-9-氧硫𠮿、2,4-二異丙基-9-氧硫𠮿等9-氧硫𠮿衍生物類;對二甲胺基苯甲酸乙酯、對二乙胺基苯甲酸乙酯等苯甲酸酯衍生物類;9-苯基吖啶、9-(對甲氧基苯基)吖啶等吖啶衍生物類;9,10-二甲基苯并啡𠯤等啡𠯤衍生物類;苯并蒽酮等蒽酮衍生物類。
該等光聚合起始劑之中,考慮上述理由,尤佳為肟酯衍生物類。
<增感色素>
視需要,以提高感應感度為目的,可於光聚合起始劑中併用應對圖像曝光光源之波長之增感色素。作為該等增感色素,例如可例舉:日本專利特開平4-221958號公報、日本專利特開平4-219756號公報中記載之𠮿色素、日本專利特開平3-239703號公報、日本專利特開平5-289335號公報中記載之具有雜環之香豆素色素、日本專利特開平3-239703號公報、日本專利特開平5-289335號公報中記載之3-酮香豆素化合物、日本專利特開平6-19240號公報中記載之吡咯亞甲基色素,此外亦可例舉:日本專利特開昭47-2528號公報、日本專利特開昭54-155292號公報、日本專利特公昭45-37377號公報、日本專利特開昭48-84183號公報、日本專利特開昭52-112681號公報、日本專利特開昭58-15503號公報、日本專利特開昭60-88005號公報、日本專利特開昭59-56403號公報、日本專利特開平2-69號公報、日本專利特開昭57-168088號公報、日本專利特開平5-107761號公報、日本專利特開平5-210240號公報、日本專利特開平4-288818號公報中記載之具有二烷基胺基苯骨架之色素。
該等增感色素中,較佳為含有胺基之增感色素,更佳為於同一分子內具有胺基及苯基之化合物。例如,進而較佳為4,4'-二甲胺基二苯甲酮、4,4'-二乙胺基二苯甲酮、2-胺基二苯甲酮、4-胺基二苯甲酮、4,4'-二胺基二苯甲酮、3,3'-二胺基二苯甲酮、3,4-二胺基二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;2-(對二甲胺基苯基)苯并㗁唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并㗁唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并[4,5]苯并㗁唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并[6,7]苯并㗁唑、2,5-雙(對二乙胺基苯基)1,3,4-㗁唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并噻唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并噻唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并咪唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并咪唑、2,5-雙(對二乙胺基苯基)1,3,4-噻二唑、(對二甲胺基苯基)吡啶、(對二乙胺基苯基)吡啶、(對二甲胺基苯基)喹啉、(對二乙胺基苯基)喹啉、(對二甲胺基苯基)嘧啶、(對二乙胺基苯基)嘧啶等含有對二烷基胺基苯基之化合物,尤佳為4,4'-二烷基胺基二苯甲酮。
增感色素可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
(C)光聚合起始劑之含量並無特別限定,相對於感光性樹脂組合物之全部固形物成分,通常為1質量%以上,較佳為2質量%以上,更佳為3質量以上,進而較佳為4質量%以上,通常30質量%以下,較佳為20質量%以下,更佳為15質量%以下,進而較佳為10質量%以下,尤佳為8質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在感度提高之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在未曝光部分對顯影液之溶解性提高之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為1~30質量%,更佳為1~20質量%,進而較佳為2~15質量%,進而更佳為3~10質量%,尤佳為4~8質量%。
於使用增感色素之情形時,增感色素於感光性樹脂組合物中所占之調配比率於感光性樹脂組合物中之全部固形物成分中,通常為0~20質量%,較佳為0~15質量%,進而較佳為0~10質量%。
<(D)色料>
本發明之感光性樹脂組合物於用於彩色濾光片之像素、黑矩陣、著色間隔件之形成等之情形時,較佳為含有(D)色料。色料係指將本發明之感光性樹脂組合物著色者。作為色料,可使用染料或顏料,就耐熱性、耐光性等方面而言,較佳為顏料。
作為顏料,可使用:藍色顏料、綠色顏料、紅色顏料、黃色顏料、紫色顏料、橙色顏料、棕色顏料、黑色顏料等各種顏色之顏料。又,作為其結構,例如可利用:偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑酮系、異吲哚啉酮系、二㗁 𠯤系、陰丹士林系、苝系之有機顏料,此外亦可利用各種無機顏料。
以下,以顏料編號揭示本發明中可使用之顏料之具體例。再者,以下例舉之「C.I.顏料紅2」等用語係指染料索引(C.I.)。
作為紅色顏料,例如可例舉:C.I.顏料紅1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276。其中,較佳為C.I.顏料紅48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242、254,更佳為C.I.顏料紅177、209、224、254。
作為藍色顏料,例如可例舉:C.I.顏料藍1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79。其中,較佳為C.I.顏料藍15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、60,更佳為C.I.顏料藍15:6、60。
作為綠色顏料,例如可例舉:C.I.顏料綠1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58。其中,較佳為C.I.顏料綠7、36、58。
作為黃色顏料,例如可例舉:C.I.顏料黃1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75、81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208。其中,較佳為C.I.顏料黃83、117、129、138、139、150、154、155、180、185,更佳為C.I.顏料黃83、138、139、150、180。
作為橙色顏料,例如可例舉:C.I.顏料橙1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79。其中,較佳為C.I.顏料橙38、64、71。
作為紫色顏料,例如可例舉:C.I.顏料紫1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50。其中,較佳為C.I.顏料紫19、23、29,更佳為C.I.顏料紫23、29。
於本發明之感光性樹脂組合物為彩色濾光片之樹脂黑矩陣用感光性樹脂組合物之情形時,作為(D)色料,可使用黑色之色料。黑色色料可為單獨之黑色色料,亦可為紅色、綠色、藍色色料等之混合。又,該等色料可自無機或有機之顏料、染料中適宜選擇。
至於為製備黑色色料而可混合使用之色料,例如可例舉:維多利亞純藍(42595)、金胺O(41000)、卡磁隆(CATHILON)亮黃素(鹼性13)、玫瑰紅6GCP(45160)、玫瑰紅B(45170)、番紅OK70:100(50240)、羊毛罌紅X(42080)、No.120/雷奧諾爾黃(21090)、雷奧諾爾黃GRO(21090)、斯姆勒耐曬黃8GF(21105)、聯苯胺黃4T-564D(21095)、斯姆勒耐曬紅4015(12355)、雷奧諾爾紅7B4401(15850)、Fastgen Blue TGR-L(74160)、雷奧諾爾藍SM(26150)、雷奧諾爾藍ES(顏料藍15:6)、雷奧諾根(Lionogen)紅GD(顏料紅168)、雷奧諾爾綠2YS(顏料綠36)(再者,上述()內之數字係指染料索引(C.I.))。
進而若以C.I.編號例示其他可混合使用之顏料,則例如可例舉:C.I.黃色顏料20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、153、154、166、C.I.橙色顏料36、43、51、55、59、61、64、C.I.紅色顏料9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254、C.I.紫色顏料19、23、29、30、37、40、50、C.I.藍色顏料15、15:1、15:4、22、60、64、C.I.綠色顏料7、C.I.棕色顏料23、25、26。
作為可單獨使用之黑色色料,例如可例舉:碳黑、乙炔黑、燈黑、骨黑、石墨、鐵黑、苯胺黑、花青黑、鈦黑、苝黑、內醯胺黑。
於該等(D)色料中使用黑色色料之情形時,就遮光率、圖像特性之觀點而言,較佳為碳黑。作為碳黑之例,可例舉如以下之碳黑。
