TWI483068B - Photosensitive composition, partition, color filter and organic EL element (3) - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種感光性組成物、使用其之隔壁、和具有該隔壁之彩色濾光片及有機EL元件。
近年來,感光性組成物作為形成彩色濾光片的像素間之隔壁、有機EL(Electro-Luminescence;電致發光)顯示元件的像素間之隔壁、隔開有機TFT(Thin Film Transistor;薄膜電晶體)陣列的各TFT之隔壁、液晶顯示元件的ITO電極之隔壁、電路配線基板的隔壁等永久膜之材料而受到注目。例如,在製造彩色濾光片時,使用微影術來形成隔壁圖案(亦達成黑色矩陣的任務),之後使用噴墨法在隔壁間的開口部塗布R(紅色)、G(綠色)及B(藍色)的油墨來形成像素。又,在製造有機EL元件時,使用微影術來形成隔壁圖案,之後使用噴墨法在隔壁間的開口部塗布電洞輸送材料、發光材料等溶液來形成具有電洞輸送層、發光層等之像素。
為了防止在鄰接此種彩色濾光片和有機EL元件的像素間產生混色,隔壁的上面有必要具有不沾油墨的性質亦即拒液性。又,為了防止彩色濾光片和有機EL元件產生白點,隔壁間的開口部相對於油墨有必要具有濕潤性質亦即親液性。
為了得到對此種隔壁要求的特性,有提出在隔壁形成用的感光性組成物添加拒油墨成分。例如在專利文獻1記載有一種感光性樹脂組成物,其係至少含有在側鏈具有氟原子之重複單位、及在側鏈具有聚醚構造之重複單位。在專利文獻1的實施例所記載之含氟化合物的質量平均分子量最大為26,000。
在專利文獻2記載有一種著色感光性樹脂組成物,其係含有光聚合性化合物、拒油墨性化合物、光聚合起始劑及著色劑,該拒油墨性化合物係至少使含氟單體與含有具醚性氧原子的伸烷基之單體共聚合而成之共聚物。在專利文獻2的實施例所記載之含氟共聚物的質量平均分子量最大為10,900。
但是,先前的拒油墨成分,使用含有乙烯性雙鍵之含氟樹脂時,雖然在所得到的隔壁能夠充分地得到上述被要求的性能,亦即在隔壁上部的良好拒油墨性、不被顯像液侵蝕的耐顯像液性、及朝隔壁間開口部的良好油墨濕潤擴展性等性能,但是使用不含有乙烯性雙鍵之含氟樹脂時,現狀係無法得到能夠充分地滿足全部該等性能之隔壁。
又,作為拒油墨成分,充分地具備上述被要求的性能之含有乙烯性雙鍵的含氟樹脂,為了在含氟樹脂導入含有乙烯性雙鍵之基,而在製造方面有製程數增加等不利之點。
專利文獻1:日本專利特開2008-33229號公報
專利文獻2:日本專利特開2009-168948號公報
本發明係為了解決先前技術所具有的問題點而進行者,係將提供一種含有拒油墨成分之感光性組成物當作目的,儘管該拒油墨成分係不具有乙烯性雙鍵之拒油墨成分,但是能夠賦予所得到的隔壁下述性能:在隔壁上部的良好拒油墨性、不被顯像液侵蝕的耐顯像液性、抑制產生未顯像而殘留之殘膜的性質及朝隔壁間開口部的良好油墨濕潤擴展性。本發明將提供一種可使用經濟上有利的材料來得到性能良好的隔壁,和具有該隔壁之彩色濾光片及有機EL元件作為目的。
本發明係提供一種具有以下構成之感光性組成物、隔壁、彩色濾光片及有機EL元件。
[1]一種感光性組成物,其特徵為含有聚合物(A)、光硬化起始劑(B)及黏合劑樹脂(C),該聚合物(A)含有具有下述通式(1)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基(polyoxyalkylene)之側鏈,且不含有具有乙烯性雙鍵之側鏈,
-CFXRf
…(1)
(式中,X係表示氫原子、氟原子或三氟甲基,Rf
係表示亦可具有醚性氧原子之碳數為1以上、20以下的氟烷基或氟原子)
前述聚合物(A)的質量平均分子量(Mw(A))為2.6×104
<Mw(A)≦20×104
。
[2]如[1]之感光性組成物,其中在前述聚合物(A)之聚氧伸烷基的含有比率為5~60質量%。
[3]如[1]或[2]之感光性組成物,其中前述聚合物(A)具有酸性基。
[4]如[1]至[3]項中任一項之感光性組成物,其中在前述聚合物(A)之氟原子含有比率為20~50質量%。
[5]如[1]至[4]項中任一項之感光性組成物,其中在前述感光性組成物的總固體成分之前述聚合物(A)的比率為0.07~1質量%。
[6]如[1]至[5]項中任一項之感光性組成物,其中前述聚合物(A)係更具有選自由環氧基、氫硫基及羥基所組成群組之1種以上者。
[7]如[1]至[6]項中任一項之感光性組成物,其中前述聚合物(A)更含有具有下述通式(2)所表示的基之側鏈,
[化1]
(式中,R1
及R2
係各自獨立地表示氫原子,或亦可被氟原子取代之烷基、環烷基或芳基,R3
係表示氫原子或碳數為1以上、10以下的有機基,n係表示1以上、200以下的整數)。
[8]如[1]至[7]項中任一項之感光性組成物,其更含有聚合物(A)’,其係含有具有下述通式(2)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基之側鏈,且不含有具有前述通式(1)所表示的基之側鏈及具有乙烯性雙鍵之側鏈中任一者之聚合物(A)’,且其質量平均分子量(Mw(A)’)為2.6×104
<Mw(A)’≦20×104
,
[化2]
(式中,R1
及R2
係各自獨立地表示氫原子、或亦可被氟原子取代之烷基、環烷基或芳基,R3
係表示氫原子或碳數為1以上、10以下的有機基,n係表示1以上、200以下的整數)。
[9]如[1]至[8]項中任一項之感光性組成物,其中前述光硬化起始劑(B)係光聚合起始劑,且前述黏合劑樹脂(C)係具有酸性基及乙烯性雙鍵之感光性樹脂。
[10]如[9]之感光性組成物,其更含有具有2個以上乙烯性雙鍵之交聯劑(D)。
[11]如[1]至[10]項中任一項之感光性組成物,其更含有黑色著色劑(E)。
[12]一種隔壁,係被形成為將基板分隔成複數個像素形成用間隔之狀態,其特徵為係由如[1]至[11]項中任一項之感光性組成物的塗膜硬化物所構成。
[13]一種彩色濾光片,係在基板上具有複素像素及位於相鄰接像素間的隔壁者,其特徵為前述隔壁係由如前述[12]之隔壁所形成,且前述像素係使用噴墨法所形成。
[14]一種有機EL元件,係在基板上具有複數像素及位於相鄰接像素間的隔壁者,其特徵為前述隔壁係由如前述[12]之隔壁所形成,且前述像素係使用噴墨法所形成。
又,在本說明書,「光硬化起始劑」的用語係用來作為藉由照射光線產生活性種並使上述黏合劑樹脂(C)開始硬化反應之化合物的總稱。
又,在本說明書,所謂聚氧伸烷基係指-(RO)p
-所表示之2價的基(R係表示伸烷基、p係2以上的整數)。聚氧伸烷基之一端係與末端基鍵結,而另一端係鍵結於聚合物的主鏈側之懸掛鍵。
依照本發明的感光性組成物,能夠使用經濟上有利的拒油墨成分來賦予所得到的隔壁下述性能:在隔壁上部的良好拒油墨性、不被顯像液侵蝕的耐顯像液性、抑制產生未顯像而殘留之殘膜的性質及朝隔壁間開口部的良好油墨濕潤擴展性。依照本發明,使用上述本發明的感光性組成物,能夠得到經濟上有利且性能良好的隔壁和具有該隔壁之彩色濾光片及有機EL元件。
以下說明用以實施本發明之形態,但是本發明不限定於以下的實施形態。
又,在本說明書只要未特別說明,%係表示質量%。又,(甲基)丙烯醯基係用來作為丙烯醯基及甲基丙烯醯基兩者之總稱。(甲基)丙烯酸酯係用來作為丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯兩者之總稱。(甲基)丙烯酸係用來作為丙烯酸及甲基丙烯酸兩者之總稱。(甲基)丙烯醯胺係用來作為丙烯醯胺及甲基丙烯醯胺兩者之總稱。(甲基)烯丙基係用來作為烯丙基及甲基烯丙基兩者之總稱。通式(1)所表示的基亦稱為基(1)。其他的基亦同樣。
本發明的感光性組成物含有聚合物(A)、光硬化起始劑(B)及黏合劑樹脂(C),該聚合物(A)含有具有下述通式(1)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基之側鏈,且不含有具有乙烯性雙鍵之側鏈,而且其質量平均分子量(Mw(A))為2.6×104
<Mw(A)≦20×104
。
-CFXRf
…(1)
(式中,X係表示氫原子、氟原子或三氟甲基,Rf
係表示亦可具有醚性氧原子之碳數為1以上、20以下的氟烷基或氟原子)
本發明的感光性組成物係含有上述聚合物(A)、光硬化起始劑(B)及黏合劑樹脂(C)之感光性組成物,而且係負型感光性組成物,於微影術等曝光時,黏合劑樹脂(C)在照射光線部分,藉由光硬化起始劑(B)的作用而硬化。而且,於微影術等中,未被照射光線的部分(未曝光部分)係在曝光後接著進行之鹼性顯像時被選擇性地去除,其結果係形成由上述感光性組成物的硬化物所構成之隔壁。
負型感光性組成物係依照硬化的種類,被分類為例如自由基硬化型、酸硬化型等若干類型,且依照其硬化的種類來選擇所使用的光硬化起始劑(B)及黏合劑樹脂(C)之組合。本發明的感光性組成物係負型感光性組成物時,雖然任一者的硬化類型均能夠應用,但是以自由基硬化型的感光性組成物為特佳。以下,關於本發明感光性組成物的實施形態,將以自由基硬化型感光性組成物及酸硬化型感光性組成物為例來說明。
本發明的感光性組成物係自由基硬化型時,感光性組成物含有聚合物(A)、作為光硬化起始劑(B)之光聚合起始劑(B1)、及作為黏合劑樹脂(C)之具有酸性基及乙烯性雙鍵之感光性樹脂(C1)。此種自由基硬化型感光性組成物係於微影術等曝光時,藉由光聚合起始劑(B1)的作用,感光性樹脂(C1)在照射光線部分進行自由基聚合且被促進硬化而形成塗膜硬化物。
關於本發明之含有自由基硬化型感光性組成物的各成分在以下說明。
聚合物(A)含有具有下述通式(1)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基之側鏈,且不含有具有乙烯性雙鍵之側鏈,而且其質量平均分子量(Mw(A))為2.6×104
<Mw(A)≦20×104
。
因為聚合物(A)含有具有上述含氟原子的基(1)之側鏈,而且其質量平均分子量具有上述範圍所表示的高分子量,故在基板上塗布本發明的感光性組成物而形成的塗膜予以乾燥時,其容易移至塗膜的表面附近。又,雖然聚合物(A)在側鏈不含有乙烯性雙鍵,但因為係如上述質量平均分子量範圍般的高分子量,藉由塗膜乾燥後的曝光來進行感光性組成物的硬化時,會停留在上述塗膜乾燥時移動至塗膜表面附近之處並容易在該位置被固定化。而且,在聚合物(A),藉由將質量平均分子量設為上述範圍,亦能夠充分地確保顯像液溶解性。其結果,藉由曝光後將塗膜顯像,所形成的隔壁能夠在上面顯現拒液性,而且,在隔壁間的開口部能夠顯現親液性。又,即便顯像後進行加熱(後烘烤)處理,聚合物(A)亦不會移動至開口部,能夠在隔壁間的開口部維持親液性。
而且,因為聚合物(A)係含有具有聚氧伸烷基之側鏈,即便在顯像步驟後進行使用高壓水之噴洗(jet rinse)步驟之情況,亦能夠保持拒液性。觀察前述現象之理由,雖然未必明確,但可如以下思考。
藉由聚氧伸烷基與其他成分例如黏合劑樹脂(C)之相互作用亦即所謂定錨效果,而有聚合物(A)不容易從塗膜表面脫離之效果。特別是,顯像步驟後進行使用高壓水之噴洗步驟時,聚合物(A)容易從表層脫離。但是,因為聚合物(A)含有具有聚氧伸烷基之側鏈,藉由前述的定錨效果,聚合物(A)容易殘留在塗膜表面,使得塗膜有容易顯現拒液性之傾向。因此,使用噴墨法在被隔壁包圍的開口部塗布油墨時,能夠抑制在相鄰接的開口部之間產生混色和在開口部產生白點的情況。又,聚合物(A)藉由含有具有聚氧伸烷基之側鏈,能夠抑制以下說明的殘膜產生。
亦即,產生殘膜之現象如下。因為藉由微影術等製造隔壁等時所使用的鹼性顯像液通常係含有界面活性劑,所以在顯像處理時容易產生氣泡。又,該氣泡黏附在拒液性表面時難以去除。因此,在原本使用鹼性顯像液應該能夠使其溶解並去除的部分,由於氣泡黏附,致使感光性組成物所包含的拒油墨成分有殘留成膜狀之傾向。含有具有聚氧伸烷基之側鏈之聚合物(A),能夠抑制如此產生的殘膜產生。
雖然聚氧伸烷基鏈抑制殘膜產生之機構不明確,但被認為一旦顯像液中有氣泡,即便黏附在塗膜,藉由在表面存在有聚氧伸烷基鏈而能夠容易地去除氣泡,且至少氣泡難以停留在同一位置。
在本發明所使用的聚合物(A)之質量平均分子量(Mw(A))為2.6×104
<Mw(A)≦20×104
。以3.0×104
<Mw(A)≦12×104
為較佳,以3.5×104
≦Mw(A)≦12×104
為更佳,以4.0×104
≦Mw(A)≦10×104
為特佳。
聚合物(A)的質量平均分子量為2.6×104
以下時,隔壁間開口部的親液性係不充分,使用噴墨法塗布油墨時,油墨在開口部無法充分地濕潤擴展。又,質量平均分子量為超過20×104
時,鹼溶解性、顯像性變得不充分。
而且,質量平均分子量(Mn(A))為超過3.0×104
、12×104
以下的範圍時,進而不管鹼的種類和濃度、噴洗條件如何,可容易保持較高的拒液性,使得製造餘裕度擴大,乃是較佳。又,就聚合物(A)的製造容易性而言,亦是較佳。
而且,聚合物(A)的數平均分子量(Mn(A))係以1.0×104
≦Mn(A)≦15.0×104
為佳,以1.5×104
≦Mn(A)≦12.0×104
為更佳,以2.0×104
≦Mn(A)≦10.0×104
為特佳。聚合物(A)的數平均分子量小於1.0×104
時,隔壁間開口部的親液性係不充分,使用噴墨法塗布油墨時,油墨在開口部有無法充分地濕潤擴展之可能性。又,數平均分子量為超過15.0×104
時,鹼溶解性、顯像性有變得不充分之可能性。
又,在本說明書,所謂質量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Mn)係指使用凝膠滲透層析法並將聚苯乙烯設為標準物質而測定的值。
