TW202405561A - 感光性組成物、硬化物及其製造方法、顯示裝置以及攝像裝置 - Google Patents

感光性組成物、硬化物及其製造方法、顯示裝置以及攝像裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於形成顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件的感光性組成物、硬化物及其製造方法、顯示裝置以及攝像裝置,所述感光性組成物可獲得顯示出良好的顯影性並且為高折射率且表面平坦性優異的硬化物。一種感光性組成物,包含:(A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子、(B1)單官能聚合性化合物、(B2)多官能聚合性化合物、(C)光聚合引發劑、及(D)溶劑,相對於(B1)單官能聚合性化合物與(B2)多官能聚合性化合物的合計量而包含20質量%以上的(B1)單官能聚合性化合物。

Description

感光性組成物、硬化物及其製造方法、顯示裝置以及攝像裝置
本發明有關於一種感光性組成物、硬化物及其製造方法、顯示裝置以及攝像裝置,詳細而言,有關於一種用於形成顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件的技術。
有機電致發光元件(有機EL元件)是具有包含陽極、有機發光層及陰極的積層結構的發光元件,在顯示裝置或照明裝置等的用途中正在推進實用化。有機EL元件包括平坦化膜等絕緣性的硬化膜。平坦化膜以填埋形成有半導體元件等的基板表面的凹凸而使基板表面平坦化為目的而形成於基板上。平坦化膜一般而言藉由將感光性組成物塗佈於基材上並在利用曝光及顯影的處理來形成圖案後進行加熱處理而形成(例如,參照專利文獻1)。近年來,研究了藉由利用高折射材料形成平坦化膜並組合高折射率的平坦化膜與低折射率膜,來進行顯示裝置的亮度提高或視角的調整。例如,如日本專利特開2012-134128號公報所記載的發明那樣,提出了一種顯示裝置,其在有機發光元件的發光取出面側設置微透鏡,能夠效率良好地將發光取出至元件的外部。
電荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)影像傳感器、或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)影像傳感器等各種影像傳感器正用作照相機等攝像裝置中的固體攝像元件。在固體攝像元件中,設置有半球狀的聚光透鏡(以下,也稱為「微透鏡」)或層內透鏡,以將光聚集至受光元件(光電二極體(photodiode))中而使傳感器靈敏度提高。另外,在有機EL元件中,以提高光取出效率或調整視角為目的,採用對各像素在光出射側設置微透鏡的結構(例如,參照專利文獻2)。近年來,固體攝像元件或有機EL元件的透鏡也藉由使用了感光性組成物的光刻技術來形成。
作為製造高折射率的硬化物的方法,已知使用金屬氧化物等高折射率填料的方法(例如,參照專利文獻3)。專利文獻3中公開了使含有金屬氧化物粒子、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性單體、光聚合引發劑及溶劑的感光性樹脂組成物硬化而獲得硬化膜。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-039979號公報 [專利文獻2]日本專利特開2020-101659號公報 [專利文獻3]日本專利特開2019-203932號公報
[發明所要解決的問題]
本發明者等人進行了研究,結果可知:藉由使用由具有酸性基的化合物被覆的粒子作為高折射率填料,可獲得顯示出良好的顯影性的感光性組成物。另一方面,所獲得的硬化物的表面平坦性不充分,存在進一步改善的餘地。
本發明是鑒於所述課題而成,主要目的在於提供一種用於形成顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件的感光性組成物,其可獲得顯示出良好的顯影性並且為高折射率且表面平坦性優異的硬化物。 [解決問題的技術手段]
藉由本發明,可提供以下的感光性組成物、硬化物及其製造方法、顯示裝置以及攝像裝置。
[1] 一種感光性組成物,用於形成顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件,所述感光性組成物包含:(A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子、(B1)單官能聚合性化合物、(B2)多官能聚合性化合物、(C)光聚合引發劑、及(D)溶劑,相對於所述(B1)單官能聚合性化合物與所述(B2)多官能聚合性化合物的合計量而包含20質量%以上的所述(B1)單官能聚合性化合物。
[2] 一種硬化物,是將根據所述[1]所述的感光性組成物硬化而成。 [3] 一種硬化物的製造方法,包括:將根據所述[1]所述的感光性組成物塗佈於基材上的步驟;對塗佈於所述基材上的感光性組成物照射放射線的步驟;對照射放射線後的所述感光性組成物進行顯影的步驟;以及對顯影後的所述感光性組成物進行加熱來使其硬化的步驟。 [4] 一種顯示裝置,包括根據所述[2]所述的硬化物。 [5] 一種攝像裝置,包括根據所述[2]所述的硬化物。 [發明的效果]
藉由本發明的感光性組成物,可獲得顯示出良好的顯影性並且作為顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件而為高折射率且表面平坦性優異的硬化物。
以下,對與實施方式相關的事項進行詳細說明。再者,在本說明書中,使用「~」記載的數值範圍是包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義。
《感光性組成物》 本公開的感光性組成物(以下,也稱為「本組成物」)是用於形成顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件的感光性組成物。由本組成物形成的光學構件調整在有機EL元件中從有機發光層放出的光的路徑來提高光取出效率,或者在固體攝像元件中在受光元件(光電二極體)中聚集光來提高傳感器靈敏度。所述光學構件較佳為平坦化膜或透鏡。平坦化膜為了使形成有半導體元件等的基板的表面平坦化而形成於基板上。透鏡是設置於有機EL元件或固體攝像元件(例如CCD影像傳感器、CMOS影像傳感器)的微小聚光體(以下,也稱為「微透鏡」)或層間透鏡,在有機EL元件中,以提高各像素的光取出效率或調整視角為目的而設置於各像素中,在固體攝像元件中,以在受光元件中聚集光而提高傳感器靈敏度為目的而設置。本組成物較佳為平坦化膜形成用感光性組成物或透鏡製造用感光性組成物。
本組成物含有以下的(A)成分、(B1)成分、(B2)成分、(C)成分及(D)成分。再者,關於各成分,只要不特別提及,則可單獨使用一種,也可組合使用兩種以上。 (A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子 (B1)單官能聚合性化合物 (B2)多官能聚合性化合物 (C)光聚合引發劑 (D)溶劑 以下,對各成分及任意調配的成分的詳情進行說明。
此處,在本說明書中,「烴基」是指包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基。所謂「鏈狀烴基」是指在主鏈上不包含環狀結構,而僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,鏈狀烴基可為飽和也可為不飽和。所謂「脂環式烴基」是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構、不包含芳香環結構的烴基。其中,脂環式烴基無需僅由脂環式烴的結構構成,也包含在其一部分中具有鏈狀結構的基。所謂「芳香族烴基」是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,芳香族烴基無需僅由芳香環結構構成,也可在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。另外,芳香族烴基具有的芳香環結構可為單環也可為縮合環。再者,脂環式烴基及芳香族烴基所具有的環結構也可具有包含烴結構的取代基。
另外,在本說明書中,「(甲基)丙烯酸」是包含「丙烯酸」及「甲基丙烯酸」的含義。「(甲基)丙烯醯基」是包含「丙烯醯基」及「甲基丙烯醯基」的含義。
<(A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子> (A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子(以下,也稱為「(A)粒子」)是由包含具有酸性基的化合物(以下,也稱為「特定被覆劑」)的表面被覆劑對粒子進行表面處理的特定被覆劑-粒子複合體。
由表面被覆劑進行表面處理的粒子(以下,也稱為「被處理粒子」)並無特別限定,例如可列舉:氧化鋯、氧化鈦、氧化鋁、氧化銀、氧化鋅、鈦酸鋇、二氧化矽(包含二氧化矽、中空二氧化矽)、氧化鈰、氮化矽、硫化鈀等粒子狀物質。這些中,就粒子的穩定性的觀點而言,較佳為選自由氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇及二氧化矽所組成的群組中的至少一種粒子,就可獲得折射率更高的硬化物的方面而言,特佳為氧化鋯粒子。
關於(A)粒子的形狀或粒徑,並無特別限定。作為(A)粒子的形狀,例如可列舉球狀、粒狀、板狀、柱狀等。就獲得表面平坦性及透明性高的硬化膜的觀點而言,(A)粒子的平均粒徑較佳為100 nm以下,更佳為50 nm以下,進而較佳為30 nm以下。另外,就分散穩定性的觀點而言,(A)粒子的平均粒徑例如為1 nm以上,較佳為2 nm以上。再者,在本說明書中,(A)粒子的平均粒徑是藉由掃描式電子顯微鏡觀察並選擇任意的100個粒子,測定各粒子的長軸方向的長度並作為其平均值而計算出的值。
