TWI720276B - 有機el顯示裝置 - Google Patents

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TWI720276B TW106145465A TW106145465A TWI720276B TW I720276 B TWI720276 B TW I720276B TW 106145465 A TW106145465 A TW 106145465A TW 106145465 A TW106145465 A TW 106145465A TW I720276 B TWI720276 B TW I720276B
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Abstract

有機EL顯示裝置係含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)著色劑、(C)自由基聚合性化合物及(D)光聚合起始劑之感光性樹脂組成物,(A)鹼可溶性樹脂為(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,再者,前述感光性樹脂組成物硬化後的硬化物之藉由飛行時間型二次離子質量分析所測定之不揮發成分中的金屬元素及/或鹵素元素之含量總和為1×1017原子/cm3以上1×1022原子/cm3以下,於至少以基板、第一電極、第二電極、發光畫素、平坦化層及畫素分割層所構成的有機EL元件之中,配置於平坦化層及/或畫素分割層。

Description

有機EL顯示裝置
本發明關於至少具有基板、第一電極、第二電極、發光畫素、平坦化層及畫素分割層之有機EL顯示裝置。
近年來,於智慧型手機、平板PC及電視等之具有薄型顯示裝置的顯示裝置中,開發出許多的使用有機電致發光(以下,「EL」)顯示裝置之製品。
有機EL顯示裝置由於是自發光型,若室外的太陽光等之外光入射,則因其外光反射而視覺辨認性及對比降低。因此,要求能減低外光反射之技術。至目前為止,作為能抑制因光進入裝置內所造成的不良狀況之發生的可靠性高之有機EL顯示器,有提案一種顯示裝置,其使用加熱處理前的在波長365nm~436nm之各波長中的透光率為50%以上,且加熱處理後的在365nm~436nm之任一波長中的透光率為10%以下之耐熱性樹脂膜(例如,參照專利文獻1)。又,有提案一種有機EL顯示裝置,其係在驅動電路上的平坦化層及第一電極上的絕緣層之至少一個層之上具有:含有具有特定結構的鹼可溶性聚醯亞胺樹脂、著色材料、高分子分散劑及有機溶劑之著色樹脂組成物的硬化物之著色膜(例如,參照專利文獻2)。
另一方面,已知於有機顏料分散型彩色濾光片中,藉由將畫素中所含有的鈉量或鈉與鉀之合計量抑制在低水準,而抑制液晶顯示元件之電壓下降(例如,參照專利文獻3)。再者,有提案一種有機顏料奈米粒子分散物,其係於含有有機顏料的奈米粒子之顏料分散物中,藉由限定該分散物中的鹼或鹼土類金屬之含量,而改善製作液晶顯示裝置時的顯示不均(例如,參照專利文獻4)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 國際公開第2016/56451號
專利文獻2 國際公開第2016/158672號
專利文獻3 日本特開平7-198928號公報
專利文獻4 日本特開2008-7774號公報
一般而言,有機EL顯示裝置係為了分割發光畫素間,而在第一電極與第二電極之間形成被稱為畫素分割層的絕緣層,在薄膜電晶體(以下,「TFT」)上形成平坦化層。於有機EL顯示裝置中為了防止外光反射,藉由將畫素分割層或平坦化層予以著色而賦予遮光性者係有效,開發出遮光性高的材料。
另一方面,近年來於有機EL顯示裝置中,發生來自畫素的端部之發光亮度降低或亮燈畫素的一部 分為非亮燈化之被稱為畫素收縮的現象,而要求抑制畫素收縮之更高可靠性。
即使將專利文獻1~4中記載的著色組成物應用於有機EL顯示裝置的畫素分割層或平坦化層,也還有遮光性及可靠性不充分之問題。因此,本發明之目的在於提供遮光性高、可靠性優異之有機EL顯示裝置。
本發明者們發現藉由使包含著色劑的感光性樹脂組成物之硬化膜中的金屬元素及鹵素元素之含量總和成為特定之範圍,可抑制畫素收縮,大幅提高遮光性與可靠性。本發明主要具有以下之構成。
本發明之有機EL顯示裝置係含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)著色劑、(C)自由基聚合性化合物及(D)光聚合起始劑之感光性樹脂組成物,(A)鹼可溶性樹脂為(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,再者,前述感光性樹脂組成物硬化後的硬化物之藉由飛行時間型二次離子質量分析所測定之不揮發成分中的金屬元素及/或鹵素元素之含量總和為1×1017原子/cm3以上1×1022原子/cm3以下,於至少以基板、第一電極、第二電極、發光畫素、平坦化層及畫素分割層所構成的有機EL元件之中,配置於平坦化層及/或畫素分割層。
依照本發明,可提供遮光性高、可靠性高之有機EL顯示裝置。
1、102‧‧‧TFT
2‧‧‧配線
3‧‧‧TFT絕緣層
4、202‧‧‧平坦化層
5‧‧‧ITO
6‧‧‧基板
7‧‧‧接觸孔
8、205‧‧‧畫素分割層
101、201‧‧‧玻璃基板
103‧‧‧硬化膜
104‧‧‧反射電極
105a‧‧‧預烘烤膜
105b‧‧‧硬化圖案
106‧‧‧遮罩
107‧‧‧活性化學線
108‧‧‧EL發光層
109‧‧‧透明電極
110‧‧‧平坦化用的硬化膜
111‧‧‧蓋玻璃
203‧‧‧第一電極
204‧‧‧輔助電極
206‧‧‧有機EL層
207‧‧‧第二電極
圖1係具有平坦化層與畫素分割層之TFT基板的剖面圖。
圖2係顯示本發明之有機EL顯示裝置之製作順序的程序圖。
圖3A係實施例中的有機EL顯示裝置之製作順序的概略圖(其1)。
圖3B係實施例中的有機EL顯示裝置之製作順序的概略圖(其2)。
圖3C係實施例中的有機EL顯示裝置之製作順序的概略圖(其3)。
圖3D係實施例中的有機EL顯示裝置之製作順序的概略圖(其4)。
用以實施發明的形態
以下,參照附圖,詳細說明用以實施本發明的形態(以下,亦稱為「實施形態」)。再者,本發明不應受以下說明的實施形態所限定。
本發明係一種有機EL顯示裝置,其係具有至少以基板、第一電極、第二電極、發光畫素、平坦化層及畫素分割層所構成的有機EL元件之有機EL顯示裝置,前述平坦化層及/或畫素分割層係由含有:包含(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之(A)鹼可溶性樹脂、(B)著色劑、(C)自由基聚合性化合物及(D)光聚合起始劑之感光 性樹脂組成物的硬化物所構成,前述感光性樹脂組成物的硬化物之藉由飛行時間型二次離子質量分析所測定之不揮發成分中的金屬元素及鹵素元素之含量總和為1×1017原子/cm3以上1×1022原子/cm3以下。
<有機EL顯示裝置>
本發明之有機EL顯示裝置至少具有基板、第一電極、第二電極、發光畫素、平坦化層及畫素分割層。較佳為具有已形成矩陣狀的複數畫素之主動矩陣型的有機EL顯示裝置。主動矩陣型的顯示裝置係在玻璃等之基板上具有發光畫素,具有以覆蓋發光畫素及發光畫素以外的部位之下部的方式所設置的平坦化層。再者,於平坦化層上具有:至少以覆蓋發光畫素之下部的方式所設置的第一電極,與至少以覆蓋發光畫素之上部的方式所設置的第二電極。又,為了分割發光畫素間,具有絕緣性的畫素分割層。
圖1中顯示具有平坦化層與畫素分割層的TFT基板之剖面圖。於基板6上以行列狀設置下閘極型或上閘極型的TFT1,以覆蓋此TFT1之狀態形成TFT絕緣層3。又,於此TFT絕緣層3之下,設置連接於TFT1之配線2。再者,於TFT絕緣層3上,設置將配線2開口之接觸孔7與埋入此等之狀態的平坦化層4。於平坦化層4中,以到達配線2的接觸孔7之方式設置開口部。然後,以通過此接觸孔7連接至配線2之狀態,在平坦化層4上形成ITO5(透明電極)。此處,ITO5係成為有機 EL顯示裝置的第一電極。然後,以覆蓋ITO5的周緣之方式形成畫素分割層8。此有機EL顯示裝置係可為自基板6的相反側發出發光光線之頂部發光型,也可為自基板6側取出光的底部發光型。
又,將於此基板6上排列有在紅、綠、藍色區域中分別具有發光尖峰波長的有機EL顯示裝置者,或製作全面白色之有機EL顯示裝置,另外與彩色濾光片組合而使用者,稱為彩色顯示器。於彩色顯示器中,通常所顯示的紅色區域之光的尖峰波長為560~700nm,綠色區域之光的尖峰波長為500~560nm,藍色區域之光的尖峰波長為420~500nm之範圍。
<有機EL顯示裝置之製造方法>
說明本發明之實施形態的有機EL顯示裝置之製造方法的概要。有機EL顯示裝置例如係於基板6上形成TFT(薄膜電晶體)1與配線2,以覆蓋其凹凸之方式形成平坦化層4。於平坦化層4上,形成第一電極5、畫素分割層8及未圖示的發光畫素,再者藉由於其發光畫素之上形成未圖示的第二電極而可獲得。平坦化層4及畫素分割層8例如係可藉由塗布後述的感光性樹脂組成物,視需要藉由微影術進行圖案加工,使其硬化而形成。於主動矩陣型時,一般為在發光區域全體中平坦地形成第二電極。形成第二電極後,較佳為進行密封。一般而言,有機EL顯示裝置不耐氧或水分,為了得到可靠性高的顯示裝置,較佳為儘可能在氧與水分少的環境下進行密封。
<基板>
作為基板,宜使用鈉玻璃或無鹼玻璃等之玻璃基板、聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等之可撓性基板。玻璃基板之厚度較佳為0.5mm以上。從來自玻璃的溶出離子少來看,玻璃基板之材質較佳為無鹼玻璃或施有SiO2等的阻隔塗層之鈉鈣玻璃等。
<第一電極>
第一電極較佳為能高效率地將電洞注入至有機層,為了取出光而透明或半透明。作為構成第一電極之材料,例如可舉出氧化鋅、氧化錫、氧化銦、氧化錫銦(ITO)、氧化鋅銦(IZO)等之導電性金屬氧化物、金、銀、鉻等之金屬、碘化銅、硫化銅等之無機導電性物質、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等之導電性聚合物、碳奈米管、石墨烯等。亦可使用2種以上的此等,也可具有不同材料的積層結構。又,其形態係沒有特別的限定,例如可具有金屬網或銀奈米線等的微細結構。於此等之中,較佳為ITO玻璃或奈塞(Nesa)玻璃。
從有機EL顯示裝置的消耗電力之觀點來看,第一電極較佳為低電阻者。例如,於ITO基板之情況,若電阻值為300Ω/□以下,則具有作為元件電極的機能,但是從目前能取得10Ω/□左右的基板來看,較佳為使用20Ω/□以下之低電阻的基板。第一電極之厚度係可配合電阻值而任意地選擇,一般為45~300nm左右。
<第二電極>
第二電極較佳為能高效率地將電子注入至發光層。作為構成第二電極的材料,例如可舉出鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋁、銦等之金屬、此等之金屬與鋰、鈉、鉀、鈣、鎂等之低功函數金屬的合金等。亦可使用2種以上的此等,也可具有不同材料的積層結構。於此等之中,以鋁、銀、鎂作為主成分者,從電阻值或製膜容易性、膜的安定性、發光效率等之方面來看較宜。更佳為含有鎂及銀,對於發光層的電子注入變容易,可更減低驅動電壓。
作為第一電極及第二電極之形成方法,例如可舉出電阻加熱、電子線束、濺鍍、離子鍍、塗覆等。