聚合物(A)的質量平均分子量和數平均分子量與隔壁間的開口部之親液性之關係並不明確。通常,感光性組成物、特別是含有黑色的著色劑之感光性組成物,當曝光時之硬化反應未充分地進行時,曝光時未被固定的聚合物(A)在通常曝光-顯像後所進行之稱為後烘烤之加熱處理(後述),有移動至隔壁的側面、或流出至隔壁間的開口部的情形。聚合物(A)的質量平均分子量為超過2.6×104
,更佳是數平均分子量為1.0×104
以上時,能夠抑制在上述後烘烤時之聚合物(A)的移動-流出現象。
而且,在本發明所使用的聚合物(A),以質量平均分子量(Mw(A))/數平均分子量(Mn(A))表示之分子量分布,係以1.2以上、8以下為佳,以1.3以上、4以下為更佳。聚合物(A)之分子量分布在該範圍時,將夠將聚合物(A)的生產製程簡略化,在經濟上有利且現像性亦良好。
在本發明所使用的聚合物(A),係在側鏈具有如上述通式(1)所表示之含有氟原子的基(1)。在基(1),Rf
係亦可具有醚性氧原子之碳數1~20的氟烷基時,Rf
係除了氟原子以外亦可具有鹵素原子。作為此種鹵素原子,係以氯原子為佳。又,作為該氟烷基的構造沒有特別限定,可舉出直鏈構造、分枝構造、環構造、部分性具有環之構造等,以直鏈構造為佳。而且,Rf
係具有醚性氧原子之氟烷基時,醚性氧原子可以存在於氟烷基的碳-碳鍵之間,亦可以存在氟烷基的末端。
作為基(1)之Rf
,係以亦可具有上述醚性氧原子之碳數1~20的氟烷基為佳。又,X係以氟原子為特佳。
上述基(1)中,Rf
係亦可具有上述醚性氧原子之碳數1~20的氟烷基時,作為Rf
只要具有該構成,並無特別限定。作為Rf
,具體上可舉出-CF3
、-CF2
CF3
、-CF2
CHF2
、-(CF2
)2
CF3
、-(CF2
)3
CF3
、-(CF2
)4
CF3
、-(CF2
)5
CF3
、-(CF2
)6
CF3
、-(CF2
)7
CF3
、-(CF2
)8
CF3
、-(CF2
)9
CF3
、-(CF2
)11
CF3
、-(CF2
)15
CF3
、-CF(CF3
)O(CF2
)5
CF3
、-CF2
O(CF2
CF2
O)p
CF3
(p係1~8的整數)、-CF(CF3
)O(CF2
CF(CF3
)O)q
C6
F13
(q係1~4的整數)、-CF(CF3
)O(CF2
CF(CF3
)O)r
C3
F7
(r係1~5的整數)等。
Rf
係亦可具有上述醚性氧原子之碳數1以上、20以下的氟烷基時,作為Rf
以不具有醚性氧原子之全氟烷基及具有醚性氧原子之全氟烷基為佳,以不具有醚性氧原子之全氟烷基為更佳。其碳數係以1~11為佳,以3~5為特佳。
此種基(1)中,在本發明係以全氟烷基或具有1個氫原子之多氟烷基為佳,以全氟烷基為特佳。而且,全氟烷基及多氟烷基係亦包含具有醚性氧原子者。又,作為上述具有1個氫原子之多氟烷基,係以X為氫原子之化合物為佳。藉此,使用本發明的感光性組成物所形成之隔壁,上面的拒液性變得良好。
又,基(1)係以碳數4~6為佳。作為此種基(1),具體上可舉出-(CF2
)3
CF3
、-(CF2
)4
CF3
、-(CF2
)5
CF3
、-CF2
O(CF2
)2
OCF3
、-CF2
O(CF2
)2
O(CF2
)2
OCF3
等。聚合物(A)在側鏈所具有之基(1)的碳數設為4~6時,能夠提升聚合物(A)與構成感光性組成物的其他成分之相溶性。藉此,能夠抑制在塗布感光性組成物而形成的塗膜中之聚合物(A)的凝聚,其結果能夠形成外觀良好的隔壁。
而且,在聚合物(A),在具有基(1)之側鏈之基(1)的導入數為1。在聚合物(A)之具有基(1)的各側鏈,基(1)可以相同亦可以不同。亦即,聚合物(A)在側鏈所具有的基(1)可以是1種,亦可以是2種以上的組合。而且,在本發明所使用的聚合物(A),基(1)亦可以導入至全部之側鏈,但是較佳是以成為以下的氟原子含量之方式,來適當地調整相對於聚合物(A)整體之被導入基(1)之側鏈的比率。具體上,係在使用如後述的原料單體進行聚合來製造聚合物(A)時,調整相對於原料單體整體之具有基(1)的單體之調配量。
又,聚合物(A)具有基(1)之側鏈的導入位置係沒有特別限制,較佳是能夠以成為以下的氟原子含量之方式,具有規則性且定間隔、嵌段地或無規地將具有基(1)之側鏈導入至構成聚合物(A)的主鏈。如此,聚合物(A)係只要在上述本發明的質量平均分子量的範圍內,具有基(1)之側鏈係以交替共聚合物、嵌段共聚合物、無規共聚合物的形式之任一者導入均可,就製造效率和拒液成分的分子內均勻性、及與拒液成分以外的成分之相溶性等而言,以無規共聚合物為佳。而且,關於以下說明之具有任意導入的各種基之側鏈,亦與導入具有基(1)之側鏈同樣地,以藉由無規共聚合而無規地被導入為佳。
在本發明所使用的聚合物(A),主要是依照含有具有基(1)之側鏈,聚合物(A)中的氟原子的含量係以20~50質量%為佳,以25~42質量%為更佳,以25~35質量%為特佳。在該聚合物(A)的氟原子之含量小於20質量%時,有無法得到充分的耐顯像性之傾向,結果隔壁的上面之拒液性有變為不充分的情形。又,在聚合物(A)之氟原子的含量超過50質量%時,聚合物(A)之間有自凝聚的傾向,結果隔壁的上面之拒液性有變為不充分的情形。而且隔壁與基板的密著性有下降的情形。
又,在聚合物(A)之氟原子含量,主要是來自聚合物(A)在側鏈具有之上述基(1)所具有的氟原子之含量。惟,,聚合物(A)為含有氟原子不是來自上述基(1),如氟原子直接鍵結在主鏈的碳的情況,則聚合物(A)在上述基(1)所含有的氟原子及在基(1)以外所含有的氟原子一併稱為氟原子的含量。
又,在本發明所使用的聚合物(A),係含有具有聚氧伸烷基之側鏈。該聚氧伸烷基係將碳數2~4的氧伸烷基設為重複單位之聚氧伸烷基。
在本發明所使用的聚合物(A)之聚氧伸烷基的含量係以5~60質量%為佳,以10~55質量%為較佳,以15~50質量%為特佳。在聚合物(A)之聚氧伸烷基的含量小於5質量%時,在顯像步驟後進行使用高壓水之噴洗步驟時,拒液性有顯著降低之情形。而且,在最後所得到的隔壁和隔壁開口部有成為存在許多殘膜狀態之可能性。又,聚氧伸烷基的含量超過60質量%時,有拒液性下降之可能性。
又,在本發明所使用的聚氧伸烷基,具體上係下述通式(11)所表示的基(以下亦有稱為基(11)的情形)。
-(R11
O)m
(R12
O)j
R13
…(11)
(式(11)中,R11
係表示伸乙基,R12
係碳數3或4的伸烷基,R13
係氫原子、或亦可具有取代基之碳數1~10的烷基,m係4~100,j係0~100的整數,m+j係4~100)
在上述基(11),R11
係表示伸乙基(-CH2
CH2
-)、R12
係表示碳數3或4的伸烷基。碳數3或4的伸烷基之構造係可以是直鏈構造亦可以是分枝構造。R12
係以伸丙基(-CH2
CH(CH3
)-)、三亞甲基(trimethylene)(-CH2
CH2
CH2
-)、乙基伸烷基(-CH2
CH(CH2
CH3
)-)、1,2-二甲基伸乙基(-CH(CH3
)CH(CH3
)-)、四亞甲基(-(CH2
)4
-)等,以伸丙基或四亞甲基為佳。
基(11)中,m係表示4~100,j係0~100的整數,且各自係以50以下為佳,以30以下更佳。又,聚氧伸烷基中的R11
之數量比率亦即m/(m+j)係以50~100%為佳,以80~100%為更佳,且以實質上100%為特佳。
又,m+j係4~100,以6~50為佳,以8~30為更佳。m+j為3以下時,在顯像步驟後進行使用高壓水之噴洗步驟時,有拒液性下降之傾向。而且,殘膜有大量地產生之傾向。m+j為101以上時,在後烘烤時,聚合物(A)會移行至開口部,致使隔壁間開口部的親液性變為不充分,在使用噴墨法塗布油墨時,有油墨在開口部未充分地濕潤擴展之可能性。而且,在上述通式(11),(R11
O)m
(R12
O)j
係表示基(11)具有m個(R11
O)單位及j個(R12
O)單位,且(R11
O)單位及(R12
O)單位的鍵結順序係沒有特別限制。亦即,在基(11),m個(R11
O)單位及j個(R12
O)單位係例如可以交替地或無規地、或是以嵌段進行鍵結。
在上述基(11),R13
係亦可具有取代基之碳數1~10的烷基時,其構造係可以是直鏈構造、分枝構造、環構造、或部分地具有環之構造等。又,作為取代基,具體上可舉出羧基、羥基、碳數1~5的烷氧基等。在本發明,作為基(11)中的R13
,以碳數1~5的直鏈、非取代的烷基為佳,以甲基、乙基為更佳。
又,聚合物(A)在側鏈所具有之上述基(11)等的聚氧伸烷基係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。又,在聚合物(A)導入具有基(11)之側鏈,係如後所述,在藉由原料單體的聚合來製造聚合物(A)時,以不損害本發明效果而能夠賦予聚合物(A)上述提升顯像性效果之調配量的方式,適當地調整相對於原料單體整體之具有基(11)的單體之調配量來進行。
本發明的感光性組成物所含有的聚合物(A),係在不損害本發明效果的範圍,除了具有上述基(1)之側鏈以外,亦可含有具有按照各種目的之官能基之側鏈。作為在此種聚合物(A)側鏈所導入的官能基之例子,例如為了改善油墨掉落性及耐UV臭氧性之目的,能夠在上述聚合物(A)之側鏈導入下述通式(2)所表示之具有矽氧烷鍵的基(以下亦稱為基(2))。
[化2]
(式中,R1
及R2
係各自獨立地表示氫原子、或亦可被氟原子取代之烷基、環烷基或芳基,R3
係表示氫原子或碳數為1以上、10以下的有機基,n係表示1以上、200以下的整數)。
在上述基(2),R1
及R2
係每構成單體可以相同亦可以不同。R1
、R2
係烷基時,以碳數1~10為佳,以碳數1~6為更佳。烷基可以是直鏈構造亦可以是分枝構造。R1
、R2
係環烷基時,以碳數3~10為佳,以碳數5或6為更佳。R1
、R2
為芳基時,以碳數6~15為佳,以碳數6~10為更佳。R1
、R2
的氫原子之一部分或全部亦可被氟原子取代。
又,考慮使用含有聚合物(A)之感光性組成物而形成之隔壁的拒液性時,R1
及R2
係以各自獨立地為氫原子、甲基、三氟甲基或苯基為佳,以全部矽氧烷單位的R1
及R2
係甲基為特佳。
又,R3
係碳數1以上、10以下的有機基時,R3
係亦可具有氮原子、氧原子、氟原子等,在本發明,R3
係以氫原子、碳數1~5的烷基、或被氟原子取代之碳數1~5的烷基為佳,以三氟甲基或甲基為更佳。而且,在基(2),n係以2~100的整數為佳。
聚合物(A)含有具有基(2)之側鏈時,基(2)係能夠單獨使用1種,亦可併用2種以上。又,聚合物(A)中,來自基(2)之矽原子的含量係以0.1~25質量%為佳,以0.5~20質量%為更佳。矽原子的含量係在該範圍時,能夠不損害本發明的效果而賦予聚合物(A)上述效果。又,調整在聚合物(A)之矽原子含量,係能夠在藉由如後述的原料單體進行聚合來製造聚合物(A)時,適當地調整相對於原料單體整體之具有基(2)的單體之調配量來進行。
聚合物(A)係以更含有具有酸性基之側鏈為佳。導入在聚合物(A)之具有酸性基之側鏈,係將提升顯像性當作目的而進行。通常,在顯像感光性組成物所使用的顯像液係鹼性顯像液,藉由導入酸性基,聚合物(A)的顯像液溶解性變得良好。利用顯像液去除塗膜未曝光部所含之聚合物(A)。聚合物(A)含有具有酸性基之側鏈時,因鹼溶解性良好,聚合物(A)再度附著在開口部的可能性極少。因此,開口部的親液性良好。又,聚合物(A)在側鏈所具有的酸性基,可以是1種亦可以是2種以上。
作為導入聚合物(A)之酸性基,係沒有特別限定,可舉出羧基、酚性羥基、磺酸基等。在此,在聚合物(A)的側鏈導入酸性基,亦可藉由導入至上述聚氧伸烷基(11)的末端基R13
來進行。又,在本發明所使用的聚合物(A),係如後述,在藉由原料單體的聚合來製造聚合物(A)時,能夠藉由相對於原料單體整體,以所得到的聚合物(A)成為以下較佳酸值的方式適當地調整具有酸性基的單體之調配量來進行。
聚合物(A)的酸值係以100mgKOH/g以下為佳,以10~50mgKOH/g為更佳。酸值在該範圍時,能夠良好地實行未曝光部分的顯像,且曝光部的隔壁上部的拒液性亦容易維持良好。而且,酸值係用以將1g的試料中和所必要的氫氧化鉀之質量[mg],在本說明書,係將單位記載為mgKOH/g。
聚合物(A)係以更含有具有環氧基、氫硫基、羥基等官能基之側鏈為佳,該官能基係能夠藉由熱和光線來與構成隔壁的基質所具有的官能基進行交聯反應者。在聚合物(A)所導入之該等官能基,可單獨使用1種,亦可併用2種以上。又,在聚合物(A)的側鏈導入該等官能基,亦可藉由導入至上述聚氧伸烷基(11)所具有的末端基R13
來進行。又,關於導入羥基,係亦能夠將R13
設為氫原子來實行。
本發明的感光性組成物係除了聚合物(A)以外,亦含有光硬化起始劑(B)及黏合劑樹脂(C)。該黏合劑樹脂(C)係藉由曝光使光硬化起始劑(B)產生作用來硬化。使用感光性組成物來製造隔壁時,除了藉由圖案曝光而硬化的部分以外,未曝光的部分能夠使用顯像液來除去。使用如本發明的感光性組成物之負型的感光性組成物來進行微影術時,通常,能夠使用具有酸性基之黏合劑樹脂(C)與鹼性顯像液之組合。
聚合物(A)具有環氧基、羥基等能夠與酸性基熱交聯的官能基時,藉由曝光-顯像後的後烘烤處理,聚合物(A)的該等官能基係與來自隔壁基質所具有的黏合劑樹脂(C)之酸性基進行熱交聯,而將聚合物(A)充分地固定在隔壁。而且,聚合物(A)係同時具有能夠與上述的酸性基進行熱交聯的官能基及酸性基時,特別是在隔壁上面的聚合物(A)係高密度存在的部分,藉由聚合物(A)之間進行熱交聯反應而被高分子化,成為充分地被固定在隔壁之狀態。又,聚合物(A)係具有氫硫基時,與上述同樣地進行,藉由後烘烤處理,與來自黏合劑樹脂(C)之乙烯性雙鍵基進行交聯而充分地被固定在隔壁。藉此,能夠防止隨後在藉由噴墨對隔壁開口進行油墨注入時,所擔心之聚合物(A)從隔壁流出和溶出至油墨。
