TWI688823B - 感光性組合物、硬化膜的製造方法、硬化膜及其應用 - Google Patents

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崎田享平
米澤裕之
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Abstract

本發明提供一種感光性組合物、硬化膜及其製造方法、以及使用硬化膜的應用,感光性組合物即便在低溫下進行加熱的情況下,所得硬化膜的硬度也優異,且光微影的圖案化性優異,進而所得顯示裝置的觸控檢測能力的穩定性優異。感光性組合物含有:聚合性單體、具有鹼顯影性基的化合物、光聚合引發劑、聚合抑制劑、分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物、溶劑,且聚合性單體含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體,相對於感光性組合物的總固體成分量,胺化合物的含量為10質量%以下。

Description

感光性組合物、硬化膜的製造方法、硬化膜及其應用
本發明有關於一種感光性組合物、硬化膜的製造方法、硬化膜、以及使用硬化膜的液晶顯示裝置、有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示裝置、觸控螢幕及觸控螢幕顯示裝置。
液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等平板顯示器(flat panel display)被廣泛使用。近來,在這些顯示器的製造步驟中,從減少對基板或電路等的損傷(damage)、節能化等觀點來看,需要製造步驟中的各種硬化膜的加熱溫度的低溫化。 作為這種感光性組合物,例如專利文獻1中記載了一種觸控螢幕的保護膜形成用感放射線性樹脂組合物及其形成方法,所述觸控螢幕的保護膜形成用感放射線性樹脂組合物的特徵在於含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)選自式a及式b中的具有一個以上的乙烯性不飽和基的化合物、及(C)感放射線性聚合引發劑。
[化1]
Figure 02_image001
(這裡,X是選自氫原子、碳數1~6的烷基、丙烯醯基或甲基丙烯醯基中,至少一個為丙烯醯基或甲基丙烯醯基。W表示碳數1~6的伸烷基、含有一個不飽和鍵的碳數2~6的伸烷基、伸苯基、環己基) [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本專利第5201066號公報
[發明所欲解決的問題]
然而,對於專利文獻1中記載的感光性組合物來說,加熱溫度需要200℃以上,在低溫(例如180℃以下、進而150℃以下)下進行加熱的情況下,無法獲得充分的硬度。 本發明所欲解決的問題在於提供一種感光性組合物、使所述感光性組合物硬化而成的硬化膜及其製造方法、以及使用所述硬化膜的液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、觸控螢幕及觸控螢幕顯示裝置,所述感光性組合物即便在低溫下進行加熱的情況下,所得硬化膜的硬度也優異,且光微影的圖案化性優異,進而所得顯示裝置的觸控檢測能力的穩定性優異。 [解決問題的技術手段]
本發明的所述問題是藉由以下的<1>、<11>、<13>或<16>~<19>所記載的手段來解決。以下與作為較佳實施方式的<2>~<10>、<12>、<14>及<15>一起記載。 <1> 一種感光性組合物,其特徵在於含有:作為成分A的聚合性單體、作為成分B的具有鹼顯影性基的化合物、作為成分C的光聚合引發劑、作為成分D的聚合抑制劑、作為成分E的分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物、以及作為成分F的溶劑,且成分A含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體,相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E的含量為10質量%以下; <2> 根據<1>所記載的感光性組合物,其中相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E的含量為0.5質量%~10質量%; <3> 根據<1>或<2>所記載的感光性組合物,其中成分B所具有的鹼顯影性基為羧基; <4> 根據<1>至<3>中任一項所記載的感光性組合物,其中成分B為分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的羧基的聚合性單體; <5> 根據<1>至<4>中任一項所記載的感光性組合物,進一步含有烷氧基矽烷化合物作為成分G; <6> 根據<1>至<5>中任一項所記載的感光性組合物,進一步含有無機粒子作為成分H; <7> 根據<1>至<6>中任一項所記載的感光性組合物,其中成分E是選自由嗎啉衍生物、哌啶或其衍生物、哌啶酮衍生物、苄胺衍生物及咪唑或其衍生物所組成的組群中; <8> 根據<1>至<7>中任一項所記載的感光性組合物,其中成分D含有選自由吩噻嗪、吩噁嗪及這些化合物的衍生物所組成的組群中的至少一種; <9> 根據<1>至<8>中任一項所記載的感光性組合物,其中相對於感光性組合物的總固體成分量,分子量超過10,000的聚合物成分的含量為25質量%以下; <10> 根據<1>至<9>中任一項所記載的感光性組合物,其中相對於感光性組合物的總固體成分量,分子量超過10,000的聚合物成分的含量為10質量%以下; <11> 一種硬化膜的製造方法,至少依次包括步驟1~步驟5, 步驟1:將根據<1>至<10>中任一項所記載的感光性組合物塗佈在基板上的塗佈步驟 步驟2:從所塗佈的感光性組合物中除去溶劑的溶劑除去步驟 步驟3:藉由光化射線對經溶劑除去的感光性組合物的至少一部分進行曝光的曝光步驟 步驟4:藉由水性顯影液對經曝光的感光性組合物進行顯影的顯影步驟 步驟5:對經顯影的感光性組合物進行熱處理的熱處理步驟;
<12> 根據<11>所記載的硬化膜的製造方法,其中步驟5中的熱處理溫度為80℃~180℃; <13> 一種硬化膜,其是使根據<1>至<10>中任一項所記載的感光性組合物硬化而成; <14> 根據<13>所記載的硬化膜,其為層間絕緣膜或外塗膜; <15> 根據<13>或<14>所記載的硬化膜,其為觸控螢幕用外塗膜; <16> 一種液晶顯示裝置,具有根據<13>或<14>所記載的硬化膜; <17> 一種有機電致發光顯示裝置,具有根據<13>或<14>所記載的硬化膜; <18> 一種觸控螢幕,具有根據<13>至<15>中任一項所記載的硬化膜; <19> 一種觸控螢幕顯示裝置,具有根據<13>至<15>中任一項所記載的硬化膜。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種感光性組合物、使所述感光性組合物硬化而成的硬化膜及其製造方法、以及使用所述硬化膜的液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、觸控螢幕及觸控螢幕顯示裝置,所述感光性組合物即便在低溫下進行加熱的情況下,所得硬化膜的硬度也優異,且光微影的圖案化性優異,進而所得顯示裝置的觸控檢測能力的穩定性優異。
以下,對本發明的內容加以詳細說明。以下記載的構成要件的說明有時是根據本發明的具代表性的實施方式而進行,但本發明不限定於這種實施方式。此外,本申請說明書中所謂“~”是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含意而使用。另外,本發明中所謂有機EL元件,是指有機電致發光元件。 本說明書中的基團(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基團,並且也包含具有取代基的基團。例如所謂“烷基”,不僅是指不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),而且也包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。 另外,本說明書中的化學結構式有時也以省略氫原子的簡略結構式來記載。 此外,本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及/或甲基丙烯酸,“(甲基)丙烯醯基”表示丙烯醯基及/或甲基丙烯醯基。 另外,本發明中,也將“成分A:分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的羧基的聚合性單體”等簡稱為“成分A”等。 另外,本發明中,“質量%”與“重量%”為相同含意,“質量份”與“重量份”為相同含意。 另外,本發明中,兩個以上的較佳實施方式的組合為更佳的實施方式。
本發明中,聚合物成分的重量平均分子量及數量平均分子量為由以四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF)作為溶劑的情況的凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)所測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量及數量平均分子量。
(感光性組合物) 本發明的感光性組合物(以下也簡稱為“組合物”)的特徵在於含有:作為成分A的聚合性單體、作為成分B的具有鹼顯影性基的化合物、作為成分C的光聚合引發劑、作為成分D的聚合抑制劑、作為成分E的分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物、以及作為成分F的溶劑,且成分A含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體,相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E的含量為10質量%以下。 本發明的感光性組合物也可進一步含有作為成分G的烷氧基矽烷化合物、作為成分H的無機粒子等其他成分。 本發明的感光性組合物較佳的是可藉由利用鹼性顯影液的光微影(photolithography)來進行圖案化。此外,在藉由利用鹼性顯影液的光微影對本發明的感光性組合物進行圖案化的情況下,所形成的圖案為感光部作為圖案而殘留的負型圖案。
本發明人等鑒於所述觀點而反復進行了努力研究,結果發現,藉由製成含有成分A~成分F且成分E為特定含量的感光性組合物,即便在低溫下進行加熱的情況下,所得硬化膜的硬度也優異,且光微影的圖案化性優異,進而所得顯示裝置的觸控檢測能力的穩定性優異,從而完成了本發明。 詳細效果的表現機制不明,但推測,藉由含有成分A、成分B及成分D,即便在低溫下硬化也可獲得具有充分硬度的硬化膜,且可獲得良好的圖案化性。進而推測,藉由含有成分E,成分B所具有的鹼顯影性基被中和,觸控螢幕檢測的穩定性優異。
以下舉出本發明的感光性組合物的較佳實施形態,但本發明不限定於這些實施形態。 <第1實施形態> 成分A:含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體的聚合性單體 成分B:具有鹼顯影性基的化合物 成分C:光聚合引發劑 成分D:聚合抑制劑 成分E:分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物 成分F:溶劑
<第2實施形態> 成分A:含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體的聚合性單體 成分B:具有鹼顯影性基的化合物 成分C:光聚合引發劑 成分D:聚合抑制劑 成分E:分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物 成分F:溶劑 成分G:烷氧基矽烷化合物
<第3實施形態> 成分A:含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體的聚合性單體 成分B:具有鹼顯影性基的化合物 成分C:光聚合引發劑 成分D:聚合抑制劑 成分E:分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物 成分F:溶劑 成分H:無機粒子
<第4實施形態> 成分A:含有在分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體的聚合性單體 成分B:具有鹼顯影性基的化合物 成分C:光聚合引發劑 成分D:聚合抑制劑 成分E:分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物 成分F:溶劑 成分G:烷氧基矽烷化合物 成分H:無機粒子
<第5實施形態> 在所述第1實施形態~第4實施形態的任一個中進一步調配封閉異氰酸酯化合物的實施形態。 <第6實施形態> 在所述第1實施形態~第5實施形態的任一個中進一步調配表面活性劑的實施形態。
以下,對本發明的感光性組合物所含有的各成分加以說明。 成分A:聚合性單體 本發明的感光性組合物含有聚合性單體作為成分A,成分A含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體。此外,成分A為將後述成分B除外的不具有鹼顯影性基的聚合性單體。 成分A可為低分子的化合物,也可為寡聚物,較佳的是並非聚合物。即,從硬化膜的硬度的觀點來看,成分A較佳的是分子量(具有分子量分佈的情況下為重量平均分子量)為10,000以下,更佳5,000以下,進而較佳3,000以下。
成分A在分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基。較佳的是具有三個~十五個(甲基)丙烯醯基,更佳的是具有三個~十個(甲基)丙烯醯基,進而較佳的是具有三個~六個(甲基)丙烯醯基。藉由設定為所述構成,而進一步發揮本發明的效果。
本發明中所用的聚合性單體可適當選定使用這種組合物中應用的聚合性單體,其中較佳使用乙烯性不飽和化合物。 例如可舉出:日本專利特開2006-23696號公報的段落0011中記載的成分、或日本專利特開2006-64921號公報的段落0031~段落0047中記載的成分中,分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物,將這些記載併入到本申請說明書中。 成分A可較佳地例示多羥基化合物的(甲基)丙烯酸酯,具體可舉出:季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯環氧乙烷(Ethylene Oxide,EO)改性物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯EO改性物等。 成分A也可使用上市的產品,所述市售品例如可舉出:亞羅尼斯(Aronix)(注冊商標)M-309、亞羅尼斯(Aronix)M-400、亞羅尼斯(Aronix)M-405、亞羅尼斯(Aronix)M-450、亞羅尼斯(Aronix)M-7100、亞羅尼斯(Aronix)M-8030、亞羅尼斯(Aronix)M-8060、亞羅尼斯(Aronix)TO-1382、亞羅尼斯(Aronix)TO-1450(東亞合成(股)製造),卡亞拉得(KAYARAD)TMPTA、卡亞拉得(KAYARAD)DPHA、卡亞拉得(KAYARAD)DPCA-20、卡亞拉得(KAYARAD)DPCA-30、卡亞拉得(KAYARAD)DPCA-60、卡亞拉得(KAYARAD)DPCA-120(日本化藥(股)製造),比斯克(Biscoat)295、比斯克(Biscoat)300、比斯克(Biscoat)360、比斯克(Biscoat)GPT、比斯克(Biscoat)3PA、比斯克(Biscoat)400(大阪有機化學工業(股)製造)等。 此外,即便為相當於成分A的化合物,為具有乙烯性不飽和鍵的聚合性化合物,相當於後述烷氧基矽烷化合物的化合物也被視為烷氧基矽烷化合物。
<六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯> 本發明中,也可使用六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯作為成分A。 本發明中可使用的六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯可例示使用異氰酸酯與羥基的加成反應而製造的胺基甲酸酯加成聚合性化合物,可例示日本專利特開昭51-37193號公報、日本專利特公平2-32293號公報、日本專利特公平2-16765號公報中記載那樣的丙烯酸胺基甲酸酯類,將這些記載併入到本申請說明書中。
從硬化膜硬度的觀點來看,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯的分子量較佳500~10,000,更佳600~6,000,進而較佳650~3,000。 藉由設定為這種構成,而更有效地發揮本發明的效果。
六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯中的(甲基)丙烯醯氧基的個數較佳八個以上,更佳十個以上,進而較佳十二個以上。若為所述實施方式,則更有效地發揮本發明的效果。 另外,所述(甲基)丙烯醯氧基的個數的上限並無特別限制,較佳五十個以下,更佳三十個以下,進而較佳二十個以下。 本發明的感光性組合物可僅含有一種六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯,也可含有兩種以上。
