TWI702473B - 樹脂膜、著色感光性組成物、樹脂膜的製造方法、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種低反射性優異的樹脂膜、可形成低反射性優異的樹脂膜的著色感光性組成物、樹脂膜的製造方法、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。本發明的樹脂膜包含至少兩種以上的樹脂、著色劑、以及光酸產生劑,於樹脂膜的光散射測定中,當將對橫軸繪製散射角、對縱軸繪製散射光強度而成的光譜中的峰值的半值寬設為A1,將峰值的最大光強度的散射角設為A2時,具有A1/A2的值超過0.1且為2.5以下的峰值。
Description
本發明是有關於一種樹脂膜、著色感光性組成物、樹脂膜的製造方法、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
包含著色劑(特別是顏料)的樹脂膜被應用於各種用途。例如,包含黑色顏料作為顏料的樹脂膜作為遮光膜而被應用於各種用途(作為一例而配置於固體攝像元件內的遮光膜)。
專利文獻1中,藉由在固體攝像裝置內設置規定的遮光膜而抑制雜訊的產生。作為用於形成遮光膜的組成物,使用含有鈦黑等黑色顏料的遮光性組成物。
[專利文獻1]日本專利特開2012-169556號公報
另一方面,近年來對樹脂膜有各種要求。特別是,低反射化的願望強烈。例如,隨著固體攝像裝置的小型化、薄型化、及高感度化,就抑制因雜光而產生的雜訊的觀點而言,對用作遮光膜的樹脂膜要求進一步的低反射化。
本發明者等人使用專利文獻1中具體揭示的黑色感放射線性組成物來製造遮光膜並對其反射特性進行了研究,結果發現需要進一步的改良。
本發明是鑒於所述實際情況,課題在於提供一種低反射性優異的樹脂膜。
另外,本發明的課題亦在於提供一種可形成低反射性(特別是相對於可見區域的波長的光的低反射性)優異的樹脂膜的著色感光性組成物、樹脂膜的製造方法、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
本發明者為了達成所述課題而進行了努力研究,結果發現只要為具有規定結構的樹脂膜,便可解決所述課題,從而完成了本發明。
即,本發明者等人發現藉由以下的構成可解決所述課題。
(1)一種樹脂膜,其包含至少兩種以上的樹脂、著色劑、以及光酸產生劑,於樹脂膜的光散射測定中,當將對橫軸繪
製散射角、對縱軸繪製散射光強度而成的光譜中的峰值的半值寬設為A1,將峰值的最大光強度的散射角設為A2時,具有A1/A2的值超過0.1且為2.5以下的峰值。
(2)如(1)所述的樹脂膜,其中表面粗糙度Ra為100Å~2000Å。
(3)如(1)或(2)所述的樹脂膜,其具有結構週期顯示出0.1μm~2μm的相分離結構。
(4)一種著色感光性組成物,其包含:第1樹脂,包含具有環狀醚基的結構單元;第2樹脂,包含具有碳數4以上的飽和烴基的結構單元,且不包含具有環狀醚基的結構單元;著色劑;以及光酸產生劑;且所述著色感光性組成物滿足以下必要條件1及必要條件2的至少一種,必要條件1:第1樹脂為因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂;必要條件2:著色感光性組成物進而包含因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的第3樹脂。
(5)如(4)所述的著色感光性組成物,其中第1樹脂包含後述式(X2)所表示的結構單元或式(X3)所表示的結構單元。
(6)如(4)或(5)所述的著色感光性組成物,其中第2
樹脂包含後述式(1)~式(4)的任一者所表示的結構單元。
(7)如(4)至(6)中任一項所述的著色感光性組成物,其中著色劑為黑色顏料。
(8)如(4)至(7)中任一項所述的著色感光性組成物,其中第1樹脂的質量與第2樹脂的質量的質量比為0.2~5,再者,質量比表示第1樹脂的質量/第2樹脂的質量。
(9)一種樹脂膜的製造方法,其包括:著色層形成步驟,將如(4)至(8)中任一項所述的著色感光性組成物塗佈於支撐體上而形成著色層;曝光步驟,介隔遮罩而對著色層進行圖案曝光;以及顯影步驟,對曝光後的著色層進行顯影而形成圖案狀的樹脂膜。
(10)一種彩色濾光片,其包含如(1)至(3)中任一項所述的樹脂膜、或使如(4)至(8)中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
(11)一種遮光膜,其包含如(1)至(3)中任一項所述的樹脂膜、或使如(4)至(8)中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
(12)一種固體攝像元件,其具有如(1)至(3)中任一項所述的樹脂膜、或使如(4)至(8)中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
(13)一種圖像顯示裝置,其具有如(1)至(3)中任一項
所述的樹脂膜、或使如(4)至(8)中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
根據本發明,可提供一種低反射性優異的樹脂膜。
另外,根據本發明,可提供一種可形成低反射性優異的樹脂膜的著色感光性組成物、樹脂膜的製造方法、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以下,對用於實施本發明的形態進行說明。
再者,本說明書中的基(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述是包含不具有取代基的基(原子團)並且亦包含具有取代基的基(原子團)的表述。例如,所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),而且亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,「(甲基)丙烯酸」表示丙烯酸及甲基丙烯酸,「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基。
所謂顏料,例如是指不溶解於溶劑中的不溶性的色素化合物。此處,所謂溶劑可列舉後述溶劑欄中例示的溶劑。因而,不溶解於該些溶劑中的色素化合物相當於本發明中的顏料。
另外,本說明書中所謂「光化射線」或「放射線」,例如是指水銀燈的明線光譜及準分子雷射所代表的遠紫外線、極紫外線(極紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光)、X射線、以及電子束等。另外,本發明中,所謂光是指光化射線或放射線。本說明書中所謂「曝光」,只要未作特別說明,則不僅是指利用水銀燈及準分子雷射所代表的遠紫外線、X射線、以及EUV光等進行的曝光,利用電子束及離子束等粒子束進行的描畫亦包含於曝光中。
本說明書中「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義使用。
再者,本說明書中,「結構單元」與「重複單元」為相同含義。
另外,本說明書中,「1Å」與「0.1奈米(nm)」為相同含義。
作為本發明的特徵點之一,可列舉於樹脂膜的光散射測定中觀察到峰值的方面。於後進行詳細敘述,此種樹脂膜藉由兩種以上的樹脂而形成相分離結構,伴隨於此從而實現低反射化。
另外,特別是藉由使用特定的兩種樹脂,所述特性變得更優異。
以下,首先對本發明的樹脂膜進行詳細敍述,之後對著色感光性組成物的較佳態樣進行詳細敘述。
<樹脂膜>
樹脂膜為如下的膜,即包含至少兩種以上的樹脂、著色劑、以及光酸產生劑,於光散射測定中,當將對橫軸繪製散射角、對縱軸繪製散射光強度而成的光譜中的峰值的半值寬設為A1,將峰
值的最大光強度的散射角設為A2時,具有A1/A2的值超過0.1且為1以下的峰值。
本發明的樹脂膜中,兩種以上的樹脂進行相分離而形成相分離結構,其結果認為低反射特性提高。更具體而言,藉由形成相分離結構,於樹脂膜的表面形成有微細的凹凸,從而低反射特性提高。而且,所謂藉由所述光散射測定而觀測到規定的峰值,是指於樹脂膜中存在相分離結構。即,於相分離結構包含於樹脂膜中的情況下,於使用光散射裝置進行的散射測定中,顯現出最大散射。該光散射測定中存在最大散射,證明擁有具有某週期的有規律的相分離結構。再者,所述週期Λm與結構週期相對應,該值可使用散射光於散射體內的波長λ、賦予最大散射的散射角θm,並藉由式(I)Λm=(λ/2)/sin(θm/2)來進行計算。
另外,光散射測定中除結構週期的大小以外,亦獲得與其分佈相關的資訊。具體而言,該些測定中所獲得的光譜中的最大散射的峰值位置、即散射角θm與相分離結構中的結構週期的大小相對應,所述峰值的擴展方式與結構的均勻性相對應。本發明者等人著眼於樹脂膜的光散射測定中,相對於散射光的角度(散射角)而對散射光強度進行繪製而成的光譜的最大散射峰值半值寬。更具體而言,本發明者等人發現當將對橫軸繪製散射角(散射角度)、對縱軸繪製散射光強度而成的光譜中的峰值的半值寬設為A1,將峰值的最大光強度的散射角設為A2時,於A1/A2所表示的與結構均勻性相關的值為規定的範圍的情況下,可實現低反射
化。即,若採用具有表示此種A1/A2的峰值的樹脂層中所含的規定的相分離結構,則獲得可達成低反射化的見解。
A1/A2的值為2.5以下,就樹脂膜顯示出更低反射性的方面而言(以後,亦簡稱為「就本發明的效果更優異的方面而言」),較佳為2.0以下,更佳為1.0以下,進而佳為0.9以下,特佳為0.8以下。下限超過0.1。
本發明的樹脂膜中,有時根據所使用的聚合物的種類而於所述光散射測定中觀測到多個峰值。於所述般存在多個峰值的情況下,只要於所述中的至少一個峰值中,所述A1/A2的值為所述範圍(超過0.1且為2.5以下)即可。
本發明中所謂峰值的半值寬,為自峰值的頂點(點A)畫與圖表縱軸平行的直線,當將該直線與光譜的基線的交點設為(點B)時,連結(點A)與(點B)的線段的中點(點C)處的峰值的寬度。再者,此處所說的峰值的寬度,為與基線平行且通過(點C)的直線上的寬度。
另外,所謂峰值的最大光強度的散射角,是指表示峰值中的最大光強度(頂點)的散射角。
再者,雜訊般的微細的跳躍等並不計數為峰值,只要視需要進行適當的近似正規分佈(normal distribution)等擬合(fitting)方法來決定峰值位置即可。
作為所述A1/A2的測定方法,準備厚度0.5μm的樹脂膜,使用光散射裝置(大塚電子製造的「DYNA3000」)進行測定,
獲得對橫軸繪製散射角、對縱軸繪製散射光強度而成的光譜,求出所述定義的峰值的半值寬及散射角,從而求出A1/A2。
藉由樹脂膜的光散射測定而求出的結構週期並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為0.1μm~10μm,更佳為0.1μm~2.0μm。
關於結構週期的測定方法,進行所述光散射測定,並根據所述式(I)(Λm=(λ/2)/sin(θm/2))來算出結構週期。
樹脂膜的表面粗糙度並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,表面粗糙度Ra較佳為20Å(埃(angstrom))~3000Å,更佳為100Å~2000Å,進而佳為200Å~800Å。
表面粗糙度Ra是使用布魯克(BRUKER)公司製造的迪科塔科(Dektak)XT,以1μm/點的解析度測定樹脂膜1mm的距離而算出。
樹脂膜的厚度並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為0.2μm~10μm,更佳為0.5μm~3μm。
作為構成樹脂膜的材料,可列舉至少兩種以上的樹脂、著色劑、以及光酸產生劑。將於後對該些材料進行詳細敘述。
製造具有所述特性的樹脂膜(例如,圖案狀的樹脂膜)的方法並無特別限制,可列舉使用包含規定材料的著色感光性組成物的方法。更具體而言,較佳為包括以下步驟的態樣,即著色層形成步驟,將包含規定材料的著色感光性組成物塗佈於支撐體上而形成著色層;曝光步驟,介隔規定的遮罩而對著色層進行圖
案曝光;以及顯影步驟,對曝光後的著色層進行顯影而形成樹脂膜。
特別是,根據此種方法,於著色層中形成相分離結構,於之後的顯影步驟時,根據未曝光區域中的著色層所含的樹脂的顯影液溶解性的不同而一部分樹脂優先被去除,結果,形成於表面更明顯地顯現出微細的凹凸的樹脂膜,進一步提高低反射性。再者,顯影處理可為溶劑顯影、及鹼顯影的任一種,較佳為鹼顯影。
於說明以下的著色感光性組成物時,對該些方法更詳細地進行敘述。
<著色感光性組成物>
著色感光性組成物(以後,亦簡稱為「組成物」)包含至少兩種樹脂、著色劑、以及光酸產生劑。
以下,對各成分進行詳細敘述。
<樹脂>
於著色感光性組成物(樹脂膜)中包含至少兩種樹脂。作為樹脂,只要獲得顯示所述規定的特性的樹脂膜,則其種類並無特別限制。樹脂膜的形成機制並不確定,但推測於膜中混合存在有(環狀醚基所代表的)親水性部位與(伸烷基所代表的)疏水性部位,形成例如親水性部位環繞以疏水性部位為核心的島結構的周圍般的海島結構。
其中,就本發明的效果更優異的方面而言,著色感光性組成物較佳為包含以下的第1樹脂及第2樹脂。於樹脂膜具有使用該
兩種樹脂而形成的相分離結構的情況下,其反射率進一步變小。
(第1樹脂)
第1樹脂為用於形成相分離結構的樹脂,此處特別是包含具有環狀醚基的結構單元的樹脂。所謂環狀醚基,是指具有環狀烴的碳經氧取代而成的結構的醚基。例如是指具有3員環~6員環的結構的環狀醚基。例如可列舉:環氧基(亦稱為環氧環)、氧雜環丁烷基(亦稱為氧雜環丁烷環)、四氫呋喃基、四氫吡喃基、二氧雜環戊烷基、及三噁烷基等,該些中,較佳為環氧基或氧雜環丁烷基。
再者,本說明書中,所謂環氧基,為包含作為3員環的醚的環氧乙烷環者,且除狹義的環氧基以外,亦為包含環氧環己烷環等者。
就本發明的效果更優異的方面而言,環狀醚基較佳為4員環結構~6員環結構,更佳為5員環結構。
就本發明的效果更優異的方面而言,環狀醚基較佳為配置於第1樹脂中的側鏈上。
作為具有環狀醚基的結構單元的較佳態樣,可列舉以下的式(X1)所表示的結構單元。
式(X1)中,Ra表示氫原子或烷基。烷基中的碳數並無特別限制,較佳為碳數1~3。
La表示單鍵或二價連結基。作為二價連結基,可列舉:鹵素原子可取代的伸烷基、鹵素原子可取代的伸芳基、-NR12-、-CONR12-、-CO-、-CO2-、SO2NR12-、-O-、-S-、-SO2-、或該些的組合。所述R12表示氫原子或甲基。其中,作為La,可列舉:-CO-、-O-、伸烷基、或將該些組合而成的基(例如,-COO-、氧伸烷基、聚氧伸烷基等)。
Rb表示環狀醚基。環狀醚基的定義如上所述。
作為具有環狀醚基的結構單元的最佳態樣,可列舉以下的式(X2)所表示的結構單元、及式(X3)所表示的結構單元。再者,包含式(X2)所表示的結構單元的樹脂亦相當於因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂。
式(X2)中,Ra的定義如上所述。
Lb表示伸烷基。伸烷基中的碳數並無特別限制,較佳為1~10,更佳為1~6,進而佳為2~5,特佳為3~4,最佳為3。
式(X3)中,Ra的定義如上所述。
Lc表示單鍵、伸烷基、氧伸烷基、聚(氧伸烷基)、酯基、或將該些組合而成的基。其中,較佳為伸烷基。
第1樹脂中的具有環狀醚基的結構單元的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於所有結構單元,較佳為3莫耳%~95莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%。
亦可於第1樹脂中包含所述具有環狀醚基的結構單元以外的其他結構單元。
例如,後述第2樹脂中可包含的疏水性結構單元、具有酸基的結構單元、具有鹼性基的結構單元、具有配位性基的結構單元、或具有反應性基的結構單元亦可包含於第1樹脂中。
該些結構單元的詳細情況將於後進行詳細敘述。再者,作為
具有酸基的結構單元如後述般,為具有羧酸基、磺酸基、磷酸基、或酚性羥基等酸基的結構單元。
另外,亦可於第1樹脂中包含後述第3樹脂中所含的具有因酸的作用發生分解而產生極性基的基的結構單元。
於第1樹脂中包含疏水性結構單元的情況下,其含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於所有結構單元,較佳為2莫耳%~95莫耳%,更佳為5莫耳%~80莫耳%。
於第1樹脂中包含具有酸基的結構單元的情況下,其含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於所有結構單元,較佳為2莫耳%~80莫耳%,更佳為5莫耳%~40莫耳%。
就本發明的效果更優異的方面而言,第1樹脂的重量平均分子量以利用凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法的聚苯乙烯換算值計,較佳為4,000~300,000,更佳為5,000~200,000,進而佳為6,000~100,000,特佳為10,000~50,000。