而且,在聚合物(A)導入能夠與隔壁基質所具有的官能基進行熱交聯的官能基之側鏈,係如後述,在藉由原料單體的聚合來製造聚合物(A)時,將相對於原料單體整體之具有能夠與隔壁基質所具有的官能基進行熱交聯的官能基之單體的調配量,進行適當地調整,使該調配量不損害本發明效果,而能夠賦予聚合物(A)抑制在上述油墨注入時聚合物(A)的流出-溶出之效果。
關於在本發明所使用的聚合物(A),為了成為含有上述基(1)之側鏈及具有上述基(11)等的聚氧伸烷基之側鏈之構成,進而成為任意地含有具有上述基(2)之側鏈、具有酸性基之側鏈、具有能夠藉由光或熱與隔壁基質所具有的官能基進行交聯的官能基之側鏈等之構成,可舉出將具有該等的基之側鏈進行聚合反應而直接形成、或是藉由聚合反應後之化學變換來形成之方法。
聚合物(A)係將所必須含有之具有基(1)之側鏈及具有基(11)等聚氧伸烷基之側鏈、及含有任意具有上述各基之側鏈,藉由聚合反應而直接形成,係將具有基(1)之單體、含有具有基(11)等聚氧伸烷基之側鏈之單體、及按照需要之具有基(2)之單體、具有酸性基之單體、具有能夠與隔壁基質所具有的官能基熱交聯的官能基之單體、及/或其他單體,選擇適當的條件使其共聚合即可。
又,作為共聚合的種類,可舉出交替共聚合、嵌段共聚合、無規共聚合等,且能夠使用各自先前眾所周知的方法來實施共聚合,但是在本發明,聚合物(A)係以藉由無規共聚合進行共聚合所得到的之無規共聚物為佳。
作為製造聚合物(A)所使用之具有上述基(1)的單體,係以下述通式(3)所表示的化合物為佳。該等係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
CH2
=CR4
-COO-Y-CFXRf
…(3)
(式(3)中,R4
係氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、三氟甲基、亦可具有醚性氧原子之碳數1~20的氟烷基、氰基、碳數1~20的烷基、被碳數7~20的芳基取代之烷基、碳數6~20之芳基、或碳數3~20之環烷基。Y係單鍵或碳數1~6之不具有氟原子的2價有機基。-CFXRf
係相當於上述基(1)之基。亦即,X係氫原子、氟原子或三氟甲基。Rf
係亦可具有醚性氧原子之碳數1~20的氟烷基、或氟原子)
在上述化合物(3)之-CFXRf
的較佳態樣係與在上述關於基(1)的說明同樣。
在上述式(3),Y所表示的基之中,作為碳數1~6之不具有氟原子的2價有機基之Y,可舉出-R5
-、-R5
-NR6
-SO2
-、-R5
-NR6
-CO-、-CH2
CH(OH)-R7
-(R5
係碳數1~6的伸烷基,R6
係氫原子或甲基,R7
係單鍵或碳數1~4的伸烷基。但是,R6
為甲基時,鍵結在NR6
之R5
的碳數為1~5)等。作為R5
,係具體上可舉出-CH2
-、-CH2
CH2
-、-CH(CH3
)-、-CH2
CH2
CH2
-、-C(CH3
)2
-、-CH(CH2
CH3
)-、-CH2
CH2
CH2
CH2
-、-CH(CH2
CH2
CH3
)-、-CH2
(CH2
)3
CH2
-、-CH(CH2
CH(CH3
)2
)-等。作為R7
,係具體上可舉出-CH2
-、-CH2
CH2
-、-CH(CH3
)-、-CH2
CH2
CH2
-、-C(CH3
)2
-、-CH(CH2
CH3)-、-CH2
CH2
CH2
CH2
-、-CH(CH2
CH2
CH3
)-等。
該等之中,作為在化合物(3)之Y,因為容易取得,以碳數2~4的伸烷基為佳。
在化合物(3)之上述R4
所表示的基之中,以氫原子、氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基、苯基、苄基等為佳,以氫原子、氟原子、氯原子、甲基或三氟甲基為更佳。作為R4
,係以氫原子或甲基為特佳。亦即,化合物(3)係以(甲基)丙烯酸酯為特佳。
作為通式(3)所表示的化合物,係以-CFXRf
為碳數4~6的全氟烷基且Y為碳數2~4的伸烷基亦即(甲基)丙烯酸酯為特佳。具體上可舉出(甲基)丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(全氟丁基)乙酯等。
作為在製造聚合物(A)所使用之具有上述基(11)之單體,係以下述通式(12)或(13)所表示之化合物為佳。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
CH2
=CR14
-COO-(W-O)q
-(R11
O)m
(R12
O)j
R13
…(12)
CH2
=CR14
-O-(W-O)q
-(R11
O)m
(R12
O)j
R13
…(13)
(式(12)及(13)中,R14
係氫原子、氯原子、溴原子、碘原子、氰基、碳數1~2的烷基、被碳數7~20的芳基取代之烷基、碳數6~20的芳基、或碳數3~20的環烷基。W係碳數1~10之不具有氟原子之2價的有機基。q係0或1。-(R11
O)m
(R12
O)j
R13
係相當於上述基(11)之基)
在上述化合物(12)及(13)之-(R11
O)m
(R12
O)j
R13
的較佳態樣係與上述關於基(11)的說明同樣。
在化合物(12)及(13)之-(W-O)q
-,q為0時係表示單鍵。q為1時,-(W-O)q
-係表示在R11
側具有氧原子之有機基。q為1時,W係以碳數2~10之2價的烴基為佳,以碳數2~6的伸烷基、碳數5或6的伸環烷基、在碳數5或6的伸環烷基的兩側或一側具有碳數1~2的伸烷基之合計碳數為6~10之含伸環烷基的伸烷基為佳。但是,W為與R11
同一伸烷基時(而且,亦包括q不是0時,與R12
為同一伸烷基的情況),q係視為0。
又,作為在上述化合物(12)及(13)之R14
,係以氫原子、氟原子、氯原子、甲基、或三氟甲基為佳,以氫原子或甲基為特佳。
在上述式(12)及(13),q為1時,-(W-O)-係以R11
O、R12
O以外的直鏈構造、分枝構造、環構造、部分地具有環的構造之碳數1~10的氧原子末端烴基為佳。以碳數3~8的氧原子末端烴基為更佳。作為該氧原子末端烴基,具體上可舉出CH2
C6
H10
CH2
O(式中C6
H10
係伸環己基)、CH2
O、CH(CH3
)O、CH2
CH2
CH2
O、C(CH3
)2
O、CH(CH2
CH3
)O、CH2
CH2
CH2
CH2
O、CH(CH2
CH2
CH3
)O、CH2
(CH2
)3
CH2
O、CH(CH2
CH(CH3
)2
)O等。其中作為在化合物(12)及(13)之W,因為容易取得,以碳數為3或4的氧伸烷基(但是,j不是0時,係除了與R12
O相同的氧伸烷基以外)為佳。
在化合物(12)及(13),上述R14
所表示的基之中,以氫原子、氯原子、甲基、苯基、苄基等為佳,以氫原子、氯原子、或甲基為更佳。
作為上述化合物(12)及(13)所表示的化合物,作為較佳化合物,可舉出以下所表示的化合物等。
(通式(12)所表示的化合物)
CH2
=CHOCH2
C6
H10
CH2
O(CH2
CH2
O)m
R13
CH2
=CHO(CH2
)4
O(CH2
CH2
O)m
R13
(通式(13)所表示的化合物)
CH2
=CHCOO(CH2
CH2
O)m
R13
、
CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)m
R13
、
CH2
=CHCOO(CH2
CH2
O)m
(C3
H6
O)j
R13
、
CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)m
(C3
H6
O)j
R13
、
CH2
=CHCOO(CH2
CH2
O)m
(C4
H8
O)j
R13
、
(上式中、m、j係與前述相同,C6
H10
係伸環烷基、C3
H6
係伸丙基、C4
H8
係四亞甲基。式中R13
係碳數1~10的直鏈、非取代的烷基、例如甲基、氫原子等)
又,在製造聚合物(A)中,以在側鏈導入基(11)為目的而使用的上述化合物(12)及(13),能夠使用市售品。作為此種市售品,可舉出例如以下。
BLEMMER-PME-400:(商品名、日本油脂公司製、CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)k
CH3
:式中的k係表示分子間的平均值,k值為約9。以下,在各市售品的分子式之k、m、j係全部表示分子間的平均值)。
NK ESTER M-230G:(商品名、新中村化學工業公司製、CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)k
CH3
:式中的k係表示分子間的平均值,k值為約23)。
New Frontier NF BISOMER PEM6E(商品名、第一工業製藥公司製、CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)k
H:式中、k為約6)。
LIGHT-ESTER 130A(商品名、共榮社化學公司製、CH2
=CHCOO(CH2
CH2
O)k
CH3
:式中,k為約9)。
BLEMMER-AE-400:(商品名、日本油脂公司製、CH2
=CHCOO(CH2
CH2
O)k
H:式中,k為約10)。
BLEMMER-PP-800:(商品名、日本油脂公司製、CH2
=C(CH3
)COO(C3
H6
O)k
H:式中,k為約13)。
BLEMMER-AP-800:(商品名、日本油脂公司製、CH2
=CHCOO(C3
H6
O)k
H:式中,k為約13)。
BLEMMER-70PEP-350B:(商品名、日本油脂公司製、CH2
=C(CH3
)COO(C2
H4
O)m
(C3
H6
O)j
H:式中,m為約5、j為約2)。
BLEMMER-55PET-800:(商品名、日本油脂公司製、CH2
=C(CH3
)COO(C2
H4
O)m
(C4
H8
O)j
H:式中,m為約10、j為約5)。
製造聚合物(A),按照需要所使用之具有上述基(2)之單體,係以下述通式(4)所表示之化合物為佳。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
[化3]
(式(4)中,R8
係氫原子或甲基,Z係單鍵或碳數1~6之2價的有機基。又,鍵結於Z之具有矽氧烷鍵之基係相當於上述基(2)之基。亦即,R1
及R2
係各自獨立地為氫原子、或亦可被氟原子取代之烷基、環烷基或芳基,R3
係氫原子或碳數1~10的有機基,n係1~200的整數)
在上述化合物(4)之R1
、R2
、R3
及n的較佳態樣,係與有關上述基(2)之說明同樣。
上述Z表示的基之中,作為化合物(4)所具有之Z,係以碳數1~6的2價烴基為佳,具體上可舉出-CH2
-、-CH2
CH2
-、-CH(CH3
)-、-CH2
CH2
CH2
-、-C(CH3
)2
-、-CH(CH2
CH3
)-、-CH2
CH2
CH2
CH2
-、-CH(CH2
CH2
CH3
)-、-CH2
(CH2
)3
CH2
-、-CH(CH2
CH(CH3
)2
)-等。以-CH2
CH2
-、-CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH2
CH2
CH2
-為特佳。
製造聚合物(A),按照需要所使用之具有上述酸性基之單體,只要具有酸性基,則沒有特別限制,可舉出具有羧基之單體、具有酚性羥基之單體、具有磺酸基之單體等。該等係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
作為具有羧基之單體,可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸、巴豆酸、伊康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、桂皮酸及該等的鹽等。
作為具有酚性羥基之單體,可舉出鄰羥基苯乙烯、間羥基苯乙烯、對羥基苯乙烯及該等的苯環的1個以上氫原子係被甲基、乙基、正丁基等的烷基、甲氧基、乙氧基、正丁氧基等的烷氧基、鹵素原子、具有1個以上的鹵素原子之鹵烷基、硝基、氰基、醯胺基取代而成之化合物等。
作為具有磺酸基之單體,可舉出乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、2-羥基-3-(甲基)烯丙氧基丙烷磺酸、(甲基)丙烯酸2-磺酸基乙酯、(甲基)丙烯酸2-磺酸基丙酯、2-羥基-3-(甲基)丙烯醯氧基丙烷磺酸、2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸等。
製造聚合物(A),按照需要所使用之具有能夠與上述隔壁基質所具有的官能基進行交聯之官能基(以下,亦稱為「交聯性官能基」)之單體,只要具有交聯性官能基,則沒有特別限定。具體上可舉出具有環氧基之單體、具有羥基之單體等。該等係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。而且,具有交聯性官能基之單體係以實質上不具有基(1)及基(2)為佳。
作為具有環氧基之單體,可舉出(甲基)丙烯酸環氧丙酯、3,4-環氧環己基丙烯酸甲酯等。
作為具有羥基之單體,可舉出(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、(甲基)丙烯酸5-羥基戊酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸4-羥基環己酯、新戊二醇一(甲基)丙烯酸酯、3-氯-2-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、甘油一(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基乙烯醚、4-羥丁基乙烯醚、環己二醇一乙烯醚、2-羥乙基烯丙醚、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-雙(羥甲基)(甲基)丙烯醯胺等。