表面被覆劑只要包含具有酸性基的化合物即可,並無特別限定。作為特定被覆劑具有的酸性基,可列舉:羧基、酚性羥基、磺基、磷酸基、膦酸基等。就使溶劑中的粒子的分散性及鹼顯影性良好的觀點而言,這些中,較佳為羧基或酚性羥基,特佳為羧基。就鹼顯影性優異且可抑制顯影殘渣的方面而言,作為(A)粒子,其中,也可較佳地使用選自由氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇及二氧化矽所組成的群組中的至少一種粒子的表面由含羧基的化合物被覆的粒子,也可特佳地使用表面由含羧基的化合物被覆的氧化鋯粒子。
特定被覆劑可為低分子化合物(即,不具有分子量分佈的化合物),也可為聚合物。特定被覆劑較佳為包含含羧基的化合物,更佳為包含單羧酸或含羧基的聚合物作為含羧基的化合物。
作為特定被覆劑使用的單羧酸可列舉下述式(1)所表示的化合物。 R 1-COOH   ···(1) (式(1)中,R 1是碳數4以上的一價烴基或鹵化烴基、或具有選自由氧原子、硫原子及氮原子所組成的群組中的一個以上的一價基)
所述式(1)中,作為R 1所表示的碳數4以上的一價烴基,可列舉鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基。另外,在R 1所表示的一價烴基為鏈狀烴基或脂環式烴基的情況下,可為飽和及不飽和中的任一種,在為鏈狀烴基的情況下,可為直鏈狀及分支狀中的任一種。這些中,R 1所表示的一價烴基較佳為鏈狀烴基,更佳為烷基或烯基。就提高(A)粒子的分散性的觀點而言,R 1的碳數較佳為6以上,更佳為7以上。另外,就(A)粒子的製造容易性的觀點而言,R 1的碳數較佳為30以下,更佳為20以下。在R 1為碳數4以上的一價鹵化烴基的情況下,作為R 1所具有的鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子等。
在R 1為具有選自由氧原子、硫原子及氮原子所組成的群組中的一個以上的一價基的情況下,作為所述一價基,可列舉:在烴基的碳-碳鍵間包含選自由-O-、-S-及-NH-所組成的群組中的一種以上的基、烴基所具有的任意的氫原子經選自由羥基、硫醇基及胺基所組成的群組中的一種以上取代而成的基。這些中,較佳為在烴基的碳-碳鍵間包含-O-的基。在R 1為具有選自由氧原子、硫原子及氮原子所組成的群組中的一個以上的一價基的情況下,就提高(A)粒子的分散性的觀點而言,R 1的碳數較佳為2以上,更佳為2~15,進而較佳為2~8。
關於所述式(1)所表示的化合物的具體例,作為R 1為一價烴基的單羧酸,可列舉:戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、硬脂酸、2-乙基己酸、2-甲基庚酸、新癸酸、2-己基癸酸、環烷酸、環己烷羧酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等。 作為R 1為具有選自由氧原子、硫原子及氮原子所組成的群組中的一個以上的一價基的單羧酸,可列舉:甲氧基乙酸、乙氧基乙酸、3-乙氧基丙酸、2-甲氧基乙氧基乙酸、乙醛酸(glyoxylic acid)、丙酮酸、羥基苯甲酸、硫代乙醇酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)]乙氧基乙酸、氧代戊酸、天門冬醯胺、麩醯胺酸、甲硫胺酸、乙醇酸、乳酸、2-羥基異丁酸、羥基硬脂酸、水楊酸等。
作為含羧基的聚合物,可較佳地使用包含具有羧基的結構單元的聚合物。作為特定被覆劑的含羧基的聚合物的具體例可列舉與作為後述的(E)鹼可溶性樹脂的具體例所例示的聚合物相同的聚合物。
作為表面被覆劑,也可將具有酸性基的化合物(特定被覆劑)以外的化合物(以下,也稱為「其他被覆劑」)與特定被覆劑並用。作為其他被覆劑,例如可列舉:烷氧基鈦、含烷氧基矽烷基的化合物、含不飽和碳-碳鍵的化合物等。關於這些的具體例,作為烷氧基鈦,可列舉:四正丁氧基鈦、四第三丁氧基鈦、四乙氧基鈦等。作為含烷氧基矽烷基的化合物,可列舉:乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、對苯乙烯基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷等。作為含不飽和碳-碳鍵的化合物,可列舉作為含烷氧基矽烷基的化合物所例示的化合物中具有碳-碳不飽和鍵的矽烷化合物。
在製造(A)粒子時使用其他被覆劑的情況下,相對於(A)粒子的製造中使用的表面被覆劑的總量,其他被覆劑的使用比例例如為50質量%以下,較佳為40質量%以下。
(A)粒子的製造方法並無特別限定,可藉由按照公知的方法使被處理粒子與表面被覆劑接觸而獲得(A)粒子。此時,(A)粒子可利用自上而下法製造,也可利用自下而上法製造。另外,(A)粒子可在氣相中製造,也可在液相中製造。例如,可藉由使被處理粒子與表面被覆劑較佳為在水存在下接觸,而獲得(A)粒子。另外,可藉由將被處理粒子與表面被覆劑較佳為在分散劑的存在下,在有機溶媒中混合,並使用珠粒進行攪拌處理,而獲得(A)粒子。關於使被處理粒子與表面被覆劑接觸時的溫度或壓力,可根據所採用的製造方法適宜設定。在使被處理粒子與表面被覆劑接觸時,關於被處理粒子與表面被覆劑的比例,例如相對於被處理粒子中所含的金屬原子(例如,被處理粒子為氧化鋯粒子的情況下為鋯)1莫耳,可設為表面被覆劑中的酸性基成為0.5莫耳~20莫耳的量,相對於被處理粒子中所含的金屬原子1莫耳,較佳為設為表面被覆劑中的酸性基成為1莫耳~20莫耳的量。
就實現所獲得的硬化物的高折射率化的觀點而言,相對於本組成物中所含的固體成分(即,(D)溶劑以外的成分)的總量,本組成物中的(A)粒子的含有比例較佳為50質量%以上,更佳為55質量%以上,進而較佳為60質量%以上。另外,就獲得硬化性優異的感光性組成物的觀點、或獲得耐熱性及耐化學品性良好的硬化物的觀點而言,相對於本組成物中所含的固體成分的總量,(A)粒子的含有比例較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下。
<(B1)單官能聚合性化合物> (B1)單官能聚合性化合物(以下,也稱為「(B1)化合物」)是可隨著對本組成物的放射線照射而與(B2)多官能聚合性化合物反應或(B1)化合物彼此反應而生成聚合物的化合物。
作為(B1)化合物,可較佳地使用具有一個自由基聚合性基的化合物,例如可列舉:含(甲基)丙烯醯基的化合物、鏈狀乙烯基化合物、芳香族乙烯基化合物、馬來醯亞胺化合物等。作為含(甲基)丙烯醯基的化合物的具體例,可列舉:不飽和羧酸、不飽和羧酸酐、包含鏈狀結構的(甲基)丙烯酸酯、具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯、具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺化合物等。這些化合物就聚合性良好的方面、或可塑性較高的方面而言可較佳地使用。作為(B1)化合物,就實現高折射率化的觀點或透明性的觀點而言,其中也可較佳地使用含(甲基)丙烯醯基的化合物。
關於(B1)化合物的具體例,作為不飽和羧酸,可列舉:(甲基)丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸等。作為不飽和羧酸酐,可列舉:馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐等。作為包含鏈狀結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸聚氧伸烷基酯、(甲基)丙烯酸聚氧基羰基伸烷基酯、二羧酸的單(甲基)丙烯醯氧基烷基酯等。作為(甲基)丙烯酸烷基酯,可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸正硬脂酯等。作為(甲基)丙烯酸羥基烷基酯,可列舉:(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯等。作為(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯,可列舉:(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸丙氧基乙酯等。作為(甲基)丙烯酸聚氧伸烷基酯,可列舉:(甲基)丙烯酸甲氧基二乙二醇、(甲基)丙烯酸甲氧基四乙二醇、(甲基)丙烯酸乙氧基二乙二醇、(甲基)丙烯酸甲氧基二丙二醇、(甲基)丙烯酸乙氧基二丙二醇、(甲基)丙烯酸2-乙基己氧基二乙二醇等。作為(甲基)丙烯酸聚氧基羰基伸烷基酯,可列舉ω-羧基-聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等。作為二羧酸的單(甲基)丙烯醯氧基烷基酯,可列舉琥珀酸單(2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)、鄰苯二甲酸單(2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)等。