於第一電極及第二電極之中,作為陰極使用的電極較佳為在電極上具有保護層。作為構成保護層的材料,例如可舉出二氧化矽、氧化鈦、氮化矽等之無機物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、烴系高分子化合物等之有機高分子化合物等。於從陰極側取出光的頂部發光結構之情況,構成保護層的材料較佳為在可見光區域中具有透光性。
<發光畫素>
發光畫素係對向配置的第一電極與第二電極交叉重疊之部分,於第一電極上形成畫素分割層時,更為由畫素分割層所管制的範圍。發光畫素之形狀係沒有特別的限定,例如可為矩形狀,也可為圓形狀,可按照畫素分 割層之形狀,形成任意之形狀。於主動矩陣型顯示器中,有以形成開關手段的部分佔有發光畫素的一部分之方式配置者,發光畫素的形狀亦可為一部分欠缺的形狀。
作為發光畫素之構成,例如可舉出僅包含發光層之構成,或(1)發光層/電子輸送層、(2)電洞輸送層/發光層、(3)電洞輸送層/發光層/電子輸送層、(4)電洞注入層/電洞輸送層/發光層/電子輸送層、(5)電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電子注入層、(6)電洞注入層/電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電子注入層等之積層構成。
再者,上述的積層構成亦可為隔著中間層而複數積層的串列型。中間層一般被稱為中間電極、中間導電層、電荷發生層、拉電子層、連接層、中間絕緣層。作為串列型之構成,例如可舉出(7)電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電荷發生層/電洞輸送層/發光層/電子輸送層、(8)電洞注入層/電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電子注入層/電荷發生層/電洞注入層/電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電子注入層等之包含電荷發生層作為中間層之積層構成。作為構成中間層的材料,較佳為吡啶衍生物、啡啉衍生物。
又,上述各層係各自可為單一層、複數層之任一者。再者,於上述發光畫素上,亦可包含使用覆蓋材料的層(覆蓋層),該覆蓋層係用於因光學干渉效果而提高發光效率。作為構成覆蓋層的材料,較佳為芳香族胺衍生物。
<電洞注入層>
電洞注入層係插入於陽極與電洞輸送層之間,使從陽極往電洞輸送層的電洞之交接變容易之層。若電洞注入層存在於電洞輸送層與陽極之間,則可以更低電壓驅動,可提高耐久壽命,再者由於有機EL顯示裝置之載子平衡升高,可提高發光效率。
作為構成電洞注入層的材料,例如可舉出4,4’-雙(N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基)聯苯(TPD)、4,4’-雙(N-(1-萘基)-N-苯基胺基)聯苯(NPD)、雙(N-芳基咔唑)、雙(N-烷基咔唑)等之雙咔唑衍生物等。電洞注入層係可使用2種以上的此等材料,也可具有不同材料的積層結構。
電洞注入層較佳為更摻雜受體性化合物。所謂的受體性化合物,就是與構成電洞注入層的材料形成電荷移動錯合物之材料。藉由使用如此的受體性化合物,電洞注入層的導電性升高,可更減低有機EL顯示裝置的驅動電壓,更提高發光效率及耐久壽命。
作為受體性化合物,例如可舉出金屬氧化物、在分子內具有硝基、氰基、鹵素或三氟甲基的有機化合物、醌系化合物、酸酐系化合物、富勒烯等。於此等之中,從操作容易、蒸鍍容易來看,較佳為金屬氧化物或含有氰基的有機化合物。
<電洞輸送層>
電洞輸送層係將自陽極所注入的電洞輸送到發光層為止之層。電洞輸送層係可為單層,也可積層複數的層 而構成。電洞輸送層較佳為具有5.1~6.0eV的離子化電位(蒸鍍膜的AC-2(理研計器)測定值)、高的三重態能階、高的電洞輸送性及薄膜安定性。電洞輸送層係可用作為使用三重態發光材料的有機EL顯示裝置之電洞輸送材料。作為構成電洞輸送層的材料,例如可舉出作為構成電洞注入層的材料所例示者。
<發光層>
發光層係藉由電洞及電子之碰撞所造成的再結合能量,激發發光材料而發光之層。發光層可為單層,也可積層複數的層而構成,各自由發光材料(主體材料、摻雜材料)所形成。各發光層係可僅由主體材料或摻雜材料之任一者所構成,也可各自由1種以上的主體材料與1種以上的摻雜材料之組合所構成。即,於各發光層中,可以僅主體材料或摻雜材料進行發光,也可主體材料與摻雜材料皆發光。從高效率地利用電能,得到高色純度的發光之觀點來看,發光層較佳為由主體材料與摻雜材料之組合所構成。摻雜材料係可包含於主體材料的全體,也可部分地包含。發光層中的摻雜材料之含量,從抑制濃度消光現象之觀點來看,相對於100重量份的主體材料,較佳為30重量份以下,更佳為20重量份以下。發光層係可藉由共蒸鍍主體材料與摻雜材料之方法,或預先混合主體材料與摻雜材料後,進行蒸鍍之方法等而形成。
作為構成發光材料的摻雜材料,例如可舉出蒽或芘等之縮合環衍生物、三(8-羥基喹啉)鋁等之金屬錯合物化合物、雙苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等之雙苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑(indolocarbazole)衍生物、聚伸苯基伸乙烯基衍生物等。
作為發光層進行三重態發光(磷光發光)時所使用的摻雜材料,較佳為包含選自由銥(Ir)、釕(Ru)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鋨(Os)及錸(Re)所組成之群組的至少一種金屬之金屬錯合物化合物。構成金屬錯合物化合物的配位子,係可根據所要求的發光色、有機EL顯示裝置性能、與主體化合物之關係來適宜選擇,較佳為具有苯基吡啶骨架、苯基喹啉骨架、碳烯(carbene)骨架等之含氮芳香族雜環者,具體而言可舉出三(2-苯基吡啶基)銥錯合物雙(2-苯基吡啶基)(乙醯丙酮根)銥錯合物、四乙基卟啉鉑錯合物等。亦可使用2種以上的此等來構成金屬錯合物化合物。
作為構成發光材料的主體材料,例如可舉出萘、蒽、菲、芘、
Figure 106145465-A0305-02-0014-2
(chrysene)、稠四苯、聯三伸苯、苝、熒蒽(fluoranthene)、茀、茚等之具有縮合芳環的化合物等。亦可使用2種以上的此等來構成發光材料。
作為發光層進行三重態發光(磷光發光)時所使用的主體材料,可適宜採用金屬螯合化羥基喹啉化合物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三
Figure 106145465-A0305-02-0014-3
衍生物、聯三伸苯衍生 物等。其中,具有蒽骨架或芘骨架的化合物由於容易得到高效率發光而更宜。
<電子輸送層>
電子輸送層係將自陰極所注入的電子輸送到發光層為止之層。於電子輸送層中,宜電子注入效率高,高效率地輸送所注入的電子。因此,電子輸送層較佳為電子親和力及電子移動度大,安定性優異,成為阱(trap)的雜質係在製造時及使用時不易發生的物質。特別地,當電子輸送層的膜厚為厚時,由於低分子量的化合物係結晶化等而膜質容易變差,故較佳為分子量400以上之化合物。再者,考慮電洞與電子的輸送平衡時,只要電子輸送層係主要達成不使來自陽極的電洞再結合,可高效率地阻止其往陰極側的流動之任務的話,則即使由電子輸送能力不怎麼高的材料來構成電子輸送層,使發光效率提高的效果也與由電子輸送能力高的材料所構成時同等。因此,於本發明的電子輸送層中,可高效率地阻止電洞的移動之電洞阻擋層亦作為同義者而含有。電子輸送層係可為單層,也可積層複數的層而構成。
作為構成電子輸送層的電子輸送材料,例如可舉出萘、蒽等之縮合多環芳香族衍生物等。亦可使用2種以上的此等來構成電子輸送層。於此等之中,從更減低驅動電壓,得到高效率發光來看,較佳為具有包含電子接受性氮的雜芳環結構之化合物。
此處所言的電子接受性氮,就是表示與鄰接原子之間形成多鍵的氮原子。由於氮原子具有高的陰電性,故該多鍵具有電子接受性質。因此,含有電子接受性氮的芳香族雜環,係具有高的電子親和性。具有電子接受性氮的電子輸送材料,係容易接收來自具有高電子親和力的陰極之電子,故可進一步減低驅動電壓。又,由於具有電子接受性氮的電子輸送材料係電子對於發光層的供給變多,再結合機率變高,故發光效率升高。
作為包含電子接受性氮的雜芳環,例如可舉出三
Figure 106145465-A0202-12-0014-32
環、吡啶環等。作為具有此等的雜芳環結構之化合物,從電子輸送能力之觀點來看,較宜使用N-萘基-2,5-二苯基-1,3,4-三唑等的三唑衍生物、2,5-雙(6’-(2’,2”-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基矽咯等的聯吡啶衍生物、1,3-雙(4’-(2,2’:6’2”-聯三吡啶))苯等的聯三吡啶衍生物或此等的2種以上。
於電子輸送層中,亦可含有供體性化合物。此處所謂的供體性化合物,就是藉由電子注入障壁的改善,而使自陰極或電子注入層往電子輸送層的電子注入成為容易,進一步提高電子輸送層的導電性之化合物。
作為供體性化合物,例如可舉出鹼金屬、鹼金屬的無機鹽、鹼金屬與有機物的錯合物、鹼土類金屬、鹼土類金屬的無機鹽或鹼土類金屬與有機物之錯合物等。
從真空中的蒸鍍容易且操作優異來看,供體性化合物較佳為無機鹽或與有機物的錯合物更勝於金屬單質,從大氣中的操作容易,容易調整添加濃度來看,更佳為與有機物的錯合物。
電子輸送層的離子化電位較佳為5.6eV以上。另一方面,電子輸送層的離子化電位較佳為8.0eV以下,更佳為7.0eV以下。
作為構成有機EL顯示裝置的上述各層之形成方法,例如可舉出電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法、濺鍍法、分子積層法、塗覆法等。於此等之中,從有機EL顯示裝置特性之觀點來看,較佳為電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法。
包含電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層的有機層之合計厚度,係可按照發光物質的電阻值而適宜選擇,較佳為1~1000nm。電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層之厚度係各自較佳為1nm以上,更佳為5nm以上。另一方面,電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層之厚度係各自較佳為200nm以下,更佳為100nm以下。
<平坦化層及畫素分割層>
平坦化層及/或畫素分割層係特徵為包含後述的感光性樹脂組成物之硬化物,硬化物之藉由飛行時間型二次離子質量分析所測定之不揮發成分中的金屬元素及鹵素元素之含量總和為1×1017原子/cm3以上1×1022原子/cm3以下。藉由在硬化物中含有微量的金屬元素或鹵素元素,於平坦化層及/或畫素分割層的形成之際,因附著於基板上的微量金屬元素及/或鹵素元素,而成為圖案開口部的ITO電極之導電性升高,故可減低有機EL顯示裝置的驅動電壓,提高可靠性。又,藉由此等的元素與(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂形成鹽之元素捕捉效果,可抑制源自過剩的金屬元素或鹵素元素之鹼遷移等的電極腐蝕或因其所致的發光亮度降低或畫素收縮,提高有機EL顯示裝置的可靠性。若金屬元素及/或鹵素元素之含量總和小於1×1017原子/cm3,則成為圖案開口部的ITO電極之導電性低,長時間驅動有機EL顯示裝置時容易高電壓化,故可靠性降低。另一方面,若金屬元素及/或鹵素元素之含量總和超過1×1022原子/cm3,則元素捕捉效果所無法捕捉的過剩之金屬元素或鹵素元素係容易使圖案開口部中發生電極腐蝕,長時間驅動有機EL顯示裝置時發光亮度降低或畫素收縮,故可靠性降低。