又,作為交聯性官能基,關於上面所例示之具有氫硫基之側鏈,係能夠藉由使用硫羧酸酯化合物作為鏈轉移劑而將硫羧酸酯導入至聚合物末端。而且,藉由使用酸或鹼處理該聚合物,能夠將硫羧酸酯分解,來得到在末端具有氫硫基之聚合物。所謂硫羧酸酯化合物係例如將硫乙酸、硫丙酸、硫丁酸、硫苯甲酸的羧基取代成為-COSH基之化合物。
作為製造聚合物(A)能夠任意地使用之上述以外的單體,可舉出烴系烯烴類、乙烯醚類、異丙烯醚類、烯丙醚類、乙烯酯類、烯丙酯類、(甲基)丙烯酸酯類、(甲基)丙烯醯胺類、芳香族乙烯系化合物、氯烯烴類、共軛二烯類等,考慮隔壁的耐熱性時,以(甲基)丙烯酸酯類、或(甲基)丙烯醯胺類等為佳。又,該等化合物亦可具有羰基、烷氧基等的官能基。
製造本發明所使用的聚合物(A),係能夠從上述說明的單體適當地選擇提供聚合之單體並以適當的比率使其共聚合。又,製造聚合物(A)時所使用之各種單體之較佳調配比率係如以下。
相對於使其共聚合之單體的總質量,具有基(1)之單體的質量比率係以如下比例為佳:在聚合物(A)之氟原子含量為上述較佳範圍、具體上為20~50質量%、較佳是25~42質量%之比率、特佳是25~35質量%之比率。作為如此的比率,雖然亦取決於具有基(1)之單體的種類,具體上係以20~80質量%為佳,以30~70質量%為更佳,以40~60質量%為特佳。該比率太低時,無法確保充分的氟原子含量,有無法得到充分的耐顯像性之傾向,又,聚合物(A)變為難以移至使用本發明的感光性組成物所形成之隔壁的上面附近,結果,隔壁的上面之拒液性有不充分之情形。又,該比率太高時,氟原子含量超過較佳範圍,聚合物(A)之間有自凝聚的傾向,結果,隔壁的上面之拒液性有不充分之情形。而且隔壁與基板的密著性有下降之情形。
而且,在製造聚合物(A)時,作為原料單體係除了具有基(1)之單體以外,使用含有氟原子的單體時,係將各原料單體的比率適當地調整,即可使在所得到的聚合物(A)之氟原子的含量為上述較佳範圍。
相對於使其共聚合之單體的總質量,具有基(11)之單體質量比率,係以在聚合物(A)之基(11)的含量為5~60質量%之比率為佳。以成為10~55質量%之比率為更佳,以成為15~50質量%之比率為特佳。在該範圍時,聚合物(A)之基(11)的含量係大致為上述較佳範圍,即便在顯像步驟後進行使用高壓水之噴洗步驟之情況,亦能夠保持拒液性。而且,能夠防止殘膜的產生。
在聚合物(A)的聚合時,按照需要使用具有基(2)之單體時,相對於使其共聚合之單體的總質量,具有基(2)之單體質量比率,係以在聚合物(A)之矽原子含量為上述較佳範圍、具體上為0.1~25質量%、更佳是0.5~20質量%之比率為佳。作為如此的比率,雖然亦取決於具有基(2)之單體的種類,具體上係以0.5~30質量%為佳,以2~20質量%為更佳。在使其共聚合之總單體中,具有基(2)之單體的比率在該範圍時,在聚合物(A)之矽原子含量係大致為上述較佳範圍,油墨掉落性及耐UV臭氧性等變得良好。
在聚合物(A)的聚合時,按照需要使用具有酸性基之單體時,相對於使其共聚合之單體的總質量,具有酸性基之單體質量比率係以如下比例為佳:聚合物(A)的酸值為上述較佳範圍、具體上為100mgKOH/g以下、更佳是10~50mgKOH/g之比率。作為如此的比率,雖然亦取決於具有酸性基之單體的種類,具體上係以2~20質量%為佳,以4~12質量%為更佳。在使其共聚合之總單體,具有酸性基之單體的比率在該範圍時,不損害本發明的效果,而未曝光部分的顯像亦能夠良好地實行,又,能夠提升開口部的親液性,乃是良好的。
在聚合物(A)的聚合時,按照需要使用具有上述交聯性官能基之單體時,相對於使其共聚合單體之總質量,具有交聯性官能基之單體質量比率係以1~40質量%為佳,以5~20質量%為更佳。在使其共聚合之總單體,具有交聯性官能基之單體的比率在該範圍時,不損害本發明的效果,而聚合物(A)能夠在隔壁固定化且顯像性亦變得良好。
在聚合物(A)的聚合時,按照需要使用上述以外的其他單體時,相對於使其共聚合單體之總質量,其他單體質量比率係以70質量%以下為佳,以50質量%以下為更佳。該質量的比率超過70質量%時,鹼性顯像性有下降的情形。
本發明所使用的聚合物(A)係將具有上述基(1)之側鏈及具有上述基(11)等的聚氧伸烷基之側鏈設為必要的構成並含有,而且任意地含有具有上述基(2)之側鏈、具有酸性基之側鏈、具有熱交聯性官能基之側鏈等之共聚物,其能夠藉由使具有基(1)之單體及具有上述基(11)等的聚氧伸烷基之單體、及按照需要具有上述基(2)之側鏈、具有酸性基之側鏈、具有熱交聯性官能基之單體、及/或其他單體溶解在溶劑並加熱,並且添加聚合起始劑而使其共聚合來合成。又,使其共聚合時,係以按照需要添加鏈轉移劑為佳。又,亦可連續添加單體、聚合起始劑、溶劑及鏈轉移劑。在此,調整聚合物(A)的質量平均分子量係能夠藉由調整聚合溫度、時間等條件、和聚合起始劑的量、鏈轉移劑的添加量等來進行。
如此進行而製造的聚合物(A)係無規共聚合,但是亦能夠藉由使用依照單體的種類改變原料單體導入至共聚合反應系之時期等通常的方法來製造嵌段共聚合物。
作為上述聚合物(A)的聚合所使用的溶劑,可舉出例如乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、乙二醇等的醇類;丙酮、甲基異丁基酮、環己酮等的酮類;2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇等的賽路蘇類;2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇等的卡必醇類;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、丙醇酸乙酯、丙醇酸正丁酯、乙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯等的酯類;二伸乙甘醇二甲基醚、二伸乙甘醇甲基乙基醚等。
作為聚合起始劑,可舉出眾所周知的有機過氧化物、無機過氧化物、偶氮化合物等。有機過氧化物、無機過氧化物亦可與還原劑組合而使用作為氧化還原劑。該等聚合起始劑係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
作為有機過氧化物,可舉出過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化異丁醯、第三丁基過氧化氫、過氧化第三丁基-α-異丙苯等。作為無機過氧化物,可舉出過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化氫、過碳酸鹽等。作為偶氮化合物可舉出2,2’-偶氮雙異丁腈、1,1’-偶氮雙(環己烷-1-碳化腈)、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈)、2,2’-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮雙丁酸二甲酯、2,2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽等。
作為鏈轉移劑,可舉出正丁基硫醇、正十二烷基硫醇、第三丁基硫醇、巰乙酸乙酯、巰乙酸2-乙基己酯、2-氫硫基乙醇等的硫醇類;氯仿、四氯化碳、四溴化碳等的鹵烷(alkyl halide)、在聚合物(A)導入氫硫基時所舉出的硫羧酸酯化合物。
在此,在本發明所使用的聚合物(A)之具有上述各種基之側鏈、特別是具有酸性基之側鏈和具有熱交聯性官能基之側鏈等,係亦能夠藉由聚合反應後的化學變換來形成。例如,能夠藉由上述聚合而製造出具有基(1)之側鏈及具有羥基之側鏈之共聚物,並使該共聚物的羥基與多元酸酐(順丁烯二酸酐等)反應,來製造具有羧基以作為酸性基之側鏈之聚合物(A)。
在本發明之自由基硬化型感光性組成物,相對於組成物的總固體成分,上述聚合物(A)係以0.07~1質量%的比率含有為佳,以0.1~0.5質量%的比率含有為更佳。該含量太少時,使用本發明的感光性組成物而形成的隔壁的上面之拒液性有不充分的情形,含量太多時,隔壁與基板的密著性有下降的情形。
又,在本發明之自由基硬化型感光性組成物,係除了上述聚合物(A)以外,亦能夠含有可賦予隔壁拒液作用之成分。作為此種成分,具體上可舉出聚合物(A)’,其係含有具有上述通式(2)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基之側鏈,且不含有具有前述通式(1)所表示的基之側鏈及具有乙烯性雙鍵之側鏈者,其質量平均分子量Mw(A)’)為2.6×104
<Mw(A)’≦20×104
。
換言之,聚合物(A)’係在聚合物(A)中將具有基(2)之側鏈設為必須含有來替代具有基(1)之側鏈之聚合物。又,在上述聚合物(A),亦記載關於除了具有基(1)之側鏈以外,並含有具有基(2)之側鏈之聚合物(A)之構成,而聚合物(A)’係除了不含有具有基(1)之側鏈以外,可以是與其構成同樣。
具體上,在聚合物(A)’之矽原子的含量係以0.1~25質量%為佳,以0.5~20質量%為更佳。矽原子的含量在該範圍時,能夠不損害本發明的效果而賦予本發明的感光性組成物,提高使用其而得到的隔壁表面的拒液性之效果。
聚合物(A)’與聚合物(A)同樣地,係相對於聚合物(A)’,較佳是以基(11)的含量為5~60重量%之比率含有具有基(11)之側鏈。而且,能夠任意地含有具有酸性基之側鏈、具有能夠與隔壁基質所具有的官能基藉由光或熱進行交聯的官能基之側鏈等,關於為了具有如此的側鏈之聚合反應,亦是除了不使用具有基(1)的單體作為原料單體,而使用具有基(2)的單體作為必要的原料單體以外,係能夠與上述聚合物(A)同樣。
又,在本發明之自由基硬化型感光性組成物,使用上述聚合物(A)’時,係相對於組成物的總固體成分,以0.5~30質量%的比率含有為佳,以2~20質量%的比率含有為更佳。藉由使用該含量,能夠不損害本發明的效果而賦予本發明的感光性組成物,提高使用其而得到的隔壁表面的拒液性之效果。又,使用上述聚合物(A)’時,係即便使用不含有具有基(2)之側鏈之聚合物(A)作為與其併用的聚合物(A),亦能夠使其發揮與上述同樣的效果。
(1-2)光硬化起始劑(B)(光聚合起始劑(B1))本發明的感光性組成物係自由基硬化型時,作為光硬化起始劑(B)係使用藉由照射光線來產生自由基之光聚合起始劑(B1)。
作為光聚合起始劑(B1),係只要是藉由照射光線來產生自由基之化合物,沒有特別限定。具體上可舉出苯甲基、聯乙醯、乙醛酸甲基苯酯、9,10-菲醌等的α-二酮類;苯偶姻等的醯偶姻(acyloin)類;苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚等的醯偶姻醚(acyloin ether)類;9-氧硫 (thioxanthone)、2-氯9-氧硫、2-甲基9-氧硫、2,4-二甲基9-氧硫、異丙基9-氧硫、2,4-二乙基9-氧硫、2,4-二氯9-氧硫、2,4-二異丙基9-氧硫、9-氧硫-4-磺酸等的9-氧硫類;二苯基酮、4,4’-雙(二甲胺基)二苯基酮、4,4’-雙(二乙胺基)二苯基酮等的二苯基酮類;苯乙酮、2-(4-甲苯磺醯氧基)-2-苯基苯乙酮、對二甲胺基苯乙酮、2,2’-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、對甲氧基苯乙酮、2-甲基-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-啉苯基)-丁烷-1-酮等的苯乙酮類;蒽醌、2-乙基蒽醌、樟腦醌、1,4-萘醌等的醌類;2-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸(正丁氧基)乙酯、4-二甲胺基苯甲酸異戊酯、4-二甲胺基苯甲酸2-乙基己酯等的胺基苯甲酸類;苯甲醯甲基氯(phenacyl chloride)、三鹵甲基苯基碸(trihalomethyl phenyl sulfone)等的鹵素化合物;醯基氧化膦類;過氧化二-第三丁基等的過氧化物;1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯肟)]、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑基-3-基]-乙酮-1-(O-乙醯肟)acetyloxime)}等的肟酯類等,且亦可併用2種以上。
該等之中,作為本發明所使用的光聚合起始劑(B1),係以下述通式(5)所表示的化合物為佳。
[化4]
(式中,R21
係氫原子、碳數1~12的烷基、碳數3~8的環烷基、碳數2~5的烯基、被烷基取代或非取代之碳數6~20的苯基或是被烷基取代或非取代之碳數6~20的苯氧基,R22
係氫原子、碳數1~20的烷基、碳數3~8的環烷基、被烷基取代或非取代之碳數6~20的苯基、碳數2~20的烷醯基、被烷基取代或非取代之碳數7~20的苯甲醯基、碳數2~12之烷氧基羰基或是被烷基取代或非取代之碳數7~20的苯氧基羰基,R23
係碳數1~12的烷基,R24
、R25
、R26
及R27
係各自獨立地為氫原子、碳數1~12的烷基、被烷基取代或非取代之碳數3~8的環己基、被烷基取代或非取代之碳數6~20的苯基、碳數2~20的烷醯基、被烷基取代或非取代之碳數7~20的苯甲醯基、被烷基取代或非取代之碳數7~20的苄基羰基、碳數2~12的烷氧基羰基、被烷基取代或非取代之碳數7~20的苯氧基羰基、碳數1~20的醯胺基或硝基)
在通式(5)所表示之化合物,作為R21
,係以碳數1~10的烷基或被烷基取代或非取代之碳數6~12的苯基為佳,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、苯基等。該等之中,以碳數1~4的烷基為佳,以碳數1或2的烷基為更佳,以甲基為特佳。