六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯中的(甲基)丙烯醯氧基可為丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基的任一種,也可為兩者,較佳丙烯醯氧基。 六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯中的胺基甲酸酯鍵的個數並無特別限制,較佳一個~三十個,更佳一個~二十個,進而較佳兩個~十個,特佳兩個~五個,最佳兩個或三個。 六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯較佳六官能以上的脂肪族(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯。 另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯較佳的是具有異氰脲酸環結構。 另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯較佳的是包含一個以上、較佳兩個以上的具有胺基甲酸酯鍵的核部分與鍵結在核部分上且為一個以上、較佳兩個以上、更佳三個以上的具有(甲基)丙烯醯氧基的末端部分的化合物,更佳的是在所述核部分鍵結有兩個以上的所述末端部分的化合物,進而較佳的是在所述核部分上鍵結有兩個~五五個所述末端部分的化合物,特佳的是在所述核部分上鍵結有兩個或三個所述末端部分的化合物。
六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯較佳的是至少具有下述式(Ae-1)或式(Ae-2)所表示的基團的化合物,更佳的是至少具有下述式(Ae-1)所表示的基團的化合物。另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯更佳的是具有兩個以上的選自由下述式(Ae-1)所表示的基團及式(Ae-2)所表示的基團所組成的組群中的基團的化合物。 另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯中的所述末端部分較佳下述式(Ae-1)或式(Ae-2)所表示的基團。
[化2]
Figure 02_image003
式(Ae-1)及式(Ae-2)中,R分別獨立地表示丙烯酸基或甲基丙烯酸基,波線部分表示與其他結構的鍵結位置。
另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯較佳的是至少具有下述式(Ac-1)或式(Ac-2)所表示的基團的化合物,更佳的是至少具有下述式(Ac-1)所表示的基團的化合物。 另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯中的所述核部分較佳下述式(Ac-1)或式(Ac-2)所表示的基團。
[化3]
Figure 02_image005
式(Ac-1)及式(Ac-2)中,L1 ~L4 分別獨立地表示碳數2~20的二價烴基,波線部分表示與其他結構的鍵結位置。 L1 ~L4 分別獨立地較佳碳數2~20的伸烷基,更佳碳數2~10的伸烷基,進而較佳碳數4~8的伸烷基。另外,所述伸烷基也可具有分支或環結構,較佳直鏈伸烷基。 另外,六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯特佳的是式(Ac-1)或式(Ac-2)所表示的基團、與選自由式(Ae-1)及式(Ae-2)所表示的基團所組成的組群中的兩個或三個基團鍵結而成的化合物。
以下,例示本發明中可較佳地使用的六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯,但本發明當然不限定於這些例子。
[化4]
Figure 02_image007
[化5]
Figure 02_image009
[化6]
Figure 02_image011
另外,本發明中可使用的六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯可例示使用異氰酸酯與羥基的加成反應而製造的胺基甲酸酯加成聚合性化合物,可例示日本專利特開昭51-37193號公報、日本專利特公平2-32293號公報、日本專利特公平2-16765號公報中記載那樣的丙烯酸胺基甲酸酯類,將這些記載併入到本申請說明書中。
六官能以上的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯的市售品可例示:可從新中村化學工業(股)獲取的U-6HA、UA-1100H、U-6LPA、U-15HA、U-6H、U-10HA、U-10PA、UA-53H、UA-33H(均為注冊商標),或可從共榮社化學(股)獲取的UA-306H、UA-306T、UA-306I、UA-510H,可從巴斯夫(BASF)公司獲取的拉羅莫(Laromer)UA-9048、拉羅莫(Laromer)UA-9050、拉羅莫(Laromer)PR9052,可從大賽璐-奧璐尼克斯(Daicel-Allnex)(股)獲取的艾白克力(EBECRYL)220、艾白克力(EBECRYL)5129、艾白克力(EBECRYL)8301、艾白克力(EBECRYL)KRM8200、艾白克力(EBECRYL)8200AE、艾白克力(EBECRYL)8452等。
本發明中,除了所述具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體以外,也可含有其他聚合性單體。其他聚合性單體較佳的是具有一個或兩個(甲基)丙烯醯基的化合物,更佳的是具有兩個(甲基)丙烯醯基的化合物。 具有一個(甲基)丙烯醯基的化合物可舉出:(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸第三辛酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸異硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸-4-正丁基環己酯、(甲基)丙烯酸冰片酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、2-乙基己基二甘醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-氯乙酯、(甲基)丙烯酸-4-溴丁酯、(甲基)丙烯酸氰基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基甲酯、甲氧基伸丙基單丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸烷氧基甲酯、2-乙基己基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸-2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸-2,2,2-四氟乙酯、(甲基)丙烯酸-1H,1H,2H,2H-全氟癸酯、(甲基)丙烯酸-4-丁基苯酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸-2,4,5-四甲基苯酯、(甲基)丙烯酸-4-氯苯酯、(甲基)丙烯酸苯氧基甲酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油氧基丁酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油氧基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油氧基丙酯、二乙二醇單乙烯醚單丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸羥基烷酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基丙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基丙酯、(甲基)丙烯酸三甲氧基矽烷基丙酯、(甲基)丙烯酸三甲基矽烷基丙酯、聚環氧乙烷單甲醚(甲基)丙烯酸酯、寡聚環氧乙烷單甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚環氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、寡聚環氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、寡聚環氧乙烷單烷基醚(甲基)丙烯酸酯、聚環氧乙烷單烷基醚(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚環氧丙烷單烷基醚(甲基)丙烯酸酯、寡聚環氧丙烷單烷基醚(甲基)丙烯酸酯、2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基六氫鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基-2-羥基丙基鄰苯二甲酸酯、丁氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯、EO改性苯酚(甲基)丙烯酸酯、EO改性甲酚(甲基)丙烯酸酯、EO改性壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯、PO改性壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯及EO改性-(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等。以上所述及以下化合物中,EO表示環氧乙烷,PO表示環氧丙烷。
具有兩個(甲基)丙烯醯基的化合物可舉出:1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(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、二丙烯酸新戊酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,4-二甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁基乙基丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化環己烷甲醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、寡聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-2-丁基丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、EO改性雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、雙酚F聚乙氧基二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、寡聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-2-丁基丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬烷二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯及三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯等。
其他聚合性單體進而可例示:丁烯酸酯類、乙烯酯類、馬來酸二酯類、富馬酸二酯類、衣康酸二酯類、(甲基)丙烯醯胺類、苯乙烯類、乙烯醚類、乙烯酮類、烯烴類、馬來醯亞胺類、其他不飽和化合物等。 丁烯酸酯類的例子可舉出丁烯酸丁酯及丁烯酸己酯等。 乙烯酯類的例子可舉出:乙酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯及苯甲酸乙烯酯等。 馬來酸二酯類的例子可舉出:馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯及馬來酸二丁酯等。 富馬酸二酯類的例子可舉出:富馬酸二甲酯、富馬酸二乙酯及富馬酸二丁酯等。 衣康酸二酯類的例子可舉出:衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯及衣康酸二丁酯等。
(甲基)丙烯醯胺類可舉出:(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N-丙基(甲基)丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N-正丁基(甲基)丙烯醯胺、N-第三丁基(甲基)丙烯醯胺、N-環己基(甲基)丙烯醯胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N-苯基(甲基)丙烯醯胺、N-硝基苯基丙烯醯胺、N-乙基-N-苯基丙烯醯胺、N-苄基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯基嗎啉、二丙酮丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥基乙基丙烯醯胺、乙烯基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二烯丙基(甲基)丙烯醯胺、N-烯丙基(甲基)丙烯醯胺等。
苯乙烯類的例子可舉出:苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羥基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、氯甲基苯乙烯、經可由酸性物質脫保護的基團(例如第三丁氧基羰基(t-Boc)等)保護的羥基苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯及α-甲基苯乙烯等。
乙烯醚類的例子可舉出:甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、2-氯乙基乙烯醚、羥基乙基乙烯醚、丙基乙烯醚、丁基乙烯醚、己基乙烯醚、辛基乙烯醚、甲氧基乙基乙烯醚及苯基乙烯醚等。 乙烯酮類的例子可舉出:甲基乙烯酮、乙基乙烯酮、丙基乙烯酮、苯基乙烯酮等。 烯烴類的例子可舉出:乙烯、丙烯、異丁烯、丁二烯、異戊二烯等。 馬來醯亞胺類的例子可舉出:馬來醯亞胺、丁基馬來醯亞胺、環己基馬來醯亞胺、苯基馬來醯亞胺等。
其他聚合性單體可舉出:(甲基)丙烯腈、經乙烯基取代的雜環化合物(例如乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基哢唑等)、N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基咪唑、乙烯基己內酯等。
成分A可單獨使用一種,也可並用兩種以上。 相對於感光性組合物的總有機固體成分,成分A的含量較佳30質量%~80質量%,更佳30質量%~60質量%,進而較佳30質量%~50質量%。 成分A中,從硬化膜的硬度的觀點來看,具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物的含量較佳成分A總體的30質量%以上,更佳50質量%以上,進而較佳80質量%以上,特佳的是成分A的總量為具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物。 此外,本發明中,所謂感光性組合物的“固體成分”,是指將有機溶劑等揮發性成分除外的成分。另外,所謂“有機固體成分”,是指從感光性組合物中將有機溶劑等揮發性成分及無機粒子等無機成分除外的成分。
成分B:具有鹼顯影性基的化合物 本發明的感光性組合物含有具有鹼顯影性基的化合物作為成分B。成分B所具有的鹼顯影性基可例示酸基,具體可舉出:羧基、酚性羥基、磺基。此外,本發明中,將相當於成分B且也相當於成分A的化合物視為相當於成分B。 本發明中,成分B只要為具有鹼顯影性基的化合物,則並無特別限定,較佳的是具有鹼顯影性基的聚合性單體。成分B可為低分子的化合物,也可為寡聚物,較佳的是並非聚合物。 從硬化膜的硬度的觀點來看,本發明中所用的成分B的分子量(在具有分子量分佈的情況下為重量平均分子量)較佳100~10,000,更佳200~5,000,進而較佳300~3,000。
適合作為成分B、具有鹼顯影性基且並非聚合性單體的化合物例如可舉出:六氫鄰苯二甲酸酐、1,4-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、二聚酸的脂肪族多元羧酸,鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,4-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、聯苯二羧酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸等芳香族多元羧酸。 進而可舉出異氰脲酸或甘脲母核的多元羧酸,例如1,3,5-三(2-羧基乙基)異氰脲酸酯、四(2-羧基乙基)甘脲,這些化合物分別是作為CIC酸、TC-G而由四國化成工業(股)上市。