Mitsubishi Chemical公司製造:MA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B
Degussa公司製造:Printex(註冊商標;以下相同)3、Printex3OP、Printex30、Printex30OP、Printex40、Printex45、Printex55、Printex60、Printex75、Printex80、Printex85、Printex90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、Printex G、SpecialBlack550、SpecialBlack350、SpecialBlack250、SpecialBlack100、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S160、Color Black S170
Cabot公司製造:Monarch(註冊商標;以下相同)120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL(註冊商標;以下相同)99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL55R0、REGAL660R、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCAN(註冊商標)XC72R、ELFTEX(註冊商標)-8
Birla公司製造:RAVEN11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22、RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000
作為其他黑色顏料之例,可使用鈦黑、苯胺黑、氧化鐵系黑色顏料及將紅色、綠色、藍色之三色之有機顏料混合而用作黑色顏料。
作為顏料,例如亦可使用硫酸鋇、硫酸鉛、氧化鈦、黃丹、鐵丹、氧化鉻。該等各種顏料亦可併用複數種。例如,為調整色度,可併用綠色顏料與黃色顏料,或併用藍色顏料與紫色顏料。
作為顏料之平均粒徑,於製為彩色濾光片之著色層之情形時,只要為成為所期望之顯色者即可,並無特別限定,亦根據所使用之顏料之種類而有所不同,較佳為10~100 nm之範圍內,更佳為10~70 nm之範圍內。藉由使顏料之平均粒徑為上述範圍,存在可使使用本發明之感光性樹脂組合物而製造之液晶顯示裝置之色特性成為高品質之傾向。
碳黑之平均粒徑較佳為60 nm以下,進而較佳為50 nm以下,又,較佳為20 nm以上,例如較佳為20~50 nm,更佳為20~60 nm。藉由使平均粒徑為上述上限值以下,存在散射變小,可抑制遮光性或對比度等色特性之下降之傾向。又,藉由使平均粒徑為上述下限值以上,存在無需使分散劑之量過多,分散性變得良好之傾向。
再者,包含碳黑之上述顏料之平均粒徑可藉由自電子顯微鏡照片直接測量一次粒子之大小之方法而求得。具體而言,測量每個一次粒子之短軸直徑與長軸直徑,將其平均值作為該粒子之粒徑。其次,針對100個以上之粒子,與所求得之粒徑之長方體近似而求出各個粒子之體積(質量),求出體積平均粒徑,將其作為平均粒徑。再者,使用穿透式電子顯微鏡(TEM)或掃描式電子顯微鏡(SEM)之任一者均可獲得相同結果。
於本發明之感光性樹脂組合物含有(D)色料之情形時,較佳為至少含有顏料作為色料,此外亦可於不對本發明之效果產生影響之範圍內併用染料。作為可併用之染料,例如可例舉:偶氮系染料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料。
作為偶氮系染料,例如可例舉:C.I.酸性黃11、C.I.酸性橙7、C.I.酸性紅37、C.I.酸性紅180、C.I.酸性藍29、C.I.直接紅28、C.I.直接紅83、C.I.直接黃12、C.I.直接橙26、C.I.直接綠28、C.I.直接綠59、C.I.反應性黃2、C.I.反應性紅17、C.I.反應性紅120、C.I.反應性黑5、C.I.分散橙5、C.I.分散紅58、C.I.分散藍165、C.I.鹼性藍41、C.I.鹼性紅18、C.I.媒染紅7、C.I.媒染黃5、C.I.媒染黑7。
作為蒽醌系染料,例如可例舉:C.I.還原藍4、C.I.酸性藍40、C.I.酸性綠25、C.I.反應性藍19、C.I.反應性藍49、C.I.分散紅60、C.I.分散藍56、C.I.分散藍60。
此外,作為酞菁系染料,例如可例舉:C.I.還原藍5等,作為醌亞胺系染料,例如可例舉:C.I.鹼性藍3、C.I.鹼性藍9等,作為喹啉系染料,例如可例舉:C.I.溶劑黃33、C.I.酸性黃3、C.I.分散黃64等,作為硝基系染料,例如可例舉:C.I.酸性黃1、C.I.酸性橙3、C.I.分散黃42。
於本發明之感光性樹脂組合物含有(D)色料之情形時,(D)色料之含有比率相對於感光性樹脂組合物中之全部固形物成分,通常可於1~70質量%之範圍內選擇。該範圍中,更佳為20質量%以上,進而較佳為30質量%以上,尤佳為40質量%以上,又,更佳為60質量%以下。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為1~70質量%,更佳為20~70質量%,進而較佳為30~60質量%,尤佳為40~60質量%。
本發明之感光性樹脂組合物如下所述可用於各種用途,於用於黑矩陣形成之情形時,作為(D)色料,使用上述碳黑或鈦黑等黑色色料,或混合複數種黑色以外之色料而調整為黑色後使用即可。其中,就分散安定性及遮光性之觀點而言,尤佳為使用碳黑。
於本發明之感光性樹脂組合物使用於黑矩陣形成之情形時,為提高遮光度,需要增加黑色色料濃度。就該觀點而言,黑色色料之含有比率相對於感光性樹脂組合物之全部固形物成分為40質量%以上,較佳為45質量%以上,更佳為50質量%以上。又,就圖像形成性能之觀點而言,較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為40~70質量%,更佳為45~70質量%,進而較佳為50~65質量%。
於本發明之感光性樹脂組合物含有(D)色料之情形時,(D)色料之含有比率相對於(A)鹼可溶性樹脂每100質量份,通常為20質量份以上,較佳為30質量份以上,更佳為40質量份以上,進而較佳為60質量份以上,進而更佳為80質量份以上,尤佳為120質量份以上,最佳為160質量份以上,又,通常為500質量份以下,較佳為300質量份以下,更佳為280質量份以下。藉由使(D)色料之含有比率為上述下限值以上,存在易於抑制未曝光部對顯影液之溶解性之下降之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在易於獲得所期望之圖像膜厚之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為20~500質量份,更佳為30~500質量份,進而較佳為40~500質量份,進而更佳為60~300質量份,進一步更佳為80~300質量份,尤佳為120~280質量份,最佳為160~280質量份。
<分散劑>
於本發明之感光性組合物含有(D)色料之情形時,為確保品質之安定性,重要的是使色料微細地分散且使該分散狀態安定化,故而較佳為進而含有分散劑。
作為分散劑,較佳為具有官能基之高分子分散劑,進而就分散安定性之方面而言,較佳為具有羧基;磷酸基;磺酸基;或該等之鹽基;一級、二級或三級胺基;四級銨鹽基;源自吡啶、嘧啶、吡𠯤等含氮雜環之基等官能基之高分子分散劑。其中,尤佳為具有一級、二級或三級胺基;四級銨鹽基;源自吡啶、嘧啶、吡𠯤等含氮雜環之基等鹼性官能基之高分子分散劑。藉由使用該等具有鹼性官能基之高分子分散劑,存在可使分散性變得良好之傾向。
作為高分子分散劑,例如可例舉:胺基甲酸酯系分散劑、丙烯酸系分散劑、聚伸乙基亞胺系分散劑、聚烯丙胺系分散劑、包含具有胺基之單體與巨單體之分散劑、聚氧乙烯烷基醚系分散劑、聚氧乙烯二酯系分散劑、聚醚磷酸系分散劑、聚酯磷酸系分散劑、山梨醇酐脂肪族酯系分散劑、脂肪族改性聚酯系分散劑。
作為此種分散劑之具體例,可例舉以下商品名:EFKA(註冊商標;Efka Chemicals BV(EFKA)公司製造)、Disperbyk(註冊商標;BYK-Chemie公司製造)、Disparlon(註冊商標;楠本化成公司製造)、SOLSPERSE(註冊商標;Lubrizol公司製造)、KP(信越化學工業公司製造)、Polyflow或Flowlen(註冊商標;共榮社化學公司製造)、Ajisper(註冊商標;Ajinomoto Fine-Techno公司製造)。
該等高分子分散劑可單獨使用一種或併用兩種以上。
該等之中,就密接性及直線性之方面而言,分散劑較佳為含有具有鹼性官能基之胺基甲酸酯系高分子分散劑及/或丙烯酸系高分子分散劑,就密接性之方面而言更佳為含有胺基甲酸酯系高分子分散劑。又,就分散性、保存性之方面而言,較佳為具有鹼性官能基且具有聚酯及/或聚醚鍵之高分子分散劑。
高分子分散劑之重量平均分子量(Mw)通常為700以上,較佳為1000以上,又,通常為100000以下,較佳為50000以下,更佳為30000以下。藉由設為上述上限值以下,存在即使於顏料濃度較高時,鹼顯影性亦變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為700~100000,更佳為700~50000,進而較佳為1000~30000。