GPC法是基於如下方法,所述方法使用HLC-8020GPC(東曹(Tosoh)(股)製造),使用TSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(東曹(Tosoh)(股)製造,4.6mmID×15cm)作為管柱,且使用四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF)作為溶離液。
第1樹脂的合成方法並無特別限制,可將公知的合成方法組合來合成。
另外,第1樹脂亦可為其自身因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂。例如,於所述式(X2)所表示的結構單元包含於第1樹脂中的情況下,或於具有因酸的作用發生分解而產生極性基的基的結構單元包含於第1樹脂中的情況下,第1樹脂相當於因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂。
組成物中的第1樹脂的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為2質量%~40質量%,更佳為4質量%~30質量%。
(第2樹脂)
第2樹脂為包含具有碳數4以上的飽和烴基的結構單元,且不包含具有環狀醚基的結構單元的樹脂。認為第2樹脂藉由飽和烴基的作用而於樹脂膜中部分性地形成集合體。再者,具有環狀醚基的結構單元的定義如所述第1樹脂中所說明般。
飽和烴基中的碳數為4以上,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為4~20,更佳為4~8。作為飽和烴基,可為直鏈狀、分支鏈狀、及環狀的任一種。
第2樹脂較佳為包含具有碳數4以上的直鏈伸烷基的結構單元的樹脂。
所謂直鏈伸烷基,為直鏈狀的伸烷基。該伸烷基中所含的碳數為4以上,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為4~20,更佳為4~8。
就本發明的效果更優異的方面而言,作為所述具有碳數
4以上的直鏈伸烷基的結構單元的較佳態樣,可列舉式(1)~式(4)的任一者所表示的結構單元。
式(1)~式(4)中,W1、W2、W3、及W4分別獨立地表示氧原子或NH。W1、W2、W3、及W4較佳為氧原子。
式(1)~式(4)中,X1、X2、X3、及X4分別獨立地表示氫原子或一價有機基。就合成方面的制約的觀點而言,X1、X2、X3、及X4較佳為分別獨立地為氫原子或碳數1~12的烷基,更佳為分別獨立地為氫原子或甲基,進而佳為甲基。
式(1)~式(3)中,Y1、Y2、及Y3分別獨立地表示二價連結基,連結基的種類並無特別限制。作為Y1、Y2、及Y3所表示的二價連結基的例子,具體而言可列舉下述(Y-1)~(Y-21)的連結基。下述所示的連結基中,A、及B分別是指與式(1)~式(3)中的左末端基、及右末端基的鍵結部位。下述所示的連結基中,就合成的簡便性而言,較佳為(Y-2)或(Y-13)的連結基。
式(1)~式(3)中,Z1、Z2、及Z3分別獨立地表示一價有機基。另外,式(4)中,Z4表示氫原子或一價有機基。
有機基的種類並無特別限定,具體而言可列舉:烷基、羥基、烷氧基、芳基氧基、雜芳基氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基、及胺基等。該些中,就提高著色劑的分散性的觀點而言,Z1、Z2、Z3、及Z4所表示的有機基較佳為具有立體排斥效
果的基,且較佳為分別獨立地為碳數5~24的烷基或烷氧基,更佳為分別獨立地為碳數5~24的分支鏈狀烷基、碳數5~24的環狀烷基、或碳數5~24的烷氧基。再者,烷氧基中所含的烷基可為直鏈狀、分支鏈狀、及環狀的任一種。
式(1)~式(3)中,n、m、及p分別獨立地為1~500的整數。
另外,式(1)及式(2)中,j及k分別獨立地表示4~8的整數。就著色劑的分散穩定性、及顯影性的觀點而言,式(1)及式(2)中的j及k較佳為4~6的整數,更佳為5。
式(3)中,R3表示碳數4以上的直鏈伸烷基,較佳為碳數4~10的直鏈伸烷基。當p為2~500時,存在多個的R3彼此可相同亦可不同。
式(4)中,R4表示碳數4以上的直鏈伸烷基,較佳為碳數4~20的直鏈伸烷基,更佳為碳數4~10的直鏈伸烷基。
另外,第2樹脂可包含兩種以上的結構不同的結構單元。即,第2樹脂的分子中,亦可包含結構彼此不同的式(1)~式(4)所表示的結構單元,另外,式(1)~式(3)中,於n、m、及p分別表示2以上的整數的情況下,式(1)及式(2)中,於側鏈中亦可包含j及k彼此不同的結構,式(3)中,於分子內存在多個的R3彼此可相同亦可不同。
就本發明的效果更優異的方面而言,式(1)所表示的結構單元更佳為下述式(1A)所表示的結構單元。
另外,就本發明的效果更優異的方面而言,式(2)所表示的結構單元更佳為下述式(2A)所表示的結構單元。
式(1A)中,X1、Y1、Z1及n與式(1)中的X1、Y1、Z1及n為相同含義,較佳範圍亦相同。式(2A)中,X2、Y2、Z2及m與式(2)中的X2、Y2、Z2及m為相同含義,較佳範圍亦相同。
另外,就本發明的效果更優異的方面而言,式(3)所表示的結構單元更佳為下述式(3A)或式(3B)所表示的結構單元。
式(3A)或式(3B)中,X3、Y3、Z3及p與式(3)中
的X3、Y3、Z3及p為相同含義,較佳範圍亦相同。
第2樹脂更佳為包含式(1A)所表示的結構單元。
第2樹脂中的具有碳數4以上的直鏈伸烷基的結構單元(例如,所述式(1)~式(4)所表示的結構單元)的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於所有結構單元,較佳為2莫耳%~90莫耳%,更佳為4莫耳%~50莫耳%。
另外,第2樹脂較佳為包含與具有碳數4以上的直鏈伸烷基的結構單元不同的疏水性結構單元。其中,本發明中,疏水性結構單元為不具有酸基(例如,羧酸基、磺酸基、磷酸基、及酚性羥基等)的結構單元。
疏水性結構單元較佳為源自(對應於)ClogP值為1.2以上的化合物(單體)的結構單元,更佳為源自ClogP值為1.2~8的化合物的結構單元。
ClogP值是藉由可自日光化學信息系統股份有限公司(Daylight Chemical Information System,Inc.)獲得的程式「CLOGP」進行計算而得的值。該程式提供藉由漢施、里奧(Hansch,Leo)的片段法(fragment approach)(參照下述文獻)算出的「計算logP」的值。片段法是基於化合物的化學結構將化學結構分割為部分結構(片段),並將相對於該片段分配的logP貢獻值加以合計,藉此推算化合物的logP值。其詳細情況記載於以下的文獻中。本發明使用藉由程式CLOGP v4.82計算的ClogP值。
A.J.里奧(A.J.Leo)的「綜合醫藥化學(Comprehensive
Medicinal Chemistry)」第4卷,C.漢施(C.Hansch)、P.G.賽門(P.G.Sammnens)、J.B.泰勒(J.B.Taylor)與C.A.拉姆登(C.A.Ramsden)編輯、第295頁、培格曼出版社(Pergamon Press)、1990;C.漢施(C.Hansch)與A.J.里奧(A.J.Leo)的「化學和生物中的相關分析用的取代基常數(SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology)」、約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons);A.J.里奧(A.J.Leo)「由結構計算logPoct(Calculating logPoct from structure)」、化學評論(Chem.Rev.)93、1281-1306、1993。
logP是指分配係數P(Partition Coefficient)的常用對數,是以定量的數值表示某有機化合物於油(通常為1-辛醇)與水的兩相系的平衡下如何分配的物性值,由以下的式子表示。
logP=log(Coil/Cwater)
式中,Coil表示油相中的化合物的莫耳濃度,Cwater表示水相中的化合物的莫耳濃度。
logP的值若以0為中心向正數變大,則是指油溶性增大,若為負數且絕對值變大,則是指水溶性增大,與有機化合物的水溶性處於負相關關係,被廣泛利用為評估有機化合物的親疏水性的參數。
第2樹脂較佳為包含選自源自下述通式(i)~通式(iii)
所表示的單體的結構單元中的一種以上的結構單元作為疏水性結構單元。
所述式(i)~式(iii)中,R1、R2、及R3分別獨立地表示氫原子、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、及溴原子等)、或碳數1~6的烷基(例如,甲基、乙基、及丙基等)。
R1、R2、及R3較佳為氫原子、或碳數1~3的烷基,更佳為氫原子或甲基。R2及R3進而佳為氫原子。
X表示氧原子(-O-)或亞胺基(-NH-),較佳為氧原子。
L為單鍵或二價連結基。作為二價連結基,可列舉:二價脂肪族基(例如,伸烷基、經取代的伸烷基、伸烯基、經取代的伸烯基、伸炔基、及經取代的伸炔基)、二價芳香族基(例如,伸芳基、及經取代的伸芳基)、二價雜環基、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、經取代的亞胺基(-NR31-,此處R31為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、羰基(-CO-)、或該些的組合
等。
二價脂肪族基可為分支鏈狀亦可為環狀。脂肪族基的碳數較佳為1~20,更佳為1~15,進而佳為1~10。脂肪族基可為不飽和脂肪族基亦可為飽和脂肪族基,較佳為飽和脂肪族基。另外,脂肪族基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、芳香族基及雜環基等。
二價芳香族基的碳數較佳為6~20,更佳為6~15,進而佳為6~10。另外,芳香族基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、脂肪族基、芳香族基及雜環基等。
二價雜環基較佳為具有5員環或6員環作為雜環。亦可於雜環縮合其他雜環、脂肪族環或芳香族環。另外,雜環基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、羥基、側氧基(=O)、硫酮基(=S)、亞胺基(=NH)、經取代的亞胺基(=N-R32,此處R32為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、脂肪族基、芳香族基、及雜環基。
L較佳為單鍵、伸烷基、或包含氧伸烷基結構的二價連結基。氧伸烷基結構更佳為氧伸乙基結構或氧伸丙基結構。另外,L亦可包含重複含有兩個以上的氧伸烷基結構的聚氧伸烷基結構。聚氧伸烷基結構較佳為聚氧伸乙基結構或聚氧伸丙基結構。聚氧伸乙基結構由-(OCH2CH2)n-表示,n較佳為2以上的整數,更佳為2~10的整數。
作為Z,可列舉:脂肪族基(例如,烷基、經取代的烷
基、不飽和烷基、及經取代的不飽和烷基)、芳香族基(例如,芳基、及經取代的芳基)、雜環基、或該些的組合。另外,亦可於該些基中包含氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、經取代的亞胺基(-NR31-,此處R31為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、或羰基(-CO-)。
脂肪族基可為分支鏈狀亦可為環狀。脂肪族基的碳數較佳為1~20,更佳為1~15,進而佳為1~10。脂肪族基中進而包含集合環烴基、交聯環式烴基,作為集合環烴基的例子,可列舉:雙環己基、全氫萘基、聯苯基、及4-環己基苯基等。作為交聯環式烴環的例子,例如可列舉:蒎烷、冰片烷、降蒎烷、降冰片烷、及雙環辛烷環(雙環[2.2.2]辛烷環、雙環[3.2.1]辛烷環等)等二環式烴環,三環[5.2.1.03,8]癸烷(Homobredane)、金剛烷、三環[5.2.1.02,6]癸烷、及三環[4.3.1.12,5]十一烷環等三環式烴環,以及四環[4.4.0.12,5.17,10]十二烷、及全氫-1,4-甲橋-5,8-甲橋萘環等四環式烴環等。另外,交聯環式烴環亦包含縮合環式烴環,例如全氫萘(十氫萘)、全氫蒽、全氫菲、全氫苊、全氫茀、全氫茚、及全氫萉環等5員環烷烴環~8員環烷烴環的多個縮合而成的縮合環。
較不飽和脂肪族基而言,脂肪族基較佳為飽和脂肪族基。另外,脂肪族基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、芳香族基及雜環基。其中,脂肪族基並不具有酸基作為取代基。
芳香族基的碳數較佳為6~20,更佳為6~15,進而佳
為6~10。另外,芳香族基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、脂肪族基、芳香族基及雜環基。其中,芳香族基並不具有酸基作為取代基。
雜環基較佳為具有5員環或6員環作為雜環。亦可於雜環縮合其他雜環、脂肪族環或芳香族環。另外,雜環基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、羥基、側氧基(=O)、硫酮基(=S)、亞胺基(=NH)、經取代的亞胺基(=N-R32,此處R32為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、脂肪族基、芳香族基及雜環基。其中,雜環基並不具有酸基作為取代基。
所述式(iii)中,R4、R5、及R6分別獨立地表示氫原子、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、及溴原子等)、碳數1~6的烷基(例如,甲基、乙基、及丙基等)、Z、或-L-Z。此處,L及Z與所述的L及Z為相同含義。R4、R5、及R6較佳為氫原子、或碳數為1~3的烷基,更佳為氫原子。
作為所述通式(i)所表示的單體,較佳為R1、R2、及R3為氫原子或甲基、L為單鍵、伸烷基、或包含氧伸烷基結構的二價連結基、X為氧原子或亞胺基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基的化合物。
另外,作為所述通式(ii)所表示的單體,較佳為R1為氫原子或甲基、L為伸烷基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基的化合物。
另外,作為所述通式(iii)所表示的單體,較佳為R4、R5、
及R6為氫原子或甲基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基的化合物。
作為通式(i)~通式(iii)所表示的具代表性的化合物的例子,可列舉選自丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、及苯乙烯類等中的自由基聚合性化合物。
再者,作為通式(i)~通式(iii)所表示的具代表性的化合物的例子,可參照日本專利特開2013-249417號公報的段落0089~段落0093中記載的化合物,將該些內容併入至本說明書中。
第2樹脂中,相對於所有結構單元,疏水性結構單元的含量較佳為0莫耳%~80莫耳%,更佳為0莫耳%~60莫耳%。
第2樹脂亦可具有可與顏料(特別是鈦黑等黑色顏料)產生相互作用的官能基。此處,第2樹脂較佳為進而包含具有可與顏料產生相互作用的官能基的結構單元。
作為該可與顏料產生相互作用的官能基,例如可列舉:酸基、鹼性基、配位性基、及具有反應性的官能基等。
於第2樹脂具有酸基、鹼性基、配位性基、或具有反應性的官能基的情況下,較佳為分別包含具有酸基的結構單元、具有鹼性基的結構單元、具有配位性基的結構單元、或含有具有反應性的官能基的結構單元。
特別是藉由第2樹脂進而具有羧酸基等鹼可溶性基作為酸基,對第2樹脂而言用於利用鹼顯影的圖案形成的顯影性進一步提高。
另外,藉由第2樹脂包含具有酸基的結構單元,第2樹脂容易與溶劑相容,從而有塗佈性亦提高的傾向。
推測其原因在於:具有酸基的結構單元中的酸基容易與顏料產生相互作用,第2樹脂使顏料穩定地分散,並且使顏料分散的第2樹脂的黏度降低,第2樹脂自身亦容易穩定地分散。
其中,具有作為酸基的鹼可溶性基的結構單元可為與所述具有碳數4以上的直鏈伸烷基的結構單元相同的結構單元,亦可為不同的結構單元,但具有作為酸基的鹼可溶性基的結構單元是與所述疏水性結構單元不同的結構單元(即,並不相當於所述疏水性結構單元)。
作為酸基的例子,例如可列舉:羧酸基、磺酸基、磷酸基、及酚性羥基,較佳為羧酸基、磺酸基、或磷酸基,就對顏料的吸附力良好、且顏料的分散性高的方面而言,更佳為羧酸基。