像上文所述那樣,成分B較佳的是具有鹼顯影性基的聚合性單體,從硬化性及所得硬化膜的硬度的觀點來看,更佳的是分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的鹼顯影性基的化合物,進而較佳的是分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的羧基的化合物。 以下,對本發明中可較佳地用作成分B的分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的羧基的聚合性單體加以說明。
本發明的感光性組合物較佳的是含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的羧基的聚合性單體作為成分B。 成分B較佳的是在分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基,分子內(一分子內)所具有的(甲基)丙烯醯基的個數更佳三個~十五五個,進而較佳三個~十個,特佳三個~六個。 若(甲基)丙烯醯基的個數為所述範圍內,則硬度及反應性優異。
成分B較佳的是在一分子內合計具有三個以上的丙烯醯基(-C(=O)-CH=CH2 )基及甲基丙烯醯基(-C(=O)-C(CH3 )=CH2 ),更佳的是合計具有三個以上的丙烯醯氧基(-O-C(=O)-CH=CH2 )或甲基丙烯醯氧基(-O-C(=O)-C(CH3 )=CH2 )。另外,較佳的是具有三個以上的丙烯醯基,更佳的是具有三個以上的丙烯醯氧基。 與甲基丙烯醯基相比,丙烯醯基在硬化性(反應性)優異的方面較佳。另外,若為(甲基)丙烯醯氧基,則從反應性優異、合成容易的方面來看較佳。
成分B較佳的是在分子內(一分子內)具有一個以上的羧基。一分子內的羧基的個數更佳1~4,進而較佳1~3,特佳1~2。 若成分B在一分子內所具有的羧基的個數為所述範圍內,則顯影性及基材密著性優異,因此較佳。 此外,成分B所具有的羧基也可形成鹽。形成鹽的陽離子較佳有機陽離子性化合物、過渡金屬配位錯合物陽離子或金屬陽離子。有機陽離子性化合物可舉出:四級銨陽離子、四級吡啶鎓陽離子、四級喹啉鎓陽離子、磷鎓陽離子、碘鎓陽離子、硫鎓陽離子等。過渡金屬陽離子可例示日本專利279143號公報中記載的化合物。金屬陽離子可例示:Na+ 、K+ 、Li+ 、Ag+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Cu+ 、Cu2+ 、Zn2+ 、Al3+ 、Ca2+ 等。
此外,成分B較佳的是不具有所述羧基以外的酸基。羧基以外的酸基可例示磺酸基、磷酸基等。若具有羧基以外的酸基,則有時基材密著性降低。
成分B為多羥基化合物與不飽和羧酸的酯,且較佳的是使羧酸酐與多羥基化合物的未反應的羥基反應而具有酸基(羧基)的聚合性單體,特佳的是多羥基化合物為季戊四醇及/或二季戊四醇。
成分B例如可藉由對具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與羥基的化合物(以下也稱為“羥基多官能(甲基)丙烯酸酯”)加成酸酐而獲得。 羥基多官能(甲基)丙烯酸酯可例示具有四個以上的羥基的多羥基化合物與(甲基)丙烯酸的酯。 具有四個以上的羥基的多羥基化合物較佳脂肪族多羥基化合物,具體可例示:二甘油、二-三羥甲基乙烷、二-三羥甲基丙烷、二-三羥甲基丁烷、二-三羥甲基己烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等。這些化合物中,較佳季戊四醇、二季戊四醇。 另外,多羥基化合物也可使用所述例示的多羥基化合物的環氧烷加成物,環氧烷可例示環氧乙烷、環氧丙烷等。
羥基多官能丙烯酸酯的製造方法只要適當採用眾所周知的方法即可,並無特別限定。具體可例示:在酸性催化劑下將多羥基化合物與(甲基)丙烯酸加熱·攪拌的方法。酸性催化劑可舉出硫酸、對甲苯磺酸及甲磺酸等。另外,反應溫度只要根據所使用的化合物及目的而適當設定即可,較佳70℃~140℃。若為所述溫度範圍內,則反應快,且穩定地進行反應,而抑制雜質的生成或凝膠化。 反應時,較佳的是使用與酯化反應中生成的水的溶解度低的有機溶劑,一面與水共沸一面促進脫水。較佳的有機溶劑例如可舉出:甲苯、苯及二甲苯等芳香族烴,己烷及庚烷等脂肪族烴,以及甲基乙基酮及環己酮等酮等。另外,有機溶劑可在反應後藉由減壓而蒸餾去除。 另外,為了防止所得的(甲基)丙烯酸酯的聚合,可在反應液中添加聚合抑制劑。這種聚合抑制劑例如可舉出:對苯二酚、對苯二酚單甲醚、2,6-二第三丁基對甲酚及吩噻嗪等。
成分B是藉由所述羥基多官能(甲基)丙烯酸酯與酸酐的反應而獲得。 酸酐可舉出:琥珀酸酐、1-十二烯基琥珀酸酐、馬來酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、四亞甲基馬來酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐(endo methylene-tetra-hydro phthalic anhydride)、甲基內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、四氯鄰苯二甲酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐及偏苯三甲酸酐等在同一分子內具有一個酸酐基的化合物,以及均苯四甲酸酐、鄰苯二甲酸酐二聚物、二苯基醚四羧酸二酐、二苯基碸四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐及1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、二苯基醚四羧酸酐及偏苯三甲酸酐-乙二醇酯(市售品例如有新日本理化(股)製造的商品名理家德(Rikacid)TMEG-100)等在同一分子內具有兩個酸酐基的化合物。 這些化合物中,較佳的是在同一分子內具有一個酸酐基的化合物。
成分B的製造方法只要依照常規方法即可。 例如可舉出:使羥基多官能(甲基)丙烯酸酯與酸酐在催化劑的存在下、在60℃~110℃下反應1小時~20小時的方法等。該情況的催化劑可舉出:N,N-二甲基苄胺、三乙胺、三丁胺、三乙二胺、氯化苄基三甲基銨、溴化苄基三乙基銨、溴化四甲基銨、溴化鯨蠟基三甲基銨及氧化鋅等。 成分B較佳式b-1或式b-2所表示的化合物。
[化7]
Figure 02_image013
式b-1中,X1 分別獨立地表示丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基,W1 表示碳數1~6的伸烷基、碳數2~6的伸烯基或伸苯基。 式b-2中,X2 分別獨立地表示氫原子、碳數1~6的烷基或者丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基,存在五個的X2 中,至少三個為丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。W2 表示碳數1~6的伸烷基、碳數2~6的伸烯基或伸苯基。
式b-1中,X1 較佳的是三個均為丙烯醯氧基。 式b-1中,W1 表示碳數1~6的伸烷基、碳數2~6的伸烯基或伸苯基,碳數1~6的伸烷基可為直鏈狀、分支狀、環狀的任一種。所述伸烷基較佳碳數2~6,可例示伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基或伸環己基。 式b-1中,W1 較佳碳數1~6的伸烷基,更佳碳數2~6的伸烷基,進而較佳碳數2或3的伸烷基,特佳伸乙基。
式b-2中,存在五個的X2 中,至少三個表示丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基,較佳丙烯醯氧基。此外,存在五個的X2 中,三個~五個為丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基,較佳的是四個~五個為丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基,更佳的是五個為丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。 另外,丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基以外的X2 表示氫原子或碳數1~6的烷基。碳數1~6的烷基可為直鏈狀、分支狀、環狀的任一烷基。這些基團中,(甲基)丙烯醯氧基以外的X2 較佳氫原子或碳數1~4的烷基,更佳氫原子、甲基或乙基,進而較佳氫原子。 式b-2中,W2 與式b-1中的W1 為相同含意,較佳範圍也相同。
成分B也可使用上市的產品,例如可舉出東亞合成(股)製造的作為多元酸改性丙烯酸系寡聚物的亞羅尼斯(Aronix)系列的M-510、M-520、TO-2349、TO-2359等。
成分B也可為具有鹼顯影性基的聚合物。具有鹼顯影性基的聚合物可任意使用眾所周知的聚合物,較佳丙烯酸系聚合物。這種具有鹼顯影性基的共聚物可舉出:使具有羧基的單體單獨或共聚合而成的樹脂、將使具有酸酐的單體單獨或共聚合而成的酸酐單元水解或半酯化或半醯胺化而成的樹脂、以不飽和單羧酸及酸酐將環氧樹脂改性而成的環氧丙烯酸酯等。 具有羧基的單體可舉出:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、馬來酸、富馬酸、4-羧基苯乙烯等。 具有酸酐的單體可舉出馬來酸酐等。 另外,可舉出同樣在側鏈上具有羧基的酸性纖維素衍生物。除此以外,在具有羥基的聚合物上加成環狀酸酐而成的化合物等有用。
本發明中,在使用共聚物作為具有鹼顯影性基的聚合物的情況下,共聚合的化合物也可使用上文舉出的單體以外的其他單體。其他單體的例子可舉出下述(1)~(12)的化合物。
(1)丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、丙烯酸-4-羥基丁酯、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-羥基丁酯等具有脂肪族羥基的丙烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類。 (2)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸-2-氯乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸-2-苯基乙烯酯、丙烯酸-1-丙烯酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸-2-丙烯醯氧基乙酯、丙烯酸炔丙酯等丙烯酸烷基酯。
(3)甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸-2-氯乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸-2-苯基乙烯酯、甲基丙烯酸-1-丙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸-2-丙烯醯氧基乙酯、甲基丙烯酸炔丙酯等甲基丙烯酸烷基酯。 (4)丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-己基甲基丙烯醯胺、N-環己基丙烯醯胺、N-羥基乙基丙烯醯胺、N-苯基丙烯醯胺、N-硝基苯基丙烯醯胺、N-乙基-N-苯基丙烯醯胺、乙烯基丙烯醯胺、乙烯基甲基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基甲基丙烯醯胺、烯丙基丙烯醯胺、烯丙基甲基丙烯醯胺等丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺。
(5)乙基乙烯醚、2-氯乙基乙烯醚、羥基乙基乙烯醚、丙基乙烯醚、丁基乙烯醚、辛基乙烯醚、苯基乙烯醚等乙烯醚類。 (6)乙酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯酯類。 (7)苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、對乙醯氧基苯乙烯等苯乙烯類。 (8)甲基乙烯酮、乙基乙烯酮、丙基乙烯酮、苯基乙烯酮等乙烯酮類。 (9)乙烯、丙烯、異丁烯、丁二烯、異戊二烯等烯烴類。
(10)N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈、甲基丙烯腈等。 (11)馬來醯亞胺、N-丙烯醯基丙烯醯胺、N-乙醯基甲基丙烯醯胺、N-丙醯基甲基丙烯醯胺、N-(對氯苯甲醯基)甲基丙烯醯胺等不飽和醯亞胺。 (12)在α位上鍵結有雜原子的甲基丙烯酸系單體。例如可舉出日本專利特開2002-309057號、日本專利特開2002-311569號等的各公報中記載的化合物。
具有鹼顯影性基的聚合物的重量平均分子量較佳5,000以上,更佳1萬以上且30萬以下,數量平均分子量較佳1,000以上,更佳2,000以上且25萬以下。多分散度(重量平均分子量/數量平均分子量)較佳1以上,更佳1.1以上且10以下。 這些具有鹼顯影性基的聚合物可為無規聚合物、嵌段聚合物、接枝聚合物等的任一種。
本發明中可使用的具有鹼顯影性基的聚合物可藉由以前眾所周知的方法而合成。合成時所用的溶劑例如可舉出:四氫呋喃、二氯乙烯、環己酮、甲基乙基酮、丙酮、甲醇、乙醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、2-甲氧基乙基乙酸酯、二乙二醇二甲醚、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、甲苯、乙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、二甲基亞碸、水等。這些溶劑可單獨使用或混合使用兩種以上。 藉由自由基聚合來合成本發明中可使用的黏合劑聚合物的情況下所使用的自由基聚合引發劑可舉出偶氮系引發劑、過氧化物引發劑等眾所周知的化合物。 具有鹼顯影性基的聚合物可單獨含有一種,也可含有兩種以上。
成分B可單獨使用一種,也可並用兩種以上。 相對於感光性組合物的總有機固體成分,成分B的含量較佳6質量%~38質量%,更佳5質量%~35質量%,進而較佳5質量%~25質量%,最佳8質量%~20質量%。
本發明中,在感光性組合物的總有機固體成分中,成分A及成分B的合計含量較佳60質量%~95質量%,更佳65質量%~95質量%,進而較佳70質量%~95質量%。若成分A及成分B的合計含量為該範圍,則可獲得所得硬化膜的膜硬度優異的感光性組合物。 另外,成分A與成分B的含有比也重要,相對於成分A及成分B的合計含量,成分B的含量較佳10質量%~40質量%,更佳10質量%~30質量%,進而較佳10質量%~25質量%。若成分B相對於成分A及成分B合計含量之含量為所述範圍,則可獲得圖案化性優異的感光性組合物。
成分C:光聚合引發劑 本發明的感光性組合物含有光聚合引發劑作為成分C。 光聚合引發劑較佳的是包含光自由基聚合引發劑。 本發明中可使用的光自由基聚合引發劑為可藉由光而引發、促進成分A或成分B等的聚合的化合物。 所謂“光”,只要為可藉由其照射而賦予可由成分C產生聚合引發種的能量的活性能量線,則並無特別限制,廣泛包含α射線、γ射線、X射線、紫外線(Ultra Violet,UV)、可見光線、電子束等。這些中,較佳的是至少包含紫外線的光。
光聚合引發劑例如可舉出:肟酯化合物、有機鹵化化合物、氧基二唑化合物、羰基化合物、縮酮化合物、安息香化合物、吖啶化合物、有機過氧化化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、六芳基聯咪唑化合物、有機硼酸化合物、二磺酸化合物、鎓鹽化合物、醯基膦(氧化物)化合物。這些化合物中,從感度的方面來看,較佳肟酯化合物、六芳基聯咪唑化合物,更佳肟酯化合物。
肟酯化合物可使用:日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特開2001-233842號公報、日本專利特表2004-534797號公報、日本專利特開2007-231000號公報、日本專利特開2009-134289號公報中記載的化合物。 肟酯化合物較佳下述式c-1或式c-2所表示的化合物。
[化8]
Figure 02_image015
式c-1或式c-2中,Ar表示芳香族基或雜芳香族基,R1 表示烷基、芳香族基或烷氧基,R2 表示氫原子或烷基,進而R2 也可與Ar鍵結而形成環。
式c-1或式c-2中,Ar表示芳香族基或雜芳香族基,較佳的是從苯環化合物、萘環化合物或哢唑環化合物中去掉一個氫原子所得的基團,更佳的是與R2 一起形成環的萘基、哢唑基。雜芳香族基中的雜原子可較佳地舉出氮原子、氧原子及硫原子。 R1 表示烷基、芳香族基或烷氧基,較佳甲基、乙基、苄基、苯基、萘基、甲氧基或乙氧基,更佳甲基、乙基、苯基或甲氧基。 R2 表示氫原子或烷基,較佳氫原子或經取代的烷基,更佳氫原子、與Ar一起形成環的經取代的烷基或甲苯硫烷基。 另外,Ar較佳碳數4~20的基團,R1 較佳碳數1~30的基團,且R2 較佳碳數1~50的基團。
肟酯化合物進而較佳下述式c-3、式c-4或式c-5所表示的化合物。
[化9]
Figure 02_image017