於本發明中,作為使金屬元素及/或鹵素元素成為上述範圍之方法,例如可舉出使用後述的感光性樹脂組成物之方法。
<金屬元素>
本發明中所謂的金屬元素,就是指顯示金屬性質的元素,亦包含經游離的離子。於後述的感光性樹脂組成物中,作為(A)鹼可溶性樹脂,包含(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂時,從因與羧基形成鹽及相互作用而容易被捕捉來看,較佳為包含鹼金屬元素、鹼土類金屬元素,更佳為包含鹼金屬元素,進一步更佳為包含鈉、鉀。鹼 金屬元素及鹼土類金屬元素含量總和較佳為1×1017原子/cm3以上,可更減低有機EL顯示裝置的驅動電壓,提高可靠性。另一方面,鹼金屬元素及鹼土類金屬元素含量總和較佳為5.0×1021原子/cm3以下,可更提高有機EL顯示裝置的可靠性。又,鹼金屬元素含量總和較佳為1×1017原子/cm3以上,可更減低有機EL顯示裝置的驅動電壓,更提高可靠性。另一方面,鹼金屬元素含量總和較佳為4.5×1021原子/cm3以下,可更提高有機EL顯示裝置的可靠性。再者,鈉及鉀含量總和較佳為1×1017原子/cm3以上,可更提高有機EL顯示裝置的驅動電壓。另一方面,鈉及鉀含量總和較佳為4.0×1021原子/cm3以下,可更提高有機EL顯示裝置的可靠性。
<鹵素元素>
本發明中所謂的鹵素元素,就是指週期表中屬於第17族的元素,亦包含經游離的離子。於後述的感光性樹脂組成物中,作為(A)鹼可溶性樹脂,包含(A-1c)具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂時,由於胺基及/或醯胺基係可與鹵素元素形成鹽而捕捉,故可更提高有機EL顯示裝置的可靠性。於鹵素元素之中,從容易被胺基及/或醯胺基所捕捉來看,較佳為包含氯。氯含量總和較佳為1.0×1017原子/cm3以上,可更減低有機EL顯示裝置的驅動電壓。另一方面,氯含量總和較佳為5.0×1021原子/cm3以下,可更提高有機EL顯示裝置的可靠性。
<金屬元素及鹵素元素之定量方法>
感光性樹脂組成物的硬化物之不揮發成分中的金屬元素及鹵素元素係可藉由以下之方法定量。首先,於硬化膜中,使用IMX-3500RS(ULVAC公司製),注入特定量的已知之注視元素,藉由下述式算出相對感度係數(RSF)。為了使後述的TOF-SIMS之感度(原子/cm3)成為良好,離子注入量較佳為1.0×1013原子/cm2~5.0×1015原子/cm2
Figure 106145465-A0202-12-0018-1
Φ0:離子注入量(原子/cm2)
△d0:每1測定循環的深度(cm)
Ii:雜質離子強度(計數)
IBG:背景強度(計數)
Iref:硬化膜的離子強度(計數)
以所得之相對感度係數為基礎,藉由下述式,根據TOF-SIMS分析,可分別定量出硬化膜中的金屬元素及鹵素元素(對象元素)濃度。
對象元素濃度=RSF(原子/cm3)×對象元素離子強度(計數)/硬化膜的離子強度(計數)。
再者,用於定量的地方係在自硬化膜的表層起0.5μm之位置算出。
<畫素分割層開口率>
本發明之有機EL顯示裝置之顯示區域中的畫素分割層開口率較佳為20%以下。此處,所謂的畫素分割層開口率,就是指相對於有機EL顯示裝置全體之面積而言畫素分割層開口部的面積率。若畫素的高精細化進展,則畫素分割層開口率變低,畫素收縮的影響變大。本發明之有機EL顯示裝置由於可抑制發光亮度降低或畫素收縮,提高有機EL顯示裝置的可靠性,故當受畫素收縮的影響大之畫素分割層開口率為20%以下時,特別達成顯著的效果。
<感光性樹脂組成物>
接著,說明構成平坦化層及/或畫素分割層的硬化膜之原料的感光性樹脂組成物。感光性樹脂組成物含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)著色劑、(C)自由基聚合性化合物及(D)光重合起始劑。感光性樹脂組成物亦可進一步含有其它成分。
<(A)鹼可溶性樹脂>
本發明中所謂的(A)鹼可溶性樹脂,就是指將樹脂的預烘烤膜在2.38質量%TMAH水溶液中顯影60秒,以水沖洗30秒後的膜厚減少值之鹼溶解速度為1nm/min以上的樹脂。從顯影性之觀點來看,(A)鹼可溶性樹脂較佳含有(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂。
<(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂>
作為(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,從樹脂合成時的羧酸導入之容易性來看,較佳為(A-1a)丙烯酸樹脂、(A-1b)卡多系樹脂、(A-1c)具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂,亦可含有2種以上的此等。作為(A-1c)具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂,可舉出聚醯亞胺前驅物、丙烯酸樹脂等。惟,於丙烯酸樹脂或聚醯亞胺前驅物具有羧基與胺基及/或醯胺基時,當作(A-1c)具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂。特別地,從鹼顯影寬容度之觀點來看,更佳為(A-1a)丙烯酸樹脂、(A-1b)卡多系樹脂。(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之羧酸當量,從提高金屬元素及鹵素元素的捕捉性,更提高有機EL顯示裝置的可靠性之觀點來看,較佳為400g/mol以上。又,(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之羧酸當量,從顯影時的殘膜率升高之觀點來看,較佳為1000g/mol以下。
<(A-1a)丙烯酸樹脂>
(A-1a)丙烯酸樹脂較佳為具有乙烯性不飽和雙鍵。(A-1a)丙烯酸樹脂係在由樹脂的主鏈所分歧的側鏈,能容易導入乙烯性不飽和雙鍵之樹脂。具有乙烯性不飽和雙鍵時,(A-1a)丙烯酸樹脂具有光硬化性,因曝光而硬化,形成碳-碳鍵的三次元交聯結構,故可提高曝光時的感度。從曝光時的感度及硬化膜之機械特性升高之觀點來看,(A-1a)丙烯酸樹脂較佳為含有下述通式(61)所示之結構單元及/或下述通式(62)所示之結構單元。
Figure 106145465-A0202-12-0021-2
通式(61)中的Rd1及通式(62)中的Rd2各自獨立地表示經具有乙烯性不飽和雙鍵的有機基所取代之碳數1~10的烷基、碳數4~15的環烷基或碳數6~15的芳基,R200~R205各自獨立表示氫、碳數1~10的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~15的芳基。X90及X91各自獨立地表示直接鍵結、碳數1~10的伸烷基、碳數4~10的伸環烷基或碳數6~15的伸芳基。
通式(61)中的Rd1及通式(62)中的Rd2各自獨立地較佳為經具有乙烯性不飽和雙鍵的有機基所取代之碳數1~6的烷基、碳數4~10的環烷基或碳數6~10的芳基。又,R200~R205各自獨立地較佳為氫、碳數1~6的烷基、碳數4~7的環烷基或碳數6~10的芳基。又,X90及X91各自獨立地較佳為直接鍵結、碳數1~6的伸烷基、碳數4~7的伸環烷基或碳數6~10的伸芳基。
<(A-1b)卡多系樹脂>
(A-1b)卡多系樹脂係具有以一個原子連接下述兩者之結構的熱硬化性樹脂:主鏈;以及具有茀環等之環狀 結構的體積大之側鏈,其中側鏈具有高耐熱性與剛性結構。藉由含有該(A-1b)卡多系樹脂,可提高硬化物的耐熱性。
(A-1b)卡多系樹脂較佳為具有乙烯性不飽和雙鍵。(A-1b)卡多系樹脂係在由樹脂的主鏈所分歧的側鏈,能容易導入乙烯性不飽和雙鍵之樹脂。具有乙烯性不飽和雙鍵時,(A-1b)卡多系樹脂具有光硬化性,因曝光而UV硬化,形成碳-碳鍵的三次元交聯結構。因此,可提高曝光時的感度。
<(A-1c)具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂>
(A-1c)具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂,係由於羧基更高效率地捕捉金屬元素,胺結構及/或醯胺結構更高效率地捕捉鹵素元素,而可更提高有機EL顯示裝置的可靠性。再者,可提高後述的(B)著色劑之分散安定性。胺基較佳為三級胺基,可更提高對於鹵素元素的捕捉性及著色劑的分散安定性。作為具有羧基與胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂,例如可舉出聚醯亞胺前驅物、丙烯酸樹脂等。作為一例,以下說明聚醯亞胺前驅物。
聚醯亞胺前驅物具有四羧酸及/或其衍生物殘基與二胺及/或其衍生物殘基。聚醯亞胺前驅物例如可藉由使四羧酸、對應的四羧酸二酐或四羧酸二酯二氯化物等與二胺、對應的二異氰酸酯化合物或三甲基矽化二胺等反應而得。作為聚醯亞胺前驅物,例如可舉出聚醯 胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯胺酸醯胺、聚異醯亞胺等。聚醯亞胺前驅物係熱硬化性樹脂,藉由在高溫使其熱硬化而脫水閉環,形成高耐熱性的醯亞胺鍵,得到後述之(A-2a)聚醯亞胺樹脂。從硬化膜的耐熱性及顯影後的解析度升高之觀點來看,聚醯亞胺前驅物較佳為含有下述通式(3)所示之結構單元。
Figure 106145465-A0202-12-0023-3
通式(3)中,R9表示4~10價的有機基,R10表示2~10價的有機基。R11表示下述通式(5)或下述通式(6)所示之基,R12表示酚性羥基、磺酸基或巰基,R13表示酚性羥基、磺酸基、巰基或下述通式(5)或下述通式(6)所示之基。t表示2~8之整數,u表示0~6之整數,v表示0~8之整數,2≦t+u≦8。
Figure 106145465-A0202-12-0023-4
通式(5)中的R19及通式(6)中的R20、R21各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基。通式(5)中的R19及通式(6)中的 R20、R21各自獨立地表示氫、碳數1~6的烷基、碳數2~4的醯基或碳數6~10的芳基。上述的烷基、醯基及芳基亦可具有取代基。
通式(3)中,R9表示四羧酸及/或其衍生物殘基,R10表示二胺及/或其衍生物殘基。作為四羧酸衍生物,可舉出四羧酸二酐、四羧酸二氯化物、四羧酸活性二酯。作為二胺衍生物,可舉出二異氰酸酯化合物、三甲基矽化二胺。
通式(3)中,R9較佳為具有碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及/或碳數6~30的芳香族結構,更佳為具有碳數4~15的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及/或碳數6~25的芳香族結構。又,R10較佳為具有碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及/或碳數6~30的芳香族結構,更佳為具有碳數4~15的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及/或碳數6~25的芳香族結構。v較佳為1~8之整數。上述的脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可具有取代基。