即,第2樹脂較佳為進而含有具有羧酸基、磺酸基、及磷酸基中的至少一種的結構單元。
第2樹脂可含有一種或兩種以上的具有酸基的結構單元。
於第2樹脂包含具有酸基的結構單元的情況下,相對於所有結構單元,具有酸基的結構單元的含量較佳為5莫耳%~80莫耳%,就抑制因鹼顯影而導致的圖像強度的損傷的觀點而言,更佳為10莫耳%~60莫耳%。
作為鹼性基的例子,例如可列舉:一級胺基、二級胺基、
三級胺基、包含N原子的雜環、及醯胺基等,就對顏料的吸附力良好、且顏料的分散性高的方面而言,較佳為三級胺基。第2樹脂可具有一種或兩種以上的該些鹼性基。
於第2樹脂包含具有鹼性基的結構單元的情況下,相對於所有結構單元,具有鹼性基的結構單元的含量較佳為0.01莫耳%~50莫耳%,就抑制對顯影性的阻礙的觀點而言,更佳為0.01莫耳%~30莫耳%。
作為可與顏料產生相互作用的官能基的配位性基、及具有反應性的官能基的例子,例如可列舉:乙醯基乙醯氧基、三烷氧基矽烷基、異氰酸酯基、酸酐基、及酸性氯化物基等。其中,就對顏料的吸附力良好、且顏料的分散性高的方面而言,較佳為乙醯基乙醯氧基。第2樹脂可具有一種或兩種以上的該些基。
於第2樹脂包含具有配位性基的結構單元的情況下,相對於所有結構單元,具有配位性基的結構單元的含量較佳為5莫耳%~80莫耳%,就抑制對顯影性的阻礙的觀點而言,更佳為20莫耳%~60莫耳%。
所述中已對第2樹脂中所含的結構單元進行了敘述,更具體而言,第2樹脂較佳為包含選自源自下述通式(iv)~通式(vi)所表示的單體的結構單元中的一種以上的結構單元。
通式(iv)~通式(vi)中,R11、R12、及R13分別獨立地表示氫原子、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、及溴原子等)、或碳數1~6的烷基(例如,甲基、乙基、及丙基等)。
通式(iv)~通式(vi)中,R11、R12、及R13較佳為分別獨立地為氫原子、或碳數1~3的烷基,更佳為分別獨立地為氫原子或甲基。通式(iv)中,R12及R13進而佳為分別為氫原子。
通式(iv)中的X1表示氧原子(-O-)或亞胺基(-NH-),較佳為氧原子。
另外,通式(v)中的Y表示次甲基或氮原子。
另外,通式(iv)~通式(v)中的L1表示單鍵或二價連結基。作為二價連結基的例子,可列舉:二價脂肪族基(例如,伸烷基、經取代的伸烷基、伸烯基、經取代的伸烯基、伸炔基、及經取代的伸炔基)、二價芳香族基(例如,伸芳基、及經取代的
伸芳基)、二價雜環基、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、經取代的亞胺基鍵(-NR31'-,此處R31'為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、羰基鍵(-CO-)、或該些的組合等。
二價脂肪族基可為分支鏈狀亦可為環狀。脂肪族基的碳數較佳為1~20,更佳為1~15,進而佳為1~10。較不飽和脂肪族基而言,脂肪族基較佳為飽和脂肪族基。另外,脂肪族基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、羥基、芳香族基及雜環基。
二價芳香族基的碳數較佳為6~20,更佳為6~15,進而佳為6~10。另外,芳香族基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、羥基、脂肪族基、芳香族基及雜環基。
二價雜環基較佳為具有5員環或6員環作為雜環。亦可於雜環縮合其他雜環、脂肪族環或芳香族環中的一個以上。另外,雜環基亦可具有取代基。作為取代基的例子,可列舉:鹵素原子、羥基、側氧基(=O)、硫酮基(=S)、亞胺基(=NH)、經取代的亞胺基(=N-R32,此處R32為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、脂肪族基、芳香族基及雜環基。
L1較佳為單鍵、伸烷基、或包含氧伸烷基結構的二價連結基。氧伸烷基結構更佳為氧伸乙基結構或氧伸丙基結構。另外,L1亦可包含重複含有兩個以上的氧伸烷基結構的聚氧伸烷基結構。聚氧伸烷基結構較佳為聚氧伸乙基結構或聚氧伸丙基結構。聚氧伸乙基結構由-(OCH2CH2)n-表示,n較佳為2以上的整數,更
佳為2~10的整數。
通式(iv)~通式(vi)中,Z1表示可與顏料產生相互作用的官能基,較佳為羧酸基、或三級胺基,更佳為羧酸基。
通式(vi)中,R14、R15、及R16分別獨立地表示氫原子、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、及溴原子等)、碳數1~6的烷基(例如,甲基、乙基、丙基等)、-Z1、或-L1-Z1。此處,L1及Z1與所述中的L1及Z1為相同含義,較佳例亦相同。R14、R15、及R16較佳為分別獨立地為氫原子、或碳數1~3的烷基,更佳為分別獨立地為氫原子。
作為通式(iv)所表示的單體,較佳為R11、R12、及R13分別獨立地為氫原子或甲基、L1為伸烷基或包含氧伸烷基結構的二價連結基、X1為氧原子或亞胺基、Z1為羧酸基的化合物。
另外,作為通式(v)所表示的單體,較佳為R11為氫原子或甲基、L1為伸烷基、Z1為羧酸基、Y為次甲基的化合物。
進而,作為通式(vi)所表示的單體,較佳為R14、R15、及R16分別獨立地為氫原子或甲基、L1為單鍵或伸烷基、Z1為羧酸基的化合物。
以下,示出通式(iv)~通式(vi)所表示的單體(化合物)的具代表性的例子。
作為單體的例子,可列舉:甲基丙烯酸、丁烯酸、異丁烯酸、分子內具有加成聚合性雙鍵及羥基的化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥基乙酯)與琥珀酸酐的反應物、分子內具有加成聚合性雙鍵
及羥基的化合物與鄰苯二甲酸酐的反應物、分子內具有加成聚合性雙鍵及羥基的化合物與四羥基鄰苯二甲酸酐的反應物、分子內具有加成聚合性雙鍵及羥基的化合物與偏苯三甲酸酐的反應物、分子內具有加成聚合性雙鍵及羥基的化合物與均苯四甲酸酐的反應物、丙烯酸、丙烯酸二聚物、丙烯酸寡聚物、馬來酸、衣康酸、富馬酸、4-乙烯基苯甲酸、乙烯基苯酚、及4-羥基苯基甲基丙烯醯胺等。
第2樹脂的酸價較佳為0mgKOH/g~160mgKOH/g,更佳為10mgKOH/g~140mgKOH/g,進而佳為20mgKOH/g~120mgKOH/g。
若第2樹脂的酸價為160mgKOH/g以下,則可更有效地抑制於形成樹脂膜時的顯影時的圖案剝離。另外,若第2樹脂的酸價為10mgKOH/g以上,則鹼顯影性更良好。另外,若第2樹脂的酸價為20mgKOH/g以上,則可進一步抑制包含顏料(特別是鈦黑)的被分散體的沈降,可使粗大粒子數進一步減少,從而可進一步提高組成物的經時穩定性。
本發明中,第2樹脂的酸價例如可根據第2樹脂中的酸基的平均含量來算出。另外,藉由使作為第2樹脂的構成成分的含有酸基的結構單元的含量變化,可獲得具有所期望的酸價的樹脂。
就本發明的效果更優異的方面而言,第2樹脂的重量平均分子量以利用GPC(凝膠滲透層析)法的聚苯乙烯換算值計,
較佳為4,000~300,000,更佳為5,000~200,000,進而佳為6,000~100,000,特佳為10,000~50,000。
GPC法的條件與所述第1樹脂的重量平均分子量的測定方法相同。
第2樹脂可基於公知的方法來合成。
組成物中的第2樹脂的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為2質量%~50質量%,更佳為4質量%~20質量%。
組成物中的第1樹脂的質量與第2樹脂的質量的質量比(第1樹脂的質量/第2樹脂的質量)並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為0.04~10,更佳為0.2~5。
其中,所述質量比根據組成物中的著色劑的種類而較佳範圍不同,例如於使用鈦黑作為著色劑的情況下,所述質量比較佳為0.1~6,更佳為0.5~4。
另外,於使用碳黑作為著色劑的情況下,所述質量比較佳為0.2~8,更佳為0.8~5。
(著色劑)
作為著色劑,可使用各種公知的著色顏料及著色染料。
作為著色染料,例如若為用於製造彩色濾光片的情況,則除了形成彩色濾光片的顏色畫素的紅(R)、綠(G)、及藍(B)等彩色系染料(彩色染料)以外,可使用日本專利特開2014-42375的段落0027~段落0200中記載的著色劑。另外,亦可使用通常用
於黑色矩陣形成用途或遮光性膜形成用途的黑色系染料(黑色染料)。
作為著色顏料,例如若為用於製造彩色濾光片的情況,則可使用形成彩色濾光片的顏色畫素的紅(R)、綠(G)、及藍(B)等彩色系顏料(彩色顏料)。另外,亦可使用通常用於黑色矩陣形成用途或遮光性膜形成用途的黑色系顏料(黑色顏料)。
作為顏料,可使用現有公知的各種無機顏料或有機顏料。
另外,無論無機顏料還是有機顏料,若考慮到較佳為高透過率,則較佳為盡可能精細者,若亦考慮到操作(handling)性,則所述顏料的平均一次粒子徑較佳為0.01μm~0.1μm,更佳為0.01μm~0.05μm。
再者,顏料的平均一次粒子徑可使用穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)來測定。作為穿透式電子顯微鏡,例如可使用日立高新技術(Hitachi High-technologies)公司製造的穿透式顯微鏡HT7700。
測量使用穿透式電子顯微鏡而獲得的粒子像的最大長度(Dmax:粒子圖像的輪廓上的2點的最大長度)、及最大長度垂直長度(DV-max:以與最大長度平行的2條直線夾持圖像時,垂直地連結2直線間的最短長度),將其相乘平均值(Dmax×DV-max)1/2作為粒子徑。利用該方法測定100個粒子的粒子徑,將其算術平均值設為平均粒子徑來作為顏料的平均一次粒子徑。
作為無機顏料的例子,可列舉金屬氧化物及金屬錯鹽等所表示的金屬化合物,具體而言可列舉:鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅、及銻等的金屬氧化物,以及所述金屬的複合氧化物。
作為有機顏料的例子,可列舉以下者。其中,本發明並不限定於該些。
顏色索引(colour index,C.I.)顏料黃(Pigment Yellow)1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等,C.I.顏料橙(Pigment Orange)2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73等,C.I.顏料紅(Pigment Red)1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:
1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、270、272、279等,C.I.顏料綠(Pigment Green)7、10、36、37、58、59等,C.I.顏料紫(Pigment Violet)1、19、23、27、32、37、42等,C.I.顏料藍(Pigment Blue)1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80等,該些有機顏料可單獨使用,或者為了提高顏色純度而加以各種組合而使用。
(黑色顏料)
本發明中亦可使用黑色顏料作為顏料。以下,對黑色顏料進一步詳細地進行說明。
作為黑色顏料,可使用各種公知的黑色顏料。特別是就可以少量來實現高的光學濃度的觀點而言,較佳為碳黑、鈦黑、氧化鈦、氧化鐵、氧化錳、或石墨,更佳為碳黑、或鈦黑,就因曝光而導致的與硬化效率有關的起始劑的光吸收波長區域的吸收少的觀點而言,進而佳為鈦黑。作為碳黑的具體例,可列舉作為市售品的C.I.顏料黑1等有機顏料、C.I.顏料黑7等無機顏料。
(其他顏料)
本發明中除作為黑色顏料而記載的顏料以外,亦可使用具有紅外線吸收性的顏料來作為顏料。
作為具有紅外線吸收性的顏料,較佳為鎢化合物、及金屬硼化物等,就紅外線區域的波長中的遮光性優異的方面而言,更佳為鎢化合物。
該些顏料亦可併用兩種以上,或者亦可與後述的染料併用。為了調整色調、或提高所期望的波長區域的遮光性,例如可列舉將所述紅色、綠色、黃色、橙色、紫色、及藍色等的彩色顏料或後述的染料與黑色顏料或具有紅外線遮光性的顏料混合的態樣。較佳為將紅色顏料或染料、與紫色顏料或染料混合於黑色顏料或具有紅外線遮光性的顏料中,更佳為將紅色顏料混合於黑色顏料或具有紅外線遮光性的顏料中。
黑色顏料較佳為鈦黑。
所謂鈦黑,為含有鈦原子的黑色粒子。鈦黑較佳為低次氧化鈦或氮氧化鈦。出於提高分散性、及抑制凝聚性等目的,可視需要對鈦黑的表面進行修飾。鈦黑可利用氧化矽、氧化鈦、氧化鍺、氧化鋁、氧化鎂、或氧化鋯進行包覆。另外,鈦黑亦可利用日本專利特開2007-302836號公報中所表示的撥水性物質進行處理。
鈦黑典型的是鈦黑粒子,較佳為每個粒子的一次粒徑及平均一次粒子徑均小的粒子。
具體而言,較佳為以平均一次粒子徑計為10nm~45nm的範圍的粒子。
鈦黑的比表面積並無特別限制,為了使利用撥水劑對鈦黑進行表面處理後的撥水性成為規定性能,藉由布厄特(Brunauer-Emmett-Teller,BET)法測定的值較佳為5m2/g~150m2/g,更佳為20m2/g~120m2/g。
作為鈦黑的市售品的例子,可列舉:鈦黑10S、12S、13R、13M、13M-C、13R-N、13M-T(商品名,三菱材料(股)製造),及迪拉庫(Tilack)D(商品名,赤穗化成(股)製造)等。
進而,亦較佳為以包含鈦黑及Si原子的被分散體的形式含有鈦黑。
該形態中,鈦黑以被分散體的形式而被含有於組成物中,被分散體中的Si原子與Ti原子的含有比(Si/Ti)以質量換算計較佳為0.05以上,更佳為0.05~0.5,進而佳為0.07~0.4。
此處,所述被分散體包含鈦黑為一次粒子的狀態者、鈦黑為凝聚體(二次粒子)的狀態者這兩者。
為了變更被分散體的Si/Ti(例如,設為0.05以上),可使用以下般的方法。
首先,使用分散機對氧化鈦與二氧化矽粒子進行分散,藉此獲得分散物,於高溫(例如,850℃~1000℃)下對該分散物進行還原處理,藉此可獲得以鈦黑粒子為主成分且含有Si與Ti的被分散體。所述還原處理亦可於氨等還原性氣體的環境下進行。
作為氧化鈦的例子,可列舉TTO-51N(商品名,石原產業製造)。
作為二氧化矽粒子的市售品,可列舉埃洛希爾(AEROSIL)(註冊商標)90、130、150、200、255、300、380(商品名,贏創(Evonik)製造)等。
所述分散可於溶劑中進行。作為溶劑,可列舉水及有機溶劑。且可列舉後述有機溶劑的欄中所說明者。
Si/Ti被調整為例如0.05以上等的鈦黑例如可藉由日本專利特開2008-266045公報的段落0005及段落0016~段落0021中記載的方法來製作。
藉由將包含鈦黑及Si原子的被分散體中的Si原子與Ti原子的含有比(Si/Ti)調整為較佳的範圍(例如0.05以上),於使用包含該被分散體的組成物形成遮光膜時,遮光膜的形成區域外的源自組成物的殘渣物減少。再者,殘渣物包含源自鈦黑粒子、及樹脂成分等組成物的成分。
殘渣物減少的理由仍未明確,推測為如上所述的被分散體有成為小粒徑的傾向(例如,粒徑為30nm以下),進而該被分散體的包含Si原子的成分增加,藉此膜整體與基底的吸附性降低,該情況有助於提高遮光膜的形成中的未硬化的組成物(特別是鈦黑)的顯影去除性。
另外,對於遍及自紫外光至紅外光為止的廣範圍的波長區域的光而言,鈦黑的遮光性優異,因此使用所述包含鈦黑及Si原子的被分散體(較佳為Si/Ti以質量換算計為0.05以上者)形成的遮光膜發揮優異的遮光性。
再者,被分散體中的Si原子與Ti原子的含有比(Si/Ti)例如可使用日本專利特開2013-249417號公報的段落0033中記載的方法(1-1)或方法(1-2)進行測定。
另外,關於使組成物硬化而獲得的遮光膜中所含有的被分散體,為了判斷該被分散體中的Si原子與Ti原子的含有比(Si/Ti)是否為0.05以上而使用日本專利特開2013-249417號公報的段落0035中記載的方法(2)。
包含鈦黑及Si原子的被分散體中,鈦黑可使用所述鈦黑。
另外,該被分散體中,出於調整分散性、著色性等目的,亦可將包含Cu、Fe、Mn、V、及Ni等的複合氧化物、氧化鈷、氧化鐵、碳黑、以及苯胺黑等的黑色顏料的一種或兩種以上加以組合而以被分散體的形式與鈦黑併用。
該情況下,較佳為包含鈦黑的被分散體於所有被分散體中佔50質量%以上。
另外,該被分散體中,出於遮光性的調整等目的,只要不損及本發明的效果,則亦可視需要與鈦黑一同併用其他著色劑(有機顏料或染料等)。
以下,對將Si原子導入至被分散體時所使用的材料進行敍述。於將Si原子導入至被分散體時,只要使用二氧化矽等含有Si的物質即可。
作為可使用的二氧化矽,可列舉沈降二氧化矽、氣相二氧化
矽、膠體二氧化矽、及合成二氧化矽等,只要適宜選擇使用該些即可。