作為具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基環己酯、(甲基)丙烯酸4-丁基環己酯、(甲基)丙烯酸4-羥基甲基環己酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.0 2,6]癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.0 2,5]癸烷-8-基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯等。作為具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸萘基甲酯、(甲基)丙烯酸萘基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯硫基乙酯、(甲基)丙烯酸間苯氧基苯基甲酯、(甲基)丙烯酸對苯氧基苯基甲酯、(甲基)丙烯酸鄰苯基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸聚乙烯氧基壬基苯酯、(甲基)丙烯酸(1-萘基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2-萘基)甲酯、(甲基)丙烯酸(1,1'-聯苯基-4-基)甲酯等。
作為(甲基)丙烯醯胺化合物,可列舉:(甲基)丙烯醯基嗎啉、N-(2-羥基乙基)(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-ε-己內醯胺等。作為鏈狀乙烯基化合物,可列舉:丙烯、丁烯、戊烯、己烯等。作為芳香族乙烯基化合物,可列舉:苯乙烯、甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、第三丁氧基苯乙烯、鄰羥基苯乙烯、間羥基苯乙烯、對羥基苯乙烯、鄰乙烯基苯甲酸、間乙烯基苯甲酸、對乙烯基苯甲酸、乙烯基萘等。作為馬來醯亞胺化合物,可列舉:N-甲基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-(對甲基苯基)馬來醯亞胺等。
作為(B1)化合物的進一步的具體例,可列舉下述式(b1-1)~式(b1-28)分別所表示的化合物等。 [化1] [化2] (式(b1-1)~式(b1-28)中,R 20為氫原子或甲基;R 21是碳數1~20的一價烴基;n是0~10的整數)
<(B2)多官能聚合性化合物> (B2)多官能聚合性化合物(以下,也稱為「(B2)化合物」)是可隨著對本組成物的放射線照射而與(B1)化合物反應或(B2)化合物彼此反應而生成聚合物的化合物。作為(B2)化合物,可較佳地使用具有兩個以上的自由基聚合性基的化合物,例如可列舉:含多官能(甲基)丙烯醯基的化合物、多官能芳香族乙烯基化合物、多官能鏈狀乙烯基化合物等。
作為含多官能(甲基)丙烯醯基的化合物的具體例,可例示二官能(甲基)丙烯酸酯、三官能以上的(甲基)丙烯酸酯等。關於這些的具體例,作為二官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列舉:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(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、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
作為三官能以上的(甲基)丙烯酸酯,例如除了可列舉三羥甲基丙烷三(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、環氧乙烷改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯、琥珀酸改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、琥珀酸改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸三(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)酯、含羧基的多元酸改性(甲基)丙烯酸寡聚物以外,還可列舉具有直鏈伸烷基及脂環式結構且具有兩個以上的異氰酸酯基的化合物、和分子內具有一個以上的羥基且具有三個、四個或五個(甲基)丙烯醯氧基的化合物反應而獲得的多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯化合物等。
作為多官能芳香族乙烯基化合物,可列舉:1,3-二乙烯基苯、1,4-二乙烯基苯等。作為多官能鏈狀乙烯基化合物,可列舉:1,5-己二烯、1,6-庚二烯、1,7-辛二烯等。
作為(B2)化合物的進一步的具體例,可列舉下述式(b2-29)~式(b2-53)分別所表示的化合物等。 [化3] [化4] [化5] (式(b2-29)~式(b2-53)中,R 20為氫原子或甲基;m及n分別獨立地為0~10的整數;x、y及z分別獨立地為0~3的整數;其中,滿足1≦x+y+z≦3)
作為(B2)化合物,就實現高折射率化的觀點或透明性的觀點而言,所述中也可較佳地使用含(甲基)丙烯醯基的化合物。
相對於(B1)化合物與(B2)化合物的合計量,本組成物包含20質量%以上的(B1)化合物。若(B1)化合物的含有比例為所述範圍內,則可獲得折射率高且顯示出優異的顯影性、同時表面平坦性高的硬化物。就這些觀點以及提高顯影殘渣的降低效果的觀點而言,(B1)化合物相對於(B1)化合物與(B2)化合物的合計量的比率較佳為25質量%以上,更佳為30質量%以上,進而較佳為45質量%以上。另外,就抑制本組成物的硬化性的下降的觀點而言,(B1)化合物相對於(B1)化合物與(B2)化合物的合計量的比率較佳為85質量%以下,進而較佳為80質量%以下。
相對於(A)粒子100質量份,本組成物中的(B1)化合物的含有比例較佳為2質量份以上,更佳為5質量份以上,進而較佳為10質量份以上。另外,相對於(A)粒子100質量份,(B1)化合物的含有比例較佳為40質量份以下,更佳為30質量份以下,進而較佳為25質量份以下。藉由將本組成物中的(B1)化合物的含有比例設為所述範圍內,可實現高折射率化且獲得表面平坦性優異的硬化物。
另外,相對於(A)粒子100質量份,本組成物中的(B2)化合物的含有比例較佳為1質量份以上,更佳為2質量份以上,進而較佳為5質量份以上。另外,相對於(A)粒子100質量份,(B2)化合物的含有比例較佳為35質量份以下,更佳為30質量份以下,進而較佳為25質量份以下。藉由將本組成物中的(B2)化合物的含有比例設為所述範圍內,可實現所獲得的硬化膜的高折射率化,且獲得硬化性優異的組成物。
相對於(A)粒子100質量份,本組成物中的(B1)化合物及(B2)化合物的合計含有比例較佳為5質量份以上,更佳為10質量份以上,進而較佳為15質量份以上。另外,相對於(A)粒子100質量份,(B1)化合物及(B2)化合物的合計含有比例較佳為50質量份以下,更佳為45質量份以下,進而較佳為40質量份以下,進而更佳為30質量份以下。藉由將本組成物中所含的(B1)化合物及(B2)化合物的合計含有比例設為所述範圍內,可使本組成物的靈敏度良好,且可獲得耐熱性及耐化學品性良好的硬化物。再者,以下將(B1)化合物與(B2)化合物也一併稱為「(B)聚合性化合物」。
(B)聚合性化合物較佳為包含具有羧基或酸酐基的聚合性化合物(以下,也稱為「特定聚合性化合物」)。藉由本組成物包含特定聚合性化合物,可進一步改善本組成物的顯影性,就此方面而言適合。特定聚合性化合物可包含(B1)化合物,也可包含(B2)化合物,也可包含所述兩者。本組成物較佳為(B1)化合物及(B2)化合物分別包含特定聚合性化合物。
關於特定聚合性化合物,作為(B1)化合物,可列舉:不飽和羧酸、不飽和羧酸酐、(甲基)丙烯酸聚氧基羰基伸烷基酯、二羧酸的單(甲基)丙烯醯氧基烷基酯、乙烯基苯甲酸等。這些中,較佳為選自由不飽和羧酸、不飽和羧酸酐、(甲基)丙烯酸聚氧基羰基伸烷基酯及二羧酸的單(甲基)丙烯醯氧基烷基酯所組成的群組中的至少一種。再者,這些具體例如上所述。另外,對於特定聚合性化合物,作為(B2)化合物的具體例,可列舉含羧基的多元酸改性(甲基)丙烯酸寡聚物等。
就進一步提高鹼顯影性的觀點而言,相對於本組成物中所含的(B)聚合性化合物的總量,特定聚合性化合物的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為30質量%以上。
<(C)光聚合引發劑> 作為光聚合引發劑,可較佳地使用可響應放射線而產生自由基並引發聚合的光自由基聚合引發劑。所使用的光聚合引發劑並無特別限定。作為光聚合引發劑,可列舉:O-醯基肟化合物、苯乙酮化合物、聯咪唑化合物、醯基氧化膦化合物等。
作為O-醯基肟化合物,例如可列舉:1,2-辛二酮1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-哢唑-3-基〕-1-(O-乙醯基肟)、1-(9-乙基-6-苯甲醯基-9H.-哢唑-3-基)-辛烷-1-酮肟-O-乙酸酯、1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H.-哢唑-3-基〕-乙烷-1-酮肟-O-苯甲酸酯、1-〔9-正丁基-6-(2-乙基苯甲醯基)-9H.-哢唑-3-基〕-乙烷-1-酮肟-O-苯甲酸酯、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基苯甲醯基)-9H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫吡喃基苯甲醯基)-9H.-哢唑-3-基〕-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基-5-四氫呋喃基苯甲醯基)-9H.-哢唑-3-基〕-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-〔9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊烷基)甲氧基苯甲醯基}-9H.-哢唑-3-基〕-1-(O-乙醯基肟)等。另外,作為市售品,例如可列舉艾迪科阿克斯(ADEKA ARKLS)N-1919T、艾迪科阿克斯(ADEKA ARKLS)NCI-831E、艾迪科阿克斯(ADEKA ARKLS)NCI-930、艾迪科阿克斯(ADEKA ARKLS)NCI-730(以上為艾迪科(ADEKA)公司製造)、豔佳固(Irgacure)OXE01、豔佳固(Irgacure)OXE2、豔佳固(Irgacure)OXE3、豔佳固(Irgacure)OXE4(以上為巴斯夫(BASF)公司製造)等。