式c-3~式c-5中,R1 表示烷基、芳香族基或烷氧基,X表示-CH2 -、-C2 H4 -、-O-或-S-,R3 分別獨立地表示鹵素原子,R4 分別獨立地表示烷基、苯基、烷基取代胺基、芳硫基、烷硫基、烷氧基、芳氧基或鹵素原子,R5 表示氫原子、烷基或芳基,R6 表示烷基,n1及n2分別獨立地表示0~6的整數,n3表示0~5的整數。
R1 表示烷基、芳香族基或烷氧基,較佳R11 -X'-伸烷基-所表示的基團(R11 表示烷基或芳基,X'表示硫原子或氧原子)。R11 較佳芳基,更佳苯基。作為R11 的烷基及芳基也可經鹵素原子(較佳氟原子、氯原子或溴原子)或烷基取代。 X較佳硫原子。 R3 及R4 可在芳香環上的任意位置上鍵結。 R4 表示烷基、苯基、烷基取代胺基、芳硫基、烷硫基、烷氧基、芳氧基或鹵素原子,較佳烷基、苯基、芳硫基或鹵素原子,更佳烷基、芳硫基或鹵素原子,進而較佳烷基或鹵素原子。烷基較佳碳數1~5的烷基,更佳甲基或乙基。鹵素原子較佳氯原子、溴原子或氟原子。 另外,R4 的碳數較佳0~50,更佳0~20。 R5 表示氫原子、烷基或芳基,較佳烷基。烷基較佳碳數1~5的烷基,更佳甲基或乙基。芳基較佳碳數6~10的芳基。 R6 表示烷基,較佳碳數1~5的烷基,更佳甲基或乙基。 n1及n2分別表示式c-3或式c-4中的芳香環上的R3 的取代數,n3表示c-5中的芳香環上的R4 的取代數。 n1~n3分別獨立地較佳0~2的整數,更佳0或1。
以下,示出本發明中可較佳地使用的肟酯化合物的例子。但是,本發明中所用的肟酯化合物當然不限定於這些化合物。此外,Me表示甲基,Ph表示苯基。另外,這些化合物中的肟的雙鍵的順式-反式異構可為EZ的任一種,也可為EZ的混合物。
[化10]
Figure 02_image019
[化11]
Figure 02_image021
有機鹵化化合物的例子具體可舉出:若林等人的《日本化學會公報(Bull Chem. Soc. Japan)》(42、2924(1969))、美國專利第3,905,815號說明書、日本專利特公昭46-4605號公報、日本專利特開昭48-36281號公報、日本專利特開昭55-32070號公報、日本專利特開昭60-239736號公報、日本專利特開昭61-169835號公報、日本專利特開昭61-169837號公報、日本專利特開昭62-58241號公報、日本專利特開昭62-212401號公報、日本專利特開昭63-70243號公報、日本專利特開昭63-298339號公報、M.P.亨特(M.P.Hutt)的《雜環化學期刊(Journal of Heterocyclic Chemistry)》(1(No3),(1970))等中記載的化合物,特別可舉出經三鹵化甲基取代的噁唑化合物、均三嗪化合物。
六芳基聯咪唑化合物的例子例如可舉出:日本專利特公平6-29285號公報、美國專利第3,479,185號、美國專利第4,311,783號、美國專利第4,622,286號等的各說明書中記載的各種化合物。
醯基膦(氧化物)化合物可例示單醯基膦氧化物化合物及雙醯基膦氧化物化合物,具體來說,例如可舉出:汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)公司製造的豔佳固(Irgacure)819、達羅固(Darocure)4265、達羅固(Darocure)TPO等。
光聚合引發劑可使用一種或組合使用兩種以上。 相對於組合物中的總固體成分100質量份,本發明的感光性組合物中的光聚合引發劑的總量較佳0.5質量份~30質量份,更佳1質量份~20質量份,進而較佳1質量份~10質量份,特佳2質量份~5質量份。
<增感劑> 本發明的感光性組合物中,除了光聚合引發劑以外,也可添加增感劑。 增感劑吸收光化射線或放射線而成為激發狀態。成為激發狀態的增感劑可藉由與成分C的相互作用而產生電子移動、能量移動、發熱等作用,而引發、促進聚合。 本發明中可使用的典型的增感劑可舉出:J.V.克裡維洛(J.V.Crivello)的《先進聚合物科技(Adv. in Polymer Sci.)》(62,1(1984))中公開的增感劑,具體可舉出:芘、苝、吖啶橙、噻噸酮、2-氯噻噸酮、苯并黃素、N-乙烯基哢唑、9,10-二丁氧基蒽、蒽醌、香豆素、酮基香豆素、菲、樟腦醌、吩噻嗪衍生物等。相對於光聚合引發劑,增感劑較佳的是以50質量%~200質量%的比例而添加。
成分D:聚合抑制劑 本發明的感光性組合物含有聚合抑制劑作為成分D。藉由含有成分D,而抑制由漏光所致的聚合反應,顯影性優異。所謂聚合抑制劑,是指發揮以下作用的物質:對藉由曝光或熱而由聚合引發劑所產生的聚合引發自由基成分實施供氫(或授氫)、供能(或授能)、供電子(或授電子)等,使聚合引發自由基失活,抑制聚合引發。例如可使用日本專利特開2007-334322號公報的段落0154~段落0173中記載的化合物等。 本發明的感光性組合物中的成分D的含量並無特別限制,相對於感光性組合物的總固體成分,較佳0.05質量%~0.5質量%,更佳0.1質量%~0.5質量%。藉由調整聚合抑制劑的調配量,可提高圖案化性而不損及感度。
聚合抑制劑的種類可較佳地採用堅硬且不降低感度的化合物。這種聚合抑制劑可舉出:吩噻嗪,氯丙嗪(chlorpromazine)、左美丙嗪(levomepromazine)、氟非那嗪(fluphenazine)、硫利噠嗪(thioridazine)等吩噻嗪衍生物,吩噁嗪,3,7-雙(二乙基胺基)吩噁嗪-5-過氯酸鹽、5-胺基-9-(二甲基胺基)-10-甲基苯并[a]吩噁嗪-7-氯酸鹽、7-(戊氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮、5,9-二胺基苯并[a]吩噁嗪-7-乙酸鹽、7-乙氧基-3H-吩噁嗪-3-酮等吩噁嗪衍生物,三-對硝基苯基甲基、二苯基苦味肼基(diphenyl picrylhydrazyl)、加爾萬氧基(galvinoxyl)等穩定自由基,醌、苯醌、氯苯醌、2,5-二-氯苯醌、2,6-二-氯苯醌、2,3-二-甲基苯醌、2,5-二-甲基苯醌、甲氧基苯醌、甲基苯醌、四溴苯醌、四氯苯醌、四甲基苯醌、三氯苯醌、三甲基苯醌、戊基醌、戊氧基對苯二酚、2,5-二-第三丁基對苯二酚、2,5-二苯基對苯醌等醌類,α-萘酚、2-硝基-1-萘酚、β-萘酚、1-硝基-2-萘酚等萘酚類,4-甲氧基苯酚、4-乙氧基苯酚、對苯二酚、苯酚、第三丁基鄰苯二酚、甲基對苯二酚、正丁基苯酚、對苯二酚單丙醚、第三丁基甲酚、對甲酚、2,6-二-第三丁基對甲酚、鄰苯二酚間苯二酚、鄰第三丁基苯酚、2,6-二-對甲氧基苯酚、2,6-二-第三丁基苯酚、2,4-二-第三丁基苯酚、3,5-二-第三丁基苯酚、3,5-二-第三丁基-4-羥基苯甲酸、N,N'-雙-3-(3',5'-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯基六亞甲基二胺、2,2'-亞甲基雙(6-第三丁基對甲酚)、3-(4-羥基-3',5'-二-第三丁基苯基)丙酸正十八烷基酯、(4-羥基-3-甲基-5-第三丁基)苄基丙二酸二硬脂酯、2,4,6-三-第三丁基苯酚、1,6-己二醇雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、三乙二醇雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,2-硫代伸乙基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、3,9-雙[1,1-二甲基-2-[β-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基乙基-2,4,8,10-四氧雜螺[5,5]十一烷、2,2'-伸乙基雙(2,4-二-第三丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)苯、三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)異氰酸酯、三[2-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥基苯丙醯氧基)乙基]異氰酸酯、三(4-第三丁基-2,6-二甲基-3-羥基苄基)異氰酸酯、四[亞甲基-3-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥基苯基)丙酸酯]甲烷等酚類,2,4-二硝基苯酚、鄰硝基苯酚、間硝基苯酚、對硝基苯酚等硝基苯酚類,沒食子酸、沒食子酸甲酯、沒食子酸丙酯、沒食子酸異戊酯等沒食子酸類,亞甲基藍、孔雀綠等色素類,β-萘基胺、N-亞硝基環己基胺鹽、二-對氟苯基胺等胺類,鄰苯三酚、單苄醚、苯醌、三苯基膦、氯化亞銅、吩噻嗪、氯醌(chloranil)、吡啶、硝基苯、二硝基苯、對甲苯胺、苦味酸、水楊酸甲酯等。
聚合抑制劑特佳的是例示選自吩噻嗪、吩噁嗪、受阻胺及這些化合物的衍生物中的至少一種,更佳的是含有選自由吩噻嗪、吩噁嗪及這些化合物的衍生物所組成的組群中的至少一種。 吩噻嗪及其衍生物可例示:吩噻嗪、雙-(α-甲基苄基)吩噻嗪、3,7-二辛基吩噻嗪、雙-(α-二甲基苄基)吩噻嗪、氟非那嗪、硫利噠嗪,較佳吩噻嗪。 吩噁嗪及其衍生物可例示:吩噁嗪、3,7-雙(二乙基胺基) 吩噁嗪-5-過氯酸鹽、5-胺基-9-(二甲基胺基)-10-甲基苯并[a]吩噁嗪-7-氯酸鹽、7-(戊氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮、5,9-二胺基苯并[a]吩噁嗪-7-乙酸鹽、7-乙氧基-3H-吩噁嗪-3-酮,較佳吩噁嗪。 受阻胺及其衍生物可例示:智瑪索布(CHIMASSORB)2020 FDL、地奴彬(TINUVIN)144、地奴彬(TINUVIN)765、地奴彬(TINUVIN)770(以上為巴斯夫(BASF)公司製造),較佳地奴彬(TINUVIN)144。
成分E:分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物 本發明的感光性組合物含有分子內具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團的胺化合物作為成分E。 藉由成分E具有一個選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的基團,可獲得組合物的經時穩定性、穩定的觸控檢測能力及良好的圖案化性。 此外,成分E較佳的是僅具有選自由三級胺基及芳香族含氮雜環基所組成的組群中的一個,除此以外,例如不進一步具有二級胺基或一級胺基。 成分E為除了成分A~成分D以外的化合物,例如為不具有自由基聚合性基的化合物。另外,為不具有作為光聚合引發劑、聚合抑制劑的功能的化合物。推測若成分E為不具有聚合性基的聚合性單體,則硬化後成分E也可在硬化膜中相對自由地移動,將成分B所具有的鹼顯影性基、較佳羧基中和的能力優異。
從在硬化膜中將成分B所具有的鹼顯影性基中和的觀點來看,成分E較佳低分子化合物。成分E的分子量(具有分子量分佈的情況下為重量平均分子量)較佳50~1,000,更佳60~500,進而較佳70~300。
另外,成分E的沸點較佳120℃以上。若成分E的沸點為120℃以上,則在由加熱所致的硬化中,也抑制成分E的揮發,因此較佳。成分E的沸點更佳150℃以上,進而較佳180℃以上。
成分E較佳鹼性的化合物,較佳的是其水中的共軛酸的pKa(25℃)為5以上,更佳6~10,進而較佳6.5~9。若水中的pKa(25℃)在所述範圍內,則觸控檢測能力的穩定性更優異。 pKa是利用以下方法來測定。具體來說,使用水中的pKa眾所周知的參考有機物質(參考化學便覽第6版)來製成半-中和點(Half Neutralization Point,HNP)校準曲線的繪圖(plot)。然後,為了確定HNP校準曲線而滴定pKa未知的化合物,根據校準曲線繪圖推測獲得相應的pKa。當pKa未知的化合物在水中的溶解性不足的情況下,滴加到非水系溶劑(1:1=乙腈:氯仿及0.1 N過氯酸/二噁烷滴定系)中,製成對pKa的非水系的HNP校準曲線。 另外,關於無法利用所述測定方法測定的化合物,也可使用由ACD/pKa DB(先進化學發展有限公司(Advanced Chemistry Development Inc.)製造)所計算的值。
以下,對分子內具有一個三級胺基的化合物、及分子內具有一個芳香族含氮雜環基的化合物分別進行說明。
<分子內具有一個三級胺基的化合物> 成分E可例示分子內具有一個三級胺基的化合物。具有三級胺基的化合物(三級胺)為由下述式e-1所表示且具有三個與碳原子鍵結的氮原子的化合物。
[化12]
Figure 02_image023
式e-1中,R1 ~R3 分別獨立地表示烷基或芳基。
式e-1中,R1 ~R3 分別獨立地表示烷基或芳基,所述烷基、芳基也可經取代。另外,R1 與R2 、R2 與R3 或R1 與R3 也可鍵結而形成環,所形成的環也可為含有S、O、NH等雜原子的雜環。 所述烷基可為直鏈狀、分支狀或環狀的任一種,較佳碳數1~24,更佳1~16,進而較佳1~8。芳基可為單環也可為縮合多環,並無特別限定,較佳碳數為6~20,更佳6~10。
所述烷基或芳基所具有的取代基可舉出:鹵素原子、烷基(包含環烷基、雙環烷基、三環烷基)、芳基(芳香族烴基)、雜環基(也稱為雜環基(heterocyclo group);包含芳香族雜環基及脂肪族雜環基)、氰基、羥基、硝基、烷氧基、芳氧基、矽烷氧基、雜環氧基、醯基、醯氧基、氨甲醯氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺基(包含苯胺基)、銨基、醯基胺基、胺基羰基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、氨磺醯基胺基、烷基磺醯基胺基及芳基磺醯基胺基、巰基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、N-烷硫基脲基、N-芳硫基脲基、氨磺醯基、烷基亞磺醯基及芳基亞磺醯基、烷基磺醯基及芳基磺醯基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨甲醯基、芳基偶氮基及雜環偶氮基、醯亞胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基胺基、膦酸基、矽烷基(包含單烷基矽烷基、二烷基矽烷基、三烷基矽烷基)、肼基、脲基、其他眾所周知的取代基。另外,也可進一步經取代基取代。取代基可例示上文所述的基團。
分子內具有一個三級胺基的化合物可較佳地例示:嗎啉衍生物、呱啶或其衍生物、呱啶酮衍生物、苄胺衍生物。 嗎啉衍生物較佳式e-2所表示的化合物,呱啶酮衍生物較佳式e-3所表示的化合物,苄胺衍生物較佳式e-4所表示的化合物。這裡,所謂嗎啉衍生物,是指具有嗎啉環的化合物,所謂呱啶酮衍生物,是指具有呱啶酮環的化合物,所謂苄胺衍生物,是指N,N-二烷基(碳數1~6)取代苄胺類。 呱啶的衍生物可例示N-乙基呱啶、N-苄基呱啶等N-烷基(碳數1~6)呱啶。
[化13]
Figure 02_image025
式e-2~式e-4中,R11 、R13 、R15 、R16 分別獨立地表示烷基或芳基,所述烷基或芳基也可具有取代基。另外,R15 及R16 也可連結而形成脂環結構。 所述烷基較佳碳數1~24的烷基,更佳碳數1~12的烷基,進而較佳碳數1~6的烷基。所述烷基可為直鏈狀、分支狀、環狀的任一種,並無特別限定,較佳直鏈狀或分支狀,更佳直鏈狀。 所述芳基較佳碳數6~20的芳基,更佳碳數6~14的芳基,進而較佳碳數6~10的芳基。 所述烷基及芳基所具有的取代基可同樣地例示式e-1所表示的化合物中作為取代基而例示的各取代基。 式e-2~式e-4中,R12 、R14 及R17 分別獨立地表示取代基,所述取代基可例示烷基、芳基、及式e-1所表示的化合物中作為取代基而例示的取代基。 m表示0~4的整數,n表示0~4的整數,l表示0~5的整數。m較佳0~2的整數,更佳0或1,進而較佳0。n較佳0~2的整數,更佳0或1,進而較佳0。l較佳0~2,更佳0或1,進而較佳0。
<分子內具有一個芳香族含氮雜環基的化合物> 成分E也較佳分子內具有一個芳香族含氮雜環基的化合物。芳香族含氮雜環基可為單環,且也可縮合而形成縮合多環,並無特別限定。另外,芳香族含氮雜環基只要雜環內所具有的氮原子的個數為一個以上,則並無特別限定,較佳一個~五個,更佳一個~三個,進而較佳一個或兩個。 此外,氮原子存在於芳香環中,例如吩噻嗪或吩噁嗪不相當於芳香族含氮雜環基。
芳香族含氮雜環化合物可例示:吡咯、2H-吡咯、咪唑、吡唑、異噻唑、異噁唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、吡咯烷、吲哚嗪、異吲哚、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、異喹啉、喹啉、酞嗪、萘啶、喹噁啉、喹唑啉、噌啉(cinnoline)、喋啶、菲啶、吖啶、萘嵌間二氮雜苯(perimidine)、菲咯啉(phenanthroline)、吩嗪等。 分子內具有一個芳香族含氮雜環基的化合物較佳所述芳香族含氮雜環化合物及其衍生物,衍生物可例示在所述芳香族含氮雜環化合物的任意位置上具有取代基的化合物。
這些化合物中,分子內具有一個芳香族含氮雜環基的化合物可例示吡啶或其衍生物、咪唑或其衍生物,可較佳地例示咪唑或其衍生物。此外,所謂吡啶衍生物,是指具有吡啶環的化合物,所謂咪唑衍生物,是指具有咪唑環的化合物。 吡啶或其衍生物較佳式e-5所表示的化合物,咪唑或其衍生物較佳式e-6所表示的化合物。
[化14]
Figure 02_image027
式e-5及式e-6中,R21 分別獨立地表示取代基,s表示0~5的整數,R22 分別獨立地表示取代基,t表示0~3的整數,R23 表示氫原子或取代基。