在通式(5)所表示的化合物,作為R22
,係以碳數1~10的烷基或碳數2~5的烷氧基羰基為佳,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基。其中,以碳數1~6的烷基為佳,以碳數1~3的烷基為更佳,以甲基為特佳。
在通式(5)所表示的化合物,作為R23
所表示之碳數1~12的烷基,可舉出例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等。該等之中,以碳數1~8的烷基為佳,以碳數2~6的烷基為更佳,以乙基為特佳。
在通式(5)所表示的化合物,作為R24
、R26
及R27
,係以氫原子為佳。
在通式(5)所表示的化合物,作為R25
,係以被烷基取代或非取代之碳數7~20的苯甲醯基或是被烷基取代或非取代之碳數7~20的苄基羰基為佳,以2-甲基苯甲醯基、苄基羰基、或1,3,5-三甲基苄基羰基為特佳。
在通式(5)所表示的化合物,作為(O-醯肟系化合物)係沒有特別限定,在通式(5),可舉出R21
為苯基、R22
為辛基、R23
為乙基、R24
、R26
及R27
為氫原子、R25
為苯甲醯基之化合物;R21
為甲基、R22
為丁基、庚基或辛基、R23
為乙基、R24
、R26
及R27
為氫原子、R25
為苯甲醯基之化合物;R21
為苯基、R22
為辛基、R23
為乙基、R24
、R26
及R27
為氫原子、R25
為2-甲基苯甲醯基之化合物;R21
為甲基、R22
為甲基或辛基、R23
為乙基、R24
、R26
及R27
為氫原子、R25
為2-甲基苯甲醯基之化合物;R21
及R22
為甲基、R23
為乙基、R24
、R26
及R27
為氫原子、R25
為2-甲基-5-四氫呋喃基甲氧基苯甲醯基、2-甲基-4-四氫呋喃基甲氧基苯甲醯基或2-甲基-5-四氫呋喃基甲氧基苯甲醯基之化合物等。
作為光聚合起始劑(B1),能夠使用市售品。作為市售品,可舉出例如OXE02(商品名、CIBA SPECIALTY CHEMICALS公司製、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑基-3-基]-乙酮-1-(O-乙醯肟):在上述通式(5),R21
及R22
為甲基、R23
為乙基、R24
、R26
及R27
為氫原子、R25
為2-甲基苯甲醯基之化合物)。
在本發明之自由基硬化型感光性組成物之光聚合起始劑(B1)的含量係相對於組成物的總固體成分,以1~15質量%為佳,以2~7質量%為更佳。1~15質量%時,硬化性良好且藉由曝光、顯像能夠形成接近光罩圖案之圖案和線寬。
又,與光聚合起始劑(B1)同時使用2-氫硫基苯并咪唑、2-氫硫基苯并唑、2-氫硫基苯并噻唑、1,4-丁醇雙(3-氫硫基丁酸酯)、參(2-甲基氫硫基丙醯氧基乙基)異三聚氰酸酯、新戊四醇肆(3-氫硫基丁酸酯)等的硫醇化合物時,有顯現敏化(sensitization)之效果。
本發明的感光性組成物係自由基硬化型時,作為黏合劑樹脂(C),係能夠使用藉由上述光聚合起始劑(B1)所產生的自由基進行聚合之具有酸性基及乙烯性雙鍵之感光性樹脂(C1)。
感光性樹脂(C1)具有在1分子內參與上述光聚合之乙烯性雙鍵,而且更具有酸性基,因此使用鹼性顯像液能夠選擇性地除去未被硬化之感光性組成物的未曝光部,其結果,能夠形成隔壁。又,感光性樹脂(C1)係以實質上不具有基(1)及基(2)為佳。
作為具有感光性樹脂(C1)之酸性基,係沒有特別限定,可舉出羧基、酚性羥基、磺酸基、磷酸基等,亦可併用2種以上。
作為感光性樹脂(C1)所具有的乙烯性雙鍵,係沒有特別限定,可舉出(甲基)丙烯醯基、烯丙基、乙烯基、乙烯氧基等的加成聚合性基所具有的雙鍵,亦可併用2種以上。而且,該等加成聚合性基所具有之氫原子的一部分或全部亦可被烴基、較佳是甲基取代。
作為感光性樹脂(C1)係沒有特別限定,具體上可舉出含有具有酸性基之側鏈及具有乙烯性雙鍵之側鏈之樹脂(C1-1)、在環氧樹脂導入乙烯性雙鍵及酸性基而成之樹脂(C1-2)等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
樹脂(C1-1)係例如能夠藉由使將含有具有羥基、羧基、環氧基等的反應性基之單體、與具有酸性基之單體共聚合而得到之含有具有反應性基之側鏈及具有酸性基之側鏈之共聚物,及具有能夠對反應性基鍵結之官能基及具有乙烯性雙鍵之化合物溶解在溶劑並使其反應來合成。又,具有磷酸基以作為酸性基之單體,係沒有特別限定,可舉出2-(甲基)丙烯醯氧基乙烷磷酸等。
樹脂(C1-2)係例如能夠藉由使環氧基與具有羧基及乙烯性雙鍵之化合物反應後,使其與多元性羧酸或其酐反應來合成。具體上能夠藉由使環氧樹脂與具有羧基及乙烯性雙鍵之化合物反應,羧基與環氧樹脂的環氧基反應而導入乙烯性雙鍵。隨後,能夠藉由使導入有乙烯性雙鍵之樹脂的羥基與多元性羧酸或其酐反應來導入羧基。
作為環氧樹脂係沒有特別限定,可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、參酚甲烷型環氧樹脂、具有萘骨架之環氧樹脂、下述通式(6)所表示之具有聯苯骨架之環氧樹脂、下述通式(7)所表示之環氧樹脂、下述通式(8)所表示之環氧樹脂等。
[化5]
(式(6)中,s係1~50,以2~10為佳。又,苯環的氫原子亦可各自獨立地被碳數1~12的烷基、鹵素原子、或具有取代基之苯基取代亦可。)
[化6]
(式(7)中,R31
、R32
、R33
及R34
係各自獨立地為氫原子、氯原子或碳數1~5的烷基,t係0~10)
[化7]
(式(8)中,苯環的氫原子亦可各自獨立地被碳數1~12的烷基、鹵素原子、或具有取代基之苯基取代。u係0~10)
而且,通式(6)、通式(7)或通式(8)所表示之環氧樹脂、與具有羧基及乙烯性雙鍵之化合物反應後,使其與多元性羧酸酐反應時,多元性羧酸酐以使用二羧酸酐及四羧酸二酐的混合物為佳。此時,藉由使二羧酸酐與四羧酸二酐的比率變化,能夠控制分子量。
作為在環氧樹脂導入酸性基及乙烯性雙鍵而成之樹脂(C1-2),能夠使用市售品。作為此種市售品,任一者均為商品名,可舉出KAYARAD PCR-1069、K-48C、CCR-1105、CCR-1115、CCR-1163H、CCR-1166H、CCR-1159H、TCR-1025、TCR-1064H、TCR-1286H、ZAR-1535H、ZFR-1122H、ZFR-1124H、ZFR-1185H、ZFR-1492H、ZCR-1571H、ZCR-1569H、ZCR-1580H、ZCR-1581H、ZCR-1588H、ZCR-1629H(以上、日本化藥公司製)、EX1010(NAGASE CHEMTEX公司製)等。
作為在環氧樹脂導入酸性基及乙烯性雙鍵而成之樹脂(C1-2),係以在式(6)所表示之具有聯苯骨架之環氧樹脂導入酸性基及乙烯性雙鍵而成之樹脂、在式(7)所表示之環氧樹脂導入酸性基及乙烯性雙鍵而成之樹脂或在式(8)所表示之環氧樹脂導入酸性基及乙烯性雙鍵而成之樹脂為佳。藉由使用該樹脂,能夠在組成物中調配更多的黑色著色劑,能夠提高遮光性、光學濃度。又,能夠抑制顯像時之塗膜剝離而得到高解像度的圖案。另一方面,線的直線性良好,乃是較佳。而且,能夠維持後烘烤步驟後的外觀,且容易得到平滑的塗膜表面,乃是較佳。
在本發明所使用的上述感光性樹脂(C1),係質量平均分子量以1.5×103
~30×103
為佳,以2.0×103
~15×103
為更佳。該質量平均分子量小於1.5×103
時,曝光時的硬化不夠充分,超過30×103
時,顯像性有下降的情形。
感光性樹脂(C1)所具有的乙烯性雙鍵之數目係在平均1分子內以3個以上為佳,以6個以上為更佳。該乙烯性雙鍵的數目為3個以上時,容易增加曝光部分與未曝光部分之鹼溶解度差異,能夠以較少的曝光量來形成微細的圖案。
感光性樹脂(C1)係酸值以10~300mgKOH/g為佳,以30~150mgKOH/g為更佳,10~300mgKOH/g時,感光性組成物的顯像性良好。
本發明自由基硬化型感光性組成物之上述感光性樹脂(C1)的含量,相對於組成物的總固體成分,以5~80質量%為佳,以10~60質量%為更佳。5~80質量%時,感光性組成物的顯像性良好。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,係將上述聚合物(A)、作為光硬化起始劑(B)之光聚合起始劑(B1)、及作為黏合劑樹脂(C)之具有酸性基及乙烯性雙鍵的感光性樹脂(C1)設為必要成分並含有,但是在不損害本發明效果的範圍,能夠將提升各種功能設為目的而含有以下說明的任意成分。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,作為促進自由基硬化之任意成分,係以含有具有2個以上的乙烯性雙鍵之交聯劑(D)為佳。藉此,可在曝光時提升感光性樹脂(C1)的硬化性,並減少形成隔壁時之曝光量。又,上述交聯劑(D)係以實質上不具有酸性基為佳。
作為具有2個以上的乙烯性雙鍵之交聯劑(D),係沒有特別限定。具體上可舉出二伸乙甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四伸乙甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三伸丙甘醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、雙三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化異三聚氰酸三丙烯酸酯、胺甲酸乙酯丙烯酸酯(urethane acrylate)等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
在本發明,作為具有2個以上的乙烯性雙鍵之交聯劑(D),能夠使用市售品。作為此種市售品,可舉出KAYARAD DPHA(商品名、日本化藥公司製、二新戊四醇五丙烯酸酯與二新戊四醇六丙烯酸酯之混合物)、NK酯A-9300(商品名、新中村化學工業公司製、乙氧基化異三聚氰酸三丙烯酸酯)、NK酯A-9300-1CL(商品名、新中村化學工業公司製、ε-己內酯改質異三聚氰酸參(2-丙烯醯氧乙基酯)、BANI-M(商品名、丸善石油化學公司製、雙[4-(烯丙基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺)苯基]甲烷、BANI-X(商品名、丸善石油化學公司製、N,N’-間苯二甲基-雙(烯丙基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺))等。
又,作為胺甲酸乙酯丙烯酸酯,可舉出日本化藥公司製KAYARAD UX系列,作為具體上的商品名,可舉出UX-3204、UX-6101、UX-0937、DPHA-40H、UX-5000、UX-5002D-P20等。
從賦予塗膜硬度來抑制熱下垂之觀點,以A-9300、BANI-M及BANI-X為佳,就賦予塗膜柔軟性之觀點,以A-9300-1CL為佳。因為胺甲酸乙酯丙烯酸酯能夠實現適當的顯像時間,顯像性變得良好,乃是較佳。
本發明自由基硬化型感光性組成物之上述交聯劑(D)的含量,相對於組成物的總固體成分,以1~50質量%為佳,以5~30質量%為更佳。1~50質量%時,感光性組成物的顯像性變得良好。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,該硬化物係使用於如黑色矩陣被要求遮光性之用途時,以按照被要求之隔壁的光學濃度而含有黑色著色劑(E)為佳。
作為黑色著色劑(E),係沒有特別限定,可舉出碳黑、苯胺黑、蒽醌系黑色顏料、鈦黑等的金屬氧化物、銀錫合金等的金屬粒子、苝(perylene)系黑色顏料等。具體上可舉出C.I.顏料黑1、6、7、12、20、31等。又,黑色著色劑(E)亦可是紅色顏料、藍色顏料、綠色顏料等有機顏料和無機顏料之混合物。該等之中,考慮遮光性大小時,以碳黑為佳。又,碳黑亦可以使用樹脂等表面處理。又,為了調整黑色著色劑(E)的色調,能夠將碳黑與藍色顏料和紫色顏料併用。
又,作為黑色著色劑(E)所使用的碳黑,係藉由BET法之比表面積以50~200m2
/g為佳。該比表面積太小時,有造成隔壁的形狀劣化之情形,比表面積太大時,後述的分散助劑會過度地吸附在黑色著色劑(E),而產生必須添加大量的分散助劑之情形。
而且,考慮感光性組成物之曝光敏感度時,作為黑色著色劑(E)所使用的碳黑,其酞酸二丁酯的吸油量係以120cc/100g以下為佳,以較小者為更佳。
又,作為黑色著色劑(E)所使用的碳黑,其平均一次粒徑係以20~50nm為佳。該平均一次粒徑太小時,在高濃度下變得難以使其分散,而有難以得到經時安定性良好的感光性組成物的情形,平均一次粒徑太大時,有造成隔壁的形狀劣化之情形。該碳黑係平均二次粒徑以80~200nm為佳。而且,碳黑的粒徑能夠使用透射型電子顯微鏡來測定。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,調配用以對該塗膜硬化物賦予如黑色矩陣的遮光性之黑色著色劑(E)時,黑色著色劑(E)的含量係亦取決於被要求的遮光性、光學濃度,相對於組成物的總固體成分,以15~60質量%為佳,以20~50質量%為更佳,以25~40質量%為特佳。該含量太少時,作為黑色矩陣等時,隔壁的光學濃度有不足的情形,含量太多時,有感光性組成物的硬化性下降、隔壁的外觀下降、拒液性下降之情形。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,係含有上述黑色著色劑(E)等的分散性材料時,為了提升其分散性,以含有高分子分散劑為佳。作為高分子分散劑係沒有特別限定,可舉出胺甲酸酯系、聚醯亞胺系、醇酸系、環氧系、聚酯系、三聚氰胺系、酚系、丙烯酸系、聚醚系、氯乙烯系、氯乙烯乙酸乙烯酯系共聚物系、聚醯胺系、聚碳酸酯系等。其中,以胺甲酸酯系、或聚酯系為佳。又,高分子分散劑亦可具有聚氧乙烯及/或聚氧丙烯。