作為苯乙酮化合物,例如可列舉α-胺基酮化合物、α-羥基酮化合物等。關於這些的具體例,作為α-胺基酮化合物,例如可列舉:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮等。作為α-羥基酮化合物,例如可列舉:1-苯基-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-丙基)酮、1-羥基環己基苯基酮等。另外,作為市售品,例如可列舉豔佳固(Irgacure)369、豔佳固(Irgacure)369E、豔佳固(Irgacure)379EG、豔佳固(Irgacure)651、豔佳固(Irgacure)184、豔佳固(Irgacure)907(以上為巴斯夫(BASF)公司製造)等。
作為聯咪唑化合物,例如可列舉:2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑或2,2'-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑等。
作為醯基氧化膦化合物,例如可列舉:2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦等。
相對於本組成物中所含的(A)粒子100質量份,本組成物中的光聚合引發劑的含有比例較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上。另外,相對於本組成物中所含的(A)粒子100質量份,光聚合引發劑的含有比例較佳為15質量份以下,更佳為10質量份以下。藉由將光聚合引發劑的含有比例設為所述範圍內,可製成顯示出良好的硬化性及透明性的感光性組成物。
<(D)溶劑> 本組成物是(A)粒子、(B1)單官能聚合性化合物、(B2)多官能聚合性化合物、(C)光聚合引發劑、以及視需要調配的其他成分溶解或分散在溶劑中的液狀的組成物。作為溶劑,較佳為溶解本組成物中調配的各成分且與各成分不反應的有機溶媒。
作為溶劑的具體例,例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、辛醇等醇類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等酯類;乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、伸乙基二甘醇單甲醚、伸乙基二甘醇乙基甲醚、二亞甲基二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲醚等醚類;二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等醯胺類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮等酮類;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等芳香族烴類。這些中,溶劑較佳為包含選自由醚類、酯類及酮類所組成的群組中的至少一種。
<其他成分> 本組成物除了含有所述(A)粒子、(B1)單官能聚合性化合物、(B2)多官能聚合性化合物、(C)光聚合引發劑及(D)溶劑以外,可還含有這些以外的成分(以下,也稱為「其他成分」)。作為其他成分,可列舉(E)鹼可溶性樹脂、(F)表面活性劑等。
·(E)鹼可溶性樹脂 鹼可溶性樹脂較佳為具有酸性基的聚合物。作為酸性基,可列舉:羧基、酚性羥基、氟化羥基烷基等。此處,所謂「鹼可溶性樹脂」是指在25℃下在2.38質量%濃度的四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)水溶液中能夠溶解或膨潤的聚合物。氟化羥基烷基是指羥基烷基所具有的、與碳鍵結的任意氫原子經氟原子取代而成的基。
作為本組成物中所含有的鹼可溶性樹脂(以下,也稱為「(E)鹼可溶性樹脂」),可較佳地使用以乙烯性不飽和單量體為結構單元的聚合物。作為構成所述聚合物的乙烯性不飽和單量體,可列舉與作為(B1)化合物所例示的化合物相同的化合物,較佳為包含含羧基的化合物。在所述情況下,相對於構成(E)鹼可溶性樹脂的全部結構單元,(E)鹼可溶性樹脂較佳為具有5質量%以上的源自含羧基的化合物的結構單元,更佳為具有10質量%以上,進而較佳為具有20質量%以上。
在(E)鹼可溶性樹脂為以乙烯性不飽和單量體為結構單元的聚合物的情況下,所述聚合物例如可使用所述乙烯性不飽和單量體,在適當的溶媒中在聚合引發劑等的存在下,按照自由基聚合等公知的方法製造。作為聚合引發劑,可列舉:2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯等偶氮化合物。相對於反應中所使用的單量體的總量100質量份,聚合引發劑的使用比例較佳為0.01質量份~30質量份。作為聚合溶媒,例如可列舉:醇類、醚類、酮類、酯類、烴類等。聚合溶媒的使用量較佳為設為反應中所使用的單量體的合計量相對於反應溶液的整體量而為如0.1質量%~60質量%那樣的量。在聚合中,反應溫度通常為30℃~180℃。反應時間根據聚合引發劑及單量體的種類或反應溫度而不同,通常為0.5小時~10小時。
作為(E)鹼可溶性樹脂,除了以乙烯性不飽和單量體為結構單元的聚合物以外,例如可列舉:酚醛清漆樹脂、苯酚-二甲苯二醇縮合樹脂、甲酚-二甲苯二醇縮合樹脂、苯酚-二環戊二烯縮合樹脂等含酚性羥基的聚合物。另外,作為(E)鹼可溶性樹脂,也可使用鹼可溶性聚有機矽氧烷、鹼可溶性聚醯亞胺、鹼可溶性聚苯并噁唑等。作為鹼可溶性聚有機矽氧烷的具體例,例如可列舉國際公開第2017/188047號、國際公開第2017/169763號等中記載的聚合物。作為鹼可溶性的聚醯亞胺及聚苯并噁唑的具體例,例如可列舉國際公開第2017/169763號、國際公開第2017/159876號等中記載的聚合物。
藉由使本組成物中含有(E)鹼可溶性樹脂,可實現鹼顯影性的提高,另一方面,存在所獲得的硬化物的表面平坦性下降的傾向。就此種觀點而言,相對於本組成物中的固體成分(即,(D)溶劑以外的成分)的合計量,本組成物中的(E)鹼可溶性樹脂的含有比例較佳為0質量%以上且20質量%以下,更佳為0質量%以上且15質量%以下,進而較佳為0質量%以上且10質量%以下,進而更佳為0質量%以上且5質量%以下。
·(F)表面活性劑 表面活性劑可用於改良本組成物的塗佈性(潤濕擴展性或塗佈不均的降低)。作為表面活性劑,例如可列舉:氟系表面活性劑、矽酮系表面活性劑、非離子系表面活性劑。
關於表面活性劑的具體例,作為氟系表面活性劑,可列舉以下商品名為美佳法(Megafac)F-171、美佳法(Megafac)F-172、美佳法(Megafac)F-173、美佳法(Megafac)F-251、美佳法(Megafac)F-430、F-554、F-563(迪愛生(DIC)公司製造);弗洛德(Fluorad)FC430、弗洛德(Fluorad)FC431(住友3M公司製造);阿薩佳(Asahi Guard)AG710、沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-102、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC-106、沙福隆(Surflon)S-611(AGC清美化學(AGC SEIMI Chemical)公司製造);珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.95(共榮社化學公司製造);FTX-218(奈奧斯(NEOS)公司製造);艾福拓(Eftop)EF301、艾福拓(Eftop)EF303、艾福拓(Eftop)EF352(新秋田化成公司製造)等。
作為矽酮系表面活性劑,可列舉:以下商品名為SH200-100cs、SH-28PA、SH-30PA、SH-89PA、SH-190、SH-8400、福路德(FLUID)、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190、派泰德(PAINTAD)19、FZ-2101、FZ-77、FZ-2118、L-7001、L-7002(東麗道康寧(Toray Dow Corning)-矽酮股份有限公司製造);有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業公司製造);畢克(BYK)-300、畢克(BYK)-306、畢克(BYK)-310、畢克(BYK)-330、畢克(BYK)-335、畢克(BYK)-341、畢克(BYK)-344、畢克(BYK)-370、畢克(BYK)-340、畢克(BYK)-345(日本畢克化學(BYK-Chemie Japan)公司製造)。