作為胺基甲酸酯系及丙烯酸系高分子分散劑,例如可例舉:Disperbyk160~167、182系列(均為胺基甲酸酯系)、Disperbyk2000、2001(均為丙烯酸系)(以上均由BYK-Chemie公司製造)。作為上述具有鹼性官能基且具有聚酯及/或聚醚鍵,並且重量平均分子量為30000以下之胺基甲酸酯系高分子分散劑之尤佳者,可例舉:Disperbyk167、182。
<胺基甲酸酯系高分子分散劑>
作為胺基甲酸酯系高分子分散劑,若具體例示較佳之化學結構,則例如可例舉:藉由使多異氰酸酯化合物與於分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量為300~10000之化合物、及於同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物反應而獲得的重量平均分子量為1000~200000之分散樹脂。
作為上述多異氰酸酯化合物之例,可例舉:對苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯,六亞甲基二異氰酸酯、離胺酸甲酯二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯,異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、ω,ω'-二異氰酸酯基二甲基環己烷等脂環族二異氰酸酯,苯二甲基二異氰酸酯、α,α,α',α'-四甲基苯二甲基二異氰酸酯等具有芳香環之脂肪族二異氰酸酯,離胺酸酯三異氰酸酯、1,6,11-十一烷三異氰酸酯、1,8-二異氰酸酯基-4-異氰酸酯基甲基辛烷、1,3,6-六亞甲基三異氰酸酯、二環庚烷三異氰酸酯、三(異氰酸酯基苯基甲烷)、三(異氰酸酯基苯基)硫代磷酸酯等三異氰酸酯,及該等之三聚物、水合物、及該等之多元醇加成物。作為多異氰酸酯,較佳為有機二異氰酸酯之三聚物,最佳為甲苯二異氰酸酯之三聚物與異佛爾酮二異氰酸酯之三聚物。該等可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為異氰酸酯之三聚物之製造方法,可例舉如下方法:使用適當之三聚化觸媒,例如三級胺類、膦類、烷氧化物類、金屬氧化物、羧酸鹽類等,對上述多異氰酸酯類進行異氰酸酯基之部分三聚化,藉由觸媒毒之添加而使三聚化停止後,藉由溶劑萃取、薄膜蒸餾而去除未反應之多異氰酸酯,從而獲得目標之含有異氰尿酸酯基之多異氰酸酯。
作為於同一分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量為300~10000之化合物,可例舉:聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚烯烴二醇等、及該等化合物之單個末端羥基被碳數1~25之烷基進行烷氧化所得者、及該等兩種以上之混合物。
作為聚醚二醇,可例舉:聚醚二醇、聚醚酯二醇及該等兩種以上之混合物。作為聚醚二醇,可例舉:使環氧烷均聚或共聚所獲得者,例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙-丙二醇、聚氧四亞甲基二醇、聚氧六亞甲基二醇、聚氧八亞甲基二醇及該等之兩種以上之混合物。
作為聚醚酯二醇,可例舉:藉由使含有醚基之二醇或與其他二醇之混合物與二羧酸或該等之酸酐反應,或者使環氧烷與聚酯二醇反應而獲得者,例如聚(聚氧四亞甲基)己二酸酯。作為聚醚二醇,最佳為聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧四亞甲基二醇或該等化合物之單個末端羥基被碳數1~25之烷基進行烷氧化所得之化合物。
作為聚酯二醇,例如可例舉:使二羧酸(琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、鄰苯二甲酸等)或該等之酸酐與二醇(乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇等脂肪族二醇、雙羥基甲基環己烷等脂環族二醇、苯二甲醇、雙羥基乙氧基苯等芳香族二醇、N-甲基二乙醇胺等N-烷基二烷醇胺等)縮聚所獲得者,例如聚己二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、聚己二酸己二酯、聚己二酸乙二/丙二酯等,或者將上述二醇類或碳數1~25之一元醇用作起始劑所獲得之聚內酯二醇或聚內酯一元醇,例如聚己內酯二醇、聚甲基戊內酯及該等之兩種以上之混合物。作為聚酯二醇,最佳為聚己內酯二醇或將碳數1~25之醇作為起始劑之聚己內酯。
作為聚碳酸酯二醇,例如可例舉:聚碳酸(1,6-己二醇)酯、聚碳酸(3-甲基-1,5-戊二醇)酯,作為聚烯烴二醇,可例舉:聚丁二烯二醇、氫化型聚丁二烯二醇、氫化型聚異戊二醇。
該等可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
於同一分子內具有1個或2個羥基之化合物之數量平均分子量通常為300~10000,較佳為500~6000,更佳為1000~4000。
繼而,對於同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物進行說明。作為活性氫,即與氧原子、氮原子或硫原子直接鍵結之氫原子,可例舉羥基、胺基、硫醇基等官能基中之氫原子,其中,較佳為胺基之氫原子,尤佳為一級胺基之氫原子。
三級胺基並無特別限定,例如可例舉:具有碳數1~4之烷基之胺基或者雜環結構,更具體而言可例舉咪唑環或三唑環等。
若例示此種於同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物,則可例舉:N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、N,N-二丙基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基-1,3-丙二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二丙基乙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N,N-二甲基-1,4-丁二胺、N,N-二乙基-1,4-丁二胺、N,N-二丙基-1,4-丁二胺、N,N-二丁基-1,4-丁二胺。
作為三級胺基為含氮雜環結構之情形時之含氮雜環,例如可例舉:吡唑環、咪唑環、三唑環、四唑環、吲哚環、咔唑環、吲唑環、苯并咪唑環、苯并三唑環、苯并㗁唑環、苯并噻唑環、苯并噻二唑環等含氮之雜5員環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、三𠯤環、喹啉環、吖啶環、異喹啉環等含氮之雜6員環。該等含氮雜環中,較佳為咪唑環或三唑環。
若具體例示具有該等咪唑環與胺基之化合物,則可例舉:1-(3-胺基丙基)咪唑、組胺酸、2-胺基咪唑、1-(2-胺基乙基)咪唑。又,若具體例示具有三唑環與胺基之化合物,則可例舉:3-胺基-1,2,4-三唑、5-(2-胺基-5-氯苯基)-3-苯基-1H-1,2,4-三唑、4-胺基-4H-1,2,4-三唑-3,5-二醇、3-胺基-5-苯基-1H-1,3,4-三唑、5-胺基-1,4-二苯基-1,2,3-三唑、3-胺基-1-苄基-1H-2,4-三唑。其中,較佳為N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、1-(3-胺基丙基)咪唑、3-胺基-1,2,4-三唑。
該等可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
製造胺基甲酸酯系高分子分散劑時之原料之較佳調配比率係:相對於多異氰酸酯化合物100質量份,於同一分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量為300~10000之化合物為10~200質量份,較佳為20~190質量份,進而較佳為30~180質量份,於同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物為0.2~25質量份,較佳為0.3~24質量份。
胺基甲酸酯系高分子分散劑之製造係依據公知之聚胺基甲酸酯樹脂之製造方法而進行。作為製造時所使用之溶劑,例如可使用:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮、異佛爾酮等酮類、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纖劑等酯類、苯、甲苯、二甲苯、己烷等烴類、二丙酮醇、異丙醇、第二丁醇、第三丁醇等一部分醇類、二氯甲烷、氯仿等氯化物、四氫呋喃、二乙醚等醚類、二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸等非質子性極性溶劑。該等可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
上述製造時,通常使用胺基甲酸酯化反應觸媒。作為該觸媒,例如可例舉:二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二辛酸二丁基錫、辛酸亞錫等錫系、乙醯丙酮酸鐵、氯化鐵等鐵系、三乙胺、三乙二胺等三級胺系之一種或兩種以上。
<胺值之測定方法>