為了分散黑色著色劑(E)而使用高分子分散劑時,考慮對黑色著色劑(E)之親和性時,以使用具有鹼性基之高分子分散劑為佳。作為鹼性基,係沒有特別限定,可舉出1級、2級或3級的胺基。
作為此種高分子分散劑,可使用市售品,作為市售品,可舉出例如DISPARLON DA-7301(商品名、楠本化成公司製)、BYK161、BYK162、BYK163、BYK182(以上全部是商品名、BYK-Chemie公司製)等。SOLSPERSE 5000、SOLSPERSE 17000(以上全部是商品名、ZENECA公司製)等。
相對於黑色著色劑(E)等的分散性材料,高分子分散劑的添加量係以5~30質量%為佳,以10~25質量%為更佳。該添加量太少時,提高分散性之效果有變為不充分之情形,添加量太多時,有感光性組成物的顯像性下降之情形。
又,本發明之自由基硬化型感光性組成物,亦可含有酞菁系顏料衍生物和金屬酞菁磺醯胺化合物作為分散助劑。認為分散助劑係吸附在黑色著色劑(E)等的分散性材料及高分子分散劑而具有使其提升分散安定性之功能。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,係按照需要亦可含有微粒子。藉此,在後述之後烘烤時能夠抑制隔壁的形狀變化。
作為微粒子,係沒有特別限定,可舉出二氧化矽、氧化鋯、氟化鎂、錫摻雜氧化銦(ITO)、銻摻雜氧化錫(ATO)等的無機系微粒子;聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的有機系微粒子。作為微粒子,考慮耐熱性時,以無機系微粒子為佳,考慮取得容易性和分散安定性時,以二氧化矽、或氧化鋯為佳。又,感光性組成物係含有黑色著色劑(E)及用以使其分散性提升之高分子分散劑時,考慮該高分子分散劑的吸附能力時,微粒子係以帶負電為佳。而且,考慮感光性組成物的曝光敏感度時,微粒子係以曝光時不吸收被照射的光線為佳,以不吸收超高壓水銀燈的主發光波長亦即i射線(365nm)、h射線(405nm)、g射線(436nm)為特佳。
就隔壁的表面平滑性變得良好而言,微粒子的粒徑的平均粒徑係以1μm以下為佳,以200nm以下為更佳。
本發明自由基硬化型感光性組成物之微粒子的含量,係相對於組成物的總固體成分,以3~30質量%為佳,以5~20質量%為更佳。該含量太少時,在後烘烤時隔壁的形狀有變化之情形,含量太多時,感光性組成物的分散安定性有下降的情形。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,係按照需要亦可含有矽烷偶合劑。藉此,能夠使隔壁與基板的密著性提升。
作為矽烷偶合劑,係沒有特別限定。具體上可舉出具有四乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane
)、甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-氫硫基丙基三甲氧基矽烷、十七氟辛基乙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷基之聚氧伸烷基、咪唑矽烷等,亦可併用2種以上。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,係按照需要亦可含有熱硬化劑。藉此,能夠提升隔壁的耐熱性、耐透水性。又,上述聚合物(A)具有熱交聯性官能基時,聚合物(A)與熱硬化劑係化學鍵結,藉此,亦能夠得到將聚合物(A)固定化在隔壁之效果。
作為熱硬化劑,係沒有特別限定,可舉出胺基樹脂(六甲氧基羥甲基三聚氰胺等的三聚氰胺化合物等)、具有2個以上的環氧基之化合物、具有2個以上的肼基之化合物、聚碳化二亞胺化合物、具有2個以上的唑啉基之化合物、具有2個以上的吖環丙烷之化合物、多價金屬類、具有2個以上的氫硫基之化合物、聚異氰酸酯化合物等,亦可併用2種以上。該等之中,考慮隔壁的耐藥品性時,以胺基樹脂、具有2個以上的環氧基之化合物或具有2個以上的唑啉之化合物為佳。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,係按照需要亦可含有磷酸化合物。藉此,因為能夠使與基板的密著性提升,乃是較佳。作為磷酸化合物,可舉出一(甲基)丙烯醯氧基亞磷酸乙酯、二(甲基)丙烯醯氧基亞磷酸乙酯、三(甲基)丙烯醯氧基亞磷酸乙酯等。
又,本發明之自由基硬化型感光性組成物,係除了上述各種成分以外,亦可按照需要含有硬化促進劑、增黏劑、可塑劑、消泡劑、調平劑、防縮孔劑、紫外線吸收劑等。
本發明之自由基硬化型感光性組成物,能夠藉由將上述說明的各種必要成分及按照需要添加之任意成分,依照上述調配量使用通常的方法均勻地混合來調製。
本發明的感光性組成物係酸硬化型時,感光性組成物含有聚合物(A)、作為光硬化起始劑(B)之光酸產生劑(B2)、及作為黏合劑樹脂(C)之具有羧基及/或酚性羥基之鹼可溶性樹脂(C21)和具有2個以上能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物亦即交聯性樹脂(C22)。此種酸硬化型的感光性組成物係在微影術等之曝光時,在光照射部分,從光酸產生劑(B2)產生酸,並藉由具有羧基及/或酚性羥基之鹼可溶性樹脂(C21)、與具有2個以上能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物亦即交聯性樹脂(C22)進行交聯反應,來形成塗膜硬化物。
以下,說明本發明之酸硬化型感光性組成物所含有的各成分。
在本發明之酸硬化型感光性組成物所含有的聚合物(A),係本發明感光性組成物之特徵性成分,亦包含其較佳態樣,在上述自由基硬化型感光性組成物已說明之聚合物(A),係能夠應用在酸硬化型感光性組成物中。
又,在聚合物(A)的感光性組成物之含量,亦能夠與上述同樣。而且,除了上述聚合物(A)以外,與自由基硬化型感光性組成物的情況同樣地可使用作為能夠賦予隔壁拒液作用的成分且在上面已說明的聚合物(A)’。
本發明的感光性組成物係酸硬化型時,作為感光性組成物(B)能夠使用藉由光線而產生酸之化合物亦即光酸產生劑(B2)。作為光酸產生劑(B2),係可舉出例如二芳基碘鹽、三芳基鋶鹽、三系化合物、磺醯基化合物、磺酸酯類等。
作為二芳基碘鹽的陽離子部分之具體例,可舉出二苯基碘鎓、4-甲氧苯基苯基碘鎓、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓等。作為二芳基碘鹽的陰離子部分之具體例,可舉出三氟甲磺酸鹽、九氟丁磺酸鹽、對甲苯磺酸鹽、五氟苯磺酸鹽、六氟磷酸酯、四氟硼酸鹽、六氟銻酸鹽、(Rf
)k
PF(6-k) -
(其中,k係1~6的整數)等。二芳基碘鹽係由前述陽離子部分之1種及前述陰離子部分之1種的組合所構成。可舉出例如雙(4-三丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸鹽等。
作為三芳基鋶鹽的陽離子部分之具體例,可舉出三苯基鋶、二苯基-4-甲基苯基鋶、二苯基-2,4,6-三甲苯基鋶等。作為三芳基鋶鹽的陰離子的具體例,可舉出前述二芳基碘鹽的陰離子部分之具體例。三芳基鋶鹽係由前述陽離子部分之1種及前述陰離子部分之1種之組合所構成。可舉出例如三苯基鋶三氟甲磺酸鹽等。
作為三系化合物之具體例,可舉出2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-(4-甲氧苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-(2-呋喃基)乙烯基-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-(3,4-二甲氧苯基)乙烯基-雙(三氯甲基)-1,3,5-三等。
作為磺醯基化合物的具體例,可舉出雙(苯磺醯基)重氮甲烷、雙(第三丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷等。
作為磺酸酯類的具體例,可舉出2-硝基苄基對甲苯磺酸酯、α-(對甲苯磺醯氧基亞胺基)-苯基乙腈等。
本發明酸硬化型感光性組成物之光酸產生劑(B2)的含量,相對於組成物的總固體成分,以0.1~30質量%為佳,以1~20質量%為更佳。在該範圍時,感光性組成物的顯像性變得良好。
本發明的感光性組成物係酸硬化型時,作為黏合劑樹脂(C),可舉出鹼可溶性樹脂(C21)與交聯性樹脂(C22)之組合,該鹼可溶性樹脂(C21)係具有藉由上述光酸產生劑(B2)所產生的酸之作用來進行交聯聚合之羧基及/或酚性羥基;而該交聯性樹脂(C22)係具有2個以上之能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物。
鹼可溶性樹脂(C21)係具有羧基及/或酚性羥基。藉由具有羧基及/或酚性羥基,而可溶於鹼性溶液,又,與具有2個以上之能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物亦即交聯性樹脂(C22)進行交聯,能夠形成塗膜硬化物。鹼可溶性樹脂(C21)係只要對於構成感光性組成物在微影術等所使用的顯像液之鹼性溶液為可溶的樹脂,無任何限制而可以使用,可舉出例如將具有羧基及乙烯性雙鍵之單體及/或具有酚性羥基及乙烯性雙鍵之單體設為必要,使其聚合而得到的樹脂(C21-1)、酚樹脂等。該等樹脂係以實質上不具有基(1)及基(2)為佳。
將具有羧基及乙烯性雙鍵之單體及/或具有酚性羥基及乙烯性雙鍵之單體設為必要並使其聚合而得到的樹脂(C21-1),係能夠藉由將具有羧基及乙烯性雙鍵之單體及/或具有酚性羥基及乙烯性雙鍵之單體設為必要並使其與其他單體共聚合來得到。又,在該鹼可溶性樹脂(C21-1),依據其他單體之單體單位的比率,係以30~95質量%以下為佳,以50~90質量%以下為更佳。在該範圍時,感光性組成物的鹼溶解性、顯像性良好。
又,作為在製造上述鹼可溶性樹脂(C21-1)時所使用之具有羧基及乙烯性雙鍵之單體,可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸、巴豆酸、伊康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、桂皮酸、或該等的鹽。作為具有酚性羥基及乙烯性雙鍵之單體,可舉出鄰羥基苯乙烯、間羥基苯乙烯、對羥基苯乙烯等該等的苯環的1個以上氫原子係被甲基、乙基、正丁基等的烷基、甲氧基、乙氧基、正丁氧基等的烷氧基、鹵素原子、烷基的1個以上氫原子被鹵素原子取代之鹵烷基、硝基、氰基、醯胺基取代而成之化合物等。作為其他單體,能夠使用與製造上述聚合物(A)所使用之其他單體同樣的單體。
作為酚樹脂,係將選自苯酚、甲酚、二甲苯酚、間苯二酚、氫醌等的芳香族羥基化合物及該等的烷基取代或鹵素取代芳香族化合物之至少1種者亦即酚類,與甲醛、乙醛、苯甲醛等的醛化合物聚縮合而得到者,可舉出例如苯酚-甲醛樹脂、甲酚-甲醛樹脂、苯酚-甲酚-甲醛樹脂共縮合樹脂等。
鹼可溶性樹脂(C21)的酸值係以10~600mgKOH/g為佳,以50~300mgKOH/g為更佳。在該範圍時,感光性組成物的顯像性變得良好。
鹼可溶性樹脂(C21)的數平均分子量係以200~20000為佳,以2000~15000為更佳。在該範圍時,感光性組成物的鹼溶解性、顯像性變得良好。又,質量平均分子量係以1.5×103
~30×103
為佳,以2.0×103
~15×103
為更佳。該質量平均分子量小於1.5×103
時,曝光時的硬化有變得不充分之情形,超過30×103
時,顯像性有下降的情形。
本發明酸硬化型感光性組成物之具有羧基及/或酚性羥基之鹼可溶性樹脂(C21)的含量,相對於組成物的總固體成分,以10~90質量%為佳,以30~80質量%為更佳。在該範圍時,本發明的感光性組成物的顯像性良好。
交聯性樹脂(C22)係具有2個以上之能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物。藉由具有2個以上之能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基,可與具有羧基及/或酚性羥基之鹼可溶性樹脂(C21)交聯來形成塗膜硬化物。又,上述聚合物(A)係具有羧基及/或羥基時,聚合物(A)亦能夠交聯而形成塗膜硬化物。交聯性樹脂(C22)係以實質上不具有基(1)及基(2)之化合物為佳。
作為交聯性樹脂(C22),以選自由胺基樹脂、環氧化合物、唑啉化合物所組成群組之至少1種者為佳,該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
作為胺基樹脂,可舉出將三聚氰胺系化合物、胍胺系化合物、尿素系化合物等的胺基之一部分或全部進行羥甲基化而成之化合物、或是將該羥甲基化而成之化合物的羥基的一部分或全部使用甲醇、乙醇、正丁醇、2-甲基-1-丙醇等進行醚化而成之化合物、例如六甲氧基甲基三聚氰胺等。
作為環氧化合物,可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚-酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚-酚醛清漆型環氧樹脂、參酚甲烷型環氧樹脂、溴化環氧樹脂等的環氧丙基醚類、3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯、雙(2,3-環氧環戊基)醚等的脂環式環氧樹脂、六氫酞酸二環氧丙酯、四氫酞酸二環氧丙酯、酞酸二環氧丙酯等的環氧丙酯類、四環氧丙基二胺基二苯基甲烷、三環氧丙基對胺基苯酚等的環氧丙基胺類、三環氧丙基異三聚氰酸酯等的雜環式環氧樹脂等。