作為非離子系表面活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯正辛基苯基醚、聚氧乙烯正壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等。
在本組成物中調配表面活性劑的情況下,相對於本組成物中所含的(A)粒子100質量份,表面活性劑的含有比例較佳為0.01質量份~1.5質量份,更佳為0.02質量份~1.2質量份。
作為其他成分,除了所述以外,例如可列舉:聚合抑制劑、抗氧化劑、增感劑、軟化劑、增塑劑、粘著助劑、紫外線吸收劑等。這些成分的調配比例在不損害本公開的效果的範圍內根據各成分適宜選擇。
本組成物可藉由將(A)粒子、(B1)單官能聚合性化合物、(B2)多官能聚合性化合物、(C)光聚合引發劑、(D)溶劑、以及任意調配的其他成分以規定的比例混合而獲得。藉由將各成分混合而獲得的組成物例如可利用孔徑0.5 μm以下的過濾器進行過濾。
本組成物的固體成分濃度(即,感光性組成物中的(D)溶劑以外的成分的合計質量相對於感光性組成物的總質量而言所占的比例)可考慮粘性或揮發性等來適宜地選擇。本組成物的固體成分濃度較佳為3質量%~60質量%的範圍。若固體成分濃度為3質量%以上,則在將本組成物塗佈於基板上時可充分確保塗膜的膜厚,就此方面而言較佳。另外,若固體成分濃度為60質量%以下,則塗膜的膜厚不會變得過大,進而可適度地提高本組成物的粘性,並可確保良好的塗佈性,就此方面而言較佳。本組成物中的固體成分濃度更佳為5質量%~55質量%,進而較佳為10質量%~50質量%。
[硬化物的製造方法] 藉由使用如上所述製備的感光性組成物,可製造硬化物。本組成物特別是適合作為負型的圖案形成材料,所述負型的圖案形成材料是對由感光性組成物形成的膜的一部分進行曝光,使未曝光部溶解於鹼顯影液中,並使由此獲得的圖案(即,由感光性組成物形成的部分)藉由熱處理而硬化。
本公開的硬化物例如藉由包括以下的步驟(I)~步驟(IV)的方法製造。 (I)將本組成物塗佈於基材上的步驟 (II)對塗佈於基材上的本組成物照射放射線的步驟 (III)對照射放射線後的本組成物進行顯影的步驟 (IV)對顯影後的本組成物進行加熱來使其硬化的步驟 以下,對本公開的製造方法中的各步驟(步驟(I)~步驟(IV))進行說明。
<步驟(I):塗佈步驟> 步驟(I)是藉由將本組成物塗佈於基材上而在基材上形成塗膜的步驟。作為基材,例如可列舉:玻璃基板、矽晶片、塑料基板、塑料膜及在這些的表面形成有著色抗蝕劑、外塗層、抗反射膜、各種金屬薄膜、密封膜等的基板等。作為塑料基板及塑料膜,例如可列舉包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、聚醚碸、聚碳酸酯、聚醯亞胺等塑料的樹脂基板及膜。在這些基材中,也可預先設置有各種元件(例如,光電二極體等受光元件、或有機發光二極體等發光元件)。
作為本組成物的塗佈方法,例如可採用噴霧法、輥塗法、旋轉塗佈法(旋塗法)、狹縫模塗佈法、棒塗法、噴墨法等適宜的方法。作為塗佈方法,這些中較佳為旋塗法、棒塗法或狹縫模塗佈法。
在將本組成物塗佈於基材上之後,以防止滴液等為目的,可對本組成物進行預加熱的處理(預烘烤)。預烘烤的條件可根據各成分的種類或使用比例等適宜設定。預烘烤的條件例如可設為在60℃~100℃下為30秒~10分鐘左右的條件。就能夠應用於有機EL元件中的觀點而言,預烘烤溫度較佳為60℃~90℃。所形成的塗膜的膜厚以預烘烤後的值計較佳為0.1 μm~20 μm,更佳為0.2 μm~15 μm。
<步驟(II):曝光步驟> 步驟(II)是對步驟(I)中所形成的塗膜的至少一部分照射放射線的步驟。藉由所述放射線照射,在曝光部中進行硬化反應。在步驟(II)中,對塗膜進行的放射線照射通常介隔遮罩來實施。遮罩也可為半色調(halftone)遮罩或灰度色調(gray tone)遮罩等多灰階遮罩。
作為照射至塗膜的放射線,例如可列舉:紫外線、遠紫外線、X射線、帶電粒子束等。作為紫外線,例如可列舉:g射線(波長436 nm)、i射線(波長365 nm)、KrF準分子雷射光(波長248 nm)等。作為X射線,例如可列舉同步加速器放射線等。作為帶電粒子束,例如可列舉電子束等。這些中,照射至塗膜的放射線較佳為紫外線,更佳為波長200 nm以上且380 nm以下的紫外線。作為所使用的光源,例如可列舉:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。作為放射線的曝光量,較佳為500 J/m 2~5,000 J/m 2(50 mJ/cm 2~500 mJ/cm 2)。
<步驟(III):顯影步驟> 步驟(III)是對藉由步驟(II)而照射了放射線的塗膜進行顯影,由此在基材上形成圖案的步驟。藉由所述顯影步驟,可除去在基材上形成的塗膜中的未曝光部,且在基材上形成包含曝光部的圖案。
作為顯影液,例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨、乙胺、正丙胺、二乙胺、二乙基胺基乙醇、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)、四乙基氫氧化銨、吡咯、呱啶、1,8-二氮雜雙環〔5.4.0〕-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環〔4.3.0〕-5-壬烷等鹼(鹼性化合物)的水溶液等。另外,也可使用藉由在鹼的水溶液中添加適量甲醇或乙醇等水溶性有機溶媒或表面活性劑、或者添加少量的能夠溶解本組成物的各種有機溶媒而獲得的水溶液作為顯影液。
作為顯影方法,例如可採用覆液法、浸漬法、搖動浸漬法、噴淋法等適宜的方法。顯影時間只要根據本組成物的組成來適宜調整即可。顯影時間例如為20秒~120秒。
<步驟(IV):加熱步驟> 步驟(IV)是對顯影後的圖案進行加熱的步驟。藉由步驟(IV)的加熱處理來進一步進行硬化,可獲得顯示出良好的耐熱性及耐化學品性的硬化物。加熱處理例如可使用烘箱或熱板等加熱裝置來進行。在以硬化物的形式獲得微透鏡的情況下,也可藉由步驟(IV)的加熱處理來使顯影後的圖案熱流,由此獲得半球狀的微透鏡。
就能夠應用於有機EL元件中的觀點而言,步驟(IV)中的加熱溫度較佳為100℃以下,更佳為95℃以下,進而較佳為90℃以下。另外,就獲得耐熱性及耐化學品性高的硬化物的觀點而言,步驟(IV)中的加熱溫度較佳為60℃以上,更佳為80℃以上。加熱時間可根據加熱裝置的種類等適宜設定。例如,在利用熱板進行加熱的情況下,加熱時間例如為5分鐘~60分鐘。另外,在利用烘箱進行加熱的情況下,加熱時間例如為10分鐘~90分鐘。在步驟(IV)中,也可使用進行多次加熱處理的步進烘烤法。
本公開的製造方法還可包括對基於步驟(IV)的加熱步驟之前或之後的硬化物照射放射線的步驟(以下,也稱為「後曝光步驟」)作為任意的步驟。藉由後曝光步驟中的放射線的照射(以下,也稱為「後曝光」),可進一步提高耐熱性或耐化學品性等,可製成可靠性更高的硬化物。關於後曝光中的放射線的種類或曝光條件,可採用與步驟(II)相同的條件。再者,後曝光時的照射光的波長或照射量、光源等條件可與步驟(II)相同也可不同。
《物性》 藉由所述本組成物,可獲得高折射率的硬化物。具體而言,藉由使用本組成物,可獲得波長550 nm下的折射率為1.65以上的硬化物。另外,藉由本組成物,也可獲得波長550 nm下的折射率較佳為1.68以上、更佳為1.70以上的高折射率的硬化膜。
本組成物對鹼顯影液的溶解性高。因此,根據本組成物,藉由對本組成物進行曝光處理及顯影處理,可獲得具有所期望的圖案形狀的硬化物。具體而言,將本組成物塗佈於玻璃基板上,在85℃下加熱2分鐘,將由此獲得的膜厚2.0 μm的塗膜在25℃下在2.38質量%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液中浸漬120秒,然後對玻璃基板進行水洗,此時可設為在玻璃基板上未觀察到膜殘留的狀態。在所述浸漬條件下,為了成為在玻璃基板上未觀察到膜殘留的狀態所需的浸漬時間(以下,也稱為「浸漬時間Tm」)越短,感光性組成物對鹼顯影液的溶解性越高,可以說顯影性優異。藉由本公開,可獲得浸漬時間Tm較佳為110秒以下、更佳為80秒以下、進而較佳為50秒以下的感光性組成物。
藉由本組成物,可獲得鹼顯影性良好、同時為高折射率且表面平坦性優異的硬化物。此種本組成物適合作為用於形成有機EL元件或微型發光二極體(Light Emitting Diode,LED)元件等顯示元件用或攝像元件用的光學構件的材料。在由本組成物形成顯示元件用的光學構件的情況下,所述光學構件較佳為調整從有機發光層放出的光的路徑的光路調整用構件。例如,有機EL元件具有利用陰極與陽極的一對電極夾持包含有機材料的發光層而成的結構,且是如下元件,即,在施加電壓時,從陽極向發光層注入空穴,從陰極向發光層注入電子,將藉由空穴與電子在有機發光層中再結合而獲得的能量作為光取出的元件。有機發光層中使用的材料的折射率較高,與鄰接的層的折射率差大,因此所產生的光在與基板的界面發生全反射而被捕獲到發光層內,存在發光效率下降的問題。在通常的有機電場發光元件中,在發光層內產生的光中,可取出至元件外部的光約為20%,雖到達基板但無法從基板取出的光約為30%,無法到達基板而被封閉在發光層或電極中的光約為50%。為了提高有機EL元件的發光效率,有如下方法:藉由在基板表面設置與電極不同的折射率的層(例如,日本專利特開2003-109747號公報),或者在發光層的上部形成透鏡形狀(例如,日本專利特開平8-83688號公報)而使光散射來提高光的取出效率等方法。藉由本組成物,例如可提供與鄰接於發光層的密封層鄰接而成為提高光取出效率的層或透鏡的硬化物。光取出層作為有機EL裝置、LED裝置、量子點顯示器、液晶顯示器等元件裝置的光學構件而被研究,其中,作為形成提高有機EL裝置的光取出效率的光取出層的組成物,較佳為使用本組成物。另外,在利用本組成物形成固體攝像元件用的光學構件的情況下,所述光學構件較佳為為了聚光於照相機等攝像裝置所包括的受光元件(光電二極體)而調整光的路徑的光路調整用構件。具體而言,本組成物作為可作為光路調整用構件發揮功能的平坦化膜或透鏡的形成用材料有用,就可形成表面平坦性優異的硬化膜的方面而言,其中,作為平坦化膜形成用的材料特別有用。