進而,於形成遮光膜時,二氧化矽粒子的粒徑若為小於膜厚的粒徑,則遮光性更優異,因此較佳為使用微粒子類型的二氧化矽作為二氧化矽粒子。再者,作為微粒子類型的二氧化矽的例子,例如可列舉日本專利特開2013-249417號公報的段落0039中記載的二氧化矽,將該些內容併入至本說明書中。
另外,作為顏料,亦可使用鎢化合物、及金屬硼化物。
以下,對鎢化合物、及金屬硼化物進行詳細敘述。
鎢化合物、及金屬硼化物為相對於紅外線(波長為約800nm~1200nm的光)的吸收高(即,相對於紅外線的遮光性(遮蔽性)高)、相對於可見光的吸收低的紅外線遮蔽材。因此,組成物藉由包含鎢化合物、及/或金屬硼化物,可形成紅外線區域中的遮光性高、可見光區域中的透光性高的圖案。
另外,鎢化合物、及金屬硼化物相對於用於形成圖像的高壓水銀燈、KrF、及ArF等的曝光中所使用的較可見區域而言短波的光的吸收小。因此,可獲得優異的圖案,並且形成圖案時,可進一步抑制顯影殘渣。
作為鎢化合物的例子,可列舉氧化鎢系化合物、硼化鎢系化合物、及硫化鎢系化合物,較佳為下述通式(組成式)(I)所表示的氧化鎢系化合物。
MxWyOz‧‧‧(I)
M表示金屬,W表示鎢,O表示氧。
0.001≦x/y≦1.1
2.2≦z/y≦3.0
作為M的金屬的例子,例如可列舉:鹼金屬、鹼土金屬、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、及Bi等,較佳為鹼金屬。M的金屬可為一種,亦可為兩種以上。
M較佳為鹼金屬,更佳為Rb或Cs,進而佳為Cs。
藉由x/y為0.001以上,可充分地遮蔽紅外線,藉由x/y為1.1以下,可進一步可靠地避免於鎢化合物中生成雜質相的情況。
藉由z/y為2.2以上,可進一步提高作為材料的化學穩定性,藉由z/y為3.0以下,可充分地遮蔽紅外線。
作為所述通式(I)所表示的氧化鎢系化合物的具體例,可列舉:Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3等,較佳為Cs0.33WO3或Rb0.33WO3,更佳為Cs0.33WO3。
鎢化合物較佳為微粒子。鎢微粒子的平均粒子徑較佳為
800nm以下,更佳為400nm以下,進而佳為200nm以下。藉由平均粒子徑為此種範圍,鎢微粒子藉由光散射而難以阻斷可見光,因此可使可見光區域中的透光性更可靠。就避免光散射的觀點而言,平均粒子徑越小越佳,就製造時的操作容易性等理由而言,鎢微粒子的平均粒子徑通常為1nm以上。
另外,鎢化合物可使用兩種以上。
鎢化合物可作為市售品而獲得,於鎢化合物例如為氧化鎢系化合物的情況下,氧化鎢系化合物可藉由在惰性氣體環境或還原性氣體環境中對鎢化合物進行熱處理的方法而獲得(參照日本專利第4096205號公報)。
另外,氧化鎢系化合物例如可作為住友金屬礦山股份有限公司製造的YMF-02等鎢微粒子的分散物而獲得。
另外,作為金屬硼化物的例子,可列舉:硼化鑭(LaB6)、硼化鐠(PrB6)、硼化釹(NdB6)、硼化鈰(CeB6)、硼化釔(YB6)、硼化鈦(TiB2)、硼化鋯(ZrB2)、硼化鉿(HfB2)、硼化釩(VB2)、硼化鉭(TaB2)、硼化鉻(CrB、CrB2)、硼化鉬(MoB2、Mo2B5、MoB)、及硼化鎢(W2B5)等的一種或兩種以上。金屬硼化物較佳為硼化鑭(LaB6)。
金屬硼化物較佳為微粒子。金屬硼化物微粒子的平均粒子徑較佳為800nm以下,更佳為300nm以下,進而佳為100nm以下。藉由平均粒子徑為此種範圍,金屬硼化物微粒子藉由光散射而難以阻斷可見光,因此可使可見光區域中的透光性更可靠。
就避免光散射的觀點而言,平均粒子徑越小越佳,就製造時的操作容易性等理由而言,金屬硼化物微粒子的平均粒子徑通常為1nm以上。
另外,金屬硼化物可使用兩種以上。
金屬硼化物可作為市售品而獲得,例如可作為住友金屬礦山股份有限公司製造的KHF-7等金屬硼化物微粒子的分散物而獲得。
(染料)
作為染料,例如可使用在日本專利特開昭64-90403號公報、日本專利特開昭64-91102號公報、日本專利特開平1-94301號公報、日本專利特開平6-11614號公報、日本專利特登2592207號、美國專利4808501號說明書、美國專利5667920號說明書、美國專利505950號說明書、美國專利5667920號說明書、日本專利特開平5-333207號公報、日本專利特開平6-35183號公報、日本專利特開平6-51115號公報、日本專利特開平6-194828號公報等中所揭示的色素。若以化學結構的形式來區分,則可使用吡唑偶氮化合物、吡咯亞甲基化合物、苯胺基偶氮化合物、三苯基甲烷化合物、蒽醌化合物、苯亞甲基化合物、氧雜菁化合物、吡唑并三唑偶氮化合物、吡啶酮偶氮化合物、花青化合物、啡噻嗪化合物、及吡咯并吡唑偶氮甲鹼(pyrrolopyrazole azomethine)化合物等。另外,作為染料,亦可使用色素多聚物。作為色素多聚物,可列舉日本專利特開2011-213925號公報、日本專利特開2013-041097
號公報中所記載的化合物。
另外,本發明中,作為著色劑,可使用於波長800nm~900nm的範圍具有最大吸收的著色劑。
作為具有此種分光特性的著色劑的例子,例如可列舉:吡咯并吡咯化合物、銅化合物、花青化合物、酞菁化合物、亞銨(iminium)化合物、硫醇錯合物系化合物、過渡金屬氧化物系化合物、方酸內鎓鹽(squarylium)化合物、萘酞菁(naphthalocyanine)化合物、誇特銳烯(quaterrylene)化合物、二硫醇金屬錯合物系化合物、及克酮酸(croconium)化合物等。
酞菁化合物、萘酞菁化合物、亞銨化合物、花青化合物、方酸內鎓鹽化合物及克酮酸化合物亦可使用日本專利特開2010-111750號公報的段落0010~段落0081中揭示的化合物,將該內容併入至本說明書中。花青化合物例如可參考「功能性色素,大河原信/松岡賢/北尾悌次郎/平嶋恆亮‧著,講談社科技」,將該內容併入至本申請案說明書中。
作為具有所述分光特性的著色劑,可使用日本專利特開平07-164729號公報的段落0004~段落0016中揭示的化合物、日本專利特開2002-146254號公報的段落0027~段落0062中揭示的化合物、及日本專利特開2011-164583號公報的段落0034~段落0067中揭示的包含含有Cu及/或P的氧化物的微晶且數量平均凝聚粒子徑為5nm~200nm的近紅外線吸收粒子。
本發明中,於波長800nm~900nm的範圍具有最大吸
收的著色劑較佳為吡咯并吡咯化合物。吡咯并吡咯化合物可為顏料,亦可為染料,就容易獲得可形成耐熱性優異的樹脂膜的組成物的方面而言,較佳為顏料。
關於吡咯并吡咯化合物的詳細情況,可參考日本專利特開2009-263614號公報的段落0017~段落0047的記載,將該內容併入至本說明書中。另外,作為其具體例,可列舉日本專利特開2009-263614號公報的段落0049~段落0058中記載的化合物等,將該內容併入至本說明書中。
另外,亦可較佳地使用日本專利特開2014-199436號公報的段落0027~段落0200中記載的染料多聚物。其中,較佳為具有源自呫噸色素(呫噸化合物)的部分結構者。
進而,組成物亦可視需要包含體質顏料。作為此種體質顏料的例子,例如可列舉:硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、二氧化矽、鹼性碳酸鎂、氧化鋁白、光澤白(gloss white)、鈦白、及水滑石(hydrotalcite)等。該些體質顏料可單獨使用或將兩種以上混合使用。相對於著色劑100質量份,體質顏料的使用量通常為0質量份~100質量份,較佳為5質量份~50質量份,更佳為10質量份~40質量份。本發明中,關於著色劑及體質顏料,亦可視情況以聚合物對該些的表面進行改質而使用。
另外,除黑色顏料或可見光區域的波長的光的透過性優異、遮蔽紅外線區域的波長的光的功能優異的顏料以外,組成物亦可視需要包含紅色、藍色、黃色、綠色、及紫色等的著色有機顏料
或染料。於併用著色有機顏料或染料與黑色顏料或可見光區域的波長的光的透過性優異、遮蔽紅外線區域的波長的光的功能優異的顏料的情況下,較佳為使用相對於黑色顏料或可見光區域的波長的光的透過性優異、遮蔽紅外線區域的波長的光的功能優異的顏料為1質量%~40質量%的紅色顏料或紅色染料,紅色顏料或紅色染料較佳為顏料紅254。
組成物中的著色劑的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為10質量%~75質量%,更佳為12質量%~65質量%,進而佳為15質量%~60質量%,特佳為25質量%~60質量%,最佳為30質量%~60質量%。
<光酸產生劑(藉由光化射線的照射而產生酸的化合物)>
本發明的組成物含有光酸產生劑。
光酸產生劑較佳為感應波長300nm以上、較佳為波長300nm~450nm的光化射線而產生酸的化合物,其化學結構並無限制。另外,關於不直接感應波長300nm以上的光化射線的光酸產生劑,只要為藉由與增感劑併用而感應波長300nm以上的光化射線或放射線並產生酸的化合物,則可與增感劑組合而較佳地使用。例如,作為光酸產生劑,較佳為產生鎓鹽、磺酸、雙(烷基磺醯基)醯亞胺、或三(烷基磺醯基)甲基化物般的有機酸的化合物。
具體而言,作為光酸產生劑的例子,例如可列舉下述通
式(ZI)、通式(ZII)、或通式(ZIII)所表示的化合物。
所述通式(ZI)中,R201、R202及R203分別獨立地表示有機基。
作為R201、R202及R203的有機基的碳數通常為1~30,較佳為1~20。
另外,R201~R203中的2個可鍵結而形成環結構,於環內可包含氧原子、硫原子、酯鍵、醯胺鍵、或羰基。作為R201~R203中的2個鍵結而形成的基,可列舉伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基)。
Z-表示非親核性陰離子(引起親核反應的能力顯著低的陰離子)。
作為R201、R202及R203的有機基,可列舉:芳基、烷基、及環烷基等。
R201、R202及R203中,較佳為至少一個為芳基,更佳為三個均為芳基。作為芳基,除苯基、萘基等以外,亦可為吲哚殘基、吡咯殘基等雜芳基。
作為R201~R203的烷基及環烷基,較佳為碳數1~10的直鏈狀或分支鏈狀烷基、或者碳數3~10的環狀烷基。作為直鏈狀或分支鏈狀烷基,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、或正丁基。作為環狀烷基,較佳為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、或環
庚基。
該些基亦可進而具有取代基。作為所述取代基的例子,可列舉:硝基、氟原子等鹵素原子、羧酸基、羥基、胺基、氰基、烷氧基(較佳為碳數1~15)、環狀烷基(較佳為碳數3~15)、芳基(較佳為碳數6~14)、烷氧基羰基(較佳為碳數2~7)、醯基(較佳為碳數2~12)、及烷氧基羰基氧基(較佳為碳數2~7)等,但並不限定於該些。
作為非親核性陰離子的例子,例如可列舉:磺酸根陰離子(脂肪族磺酸根陰離子、芳香族磺酸根陰離子、及樟腦磺酸根陰離子等)、羧酸根陰離子(脂肪族羧酸根陰離子、芳香族羧酸根陰離子、及芳烷基羧酸根陰離子等)、磺醯基醯亞胺陰離子、雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子、及三(烷基磺醯基)甲基化物陰離子等。
脂肪族磺酸根陰離子及脂肪族羧酸根陰離子中的脂肪族部位可為直鏈狀、分支鏈狀、及環狀烷基的任一種,較佳為可列舉碳數1~30的直鏈狀或分支鏈狀烷基及碳數3~30的環狀烷基。
作為芳香族磺酸根陰離子及芳香族羧酸根陰離子中的芳香族基,較佳為碳數6~14的芳基,例如可列舉:苯基、甲苯基、萘基等。
所述直鏈狀、分支鏈狀或環狀烷基、及芳基亦可具有取代基。作為取代基的具體例,可列舉:硝基、氟原子等鹵素原子、羧酸基、羥基、胺基、氰基、烷氧基(較佳為碳數1~15)、環狀烷基(較佳為碳數3~15)、芳基(較佳為碳數6~14)、烷氧基羰
基(較佳為碳數2~7)、醯基(較佳為碳數2~12)、烷氧基羰基氧基(較佳為碳數2~7)、烷硫基(較佳為碳數1~15)、烷基磺醯基(較佳為碳數1~15)、烷基亞胺基磺醯基(較佳為碳數2~15)、芳基氧基磺醯基(較佳為碳數6~20)、烷基芳基氧基磺醯基(較佳為碳數7~20)、環烷基芳基氧基磺醯基(較佳為碳數10~20)、烷基氧基烷基氧基(較佳為碳數5~20)、及環烷基烷基氧基烷基氧基(較佳為碳數8~20)等。
作為芳烷基羧酸根陰離子中的芳烷基,較佳為碳數6~12的芳烷基,例如可列舉:苄基、苯乙基、萘基甲基、萘基乙基、及萘基丁基等。
作為磺醯基醯亞胺陰離子,例如可列舉糖精陰離子。
雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子、及三(烷基磺醯基)甲基化物陰離子中的烷基較佳為碳數1~5的烷基。作為該些烷基的取代基,可列舉:鹵素原子、經鹵素原子取代的烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氧基磺醯基、芳基氧基磺醯基、及環烷基芳基氧基磺醯基等,較佳為氟原子或經氟原子取代的烷基。
另外,雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子中的烷基亦可相互鍵結而形成環結構。藉此,酸強度增加。
非親核性陰離子特佳為脂肪族磺酸根陰離子且脂肪族部位為碳數1~30的直鏈狀或分支鏈狀烷基、該烷基均經氟原子取代者。具體而言,較佳為C3F7SO3-、C4F9SO3-、或C5F9SO3-。
通式(ZII)、通式(ZIII)中,R204~R207分別獨立地表
示芳基、直鏈狀、分支鏈狀或環狀烷基。
作為R204~R207的芳基、直鏈狀、分支鏈狀或環狀烷基,與所述通式(ZI)中的R201~R203為相同含義,較佳範圍亦相同。
R204~R207的芳基、直鏈狀、分支鏈狀或環狀烷基亦可具有取代基。該取代基與通式(ZI)中的R201~R203為相同含義,較佳範圍亦相同。
Z-表示非親核性陰離子,與通式(ZI)中的Z-為相同含義,較佳範圍亦相同。
作為光酸產生劑的具體例,例如可例示日本專利特開2012-137686號公報的段落編號0149~段落編號0151、段落編號0170~段落編號0171及日本專利特開2012-208447號公報的段落編號0243~段落編號0247中記載的化合物,將該些內容併入至本申請案說明書中。
另外,光酸產生劑亦較佳為三氯甲基-均三嗪類、鋶鹽、錪鹽、四級銨鹽類、重氮甲烷化合物、醯亞胺磺酸酯化合物、及肟磺酸酯化合物等。該些中,就絕緣性的觀點而言,更佳為肟磺酸酯化合物。作為具體例,可例示日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0083~段落編號0088中記載的化合物,將該些內容併入至本申請案說明書中。
作為肟磺酸酯化合物、即具有肟磺酸酯結構的化合物,較佳為含有下述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物。
(通式(B1-1)中,R21表示烷基或芳基。波浪線表示與其他基的鍵)
任一基亦可經取代,R21中的烷基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀亦可為環狀。以下將對容許的取代基加以說明。
作為R21的烷基,較佳為碳數1~10的直鏈狀或分支鏈狀烷基。R21的烷基可經鹵素原子、碳數6~11的芳基、碳數1~10的烷氧基、或環烷基(包含7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等橋聯式脂環基,較佳為雙環烷基等)取代。
作為R21的芳基,較佳為碳數6~11的芳基,更佳為苯基或萘基。R21的芳基可經低級烷基、烷氧基、或鹵素原子取代。
作為所述通式(B1-1)所表示的化合物的具體例及較佳的肟磺酸酯化合物的具體例,可參考日本專利特開2012-163937號公報的段落編號0080~段落編號0082的記載,將該內容併入至本申請案說明書中。
該些光酸產生劑可單獨使用或將兩種以上組合使用。
組成物中的光酸產生劑的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.5質量%~15質量%,進而佳為1質量%~10質量%。
<其他成分>
亦可於著色感光性組成物中包含所述第1樹脂、第2樹脂、著色劑、及光酸產生劑以外的成分。以下對任意成分進行詳細敘述。
<第3樹脂>
本發明的組成物亦可包含因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的(溶解性增大的)第3樹脂。藉由第3樹脂包含於組成物中,顯影性進一步提高。
因酸的作用而相對於鹼性顯影液的溶解度提高的樹脂並無特別限定,較佳為具有因酸的作用發生分解而產生鹼可溶性基的基(以下,亦稱為「酸分解性基」)的樹脂。
此處,將第3樹脂稱為第1樹脂及第2樹脂以外者(不同者)。