R21 ~R23 所表示的取代基較佳烷基或芳基,更佳烷基。 烷基較佳碳數1~24的烷基,更佳碳數1~12的烷基,進而較佳碳數1~6的烷基。烷基可為直鏈狀、分支狀或環狀的任一種。 芳基較佳碳數6~20的芳基,更佳碳數6~14的芳基,進而較佳碳數6~10的芳基。 所述烷基或芳基也可具有取代基,所述取代基可同樣地例示式e-1中作為R1 ~R3 所具有的取代基而例示的各種取代基。 此外,在m為2以上的整數的情況即存在R15 的情況下,R15 可彼此相同也可不同,並無特別限定。另外,R15 彼此也可鍵結而形成環,所形成的環可為脂肪族環,也可為芳香環,且也可為雜環。 同樣地,在n為2以上的整數的情況下即存在R16 的情況下,R16 可彼此相同也可不同,並無特別限定。另外,在存在多個R16 的情況下,R16 彼此也可鍵結而形成環。進而,R16 與R17 也可鍵結而形成環。所形成的環可為脂肪族環,也可為芳香環,且也可為雜環。
s表示0~5的整數,較佳0~4的整數,更佳1~3的整數。 t表示0~3的整數,較佳0~2的整數,更佳0或1。
成分E可例示以下的化合物,但本發明不限定於以下的例示化合物。
[化15]
Figure 02_image029
這些化合物中,成分E較佳E-1、E-2、E-4、E-5、E-6、E-7、E-8、E-9、E-10、E-11、E-13、E-14、E-15、E-16、E-17、E-18及E-19,更佳E-1、E-2、E-5、E-6、E-7、E-8、E-9、E-10、E-11及E-19,進而較佳E-1、E-5、E-6、E-7及E-10。
成分E可單獨使用一種,也可並用兩種以上。 相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E在感光性組合物中的含量為10質量%以下。若成分E的含量超過10質量%,則感光性組合物的保存穩定性差。另外,其他成分變少,結果圖案化性變得不良。 相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E在感光性組合物中的含量較佳0.5質量%~10質量%,更佳0.6質量%~8質量%,進而較佳0.7質量%~5質量%,特佳0.8質量%~3質量%。
成分F:溶劑 本發明的感光性組合物含有溶劑作為成分F。本發明的感光性組合物較佳的是以將作為必需成分的成分A~成分E及後述任意成分溶解在溶劑中的溶液的形式而製備。 成分F較佳有機溶劑,本發明的感光性組合物中使用的有機溶劑可使用眾所周知的溶劑,可例示:乙二醇單烷基醚類、乙二醇二烷基醚類、乙二醇單烷基醚乙酸酯類、丙二醇單烷基醚類、丙二醇二烷基醚類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類、二乙二醇二烷基醚類、二乙二醇單烷基醚乙酸酯類、二丙二醇單烷基醚類、丁二醇二乙酸酯類、二丙二醇二烷基醚類、二丙二醇單烷基醚乙酸酯類、醇類、酯類、酮類、醯胺類、內酯類等。這些有機溶劑的具體例可參考日本專利特開2009-098616號公報的段落0062。
具體來說,較佳丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇單甲醚、1,3-丁二醇二乙酸酯、環己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、四氫糠醇及甲基乙基二甘醇。
從塗佈性的觀點來看,有機溶劑的沸點較佳100℃~300℃,更佳120℃~250℃。 本發明中可使用的溶劑可單獨使用一種或並用兩種以上。也較佳的是將沸點不同的溶劑並用。 關於本發明的感光性組合物中的溶劑的含量,從調整為適於塗佈的黏度的觀點來看,相對於感光性組合物的總固體成分100質量份,較佳100質量份~3,000質量份,更佳200質量份~2,000質量份,進而較佳250質量份~1,000質量份。 感光性組合物的固體成分濃度較佳3質量%~50質量%,更佳20質量%~40質量%。
感光性組合物的黏度較佳1 mPa·s~200 mPa·s,更佳2 mPa·s~100 mPa·s,最佳3 mPa·s~80 mPa·s。黏度例如較佳的是使用東機產業(股)製造的RE-80L型旋轉黏度計在25℃±0.2℃下進行測定。關於測定時的旋轉速度,黏度小於5 mPa·s時較佳的是以100 rpm的旋轉速度進行測定,黏度為5 mPa·s以上且小於10 mPa·s時較佳的是以50 rpm的旋轉速度進行測定,黏度為10 mPa·s以上且小於30 mPa·s時較佳的是以20 rpm的旋轉速度進行測定,黏度為30 mPa·s以上時較佳的是以10 rpm的旋轉速度進行測定。
成分G:烷氧基矽烷化合物 本發明的感光性組合物較佳的是含有烷氧基矽烷化合物作為成分G。若使用烷氧基矽烷化合物,則可提高由本發明的感光性組合物所形成的膜與基板的密著性。 烷氧基矽烷化合物只要為具有至少一個烷氧基直接鍵結在矽原子上的基團的化合物,則並無特別限制,較佳的是具有二烷氧基矽烷基及/或三烷氧基矽烷基的化合物,更佳的是具有三烷氧基矽烷基的化合物。 本發明的感光性組合物中可使用的烷氧基矽烷化合物較佳的是使基材、例如矽、氧化矽、氮化矽等矽化合物、金、銅、鉬、鈦、鋁等金屬與硬化膜的密著性提高的化合物。具體來說,眾所周知的矽烷偶合劑等也有效。較佳的是具有乙烯性不飽和鍵的矽烷偶合劑。該情況下,不視作成分A。 矽烷偶合劑例如可舉出:γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基二烷氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基二烷氧基矽烷、γ-氯丙基三烷氧基矽烷、γ-巰基丙基三烷氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三烷氧基矽烷、乙烯基三烷氧基矽烷。這些化合物中,更佳γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷、乙烯基三烷氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷。這些化合物可單獨使用一種或組合使用兩種以上。 市售品可例示信越化學工業(股)製造的KBM-403或KBM-5103。
相對於感光性組合物的總固體成分,本發明的感光性組合物中的烷氧基矽烷化合物的含量較佳0.1質量%~30質量%,更佳2質量%~20質量%,進而較佳2質量%~15質量%。烷氧基矽烷化合物可僅為一種,也可含有兩種以上。在含有兩種以上的情況下,較佳的是合計量成為所述範圍。
成分H:無機粒子 本發明的感光性組合物較佳的是含有無機粒子作為成分H。藉由含有無機粒子,硬化膜的硬度變得更優異。 本發明中所用的無機粒子的平均粒徑較佳1 nm~200 nm,更佳5 nm~100 nm,最佳5 nm~50 nm。平均粒徑是指利用電子顯微鏡測定任意200個粒子的粒徑並加以算術平均所得的值。另外,在粒子的形狀並非球形的情況下,將外徑的最大徑作為粒子的粒徑。 另外,從硬化膜的硬度的觀點來看,無機粒子的空隙率較佳的是小於10%,更佳的是小於3%,最佳的是無空隙。粒子的空隙率為由電子顯微鏡所得的截面圖像的空隙部分與粒子總體的面積比的200個的算術平均。 無機粒子較佳的是含有鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鐿(Yb)、鑥(Lu)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎢(W)、鋅(Zn)、硼(B)、鋁(Al)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、碲(Te)等的原子的金屬氧化物粒子,更佳氧化矽、氧化鈦、鈦複合氧化物、氧化鋅、氧化鋯、銦/錫氧化物、銻/錫氧化物,進而更佳氧化矽、氧化鈦、鈦複合氧化物、氧化鋯,從粒子的穩定性、獲取容易程度、硬化膜的硬度、透明性、折射率調整等觀點來看,特佳氧化矽或氧化鈦。
氧化矽可較佳地舉出二氧化矽,可更佳地舉出二氧化矽粒子。 二氧化矽粒子只要為含有二氧化矽的無機氧化物的粒子,則並無特別問題,較佳的是含有二氧化矽或其水合物作為主成分(較佳80質量%以上)的粒子。所述粒子也可含有鋁酸鹽作為少量成分(例如小於5質量%)。有時作為少量成分而含有的鋁酸鹽可舉出鋁酸鈉、鋁酸鉀等。另外,二氧化矽粒子也可含有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化銨等無機鹽類或氫氧化四甲基銨等有機鹽類。這種化合物的例子可例示膠體二氧化矽。 膠體二氧化矽的分散介質並無特別限制,可為水、有機溶劑及這些物質的混合物的任一種。這些分散介質可單獨使用一種,也可並用兩種以上。 本發明中,粒子也能以分散液的形式供使用,所述分散液是藉由在適當的分散劑及溶劑中使用球磨機、棒磨機等混合裝置進行混合·分散而製備。此外,本發明的感光性組合物中,膠體二氧化矽無需以膠體狀態而存在。 關於無機粒子的含量,在調配無機粒子的情況下,從硬度的觀點來看,相對於感光性組合物的總固體成分,較佳1質量%以上,更佳5質量%以上,進而較佳10質量%以上。另外,較佳80質量%以下,更佳50質量%以下,進而較佳40質量%以下,特佳30質量%以下。 無機粒子可僅含有一種,也可含有兩種以上。在含有兩種以上的情況下,較佳的是其合計量成為所述範圍。
成分I:封閉異氰酸酯化合物 本發明的感光性組合物也可含有封閉異氰酸酯化合物作為成分I。封閉異氰酸酯化合物只要為具有封閉異氰酸酯基的化合物,則並無特別限制,從硬化性的觀點來看,較佳的是一分子內具有兩個以上的封閉異氰酸酯基的化合物。封閉異氰酸酯基的個數的上限並無特別限定,較佳六個以下。 另外,關於封閉異氰酸酯化合物,其骨架並無特別限定,只要在一分子中具有兩個異氰酸酯基,則可為任意的化合物,可為脂肪族、脂環族或芳香族的聚異氰酸酯。例如可合適地使用:2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,3-三亞甲基二異氰酸酯、1,4-四亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,9-九亞甲基二異氰酸酯、1,10-十亞甲基二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、2,2'-二乙基醚二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯、鄰二甲苯二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、對二甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、環己烷-1,3-二亞甲基二異氰酸酯、環己烷-1,4-二亞甲基二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、3,3'-亞甲基二甲苯-4,4'-二異氰酸酯、4,4'-二苯基醚二異氰酸酯、四氯苯二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯、氫化-1,3-二甲苯二異氰酸酯、氫化-1,4-二甲苯二異氰酸酯等異氰酸酯化合物及由這些化合物所衍生的預聚物型骨架的化合物。這些化合物中,特佳甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
本發明的組合物中的封閉異氰酸酯化合物的母結構可舉出:縮二脲型、異氰脲酸酯型、加合物型、二官能預聚物型等。 形成所述封閉異氰酸酯化合物的封閉結構的封閉劑可舉出:肟化合物、內醯胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物、醯亞胺系化合物等。這些化合物中,特佳的是選自肟化合物、內醯胺化合物、苯酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物中的封閉劑。
本發明的組合物中可使用的封閉異氰酸酯化合物可作為市售品而獲取,例如可較佳地使用:羅奈特(Coronate)AP牢固(Stable)M、克羅奈特(Coronate)2503、克羅奈特(Coronate)2515、克羅奈特(Coronate)2507、克羅奈特(Coronate)2513、克羅奈特(Coronate)2555、米利奧奈特(Millionate)MS-50(以上為日本聚胺基甲酸酯工業(股)製造),塔克奈特(Takenate)B-830、塔克奈特(Takenate)B-815N、塔克奈特(Takenate)B-820NSU、塔克奈特(Takenate)B-842N、塔克奈特(Takenate)B-846N、塔克奈特(Takenate)B-870N、塔克奈特(Takenate)B-874N、塔克奈特(Takenate)B-882N(以上為三井化學(股)製造),杜拉奈特(Duranate)17B-60P、杜拉奈特(Duranate)17B-60PX、杜拉奈特(Duranate)17B-60P、杜拉奈特(Duranate)TPA-B80X、杜拉奈特(Duranate)TPA-B80E、杜拉奈特(Duranate)MF-B60X、杜拉奈特(Duranate)MF-B60B、杜拉奈特(Duranate)MF-K60X、杜拉奈特(Duranate)MF-K60B、杜拉奈特(Duranate)E402-B80B、杜拉奈特(Duranate)SBN-70D、杜拉奈特(Duranate)SBB-70P、杜拉奈特(Duranate)K6000(以上為旭化成化學(股)製造),德斯莫杜爾(Desmodule)BL1100、德斯莫杜爾(Desmodule)BL1265 MPA/X、德斯莫杜爾(Desmodule)BL3575/1、德斯莫杜爾(Desmodule)BL3272MPA、德斯莫杜爾(Desmodule)BL3370MPA、德斯莫杜爾(Desmodule)BL3475BA/SN、德斯莫杜爾(Desmodule)BL5375MPA、德斯莫杜爾(Desmodule)VPLS2078/2、德斯莫杜爾(Desmodule)BL4265SN、德斯莫杜爾(Desmodule)PL340、德斯莫杜爾(Desmodule)PL350、蘇米杜爾(Sumidule)BL3175(以上為住化拜耳聚胺基甲酸酯(Sumika-Bayer Urethane)(股)製造)等。
在本發明的感光性組合物含有封閉異氰酸酯化合物的情況下,較佳的是以組合物的總固體成分的0.1質量%~20質量%的範圍而含有,更佳的是以0.5質量%~10質量%的範圍而含有,進而較佳的是以1質量%~5質量%的範圍而含有。 本發明的感光性組合物可僅含有一種封閉異氰酸酯化合物,也可含有兩種以上。在含有兩種以上的情況下,較佳的是合計量成為所述範圍。
(其他成分) <具有環氧基的化合物、具有氧雜環丁基的化合物> 本發明的感光性組合物較佳的是含有選自由具有環氧基的化合物、具有氧雜環丁基的化合物、封閉異氰酸酯化合物及多官能巰基化合物所組成的組群中的至少一種。若為所述實施方式,則所得硬化膜的硬度更優異。
[具有環氧基的化合物] 本發明的感光性組合物也可含有具有環氧基的化合物。具有環氧基的化合物可在分子中具有一個環氧基,較佳兩個以上。
分子內具有兩個以上的環氧基的化合物的具體例可舉出: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、脂肪族環氧樹脂等。
這些化合物可作為市售品而獲取。例如雙酚A型環氧樹脂為JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上為日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造),艾比克隆(EPICLON)860、艾比克隆(EPICLON)1050、艾比克隆(EPICLON)1051、艾比克隆(EPICLON)1055(以上為迪愛生(DIC)(股)製造)等;雙酚F型環氧樹脂為JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上為日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造),艾比克隆(EPICLON)830、艾比克隆(EPICLON)835(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),LCE-21、RE-602S(以上為日本化藥(股)製造)等;苯酚酚醛清漆型環氧樹脂為JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上為日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造),艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-770、艾比克隆(EPICLON)N-775(以上為迪愛生(DIC)(股)製造)等;甲酚酚醛清漆型環氧樹脂為艾比克隆(EPICLON)N-660、艾比克隆(EPICLON)N-665、艾比克隆(EPICLON)N-670、艾比克隆(EPICLON)N-673、艾比克隆(EPICLON)N-680、艾比克隆(EPICLON)N-690、艾比克隆(EPICLON)N-695(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),EOCN-1020(以上為日本化藥(股)製造)等;脂肪族環氧樹脂為艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4085S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4088S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),賽羅西德(Celloxide)2021P、賽羅西德(Celloxide)2081、賽羅西德(Celloxide)2083、賽羅西德(Celloxide)2085、EHPE3150、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、艾波利得(EPOLEAD)PB 4700(以上為大賽璐(Daicel)化學工業(股)製造)等。除此以外,也可舉出:艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4000S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4003S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4010S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4011S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造)等。 另外,也可合適地使用日本專利特公昭58-49860號公報、日本專利特公昭56-17654號公報、日本專利特公昭62-39417號公報、日本專利特公昭62-39418號公報中記載的具有環氧乙烷骨架的胺基甲酸酯化合物類,將這些內容併入到本申請說明書中。