關於由本組成物獲得的硬化物的表面平坦性,具體而言,如圖1所示,將本組成物塗佈於形成有線寬為L5、空間寬度為L6、空間高度為L1的線與空間圖案的基板14的圖案形成面,在85℃下加熱2分鐘而獲得塗膜,在對所述塗膜進行以i射線換算計為100 mJ/cm 2的放射線照射後,在85℃下加熱60分鐘,由此在基板14上形成硬化膜11,此時可藉由硬化膜11的下述數式(I)所表示的平坦度(Degree Of Planarization,DOP)值(單位:%)進行評價。在設為L1=2.0 μm、L2=3.0 μm、L5=5.0 μm、L6=10.0 μm的情況下,藉由本組成物,可獲得DOP值為80%以上的硬化膜。 DOP值={(L1-L4)/L1}×100   …(I) (數式(I)中,L1是線與空間圖案的圖案高度;L4是L1+L3-L2所表示的值;L2是空間部分13中的硬化膜11的膜厚;L3是線部分12中的硬化膜11的膜厚;其中,滿足L4≦L1≦L2)
在將感光性組成物塗佈於表面有凹凸的基板上而形成硬化膜11的情況下,可以說根據所述數式(I)求出的DOP值越高,越不易受到基板表面的凹凸所帶來的影響,可形成表面平坦性優異的硬化膜11。就此方面而言,藉由本組成物,可獲得由所述數式(I)定義的DOP值為80%以上、進而為90%以上的硬化膜。
根據以上所示的本公開,提供了以下手段。
〔手段1〕 一種感光性組成物,用於形成顯示元件用或固體攝像元件用光學構件,所述感光性組成物包含:(A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子、(B1)單官能聚合性化合物、(B2)多官能聚合性化合物、(C)光聚合引發劑、及(D)溶劑,相對於所述(B1)單官能聚合性化合物與所述(B2)多官能聚合性化合物的合計量而包含20質量%以上的所述(B1)單官能聚合性化合物。 〔手段2〕 根據〔手段1〕所述的感光性組成物,其中,所述(A)粒子是由單羧酸或含羧基的聚合物被覆的粒子。 〔手段3〕 根據〔手段1〕或〔手段2〕所述的感光性組成物,其中,所述(A)粒子是選自由氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇及二氧化矽所組成的群組中的至少一種粒子由具有酸性基的化合物被覆的粒子。 〔手段4〕 根據〔手段1〕所述的感光性組成物,其中,所述(A)粒子是選自由氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇及二氧化矽所組成的群組中的至少一種粒子由單羧酸或含羧基的聚合物被覆的粒子。 〔手段5〕 根據〔手段1〕至〔手段4〕中任一項所述的感光性組成物,其中,相對於所述(D)溶劑以外的成分的合計量,(E)鹼可溶性樹脂的含有比例為0質量%以上且20質量%以下。 〔手段6〕 根據〔手段1〕至〔手段5〕中任一項所述的感光性組成物,其中,在將所述感光性組成物塗佈於形成有線寬5.0 μm、空間寬度10.0 μm、圖案高度2.0 μm的線與空間圖案的基板中的圖案形成面,在85℃下加熱2分鐘而獲得塗膜,在對所述塗膜進行以i射線換算計為100 mJ/cm 2的放射線照射後,在85℃下加熱60分鐘,由此形成空間部分的膜厚為3.0 μm的硬化膜,此時所述硬化膜的所述數式(I)所表示的DOP值為80%以上。 〔手段7〕 根據〔手段1〕至〔手段6〕中任一項所述的感光性組成物,其中,所述(B1)單官能聚合性化合物及所述(B2)多官能聚合性化合物中的一者或兩者包含具有羧基或酸酐基的聚合性化合物。 〔手段8〕 根據〔手段1〕至〔手段7〕中任一項所述的感光性組成物,其中,藉由將所述感光性組成物塗佈於玻璃基板上並在85℃下加熱2分鐘而獲得厚度2.0 μm的膜,並將所述膜在25℃下在2.38質量%四甲基氫氧化銨水溶液中浸漬120秒來對所述玻璃基板進行水洗,此時未觀察到膜的殘留。 〔手段9〕 根據〔手段1〕至〔手段8〕中任一項所述的感光性組成物,其中,將所述感光性組成物硬化而獲得的硬化物在波長550 nm下的折射率為1.65以上。 〔手段10〕 根據〔手段1〕至〔手段9〕中任一項所述的感光性組成物,其中,所述光學構件是平坦化膜或透鏡。 〔手段11〕 一種硬化物,是將根據〔手段1〕至〔手段10〕中任一項所述的感光性組成物硬化而成。 〔手段12〕 一種硬化物的製造方法,包括:將根據〔手段1〕至〔手段10〕中任一項所述的感光性組成物塗佈於基材上的步驟;對塗佈於所述基材上的感光性組成物照射放射線的步驟;對照射放射線後的所述感光性組成物進行顯影的步驟;以及對顯影後的所述感光性組成物進行加熱來使其硬化的步驟。 〔手段13〕 一種顯示裝置,包括根據〔手段11〕所述的硬化物。 〔手段14〕 一種攝像裝置,包括根據〔手段11〕所述的硬化物。 [實施例]
以下,藉由實施例對本發明進行具體說明,但本發明並不限定於以下的實施例。再者,實施例、比較例中的「份」及「%」只要無特別說明則為質量基準。
聚合物的重量平均分子量(Mw)為藉由以下的方法及條件所測定的聚苯乙烯換算值。 ·測定方法:凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法 ·裝置:昭和電工公司的GPC-101 ·GPC管柱:結合島津GLC公司的GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804 ·流動相:四氫呋喃 ·管柱溫度:40℃ ·流速:1.0 mL/分鐘 ·試樣濃度:1.0質量% ·試樣注入量:100 μL ·檢測器:示差折射計 ·標準物質:單分散聚苯乙烯
利用表面被覆劑進行表面處理後的氧化鋯粒子的平均粒徑,藉由掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)觀察並選擇任意100個粒子,測定各粒子的長軸方向的長度並作為其平均值而計算出。
1. 鹼可溶性樹脂的合成 [合成例1]鹼可溶性樹脂(E-1)的合成 在包括冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份並進行氮置換。加熱至80℃,在此溫度下,歷時1小時滴加丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份、甲基丙烯酸15質量份、苯乙烯15質量份、甲基丙烯酸苄酯5質量份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯15質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯23質量份、N-苯基馬來醯亞胺12質量份、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙酯)15質量份及2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)6質量份的混合溶液,保持所述溫度並聚合2小時。然後,將反應溶液的溫度升溫至100℃,進而聚合1小時,由此獲得包含鹼可溶性樹脂(將其作為「鹼可溶性樹脂(E-1)」)的溶液(固體成分濃度33質量%)。所獲得的鹼可溶性樹脂(E-1)的Mw為12,200。
[合成例2]鹼可溶性樹脂(E-2)的合成 在包括冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份並進行氮置換。加熱至80℃,在此溫度下,歷時1小時滴加丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份、甲基丙烯酸7質量份、苯乙烯15質量份、甲基丙烯酸苄酯10質量份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯20質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯28質量份、N-苯基馬來醯亞胺15質量份、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙酯)5質量份及2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)4質量份的混合溶液,保持所述溫度並聚合2小時。然後,將反應溶液的溫度升溫至100℃,進而聚合1小時,由此獲得包含鹼可溶性樹脂(將其作為「鹼可溶性樹脂(E-2)」)的溶液(固體成分濃度33質量%)。所獲得的鹼可溶性樹脂(E-2)的Mw為18,500。
[合成例3]鹼可溶性樹脂(E-3)的合成 在包括冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份及丙二醇單甲醚100質量份並進行氮置換。加熱至80℃,在此溫度下,歷時1小時滴加丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份、甲基丙烯酸25質量份、苯乙烯10質量份、甲基丙烯酸苄酯5質量份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯10質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯18質量份、N-苯基馬來醯亞胺12質量份、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙酯)20質量份及2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)6質量份的混合溶液,保持所述溫度並聚合2小時。然後,將反應溶液的溫度升溫至100℃,進而聚合1小時,由此獲得包含鹼可溶性樹脂(將其作為「鹼可溶性樹脂(E-3)」)的溶液(固體成分濃度33質量%)。所獲得的鹼可溶性樹脂(E-3)的Mw為13,200。