作為通式(3)的R9及R10的脂肪族結構,例如可舉出乙烷結構、正丁烷結構、正戊烷結構、正己烷結構、正癸烷結構、3,3-二甲基戊烷結構、二正丁基醚結構、二正丁酮結構、二正丁基碸結構。又,作為其取代基,例如可舉出鹵素原子、烷氧基。作為具有取代基的脂肪族結構,例如可舉出3,3-雙(三氟甲基)戊烷結構、3-甲氧基戊烷結構。
作為通式(3)之R9及R10的脂環式結構,例如可舉出環丁烷結構、環戊烷結構、環己烷結構、乙基環己烷結構、四氫呋喃結構、雙環己基結構、2,2-二環己基丙烷結構、二環己基醚結構、二環己基酮結構、二環己基碸結構。又,作為其取代基,例如可舉出鹵素原子、烷氧基。作為具有取代基的脂環式結構,例如可舉出1,1-二環己基-1,1-雙(三氟甲基)甲烷結構、1,1-二環己基-1-甲氧基甲烷結構。
作為通式(3)之R9及R10的芳香族結構,例如可舉出苯結構、乙基苯結構、萘結構、1,2,3,4-四氫萘結構、茀結構、聯苯結構、聯三苯結構、2,2-二苯基丙烷結構、二苯基醚結構、二苯基酮結構、二苯基碸結構、9,9-二苯基茀結構。又,作為其取代基,例如可舉出鹵素原子、烷氧基。作為具有取代基的芳香族結構,例如可舉出1,1-二苯基-1,1-雙(三氟甲基)甲烷結構、1,1-二苯基-1-甲氧基甲烷結構。
<(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂>
本發明中所用之感光性樹脂組成物,除了(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,從顯影寬容度及硬化膜的圖案形成之觀點來看,較佳為還包含(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂。作為(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂,例如可舉出(A-2a)聚醯亞胺樹脂、(A-2b)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0025-33
唑樹脂、(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0025-34
唑前驅物、酚醛清漆樹脂等,亦可含有2種以上的此等。於此等之中,從耐熱性之觀點來看,較 佳為(A-2a)聚醯亞胺樹脂、(A-2b)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0026-37
唑樹脂。此處,本發明中的(A-2a)聚醯亞胺樹脂係以由醯亞胺鍵所構成的結構單元作為主成分之樹脂,即使具有羧基作為醯亞胺閉環反應的殘基時,也屬於(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂。
本發明中所用之感光性樹脂組成物,相對於(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂及(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂之合計100重量份,較佳為含有5重量份以上的(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,可提高顯影時的圖案加工性。另一方面,感光性樹脂組成物較佳為含有40重量份以下的(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,可提高顯影時的殘膜率。
本發明中所用之(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂之Mw,以GPC測定的聚苯乙烯換算,較佳為500以上,更佳為1,000以上,尤佳為1,500以上。若Mw為此範圍內,則可提高顯影後的解析度。
另一方面,Mw較佳為100,000以下,更佳為50,000以下,尤佳為30,000以下。若Mw為此範圍內,則可提高塗布時的調平性及鹼顯影液之圖案加工性。
<(A-2a)聚醯亞胺樹脂>
(A-2a)聚醯亞胺樹脂具有四羧酸及/或其衍生物殘基與二胺及/或其衍生物殘基。作為(A-2a)聚醯亞胺樹脂,例如可舉出作為前述(A1-c)所例示之聚醯亞胺前驅物的醯亞胺化物,可藉由使用加熱、酸或鹼等的反應,使聚 醯亞胺前驅物脫水閉環而得。從硬化膜的耐熱性升高之觀點來看,(A-2a)聚醯亞胺樹脂較佳為含有下述通式(1)所示之結構單元。
Figure 106145465-A0202-12-0027-5
通式(1)中,R1表示4~10價的有機基,R2表示2~10價的有機基。R3及R4各自獨立地表示酚性羥基、磺酸基、巰基、前述通式(5)或通式(6)所示之基。p表示0~6之整數,q表示0~8之整數。
通式(1)之R1表示四羧酸及/或其衍生物殘基,R2表示二胺及/或其衍生物殘基。作為四羧酸衍生物,可舉出四羧酸二酐、四羧酸二氯化物、四羧酸活性二酯等。作為二胺衍生物,可舉出二異氰酸酯化合物、三甲基矽化二胺等。
通式(1)中,R1較佳為具有碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及/或碳數6~30的芳香族結構之4~10價的有機基,更佳為具有碳數4~15的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及/或碳數6~25的芳香族結構之4~10價的有機基。又,R2較佳為具有碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及/或碳數6~30的芳香族結構之2~10價的有機基,更佳為具有 碳數4~15的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及/或碳數6~25的芳香族結構之2~10價的有機基。q較佳為1~8之整數。上述的脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可具有取代基。
作為通式(1)之R1及R2的脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構,例如各自可舉出作為通式(3)之R9及R10的脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構所例示者。
(A-2a)聚醯亞胺樹脂較佳為含有通式(1)所示之結構單元作為主成分,較佳為在(A-2a)聚醯亞胺樹脂之全部結構單元中,含有50~100mol%的通式(1)所示之結構單元。若通式(1)所示之結構單元之含量為上述範圍內,則可提高硬化物的耐熱性。通式(1)所示之結構單元之含量更佳為60mol%以上,尤佳為70mol%以上。
<(A-2b)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0028-38
唑樹脂>
(A-2b)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0028-39
唑樹脂具有二羧酸及/或其衍生物殘基與雙胺基苯酚化合物及/或其衍生物殘基。作為(A-2b)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0028-40
唑樹脂,例如可舉出後述之(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0028-41
唑前驅物的脫水閉環物,可藉由使用加熱、磷酸酐、鹼或碳二亞胺化合物等之反應,使(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0028-42
唑前驅物脫水閉環而得。從硬化膜的耐熱性升高之觀點來看,(A-2b)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0028-43
唑樹脂較佳為含有下述通式(2)所示之結構單元。
Figure 106145465-A0202-12-0029-6
通式(2)中,R5表示2~10價的有機基,R6表示具有芳香族結構之4~10價的有機基。R7及R8各自獨立地表示酚性羥基、磺酸基或巰基。r表示0~8之整數,s表示0~6之整數。
通式(2)之R5表示二羧酸及/或其衍生物殘基,R6表示雙胺基苯酚化合物及/或其衍生物殘基。作為二羧酸衍生物,可舉出二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯、二甲醯基化合物。
通式(2)中,R5較佳為具有碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及/或碳數6~30的芳香族結構之2~10價的有機基,更佳為具有碳數4~15的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及/或碳數6~25的芳香族結構之2~10價的有機基。又,R6較佳為具有碳數6~30的芳香族結構之4~10價的有機基,更佳為具有碳數6~25的芳香族結構之4~10價的有機基。s較佳為1~8之整數。上述的脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可具有取代基。
作為通式(2)之R5及R6的脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構,例如,各自可舉出作為通式(3) 之R9及R10的脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構所例示者。
<(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0030-44
唑前驅物>
(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0030-45
唑前驅物具有二羧酸及/或其衍生物殘基與雙胺基苯酚化合物及/或其衍生物殘基。(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0030-46
唑前驅物例如可藉由使二羧酸、對應的二羧酸二氯化物或二羧酸活性二酯等與作為二胺的雙胺基苯酚化合物等反應而得。作為(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0030-47
唑前驅物,例如可舉出聚羥基醯胺。從硬化膜的耐熱性升高及顯影後的解析度升高之觀點來看,(A-2c)聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0030-48
唑前驅物較佳為含有下述通式(4)所示之結構單元。
Figure 106145465-A0202-12-0030-7
通式(4)中,R14表示2~10價的有機基,R15表示具有芳香族結構之4~10價的有機基。R16表示酚性羥基、磺酸基或巰基,R17表示酚性羥基、R18表示磺酸基或巰基。w表示0~8之整數,x表示2~8之整數,y表示0~6之整數,2≦x+y≦8。