作為唑啉化合物,可舉出2-乙烯基-2-唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-唑啉、2-異丙烯基-2-唑啉、2-異丙烯基-4-甲基-2-唑啉等的聚合性單體的共聚物。
本發明酸硬化型感光性組成物之具有2個以上之能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物亦即交聯性樹脂(C22)的含量,相對於組成物的總固體成分,以1~50質量%為佳,以5~30質量%為更佳。在該範圍時,感光性組成物的顯像性變得良好。
本發明之酸硬化型感光性組成物係含有上述聚合物(A)、作為光硬化起始劑(B)之光酸產生劑(B2)、及作為黏合劑樹脂(C)之具有羧基及/或酚性羥基之鹼可溶性樹脂(C21)和具有2個以上之能夠與羧基及/或酚性羥基反應的基之化合物亦即交聯性樹脂(C22),且在不損害本發明效果的範圍,亦能夠將提升各種功能當作目的而含有各種任意成分。
作為此種任意成分,在上述自由基硬化型感光性組成物所說明的任意成分之中,除了具有2個以上乙烯性雙鍵之交聯劑(D)以外的全部成分,與自由基硬化型感光性組成物時同樣地可使用於酸硬化型感光性組成物。
本發明之酸硬化型感光性組成物,能夠藉由將上述說明的各種必要成分、按照需要而添加的任意成分依照上述調配量且使用通常的方法均勻地混合來調製。
使用上述說明的自由基硬化型感光性組成物和酸硬化型感光性組成物等之本發明感光性組成物來形成隔壁時,在使用以溶劑稀釋感光性組成物而成的稀釋液形成塗膜(濕潤膜)後,以將溶劑揮發去除來形成感光性組成物的塗膜為佳。
作為稀釋感光性組成物之溶劑係沒有特別限定。具體上可舉出乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、乙二醇等的醇類;丙酮、甲基異丁基酮、環己酮等的酮類;2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-丙氧基乙醇等的賽路蘇類;2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇等的卡必醇類;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、丙醇酸乙酯(ethyl lactate)、丙醇酸正丁酯(n-butyl lactate)、乙二醇一甲基醚乙酸酯、乙二醇一乙基醚乙酸酯、乙二醇一丁基醚乙酸酯、二伸乙甘醇一甲基醚乙酸酯、二伸乙甘醇一乙基醚乙酸酯、二伸乙甘醇一丁基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、環己醇乙酸酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、γ-丁內酯、3-甲氧基乙酸丁酯、3-甲基-3-甲氧基乙酸丁酯、甘油三乙酸酯等的酯類;二伸乙甘醇二甲基醚、二伸乙甘醇二乙基醚、二伸乙甘醇二丁基醚、三伸乙甘醇二甲基醚、四伸乙甘醇二甲基醚、丙二醇二甲基醚、二伸丙甘醇二甲基醚、二丁基醚、二伸乙甘醇甲基乙基醚等的醚類、環己酮、4-丁內酯等,亦可併用2種以上。
又,以溶劑稀釋上述感光性組成物而成的稀釋液,以感光性組成物濃度亦即固體成分濃度成為5~40質量%的方式調製為佳,以成為10~25質量%的方式調製為更佳。
本發明的隔壁係使用上述本發明之感光性組成物的塗膜硬化物,而被形成為將基板分隔成複數個像素形成用的間隔之狀態,可應用在彩色濾光片和有機EL元件的黑色矩陣等。
以下,製造本發明隔壁方法之其中一個例子,係說明有關藉由微影術步驟來製造隔壁之方法。
首先,將本發明感光性組成物的稀釋液塗布在基板。作為基板,係沒有特別限定,可舉出各種玻璃板;SiC基板、矽等的無機基板;ITO等的無機氧化物基板;聚酯(聚對酞酸乙二酯等)、聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯等)、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碸、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸樹脂等的熱塑性樹脂片;環氧樹脂、不飽和聚酯等的熱硬化性樹脂之硬化片等。考慮耐熱性時,基板係以玻璃板及聚醯亞胺等的耐熱性樹脂為佳。又,可能從基板之未形成有隔壁之側的面曝光,因此基板係以透明為佳。而且,基板亦可以是在玻璃基板等的透明基板上,形成有機膜或TFT(Thin Film Transistor;薄膜電晶體)、ITO、SiO2等的無機氧化物膜之基板或經圖案化之基板;形成矽氮化物和聚醯亞胺等的絕緣膜之基板、將積層有該等基板之積層基板。
作為塗布法,係沒有特別限定,可舉出旋轉塗布法、噴霧法、狹縫塗布法、輥塗布法、轉動塗布法、棒塗布法等。
隨後,將在基板所形成的塗膜加以乾燥。藉此,因為溶劑揮發,而能夠得到無黏著性的感光性組成物之塗膜。作為乾燥方法,係沒有特別限定,可舉出真空乾燥、加熱乾燥。為了不產生塗膜外觀不均勻情況且能夠效率良好地使其乾燥,以併用真空乾燥及加熱乾燥為佳。乾燥條件係依照在感光性組成物所含有的成分之種類、組成等而異,真空乾燥係以10~500Pa(絕對壓力)進行10~300秒為佳,加熱乾燥係以50~120℃進行10~2000秒為佳。
隨後,透過預定圖案的光罩而將塗膜予以曝光。作為曝光時所照射的光線係沒有特別限定,可舉出可見光、紫外線、遠紫外線、KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、F2
準分子雷射、Kr2
準分子雷射、KrAr準分子雷射、Ar2
準分子雷射等的雷射、X射線、電子射線等。波長係以100~600nm的光線為佳,波長係以300~500nm的光線為更佳,以i射線(365nm)、h射線(405nm)、g射線(436nm)為特佳。而且,作為光源,能夠使用眾所周知的超高壓水銀燈等。
曝光量通常係i射線基準為5~1000mJ/cm2
,以10~400mJ/cm2
為佳,以20~200mJ/cm2
為更佳,以50~100mJ/cm2
為特佳。曝光量為小於5mJ/cm2
時,塗膜的硬化變得不充分,顯像性有下降之情形,超過1000mJ/cm2
時,有無法得到高解像度之情形。
隨後,使用顯像液而去除塗膜的未曝光部來顯像。作為顯像液沒有特別限定,可舉出無機鹼類、胺類、醇胺類、第4級銨鹽等鹼的水溶液。顯像時間亦即使其與顯像液接觸之時間係以5~180秒間為佳。作為顯像方法,係沒有特別限定,可舉出液體盛裝法、浸漬法、噴洗法等。
而且,以進行噴洗(jet rinse)為佳。所謂噴洗係對著形成有隔壁之基板,將水壓縮、或是將水及空氣壓縮並進行噴霧之步驟。壓力係以2~20MPa為佳。藉由進行噴洗,能夠去除在顯像步驟溶解殘留的殘渣、和顯像中溶解之感光性組成物的成分之一部分再黏附在基板者。
又,在噴洗後,藉由使用壓縮空氣和壓縮氮氣使其風乾,能夠去除基板上的水分。
隨後,亦可對被顯像後的隔壁進行後曝光。此時,可從形成有隔壁之側及未形成有隔壁之側的面中任一者進行曝光,亦可從兩面進行曝光。曝光時所照射的光線係以紫外線為佳。
作為光源,能夠使用眾所周知的超高壓水銀燈、高壓水銀燈等。該等光源通常係發射有助於隔壁硬化之波長600nm以下的光線,且成為隔壁氧化分解的原因之波長為200nm以下的光線係發射較少者。而且,在光源所使用的石英管玻璃係以具有阻隔200nm以下的光線之濾光片功能為佳。
曝光量通常為50mJ/cm2
以上,以200mJ/cm2
以上為佳,以1000mJ/cm2
以上為更佳,以2000mJ/cm2
以上為特佳。
又,作為光源,亦可使用低壓水銀燈,低壓水銀燈發射較多波長為200nm以下的光線,因此曝光量以500mJ/cm2
以下為佳,以300mJ/cm2
以下為更佳。
在顯像後(進行後曝光時係後曝光後),以將隔壁加熱為佳。加熱條件係以在150~250℃下進行5~90分鐘為佳,加熱溫度係以180℃以上為更佳。加熱溫度太低時,有耐藥品性不充分之情形,且在隔壁塗布油墨時,有隔壁膨脹、或油墨滲透之情形。另一方面,加熱溫度太高時,有隔壁產生熱分解之情形。
作為加熱裝置,能夠使用加熱板、烘箱等。
藉由經過如以上的微影術步驟而使本發明的感光性組成物硬化,能夠形成本發明的隔壁。在本發明的隔壁,按照需要而藉由在其製造所使用的感光性組成物中調配黑色著色劑(E),能夠構成呈黑色之黑色矩陣。此時,藉由使用感光性組成物而形成隔壁,來形成黑色矩陣。
本發明的隔壁,其寬度(平均值)係以100μm以下為佳,以20μm以下為更佳。又,相鄰接隔壁之間的距離、亦即開口部的寬度(平均值)係以300μm以下為佳,以100μm以下為更佳。而且,隔壁的高度(平均值)係以0.05~50μm為佳,以0.2~10μm為更佳。
通常,作為由感光性組成物的塗膜硬化物所構成之隔壁的拒液性(拒油墨性),可舉出拒水性及拒油性,其各自能夠藉由水及PGMEA(丙二醇一甲基醚乙酸酯:多半被使用作為油墨的溶劑之有機溶劑)的接觸角來評價。本發明的隔壁之上面,其水的接觸角係以90°~150°為佳,以95°~120°為更佳。又,隔壁之上面,其PGMEA的接觸角係以35°~55°為佳,以40°~50°為更佳。
本發明的彩色濾光片,在基板上具有複數像素及位於相鄰接像素間之隔壁,其特徵為前述隔壁係使用上述本發明的隔壁所形成,且前述像素係使用噴墨法所形成。又,在本發明的彩色濾光片中,隔壁係以光學濃度為2~7左右的黑色矩陣為佳。
本發明的彩色濾光片如前所述,能夠藉由在基板上形成隔壁、例如黑色矩陣後,使用噴墨法在隔壁的開口部塗布油墨以形成像素來加以製造。
作為噴墨法,係沒有特別限定,可舉出藉由連續地噴射帶電的油墨並控制磁場之方法;使用壓電元件而間歇地噴射油墨之方法;及將油墨加熱並利用其發泡而間歇地噴射之方法等。
作為像素的配列,係沒有特別限定,可舉出條紋型、馬賽克型、三角型、4像素配置型等眾所周知的配列。
油墨係主要含有著色成分、黏合劑樹脂成分及溶劑,亦可為水性油墨及油性油墨中任一者。作為著色成分,以耐熱性、耐光性等優良的顏料及/或染料為佳。作為黏合劑樹脂成分,以透明且耐熱性優良的樹脂為佳,可舉出丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂、胺甲酸酯樹脂等。水性油墨係以水並按照需要含有水溶性有機溶劑來作為溶劑,且含有水溶性樹脂及/或水分散性樹脂來作為黏合劑樹脂成分。又,油性油墨含有有機溶劑來作為溶劑,且含有對有機溶劑可溶的樹脂來作為黏合劑樹脂成分。
又,使用噴墨法並在隔壁、例如黑色矩陣的開口部塗布油墨後,能夠按照需要而進行乾燥、加熱硬化、紫外線硬化等來形成像素。
而且,在隔壁的開口部形成像素之後,能夠按照需要而形成保護膜。藉此,在使彩色濾光片的表面平滑性提升之同時,能夠隔離來自隔壁和像素的溶出物到達與保護膜鄰接的液晶層。
此時,在形成保護膜之前,以除去隔壁上面的拒液性為佳。藉此,能夠抑制隔壁的上面不沾保護膜用的塗布液。作為除去隔壁的上面之拒液性的方法,沒有特別限定,可舉出電漿灰化處理、光灰化處理等。
而且,為了將使用本發明的彩色濾光片而製造的液晶面板加以高品質化,亦可按照需要在隔壁、例如黑色矩陣上形成光間隙子。
本發明的有機EL元件,在基板上具有複數像素及位於相鄰接像素間之隔壁,其特徵為前述隔壁係使用上述本發明的隔壁所形成,且前述像素係使用噴墨法所形成。
本發明的有機EL元件係能夠如以下進行來加以製造。首先,使用濺鍍法等在玻璃基板等的透明基板形成ITO等的透明電極,並且按照需要將透明電極蝕刻成所需要的圖案。隨後,與彩色濾光片時同樣地,在基板上形成隔壁、例如黑色矩陣後,使用噴墨法在隔壁(黑色矩陣)的開口部依照順序塗布作為油墨之電洞輸送材料的溶液及發光材料的溶液並加以乾燥,以形成電洞輸送層及發光層。而且,藉由使用蒸鍍法等形成鋁等的電極並形成像素,能夠得到有機EL元件。
以下,基於實施例而說明本發明,但是本發明不被該等限定。又,份係意味著質量份。
在以下的各例所使用的化合物之略號如以下所表示。
C6FMA:CH2
=C(CH3
)COOCH2
CH2
(CF2
)6
F
X-24-8201:含二甲基矽酮鏈之甲基丙烯酸酯X-24-8201(信越化學工業公司製)(在通式(4),R8
係甲基、Z係三亞甲基(trimethylene)、R1
、R2
、R3
係各自為甲基、n係分子間的平均值為24之化合物)
MAA:甲基丙烯酸
2-HEMA:甲基丙烯酸2-羥基乙酯
PME400:BLEMMER-PME-400(日本油脂公司製:CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)k
CH3
:式中的k係表示分子間的平均值,k的值為9)
PME1000:BLEMMER-PME-1000(日本油脂公司製:CH2
=C(CH3
)COO(CH2
CH2
O)k
CH3
:式中的k係表示分子間的平均值,k的值為23)
GMA:甲基丙烯酸環氧丙酯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
V-65:V-65(和光純藥公司製、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈))
n-DM:正十二烷基硫醇
MEK:2-丁酮
OXE02:OXE02(CIBA SPECIALTY CHEMICALS公司製、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑基-3-基]-乙酮-1-(O-乙醯肟)(在上述通式(5),R21
及R22
係甲基、R23
係乙基、R24
、R26
及R27
係氫原子、R25