分散劑之三級胺值係以與分散劑試樣中之去除溶劑之固形物成分每1 g之鹼量相當之KOH之質量所表示,可藉由以下方法而測定。
於100 mL之燒杯中準確稱量分散劑試樣0.5~1.5 g,以50 mL之乙酸溶解。使用具備pH電極之自動滴定裝置,以0.1 mol/L之HClO
4(過氯酸)乙酸溶液對該溶液進行中和滴定。以滴定pH曲線之拐點為滴定終點,藉由下式而求得胺值。
胺值[mgKOH/g]=(561×V)/(W×S)
[其中,W表示:分散劑試樣秤取量[g],V表示:於滴定終點之滴定量[mL],S表示:分散劑試樣之固形物成分濃度[質量%]]
於同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物之導入量較佳為控制為反應後之胺值成為1~100 mgKOH/g之範圍。更佳為5~95 mgKOH/g之範圍。胺值係藉由酸而中和滴定鹼性胺基,與酸值對應而以KOH之毫克數表示之值。藉由使胺值為上述下限值以上,存在分散性變得良好之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在顯影性變得良好之傾向。
於藉由以上反應而於高分子分散劑中殘存異氰酸酯基之情形時,若進而以醇或胺基化合物消耗異氰酸酯基,則產物之經時安定性變高,故而較佳。
胺基甲酸酯系高分子分散劑之重量平均分子量(Mw)通常為1000~200000,較佳為2000~100000,更佳為3000~50000之範圍。尤佳為30000以下。藉由設為上述下限值以上,存在分散性及分散安定性變得良好之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在溶解性變得良好之傾向。上述上限及下限可任意組合。例如,可為1000~30000、2000~30000、3000~30000。若分子量為30000以下,則存在尤其於顏料濃度較高之情形時鹼顯影性亦變得良好之傾向。作為此種尤佳之市售之胺基甲酸酯分散劑,例如可例舉:Disperbyk167、182(BYK-Chemie公司)。
於本發明之感光性樹脂組合物含有分散劑之情形時,分散劑之含有比率於感光性樹脂組合物之全部固形物成分中,通常為50質量%以下,較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下,通常為1質量%以上,較佳為3質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為7質量%以上,尤佳為10質量%以上。上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為1~50質量%,更佳為3~50質量%,進而較佳為5~30質量%,進而更佳為7~30質量%,尤佳為10~20質量%。
又,分散劑之含有比率相對於(D)色料100質量份,通常為5質量份以上,較佳為10質量份以上,更佳為15質量份以上,通常為200質量份以下,較佳為80質量份以下,更佳為50質量份以下。上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為5~200質量份,更佳為10~80質量份,進而較佳為15~50質量份。
藉由設為上述下限值以上,存在易於確保充分之分散性之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在不減少其他成分之比率而易於使色密度、感度、成膜性變得充分之傾向。
<硫醇類>
對本發明之感光性樹脂組合物而言,為實現高感度化、對基板之密接性之提高,較佳為含有硫醇類。作為硫醇類之種類,例如可例舉:己二硫醇、癸二硫醇、1,4-二甲基巰基苯、丁二醇雙硫代丙酸酯、丁二醇雙巰基乙酸酯、乙二醇雙巰基乙酸酯、三羥甲基丙烷三巰基乙酸酯、丁二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三巰基乙酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、季戊四醇四巰基乙酸酯、三硫代丙酸三羥基乙酯、乙二醇雙(3-巰基丁酸酯)、丙二醇雙(3-巰基丁酸酯)(PGMB)、丁二醇雙(3-巰基丁酸酯)、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷;(商品名:Karenz MT BD1,昭和電工(股)製造)、丁二醇三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯);(商品名:Karenz MT PE1,昭和電工(股)製造)、季戊四醇三(3-巰基丁酸酯)、乙二醇雙(3-巰基異丁酸酯)、丁二醇雙(3-巰基異丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基異丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)(TPMB)、三羥甲基丙烷三(2-巰基異丁酸酯)(TPMIB)、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(商品名:Karenz MT NR1,昭和電工(股)製造)。該等各可單獨使用一種,或混合兩種以上使用。
較佳為PGMB、TPMB、TPMIB、Karenz MT BD1、Karenz MT PE1、Karenz MT NR1等多官能硫醇,其中,進而較佳為Karenz MT BD1、Karenz MT PE1、Karenz MT NR1,尤佳為Karenz MT PE1。
於使用硫醇化合物之情形時,硫醇化合物之含有比率相對於本發明之感光性樹脂組合物之全部固形物成分,較佳為0.1質量%以上,更佳為0.3質量%以上,進而較佳為0.5質量%以上,通常為10質量%以下,較佳為5質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在可抑制感度下降之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在易於使保存安定性變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為0.1~10質量%,更佳為0.3~10質量%,進而較佳為0.5~5質量%。
<溶劑>
本發明之感光性樹脂組合物通常係於含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)光聚合性單體及(C)光聚合起始劑、以及視需要而使用之(D)色料之各種材料溶解或分散於有機溶劑中之狀態下使用。
作為溶劑,有時直接使用本發明之製造方法中所使用之有機溶劑、本發明之含有羧基之樹脂含有液中含有之有機溶劑。
作為有機溶劑,較佳為選擇沸點(壓力1013.25[hPa]條件下;以下,關於沸點全部相同)為100~300℃之範圍者。更佳為具有120~280℃之沸點之溶劑。
作為此種有機溶劑,例如可例舉如下者。
乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丁醚、丙二醇第三丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單正丁醚、甲氧基甲基戊醇、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三丙二醇甲醚之類的二醇單烷基醚類;
乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚、二丙二醇二甲醚之類的二醇二烷基醚類;
乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單正丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲氧基戊酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單正丁醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、三乙二醇單甲醚乙酸酯、三乙二醇單乙醚乙酸酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯之類的二醇烷基醚乙酸酯類;
乙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己醇二乙酸酯等二醇二乙酸酯類;
環己醇乙酸酯等乙酸烷基酯類;
戊醚、二乙醚、二丙醚、二異丙醚、二丁醚、二戊醚、乙基異丁醚、二己醚之類的醚類;
丙酮、甲基乙基酮、甲基戊基酮、甲基異丙基酮、甲基異戊基酮、二異丙基酮、二異丁基酮、甲基異丁基酮、環己酮、乙基戊基酮、甲基丁基酮、甲基己基酮、甲基壬基酮、甲氧基甲基戊酮之類的酮類;
乙醇、丙醇、丁醇、己醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、甲氧基甲基戊醇、甘油、苄醇之類的一元或多元醇類;
正戊烷、正辛烷、二異丁烯、正己烷、己烯、異戊二烯、雙戊烯、十二烷之類的脂肪族烴類;
環己烷、甲基環己烷、甲基環己烯、聯環己烷之類的脂環式烴類;
苯、甲苯、二甲苯、異丙苯之類的芳香族烴類;