通式(4)之R14表示二羧酸及/或其衍生物殘基,R15表示雙胺基苯酚化合物及/或其衍生物殘基。作 為二羧酸衍生物,可舉出二羧酸酐、二羧酸氯化物、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酸氯化物、三羧酸活性酯、二甲醯基化合物。
通式(4)中,R14較佳為具有碳數2~20的脂肪族結構、碳數4~20的脂環式結構及/或碳數6~30的芳香族結構之2~10價的有機基,更佳為具有碳數4~15的脂肪族結構、碳數4~15的脂環式結構及/或碳數6~25的芳香族結構之2~10價的有機基。又,R15較佳為具有碳數6~30的芳香族結構之4~10價的有機基,更佳為具有碳數6~25的芳香族結構之4~10價的有機基。上述的脂肪族結構、脂環式結構及芳香族結構亦可具有雜原子,也可具有取代基。
作為通式(4)之R14及R15的脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構,例如各自可舉出作為通式(3)之R9及R10的脂肪族結構、脂環式結構、芳香族結構所例示者。
<(A-2d)酚醛清漆樹脂>
(A-2d)酚醛清漆樹脂具有源自苯酚化合物的芳香族結構。(A-2d)酚醛清漆樹脂係可藉由使苯酚化合物與醛化合物或酮化合物反應而得。較佳為使此等在酸觸媒下、溶劑中或無溶劑下反應。當醛化合物及/或酮化合物具有芳香族結構時,亦具有源自彼等的芳香族結構。藉由含有(A-2d)酚醛清漆樹脂,可提高所得之硬化物的耐熱性。
(A-2d)酚醛清漆樹脂係藉由具有酚性羥基作為鹼可溶性基,而可提高鹼顯影寬容度。除了酚性羥基,還可更具有羥基醯亞胺基等的弱酸性基。
作為苯酚化合物,例如可舉出苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、2,5-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚、4-正丙基苯酚、4-正丁基苯酚、4-第三丁基苯酚、1-萘酚、2-萘酚、4,4’-二羥基聯苯、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷、兒茶酚、間苯二酚、1,4-氫醌、五倍子酚、1,2,4-苯三醇、間苯三酚等。
作為醛化合物,例如可舉出甲醛、多聚甲醛、乙醛、三聚乙醛、丙醛、苯甲醛、水楊醛等。
作為酮化合物,例如可舉出丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、苯乙酮、二苯基酮等。
<(B)著色劑>
作為(B)著色劑,可舉出(B-1)有機顏料、(B-2)無機顏料、(B-3)染料等。著色劑亦可含有2種以上的此等。於此等之中,從耐熱性及可靠性之觀點來看,較佳為(B-1)有機顏料、(B-2)無機顏料,從使金屬元素及鹵素元素之含量成為前述所欲範圍之觀點來看,更佳為(B-1)有機顏料。
作為使本發明中使用的感光性樹脂組成物之硬化膜中所包含的金屬元素及鹵素元素之含量總和成為前述範圍的手段,例如可舉出使用包含銅等的金屬元素及氯或溴等的鹵素元素之(B-1)有機顏料的方法。為了 使金屬元素及鹵素元素之含量總和成為前述範圍,亦較佳為使用離子交換樹脂或陽離子交換樹脂預先純化包含(B-1)有機顏料的顏料分散液,或以純水洗淨數次,進行乾燥。
<(B-1)有機顏料>
作為(B-1)有機顏料,例如可舉出二酮基吡咯并吡咯系顏料、偶氮、雙偶氮、多偶氮等之偶氮系顏料、銅酞青、鹵化銅酞青、無金屬酞青等之酞青系顏料、胺基蒽醌、二胺基二蒽醌、蒽嘧啶、黃士酮、蒽嵌蒽醌、陰丹酮、皮蒽酮、紫蒽酮等之蒽醌系顏料、喹吖啶酮系顏料、二
Figure 106145465-A0202-12-0033-49
系顏料、苝酮系顏料、苝系顏料、硫靛系顏料、異吲哚啉系顏料、異吲哚啉酮系顏料、喹酞酮系顏料、士林系顏料、金屬錯合物系顏料等。
作為紅色的有機顏料,例如可舉出顏料紅9、48、97、122、144、166、168、180、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254(數值皆為色指數(以下,「CI」號碼))。
作為橙色的有機顏料,例如可舉出顏料橙13、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71。
作為黃色的有機顏料,例如可舉出顏料黃12、13、17、20、24、83、86、93、95、109、110、117、125、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、168、185(數值皆為CI號碼)。
作為紫色的有機顏料,例如可舉出顏料紫23、30、32、40、50(數值皆為CI號碼)。
作為藍色的有機顏料,例如可舉出顏料藍15、15:3、15:4、15:6、22、60或64(數值皆為CI號碼)。
作為綠色的有機顏料,例如可舉出顏料綠7、10、36、58(數值皆為CI號碼)。
作為黑色的有機顏料,例如可舉出碳黑、苝黑、苯胺黑、苯并呋喃酮系顏料(例如,日本特表2012-515233號公報記載之顏料)。作為混色有機顏料,可舉出混合由紅、藍、綠、紫、黃色、洋紅、青等所選出的2種類以上之顏料而模擬黑色化者。
作為白色的有機顏料,例如可舉出二氧化鈦、碳酸鋇、氧化鋯、碳酸鈣、硫酸鋇、鋁白(alumina white)、二氧化矽。
從遮光性之觀點來看,(B-1)有機顏料較佳為黑色顏料或藉由使用複數種而呈現黑色者。作為(B-1)有機顏料,較佳為(B-1a)經酸處理的碳黑或(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料。
<(B-1a)經酸處理的碳黑>
作為構成(B-1a)經酸處理的碳黑之碳黑,例如可舉出槽黑、爐黑、熱黑、乙炔黑、燈黑。從遮光性之觀點來看,較佳為槽黑。藉由進行導入酸性基之表面處理,可將碳黑的粒子表面予以酸性化而改良粒子之表面狀 態,可提高組成物中所包含的(A)鹼可溶性樹脂所致的分散安定性。又,可將金屬元素及鹵素元素之含量容易調整至前述之所欲範圍。
作為導入至碳黑的酸性基,較佳為布忍斯特之定義中展現酸性的取代基。具體例可舉出羧基、磺酸基、磷酸基。
導入至碳黑的酸性基亦可形成鹽。作為與酸性基形成鹽的陽離子,可舉出各種的金屬離子、含氮化合物的陽離子、芳基銨離子、烷基銨離子、銨離子。從硬化膜的絕緣性之觀點來看,較佳為芳基銨離子、烷基銨離子、銨離子。
作為將酸性基導入至碳黑之表面處理方法,例如可舉出以下(1)~(5)之方法。
(1)藉由使用濃硫酸、發煙硫酸或氯磺酸的直接取代法,或使用亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽的間接取代法,將磺酸基導入至碳黑之方法。
(2)使具有胺基與酸性基的有機化合物與碳黑進行重氮偶合之方法。
(3)藉由威廉森(Williamson)之醚化法使具有鹵素原子與酸性基的有機化合物與具有羥基的碳黑反應之方法。
(4)使具有鹵化羰基與經由保護基所保護的酸性基之有機化合物與具有羥基的碳黑反應之方法。
(5)使具有鹵化羰基與經由保護基所保護的酸性基之有機化合物與碳黑進行夫-夸(Friedel-Crafts)反應後,使酸性基脫保護之方法。
其中,從酸性基的導入處理為容易且安全之觀點來看,較佳為(2)之方法。作為(2)之方法所用之具有胺基與酸性基的有機化合物,較佳為在芳香族基上結合有胺基與酸性基之有機化合物,例如可舉出4-胺基苯磺酸、4-胺基苯甲酸等。
導入至碳黑的酸性基之莫耳數,相對於100g的碳黑,較佳為1mmol以上,更佳為5mmol以上。若莫耳數為此範圍內,則可提高碳黑的分散安定性。
另一方面,導入至碳黑的酸性基之莫耳數較佳為200mmol以下,更佳為150mmol以下。若莫耳數為此範圍內,則可提高碳黑的分散安定性。
感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有之(B-1a)經酸處理的碳黑之含有比率較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上。若含有比率為此範圍內,則可更提高遮光性及調色性。
另一方面,感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有之(B-1a)經酸處理的碳黑之含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,尤佳為60質量%以下。若含有比率為此範圍內,則可提高曝光時的感度。
<(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料>
藉由含有(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料,由於因與分散劑的相互作用而分散安定化,故可使由樹脂組成物所得之膜著色,可賦予使穿透樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光著色成所欲 之色的著色性。又,可更提高自穿透樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光中,遮蔽(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料所吸收的波長之光的遮光性。又,可將金屬元素及鹵素元素之含量容易調整至前述的所欲範圍。
作為(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料,可舉出能吸收可見光線的波長之光,著色成白、紅、橙、黃、綠、藍或紫色之化合物。藉由組合二色以上的此等之顏料,可提高將穿透樹脂組成物之所欲的樹脂組成物之膜的光或從樹脂組成物之膜所反射的光調色至所欲的色座標之調色性。具有醯胺結構的有機顏料,從遮光性之觀點來看,感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有的(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料之含有比率較佳為10質量%以上,可更提高遮光性。另一方面,其含有比率較佳為70質量%以下,可提高感光性樹脂組成物的圖案加工性。
(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料較佳為具有下述通式(11)所示之結構,可更提高遮光性。再者,藉由化學結構變化或官能基轉換,調整能穿透或遮蔽所欲的特定波長之光等的樹脂組成物之膜的穿透光譜或吸收光譜,可提高調色性。特別地,可提高近紅外區域的波長(例如,700nm以上)之穿透率。
Figure 106145465-A0202-12-0038-8
通式(11)中,R101、R102各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、碳數1~10的烷基或具有1~20個氟原子之碳數1~10的烷基。R104~R107、R109~R112各自獨立地表示氫、鹵素原子、碳數1~10的烷基、羧基、磺酸基、胺基或硝基。R103、R108各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基。