在本發明的感光性組合物含有具有環氧基的化合物的情況下,較佳的是以組合物的總固體成分的0.1質量%~20質量%的範圍而含有,更佳的是以0.5質量%~10質量%的範圍而含有,進而較佳的是以1質量%~5質量%的範圍而含有。 本發明的感光性組合物可僅含有一種具有環氧基的化合物,也可含有兩種以上。在含有兩種以上的情況下,較佳的是合計量成為所述範圍。
[具有氧雜環丁基的化合物] 本發明的感光性組合物也可含有具有氧雜環丁基的化合物。具有氧雜環丁基的化合物可在分子中僅具有一個氧雜環丁基,較佳的是具有兩個以上。
具有氧雜環丁基的化合物的具體例可使用亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OXT-121、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OXT-221、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OX-SQ、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)PNOX(以上為東亞合成(股)製造)。 另外,含有氧雜環丁基的化合物較佳的是單獨使用或與含有環氧基的化合物混合使用。
在本發明的感光性組合物含有具有氧雜環丁基的化合物的情況下,較佳的是以組合物的總固體成分的0.1質量%~20質量%的範圍而含有,更佳的是以0.5質量%~10質量%的範圍而含有,進而較佳的是以1質量%~5質量%的範圍而含有。 本發明的感光性組合物可僅含有一種具有氧雜環丁基的化合物,也可含有兩種以上。在含有兩種以上的情況下,較佳的是合計量成為所述範圍。
本發明的感光性組合物中,也可在不偏離本發明的主旨的範圍內含有所述以外的其他化合物(例如含烷氧基甲基的化合物等)。含烷氧基甲基的化合物可舉出日本專利特開2011-221494號公報的段落0192~段落0194中記載的化合物。
<表面活性劑> 本發明的感光性組合物也可含有表面活性劑作為其他成分。 表面活性劑可使用陰離子系、陽離子系、非離子系或兩性的任一種,較佳的表面活性劑為非離子系表面活性劑。表面活性劑較佳非離子系表面活性劑,更佳氟系表面活性劑。 本發明中可使用的表面活性劑例如可舉出:作為市售品的美佳法(Megafac)F142D、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F183、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)F780、美佳法(Megafac)F781、美佳法(Megafac)F781-F、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)R08、美佳法(Megafac)F-472SF、美佳法(Megafac)BL20、美佳法(Megafac)R-61、美佳法(Megafac)R-90(迪愛生(DIC)(股)製造),弗拉德(Fluorad)FC-135、弗拉德(Fluorad)FC-170C、弗拉德(Fluorad)FC-430、弗拉德(Fluorad)FC-431、諾貝克(Novec)FC-4430(住友3M(股)製造),旭嘉德(Asahi Guard)AG7105、旭嘉德(Asahi Guard)7000、旭嘉德(Asahi Guard)950、旭嘉德(Asahi Guard)7600、沙福隆(Surflon)S-112、沙福隆(Surflon)S-113、沙福隆(Surflon)S-131、沙福隆(Surflon)S-141、沙福隆(Surflon)S-145、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(旭硝子(股)製造),艾福拓(Eftop)EF351、艾福拓(Eftop)EF352、艾福拓(Eftop)EF801、艾福拓(Eftop)EF802(三菱材料電子化成(股)製造),福吉特(Ftergent)250(尼奧斯(Neos)(股)製造)。另外,除了所述以外,也可舉出:KP(信越化學工業(股)製造),寶理弗洛(Polyflow)(共榮社化學(股)製造),艾福拓(Eftop)(三菱材料電子化成(股)製造),美佳法(Megafac)(迪愛生(DIC)(股)製造),弗拉德(Fluorad)(住友3M(股)製造),旭嘉德(Asahi Guard)、沙福隆(Surflon)(旭硝子(股)製造),寶理佛斯(PolyFox)(歐諾瓦(OMNOVA)公司製造)等的各系列。
另外,表面活性劑可舉出以下共聚物作為較佳例,所述共聚物含有下述式W所表示的結構單元A及結構單元B,且由以四氫呋喃作為溶劑的凝膠滲透層析所測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為1,000以上且10,000以下。
[化16] 結構單元A                       結構單元B
Figure 02_image031
式W中,RW1 及RW3 分別獨立地表示氫原子或甲基,RW2 表示碳數1以上且4以下的直鏈伸烷基,RW4 表示氫原子或碳數1以上且4以下的烷基,LW 表示碳數3以上且6以下的伸烷基,p及q為表示聚合比的質量百分率,p表示10質量%以上且80質量%以下的數值,q表示20質量%以上且90質量%以下的數值,r表示1以上且18以下的整數,s表示1以上且10以下的整數。
所述LW 較佳下述式W-2所表示的分支伸烷基。式W-2中的RW5 表示碳數1以上且4以下的烷基,從相容性及對被塗佈面的濡濕性的方面來看,較佳碳數1以上且3以下的烷基,更佳碳數2或3的烷基。 式W中的p與q之和(p+q)較佳p+q=100即100質量%。 所述共聚物的重量平均分子量(Mw)更佳1,500以上且5,000以下。
[化17]
Figure 02_image033
關於本發明的感光性組合物中的表面活性劑的含量,在調配表面活性劑的情況下,相對於感光性組合物的總固體成分中100質量份,較佳0.001質量份~5.0質量份,更佳0.01質量份~2.0質量份。 表面活性劑可僅含有一種,也可含有兩種以上。在含有兩種以上的情況下,較佳的是其合計量成為所述範圍。
<抗氧化劑> 本發明的感光性組合物除了所述成分以外,也可含有抗氧化劑。此外,抗氧化劑為上文所述的成分D及成分E以外的化合物。關於抗氧化劑,可含有眾所周知的抗氧化劑。藉由添加抗氧化劑,有可防止硬化膜的著色、或可減少由分解所致的膜厚變薄、且耐熱透明性優異的優點。 這種抗氧化劑例如可舉出:磷系抗氧化劑、醯胺類、醯肼類、受阻酚系抗氧化劑、抗壞血酸類、硫酸鋅、糖類、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、羥基胺衍生物等。這些化合物中,從硬化膜的著色、膜厚變薄的觀點來看,特佳受阻酚系抗氧化劑、磷系抗氧化劑,最佳受阻酚系抗氧化劑。這些抗氧化劑可單獨使用一種,也可混合兩種以上。 較佳的市售品可舉出:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),豔佳諾(Irganox)1098(以上為巴斯夫(BASF)公司製造)。 抗氧化劑的含量並無特別限制,相對於感光性組合物的總固體成分,較佳0.1質量%~10質量%,更佳0.2質量%~5質量%,進而較佳0.5質量%~4質量%。
<黏合劑聚合物> 從提高分辨性及皮膜特性等觀點來看,本發明的感光性組合物也可含有黏合劑聚合物。 黏合劑聚合物並無特別限制,可使用眾所周知的黏合劑聚合物,較佳的是使用線狀有機聚合物。另外,黏合劑聚合物的重量平均分子量較佳的是超過10,000。黏合劑聚合物為成分B以外的成分。這種線狀有機聚合物可任意使用眾所周知的聚合物。較佳的是為了可進行水顯影或弱鹼性水顯影而選擇在水或弱鹼性水中為可溶性或膨潤性的線狀有機聚合物。線狀有機聚合物是根據不僅作為皮膜形成劑,而且作為水、弱鹼性水或有機溶劑顯影劑的用途而選擇使用。例如若使用水可溶性有機聚合物則可進行水顯影。這種線狀有機聚合物可舉出:在側鏈上具有羧酸基的聚合物,例如日本專利特開昭59-44615號公報、日本專利特公昭54-34327號公報、日本專利特公昭58-12577號公報、日本專利特公昭54-25957號公報、日本專利特開昭54-92723號公報、日本專利特開昭59-53836號公報、日本專利特開昭59-71048號公報中記載的化合物,即,使具有羧基的單體單獨或共聚合而成的樹脂、將使具有酸酐的單體單獨或共聚合而成的酸酐單元水解或半酯化或半醯胺化而成的樹脂、以不飽和單羧酸及酸酐將環氧樹脂改性而成的環氧丙烯酸酯等。具有羧基的單體可舉出:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、馬來酸、富馬酸、4-羧基苯乙烯等,具有酸酐的單體可舉出馬來酸酐等。 另外,有同樣地在側鏈上具有羧酸基的酸性纖維素衍生物。除此以外,在具有羥基的聚合物上加成環狀酸酐而成的化合物等有用。 本發明的感光性組合物中的黏合劑聚合物的含量並無特別限制,相對於感光性組合物的總固體成分,較佳0質量%~25質量%,更佳0質量%~10質量%,進而較佳0質量%~2質量%。
另外,從硬化膜的硬度的觀點來看,相對於感光性組合物的總固體成分量,本發明的感光性組合物中的重量平均分子量超過10,000的聚合物成分的含量較佳25質量%以下,更佳10質量%以下,進而較佳2質量%以下,特佳完全不含聚合物成分。 聚合物成分的重量平均分子量並無特別上限,為檢測極限以下,例如較佳幾百萬以下。
<其他成分> 本發明的感光性組合物中,視需要除了所述成分以外,也可添加塑化劑、熱酸產生劑、酸增殖劑等其他成分。關於這些成分,例如可使用日本專利特開2009-98616號公報、日本專利特開2009-244801號公報中記載的化合物、其他眾所周知的化合物。另外,也可將“高分子添加劑的新展開(日刊工業報社(股))”中記載的各種紫外線吸收劑或金屬鈍化劑等添加到本發明的感光性組合物中。
(硬化膜、硬化物及其製造方法) 本發明的硬化物為使本發明的感光性組合物硬化而成的硬化物。所述硬化物較佳硬化膜。另外,本發明的硬化膜較佳的是藉由本發明的硬化膜的製造方法所得的硬化膜。 本發明的硬化膜的製造方法只要為使本發明的感光性組合物硬化而製造硬化膜的方法,則並無特別限制,較佳的是依次包括以下的步驟1~步驟5。 步驟1:將本發明的感光性組合物塗佈在基板上的塗佈步驟 步驟2:從所塗佈的感光性組合物中除去溶劑的溶劑除去步驟 步驟3:藉由光化射線對經溶劑除去的感光性組合物的至少一部分進行曝光的曝光步驟 步驟4:藉由水性顯影液對經曝光的感光性組合物進行顯影的顯影步驟 步驟5:對經顯影的感光性組合物進行熱處理的熱處理步驟 另外,本發明的硬化物的製造方法更佳的是在步驟4與步驟5之間進一步包括以下的步驟4'。 步驟4':對經顯影的感光性組合物進一步照射光的後曝光步驟
所述塗佈步驟中,較佳的是將本發明的感光性組合物塗佈在基板上而製成含有溶劑的濕潤膜。可在將感光性組合物塗佈到基板上之前,進行鹼清洗或等離子體清洗等基板的清洗。進而可在基板清洗後利用六甲基二矽氮烷等對基板表面進行處理。藉由進行該處理,有感光性組合物對基板的密著性提高的傾向。 所述基板可舉出:無機基板、樹脂、樹脂複合材料等。 無機基板例如可舉出:玻璃、石英、矽、氮化矽及在像這些基板上蒸鍍鉬、鈦、鋁、銅等而成的複合基板。 關於樹脂,可舉出包含以下樹脂的基板:聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚吲哚、聚苯硫醚、聚環烯烴、降冰片烯樹脂、聚氯三氟乙烯等氟樹脂、液晶聚合物、丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、離子聚合物樹脂、氰酸酯樹脂、交聯富馬酸二酯、環狀聚烯烴、芳香族醚、馬來醯亞胺-烯烴共聚物、纖維素、環硫樹脂等合成樹脂。 這些基板很少以所述形態直接使用,通常根據最終產品的形態而形成例如薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)元件那樣的多層積層結構。 另外,在外嵌(on-cell)結構的觸控螢幕等那樣的情況下,也可在作為螢幕而暫且製成的液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)單元或有機發光二極管(Organic Light Emitting Diode,OLED)單元上,應用本發明的感光性組合物。
本發明的感光性組合物對藉由濺鍍而制膜的金屬膜或金屬氧化物的密著良好,因此基板較佳的是含有藉由濺鍍而制膜的金屬膜。金屬較佳鈦、銅、鋁、銦、錫、錳、鎳、鈷、鉬、鎢、鉻、銀、釹及這些金屬的氧化物或合金,進而較佳鉬、鈦、鋁、銅及這些金屬的合金。此外,金屬或金屬氧化物可單獨使用一種,也可並用多種。
對基板的塗佈方法並無特別限定,例如可使用噴墨法、狹縫塗佈法、噴霧法、輥塗法、旋轉塗佈法、流延塗佈法、狹縫及旋轉法、印刷法等方法。
在溶劑除去步驟中,較佳的是藉由減壓(真空)及/或加熱等從所塗佈的所述膜中除去溶劑而在基板上形成乾燥塗膜。溶劑除去步驟的加熱條件較佳70℃~130℃且30秒鐘~300秒鐘左右。另外,另外,所述溶劑除去步驟中,無需將感光性組合物中的溶劑完全除去,只要將至少一部分除去即可。 此外,所述塗佈步驟與所述溶劑除去步驟可依次進行,也可同時進行,也可交替重複。例如可在所述塗佈步驟中的噴墨塗佈全部結束後,進行所述溶劑除去步驟,也可預先加熱基板,一面進行所述塗佈步驟中的噴墨塗佈方式的感光性組合物的噴出一面進行溶劑除去。
所述曝光步驟為使用光化射線由光聚合引發劑產生聚合引發種,進行具有乙烯性不飽和基的化合物的聚合,使經溶劑除去的感光性組合物的至少一部分硬化的步驟。 所述曝光步驟中,較佳的是對所得的塗膜以既定的圖案狀照射波長300 nm以上且450 nm以下的光化射線。 所述曝光步驟中可使用的曝光光源可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、化學燈、LED光源、準分子雷射產生裝置等,可較佳地使用i射線(365 nm)、h射線(405 nm)、g射線(436 nm)等具有300 nm以上且450 nm以下的波長的光化射線。另外,視需要也可藉由長波長截止濾波器、短波長截止濾波器、帶通濾波器(band pass filter)那樣的分光濾波器而調整照射光。曝光量較佳1 mJ/cm2 ~500 mJ/cm2 。 曝光裝置可使用:鏡面投影對準器(mirror projection aligner)、步進機(stepper)、掃描儀(scanner)、近接式(proximity)、接觸式(contact)、微透鏡陣列(microlens array)、透鏡掃描儀(lens scanner)、雷射曝光等各種方式的曝光機。 從促進硬化的觀點來看,所述曝光步驟中的曝光較佳的是在經氧阻斷的狀態下進行。阻斷氧的方法可例示氮氣環境下的曝光、或設置氧阻斷膜的曝光。 另外,所述曝光步驟中的曝光只要對經溶劑除去的感光性組合物的至少一部分進行即可,例如可為全面曝光,也可為圖案曝光。 另外,所述曝光步驟後,可進行曝光後加熱處理(曝光後烘烤(Post Exposure Bake,以下也稱為“PEB”)。進行PEB的情況的溫度較佳30℃以上且130℃以下,更佳40℃以上且110℃以下,特佳50℃以上且100℃以下。 加熱的方法並無特別限定,可使用眾所周知的方法。例如可舉出加熱板、烘箱、紅外線加熱器等。 另外,關於加熱時間,加熱板的情況下較佳1分鐘~30分鐘左右,除此以外的情況下較佳20分鐘~120分鐘左右。若為所述溫度範圍,則可抑制對基板、裝置的損傷而進行加熱。