酸分解性基較佳為具有鹼可溶性基由因酸的作用而分解並脫離的基所保護的結構。
作為鹼可溶性基,可列舉:酚性羥基、羧酸基、氟化醇基、磺酸基、磺醯胺基、磺醯基醯亞胺基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞甲基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基羰基)亞甲基、雙(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基磺醯基)亞甲基、雙(烷基磺醯基)醯亞胺基、三(烷基羰基)亞甲基、及三(烷基磺醯基)亞甲基等。
鹼可溶性基較佳為酚性羥基、羧酸基、氟化醇基(較佳為六氟異丙醇基)、或磺酸基。
酸分解性基較佳為鹼可溶性基的氫原子經因酸而脫離
的基取代的基。
作為因酸而脫離的基的例子,例如可列舉:-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、及-C(R01)(R02)(OR39)等。
式中,R36~R39分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R36與R37可相互鍵結而形成環。
R01及R02分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
酸分解性基較佳為枯基酯基、烯醇酯基、縮醛酯基、或三級烷基酯基,更佳為縮醛酯基。
第3樹脂較佳為包含具有酸分解性基的結構單元的樹脂,更佳為包含下述通式(1)或通式(V)所表示的結構單元的樹脂,進而佳為包含下述通式(1)所表示的結構單元的樹脂。
所述通式(1)中,X1表示單鍵或二價連結基。
A1表示酮基、或(n1+1)價的芳香環基。
R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。
R13亦可與A1鍵結而形成環,該情況下的R13表示伸烷基。
Ra表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基、或雜環基,Rb表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基、或雜環基。
M表示單鍵或二價連結基。Q表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基、或雜環基。Ra及Rb亦可鍵結而形成環。Ra、M及Q的至少兩個亦可鍵結而形成環。
於A1為酮基時,n1表示1,於A1為(n1+1)價的芳香族基時,n1表示1~4的整數。於n1為2以上時,多個Ra、多個Rb、多個M、及多個Q分別可彼此相同亦可不同。
作為通式(1)中的R11~R13的烷基,較佳為可具有取代基的碳數20以下的烷基(例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、己基、2-乙基己基、辛基、及十二基等),更佳為碳數8以下的烷基。
烷氧基羰基中所含的烷基較佳為與所述R11~R13中的烷基相同者。
環烷基可為單環型,亦可為多環型,較佳為可具有取代基的碳數3~10的單環型環烷基(例如,環丙基、環戊基、及環己基等)。
作為鹵素原子的例子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,較佳為氟原子。
作為所述各基中較佳的取代基的例子,例如可列舉:烷基、環烷基、芳基、胺基、醯胺基、脲基、胺基甲酸酯基、羥基、
羧酸基、鹵素原子、烷氧基、硫醚基、醯基、醯基氧基、烷氧基羰基、氰基、及硝基等,取代基的碳數較佳為8以下。
另外,於R13為伸烷基且與A1形成環的情況下,伸烷基較佳為碳數1~8的伸烷基(例如,亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸己基、及伸辛基),更佳為碳數1~4的伸烷基,進而佳為碳數1~2的伸烷基。R13與A1鍵結而形成的環較佳為5員環或6員環。
式(1)中的R11及R12較佳為氫原子、烷基、或鹵素原子,更佳為氫原子、甲基、乙基、三氟甲基(-CF3)、羥基甲基(-CH2-OH)、氯甲基(-CH2-Cl)、或氟原子(-F)。R13較佳為氫原子、烷基、鹵素原子、伸烷基(與L5形成環),更佳為氫原子、甲基、乙基、三氟甲基(-CF3)、羥基甲基(-CH2-OH)、氯甲基(-CH2-Cl)、氟原子(-F)、亞甲基(與A1形成環)、或伸乙基(與A1形成環)。
作為X1所表示的二價連結基的例子,可列舉:-COO-、-CONR14-(R14表示氫原子、烷基)、伸烷基、及將該些的兩個以上組合而形成的基等。此處,作為R14的烷基,可列舉與R11~R13的烷基相同者。
X1較佳為單鍵、-COO-、或-CONH-,更佳為單鍵、或-COO-,進而佳為單鍵。
A1表示酮基、或(n1+1)價的芳香環基,較佳為(n1+1)價的芳香環基。
n1為1時的二價芳香環基亦可具有取代基,例如較佳為伸苯基、甲伸苯基、及伸萘基等碳數6~18的伸芳基,或包含例如噻吩、呋喃、吡咯、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、三嗪、咪唑、苯并咪唑、三唑、噻二唑、及噻唑等雜環的二價芳香環基。
作為n1為2以上的整數時的(n1+1)價的芳香環基的具體例,較佳為自二價芳香環基的所述具體例中去除(n1-1)個任意的氫原子而成的基。
(n1+1)價的芳香環基亦可進而具有取代基。
作為所述(n1+1)價的芳香環基可具有的取代基,可列舉與由R11~R13所表示的各基可具有的取代基相同的具體例。
於A1為(n1+1)價的芳香環基時,n1較佳為1或2,更佳為1。
作為Ra及Rb的烷基例如為碳數1~8的烷基,具體而言,較佳為甲基、乙基、丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、己基、或辛基。
作為Ra及Rb的環烷基例如為碳數3~15的環烷基,具體而言,較佳為環戊基、環己基、降冰片基、或金剛烷基。
作為Ra及Rb的芳基例如為碳數6~15的芳基,具體而言,較佳為苯基、甲苯基、萘基、或蒽基。
作為Ra及Rb的芳烷基較佳為碳數6~20的芳烷基,更佳為碳數7~12的芳烷基。作為Ra及Rb的芳烷基的具體例,例如可列舉:苄基、苯乙基、萘基甲基、及萘基乙基等。
作為Ra及Rb的雜環基較佳為碳數6~20的雜環基,更佳為碳數6~12的雜環基。作為Ra及Rb的雜環基的具體例,例如可列舉:吡啶基、吡嗪基、四氫呋喃基、四氫吡喃基、四氫噻吩基、哌啶基、哌嗪基、呋喃基、吡喃基、及苯并二氫哌喃基等。
作為M的二價連結基的例子,例如可列舉:伸烷基(例如,亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸己基、及伸辛基等)、伸環烷基(例如,伸環戊基、伸環己基、及伸金剛烷基等)、伸烯基(例如,伸乙烯基、伸丙烯基、及伸丁烯基等)、二價芳香環基(例如,伸苯基、甲伸苯基、伸萘基等)、-S-、-O-、-CO-、-SO2-、-N(R0)-、及將該些的多個組合而成的二價連結基。R0為氫原子或烷基(例如,碳數1~8的烷基,具體而言,甲基、乙基、丙基、正丁基、第二丁基、己基、辛基等)。
作為Q的烷基的具體例及較佳例例如與對作為所述Rb的烷基進行記載者相同。
作為Q的環烷基可為單環型,亦可為多環型。該環烷基的碳數較佳為3~10。作為該環烷基,例如可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、1-金剛烷基、2-金剛烷基、1-降冰片基、2-降冰片基、冰片基、異冰片基、4-四環[6.2.1.13,6.02,7]十二基、8-三環[5.2.1.02,6]癸基、及2-雙環[2.2.1]庚基。其中,較佳為環戊基、環己基、2-金剛烷基、8-三環[5.2.1.02,6]癸基、或2-雙環[2.2.1]庚基。
作為Q的芳基的具體例及較佳例例如與對作為所述Ra的芳
基進行說明者相同。
作為Q的雜環基的具體例及較佳例例如與對作為所述Ra的雜環基進行說明者相同。
作為Q的烷基、環烷基、芳基及雜環基亦可具有取代基,可列舉與由R11~R13所表示的各基可具有的取代基相同的具體例。
Q、M、及Ra的至少兩個可鍵結而形成環(較佳為5員環或6員環)。
作為Q、M、及Ra的至少兩個可鍵結而形成的環,可列舉Q、M、及Ra的至少兩個鍵結而形成例如伸丙基、伸丁基,從而形成含有氧原子的5員環或6員環的情況。
通式(1)中的Ra、Rb、M、Q所表示的各基亦可具有取代基,例如可列舉與由R11~R13所表示的各基可具有的取代基相同的具體例,取代基的碳數較佳為8以下。
通式(V)中,R51、R52、及R53分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基、或烷氧基羰基。R52亦可與L5鍵結而形成環,該情況下的R52表示伸烷基。
L5表示單鍵或二價連結基,於與R52形成環的情況下,表示三價連結基。
R54表示烷基或環烷基,R55及R56分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、或芳烷基。R55及R56亦可相互鍵結而形成環。其中,R55與R56不同時為氫原子。
對通式(V)進行更詳細的說明。
作為通式(V)中的R51~R53的烷基、烷氧基羰基、環烷基、及鹵素原子的具體例及較佳例,可列舉與通式(1)中的R11~R13的烷基、烷氧基羰基、環烷基、鹵素原子的具體例及較佳例相同者。
作為L5所表示的二價連結基的例子,例如可列舉:伸烷基、二價芳香環基、-COO-L1-、-O-L1-、及將該些的兩個以上組合而形成的基等。此處,L1表示伸烷基、伸環烷基、二價芳香環基、或將伸烷基與二價芳香環基組合而成的基。
L5較佳為單鍵、-COO-L1-所表示的基或二價芳香環基。L1較佳為碳數1~5的伸烷基,更佳為亞甲基、或伸丙基。二價芳香環基較佳為1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、或1,4-伸萘基,更佳為1,4-伸苯基。
作為L5與R52鍵結而形成環時的L5所表示的三價連結基,較佳為自L5所表示的二價連結基的所述具體例中去除一個任意的氫原子而成的基。
R54~R56的烷基的碳數較佳為1~20,更佳為1~10。其中,
進而佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、及第三丁基等碳數1~4的烷基。
R54~R56所表示的環烷基的碳數較佳為3~20,可為環戊基、及環己基等單環型的基,亦可為降冰片基、金剛烷基、四環癸烷基、及四環十二烷基等多環型的基。
另外,R55及R56相互鍵結而形成的環較佳為碳數3~20者,可為環戊基、及環己基等單環型的基,亦可為降冰片基、金剛烷基、四環癸烷基、及四環十二烷基等多環型的基。於R55及R56相互鍵結而形成環的情況下,R54較佳為碳數1~3的烷基,更佳為甲基、或乙基。
R55及R56所表示的芳基較佳為碳數6~20者,可為單環亦可為多環,亦可具有取代基。例如可列舉:苯基、1-萘基、2萘基、4-甲基苯基、及4-甲氧基苯基等。於R55及R56的任一者為氫原子的情況下,另一者較佳為芳基。
R55及R56所表示的芳烷基可為單環亦可為多環,亦可具有取代基。較佳為碳數7~21,作為芳烷基的具體例,可列舉:苄基、及1-萘基甲基等。
第3樹脂中,具有酸分解性基的結構單元可為一種,亦可併用兩種以上。
相對於第3樹脂中的所有結構單元,第3樹脂中所含的具有酸分解性基的結構單元的含量較佳為5莫耳%~70莫耳%,更佳為5莫耳%~60莫耳%,進而佳為10莫耳%~50莫耳%。
第3樹脂較佳為包含下述通式(3)所表示的結構單元。
所述通式(3)中,R31、R32及R33分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。R33亦可與Ar3鍵結而形成環,該情況下的R33表示伸烷基。
X3表示單鍵或二價連結基。
Ar3表示(n3+1)價的芳香環基,於與R33鍵結而形成環的情況下,表示(n3+2)價的芳香環基。
n3表示1~4的整數。
作為通式(3)中的R31、R32、R33的烷基、環烷基、鹵素原子、烷氧基羰基、及該些基可具有的取代基的具體例,與對所述通式(1)中的由R11、R12、及R13所表示的各基進行說明的具體例相同。
Ar3表示(n3+1)價的芳香環基。n3為1時的二價芳香環基亦可具有取代基,例如較佳為伸苯基、甲伸苯基、伸萘基、芳烷基伸蒽基等碳數6~18的伸芳基,或包含例如噻吩、呋喃、吡咯、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、三嗪、咪唑、苯并咪唑、
三唑、噻二唑、芳烷基噻唑等雜環的芳香環基。
作為n3為2以上的整數時的(n3+1)價的芳香環基的具體例,較佳為自二價芳香環基的所述具體例中去除(n3-1)個任意的氫原子而成的基。
(n3+1)價的芳香環基亦可進而具有取代基。
作為所述伸烷基及(n3+1)價的芳香環基可具有的取代基,可列舉:通式(V)中的R51~R53所列舉的烷基、甲氧基、乙氧基、羥基乙氧基、丙氧基、羥基丙氧基、丁氧基等烷氧基、及苯基等芳基。
作為X3的二價連結基,可列舉-COO-或-CONR64-。
作為由X3所表示的-CONR64-(R64表示氫原子、烷基)中的R64的烷基,可列舉與R61~R63的烷基相同者。
X3較佳為單鍵、-COO-、或-CONH-,更佳為單鍵、或-COO-。
Ar3較佳為亦可具有取代基的碳數6~18的芳香環基,更佳為苯環基、萘環基、或聯苯環基。
再者,所述結構單元較佳為包括羥基苯乙烯結構。即,Ar3較佳為苯環基。
n3表示1~4的整數,較佳為1或2,更佳為1。
相對於第3樹脂中的所有結構單元,通式(3)所表示的結構單元的含量(於含有多種時,為其合計量)較佳為3莫耳%~95莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%,進而佳為25莫耳%~70莫耳%。
亦可於第3樹脂中包含所述結構單元以外的其他結構單元。
組成物中的第3樹脂的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為2質量%~60質量%,更佳為10質量%~50質量%。
<有機胺基化合物>
本發明的組成物亦可進而含有有機胺基化合物。有機胺基化合物作為防止酸的擴散的所謂的淬滅劑發揮功能。
有機胺基化合物較佳為於分子中具有一個以上的胺基的脂肪族胺或含有苯基的胺,更佳為含有苯基的胺。
脂肪族胺例如可參考日本專利特開2010-49161號公報的段落0120~段落0123的記載,將該內容併入至本申請案說明書中。
作為含有苯基的胺,例如可列舉:胺基直接鍵結於苯基的化合物、及胺基經由二價碳鏈而鍵結於苯基的化合物。
作為含有苯基的胺的例子,例如可列舉:苯胺、鄰甲基苯胺、間甲基苯胺、對甲基苯胺、對乙基苯胺、1-萘基胺、2-萘基胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二丁基苯胺、對甲基-N,N-二甲基苯胺等芳香族胺;如鄰胺基苄基醇、間胺基苄基醇、對胺基苄基醇、對二甲基胺基苄基醇、對二乙基胺基苄基醇般的胺基苄基醇;鄰胺基苯酚、間胺基苯酚、對胺基苯酚、對二甲基胺基苯酚、對二乙基胺基苯酚等胺基苯酚;
間胺基苯甲酸、對胺基苯甲酸、對二甲基胺基苯甲酸、對二乙基胺基苯甲酸等胺基苯甲酸等。
有機胺基化合物可單獨使用或將兩種以上混合使用。
組成物中的有機胺基化合物的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為0.001質量%~1質量%,更佳為0.005質量%~0.5質量%。
<矽烷偶合劑>
本發明的組成物亦可進而含有矽烷偶合劑。
所謂矽烷偶合劑是指於分子中具有水解性基與其以外的官能基的化合物。再者,烷氧基等水解性基鍵結於矽原子。
所謂水解性基是指直接鍵結於矽原子且可藉由水解反應及/或縮合反應而生成矽氧烷鍵的取代基。作為水解性基,例如可列舉:鹵素原子、烷氧基、醯基氧基、及烯基氧基。於水解性基具有碳原子的情況下,其碳數較佳為6以下,更佳為4以下。特佳為碳數4以下的烷氧基或碳數4以下的烯基氧基。
矽烷偶合劑較佳為具有以下的式(Z)所表示的基。*表示鍵結位置。
式(Z)*-Si-(RZ1)n(RZ2)3-n
式(Z)中,RZ1表示水解性基,其定義如上所述。
RZ2表示水解性基以外的有機基,較佳為烷基。
n表示1~3的整數,較佳為2或3,更佳為3。
矽烷偶合劑亦可具有硬化性官能基。
硬化性官能基較佳為選自由(甲基)丙烯醯基氧基、環氧基、氧雜環丁基、異氰酸基、羥基、胺基、羧酸基、硫醇基、烷氧基矽烷基、羥甲基、乙烯基、(甲基)丙烯醯胺基、苯乙烯基、及馬來醯亞胺基所組成的群組中的一種以上,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為選自由(甲基)丙烯醯基氧基、環氧基、及氧雜環丁基所組成的群組中的一種以上。硬化性官能基可直接鍵結於矽原子,亦可經由連結基而鍵結於矽原子。