作為通式(11)所示之化合物,例如可舉出「IRGAPHOR(註冊商標)」BLACK S0100CF(BASF製)、國際公開第2010/081624號記載之黑色顏料或國際公開第2010/081756號記載之黑色顏料。
負感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有的通式(11)所示之化合物之含有比率較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上。若含有比率為此範圍內,則可更提高遮光性及調色性。
另一方面,負感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有的通式(11)所示之化合物之含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,尤佳為60質量%以下。若含有比率為此範圍內,則可提高曝光時的感度。
<(B-2)無機顏料>
作為(B-2)無機顏料,可舉出氧化鈦、鋅華、硫化鋅、鉛白、碳酸鈣、沈降性硫酸鋇、白碳、鋁白、高嶺土黏土、滑石、膨潤土、鎘紅、氧化鐵、鐵紅、鉬紅、鉬橙、鉻朱砂、鉛黃、鎘黃、黃色氧化鐵、鈦黃、氧化鉻、鉻綠(viridian)、鈦鈷綠、鈷綠、鈷鉻綠、維多利亞綠、群青、紺青、鈷藍、天青藍、鈷二氧化矽藍、鈷鋅二氧化矽藍、錳紫、鈷紫、石墨、銀錫合金、鈦、銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣、銀等之金屬的微粒子、氧化物、複合氧化物、硫化物、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氮化物、碳化物、氮氧化物。從更提高遮光性之觀點來看,(B-2)無機顏料較佳為鈦或銀的微粒子、氧化物、複合氧化物、硫化物、氮化物、碳化物、氮氧化物,更佳為鈦的氮化物或氮氧化物。
感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有的(B-2)無機顏料之含有比率較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上。若含有比率為此範圍內,則可更提高遮光性、耐熱性及耐候性。
另一方面,感光性樹脂組成物之固體成分中所佔有的(B-2)無機顏料之含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,尤佳為60質量%以下,若含有比率為此範圍內,則可提曝光時的感度。
<(B-3)染料>
所謂的(B-3)染料,就是指對於對象物的表面結構,以(B-3)染料中的離子性基或羥基等之取代基進行化學吸附或強的相互作用等,而使對象物著色之化合物,一般可溶於溶劑等中。又,(B-3)染料之著色由於係分子一個一個地與對象物吸附,而著色力高,顯色效率高。
藉由含有(B-3)染料,可著色成著色力優異的色,可提高樹脂組成物之膜的著色性及調色性。
作為(B-3)染料,例如可舉出直接紅2、4、9、23、26、28、31、39、62、63、72、75、76、79、80、81、83、84、89、92、95、111、173、184、207、211、212、214、218、221、223、224、225、226、227、232、233、240、241、242、243、247、酸性紅35、42、51、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、145、151、154、157、158、211、249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、319、336、337、361、396、397、活性紅3、13、17、19、21、22、23、24、29、35、37、40、41、43、45、4、55、鹼性紅12、13、14、15、18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45、46、直接紫7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100、101、酸性紫5、9、11、34、43、47、48、51、75、90、103、126、活性紫1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33、34、鹼性紫1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40、48、直接黃8、9、11、12、27、28、 29、33、35、39、41、44、50、53、58、59、68、87、93、95、96、98、100、106、108、109、110、130、142、144、161、163、酸性黃17、19、23、25、39、40、42、44、49、50、61、64、76、79、110、127、135、143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222、227、活性黃2、3、13、14、15、17、18、23、24、25、26、27、29、35、37、41、42、鹼性黃1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、39、40、酸性綠16、酸性藍9、45、80、83、90、185、鹼性橙21、23(數值皆為CI號碼)。
<(C)自由基聚合性化合物>
所謂的(C)自由基聚合性化合物,就是指在分子中具有複數的乙烯性不飽和雙鍵之化合物。於曝光時,藉由自後述的(D)光聚合起始劑所產生的自由基,(C)自由基聚合性化合物的自由基聚合係進行,由於樹脂組成物之膜的曝光部係在鹼顯影液中不溶解化,而可形成負型的圖案。
藉由含有(C)自由基聚合性化合物,可促進曝光時的UV硬化,提高曝光時的感度。此外,熱硬化後的交聯密度升高,可提高硬化膜的硬度。
作為(C)自由基聚合性化合物,例如可舉出三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二 新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。(C)自由基聚合性化合物亦可含有2種以上的此等。
<(D)光聚合起始劑>
所謂的(D)光聚合起始劑,就是指因曝光而鍵裂開及/或反應,產生自由基之化合物。藉由含有(D)光聚合起始劑,前述之(C)自由基聚合性化合物的自由基聚合係進行,由於樹脂組成物之膜的曝光部係在鹼顯影液中不溶解化,而可形成負型的圖案,再者可促進曝光時的UV硬化,提高感度。
作為(D)光聚合起始劑,例如較佳為苄基縮酮系光聚合起始劑、α-羥基酮系光聚合起始劑、α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基氧化膦系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑、吖啶系光聚合起始劑、二茂鈦系光聚合起始劑、二苯基酮系光聚合起始劑、苯乙酮系光聚合起始劑、芳香族酮酯系光聚合起始劑或苯甲酸酯系光聚合起始劑,從曝光時的感度升高之觀點來看,更佳為α-羥基酮系光聚合起始劑、α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基氧化膦系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑、吖啶系光聚合起始劑或二苯基酮系光聚合起始劑,尤佳為α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基氧化膦系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑。
本發明中使用的感光性樹脂組成物中所佔有的(D)光聚合起始劑之含量,相對於(A)鹼可溶性樹脂及(C)自由基聚合性化合物之合計100質量份,較佳為0.1 質量份以上,更佳為0.5質量份以上,尤佳為0.7質量份以上,特佳為1質量份以上。若含量為此範圍內,則可提高曝光時的感度。
另一方面,(D)光聚合起始劑之含量較佳為25質量份以下,更佳為20質量份以下,尤佳為17質量份以下,特佳為15質量份以下。若含量為此範圍內,則可提高顯影後的解析度,同時可得到低錐形的圖案形狀之硬化膜。
<含有金屬元素或鹵素元素的金屬或化合物>
本發明中所用的感光性樹脂組成物,視需要亦可進一步含有包含金屬元素或鹵素元素的金屬或化合物,可將金屬元素或鹵素元素之含量調整至所欲範圍。作為如此之含有物,例如可舉出鈉、鉀等之鹼金屬、鋇、鈣等之鹼土類金屬、鉑、銥等之重金屬、鹽酸、溴化氫等之酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等之鹼、氯化鈉、氯化鉀等之無機鹽、銅酞青等之金屬錯合物、N-氯琥珀醯亞胺、N-溴琥珀醯亞胺等之鹵化試藥等。感光性樹脂組成物亦可含有彼等之含有物作為水溶液。從操作之觀點來看,感光性樹脂組成物較佳為含有微量的經稀釋之無機鹽的水溶液。
<分散劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層的原料之感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有分散劑。所謂的分散 劑,就是指具有與前述的(B)著色劑之表面相互作用的表面親和性基及提高(B)著色劑的分散安定性之分散安定化結構的化合物。作為分散劑的分散安定化結構,可舉出聚合物鏈及/或具有靜電荷的取代基等。
由於感光性樹脂組成物含有分散劑,可提高(B)著色劑的分散安定性,可提高顯影後的解析度。特別地,例如當(B)著色劑為被粉碎成1μm以下之數量平均粒徑的粒子時,由於(B)著色劑的粒子之表面積增大,故(B)著色劑的粒子之凝聚變容易發生。另一方面,當含有(B)著色劑時,藉由經粉碎的(B)著色劑之表面與分散劑之表面親和性基進行相互作用,同時藉由分散劑的分散安定化結構所致的立體障礙及/或靜電排斥,可阻礙(B)著色劑的粒子之凝聚,提高分散安定性。
分散劑較佳為具有:屬表面親和性基的胺基及/或酸性基與酸及/或鹼形成鹽之結構。
作為具有表面親和基的分散劑,例如可舉出「DISPERBYK(註冊商標)」-108、同-109、同-160、同-161、同-162、同-163、同-164、同-166、同-167、同-168、同-182、同-184、同-185、同-2000、同-2008、同-2009、同-2022、同-2050、同-2055、同-2150、同-2155、同-2163、同-2164、同-2061、「BYK(註冊商標)」-9075、同-9077、同-LP-N6919、同-LP-N21116、同-LP-N21324(以上,皆BYK化學日本(股)製)、「EFKA(註冊商標)」4015、同4020、同4046、同4047、同4050、同4055、同4060、同4080、同4300、同4330、同4340、同4400、同4401、同4402、同4403、同4800(以上,皆BASF製)、「Ajisper(註冊商標)」PB711(味之素精密科技(股)製)、「SOLSPERSE(註冊商標)」13240、同13940、同20000、同71000或同76500(以上,皆LUBRIZOL製)、「ANTI-TERRA(註冊商標)」-U100、同-204、「DISPERBYK(註冊商標)」-106、同-140、同-142、同-145、同-180、同-2001、同-2013、同-2020、同-2025、同-187、同-191、「BYK(註冊商標)」-9076(BYK化學日本(股)製)、「Ajisper(註冊商標)」PB821、同PB880、同PB881(以上,皆味之素精密科技(股)製)、「SOLSPERSE(註冊商標)」9000、同11200、同13650、同24000、同32000、同32500、同32600、同33000、同34750、同35100、同35200、同37500、同39000、同56000、同76500(以上,皆Lubrizol製)等。