2. 粒子分散液的製備 藉由以下的製備例1~製備例6製備氧化鋯粒子分散液。再者,製備例1、製備例2、製備例5藉由自下而上法進行,製備例3、製備例4、製備例6藉由自上而下法進行。
[製備例1]氧化鋯粒子分散液(A-1)的製備 在玻璃容器內放入硝酸氧鋯2.67 g及水100 g,在使其溶解後,一邊攪拌一邊逐漸加入濃度1.2質量%的氫氧化鈉水溶液100 g並進行反應,獲得含有濃度0.7質量%的氫氧化氧鋯的漿料。接著,在所述漿料中加入癸酸28 g,在油浴中保持70℃的狀態的同時攪拌5分鐘左右,靜置1小時左右,分離成油相與水相後,僅回收油相,獲得以15質量%的濃度含有癸酸鋯的分散液(將其作為分散液Lqa)30 g。 接著,在高壓反應容器內混合分散液Lqa 2.0 g與水0.06 g,使用電爐在300℃下進行10分鐘的水熱處理。然後,將高壓反應容器放冷至室溫,加入己烷3.0 g,將高壓反應容器內的內容物轉移到玻璃容器中。放置一段時間,分離成油相與水相,僅回收油相後,將其真空乾燥,獲得糊狀的固體物質。在所獲得的固體物質中加入甲醇1.0 g並充分攪拌後,進行離心分離,回收沉澱物並使其乾燥,獲得白色粉末0.3 g。所述白色粉末的平均粒徑為5 nm。另外,使白色粉末分散於丙二醇單甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether,PGME)中而製成分散液(將其作為「氧化鋯粒子分散液(A-1)」),結果氧化鋯粒子分散液(A-1)中的凝聚粒子的平均粒徑為5 nm。
[製備例2]氧化鋯粒子分散液(A-2)的製備 將純水(268 g)混合到2-乙基己酸鋯礦油精溶液(第一稀元素化學工業公司製造)(782 g)中。將所獲得的混合物裝入到帶攪拌機的高壓釜內,利用氮氣置換反應容器中的氣氛。然後,將反應溶液加熱至180℃,反應16小時,由此合成氧化鋯。在180℃下反應時的容器中壓力為1.03 MPa。取出反應後的溶液,對底部積存的沉澱物進行過濾分離,利用丙酮清洗後進行乾燥。使乾燥後的沉澱物(100 g)分散於甲苯(800 mL)中,結果成為白濁溶液。 接著,作為精製步驟,利用定量濾紙(愛多邦得科東洋(Advantec Toyo)公司製造,No.5C)再次過濾,除去沉澱物中的粗大粒子等。接著,藉由除去對濾液進行了減壓濃縮的甲苯,回收白色的氧化鋯粒子。 使上述獲得的氧化鋯粒子(10 g)分散於甲苯(90 g)中,獲得透明分散液。在所獲得的透明分散液中,添加3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(1.5 g,信越化學工業公司製造,KBM-503)作為表面被覆劑,在90℃下加熱回流1小時。繼而,藉由向回流處理後的分散液中添加正己烷,使分散粒子凝聚,使分散液白濁。利用濾紙從白濁液中分離凝聚粒子後,在室溫下加熱乾燥,製備由2-乙基己酸及3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷進行表面處理的氧化鋯粒子。測定所獲得的被覆氧化鋯粒子的平均粒徑,結果為12 nm。另外,在白色粉末中添加PGME並進行攪拌,獲得含有80質量%的被覆氧化鋯粒子的單體分散液(將其作為「氧化鋯粒子分散液(A-2)」)。氧化鋯粒子分散液(A-2)中的凝聚粒子的平均粒徑為12 nm。
[製備例3]氧化鋯粒子分散液(A-3)的製備 將二氧化鋯粒子、分散劑、鹼可溶性樹脂及溶劑混合,以使分散液中的二氧化鋯粒子、分散劑及鹼可溶性樹脂的固體成分以及溶劑的量成為以下的量,來製備氧化鋯粒子分散液(A-3)。再者,以下的溶劑的量是包含製備氧化鋯粒子分散液(A-3)時使用的分散劑及鹼可溶性樹脂中所含的溶劑量的總量。鹼可溶性樹脂(E-1)是藉由所述合成例1而獲得的聚合物。 ·二氧化鋯粒子(第一稀元素化學工業公司製造的UEP) 100.00質量份 ·分散劑(畢克化學(BYK-Chemie)公司製造的迪斯帕畢克(DISPERBYK)-111) 6.67質量份/固體成分換算 ·鹼可溶性樹脂(E-1) 6.67質量份/固體成分換算 ·溶劑(丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)) 138.51質量份 將所述成分充分攪拌而獲得混合液(將其作為混合液Lqb)。接著,使用直徑0.3 mm的氧化鋯珠粒20 g與混合液Lqb 10 g,利用塗料攪拌器在25℃~45℃下進行6小時分散處理。在分散處理結束後,利用過濾器將珠粒與分散液分離,製備總固體成分的含有比例為45質量%的氧化鋯粒子分散液(A-3)。
[製備例4]氧化鋯粒子分散液(A-4)的製備 在製備例3中,除了將鹼可溶性樹脂從(E-1)變更為(E-3)、將溶劑從PGMEA變更為PGME以外,進行與製備例3相同的處理,獲得氧化鋯粒子分散液(A-4)。鹼可溶性樹脂(E-3)是藉由所述合成例3而獲得的聚合物。
[製備例5]氧化鋯粒子分散液(A-5)的製備 在製備例1中,除了將癸酸變更為油酸以外,進行與製備例1相同的處理,獲得氧化鋯粒子分散液(A-5)。
[製備例6]氧化鋯粒子分散液(A-6)的製備 在製備例3中,除了將鹼可溶性樹脂從(E-1)變更為(E-2)以外,進行與製備例3相同的處理,獲得氧化鋯粒子分散液(A-6)。鹼可溶性樹脂(E-2)是藉由所述合成例2而獲得的聚合物。
3. 感光性組成物的製備 以下示出感光性組成物的製備中所使用的(A)粒子、(B)聚合性化合物、(C)光聚合引發劑、(D)溶劑、(E)鹼可溶性樹脂及(F)表面活性劑的種類及簡稱。 <(A)粒子> A-1~A-6:藉由製備例1~製備例6而獲得的氧化鋯粒子分散液(A-1)~氧化鋯粒子分散液(A-6) <(B)聚合性化合物> B1-1:ω-羧基-聚己內酯(n≒2)單丙烯酸酯(商品名「奧尼克斯(Aronix)M-5300」,東亞合成公司製造) B1-2:3-苯氧基苄基丙烯酸酯(商品名「萊特丙烯酸酯(Light Acrylate)POB-A」,共榮社化學公司製造) B2-1:二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(商品名「卡亞拉得(KAYARAD)DPHA」,日本化藥股份有限公司製造) B2-2:多元酸改性丙烯酸寡聚物(商品名「奧尼克斯(Aronix)M-520」,東亞合成公司製造) <(C)光聚合引發劑> C-1:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉代苯基)丁烷-1-酮(商品名「豔佳固(Irgacure)369」,巴斯夫(BASF)公司製造) C-2:商品名「NCI-930」,艾迪科(ADEKA)公司製造 <(D)溶劑> D-1:丙二醇單甲醚乙酸酯 D-2:丙二醇單甲醚 D-3:3-甲氧基丁基乙酸酯 <(E)鹼可溶性樹脂> E-1~E-3:藉由合成例1~合成例3而獲得的鹼可溶性樹脂(E-1)~鹼可溶性樹脂(E-3) <(F)表面活性劑> F-1:商品名「美佳法(Megafac)F-554」,迪愛生(DIC)公司製造
[實施例1] 加入100質量份(固體成分換算)的氧化鋯粒子分散液(A-1)、15質量份的化合物(B1-2)、10質量份的化合物(B2-1)、4質量份的光聚合引發劑(C-1)、10質量份的鹼可溶性樹脂(E-1)及0.05質量份的表面活性劑(F-1),進而以(D-1):(D-2)=50:50(質量比)加入溶劑(D-1)及溶劑(D-2),以使固體成分濃度成為40質量%,在攪拌後,使用0.5 μm的過濾器進行過濾,製備感光性組成物。
[實施例2~實施例8、比較例1~比較例2] 除了使用表1所示的種類及調配量(質量份)的各成分以外,利用與實施例1相同的方法,製備實施例2~實施例8及比較例1~比較例2的感光性組成物。再者,對於任一種感光性組成物,也使用表1所示的種類及組成比的(D)溶劑,以使固體成分濃度成為40質量%。在表1中,「(B1)/{(B1)+(B2)}」欄中的數值表示感光性組成物的製備中使用的(B1)化合物相對於(B1)化合物與(B2)化合物的合計量(即,(B)聚合性化合物的總量)的比率(質量%)。「(E)成分%」欄中的數值表示(E)鹼可溶性樹脂相對於各感光性組成物中所含的固體成分的總量(即,(D)溶劑以外的成分的合計量)的比率(質量%)。
4. 評價 對實施例1~實施例8及比較例1~比較例2的感光性組成物進行以下的評價。將價結果示於表1中。
(1)顯影性的評價 將各實施例及比較例的感光性組成物塗佈於玻璃基板上,在熱板上在85℃下乾燥2分鐘,由此獲得2.0 μm的膜。將所述膜在25℃下浸漬於2.38質量%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液中後進行水洗。改變在2.38質量%TMAH水溶液中的浸漬時間來進行,藉由目視測定直至在基板上不再殘留膜為止所需的時間。