甲酸戊酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、異丁酸甲酯、乙二醇乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、丁酸異丁酯、異丁酸甲酯、辛酸乙酯、硬脂酸丁酯、苯甲酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、γ-丁內酯之類的鏈狀或環狀酯類;
3-甲氧基丙酸、3-乙氧基丙酸之類的烷氧基羧酸類;
氯丁烷、氯戊烷之類的鹵代烴類;
甲氧基甲基戊酮之類的醚酮類;
乙腈、苯甲腈之類的腈類;
作為屬於上述溶劑之市售之溶劑,例如可例舉:礦油精(mineral sprit)、Varsol#2、Apco#18 Solvent、Apco稀釋劑、Socal Solvent No.1及No.2、Solvesso#150、Shell TS28 Solvent、卡必醇(Carbitol)、乙基卡必醇(Ethyl Carbitol)、丁基卡必醇(Butyl Carbitol)、甲基溶纖劑(Methyl Cellosolve)(「Cellosolve」為註冊商標;以下相同)、乙基溶纖劑(Ethyl Cellosolve)、乙酸乙基溶纖劑(Ethyl Cellosolve Acetate)、乙酸甲基溶纖劑(Methyl Cellosolve Acetate)、二乙二醇二甲醚(diglyme)(均為商品名)。
該等有機溶劑可單獨使用,亦可併用兩種以上。
於藉由光微影法形成彩色濾光片之像素或黑矩陣之情形時,作為有機溶劑,較佳為選擇沸點為100~250℃之範圍者。更佳為具有120~230℃之沸點者。
上述有機溶劑中,就塗佈性、表面張力等之平衡良好,組合物中之構成成分之溶解度較高之方面而言,較佳為二醇烷基醚乙酸酯類。
二醇烷基醚乙酸酯類可單獨使用,亦可併用其他有機溶劑。作為可併用之其他有機溶劑,尤佳為二醇單烷基醚類。其中,尤其就組合物中之構成成分之溶解性之方面而言,較佳為丙二醇單甲醚。二醇單烷基醚類之極性較高,若添加量過多,則存在色料易於凝集,之後所獲得之感光性樹脂組合物之黏度提高等保存安定性下降之傾向,故而溶劑中之二醇單烷基醚類之比率較佳為5質量%~30質量%,更佳為5質量%~20質量%。
併用具有200℃以上之沸點之有機溶劑(以下有時稱為「高沸點溶劑」)之情形時亦較佳。藉由併用此種高沸點溶劑,具有如下效果:感光性樹脂組合物不易乾,防止因急遽乾燥而導致組合物中之色料之均勻分散狀態被破壞。即,具有例如如下效果:防止色料等於狹縫噴嘴前端析出、固化而產生異物缺陷。就此種效果較佳之方面而言,上述各種溶劑中,尤佳為二丙二醇甲醚乙酸酯、二乙二醇單正丁醚乙酸酯、及二乙二醇單乙醚乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯。
有機溶劑中之高沸點溶劑之含有比率較佳為0質量%~50質量%,更佳為0.5質量%~40質量%,尤佳為1質量%~30質量%。藉由設為上述下限值以上,例如存在可抑制色料等於狹縫噴嘴前端析出、固化而引起異物缺陷之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在如下傾向:可抑制組合物之乾燥溫度變慢而產生彩色濾光片製造步驟中之減壓乾燥製程之產距(tact)不良或預烘烤之氣孔痕跡等問題。
於本發明之感光性樹脂組合物中,有機溶劑之含有比率並無特別限定,就塗佈容易度或黏度安定性之觀點而言,感光性樹脂組合物中之全部固形物成分較佳為5質量%以上,更佳為8質量%以上,進而較佳為10質量%以上,又,較佳為40質量%以下,更佳為30質量%以下,進而較佳為25質量%以下,尤佳為20質量%以下。
<感光性樹脂組合物之其他調配成分>
除上述成分外,亦可於本發明之感光性樹脂組合物中適宜調配密接提昇劑、塗佈性提昇劑、顏料衍生物、顯影改良劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等。
<密接提昇劑>
為改善與基板之密接性,可含有密接提昇劑,例如可例舉:矽烷偶合劑、鈦偶合劑,尤佳為矽烷偶合劑。
作為此種矽烷偶合劑,例如可例舉:KBM-402、KBM-403、KBM-502、KBM-5103、KBE-9007、X-12-1048、X-12-1050(Shin-Etsu Silicones公司製造)、Z-6040、Z-6043、Z-6062(Dow Corning Toray公司製造)。再者,矽烷偶合劑可使用一種,亦可以任意之組合及比率併用兩種以上。
進而,可於本發明之感光性樹脂組合物中含有矽烷偶合劑以外之密接提昇劑,例如可例舉:磷酸系密接提昇劑、其他密接提昇劑。
作為磷酸系密接提昇劑,較佳為含有(甲基)丙烯醯氧基之磷酸酯,其中較佳為下述通式(g1)、(g2)、(g3)所表示者。
於上述通式(g1)、(g2)、(g3)中,R
51各自獨立地表示氫原子或甲基,l及l'各自獨立為1~10之整數,m各自獨立為1、2或3。
作為其他密接提昇劑,可例舉:TEGO*Add Bond LTH(Evonik公司製造)等。該等含有磷酸基之化合物或其他密接劑同樣地可單獨使用一種,亦可組合兩種以上使用。
於本發明之感光性樹脂組合物含有密接提昇劑之情形時,感光性樹脂組合物中之密接提昇劑之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物中之全部固形物成分中,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.1質量%以上,進而較佳為0.5質量%以上,又,較佳為5質量%以下,更佳為3質量%以下,進而較佳為2質量%以下,尤佳為1.5質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在密接力提高之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在顯影性變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為0.01~5質量%,更佳為0.01~3質量%,進而較佳為0.1~2質量%,尤佳為0.5~1.5質量%。
<塗佈性提昇劑>
為提高塗佈性,可於本發明之感光性樹脂組合物中含有界面活性劑作為塗佈性提昇劑。作為界面活性劑,例如可使用陰離子系、陽離子系、非離子系及兩性界面活性劑。其中,就對諸特性帶來不良影響之可能性較低之方面而言,較佳為使用非離子系界面活性劑,其中,就塗佈性之方面而言,有效的為氟系或聚矽氧系之界面活性劑。
作為此種界面活性劑,例如可例舉:TSF4460(Momentive Performance Materials公司製造)、DFX-18(NEOS公司製造)、BYK-300、BYK-325、BYK-330(BYK-Chemie公司製造)、KP340(Shin-Etsu Silicones公司製造)、F-470、F-475、F-478、F-554、F-559(DIC公司製造)、SH7PA(Dow Corning Toray公司製造)、DS-401(大金公司製造)、L-77(Nippon Unicar公司製造)及FC4430(3M Jpan公司製造)。再者,界面活性劑可使用一種,亦可以任意組合及比率併用兩種以上。
於本發明之感光性樹脂組合物含有界面活性劑之情形時,感光性樹脂組合物中之界面活性劑之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物中之全部固形物成分中,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,又,較佳為1.0質量%以下,更佳為0.7質量%以下,進而較佳為0.5質量%以下,尤佳為0.3質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在光阻塗佈均勻性變佳之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在光阻感度不會降低之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為0.01~1.0質量%,更佳為0.01~0.7質量%,進而較佳為0.05~0.5質量%,尤佳為0.05~0.3質量%。
<顏料衍生物>
為提高分散性、保存性,可於本發明之感光性樹脂組合物中含有顏料衍生物。作為顏料衍生物,例如可例舉:偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑酮系、喹酞酮系、異吲哚啉酮系、二㗁 𠯤系、蒽醌系、陰丹士林系、苝系、芘酮系、吡咯并吡咯二酮系、二㗁 𠯤系之衍生物,其中,較佳為酞菁系、喹酞酮系。
作為顏料衍生物之取代基,可例舉:磺酸基、磺醯胺基及其四級鹽、鄰苯二甲醯亞胺甲基、二烷基胺基烷基、羥基、羧基、醯胺基等直接或經由烷基、芳基、雜環基等鍵結於顏料骨架上者,較佳為磺酸基。又,該等取代基可於一個顏料骨架上取代複數個。作為顏料衍生物之具體例,可例舉:酞菁之磺酸衍生物、喹酞酮之磺酸衍生物、蒽醌之磺酸衍生物、喹吖啶酮之磺酸衍生物、吡咯并吡咯二酮之磺酸衍生物、二㗁 𠯤之磺酸衍生物。該等可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
於本發明之感光性樹脂組合物含有顏料衍生物之情形時,顏料衍生物之調配比率並無特別限定,相對於感光性樹脂組合物之全部固形物成分,較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上,進而較佳為1.0質量%以上,又,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下。藉由設為上述下限值以上,存在分散安定性提高之傾向。又,藉由設為上述上限值以下,存在顯影性變得良好之傾向。