分散劑的胺價較佳為5mgKOH/g以上,更佳為8mgKOH/g以上,尤佳為10mgKOH/g以上。若胺價為此範圍內,則可提高(B)著色劑的分散安定性。
另一方面,分散劑的胺價較佳為150mgKOH/g以下,更佳為120mgKOH/g以下,尤佳為100mgKOH/g以下。若胺價為此範圍內,則可提高樹脂組成物的保管安定性。
此處所言的胺價,就是指與每1g分散劑反應的酸為當量的氫氧化鉀之重量,單位為mgKOH/g。胺價係可藉由酸中和1g分散劑後,以氫氧化鉀水溶液滴定而求出。自胺價之值,可算出每1mol胺基的樹脂重量,其為胺當量(單位為g/mol),並可求出分散劑中的胺基之數。
分散劑的酸價較佳為5mgKOH/g以上,更佳為8mgKOH/g以上,尤佳為10mgKOH/g以上。若酸價為此範圍內,則可提高(B)著色劑的分散安定性。
另一方面,分散劑的酸價較佳為200mgKOH/g以下,更佳為170mgKOH/g以下,尤佳為150mgKOH/g以下。若酸價為此範圍內,則可提高樹脂組成物的保管安定性。
此處所言的酸價,就是指與每1g分散劑反應的氫氧化鉀之重量,單位為mgKOH/g。可藉由以氫氧化鉀水溶液滴定1g分散劑而求出。自酸價之值,可算出每1mol酸性基的樹脂重量,其為酸當量(單位為g/mol),並可求出分散劑中的酸性基之數。
作為具有聚合物鏈的分散劑,可舉出丙烯酸樹脂系分散劑、聚氧化亞烷基醚系分散劑、聚酯系分散劑、聚胺基甲酸酯系分散劑、多元醇系分散劑、聚乙烯亞胺系分散劑、聚烯丙胺系分散劑。從鹼顯影液中的圖案加工性之觀點來看,較佳為丙烯酸樹脂系分散劑、聚氧化亞烷基醚系分散劑、聚酯系分散劑、聚胺基甲酸酯系分散劑、多元醇系分散劑。
<鏈轉移劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層的原料之感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有鏈轉移劑。所謂的鏈 轉移劑,就是指能從因曝光時之自由基聚合所得的聚合物鏈之聚合物生長末端接受自由基,而以通往其它聚合物鏈的自由基移動為媒介之化合物。
作為鏈轉移劑,較佳為硫醇系鏈轉移劑。作為硫醇系鏈轉移劑,例如可舉出1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、1,4-雙(3-巰基丙醯氧基)丁烷、1,4-雙(硫乙醇醯氧基)丁烷、乙二醇雙(硫乙醇酸酯)、三羥甲基乙烷三(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基乙烷三(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(硫乙醇酸酯)、1,3,5-三[(3-巰基丙醯氧基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-三[(3-巰基丁醯氧基)乙基]異三聚氰酸、新戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、新戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇四(硫乙醇酸酯)、二新戊四醇六(3-巰基丙酸酯)、二新戊四醇六(3-巰基丁酸酯)等。硫醇系鏈轉移劑亦可含有2種以上的此等。
<聚合抑制劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有聚合抑制劑。所謂的聚合抑制劑,就是指能捕捉曝光時所產生的自由基或因曝光時的自由基聚合而得的聚合物鏈之聚合物生長末端的自由基,作為安定自由基保持,而停止自由基聚合之化合物。藉由含有適量的聚合抑制劑,可抑制顯影後的殘渣發生,提高顯影後的解析度。此推測係因為藉由聚合抑制劑捕捉曝光時所產生的過剩量之自由基或高分子 量的聚合物鏈之生長末端的自由基,而抑制過剩的自由基聚合之進行。
作為聚合抑制劑,較佳為酚系聚合抑制劑。作為酚系聚合抑制劑,例如可舉出4-甲氧基苯酚、1,4-氫醌、1,4-苯醌、2-第三丁基-4-甲氧基苯酚、3-第三丁基-4-甲氧基苯酚、4-第三丁基兒茶酚、2,6-二第三丁基-4-甲基苯酚、2,5-二第三丁基-1,4-氫醌、2,5-二第三戊基-1,4-氫醌、「IRGANOX(註冊商標)」1010、同1035、同1076、同1098、同1135、同1330、同1726、同1425、同1520、同245、同259、同3114、同565、同295(以上,皆BASF製)。
<增感劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有增感劑。所謂的增感劑,就是指能吸收曝光所致的能量,藉由內部轉換及系間轉換(intersystem crossing)而產生激發三重態的電子,而以通往前述之(D)光聚合起始劑等的能量轉移為媒介之化合物。藉由含有增感劑,可提高曝光時的感度。此推測係因為增感劑吸收(D)光聚合起始劑等不吸收的長波長之光,將其能量從增感劑往(D)光聚合起始劑等進行能量轉移,而可提高光反應效率。
作為增感劑,較佳為噻噸酮(thioxanthone)系增感劑。作為噻噸酮系增感劑,例如可舉出噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮。
<交聯劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有交聯劑。所謂的交聯劑,就是指具有能與樹脂鍵結的交聯性基之化合物。藉由含有交聯劑,可提高硬化膜的硬度及耐藥品性。此推測係因為藉由交聯劑,可將新的交聯結構導入至樹脂組成物的硬化膜,故交聯密度升高。作為交聯劑,較佳為在分子內具有二個以上的烷氧基甲基、羥甲基、環氧基、氧雜環丁基等之熱交聯性的化合物。
感光性樹脂組成物中的交聯劑之含量,相對於(A)鹼可溶性樹脂及(C)自由基聚合性化合物之合計100質量份,較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,尤佳為1質量份以上。若含量為此範圍內,則可提高硬化膜的硬度及耐藥品性。
另一方面,感光性樹脂組成物中的交聯劑之含量較佳為70質量份以下,更佳為60質量份以下,尤佳為50質量份以下。若含量為此範圍內,則可提高硬化膜的硬度及耐藥品性。
<矽烷偶合劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有矽烷偶合劑。所謂的矽烷偶合劑,就是指具有水解性的矽基或矽醇基之化合物。由於感光性樹脂組成物含有矽烷偶合劑,樹脂組成 物的硬化膜與基底的基板界面的相互作用增大,可提高與基底的基板的密著性及硬化膜的耐藥品性。
作為矽烷偶合劑,較佳為三官能有機矽烷、四官能有機矽烷、矽酸酯化合物。作為三官能有機矽烷,例如可舉出甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三正丙氧基矽烷等。作為四官能有機矽烷或矽酸酯化合物,例如可舉出下述通式(68)所示之有機矽烷。
Figure 106145465-A0202-12-0050-9
通式(68)中,R226~R229各自獨立地表示氫、烷基、醯基或芳基,x表示1~15之整數。R226~R229各自獨立地較佳為氫、碳數1~6的烷基、碳數2~6的醯基或碳數6~15的芳基,更佳為氫、碳數1~4的烷基、碳數2~4的醯基或碳數6~10的芳基。上述的烷基、醯基及芳基係可為無取代物或取代物之任一者。
作為通式(68)所示之有機矽烷,例如可舉出四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四乙醯氧基矽烷等之四官能有機矽烷、矽酸甲酯51(扶桑化學工業(股)製)、M矽酸酯51、矽酸酯40、矽酸酯45(以上,皆多摩化學工業(股)製)、矽酸甲酯51、矽酸甲酯53A、矽酸乙酯40、矽酸乙酯48(以上,皆COLCOAT(股)製)等之矽酸酯化合物。
<溶劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物,較佳為進一步含有溶劑。所謂的溶劑,就是指能使樹脂組成物中所含有的各種樹脂及各種添加劑溶解之化合物。藉由在感光性樹脂組成物中含有溶劑,可使樹脂組成物中所含有的各種樹脂及各種添加劑均勻地溶解,提高硬化膜的穿透率。又,藉由在感光性樹脂組成物中含有溶劑,可任意調整樹脂組成物的黏度,可在基板上以所欲的膜厚成膜。此外,藉由在感光性樹脂組成物中含有溶劑,可任意調整樹脂組成物之表面張力或塗布時之乾燥速度等,可提高塗布時的調平性及塗膜的膜厚均勻性。
作為溶劑,從各種樹脂及各種添加劑的溶解性之觀點來看,較佳為具有醇性羥基的化合物、具有羰基的化合物或具有3個以上醚鍵的化合物。此外,更佳為大氣壓下的沸點是110~250℃之化合物。藉由將沸點設為110℃以上,由於在塗布時溶劑適度揮發而進行塗膜的乾燥,可抑制塗布不均,提高膜厚均勻性。另一方面,藉由將沸點設為250℃以下,可減少塗膜中殘存的溶劑量,故可減低熱硬化時的膜收縮量,可提高硬化膜的平坦性,提高膜厚均勻性。
含有(B-1)有機顏料作為(B)著色劑時,作為溶劑,較佳為具有羰基及/或酯鍵的溶劑。由於含有具有羰基及/或酯鍵的溶劑,可提高(B-1)有機顏料的分散安定 性。從分散安定性之觀點來看,作為溶劑,較佳為具有乙酸酯鍵的溶劑。藉由含有具有乙酸酯鍵的溶劑,可提高(B-1)有機顏料的分散安定性。作為具有乙酸酯鍵的溶劑,例如可舉出3-甲氧基正丁基乙酸酯、乙二醇單甲基醚乙酸酯等。
於本發明所用的感光性樹脂組成物中,溶劑中所佔有之具有羰基及/或酯鍵的溶劑之含有比率較佳為30~100質量%之範圍內,更佳為50~100質量%之範圍內,尤佳為70~100質量%之範圍內。若含有比率為上述範圍內,則可更提高(B-1)有機顏料的分散安定性。
<其它的添加劑>
作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物,亦可進一步含有其它的樹脂或彼等的前驅物。作為其它的樹脂或彼等的前驅物,例如可舉出聚醯胺、環氧樹脂、聚矽氧烷樹脂、尿素樹脂、聚胺基甲酸酯或彼等的前驅物。
<感光性樹脂組成物之製造方法>
說明作為構成畫素分割層及/或平坦化層之原料的感光性樹脂組成物之代表性的製造方法。例如,當(B)著色劑含有(B-1)有機顏料時,較佳為於(A)鹼可溶性樹脂之溶液中添加分散劑,使用分散機,使(B-1)有機顏料分散於此混合溶液中,調製顏料分散液。接著,較佳為於此顏料分散液中,添加(C)自由基聚合性化合物、(D) 光聚合起始劑、視需要之其它的添加劑及任意的溶劑,攪拌20分鐘~3小時而成為均勻的溶液。於攪拌後,藉由過濾所得之溶液,而得到感光性樹脂組成物。