矽烷偶合劑的分子量並無特別限制,就操作性的方面而言,多數情況下為100~1000,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為200以上,更佳為200~1000。
作為矽烷偶合劑的較佳態樣之一,可列舉式(W)所表示的矽烷偶合劑X。
式(W)RZ3-Lz-Si-(RZ1)n(RZ2)3-n
RZ1、RZ2、及n的定義如上所述。
RZ3表示硬化性官能基,定義如上所述,較佳範圍亦如上所述。
Lz表示單鍵或二價連結基。作為二價連結基的例子,可列舉:鹵素原子可取代的伸烷基、鹵素原子可取代的伸芳基、-NR12-、-CONR12-、-CO-、-CO2-、SO2NR12-、-O-、-S-、-SO2-、或該些的
組合。所述R12表示氫原子或甲基。
作為矽烷偶合劑X,可列舉:N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基-甲基二甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-602)、N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基-三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-603)、N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基-三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBE-602)、γ-胺基丙基-三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-903)、γ-胺基丙基-三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBE-903)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-503)、縮水甘油氧基辛基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-4803)、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-303)、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-402)、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,商品名:KBM-403)等。
組成物中的矽烷偶合劑的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為0.1質量%~10質量%,更佳為0.5質量%~8質量%。
<界面活性劑>
就進一步提高塗佈性的觀點而言,本發明的組成物亦可含有各種界面活性劑。作為界面活性劑的例子,可列舉:氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界
面活性劑、及矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。
特別是藉由本發明的組成物含有氟系界面活性劑,製備成塗佈液時的溶液特性(特別是流動性)進一步提高,因此可進一步改善塗佈厚度的均勻性或省液性。
即,於使用應用含有氟系界面活性劑的組成物的塗佈液而形成膜的情況下,藉由使被塗佈面與塗佈液的界面張力下降,從而對被塗佈面的潤濕性得到改善,且對被塗佈面的塗佈性提高。因此,即便於以少量的液量來形成數μm左右的薄膜的情況下,亦可更佳地進行厚度不均小的均勻厚度的膜形成。
氟系界面活性劑中的氟含有率較佳為3質量%~40質量%,更佳為5質量%~30質量%,進而佳為7質量%~25質量%。氟含有率為該範圍內的氟系界面活性劑於塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的方面有效果,且組成物中的溶解性亦良好。
作為氟系界面活性劑的例子,例如可列舉:美佳法(Megafac)F171、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F141、美佳法(Megafac)F142、美佳法(Megafac)F143、美佳法(Megafac)F144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F437、美佳法(Megafac)F475、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)F-781-F、美佳法(Megafac)RS-55、美佳法(Megafac)RS-56、美佳法(Megafac)
RS-72-K、美佳法(Megafac)RS-75(以上為迪愛生(DIC)(股)製造);弗洛德(Fluorad)FC430、弗洛德(Fluorad)FC431、弗洛德(Fluorad)FC171(以上為住友3M(股)製造);沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上為旭硝子(股)製造)等。
作為非離子系界面活性劑的例子,可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0553(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0679])等中記載的非離子系界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。
作為陽離子系界面活性劑的例子,可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0554(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0680])中記載的陽離子系界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。
作為陰離子系界面活性劑的例子,可列舉:W004、W005、W017(裕商(股)製造)等。
作為矽酮系界面活性劑的例子,例如可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0556(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0682])等中記載的矽酮系界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。
界面活性劑可僅使用一種,亦可組合兩種以上。
組成物中的界面活性劑的含量並無特別限制,就本發明的效果更優異的方面而言,相對於組成物的總固體成分,較佳為0.001質量%以上,更佳為0.005質量%以上,進而佳為0.5質量%以上,且較佳為15質量%以下,更佳為10質量%以下,進而佳為7質量%以下,特佳為5質量%以下。
<溶劑>
本發明的組成物亦可進而含有溶劑。
作為溶劑,可列舉選自以下所示的有機溶劑中的液體,可根據所使用的成分來選擇最佳的溶劑。
作為有機溶劑,酯類例如可較佳地列舉:乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸環己酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧基乙酸烷基酯(例:氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-氧基丙酸烷基酯類(例:3-氧基丙酸甲酯、3-氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-氧基丙酸烷基酯類(例:2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-氧基-2-甲基丙酸乙酯
(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等;以及醚類例如可較佳地列舉:二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等;以及酮類例如可較佳地列舉:甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮等;以及芳香族烴類例如可較佳地列舉:甲苯、二甲苯等。
就聚合性化合物、鹼可溶性樹脂等的溶解性、及塗佈面狀的改良等觀點而言,該些有機溶劑亦較佳為混合兩種以上。該情況下,較佳為由選自所述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、及丙二醇甲醚乙酸酯中的兩種以上而構成的混合溶液。
本發明中,有機溶劑的過氧化物的含有率較佳為0.8mmol/L以下,更佳為實質上不含過氧化物。
組成物中的溶劑的含量並無特別限制,相對於組成物總質量,較佳為20質量%~90質量%,更佳為30質量%~95質量%,
最佳為40質量%~90質量%。
另外,除所述以外,亦可視需要進而加入用於使顏料分散的樹脂。再者,樹脂亦可為與所述第1樹脂~第3樹脂不同的樹脂。
作為與第1樹脂~第3樹脂不同的樹脂,可列舉:壓克力倍斯(Acrybase)FFS-6824、壓克力庫亞(Acrycure)-RD-F8等。該些樹脂例如亦可用作著色劑的分散劑。
(其他添加劑)
本發明的組成物可視需要於不阻礙本發明的效果的範圍內含有其他添加劑。作為其他添加劑,例如可列舉:防乾燥劑(濕潤劑)、防褪色劑、乳化穩定劑、浸透促進劑、紫外線吸收劑、防腐劑、防黴劑、pH調整劑、表面張力調整劑、消泡劑、黏度調整劑、分散穩定劑、防蝕劑、螯合劑、抗氧化劑、密接助劑、界面活性劑、樹脂塗佈劑、體質顏料、及顏料衍生物等公知的添加劑。
<著色感光性組成物>
於著色感光性組成物中包含所述各種成分。
再者,本發明的組成物滿足以下的必要條件1及必要條件2的至少一種。
必要條件1:第1樹脂為因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂。
必要條件2:著色感光性組成物進而包含因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的第3樹脂。
藉由組成物滿足所述必要條件1及必要條件2的至少一者,可較佳地實施後述的圖案顯影。再者,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為滿足必要條件1及必要條件2這兩者。
再者,所述必要條件1是指第1樹脂自身為包含具有環狀醚基的結構單元、且因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂。如上所述,第1樹脂於包含式(X2)所表示的結構單元的情況下,相當於因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂。另外,第1樹脂亦可包含所述第3樹脂中可包含的具有酸分解性基的結構單元。
著色感光性組成物的製備方法並無特別限制,可利用公知的方法來製備。其中,於使用顏料作為著色劑的情況下,就本發明的效果更優異的方面而言,較佳為首先製備顏料分散液,之後將顏料分散液與其他成分混合,藉此製備著色感光性組成物的方法。另外,於製備顏料分散液時,較佳為使用顏料與第2樹脂來製備顏料分散液。該情況下,第2樹脂作為顏料的分散劑發揮功能。
再者,顏料分散液的製備方法並無特別限制,例如可列舉如下方法:使用立式或台式的砂磨機(sand grinder)、針磨機(pin mill)、狹縫式磨機(slit mill)、或超音波分散機等,利用由粒徑為0.01mm~1mm的玻璃、氧化鋯等製成的珠粒對第2樹脂、顏料、及溶劑進行微分散處理。
於進行珠粒分散前,亦可使用雙輥、三輥、球磨機、轉筒篩
(trommel)、分散機、捏合機、雙向捏合機、均質機、混合機、或者單軸或雙軸的擠出機等,一面施加強剪切力一面進行混煉分散處理。
混煉、分散處理的時間並無特別限定,例如較佳為2小時以上。
再者,關於混煉、分散的詳細情況,可參考T.C.帕托(Patton)著的「油漆流動性與顏料分散性(Paint Flow and Pigment Dispersion)」(1964年約翰威立父子(John Wiley and Sons)公司出版)等的記載。
相對於組成物的總固體成分(質量),顏料分散液中的顏料的比例較佳為20質量%以上,更佳為40質量%以上,進而佳為60質量%以上,特佳為75質量%以上。若顏料的比例為範圍內,則顏色濃度充分而可確保優異的顏色特性。另外,顏料於顏料分散液中的含量的上限並無特別限定,較佳為95質量%以下,更佳為80質量%以下。
本發明的組成物可藉由公知的混合方法(例如,攪拌機、均質機、高壓乳化裝置、濕式粉碎機、濕式分散機)將所述各種成分混合而製備。
出於去除異物或減少缺陷等目的,本發明的組成物較佳為藉由過濾器進行過濾。作為過濾器,若為自先前以來便用於過濾用途等的過濾器,則並無特別限定。例如可列舉:利用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)等氟樹脂、尼龍等聚醯胺系樹
脂、及聚乙烯、聚丙烯(polypropylene,PP)等聚烯烴樹脂(包含高密度、超高分子量者)等的過濾器。該些原材料中,較佳為聚丙烯(包含高密度聚丙烯)、或尼龍。
過濾器的孔徑合適的是0.1μm~7.0μm左右,較佳為0.2μm~2.5μm,更佳為0.2μm~1.5μm,進而佳為0.3μm~0.7μm。藉由設為該範圍,可抑制顏料的過濾堵塞,並且可將顏料中所含的雜質或凝聚物等微細的異物可靠地去除。
於使用過濾器時,亦可將不同的過濾器加以組合。此時,利用第1過濾器的過濾可僅進行一次,亦可進行兩次以上。於組合不同的過濾器來進行兩次以上的過濾的情況下,較佳為第二次以後的孔徑與第一次的過濾的孔徑相同,或大於第一次的過濾的孔徑。另外,亦可於所述範圍內將不同孔徑的第1過濾器加以組合。此處的孔徑可參照過濾器生產商的標稱值。作為市售的過濾器,例如可自日本頗爾(Pall)股份有限公司、愛多邦得科東洋(Advantec Toyo)股份有限公司、日本應特格(Entegris)股份有限公司(原日本密科理(Mykrolis)股份有限公司)或北澤微濾器(Kitz Microfilter)股份有限公司等提供的各種過濾器中進行選擇。
第2過濾器可使用藉由與所述第1過濾器相同的材料等形成的過濾器。第2過濾器的孔徑合適的是0.2μm~10.0μm左右,較佳為0.2μm~7.0μm,更佳為0.3μm~6.0μm。
<樹脂膜的製造方法>
樹脂膜的製造方法並無特別限制,就樹脂膜的製造容易的方面而言,較佳為包括如下步驟的製造方法:著色層形成步驟,將所述著色感光性組成物塗佈於支撐體上而形成著色層;曝光步驟,介隔遮罩而對著色層進行圖案曝光;以及顯影步驟,對曝光後的著色層進行顯影而形成圖案狀的樹脂膜。
以下,對本發明的樹脂膜的製造方法中的各步驟進行說明。
<著色層形成步驟>
著色層形成步驟中,於支撐體上塗佈本發明的組成物而形成著色層(著色感光性組成物層)。
作為支撐體,例如可列舉:用於液晶顯示裝置等中的無鹼玻璃、鈉玻璃、派熱司(Pyrex)(註冊商標)玻璃、石英玻璃及使透明導電膜附著於該些上而成者,或用於固體攝像元件等中的光電轉換元件基板(例如矽基板等)及互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)等。該些基板亦有形成有將各畫素隔離的黑色條紋(black stripe)的情況。
另外,為了改良與上部的層的密接、防止物質的擴散或實現基板表面的平坦化,亦可視需要於該些支撐體上設置底塗層。
作為朝支撐體上的本發明的組成物的塗佈方法的例子,可列舉:狹縫塗佈、噴墨法、旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗佈、及網版印刷法等各種塗佈方法,更佳為狹縫塗佈及旋轉塗佈。
就塗佈膜的膜厚均勻性、塗佈溶劑的乾燥容易性的觀點而言,組成物的剛塗佈之後的膜厚較佳為0.1μm~10μm,更佳為
0.2μm~5μm,進而佳為0.2μm~3μm。
塗佈於基板上的著色層的乾燥(預烘烤)可藉由加熱板、烘箱等在50℃~140℃的溫度下進行10秒~300秒。
塗佈於基板上的著色層的厚度、即著色感光性組成物的乾燥後的塗佈膜厚(以下,適宜稱為「乾燥膜厚」)並無特別限制,通常較佳為0.05μm~10μm,更佳為0.2μm~3.0μm。
<曝光步驟>
曝光步驟中,介隔具有規定的遮罩圖案的遮罩而對著色層形成步驟中所形成的著色層進行曝光。