顯影步驟中,使用水性顯影液將未硬化的感光性組合物顯影除去,形成負型圖像。顯影步驟中使用的顯影液較佳的是鹼性的水性顯影液。 顯影步驟中使用的顯影液中,較佳的是含有鹼性化合物。鹼性化合物例如可使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物類;碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫等鹼金屬碳酸鹽類;重碳酸鈉、重碳酸鉀等鹼金屬重碳酸鹽類;氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化二乙基二甲基銨等氫氧化四烷基銨類:膽鹼等氫氧化(羥基烷基)三烷基銨類;矽酸鈉、偏矽酸鈉等矽酸鹽類;乙胺、丙胺、二乙胺、三乙胺等烷基胺類;二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺類;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-壬烯等脂環式胺類。 這些化合物中,較佳氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、膽鹼(氫氧化-2-羥基乙基三甲基銨)。 另外,也可將在所述鹼類的水溶液中添加有適當量的甲醇或乙醇等水溶性有機溶劑或者表面活性劑的水溶液用作顯影液。 較佳的顯影液可舉出氫氧化四甲基銨的0.4質量%~2.5質量%水溶液。 顯影液的pH值較佳10.0~14.0。 顯影時間較佳30秒鐘~500秒鐘,且顯影的方法可為盛液法(覆液法)、噴淋法、浸漬法等的任一種。 顯影後,也可進行淋洗步驟。淋洗步驟中,以純水等清洗顯影後的基板,由此進行附著的顯影液的除去、顯影殘渣的除去。淋洗方法可使用眾所周知的方法。例如可舉出噴淋淋洗(shower rinse)或浸漬淋洗等。 關於圖案曝光及顯影,可使用眾所周知的方法或眾所周知的顯影液。例如可合適地使用日本專利特開2011-186398號公報、日本專利特開2013-83937號公報中記載的圖案曝光方法及顯影方法。
本發明的硬化膜的製造方法較佳的是在所述顯影步驟後,包括對經顯影的感光性組合物進行熱處理的熱處理步驟(後烘烤)。藉由在對本發明的感光性組合物進行顯影後進行熱處理,可獲得強度更優異的硬化膜。 所述熱處理步驟中的熱處理溫度較佳180℃以下,更佳150℃以下,進而較佳130℃以下。下限值較佳80℃以上,更佳90℃以上。加熱的方法並無特別限定,可使用眾所周知的方法。例如可舉出加熱板、烘箱、紅外線加熱器等。 另外,關於加熱時間,加熱板的情況下較佳1分鐘~30分鐘左右,除此以外的情況下較佳20分鐘~120分鐘左右。若為所述溫度範圍,則可抑制對基板、裝置的損傷而進行硬化。 另外,也可在熱處理步驟(後烘烤)之前,在相對較低的溫度下進行烘烤後進行熱處理步驟(追加中烘烤步驟)。在進行中烘烤的情況下,較佳的是在90℃~150℃下加熱1分鐘~60分鐘後,以100℃以上的溫度進行熱處理。另外,也可將中烘烤、後烘烤分為三個階段以上的多階段來進行加熱。藉由設置這種中烘烤、後烘烤,可調整圖案的形狀。這些加熱可使用加熱板、烘箱、紅外線加熱器等眾所周知的加熱方法。
另外,從提高膜硬度的觀點來看,在顯影步驟後、熱處理步驟前,較佳的是包括對經顯影的感光性組合物進一步照射光的後曝光步驟。 所述後曝光步驟中,較佳的是對經顯影的感光性組合物的整個面進行曝光。藉由在後曝光後進行後烘烤,可由曝光部分中殘存的光聚合引發劑產生引發種,作為促進交聯步驟的催化劑而發揮功能,從而可促進膜的硬化反應。另外,後曝光步驟中,較佳的是利用水銀燈或LED燈等進行50 mJ/cm2 ~3,000 mJ/cm2 左右的能量曝光。
(硬化膜) 本發明的硬化膜為使本發明的感光性組合物進行硬化所得的硬化膜。 本發明的硬化膜可合適地用作層間絕緣膜(絕緣膜)或外塗膜(保護膜),更適合用作觸控螢幕用外塗膜,進而適合用作外嵌結構觸控螢幕用外塗膜。所謂外嵌結構觸控螢幕,與後述外嵌型的觸控螢幕顯示裝置為相同含意。另外,本發明的硬化膜較佳的是藉由本發明的硬化膜的製造方法所得的硬化膜。 藉由本發明的感光性組合物,即便在低溫下硬化也可獲得具有充分硬度的硬化膜。例如可獲得硬度為4H以上的硬化膜。使本發明的感光性組合物硬化而形成的保護膜由於硬化膜物性優異,因此在有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置的用途中有用。
本發明的感光性組合物由於硬化性及硬化膜特性優異,因此是作為微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)用器件的結構構件,將使本發明的感光性組合物硬化而成的硬化物或抗蝕劑圖案作為隔離壁,或作為機械驅動零件的一部分組入而使用。這種MEMS用器件例如可舉出:表面聲波(Surface Acoustic Wave,SAW)濾波器、體聲波(Bulk Acoustic Wave,BAW)濾波器、陀螺傳感器(gyro sensor)、顯示器用微快門(microshutter)、圖像傳感器(image sensor)、電子紙、噴墨頭、生物芯片(Bio-chip)、密封劑等零件。更具體的例子是例示在日本專利特表2007-522531號公報、日本專利特開2008-250200號公報、日本專利特開2009-263544號公報等中。
本發明的感光性組合物由於平坦性或透明性優異,因此也可用於形成例如日本專利特開2011-107476號公報的圖2中記載的岸堤(bank)層(16)及平坦化膜(57)、日本專利特開2010-9793號公報的圖4(a)中記載的隔離壁(12)及平坦化膜(102)、日本專利特開2010-27591號公報的圖10中記載的岸堤層(221)及第3層間絕緣膜(216b)、日本專利特開2009-128577號公報的圖4(a)中記載的第2層間絕緣膜(125)及第3層間絕緣膜(126)、日本專利特開2010-182638號公報的圖3中記載的平坦化膜(12)及像素分離絕緣膜(14)等。除此以外,也可合適地用於液晶顯示裝置中用來將液晶層保持於一定厚度的間隔件(spacer)、液晶顯示裝置的彩色濾光片或彩色濾光片保護膜、傳真機(facsimile)、電子複印機、固體撮像元件等的芯片上彩色濾光片(on-chip color filter)的成像光學系統或光纖連接器的微透鏡(microlens)。
(有機EL顯示裝置) 本發明的有機EL顯示裝置的特徵在於具有本發明的硬化膜。 本發明的有機EL顯示裝置除了具有使用本發明的感光性組合物所形成的平坦化膜或層間絕緣膜以外,並無特別限制,可舉出採用各種結構的眾所周知的各種有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置。 例如,本發明的有機EL顯示裝置所具有的TFT(Thin-Film Transistor)的具體例可舉出:非晶矽-TFT、低溫多晶矽-TFT、氧化物半導體TFT等。本發明的硬化膜由於電特性優異,因此可組合到這些TFT中而較佳地使用。 圖1為有機EL顯示裝置的一例的構成概念圖。且表示底部發光型的有機EL顯示裝置中的基板的示意性截面圖,具有平坦化膜4。 在玻璃基板6上形成底部柵極型的TFT1,以覆蓋該TFT1的狀態而形成包含Si3 N4 的絕緣膜3。在絕緣膜3中形成這裡省略圖示的接觸孔後,在絕緣膜3上形成經由該接觸孔而連接於TFT1的佈線2(高度1.0 μm)。佈線2是用來將TFT1間連接、或將後續步驟中形成的有機EL元件與TFT1連接的佈線。 進而,為了使因形成佈線2所致的凹凸平坦化,以嵌埋由佈線2所致的凹凸的狀態在絕緣膜3上形成平坦化膜4。 在平坦化膜4上,形成有底部發光型的有機EL元件。即,在平坦化膜4上,經由接觸孔7與佈線2連接而形成包含ITO的第一電極5。另外,第一電極5相當於有機EL元件的陽極。 形成覆蓋第一電極5的邊緣的形狀的絕緣膜8,藉由設置該絕緣膜8,可防止第一電極5與其後續步驟中形成的第二電極之間的短路。 進而,圖1中雖未圖示,但可隔著所需的圖案遮罩依次蒸鍍設置電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層,然後在基板上方的整個面上形成包含Al的第二電極,使用密封用玻璃板及紫外線硬化型環氧樹脂進行貼合,由此進行密封,獲得對各有機EL元件連接用來驅動該有機EL元件的TFT1而成的主動矩陣型有機EL顯示裝置。
(液晶顯示裝置) 本發明的液晶顯示裝置的特徵在於具有本發明的硬化膜。 本發明的液晶顯示裝置除了具有使用本發明的感光性組合物所形成的外塗膜(保護膜)、平坦化膜或層間絕緣膜以外,並無特別限制,可舉出採用各種結構的眾所周知的液晶顯示裝置。 例如本發明的液晶顯示裝置所具備的TFT(Thin-Film Transistor)的具體例可舉出:非晶矽-TFT、低溫多晶矽-TFT、氧化物半導體TFT(例如銦鎵鋅氧化物、所謂IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide))等。本發明的硬化膜由於電特性優異,因此可組合到這些TFT中而較佳地使用。 另外,本發明的液晶顯示裝置可取的液晶驅動方式可舉出:扭轉向列(Twisted Nematic,TN)方式、垂直排列(Vertical Alignment,VA)方式、面內切換(In-Plane-Switching,IPS)方式、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)方式、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)方式等。 在螢幕構成中,在彩色濾光片陣列(Color Filter on Array,COA)方式的液晶顯示裝置中也可使用本發明的硬化膜,例如可用作日本專利特開2005-284291號公報的有機絕緣膜(115)、或日本專利特開2005-346054號公報的有機絕緣膜(212)。另外,本發明的液晶顯示裝置可取的液晶配向膜的具體配向方式可舉出摩擦配向法、光配向法等。另外,也可藉由日本專利特開2003-149647號公報或日本專利特開2011-257734號公報中記載的聚合物支持配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技術來進行聚合物配向支持。 另外,本發明的感光性組合物及本發明的硬化膜不限定於所述用途,可用於各種用途。例如除了平坦化膜或層間絕緣膜以外,也可合適地用於保護膜、或液晶顯示裝置中用來將液晶層保持於一定厚度的間隔件或固體撮像元件中設置在彩色濾光片上的微透鏡等。
圖2為表示主動矩陣方式的液晶顯示裝置10的一例的概念性截面圖。該彩色液晶顯示裝置10為在背面上具有背光單元12的液晶螢幕,並且液晶螢幕中,配置著與在貼附著偏光膜的2片玻璃基板14、玻璃基板15之間配置的所有像素相對應的TFT16的元件。對於形成在玻璃基板上的各元件,藉由硬化膜17中形成的接觸孔18而將形成像素電極的ITO透明電極19佈線。在ITO透明電極19上,設有液晶20的層及配置有黑色矩陣的紅綠藍(Red Green Blue,RGB)彩色濾光片22。 背光的光源並無特別限定,可使用眾所周知的光源。例如可舉出:白色LED、藍色·紅色·綠色等的多色LED、螢光燈(冷陰極管)、有機EL等。 另外,液晶顯示裝置可設定為三維(three dimensional,3D)(立體視)型,也可設定為觸控螢幕型(觸控螢幕顯示裝置)。進而也可設定為可撓性型,可用作日本專利特開2011-145686號公報中記載的第2層間絕緣膜(48)、或日本專利特開2009-258758號公報中記載的層間絕緣膜(520)。
(觸控螢幕及觸控螢幕顯示裝置) 本發明的觸控螢幕為絕緣層及/或保護層的全部或一部分包含本發明的感光性組合物的硬化物的觸控螢幕。另外,本發明的觸控螢幕較佳的是至少具有透明基板、電極及絕緣層及/或保護層。 本發明的觸控螢幕顯示裝置較佳的是具有本發明的觸控螢幕的觸控螢幕顯示裝置。本發明的觸控螢幕可為電阻膜方式、靜電電容方式、超音波方式、電磁感應方式等眾所周知的方式的任一種。其中,較佳靜電電容方式。 靜電電容方式的觸控螢幕可舉出日本專利特開2010-28115號公報中公開的觸控螢幕、或國際公開第2012/057165號中公開的觸控螢幕。 觸控螢幕顯示裝置可舉出:所謂內嵌(in-cell)型(例如日本專利特表2012-517051號公報的圖5、圖6、圖7、圖8)、所謂外嵌型(例如日本專利特開2012-43394號公報的圖14、國際公開第2012/141148號的圖2(b))、單片式玻璃觸控面板(One Glass Solution,OGS)型、覆蓋層觸控(Touch on Lens,TOL)型、其他構成(例如日本專利特開2013-164871號公報的圖6)。 另外,圖3表示觸控螢幕顯示裝置的一例的構成概念圖。 例如,本發明的硬化膜適合應用於圖3中的各層之間的保護膜,且也適合應用於將觸控螢幕的檢測電極間隔開的層間絕緣膜。此外,觸控螢幕的檢測電極較佳銀、銅、鋁、鈦、鉬、這些金屬的合金。 圖3中,110表示像素基板,140表示液晶層,120表示相向基板,130表示傳感部。像素基板110從圖3的下側開始依次具有偏光板111、透明基板112、共通電極113、絕緣層114、像素電極115、配向膜116。相向基板120從圖3的下側開始依次具有配向膜121、彩色濾光片122、透明基板123。傳感部130分別具有相位差膜124、接著層126、偏光板127。另外,圖3中,125為傳感用檢測電極。本發明的硬化膜可用於像素基板部分的絕緣層(114)(也稱為層間絕緣膜)或各種保護膜(未圖示)、像素基板部分的各種保護膜(未圖示)、相向基板部分的各種保護膜(未圖示)、傳感部分的各種保護膜(未圖示)等。
進而,即便在靜態驅動方式的液晶顯示裝置中,也可藉由應用本發明而顯示設計性高的圖案。關於其例子,可應用本發明作為日本專利特開2001-125086號公報中記載那樣的聚合物網絡型液晶的絕緣膜。
另外,圖4為觸控螢幕顯示裝置的另一例的構成概念圖。 觸控螢幕顯示裝置包含:下部顯示板200,具備薄膜晶體管(TFT)440,相當於薄膜晶體管顯示板;上部顯示板300,與下部顯示板200相向,在與下部顯示板200相向的面上具備多個彩色濾光片330,相當於彩色濾光片顯示板;以及液晶層400,形成在下部顯示板200與上部顯示板300之間。液晶層400含有液晶分子(未圖示)。
下部顯示板200包含第1絕緣基板210、配置在第1絕緣基板210上的薄膜晶體管(TFT)、形成在薄膜晶體管(TFT)的上表面上的絕緣膜280、及配置在絕緣膜280上的像素電極290。薄膜晶體管(TFT)可含有柵電極220、覆蓋柵電極220的柵極絕緣膜240、半導體層250、歐姆接觸層260、歐姆接觸層262、源電極270及漏電極272。絕緣膜280中,以薄膜晶體管(TFT)的漏電極272露出的方式形成有接觸孔282。
上部顯示板300包含:配置在第2絕緣基板310的一個面上且以矩陣狀排列的遮光構件320、配置在第2絕緣基板310上的配向膜350、配置在配向膜上的彩色濾光片330、及配置在彩色濾光片330上且與下部顯示板200的像素電極290相對應而對液晶層400施加電壓的共通電極370。
在圖4所示的觸控螢幕顯示裝置中,在第2絕緣基板310的另一面上配置傳感電極410、絕緣膜420、驅動電極430及絕緣膜280。像這樣,在圖4所示的液晶顯示裝置的製造中,在形成上部顯示板300時,可一起形成作為觸控螢幕(touchscreen)的構成要素的傳感電極410、絕緣膜420及驅動電極430等。尤其使本發明的感光性組合物硬化而成的硬化膜可合適地用於絕緣膜280或絕緣膜420。
[實施例]
以下舉出實施例對本發明加以更具體說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不偏離本發明的主旨,則可適當變更。因此,本發明的範圍不限定於以下所示的具體例。此外,只要無特別說明,則“份”、“%”為質量基準。
(成分A)
A-1:卡亞拉得(KAYARAD)DPHA(DPHA,日本化藥(股)製造),五官能及六官能
A-2:季戊四醇四丙烯酸酯(A-TMMT,新中村化學工業(股)製造),四官能
A-3:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(M309,東亞合成(股)製造),三官能
A'-1:1,9-壬二醇二丙烯酸酯(A-NOD-N,新中村化學工業(股)製造),二官能
(成分B) B-1:下述結構的化合物,五官能 B-2:下述結構的化合物,三官能 B-3:下述結構的化合物,七官能 B-4:下述合成例1中所得的化合物
[化18]
Figure 02_image035
<合成例1> 在三口燒瓶中加入PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)(89 g),在氮氣環境下升溫到90℃,在該溶液中用2小時滴加使MAA(甲基丙烯酸,成為所有單體成分中的20 mol%的量)、MMA(甲基丙烯酸甲酯,成為所有單體成分中的80 mol%的量)、V-601(相對於所有單體成分的合計100 mol%而相當於4 mol%)在室溫下溶解在PGMEA(89 g)中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,結束反應。由此獲得聚合物B-4。此外,以溶劑以外的成分(稱為固體成分)的濃度成為40質量%的方式調整。
(成分C) C-1:下述化合物C-1,肟酯化合物 C-2:豔佳固(IRGACURE)OXE01(巴斯夫(BASF)公司製造),肟酯化合物,下述結構 C-3:豔佳固(IRGACURE)OXE02(巴斯夫(BASF)公司製造),肟酯化合物,下述結構
[化19]
Figure 02_image037
[化20]
Figure 02_image039
豔佳固OXE01                     豔佳固OXE02