上述上限及下限可任意組合。例如,較佳為0.1~10質量%,更佳為0.5~10質量%,進而較佳為1.0~5質量%。
<感光性樹脂組合物之物性>
本發明之感光性樹脂組合物可較佳地用於黑矩陣形成用,就該觀點而言,較佳為呈現黑色。又,其塗膜之每1 μm膜厚之光學密度(OD)較佳為1.0以上,更佳為2.0以上,進而較佳為2.5以上,進而更佳為3.0以上,尤佳為4.0以上,最佳為4.5以上,通常為6.0以下,例如,較佳為1.0~6.0,更佳為2.0~6.0,進而較佳為2.5~6.0,進而更佳為3.0~6.0,尤佳為4.0~6.0,最佳為4.5~6.0。藉由設為上述下限值以上,存在可確保充分之遮光性之傾向。
<感光性樹脂組合物之製造方法>
於本發明之感光性樹脂組合物含有(D)色料之情形時,較佳為對(D)色料預先使用塗料調節器、砂磨機、球磨機、輥磨機、石磨機、噴射磨機、均質機等進行分散處理。藉由分散處理,(D)色料得以微粒子化,故而光阻之塗佈特性提高。又,於使用黑色色料作為(D)色料之情形時,有助於提高遮光能力。
分散處理較佳為於併用(D)色料、有機溶劑、及視需要之分散劑、(A)鹼可溶性樹脂之一部分或全部之系統中進行。(以下,有時將供至分散處理之混合物、及藉由分散處理而獲得之組合物稱為「油墨」或「顏料分散液」)尤其若使用高分子分散劑作為分散劑,則所獲得之油墨及光阻之經時之增黏得以抑制(分散安定性優異),故而較佳。
於對含有於感光性樹脂組合物中調配之全部成分之液體進行分散處理之情形時,由於分散處理時產生之發熱,存在高反應性之成分改性之可能性。因此,較佳為於含有高分子分散劑之系統中進行分散處理。
於藉由砂磨機使(D)色料分散之情形時,可較佳地使用直徑為0.1~8 mm左右之玻璃珠或氧化鋯珠。關於分散處理條件,溫度通常為0℃至100℃,較佳為室溫至80℃之範圍。關於分散時間,適合之時間根據液體之組成及分散處理裝置之尺寸等而有所不同,故而進行適宜調整。分散之標準為:以光阻之20度鏡面光澤度(JIS Z8741)成為100~200之範圍之方式控制油墨之光澤。於光阻之光澤度較低之情形時,分散處理不充分,粗大之顏料(色料)粒子殘存之情形較多,存在顯影性、密接性、解像性等變得不充分之可能性。又,若進行分散處理至光澤值超過上述範圍,則顏料破碎,產生大量超微粒子,故而存在反而損害分散安定性之傾向。
其次,於含有感光性樹脂組合物中所含之成分,即(A)鹼可溶性樹脂、(B)光聚合性單體及(C)光聚合起始劑、以及(D)色料之情形時,調配藉由上述分散處理而獲得之油墨等,於20~30℃之溫度下混合,製為均勻之溶液。於感光性樹脂組合物之製造步驟中,微細之污物常混入液體中,故而較理想的為將所獲得之光阻藉由過濾器等進行過濾處理。
[油墨]
本發明之油墨之製造方法係含有(A)鹼可溶性樹脂、有機溶劑及(D)色料之油墨之製造方法,並且包含:調配利用本發明之製造方法所製造之含有羧基之樹脂作為(A)鹼可溶性樹脂。視需要,可於油墨中調配分散劑。
有機溶劑、(D)色料及分散劑可較佳地使用用於感光性樹脂組合物者。
<油墨之製造方法>
本發明之油墨例如係藉由於感光性樹脂組合物之製造方法中記載之分散處理而獲得。
[硬化物]
本發明之硬化物之製造方法包含:使利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物硬化。
將感光性樹脂組合物硬化而成之硬化物可較佳地用作像素、黑矩陣或著色間隔件等構成彩色濾光片之構件。
[黑矩陣]
本發明之黑矩陣之製造方法包含:使用利用本發明之製造方法所獲得之硬化物而形成黑矩陣。
關於使用有利用本發明之製造方法所獲得之硬化物之黑矩陣,依據其製造方法而說明。
(1)支持體
作為用以形成黑矩陣之支持體,只要具有適度之強度,則其材質並無特別限定。主要使用透明基板,而作為材質,例如可例舉:聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯系樹脂、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烴系樹脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碸等熱塑性樹脂製片材、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚(甲基)丙烯酸系樹脂等熱固性樹脂片材、各種玻璃。其中,就耐熱性之觀點而言,較佳為玻璃、耐熱性樹脂。又,可於基板之表面成膜有ITO(Indium Tin Oxides,氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide,氧化銦鋅)等透明電極。除透明基板以外,例如亦可形成於TFT(thin-film transistor,薄膜電晶體)陣列上。
為改良接著性等表面物性,視需要可對支持體進行電暈放電處理、臭氧處理、大氣壓電漿處理、矽烷偶合劑或胺基甲酸酯系樹脂等各種樹脂之薄膜形成處理。
透明基板之厚度設為通常為0.05~10 mm,較佳為0.1~7 mm之範圍。又,於進行各種樹脂之薄膜形成處理之情形時,其膜厚為通常為0.01~10μm,較佳為0.05~5 μm之範圍。
(2)黑矩陣
作為藉由利用本發明之製造方法所獲得之硬化物而形成黑矩陣之方法,可例舉如下方法:使利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物硬化而獲得硬化物,利用該硬化物而形成黑矩陣。例如有如下方法:於透明基板上塗佈本發明之感光性樹脂組合物並加以乾燥後,於乾燥試樣上放置光罩,經由光罩進行圖像曝光、顯影,視需要進行熱硬化或光硬化,藉此形成黑矩陣。
(3)黑矩陣之形成
(3-1)感光性樹脂組合物之塗佈
黑矩陣用之感光性樹脂組合物於透明基板上之塗佈可藉由旋轉塗佈法、線棒塗佈法、流塗法、模嘴塗佈法、輥式塗佈法、或噴塗法等而進行。其中,若藉由模嘴塗佈法,則就大幅削減塗佈液使用量,且完全不存在利用旋轉塗佈法時附著之霧沫(mist)等之影響,異物產生得以抑制等綜合觀點而言較佳。
塗膜之厚度以乾燥後之膜厚計,通常較佳為0.2~10 μm之範圍,更佳為0.5~6 μm之範圍,進而較佳為1~4 μm之範圍。藉由設為上述上限值以下,存在圖案顯影變得容易,液晶單元化步驟中之間隙調整亦變得容易之傾向。藉由設為上述下限值以上,存在易於實現所期望之顏色呈現之傾向。
(3-2)塗膜之乾燥
將感光性樹脂組合物塗佈於基板後之塗膜之乾燥較佳為採用使用有加熱板、IR(Infrared,紅外)烘箱或對流烘箱等之乾燥法。乾燥之條件可根據上述溶劑成分之種類、所使用之乾燥機之性能等而適宜選擇。乾燥時間係根據溶劑成分之種類、所使用之乾燥機之性能等,通常於40~200℃之溫度下於15秒~5分鐘之範圍內選擇,較佳為於50~130℃之溫度下於30秒~3分鐘之範圍內選擇。
乾燥溫度越高,塗膜對透明基板之接著性越高,但若過高,則存在鹼可溶性樹脂分解,誘發熱聚合而產生顯影不良之情形。再者,該塗膜之乾燥步驟亦可為不提高溫度而於減壓腔室內進行乾燥之減壓乾燥法。
(3-3)曝光
圖像曝光係如下述方式進行:於感光性樹脂組合物之塗膜上疊置負型之遮罩圖案,經由該遮罩圖案,照射紫外線區域至可見光區域之波長之光。此時,為防止由氧引起之光聚合性層之感度下降,視需要可於光聚合性之塗膜上形成聚乙烯醇層等隔氧層後進行曝光。上述圖像曝光中所使用之光源並無特別限定。作為光源,例如可例舉:氙氣燈、鹵素燈、鎢絲燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧等燈光源等。於照射特定波長之光而使用之情形時,亦可利用光學濾光器。
(3-4)顯影
本發明之黑矩陣可藉由如下方式製作:藉由上述光源對由感光性樹脂組合物形成之塗膜進行圖像曝光後,使用有機溶劑或含有界面活性劑與鹼性化合物之水溶液進行顯影,藉此可於基板上形成圖像而製作黑矩陣。該水溶液中可進而含有有機溶劑、緩衝劑、錯合劑、染料或顏料。
作為鹼性化合物,例如可例舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、矽酸鈉、矽酸鉀、偏矽酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、氫氧化銨等無機鹼性化合物、或者單乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺、單甲胺、二甲胺或三甲胺、單乙胺、二乙胺或三乙胺、單異丙胺或二異丙胺、正丁胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺或三異丙醇胺、伸乙基亞胺、伸乙基二亞胺、氫氧化四甲基銨(TMAH)、膽鹼等有機鹼性化合物。該等鹼性化合物可單獨使用一種,亦可為兩種以上之混合物。
作為界面活性劑,例如可例舉:聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基芳基醚類、聚氧乙烯烷基酯類、山梨醇酐烷基酯類、單甘油酯烷基酯類等非離子系界面活性劑、烷基苯磺酸鹽類、烷基萘磺酸鹽類、烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類、磺基琥珀酸酯鹽類等陰離子性界面活性劑、烷基甜菜鹼類、胺基酸類等兩性界面活性劑。