係2-甲基苯甲醯基之化合物)
EX1010:EX-1010(NAGASE CHEMTEX公司製、在上述通式(7)所表示之環氧樹脂導入乙烯性雙鍵及酸性基而成之樹脂的溶液,固體成分為70質量%、質量平均分子量為3,020)
ZCR1569H:ZCR-1569H(日本化藥公司製、在通式(6)所表示之具有聯苯基骨架之環氧樹脂導入乙烯性雙鍵及酸性基而成之樹脂的溶液,固體成分為70質量%、質量平均分子量為4,710)
DPHA:KAYARAD DPHA(日本化藥公司製、二新戊四醇五丙烯酸酯與二新戊四醇六丙烯酸酯之混合物)
A9300:NK ESTER A-9300(新中村化學工業公司製、乙氧基化異三聚氰酸三丙烯酸酯)
PGMEA:丙二醇一甲基醚乙酸酯
CB:碳黑分散液(平均二次粒徑120nm、分散介質:PGMEA、碳黑20質量%、胺價為18mgKOH/g的聚胺甲酸酯系高分子分散劑5質量%)
二氧化矽:二氧化矽分散液(平均粒徑20nm、分散介質PGMEA、固體成分30質量%)
在具備攪拌機之內容積為1L的高壓釜,添加420.0g的MEK、90.0g的C6FMA、9.0g的MAA、81.0g的PME1000及0.5g的聚合起始劑V-65,一邊在氮氣環境下攪拌一邊在50℃下使其聚合24小時,以合成粗共聚物。在所得到的粗共聚物的溶液添加己烷並再沈澱精製後,進行真空乾燥來得到162.4g相當於聚合物(A)之聚合物(A-1)。聚合物(A-1)的數平均分子量為37,800、質量平均分子量為58,730。
在上述聚合物(A-1)的合成,除了如表1所示變更原料的調配以外,藉由其他相同的反應來得到相當於聚合物(A)之聚合物(A-2)~(A-4)。
在上述聚合物(A-1)的合成,除了如表1所示變更原料的調配以外,藉由其他相同的反應來得到不適合聚合物(A)之聚合物(R-1)~(R-2)。
關於在上述所得到之各聚合物(A)及比較例聚合物(R),使用以下方法所測定的數平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)、Mw/Mn、氟原子(F)的含量、聚氧伸烷基的含有比率、矽原子(Si)的含量、酸值、顯像液溶解性與聚合物產量一同顯示在表1。
數平均分子量(Mn)及質量平均分子量(Mw)係使用凝膠滲透層儀析法,並將苯乙烯設為標準物質來測定。作為凝膠滲透層析儀,係使用HPLC-8220GPC(TOSOH公司製)。管柱係使用將3支shodex LF-604連接而成者。檢測器係使用RI檢測器。標準物質係使用EasiCal PS1(Polymer Laboratories公司製)。而且,測定數平均分子量及質量平均分子量時,係將管柱保持在37℃且使用四氫呋喃作為洗滌液,並將流速設為0.2mL/分鐘,來注入40uL之測定試樣為0.5質量%之四氫呋喃溶液。
聚合物中的氟原子含量,係從聚合反應的添加值所算出。
聚合物中之聚氧伸烷基的含有比率係從聚合反應的添加值所算出。
聚合物中的矽原子含量,係從聚合反應的添加值所算出。
酸值係從原料亦即單體的調配比率所算出之理論值。
將在上述所得到之各聚合物添加至0.1%的NaCO3
水溶液(pH11、溫度23℃),求取在攪拌條件為50rpm所溶解的聚合物之比率(質量%),來作為聚合物對鹼水溶液的溶解性之指標。
將0.03份在上述合成例所得到的聚合物(A-1)、31.6份作為黑色著色劑(E)的分散液之CB、0.76份作為光聚合起始劑(B1)之OXE02、6.3份作為感光性樹脂(C1)的分散液之EX1010、1.9份作為交聯劑(D)之DPHA及34.4份作為溶劑之PGMEA、25.0份環己酮混合而得到感光性組成物的稀釋液。感光性組成物的稀釋液之總固體成分中的聚合物(A-1)之含量為0.20質量%。
使用旋轉塗布器,將感光性組成物的稀釋液塗布在玻璃基板上後,在熱板上於100℃下使其乾燥2分鐘,來形成膜厚度為2.0μm的感光性組成物之塗膜。隨後,使用超高壓水銀燈將曝光量以i射線(365nm)為基準,將100mJ/cm2
的光線通過光罩而照射至塗膜來進行曝光。又,光罩係遮光部為150μm×400μm、光線透射部為20μm的格子狀圖案,所形成的開口部之容積為120pL。又,圖案面積為10cm2
。隨後,使用顯像機進行曝光。顯像液係使用SEMICLEAN DL-A4(商品名、橫濱油脂工業公司製)的10倍稀釋水溶液,而且使用朝基板的照射角度收縮為8度以下者作為噴嘴,並且藉由施加0.15MPa的壓力而將顯像液吐出至基板且使其產生氣泡來進行旋轉顯像。隨後,用水沖洗未曝光部,並且使其乾燥。隨後,藉由在烘箱中於220℃下加熱玻璃板30分鐘(後烘烤),來得到形成有隔壁之實施例1的玻璃基板試樣(1)。
又,除了未使用光罩而進行曝光以外,與上述同樣地進行,來得到形成有感光性組成物的塗膜的硬化物之實施例1的玻璃基板試樣(2)。而且,得到使用4.0MPa的高壓噴射水進行10秒噴洗之實施例1的玻璃基板試樣(3)。
除了將各成分的調配變更如表2所示以外,與實施例1同樣地進行而得到實施例2~5的玻璃基板試樣(1)、實施例2~5的玻璃基板試樣(2)及玻璃基板試樣(3),該玻璃基板試樣(1)形成有由各自含有在上記合成例所得到的聚合物(A-2)~(A-5)之感光性組成物的塗膜硬化物所構成之隔壁,該玻璃基板試樣(2)形成有該感光性組成物的塗膜的硬化物,該玻璃基板試樣(3)係更進一步進行噴洗而成者。
除了將各成分的調配變更如表2所示以外,與實施例1同樣地進行而得到比較例1、2的玻璃基板試樣(1)、比較例1、2的玻璃基板試樣(2)及玻璃基板試樣(3),該玻璃基板試樣(1)形成有由各自含有在上記比較合成例所得到的聚合物(R-1)、(R-2)之感光性組成物的塗膜硬化物所構成之隔壁,該玻璃基板試樣(2)形成有該感光性組成物的塗膜的硬化物,該玻璃基板試樣(3)係更進一步進行噴洗而成者。
在以下說明之方法,使用在上述各實施例及比較例所製造的玻璃基板試樣(2)及玻璃基板試樣(3)來評價拒液性。又,使用上述各實施例及比較例所製造的玻璃基板試樣(1)來評價隔壁間開口部內油墨的濕潤擴展性、產生殘膜的狀態。將評價結果與在感光性組成物的總固體成分中各成分的含有質量%同時顯示在表3。
表中,◎係表示最佳、○係良、△係可、×係不好。本發明全部的評價為◎或○,乃是良好。
藉由測定玻璃基板試樣(2)的塗膜硬化物之表面的PGMEA的接觸角來評價拒液性。又,藉由測定玻璃基板試樣(3)的塗膜硬化物之表面的PGMEA的接觸角,來評價由噴洗所為之耐拒液性。
所謂接觸角係在固體與液體接觸點之對液體表面的切線與固體表面所構成的角,且以包含液體之側的角度來定義。因此,接觸角越大表示塗膜硬化物的拒液性越優良。將PGMEA的接觸角為40°以上、50°以下者判定為○,35°以上、小於40°者為△,小於35°者為×。
在玻璃基板試樣(1),經目視計量顯像缺陷數來評價產生殘膜的狀態。將每單位面積的缺陷數小於100個者判定為○,100個以上、小於200個者為△,200個以上者為×。
將6.25g的液狀EPOXY ME-556(日本PELNOX公司製)、6.25g的硬化劑HV-562(日本PELNOX公司製)、12.5g的己二酸二乙酯及25.0g的丙二酸二乙酯,使用攪拌器攪拌混合1小時來調製油墨。
藉由使用噴墨法在玻璃基板試樣(1)的隔壁間開口部,塗布約10pL或約20pL在上述所調製的油墨,並觀察使用超深度形狀測定顯微鏡VK-8500(KEYENCE公司製)所拍攝的照片,來評價隔壁間開口部內油墨的濕潤擴展性。
上述所得到的照片之隔壁間開口部10處,將不沾油墨的部分為0處者評價為◎,1~2處者為○,3~5處者為△,5~10處者為×。
從表3得知,即便進行噴洗,具有使用本發明感光性組成物而得到之隔壁之實施例1~5的玻璃基板試樣(3),拒液性仍良好,該感光性組成物各自含有質量平均分子量(Mw(A))在2.6×104
<Mw(A)≦20×104
的範圍且相當於含有聚氧伸烷基之聚合物(A)之聚合物(A-1)~(A-5)(在聚合物之聚氧伸烷基的含有比率,在本發明任一者較佳在5~60質量%的範圍)。這是因為在使用實施例1~5的感光性組成物所得到的隔壁,即便進行稱為噴洗之高壓水洗淨,聚合物(A)不會從表層剝落而能夠維持拒液性之緣故。
在具有使用各自含有相當於聚合物(A)之聚合物(A-1)~(A-5)之本發明的感光性組成物而得到的隔壁之實施例1~5的玻璃基板試樣(1),較少產生殘膜。這是因為在使用實施例1~5的感光性組成物所得到的隔壁之表面,存在充分量的聚氧伸烷基,而能夠抑制殘膜產生之緣故。
在容積為120pL的隔壁間開口部塗布20pL的油墨時,亦即相對於開口部的容積,即便油墨的塗布量較少時,在具有使用各自含有相當於聚合物(A)之聚合物(A-1)~(A-5)之本發明的感光性組成物而得到的隔壁之實施例1~5的玻璃基板試樣(1),油墨濕潤擴展至隔壁間開口部內而無白點。這是因為從實施例1~5的感光性組成物所得到的塗膜,顯像性良好且聚合物(A)亦不會從隔壁表面移動至隔壁間開口部之緣故。
而且,即便塗布更少之約10pL的油墨時,聚合物(A)的質量平均分子量為40000以上之實施例1~4,油墨濕潤擴展至隔壁間開口部內而無白點。
另一方面,具有使用含有聚合物(R-1)之感光性組成物而得到的隔壁之比較例1的玻璃基板試樣(3),噴淋後的拒液性顯著降低,該聚合物(R-1)的質量平均分子量在本發明聚合物(A)的質量平均分子量Mw(A)的範圍外,具體來說係質量平均分子量Mw為小於2.6×104
。又,在容積為120pL的隔壁間開口部塗布約20pL的油墨時,亦即相對於隔壁間開口部,油墨的塗布量較少時,隔壁間開口部內存在有未濕潤擴展的部分。這是因為在後烘烤時,聚合物(R-1)移行至開口部內,致使開口部的親液性降低之緣故。
使用含有不具有聚氧伸烷基之聚合物(R-2)之感光性組成物而得到的隔壁之比較例2的玻璃基板試樣(1),產生有許多的殘膜。
本發明的感光性組成物係含有拒油墨成分之感光性組成物,儘管不具有乙烯性雙鍵之拒油墨成分,但是能夠賦予所得到的隔壁下述性能:在隔壁上部的良好拒油墨性、不被顯像液侵蝕的耐顯像液性、抑制產生未顯像而殘留之殘膜的性質及朝隔壁間開口部的良好油墨濕潤擴展性。
此種本發明的感光性組成物,係適合形成例如作為利用噴墨記錄技術法之彩色濾光片製造用、有機EL顯示元件製造用之隔壁。而且,適合使用作為形成隔開有機TFT(Thin Film Transistor;薄膜電晶體)陣列的各TFT之隔壁、液晶顯示元件的ITO電極之隔壁、電路配線基板的隔壁等永久膜之材料。
又,將2009年12月28日申請之日本特許出願2009-298961號的說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的全部內容引用於此,且併入作為本發明的說明書的揭示。
Claims (13)
- 一種感光性組成物,其特徵為含有聚合物(A)、光硬化起始劑(B)及黏合劑樹脂(C),該聚合物(A)含有具有下述通式(1)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基(polyoxyalkylene)之側鏈,且不含有具有乙烯性雙鍵之側鏈,-CFXRf ...(1)(式中,X係表示氫原子、氟原子或三氟甲基,Rf 係表示亦可具有醚性氧原子之碳數為1以上、20以下的氟烷基或氟原子)前述聚合物(A)的質量平均分子量(Mw(A))為3.5×104 <Mw(A)≦20×104 ,且在前述聚合物(A)之聚氧伸烷基的含有比率為15~50質量%。
- 如申請專利範圍第1項之感光性組成物,其中前述聚合物(A)具有酸性基。
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其中在前述聚合物(A)之氟原子含有比率為20~50質量%。
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其中在前述感光性組成物的總固體成分之前述聚合物(A)的比率為0.07~1質量%。
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其中前述聚合物(A)係更具有選自由環氧基、氫硫基及羥基所組成群組之1種以上者。
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其中前述聚合物(A)更含有具有下述通式(2)所表示的基之側鏈,
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其更含有聚合物(A)’,其係含有具有下述通式(2)所表示的基之側鏈及具有聚氧伸烷基之側鏈,且不含有具有前述通式(1)所表示的基之側鏈及具有乙烯性雙鍵之側鏈中任一者之聚合物(A)’,且其質量平均分子量(Mw(A)’)為2.6×104 <Mw(A)’≦20×104 ,
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其中前述光硬化起始劑(B)係光聚合起始劑,且前述黏合劑樹脂(C) 係具有酸性基及乙烯性雙鍵之感光性樹脂。
- 如申請專利範圍第8項之感光性組成物,其更含有具有2個以上乙烯性雙鍵之交聯劑(D)。
- 如申請專利範圍第1或2項之感光性組成物,其更含有黑色著色劑(E)。
- 一種隔壁,係被形成為將基板分隔成複數個像素形成用間隔之狀態,其特徵為係由如申請專利範圍第1至10項中任一項之感光性組成物的塗膜硬化物所構成。
- 一種彩色濾光片,係在基板上具有複數像素及位於相鄰接像素間的隔壁者,其特徵為前述隔壁係由如申請專利範圍第11項之隔壁所形成,且前述像素係使用噴墨法所形成。
- 一種有機EL元件,係在基板上具有複數像素及位於相鄰接像素間的隔壁者,其特徵為前述隔壁係由如申請專利範圍第11項之隔壁所形成,且前述像素係使用噴墨法所形成。
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