(2)表面平坦性的評價 將實施例1~實施例8及比較例1~比較例2的各感光性樹脂組成物旋塗於預先形成有線/空間=5.0 μm/10.0 μm、圖案高度=2.0 μm的線與空間圖案(圖1中的L5=5.0 μm、L6=10.0 μm、L1=2.0 μm)的基板(5 cm×5 cm的玻璃基板)的圖案形成面,以使最終的膜厚(圖1中的L2)成為3.0(±0.2)μm,在熱板上在85℃下乾燥2分鐘來除去溶劑,而形成塗膜。然後,使用高壓水銀燈(SUSS),以曝光量100 mJ/cm 2(i射線換算)對塗膜的整個面進行曝光,使用鹼水溶液(2.38質量%TMAH水溶液)進行顯影。接著,在85℃下煆燒(後烘烤)60分鐘,製造具有硬化膜(圖1中的符號11)的基板。對於所述基板,藉由膜厚測定器(蒂塔科(DEKTAK)6M,維易科(Veeco)公司)測定硬化膜的膜厚。此處,作為硬化膜的膜厚,測定線部分(圖1中的符號12)的膜厚(圖1中的L3)與空間部分的膜厚(圖1中的L2)。使用這些測定值、以及線與空間圖案的圖案高度(圖1中的L1,此處為2.0 μm),利用所述數式(I)(DOP值={(L1-L4)/L1}×100)計算出DOP值(%),藉由以下的基準評價硬化膜的表面平坦性(DOP)。 <表面平坦性(DOP)的評價基準> ◎(特別良好):DOP值為90%以上 ○(良好):DOP值為80%以上且小於90% △(可):DOP值為60%以上且小於80% ×(不可):DOP值小於60%
(3)分辨率的評價 將感光性組成物旋塗於100 mm×100 mm、0.7 mm厚的玻璃基板上,以使顯影後的膜厚成為2.0 μm,在加熱至85℃的熱板上乾燥2分鐘來除去溶劑,而形成塗膜。然後,使用高壓水銀燈(SUSS),介隔具有直徑10 μm的孔圖案的遮罩圖案,以曝光量100 mJ/cm 2(i射線換算)對塗膜進行曝光,使用鹼水溶液(2.38質量%TMAH水溶液,顯影液的溫度:25℃)進行60秒的水坑式顯影(puddle development)。然後進行水洗。利用光學顯微鏡確認所獲得的圖案,藉由以下的基準評價分辨率。 <分辨率的評價基準> ○(良好):孔下部的內徑為5.0 μm以上 △(可):孔下部的內徑為2.0 μm以上且小於5.0 μm ×(不可):孔下部的內徑小於2.0 μm
(4)膜折射率的評價 將上述製備的各感光性組成物旋塗於5 cm×5 cm的玻璃基板上,以使最終的硬化膜的膜厚成為3.0(±0.2)μm,在85℃下乾燥2分鐘來除去溶劑,由此形成塗膜。然後,使用高壓水銀燈(SUSS),以曝光量100 mJ/cm 2(i射線換算)對整個面進行曝光,由此形成整面圖案,使用鹼水溶液(2.38質量%TMAH水溶液)進行顯影。接著,在85℃下煆燒60分鐘,獲得在基板的一個面整體形成有硬化膜的玻璃基板。對於所獲得的硬化膜,使用分光橢圓偏振儀SE-2000(施美樂博(SEMILAB)公司製造),測定波長550 nm下的折射率。
[表1]
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 比較例1 比較例2
(A)粒子 A-1 100 100 100
A-2 100 100
A-3 100
A-4 100
A-5 100 100
A-6 100
(B)聚合性化合物 B1-1 7 15 10 10
B1-2 15 15 15 15 4
B2-1 10 18 30 25 15 26
B2-2 10 15 10 5
(B1)/{(B1)+(B2)} 60% 28% 60% 50% 60% 75% 25% 29% 0% 13%
(C)光聚合引發劑 C-1 4 4 4 4 4 4 4
C-2 4 4 4
(D)溶劑 D-1 50% 50% 25% 20% 50% 50% 25% 70% 25%
D-2 50% 50% 50% 30% 50% 50% 50% 50% 30% 50%
D-3 25% 50% 25% 50% 25%
(E)鹼可溶性樹脂 E-1 10 15 5 25 5
E-2 5 5
E-3 5
(E)成分% 7.2% 3.7% 3.7% 0.0% 3.7% 10.8% 3.4% 0.0% 17.4% 3.6%
(F)表面活性劑 F-1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
評價 DOP × ×
顯影性 35秒 40秒 30秒 10秒 25秒 20秒 90秒 110秒 25秒 >120秒
分辨率 ×
膜折射率 1.71 1.71 1.71 1.71 1.72 1.72 1.71 1.71 1.71 1.71
如表1所示,藉由實施例1~實施例8的感光性組成物,可獲得顯示出高折射率且表面平坦性優異的硬化膜。另外,實施例1~實施例8的感光性組成物的顯影性及分辨率也良好。(B1)化合物的含有比例充分多的實施例1、實施例3~實施例6中顯影性及分辨率的改善效果更高,在分辨率的評價中,孔下部的內徑為5.0 μm以上且15.0 μm以下。這些中,(E)鹼可溶性樹脂的含有比例充分少的實施例3~實施例5的感光性組成物的DOP值高達90%以上,表面平坦性特別良好。 與此相對,不含(B1)化合物的比較例1的感光性組成物的顯影性、分辨率及膜折射率與實施例1~實施例8同等,但硬化膜的表面平坦性比實施例1~實施例8差。另外,關於(B1)化合物的含有比例相對於(B)聚合性化合物的總量而少13質量%的比較例2的感光性組成物,硬化膜的表面平坦性、顯影性及分辨率均惡化。
根據以上的結果而明確,藉由包含(A)粒子及(B)聚合性化合物且(B)聚合性化合物中的(B1)化合物的比率為規定值以上的感光性組成物,可獲得顯示出良好的顯影性同時為高折射率且表面平坦性優異的硬化物。
11:硬化膜 12:線部分 13:空間部分 14:基板 L1:空間高度/線與空間圖案的圖案高度 L2:空間部分的膜厚 L3:線部分的膜厚 L4:值 L5:線寬 L6:空間寬度
圖1是用於說明DOP值的計算方法的圖。
11:硬化膜
12:線部分
13:空間部分
14:基板
L1:空間高度/線與空間圖案的圖案高度
L2:空間部分的膜厚
L3:線部分的膜厚
L4:值
L5:線寬
L6:空間寬度

Claims (14)

  1. 一種感光性組成物,用於形成顯示元件用或固體攝像元件用的光學構件,所述感光性組成物包含: (A)由具有酸性基的化合物被覆的粒子、 (B1)單官能聚合性化合物、 (B2)多官能聚合性化合物、 (C)光聚合引發劑、及 (D)溶劑, 相對於所述(B1)單官能聚合性化合物與所述(B2)多官能聚合性化合物的合計量而包含20質量%以上的所述(B1)單官能聚合性化合物。
  2. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,所述(A)粒子是由單羧酸或含羧基的聚合物被覆的粒子。
  3. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,所述(A)粒子是選自由氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇及二氧化矽所組成的群組中的至少一種粒子由具有酸性基的化合物被覆的粒子。
  4. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,所述(A)粒子是選自由氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇及二氧化矽所組成的群組中的至少一種粒子由單羧酸或含羧基的聚合物被覆的粒子。
  5. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,相對於所述(D)溶劑以外的成分的合計量,(E)鹼可溶性樹脂的含有比例為0質量%以上且20質量%以下。
  6. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,在將所述感光性組成物塗佈於形成有線寬5.0 μm、空間寬度10.0 μm、圖案高度2.0 μm的線與空間圖案的基板中的圖案形成面,在85℃下加熱2分鐘而獲得塗膜,在對所述塗膜進行以i射線換算計為100 mJ/cm 2的放射線照射後,在85℃下加熱60分鐘,由此形成空間部分的膜厚為3.0 μm的硬化膜,此時所述硬化膜的下述數式(I)所表示的平坦度值為80%以上; 平坦度值={(L1-L4)/L1}×100   ···(I) 數式(I)中,L1是線與空間圖案的圖案高度;L4是L1+L3-L2所表示的值;L2是空間部分的所述硬化膜的膜厚;L3是線部分的所述硬化膜的膜厚;其中,滿足L4≦L1≦L2。
  7. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,所述(B1)單官能聚合性化合物及所述(B2)多官能聚合性化合物中的一者或兩者包含具有羧基或酸酐基的聚合性化合物。
  8. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,藉由將所述感光性組成物塗佈於玻璃基板上並在85℃下加熱2分鐘而獲得厚度2.0 μm的膜,並將所述膜在25℃下在2.38質量%四甲基氫氧化銨水溶液中浸漬120秒來對所述玻璃基板進行水洗,此時未觀察到膜的殘留。
  9. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,將所述感光性組成物硬化而獲得的硬化物在波長550 nm下的折射率為1.65以上。
  10. 如請求項1所述的感光性組成物,其中,所述光學構件是平坦化膜或透鏡。
  11. 一種硬化物,是將如請求項1至請求項10中任一項所述的感光性組成物硬化而成。
  12. 一種硬化物的製造方法,包括: 將如請求項1至請求項10中任一項所述的感光性組成物塗佈於基材上的步驟; 對塗佈於所述基材上的感光性組成物照射放射線的步驟; 對照射放射線後的所述感光性組成物進行顯影的步驟;以及 對顯影後的所述感光性組成物進行加熱來使其硬化的步驟。
  13. 一種顯示裝置,包括如請求項11所述的硬化物。
  14. 一種攝像裝置,包括如請求項11所述的硬化物。
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