作為有機溶劑,例如可例舉:異丙醇、苄醇、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、苯基溶纖劑、丙二醇、二丙酮醇。有機溶劑可單獨使用,又,亦可與水溶液併用。
顯影處理之條件並無特別限制,通常,顯影溫度為10~50℃之範圍,其中較佳為15~45℃,尤佳為20~40℃,顯影方法可利用浸漬顯影法、噴射顯影法、塗刷(brush)顯影法、超音波顯影法等任一種方法。
(3-5)熱硬化處理
對顯影後之基板實施熱硬化處理或光硬化處理,較佳為熱硬化處理。此時之熱硬化處理條件為:溫度於100~280℃之範圍,較佳為150~250℃之範圍內選擇,時間於5~60分鐘之範圍內選擇。
如以上之方式形成之黑矩陣之高度通常為0.5~5 μm,較佳為0.8~4 μm。
進而,每1 μm厚度之光學密度(OD)為2.0以上,較佳為2.5以上,更佳為3.0以上,尤佳為3.2以上。
[其他之彩色濾光片之形成]
以與上述(3-1)~(3-5)相同之製程,於設置有黑矩陣之透明基板上塗佈含有紅色、綠色,藍色中之一種顏色之色料之感光性樹脂組合物,加以乾燥後,於塗膜上疊置光罩,經由該光罩,進行圖像曝光、顯影,視需要進行熱硬化或光硬化,藉此形成像素圖像,從而製作著色層。對紅色、綠色、藍色之三種顏色之感光性樹脂組合物分別進行該操作,藉此可形成彩色濾光片。該等之順序並不限定於上述。
[著色間隔件]
利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物除黑矩陣以外,亦可用作著色間隔件用之光阻。於將間隔件用於TFT型LCD(liquid crystal display,液晶顯示裝置)之情形時,有時由於入射至TFT之光而導致作為開關元件之TFT產生誤動作,著色間隔件係用於防止該情形,例如於日本專利特開平8-234212號公報中揭示有使間隔件具有遮光性。著色間隔件除使用著色間隔件用之遮罩外,可以與上述黑矩陣相同之方法形成。
(3-6)透明電極之形成
彩色濾光片可於原本之狀態下於圖像上形成ITO等透明電極,用作彩色顯示器、液晶顯示裝置等之零件之一部分,但為了提高表面平滑性或耐久性,視需要亦可於圖像上設置聚醯胺、聚醯亞胺等面塗層。又,一部分於平面配向型驅動方式(IPS模式)等之用途中亦存在不形成透明電極之情形。
[間隔壁]
利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物或本發明之感光性樹脂組合物亦可用於形成間隔壁,尤其是用以劃分有機電致發光元件之有機層之間隔壁。作為有機電致發光元件中所使用之有機層,例如可例舉:如日本專利特開2016-165396號公報中所記載之電洞注入層、電洞傳輸層或電洞注入層上之電洞傳輸層中所使用之有機層。
關於使用有利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物或本發明之感光性樹脂組合物之間隔壁,依據其製造方法進行說明。
(4-1)支持體
作為用以形成間隔壁之支持體及基板,可使用與上述用以形成黑矩陣之支持體及基板相同者。
(4-2)間隔壁
以下,關於用作間隔壁之情形,依據使用有利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物或本發明之感光性樹脂組合物的間隔壁之形成方法之具體例進行說明。
通常,於欲設置間隔壁之基板上,藉由塗佈等方法以膜狀或圖案狀供給感光性樹脂組合物,使溶劑乾燥。繼而,藉由進行曝光-顯影之光微影法等方法而進行圖案形成。其後,視需要進行追加曝光或熱硬化處理,藉此於基板上形成間隔壁。
(4-3)間隔壁之形成
使用有利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物或本發明之感光性樹脂組合物的間隔壁之形成方法中,對基板供給感光性樹脂組合物之方法、乾燥方法、曝光方法、顯影方法、追加曝光及熱硬化處理之具體方法可採用與上述黑矩陣之形成相同之方法。
用作間隔壁之情形時之大小或形狀等係根據應用其之有機電致發光元件之規格等而適宜調整,而由感光性樹脂組合物形成之間隔壁之高度通常為0.5~10 μm左右。
[有機電致發光元件]
本發明之有機電致發光元件具備藉由本發明之製造方法而獲得之硬化物,例如間隔壁。
例如,使用藉由上述方法而製造之具備間隔壁圖案之基板,製造各種有機電致發光元件。形成有機電致發光元件之方法並無特別限定,較佳為藉由如下方式製造有機電致發光元件:藉由上述方法而於基板上形成間隔壁之圖案後,利用使功能材料於真空狀態下昇華並附著於由基板上之間隔壁包圍之區域內而成膜之蒸鍍法、或澆鑄法、旋轉塗佈法、噴墨印刷法等濕法而形成像素等有機層。
作為有機電致發光元件之類型,可例舉:底部發光型或頂部發光型。
作為底部發光型,例如以如下方式製作:於積層有透明電極之玻璃基板上形成間隔壁,於由間隔壁包圍之開口部積層電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、金屬電極層。另一方面作為頂部發光型,例如以如下方式製作:於積層有金屬電極層之玻璃基板上形成間隔壁,於由間隔壁包圍之開口部積層電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、透明電極層。
作為發光層,可例舉:如日本專利特開2009-146691號公報或日本專利第5734681號公報中所記載之有機電致發光層。又,可使用如日本專利第5653387號公報或日本專利第5653101號公報中所記載之量子點。
層構成並不限定於此,就發光效率之觀點而言,例如電洞傳輸層、電子傳輸層之各層可為包含兩層以上之積層構成。各層之厚度並無特別限定,就發光效率或亮度之觀點而言,通常為1~500 nm。
有機電致發光元件可於每個開口部分分開形成RGB各色,亦可於1個開口部積層二色以上。就提高可靠性之觀點而言,有機電致發光元件可具備密封層。密封層具有如下功能:防止空氣中之水分吸附於有機電致發光元件而導致發光效率下降。就提高光提取效率之觀點而言,有機電致發光元件可於與空氣之界面具備低反射膜。藉由將低反射膜配置於空氣與元件之界面,可期待減小折射率之差距,抑制於界面之反射。此種低反射膜中例如可應用蛾眼結構、超多層膜之技術。
於將有機電致發光元件用作圖像顯示裝置之像素之情形時,必須防止某個像素之發光層之光漏出至其他像素,進而,於電極等為金屬之情形時,必須防止隨著外光之反射而導致圖像品質之下降,故而較佳為對構成有機電致發光元件之間隔壁賦予遮光性。
於有機電致發光元件中,必須對間隔壁之上方及下方賦予電極,故而就絕緣性之觀點而言,間隔壁較佳為高電阻、低介電常數。故而,於為對間隔壁賦予遮光性而使用著色劑之情形時,較佳為使用高抵抗且低介電常數之上述有機顏料。
[圖像顯示裝置]
本發明之圖像顯示裝置之製造方法之特徵在於:使用利用本發明之製造方法所獲得之硬化物、或利用本發明之製造方法所獲得之黑矩陣。
又,本發明之圖像顯示裝置具備利用本發明之製造方法所獲得之硬化物、或利用本發明之製造方法所獲得之黑矩陣。本發明之圖像顯示裝置係具有使本發明之感光性樹脂組合物硬化而成之硬化物者,作為其製造方法,例如可例舉:使用藉由利用本發明之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物或本發明之感光性樹脂組合物而形成之硬化物、黑矩陣或間隔壁之製造方法。
作為本發明之圖像顯示裝置,只要為顯示圖像或影像之裝置,則並不受特別限定,可例舉下述液晶顯示裝置或有機EL顯示器。
[液晶顯示裝置]
本發明之液晶顯示裝置係具有本發明之黑矩陣者,彩色像素或黑矩陣之形成順序或形成位置等並不受特別限制。
液晶顯示裝置通常以如下方式製造:於彩色濾光片上形成配向膜,於該配向膜上散佈間隔件後,與對向基板貼合而形成液晶單元,於形成之液晶單元中注入液晶,與對向電極接線。作為配向膜,較佳為聚醯亞胺等樹脂膜。配向膜之形成通常採用凹版印刷法及/或軟版印刷法,配向膜之厚度為數十奈米。藉由熱焙燒進行配向膜之硬化處理後,藉由紫外線之照射或利用摩擦布之處理而進行表面處理,加工為可調整液晶之斜率之表面狀態。
作為間隔件,使用大小對應於與對向基板之間隙(空隙)之間隔件,通常較佳為2~8 μm之間隔件。亦可藉由光微影法於彩色濾光片基板上形成透明樹脂膜之感光性間隔件(PS),將其代替間隔件使用。作為對向基板,通常使用陣列基板,尤佳為TFT(薄膜電晶體)基板。
與對向基板之貼合之間隙根據液晶顯示裝置之用途而有所不同,通常於2~8 μm之範圍中選擇。與對向基板貼合後,液晶注入口以外之部分藉由環氧樹脂等密封材料而密封。密封材料藉由UV(ultraviolet,紫外線)照射及/或加熱而硬化,從而將液晶單元周邊密封。
周邊被密封之液晶單元切割為面板單元後,於真空腔室內減壓,將上述液晶注入口浸漬於液晶後,藉由向腔室內滲漏而將液晶注入液晶單元內。液晶單元內之減壓度通常為1×10
-2~1×10
-7Pa,較佳為1×10
-3~1×10
-6Pa。又,較佳為減壓時將液晶單元加溫,加溫溫度通常為30~100℃,更佳為50~90℃。減壓時之加溫保持通常為10~60分鐘之範圍,其後浸漬於液晶中。使UV硬化樹脂硬化從而密封注入有液晶之液晶單元之液晶注入口,藉此製造液晶顯示裝置(面板)。
液晶之種類並無特別限制,可為芳香族系、脂肪族系、多環狀化合物等先前已知之液晶,例如溶致型液晶、熱致型液晶等之任一種。熱致型液晶例如已知有向列型液晶、層列型液晶及膽固醇型液晶等,可為任一種。
[有機EL顯示器]
本發明之有機EL顯示器係使用本發明之彩色濾光片或本發明之有機電致發光元件而製作者。