關於本步驟中的曝光,著色層的圖案曝光是介隔規定的遮罩圖案進行曝光,於經光照射的著色層部分由光酸產生劑產生酸成分,從而產生樹脂的酸分解性基的分解。結果,僅經曝光的部分的著色層的溶解性發生變化。
作為曝光時可使用的放射線,特佳為g射線、h射線、及i射線等紫外線。照射量較佳為5mJ/cm2~1500mJ/cm2,更佳為10mJ/cm2~1000mJ/cm2,進而佳為50mJ/cm2~500mJ/cm2。
再者,亦可於曝光步驟後,視需要實施加熱處理(曝光後加熱步驟(曝光後烘烤(Post Exposure Bake,PEB)))。
加熱溫度較佳為70℃~130℃,更佳為80℃~120℃。加熱時間較佳為30秒~300秒,更佳為30秒~180秒,進而佳為30秒~90秒。
加熱可藉由通常的曝光‧顯影機中所具備的裝置來進行,亦
可使用加熱板等來進行。藉由烘烤來促進曝光部的反應,並改善感度或圖案輪廓。
<顯影步驟>
繼而,藉由進行顯影處理(顯影步驟)而形成圖案狀的樹脂膜。
顯影步驟可為使用含有有機溶劑的顯影液進行顯影的步驟,亦可為使用鹼性顯影液進行顯影的步驟。另外,亦可包括該步驟兩者,該情況下,步驟的順序並無問題。
作為本發明的圖案形成方法中的使用含有有機溶劑的顯影液進行顯影的步驟中的顯影液(以下,亦稱為有機系顯影液)的例子,可列舉:酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、及醚系溶劑等極性溶劑,以及烴系溶劑。作為該些溶劑的具體例,可列舉US2008/0187860A的段落0633~段落0641中記載的顯影液。
特別是,有機系顯影液較佳為含有選自由酮系溶劑、及酯系溶劑所組成的群組中的至少一種有機溶劑的顯影液,尤其較佳為包含作為酯系溶劑的乙酸丁酯或作為酮系溶劑的甲基戊基酮(2-庚酮)的顯影液。
溶劑可混合多種,亦可與所述以外的溶劑或水混合使用。其中,為了充分地取得本發明的效果,較佳為顯影液整體的含水率小於10質量%,更佳為實質上不含有水分。
即,相對於顯影液的總量,有機溶劑相對於有機系顯影液的
使用量較佳為90質量%~100質量%,更佳為95質量%~100質量%。
有機系顯影液的蒸氣壓於20℃下較佳為5kPa以下,更佳為3kPa以下,進而佳為2kPa以下。藉由將有機系顯影液的蒸氣壓設為5kPa以下,顯影液於基板上或顯影杯內的蒸發得到抑制,晶圓面內的溫度均勻性提高,結果,晶圓面內的尺寸均勻性變佳。
有機系顯影液亦可視需要含有界面活性劑。
界面活性劑並無特別限定,例如可列舉離子性或非離子性的氟系界面活性劑及/或矽酮系界面活性劑等。作為該些氟系界面活性劑及/或矽酮系界面活性劑,例如可列舉日本專利特開昭62-36663號公報、日本專利特開昭61-226746號公報、日本專利特開昭61-226745號公報、日本專利特開昭62-170950號公報、日本專利特開昭63-34540號公報、日本專利特開平7-230165號公報、日本專利特開平8-62834號公報、日本專利特開平9-54432號公報、日本專利特開平9-5988號公報、美國專利第5405720號說明書、美國專利第5360692號說明書、美國專利第5529881號說明書、美國專利第5296330號說明書、美國專利第5436098號說明書、美國專利第5576143號說明書、美國專利第5294511號說明書、美國專利第5824451號說明書中記載的界面活性劑,較佳為非離子性的界面活性劑。非離子性的界面活性劑並無特別限定,進而佳為氟系界面活性劑或矽酮系界面活性劑。
相對於顯影液的總量,界面活性劑的使用量通常為0.001質量%~5質量%,較佳為0.005質量%~2質量%,更佳為0.01質量%~0.5質量%。
作為用於鹼性顯影液的鹼劑,例如可列舉:氨水、乙基胺、二乙基胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環-[5,4,0]-7-十一烯等有機鹼性化合物,氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等無機化合物等,可將下述鹼性水溶液較佳地用作顯影液,所述鹼性水溶液是以濃度成為0.001質量%~10質量%(較佳為0.01質量%~1質量%)的方式使用純水對該些鹼劑進行稀釋而成。
另外,亦可根據目的而併用螯合劑、pH調整劑、pH緩衝劑、防蝕劑、及防黴劑。
就曝光圖案的再現性、與實現低反射的觀點而言,較佳為鹼顯影。藉由鹼顯影,使所述曝光部分溶出至鹼性水溶液中而殘存未曝光部分。
顯影方法可採用公知的方法,例如可列舉:使基板於充滿顯影液的槽中浸漬固定時間的方法(浸漬法);藉由利用表面張力使顯影液堆積至基板表面並靜止固定時間來進行顯影的方法(覆液(puddle)法);將顯影液噴霧至基板表面的方法(噴霧法);及一面以固定速度掃描顯影液噴出噴嘴,一面朝以固定速度旋轉的基板上連續噴出顯影液的方法(動態分配法)等。
顯影溫度通常較佳為20℃~30℃,顯影時間較佳為20秒~
90秒。
於所述各種顯影方法包括自顯影裝置的顯影噴嘴向抗蝕劑膜噴出顯影液的步驟的情況下,所噴出的顯影液的噴出壓(所噴出的顯影液的每單位面積的流速)作為一例,較佳為2mL/sec/mm2以下,更佳為1.5mL/sec/mm2以下,進而佳為1mL/sec/mm2以下。流速並無下限,若考慮到產量,則較佳為0.2mL/sec/mm2以上。該詳細情況是記載於日本專利特開2010-232550號公報的特別是段落0022~段落0029等中。
另外,亦可於使用包含有機溶劑、或鹼性顯影液的顯影液進行顯影的步驟後,實施一面置換為其他溶媒一面停止顯影的步驟。
再者,於使用包含此種有機溶劑、及鹼性水溶液的顯影液的情況下,通常於顯影後利用有機溶媒、或純水進行清洗(淋洗)。亦可於淋洗處理的淋洗液中添加適量的界面活性劑來使用。
作為使用有機溶劑時的淋洗液,較佳為使用含有選自由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、及醚系溶劑所組成的群組中的至少一種有機溶劑的淋洗液。
作為烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、及醚系溶劑的具體例,可列舉與包含有機溶劑的顯影液中所說明的具體例相同者。
淋洗液中的含水率較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下,進而佳為3質量%以下。藉由將含水率設為10質量%以下,可獲得良好的顯影特性。
於使用包含有機溶劑的顯影液進行顯影的步驟後所使用的淋洗液的蒸氣壓在20℃下較佳為0.05kPa以上且5kPa以下,進而佳為0.1kPa以上且5kPa以下,特佳為0.12kPa以上且3kPa以下。藉由將淋洗液的蒸氣壓設為0.05kPa以上且5kPa以下,而提高晶圓面內的溫度均勻性,進而抑制由淋洗液的滲透所引起的膨潤,且晶圓面內的尺寸均勻性變佳。
作為使用鹼性顯影液時的淋洗液,可使用純水,並添加適量的界面活性劑來使用。
另外,於顯影處理或淋洗處理後,可進行利用超臨界流體去除附著於圖案上的顯影液或淋洗液的處理。
所使用的有機系顯影液、鹼性顯影液、及/或淋洗液較佳為各種微粒子及金屬元素等雜質少。為了獲得此種雜質少的藥液,較佳為於無塵室(clean room)內製造該些藥液,或者利用鐵氟龍(Teflon)(註冊商標)過濾器、聚烯烴系過濾器、及離子交換過濾器等各種過濾器進行過濾等,從而減少雜質。
再者,如上所述,於顯影步驟中,去除曝光部分的著色層,並且去除形成位於未曝光部分的著色層表面的相分離結構的一部分樹脂,結果,獲得表面粗糙的樹脂膜。
<用途>
本發明的樹脂膜可應用於各種用途,例如可列舉彩色濾光片、及遮光膜等。更具體而言,於使用黑色顏料作為著色劑的情況下,可用作所謂的遮光膜。特別是本發明的樹脂膜顯示出低反
射性,因此可用作顯示出低反射性的遮光膜,可較佳地應用於樹脂黑色矩陣、固體攝像裝置、及圖像顯示裝置。
作為樹脂膜的其他用途,可用於人體感測器、及車載用感測器等。
以下列舉實施例對本發明進一步具體地進行說明。以下的實施例所示的材料、使用量、比例、處理內容、及處理程序等只要不超出本發明的主旨,則可適宜地進行變更。因而,本發明的範圍並不限定於以下所示的具體例。再者,只要未作特別說明,則「份」、「%」為質量基準。
以下的合成例中,以下符號分別表示以下化合物。
MATHF:甲基丙烯酸四氫呋喃-2-基(合成品)
MATHP:甲基丙烯酸[(四氫-2H-吡喃)-2-基](合成品:參照下述結構式)
MAA:甲基丙烯酸(和光純藥工業(股)製造)
MMA:甲基丙烯酸甲酯(和光純藥工業(股)製造)
St:苯乙烯(和光純藥工業(股)製造)
HEMA:甲基丙烯酸2-羥基乙酯(和光純藥工業(股)製造)
PHSTHF:對羥基苯乙烯的四氫呋喃基醚(合成品)
PHSEVE:對羥基苯乙烯的1-乙氧基乙醚(合成品)
PHS:對羥基苯乙烯(和光純藥工業(股)製造)
GMA:甲基丙烯酸縮水甘油酯
BnMA:甲基丙烯酸苄酯
FA-513M:甲基丙烯酸二環戊酯(日立化成工業(股)製造)
V-65:2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(和光純藥工業(股)製造)
PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯(昭和電工(股)製造的甲氧基丙基乙酸酯)
<合成例1:MATHF的合成>
於三口燒瓶中將甲基丙烯酸50.33g(0.585mol)、及樟腦磺酸0.27g(0.2mol)混合並冷卻至15℃。向所述溶液中滴加2,3-二氫呋喃41.00g(0.585mol)並進行攪拌。反應結束後,向反應液中加入飽和碳酸氫鈉水溶液(500mL),以乙酸乙酯(500mL)進行萃取,向所獲得的乙酸乙酯中加入硫酸鎂而加以乾燥。過濾所獲得的溶液並回收濾液,於40℃以下對所獲得的濾液進行減壓濃縮。藉由對所獲得的殘渣的無色油狀物進行減壓蒸餾,獲得沸點(bp.)為54℃/3.5mmHg~56℃/3.5mmHg餾分的73.02g的MATHF。
<合成例2:MATHP的合成>
除將2,3-二氫呋喃變更為3,4-二氫-2H-吡喃(東京化成工業
(股)製造)以外,依據與MATHF的合成相同的程序而合成
MATHP。
<合成例3:PHSTHF的合成>
除將甲基丙烯酸變更為4-羥基苯乙烯以外,依據與MATHF的合成相同的程序而合成PHSTHF。
<合成例4:PHSEVE的合成>
除將2,3-二氫呋喃變更為乙基乙烯基醚並將甲基丙烯酸變更為4-羥基苯乙烯以外,依據與MATHF的合成相同的程序而合成PHSEVE。
<聚合物P-1的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使MATHF 0.65莫耳當量、MAA 0.10莫耳當量、MMA 0.15莫耳當量、HEMA 0.10莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束。藉此獲得聚合物P-1。重量平均分子量為14000。
之後,製備聚合物P-1的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-2的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使MATHF 0.70莫耳當量、MAA 0.15莫耳當量、MMA 0.10莫耳當量、St 0.05莫耳當量、及V-65(相對於所
有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束。藉此獲得聚合物P-2。重量平均分子量為15000。
之後,製備聚合物P-2的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-3的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使MATHP 0.60莫耳當量、MAA 0.20莫耳當量、MMA 0.20莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束。藉此獲得聚合物P-3。重量平均分子量為12000。
之後,製備聚合物P-3的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-4的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使GMA 0.70莫耳當量、MAA 0.10莫耳當量、BnMA 0.20莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束。藉此獲得聚合物P-4。重量平均分子量為13000。
之後,製備聚合物P-4的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶
媒:PGMEA)。
<聚合物P-5的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使PHSTHF 0.40莫耳當量、PHS 0.60莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束而獲得聚合物P-5。重量平均分子量為14000。
之後,製備聚合物P-5的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-6的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使PHSEVE 0.40莫耳當量、PHS 0.60莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束而獲得聚合物P-6。重量平均分子量為15000。
之後,製備聚合物P-6的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-7的合成>
將日本專利特開2011-153283號公報的實施例欄中記載的特定樹脂2用作聚合物P-7。
之後,製備聚合物P-7的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-8的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使甲基丙烯酸正辛酯(和光純藥工業(股)製造)0.40莫耳當量、MAA 0.30莫耳當量、BnMA 0.30莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束而獲得聚合物P-8。重量平均分子量為16000。
之後,製備聚合物P-8的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-9的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使甲基丙烯酸環己酯(東京化成工業(股)製造)0.25莫耳當量、MAA 0.30莫耳當量、BnMA 0.45莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束而獲得聚合物P-9。重量平均分子量為14000。
之後,製備聚合物P-9的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶
媒:PGMEA)。
<聚合物P-10的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使FA-513M 0.20莫耳當量、MAA 0.30莫耳當量、BnMA 0.50莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束而獲得聚合物P-10。重量平均分子量為14000。
之後,製備聚合物P-10的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
<聚合物P-11的合成>
於三口燒瓶中放入PGMEA,在氮氣環境下升溫至90℃。歷時2小時向其中滴加使甲基丙烯酸四氫糠酯(東京化成工業(股)製造)0.40莫耳當量、MAA 0.20莫耳當量、MMA 0.40莫耳當量、及V-65(相對於所有單體成分的合計100mol%而相當於4mol%)溶解於PGMEA中而成的溶液。滴加結束後攪拌2小時,使反應結束。藉此獲得聚合物P-11。重量平均分子量為15000。
之後,製備聚合物P-11的濃度為30質量%的聚合物溶液(溶媒:PGMEA)。
(光酸產生劑)
G-1:豔佳固(Irgacure)PAG103(巴斯夫(BASF)(股)製造)
G-2:以下結構式的化合物
G-3:以下結構式的化合物
<化合物G-2的合成>
依據日本專利特開2013-182077號公報的段落0239中記載的方法來合成。
<化合物G-3的合成>
使1-胺基-2-萘酚鹽酸鹽(東京化成工業(股)製造)4.0g懸浮於N-甲基吡咯啶酮(和光純藥工業(股)製造)16g中,添加碳酸氫鈉(和光純藥工業(股)製造)3.4g後,向所獲得的溶