(化合物1(C-1)的合成) <化合物A的合成> 將乙基哢唑(100.0 g,0.512 mol)溶解在260 ml的氯苯中,冷卻到0℃後,添加氯化鋁(70.3 g,0.527 mol)。然後用40分鐘滴加鄰甲苯醯氯(81.5 g,0.527 mol),升溫到室溫(25℃,以下相同)並攪拌3小時。然後,冷卻到0℃後,添加氯化鋁(75.1 g,0.563 mol)。用40分鐘滴加4-氯丁醯氯(79.4 g,0.563 mol),升溫到室溫並攪拌3小時。將156 ml的35質量%鹽酸水溶液與392 ml的蒸餾水的混合溶液冷卻到0℃,滴加反應溶液。將析出的固體抽吸過濾後,以蒸餾水及甲醇進行清洗,以乙腈進行再結晶後,獲得下述結構的化合物A(產量164.4 g,產率77%)。
[化21]
Figure 02_image041
<化合物B的合成> 將所述獲得的化合物A(20.0 g,47.9 mmol)溶解在64 ml的四氫呋喃(THF)中,添加4-氯苯硫醇(7.27 g,50.2 mmol)及碘化鈉(0.7 g,4.79 mmol)。然後在反應液中添加氫氧化鈉(2.0 g,50.2 mmol),回流2小時。然後,冷卻到0℃後,用20分鐘滴加SM-28(11.1 g,57.4 mmol,甲氧化鈉28%甲醇溶液,和光純藥工業(股)製造),升溫到室溫並攪拌2小時。然後,冷卻到0℃後,用20分鐘滴加亞硝酸異戊酯(6.73 g,57.4 mmol),升溫到室溫並攪拌3小時。將反應液稀釋在丙酮120 ml中,滴加到經冷卻至0℃的0.1 N鹽酸水溶液中。將析出的固體抽吸過濾後,以蒸餾水進行清洗。然後,以乙腈進行再結晶,獲得下述結構的化合物B(產量17.0 g,產率64%)。
[化22]
Figure 02_image043
<化合物C-1的合成> 將化合物B(18.0 g,32.4 mmol)溶解在90 ml的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,添加三乙胺(Et3 N,3.94 g,38.9 mmol)。然後,冷卻到0℃後,用20分鐘滴加乙醯氯(AcCl,3.05 g,38.9 mmol)後,升溫到室溫並攪拌2小時。將反應液滴加到150 ml的經冷卻至0℃的蒸餾水中,將析出的固體抽吸過濾後,以200 ml的經冷卻至0℃的異丙醇進行清洗,加以乾燥後,獲得化合物C-1(產量19.5 g,產率99%)。
[化23]
Figure 02_image045
另外,所得的化合物C-1的結構是利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)來鑒定。1 H-NMR (400 MHz, CDCl3 ) : δ = 8.86 (s, 1H), 8.60 (s, 1H), 8.31 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.81 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 7.51-7.24 (m, 10H), 7.36 (q, 2H, 7.4 Hz), 3.24-3.13 (m, 4H), 2.36 (s, 3H), 2.21 (s, 3H), 1.50 (t, 3H, 7.4 Hz)。
(成分D) D-1:吩噻嗪(東京化成工業(股)製造) D-2:吩噁嗪(東京化成工業(股)製造)
(成分E) E-1~E-20:下述結構的化合物(實施例) E'-1~E'-8:下述結構的化合物(比較例) 此外,E'-6及E'-7為相當於聚合性單體(成分A)的化合物,且E'-8為相當於光聚合引發劑(成分C)的化合物。
[化24]
Figure 02_image047
[化25]
Figure 02_image049
以下示出所述E-1~E-20及E'-1~E'-8的分子量、沸點及共軛酸的水中的pKa(25℃)。 此外,pKa是藉由以下方法測定。具體來說,使用水中的pKa眾所周知的參考有機物質(參考化學便覽第6版)來製成半-中和點(HNP)校準曲線的繪圖。然後,為了確定HNP校準曲線而滴定pKa未知的化合物,根據校準曲線繪圖推測獲得相應的pKa。在pKa未知的化合物在水中的溶解性不足的情況下,滴加到非水系溶劑(1:1=乙腈:氯仿及0.1 N過氯酸/二噁烷滴定系)中,製成對pKa的非水系的HNP校準曲線。 對於無法利用所述測定方法測定的化合物,使用藉由ACD/pKa DB(先進化學發展有限公司(Advanced Chemistry Development Inc.)製造)所計算的值。
[表1]
Figure 104132013-A0304-0001
(成分F) F-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(大賽璐(Daicel)(股)製造) F-2:甲基乙基二甘醇(大賽璐(Daicel)(股)製造)
(成分G) G-1:KBM-5103(3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷,信越化學工業(股)製造) G-2:KBM-403(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷,信越化學工業(股)製造)
(成分H) H-1:PMA-ST(日產化學工業(股)製造),二氧化矽粒子,平均粒徑10 nm~15 nm H-2:MIBK-ST-L(日產化學工業(股)製造),二氧化矽粒子,平均粒徑40 nm~50 nm
(表面活性劑) W-1:美佳法(Megafac)F554(迪愛生(DIC)(股)製造),氟系表面活性劑
(實施例1~實施例40及比較例1、比較例3~比較例13) 像下述表2及表3所記載那樣將各成分調配及攪拌而製成有機溶劑的溶液及/或分散液,利用孔徑0.3 μm的聚四氟乙烯制過濾器進行過濾,獲得本發明的感光性組合物。下述表的成分名下的數值表示各成分的含量,成分的單位為質量份。另外,溶劑以外表示固體成分換算的質量份。
(比較例2) <合成例1> 在具備冷凝管及攪拌機的燒瓶中,添加5質量份的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)及200質量份的二乙二醇甲基乙基醚。然後,添加40質量份的甲基丙烯酸縮水甘油酯、18質量份的苯乙烯、20質量份的甲基丙烯酸及22質量份的N-環己基馬來醯亞胺並進行氮氣置換後,開始緩緩攪拌。使溶液溫度上升到70℃,將該溫度保持5小時而獲得含有共聚物X-1的聚合物溶液。所得的聚合物溶液的固體成分濃度為33.1質量%。所得的聚合物的數量平均分子量為7,000。另外,分子量分佈(Mw/Mn)為2。
<感光性組合物的製備> 在所述合成例1中獲得的含有共聚物X-1的溶液(相當於100質量份的共聚物X-1(固體成分)的量)中,添加200質量份的琥珀酸單[3-(3-丙烯醯氧基-2,2-雙-丙烯醯氧基甲基-丙氧基)-2,2-雙-丙烯醯氧基甲基-丙基]酯、10質量份的2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮(商品名豔佳固(Irgacure)907,汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)公司製造)、30質量份的酚醛清漆型環氧樹脂(日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resin)(股)製造,商品名:愛比克(Epicoat)152)、30質量份的γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、及0.2質量份的作為表面活性劑的FTX-218(尼奧斯(Neos)(股)製造),進而以固體成分濃度成為22質量%的方式添加溶劑二乙二醇甲基乙基醚後,利用孔徑0.5 μm的微孔過濾器進行過濾而製備樹脂組合物。
[表2]
Figure 104132013-A0304-0002
[表3]
Figure 104132013-A0304-0003
(硬化膜的製作及評價) 使用所得的感光性組合物進行以下評價。 <圖案化性的評價> 在玻璃基板(100 mm×100 mm,伊格爾(EAGLE)XG,0.7 mm厚(康寧(Corning)公司製造))上旋塗塗佈各感光性樹脂組合物後,在90℃下在加熱板上預烘烤120秒鐘而使溶劑揮發,形成膜厚2.0 μm的感光性樹脂組合物層。 然後,使用高壓水銀燈,隔著線與間隙1:1的具有50 μm線的遮罩對所得的感光性樹脂組合物層進行300 mJ/cm2 的曝光(照度為24 mW/cm2 )。然後,利用鹼性顯影液(2.38%的氫氧化四甲基銨水溶液)將曝光後的感光性樹脂組合物層在23℃下顯影60秒鐘後,以超純水進行淋洗20秒鐘。 對所得的圖案測定間隙部的殘膜與線圖案/間隙圖案的線寬,評價圖案化性。評價基準如下,較佳4以上。 5:間隙部中未見殘膜,線圖案/間隙圖案的線寬比為±10%以內 4:間隙部中未見殘膜,線圖案/間隙圖案的線寬比超過±10%且為±20%以內 3:間隙部中未見殘膜,線圖案/間隙圖案的線寬比超過±20%且為±30%以內 2:間隙部中未見殘膜,但線圖案/間隙圖案的線寬比超過±30% 1:間隙部中可見殘膜,或線圖案未殘留
<鉛筆硬度的評價> 將所述製備的各感光性組合物旋塗在玻璃基板上(100 mm×100 mm,伊格爾(EAGLE)XG,0.7 mm厚(康寧(Corning)公司製造))上,在90℃下進行120秒鐘的預烘烤,獲得膜厚2.0 μm的塗佈膜。然後,藉由高壓水銀燈進行300 mJ/cm2 (i射線換算)的光照射,進而利用烘箱在120℃下進行60分鐘烘烤,由此製作硬化膜。 利用依據JIS K5600的方法(負重750 g)對所得的硬化膜進行鉛筆硬度試驗,評價膜強度。較佳4H以上。
<觸控檢測能力的穩定性(高溫高濕下檢測能力)的評價> 將各實施例及比較例的組合物用作保護膜而製作液晶顯示裝置。具體來說,在圖4所示的顯示裝置中,藉由以下方式形成觸控檢測電極保護膜(420):以膜厚成為2.0 μm的方式塗佈本發明的各實施例組合物,在90℃下進行120秒鐘的預烘烤,藉由高壓水銀燈進行500 mJ/cm2 (i射線換算)的光照射,進而利用烘箱在120℃下進行60分鐘烘烤。顯示裝置的其他部分是按照作為日本專利特開2013-168125的圖19而記載的製造方法而製作。在85℃、85%的條件下點亮500小時後,對畫面內各所進行觸控,評價觸控檢測能力。較佳3以上。 5:在畫面內任一部位均能以良好的感度、精度進行檢測 4:僅在畫面端部極少地無法檢測 3:在畫面端部及端部以外的部分極少地無法檢測 2:在畫面端部時常無法檢測 1:在畫面端部及端部以外的部分時常無法檢測
<組合物的經時穩定性評價> 利用E型黏度計(東機產業(股)製造)來測定剛剛製備的感光性樹脂組合物的黏度(初期黏度)、及在30℃下保管2周後的感光性樹脂組合物的黏度(經時黏度)。 評價基準如下,較佳4以上。 1:相對於初期黏度(100%),作為相對評價而經時黏度變化20%以上 2:相對於初期黏度(100%),作為相對評價而經時黏度變化15%以上且小於20% 3:相對於初期黏度(100%),作為相對評價而經時黏度變化10%以上且小於15% 4:相對於初期黏度(100%),作為相對評價而經時黏度變化5%以上且小於10% 5:相對於初期黏度(100%),作為相對評價而經時黏度僅變化小於5%
[表4]
Figure 104132013-A0304-0004
[表5]
Figure 104132013-A0304-0005
像由所述表4及表5所表明那樣,本發明的感光性組合物即便在低溫下硬化的情況下,圖案化性也優異,可獲得硬度優異的硬化膜。另外,使用本發明的感光性組合物所製作的觸控螢幕顯示裝置的觸控螢幕檢測能力的穩定性優異。進而,本發明的感光性組合物的經時穩定性優異。
1、16、440‧‧‧TFT(薄膜晶體管) 2‧‧‧佈線. 3、8、280、420‧‧‧絕緣膜 4‧‧‧平坦化膜 5‧‧‧第一電極 6、14、15‧‧‧玻璃基板 7、18、282‧‧‧接觸孔 10‧‧‧液晶顯示裝置 12‧‧‧背光單元 17‧‧‧硬化膜 19‧‧‧ITO透明電極 20‧‧‧液晶 22、122、330‧‧‧彩色濾光片 110‧‧‧像素基板 111、127‧‧‧偏光板 112、123‧‧‧透明基板 113、370‧‧‧共通電極 114‧‧‧絕緣層 115‧‧‧像素電極 116、121、350‧‧‧配向膜 120‧‧‧相向基板 124‧‧‧相位差膜 125‧‧‧傳感用檢測電極 126‧‧‧接著層 130‧‧‧傳感部 140、400‧‧‧液晶層 200‧‧‧下部顯示板 210‧‧‧第1絕緣基板 220‧‧‧柵電極 240‧‧‧柵極絕緣膜 250‧‧‧半導體層 260、262‧‧‧歐姆接觸層 270‧‧‧源電極 272‧‧‧漏電極 290‧‧‧圖像電極 300‧‧‧上部顯示板 310‧‧‧第2絕緣基板 320‧‧‧遮光構件 410‧‧‧傳感電極 430‧‧‧驅動電極
圖1表示有機EL顯示裝置的一例的構成概念圖。且表示底部發光(bottom emission)型的有機EL顯示裝置中的基板的示意性截面圖,具有平坦化膜4。 圖2表示液晶顯示裝置的一例的構成概念圖。且表示液晶顯示裝置中的主動矩陣(active matrix)基板的示意性截面圖,具有作為層間絕緣膜的硬化膜17。 圖3表示具有觸控螢幕的功能的液晶顯示裝置的一例的構成概念圖。 圖4表示具有觸控螢幕的功能的液晶顯示裝置的另一例的構成概念圖。
1‧‧‧TFT(薄膜晶體管)
2‧‧‧佈線
3、8‧‧‧絕緣膜
4‧‧‧平坦化膜
5‧‧‧第一電極
6‧‧‧玻璃基板
7‧‧‧接觸孔

Claims (18)

  1. 一種感光性組合物,其特徵在於含有:作為成分A的聚合性單體、作為成分B的具有鹼顯影性基的化合物、作為成分C的光聚合引發劑、作為成分D的聚合抑制劑、作為成分E的除了所述成分A~所述成分D以外的胺化合物、以及作為成分F的溶劑,且成分A含有分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性單體,成分E的胺化合物是選自由分子內具有一個三級胺基的胺化合物、以及分子內具有一個芳香族含氮雜環基的胺化合物所組成的組群中,其中所述分子內具有一個三級胺基的胺化合物是選自由嗎啉衍生物、哌啶、哌啶衍生物、哌啶酮衍生物及苄胺衍生物所組成的組群中,所述分子內具有一個芳香族含氮雜環基的胺化合物是選自由咪唑及咪唑衍生物所組成的組群中,相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E的含量為10質量%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的感光性組合物,其中相對於感光性組合物的總固體成分量,成分E的含量為0.5質量%~10質量%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的感光性組合物,其中成分B所具有的鹼顯影性基為羧基。
  4. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的感光性組合物,其中成分B為分子內具有三個以上的(甲基)丙烯醯基與一個以上的羧基的聚合性單體。
  5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的感光性組合物,其中進一步含有烷氧基矽烷化合物作為成分G。
  6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的感光性組合物,其中進一步含有無機粒子作為成分H。
  7. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的感光性組合物,其中成分D包含選自由吩噻嗪、吩噁嗪及這些化合物的衍生物所組成的組群中的至少一種。
  8. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的感光性組合物,其中相對於感光性組合物的總固體成分量,分子量超過10,000的聚合物成分的含量為25質量%以下。
  9. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的感光性組合物,其中相對於感光性組合物的總固體成分量,分子量超過10,000的聚合物成分的含量為10質量%以下。
  10. 一種硬化膜的製造方法,其中至少依次包括步驟1~步驟5,步驟1:將如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的感光性組合物塗佈在基板上的塗佈步驟; 步驟2:從所塗佈的感光性組合物中除去溶劑的溶劑除去步驟;步驟3:藉由光化射線對經溶劑除去的感光性組合物的至少一部分進行曝光的曝光步驟步驟4:藉由水性顯影液對經曝光的感光性組合物進行顯影的顯影步驟;步驟5:對經顯影的感光性組合物進行熱處理的熱處理步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的感光性組合物,其中步驟5中的熱處理溫度為80℃~180℃。
  12. 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的感光性組合物進行硬化而成。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的硬化膜,其為層間絕緣膜或外塗膜。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的硬化膜,其為觸控螢幕用外塗膜。
  15. 一種液晶顯示裝置,其具有如申請專利範圍第12項所述的硬化膜。
  16. 一種有機電致發光顯示裝置,其具有如申請專利範圍第12項所述的硬化膜。
  17. 一種觸控螢幕,其具有如申請專利範圍第12項所述的硬化膜。
  18. 一種觸控螢幕顯示裝置,其具有如申請專利範圍第12項所述的硬化膜。
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