於使用本發明之彩色濾光片製作有機EL顯示器之情形時,例如如圖1所示,首先於透明支持基板10上形成藉由感光性樹脂組合物而形成之圖案(即,像素20及於鄰接之像素20之間設置之樹脂黑矩陣(未圖示)),從而製作彩色濾光片,於該彩色濾光片上介隔有機保護層30及無機氧化膜40而積層有機發光體500,藉此可製作有機EL元件100。再者,像素20及樹脂黑矩陣中,至少一個係使用本發明之感光性樹脂組合物而製作者。作為有機發光體500之積層方法,可例舉:於彩色濾光片上方依次形成透明陽極50、電洞注入層51、電洞傳輸層52、發光層53、電子注入層54及陰極55之方法,或將於其他基板上形成之有機發光體500貼合於無機氧化膜40上之方法等。可使用如此製作之有機EL元件100,例如藉由「有機EL顯示器」(Ohmsha,2004年8月20日發行,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)中記載之方法等,製作有機EL顯示器。
再者,本發明之彩色濾光片可應用於被動驅動方式之有機EL顯示器,亦可應用於主動驅動方式之有機EL顯示器。
[含有羧基之樹脂之分子量之控制方法]
本發明之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法包含:控制使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應所獲得之第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液,於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
詳細而言,與本發明之含有羧基之樹脂之製造法中之步驟B及步驟C相同。
獲得含有羧基之樹脂時,亦可於第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)、多元酸單酐(d)及多元醇(e)並使之反應。
環氧化合物(a)、不飽和一元酸(b)、多元酸二酐(c)、多元酸單酐(d)、多元醇(e)之較佳種類或較佳調配量等與於含有羧基之樹脂之製造方法中上述之種類或調配量等相同。
作為用以獲得第一反應產物A含有液之反應中所使用之有機溶劑,可較佳地使用本發明之含有羧基之樹脂之製造方法中所使用之有機溶劑。
[實施例]
例舉實施例更具體地說明本發明,但本發明只要不超過其主旨,則不限定於以下之實施例。
<實施例1~4:含有羧基之樹脂(1)~(4)之合成>
將上述結構之環氧化合物(環氧當量240)265 g、丙烯酸80 g、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)350 g、三苯基膦4 g及對甲氧基苯酚0.3 g添加至安裝有溫度計、攪拌機、冷凝管之燒瓶中,一邊攪拌一邊於100℃下使之反應直至酸值成為5 mgKOH/g以下。反應需要9小時,獲得含有中間物之第一反應產物A含有液。
將所獲得之第一反應產物A含有液冷卻至50℃後,以卡氏水分計(京都電子工業公司製造,MKA-610)測量含水量,以成為表1中記載之含水率之方式,一邊攪拌50℃之第一反應產物A含有液一邊添加水,從而控制反應產物A含有液之含水率。
將上述含水率得以控制之第二反應產物A含有液、三羥甲基丙烷(TMP)10 g、聯苯四羧酸二酐(BPDA)112 g、四氫鄰苯二甲酸酐(THPA)105 g及PGMEA 374 g添加至安裝有溫度計、攪拌機、冷凝管之燒瓶中,一邊攪拌一邊於105℃下使之反應20小時,獲得分別包含含有羧基之樹脂(1)~(4)之含有羧基之樹脂含有液。
以GPC(Waters公司製造,2695)測定所獲得之含有羧基之樹脂(1)~(4)之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw),記於表1。
[表1]
實施例 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
含有羧基之樹脂 | (1) | (2) | (3) | (4) | |
中間物溶液之含水率 | [質量%] | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.45 |
Mw | 9800 | 7900 | 7200 | 4800 | |
根據表1所示之實施例1~4,可知藉由具有控制反應產物A含有液之含水率之步驟,可控制含有羧基之樹脂之重量平均分子量。
如此,根據本發明之製造方法,可控制含有羧基之樹脂之分子量,且保持製造批次間之含有羧基之樹脂之性能安定性。
10:透明支持基板
20:像素
30:有機保護層
40:無機氧化膜
50:透明陽極
51:電洞注入層
52:電洞傳輸層
53:發光層
54:電子注入層
55:陰極
100:有機EL元件
500:有機發光體
圖1係表示具備本發明之彩色濾光片之有機EL(Electroluminescence,電致發光)元件之一例之剖面概略圖。
Claims (19)
- 一種含有羧基之樹脂之製造方法,其具有如下步驟: 步驟A,即,使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應,從而獲得第一反應產物A含有液; 步驟B,即,控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液;及 步驟C,即,於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
- 如請求項1之含有羧基之樹脂之製造方法,其中藉由於上述第一反應產物A含有液中添加水,而控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得上述第二反應產物A含有液。
- 如請求項2之含有羧基之樹脂之製造方法,其中以上述第二反應產物A含有液之含水率成為0.1質量%以上且0.5質量%以下之方式,於上述第一反應產物A含有液中添加水。
- 如請求項1至3中任一項之含有羧基之樹脂之製造方法,其中於上述步驟C中,進而添加多元醇(e)並使之反應。
- 如請求項4之含有羧基之樹脂之製造方法,其中上述多元醇(e)包含三羥甲基丙烷。
- 如請求項1至5中任一項之含有羧基之樹脂之製造方法,其中上述多元酸二酐(c)包含聯苯四羧酸二酐。
- 如請求項1至6中任一項之含有羧基之樹脂之製造方法,其中上述多元酸單酐(d)包含四氫鄰苯二甲酸酐。
- 一種油墨之製造方法,其係含有(A)鹼可溶性樹脂、有機溶劑及(D)色料之油墨之製造方法,並且 其包含:調配利用如請求項1至7中任一項之製造方法所製造之含有羧基之樹脂作為上述(A)鹼可溶性樹脂。
- 一種感光性樹脂組合物之製造方法,其係含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)光聚合性單體及(C)光聚合起始劑之感光性樹脂組合物之製造方法,並且 其包含:調配利用如請求項1至7中任一項之製造方法所製造之含有羧基之樹脂作為上述(A)鹼可溶性樹脂。
- 如請求項9之感光性樹脂組合物之製造方法,其中上述感光性樹脂組合物進而含有(D)色料。
- 一種硬化物之製造方法,其包含:使利用如請求項9或10之製造方法所獲得之感光性樹脂組合物硬化。
- 一種黑矩陣之製造方法,其包含:使用利用如請求項11之製造方法所獲得之硬化物形成黑矩陣。
- 一種圖像顯示裝置之製造方法,其特徵在於:其使用利用如請求項11之製造方法所獲得之硬化物或利用如請求項12之製造方法所獲得之黑矩陣。
- 一種含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其包含:控制使環氧化合物(a)與不飽和一元酸(b)於有機溶劑中反應所獲得之第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得第二反應產物A含有液,於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)及多元酸單酐(d)並使之反應,從而獲得含有羧基之樹脂。
- 如請求項14之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中以含有上述第二反應產物A含有液之溶液之含水率成為0.1質量%以上且0.5質量%以下之方式,於上述第一反應產物A含有液中添加水而控制上述第一反應產物A含有液之含水率,從而獲得上述第二反應產物A含有液。
- 如請求項14或15之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述含有羧基之樹脂係於上述第二反應產物A含有液中添加多元酸二酐(c)、多元酸單酐(d)及多元醇(e)並使之反應而獲得之含有羧基之樹脂。
- 如請求項16之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述多元醇(e)包含三羥甲基丙烷。
- 如請求項14至17中任一項之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述多元酸二酐(c)包含聯苯四羧酸二酐。
- 如請求項14至18中任一項之含有羧基之樹脂之分子量之控制方法,其中上述多元酸單酐(d)包含四氫鄰苯二甲酸酐。
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