液中滴加4,4-二甲基-3-側氧基戊酸甲酯(和光純藥工業(股)製造)4.9g,在氮氣環境下,於120℃下將所獲得的反應混合液加熱2小時。放置冷卻後,向反應混合液中添加水及乙酸乙酯而進行分液,並回收有機相,向有機相中加入硫酸鎂。其次,對所獲得的有機相進行過濾並回收濾液。其次,對濾液進行濃縮而獲得粗G-3-A。對粗G-3-A進行矽膠管柱層析法純化而獲得中間體G-3-A 1.7g。
將G-3-A(1.7g)與對二甲苯(6mL)混合,添加對甲苯磺酸一水合物(和光純藥工業(股)製造)0.23g,於140℃下將所獲得的反應混合液加熱2小時。放置冷卻後,向反應混合液中添加水及乙酸乙酯而進行分液,並回收有機相,向有機相中加入硫酸鎂。其次,對所獲得的有機相進行過濾並回收濾液。其次,對濾液進行濃縮而獲得粗G-3-B。
將四氫呋喃(THF)(2mL)與粗G-3-B總量混合,於冰浴冷卻下滴加2M鹽酸/THF溶液6.0mL,繼而滴加亞硝酸異戊酯(和光純藥工業(股)製造)(0.84g),將所獲得的反應混合液升溫至室溫(25℃)後攪拌2小時。向所獲得的反應混合液中添加水及乙酸乙酯而進行分液,並回收有機相。其次,利用水清洗有機相後,向有機相中加入硫酸鎂。其次,對所獲得的有機相進行過濾並回收濾液。其次,對濾液進行濃縮而獲得中間體粗G-3-C。
將中間體粗G-3-C總量與丙酮(10mL)混合,於冰浴冷卻下添加三乙基胺(和光純藥工業(股)製造)(1.2g)、對甲苯磺
醯氯(東京化成工業(股)製造)(1.4g)後,升溫至室溫而攪拌1小時。向所獲得的反應混合液中添加水及乙酸乙酯而進行分液,並回收有機相,向有機相中加入硫酸鎂。其次,對所獲得的有機相進行過濾並回收濾液。其次,對濾液進行濃縮而獲得粗G-3。利用冷甲醇對粗G-3進行再漿料化後,進行過濾、乾燥而獲得G-3(1.2g)。
再者,G-3的1H-NMR(核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance))光譜(300MHz、CDCl3)為δ=8.5-8.4(m,1H),8.0-7.9(m,4H),7.7-7.6(m,2H),7.6-7.5(m,1H),7.4(d,2H),2.4(s,3H),1.4(s,9H)。
(胺化合物(相當於淬滅劑))
Q-1:N,N-二丁基苯胺(東京化成工業(股)製造)的2質量%PGMEA溶液
Q-2:N-苯基嗎啉(東京化成工業(股)製造)的2質量%PGMEA溶液
(矽烷偶合劑)
C-1:3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-503,信越化學工業(股)製造)
C-2:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-403,信越化學工業(股)製造)
C-3:2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(KBM-303,信越化學工業(股)製造)
(溶劑)
PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯(昭和電工(股)製造的甲氧基丙基乙酸酯)
EEP:乙基-3-乙氧基丙酸酯
Anone:環己酮
BA:乙酸丁酯
(界面活性劑)
S-1:利用PGMEA對美佳法(Megafac)F-781-F(迪愛生(DIC)公司製造)進行稀釋而製成固體成分為2質量%的溶液者
S-2:美佳法(Megafac)RS-72-K(迪愛生(DIC)公司製造)(30質量%PGMEA溶液)
S-3:美佳法(Megafac)RS-55(迪愛生(DIC)公司製造)(40質量%PGMEA溶液)
<鈦黑分散液B的製備>
-鈦黑T-1的製作-
秤量100g的平均粒徑為15nm的氧化鈦MT-150A(商品名,帝國化工(Tayca)(股)製造)、25g的BET比表面積為300m2/g的二氧化矽粒子埃洛希爾(AEROSIL)(註冊商標)300/30(贏創(Evonik)製造)、及100g的分散劑迪斯帕畢克(Disperbyk)190(商品名,畢克化學(BYK Chemie)公司製造),加入71g的離子電性交換水,使用倉紡(KURABO)製造的梅澤斯塔(MAZERSTAR)KK-400W,以公轉轉數1360rpm、自轉轉數1047rpm進行20分鐘處理,藉此獲得均勻的混合物水溶液。將該混合物水溶液填充於石英容器中,使用小型旋轉窯(rotary kiln)(本山股份有限公司製造),於氧氣環境中加熱至920℃後,以氮氣來置換環境,於同溫度下以100mL/min流通氨氣5小時,藉此實施氮化還原處理。使用研缽將結束後回收的粉末加以粉碎,獲得包含Si原子、且粉末狀的比表面積為73m2/g的鈦黑(T-1)[包含鈦黑粒子及Si原子的被分散體]。
使用攪拌機(依格(IKA)公司製造的尤羅斯塔(EUROSTAR)),將下述組成1所示的成分混合15分鐘,獲得分散物b。
再者,以下所記載的第2樹脂(X-1)是參照日本專利特開
2013-249417號公報的記載而合成。另外,第2樹脂(X-1)的重量平均分子量為30,000,酸價為60mgKOH/g,接枝鏈的原子數(除氫原子以外)為117。
-組成1-
‧鈦黑T-1:25質量份
‧第2樹脂(X-1)的丙二醇單甲醚乙酸酯30質量%溶液:25質量份
‧丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)(溶劑):23質量份
‧乙酸丁酯(BA)(溶劑):27質量份
使用新丸企業(Shinmaru Enterprises)(股)製造的NPM Pilot以下述條件對所獲得的分散物b進行分散處理而獲得鈦黑分散液B。
(分散條件)
‧珠粒徑:Φ0.05mm
‧珠粒填充率:65體積%
‧磨機周速:10m/sec
‧分離器周速:11m/s
‧進行分散處理的混合液量:15.0g
‧循環流量(泵供給量):60kg/hour
‧處理液溫度:20℃~25℃
‧冷卻水:自來水5℃
‧珠磨機環狀通路內容積:2.2L
‧通過次數:84道次(pass)
<碳黑分散液(CB分散液)的製備>
作為碳黑分散液,使用K-042884-2(東洋油墨(股)製造)。再者,碳黑分散液中含有黑色顏料(碳黑)19.3質量%、分散劑A(壓克力倍斯(Acrybase)FFS-6824,藤倉化成(股)製造)8.5質量%、環己酮16.2質量%、丙二醇單甲醚乙酸酯38.4質量%、及乙基-3-乙氧基丙酸酯17.6質量%。
<紅色顏料分散液:含有顏料紅(PR)254/顏料黃(PY)139的分散液R-1>
藉由珠磨機(氧化鋯珠粒0.3mm直徑)將包含PR254 7.66質量%、PY139 3.44質量%、第2樹脂(X-1)2.46質量%(固體成分換算)、RD-F8(日本觸媒(股)製造)4.94質量%(固體成分換算)、及丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)81.50質量%的混合液混合‧分散3小時,從而製備顏料分散液。之後,進而使用帶有減壓機構的高壓分散機NANO-3000-10(日本BEE(股)製造),於2000kg/cm3的壓力下,以流量500g/min進行分散處理。重複10次該分散處理而獲得Red顏料分散液R-1。
<呫噸染料聚合物的合成>
依據日本專利特開2011-242752號公報的段落0165中記載的成鹽(salt-forming)化合物(A-1)的製造方法來獲得色素多聚物(呫噸Xa)。再者,以下表示使用的單體、及色素的結構。藉由GPC測定而確認的色素多聚物(呫噸Xa)的重量平均分子量(Mw)為10,500。
<著色感光性組成物的製備>
以成為後述表1所示般的各成分量的方式對各成分進行攪拌並混合而製備著色感光性組成物(實施例1~實施例28、比較例1~比較例3)。
<吸光度(OD)的評價>
將各實施例及比較例的著色感光性組成物分別旋轉塗佈於玻璃基板(康寧(Corning)1737[商品名],康寧(Corning)公司製造)上後,使用100℃的加熱板進行2分鐘加熱處理(預烘烤)。之後,藉由使用220℃的加熱板對基板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),獲得帶有塗膜的基板。
再者,以後烘烤後的膜厚成為2μm的方式調整旋轉塗佈轉
數。
關於吸光度的測定,使用島津製作所公司製造的UV-3600[商品名]來測定波長500nm下的吸光度。測定是於室溫(25℃)下進行。
<反射率的評價>
將各實施例及比較例的著色感光性組成物分別旋轉塗佈於玻璃基板(康寧(Corning)1737[商品名],康寧(Corning)公司製造)上後,使用100℃的加熱板進行2分鐘加熱處理(預烘烤)。
之後,使用氫氧化四甲基銨(Tetramethylammonium hydroxide,TMAH)2.38wt%的顯影液,對所獲得的基板進行10秒~60秒(於進行圖案曝光的情況下對於解析而言所需的時間)覆液式顯影,並水洗而加以乾燥後,使用220℃的加熱板對基板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),從而製作帶有樹脂膜的基板。
相對於所製作的帶有樹脂膜的基板,以入射角度5°對樹脂膜入射400nm~700nm的光,藉由日立高新技術(Hitachi High-technologies)製造的分光器UV4100(商品名)測定其反射率。
<表面粗糙度(算術平均粗糙度Ra)的評價>
將各實施例及比較例的著色感光性組成物分別旋轉塗佈於玻璃基板(康寧(Corning)1737[商品名],康寧(Corning)公司製造)上後,使用100℃的加熱板進行2分鐘加熱處理(預烘烤)。
之後,使用TMAH 2.38wt%的顯影液,對基板進行10秒~
60秒覆液式顯影,並水洗而加以乾燥後,使用220℃的加熱板對基板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),從而製作帶有樹脂膜的基板。
使用布魯克(BRUKER)公司製造的迪科塔科(Dektak)XT,來測定所獲得的基板上的樹脂膜1mm的距離中的表面粗糙度(解析度:1μm/點)而求出算術平均粗糙度Ra。
<光散射的評價>
將各實施例及比較例的著色感光性組成物分別旋轉塗佈於玻璃基板(康寧(Corning)1737[商品名],康寧(Corning)公司製造)上後,使用100℃的加熱板進行2分鐘加熱處理(預烘烤)。
之後,使用TMAH 2.38wt%的顯影液,對基板進行10秒~60秒覆液式顯影,並水洗而加以乾燥後,使用220℃的加熱板對基板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),從而獲得帶有樹脂膜的基板。樹脂膜的厚度為0.5μm。
使用光散射裝置(大塚電子製造的「DYNA3000」)對該基板進行光散射測定。根據所獲得的峰值並藉由所述式(I)而求出結構週期(週期長(μm))。
表1中「必要條件1及/或必要條件2」欄表示是否滿足所述必要條件1及必要條件2的任一者。例如,「必要條件1及必要條件2」是指滿足必要條件1及必要條件2這兩者。
另外,表1中的「著色感光性組成物的組成」欄中,「顏料分散液」欄(「顏料」欄、「第2樹脂」欄)、「第1樹脂」欄、「第3
樹脂」欄、「光酸產生劑」欄、「胺化合物」欄、「矽烷偶合劑」欄、及「界面活性劑」欄表示各化合物的質量份(固體成分)。「溶媒」欄表示各溶媒的質量份。
另外,表1中的「峰值的有無」欄表示於所述光散射測定中是否觀測到所述滿足規定的峰值(A1/A2的值超過0.1且為2.5以下的峰值)。
如所述表1所示般,確認到使用著色感光性組成物而製造的本發明的樹脂膜顯現出所期望的效果。
其中,根據實施例1、實施例9~實施例11的比較而可知般,確認到於環狀醚基具有4員環結構~6員環結構(較佳為5員環結構)的情況下,效果更優異。
另外,根據實施例1、實施例7~實施例8的比較而可知般,確認到於使用S-2及S-3的情況下,效果更優異。
另外,根據實施例15與實施例18~實施例19的比較,確認到於第2樹脂中包含直鏈伸烷基的情況下,效果更優異。
另外,根據實施例14與實施例24~實施例25的比較、及實施例15與實施例26的比較,確認到於第1樹脂的質量與第2樹脂的質量的質量比(第1樹脂的質量/第2樹脂的質量)為0.2~5的範圍的情況下,效果更優異。
另一方面,於不滿足規定的必要條件的比較例1~比較例3中,無法獲得所期望的效果。
再者,將各實施例及比較例的著色感光性組成物分別旋轉塗佈於玻璃基板(康寧(Corning)1737[商品名],康寧(Corning)公司製造)上後,使用100℃的加熱板進行2分鐘加熱處理(預烘烤)。
之後,介隔規定的遮罩,對所述獲得的塗膜實施曝光處理(曝光裝置UX3100-SR(牛尾(USHIO)電機(股)製造),曝光量1000mJ/cm2),之後使用氫氧化四甲基銨(TMAH)2.38wt%的顯影液,對所獲得的基板進行10秒~60秒覆液式顯影,並水洗而加以乾燥後,使用220℃的加熱板對基板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),從而製作帶有圖案樹脂膜的基板。
Claims (13)
- 一種樹脂膜,其包含至少兩種以上的樹脂、著色劑、以及光酸產生劑,所述至少兩種以上的樹脂包含:第1樹脂,包含具有環狀醚基的結構單元;第2樹脂,包含具有碳數4以上的飽和烴基的結構單元,且不包含具有環狀醚基的結構單元;以及第3樹脂,因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高,於所述樹脂膜的光散射測定中,當將對橫軸繪製散射角、對縱軸繪製散射光強度而成的光譜中的峰值的半值寬設為A1,將所述峰值的最大光強度的散射角設為A2時,具有A1/A2的值超過0.1且為2.5以下的峰值。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂膜,其中表面粗糙度Ra為100Å~2000Å。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂膜,其具有結構週期顯示出0.1μm~2μm的相分離結構。
- 一種著色感光性組成物,其包含:第1樹脂,包含具有環狀醚基的結構單元;第2樹脂,包含具有碳數4以上的飽和烴基的結構單元,且不包含具有環狀醚基的結構單元;著色劑;以及光酸產生劑;且 所述著色感光性組成物滿足以下必要條件1及必要條件2的至少一種,且必定滿足必要條件2,必要條件1:所述第1樹脂為因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的樹脂;必要條件2:所述著色感光性組成物進而包含因酸的作用而於鹼性顯影液中的溶解度提高的第3樹脂。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述的著色感光性組成物,其中所述著色劑為黑色顏料。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述的著色感光性組成物,其中所述第1樹脂的質量與所述第2樹脂的質量的質量比為0.2~5,再者,所述質量比表示所述第1樹脂的質量/所述第2樹脂的質量。
- 一種樹脂膜的製造方法,其包括:著色層形成步驟,將如申請專利範圍第4項至第8項中任一項所述的著色感光性組成物塗佈於支撐體上而形成著色層; 曝光步驟,介隔遮罩而對所述著色層進行圖案曝光;以及顯影步驟,對曝光後的所述著色層進行顯影而形成圖案狀的樹脂膜。
- 一種彩色濾光片,其包含如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的樹脂膜、或使如申請專利範圍第4項至第8項中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
- 一種遮光膜,其包含如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的樹脂膜、或使如申請專利範圍第4項至第8項中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
- 一種固體攝像元件,其具有如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的樹脂膜、或使如申請專利範圍第4項至第8項中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
- 一種圖像顯示裝置,其具有如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的樹脂膜、或使如申請專利範圍第4項至第8項中任一項所述的著色感光性組成物硬化而成的樹脂膜。
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