作為分散機,例如可舉出球磨機、珠磨機、砂磨機、三輥磨機、高速度衝撃磨機等。從分散效率化及微分散化之觀點來看,分散機較佳為珠磨機。作為珠磨機,例如可舉出共球磨機(coball mill)、籃磨機、針磨機、戴諾磨機(dyno-mill)等。作為珠磨機之珠材料,例如可舉出氧化鈦珠、氧化鋯珠、鋯石珠等。珠磨機之珠徑較佳為0.01~6mm,更佳為0.015~5mm,尤佳為0.03~3mm。當(B-1)有機顏料之一次粒徑及一次粒子凝聚而形成的二次粒子之粒徑為數百nm以下時,較佳為珠徑是0.015~0.1mm的微小珠。此時,較佳為具備能分離微小珠與顏料分散液之離心分離方式的分離器之珠磨機。另一方面,當(B-1)有機顏料包含數百nm以上的粗大粒子時,從分散效率化之觀點來看,較佳為珠徑是0.1~6mm的珠。
<光學濃度>
於本發明中,感光性樹脂組成物硬化後的硬化膜之膜厚每1μm的光學濃度(以下,OD)較佳為0.7以上,更佳為1.0以上。若光學濃度為上述範圍內,則可藉由硬化膜而提高遮光性,故於有機EL顯示器或液晶顯示器等的顯示裝置中,可更減低電極配線的可見化或外光反射,提高影像顯示的對比。另一方面,感光性樹脂組成 物硬化的硬化膜之膜厚每1μm的光學濃度較佳為4.0以下,更佳為3.0以下。若光學濃度為上述範圍內,則可提高曝光時的感度。感光性樹脂組成物硬化後的硬化膜之膜厚每1μm的光學濃度,係可藉由上述之(B)著色劑的組成及含有比率而進行調節。
<有機EL顯示裝置之製造方法>
對於本發明之有機EL顯示裝置之製造方法的一例,參照圖2進行說明。圖2中,使用負型感光性樹脂組成物之硬化膜作為遮光性的畫素分割層。再者,圖2之(1)~(7)分別對應於以下之(1)~(7)的程序。
(1)於玻璃基板101上,形成薄膜電晶體(以下,「TFT」)102,將TFT平坦化層用的感光性材料予以成膜,藉由微影術進行圖案加工後,使其熱硬化而形成硬化膜103作為TFT平坦化層。
(2)藉由濺鍍鎂與銀之合金而成膜,使用光阻,藉由蝕刻進行圖案加工,形成反射電極104作為第一電極。
(3)塗布及預烘烤本發明之負型感光性樹脂組成物,形成預烘烤膜105a。
(4)隔著具有所欲圖案的遮罩106,照射活性化學線107。
(5)顯影及圖案加工後,視需要進行漂白曝光及中間(middle)烘烤,使其熱硬化,而形成具有所欲圖案的硬化圖案105b作為遮光性的畫素分割層。
(6)通過遮罩,藉由蒸鍍而將EL發光材料成膜,形成EL發光層(發光畫素)108,藉由濺鍍將ITO成膜,使用光阻,藉由蝕刻進行圖案加工,形成透明電極109作為第二電極。
(7)將平坦化膜用的感光性材料予以成膜,藉由微影術進行圖案加工後,使其熱硬化而形成平坦化用的硬化膜110,然後接合蓋玻璃111,而得到有機EL顯示裝置。
<圖案加工第一電極或第二電極之步驟>
作為圖案加工第一電極或第二電極之方法,例如可舉出蝕刻。以下,以藉由蝕刻而圖案加工第一電極之方法為例說明。
於基板上塗布能構成第一電極之材料後,較佳為於第一電極上塗布光阻,進行預烘烤。然後,藉由將光阻曝光及顯影,較佳為藉由微影術而在第一電極上形成光阻的圖案。顯影後,較佳為將所得之圖案予以加熱處理。藉由加熱處理,因光阻之熱硬化而耐藥品性及耐乾蝕刻性升高,故光阻的圖案可適用作為蝕刻遮罩。作為加熱處理裝置,例如可舉出烘箱、熱板、紅外線、快速退火(flash annealing)裝置、雷射退火裝置等。加熱處理溫度較佳為70~200℃,加熱處理時間較佳為30秒~數小時。
接著,較佳為將光阻的圖案當作蝕刻遮罩,藉由蝕刻而圖案加工第一電極。作為蝕刻方法,例如可舉出使用蝕刻液的濕蝕刻或使用蝕刻氣體的乾蝕刻等。作為蝕刻液,可舉出酸性或鹼性的蝕刻液或有機溶劑等。蝕刻液亦可使用2種以上的此等。
蝕刻後,藉由去除第一電極上殘存的光阻,而得到第一電極的圖案。
<塗布感光性樹脂組成物之步驟>
作為塗布感光性樹脂組成物之方法,例如可舉出微凹版塗布、旋轉塗布、浸漬塗覆、幕流塗布、輥塗覆、噴霧塗布、狹縫塗布等。又,作為圖案狀地塗布感光性樹脂組成物之方法,例如可舉出凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷、平版印刷、網版印刷、噴墨印刷、膠版印刷(offset printing)、雷射印刷等。
塗布膜厚係隨著塗布方法、感光性樹脂組成物的固體成分濃度或黏度等而不同,但較佳為以塗布及預烘烤後的膜厚成為0.1~30μm之方式塗布。
塗布感光性樹脂組成物後,較佳為進行預烘烤而成膜。作為預烘烤所用的加熱處置裝置,例如可舉出烘箱、熱板、紅外線、快速退火裝置、雷射退火裝置等。預烘烤溫度較佳為50~150℃,預烘烤時間較佳為30秒~數小時。亦可在80℃預烘烤2分鐘後,在120℃預烘烤2分鐘等,以二段或其以上之多段進行預烘烤。
<圖案加工感光性樹脂組成物膜之步驟>
作為圖案加工平坦化層及/或畫素分割層之方法,例如可舉出藉由微影術直接圖案加工之方法、藉由蝕刻進行圖案加工之方法。從步驟數的削減而生產性提高及加工時間縮短之觀點來看,較佳為藉由微影術直接圖案加工之方法。
於藉由前述之方法所形成的感光性樹脂組成物之預烘烤膜中,較佳為使用步進曝光機、鏡面投影光罩對準曝光機(MPA)或平行光罩對準曝光機(PLA)等之曝光機進行曝光。作為曝光時所照射的活性化學線,例如可舉出紫外線、可見光線、電子線、X射線、KrF(波長248nm)雷射、ArF(波長193nm)雷射等。較佳為使用水銀燈的j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)、g線(波長436nm)。曝光量通常為100~40,000J/m2(10~4,000mJ/cm2)左右(i線照度計之值),視需要可隔著具有所欲圖案的遮罩進行曝光。
曝光後,較佳為使用自動顯影裝置等進行顯影。當感光性樹脂組成物具有負型的感光性時,於顯影後,以顯影液去除未曝光部,可得到浮凸圖案。
作為顯影液,一般使用鹼顯影液或有機溶劑。作為鹼顯影液,較佳為有機系的鹼溶液、展現鹼性的化合物之水溶液,從環境面之觀點來看,更佳為展現鹼性的化合物之水溶液,即鹼水溶液。
作為有機系的鹼溶液或展現鹼性的化合物,例如可舉出氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨等。
作為顯影方法,例如可舉出在曝光後的膜上塗布顯影液之方法。曝光後之膜較佳為接觸顯影液5秒~10分鐘。
顯影後,較佳為以沖洗液洗淨所得之浮凸圖案。當使用鹼水溶液作為顯影液時,沖洗液較佳為水。
對於已形成圖案的感光性樹脂膜,亦可進行漂白曝光。藉由進行漂白曝光,可任意調整熱硬化後的圖案形狀,可提高硬化膜的透明性。
<得到感光性樹脂組成物的硬化物之步驟>
藉由將感光性樹脂組成物膜或其圖案予以熱硬化,可形成平坦化層及/或畫素分割層。作為熱硬化所用的加熱處理裝置,可舉出作為預烘烤使用的加熱處理裝置所例示者。藉由加熱感光性樹脂組成物的圖案而使其熱硬化,可提高硬化膜的耐熱性,同時可形成低錐形形狀的圖案。
熱硬化溫度較佳為150℃以上,更佳為250℃以上。若熱硬化溫度為上述範圍內,則可提高硬化膜的耐熱性,同時可使熱硬化後的圖案形狀更低錐形化。另一方面,從產距時間(tact time)縮短之觀點來看,熱硬化溫度較佳為500℃以下,更佳為400℃以下。
熱硬化時間較佳為1分鐘以上,特佳為30分鐘以上。若熱硬化時間為上述範圍內,則可使熱硬化後的圖案形狀更低錐形化。
<發光畫素之製作>
發光畫素例如可藉由遮罩蒸鍍法或噴墨法而形成。作為代表性的遮罩蒸鍍法,可舉出使用蒸鍍遮罩來蒸鍍有機化合物而圖案化之方法,其係將以所欲的圖案作為開口部的蒸鍍遮罩配置於基板的蒸鍍源側而進行蒸鍍之方法。
實施例
以下舉出實施例及比較例來更具體說明本發明。再者,於所用的化合物之中,使用縮寫符號者係表示以下的名稱。
4-MOP:4-甲氧基苯酚
AIBN:2,2’-偶氮雙(異丁腈)
BAHF:2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷
BFE:1,2-雙(4-甲醯基苯基)乙烷
BHPF:9,9-雙(4-羥基苯基)茀
S0100CF:「IRGAPHOR(註冊商標)」BLACK S0100CF(BASF製;一次粒徑40~80nm的苯并呋喃酮系黑色顏料)
cyEpoTMS:2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷
DBA:二苄胺
DFA:N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛
DMF:N,N-二甲基甲醯胺
DMAEAM:甲基丙烯酸-2-二甲基胺基乙酯
DPHA:「KAYARAD(註冊商標)」DPHA(日本化藥(股)製;二新戊四醇六丙烯酸酯)
GMA:甲基丙烯酸環氧丙酯
ICl:一氯化碘
ITO:氧化銦錫
KI:碘化鉀
MAA:甲基丙烯酸
MMAM:甲基丙烯酸甲酯
MAP:3-胺基苯酚;間胺基苯酚
MBA:3-甲氧基正丁基乙酸酯
Mg:鎂
Ag:銀
NA:5-降莰烯-2,3-二羧酸酐;納迪克酸酐(nadic anhydride)
Na2S2O3:硫代硫酸鈉
NCI-831:「Adeka Arcluz(註冊商標)」NCI-831((股)ADEKA製;1-(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(O-乙醯基)肟)
NDM:正十二基硫醇
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
ODPA:雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐;氧基二鄰苯二甲酸二酐
PGMEA:丙二醇單甲基醚乙酸酯
PHA:鄰苯二甲酸酐
PI:聚醯亞胺
S-20000:「SOLSPERSE(註冊商標)」20000(Lubrizol製;聚醚系分散劑)
SiDA:1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷
STR:苯乙烯
TCDM:甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-酯;二羥甲基-三環癸烷二甲基丙烯酸酯
THF:四氫呋喃
MCS:間甲酚
ASL:苯甲醚
OXAH:草酸二水合物
MIBK:甲基異丁基酮
HAD:甲醛。
合成例1 丙烯酸樹脂(AC-1)之合成
於三口燒瓶中,加入0.821g(1mol%)的AIBN、29.29g的PGMEA。接著,加入21.52g(50mol%)的MAA、22.03g(20mol%)的TCDM、15.62g(30mol%)的STR,在室溫下攪拌一會兒,藉由在燒瓶內冒泡而充分進行氮氣置換後,在70℃攪拌5小時。接著,於所得之溶液中,添加在59.47g的PGMEA中溶解有14.22g(20mol%)的GMA、0.676g(1mol%)的DBA、0.186g(0.3mol%)的4-MOP之溶液,在90℃攪拌4小時,而得到丙烯酸樹脂(AC-1)之溶液。所得之丙烯酸樹脂(AC-1)的Mw為15,000,羧酸當量為500g/mol,雙鍵當量為730g/mol,鹼溶解速度為5500nm/min。
合成例2 丙烯酸樹脂(AC-2)之合成
於三口燒瓶中,加入200g的PGMEA。接著,進行升溫到90℃為止,以滴下用泵,費3小時滴下已混合有10g(20mol%)的DMAEAM、50g(50mol%)的MAA、20g(30mol%)的STR、8g(10mol%)的MMAM、4g(1mol%) 的AIBN、3g(1mol%)的NDM者,進行攪拌。然後,以空氣置換反應容器內,以滴下用泵,費1小時滴下20g(20mol%)的GMA,使其加成反應,再攪拌容器內2小時,而得到丙烯酸樹脂(AC-2)之溶液。所得之丙烯酸樹脂(AC-2)的Mw為5000,羧酸當量為750g/mol,雙鍵當量為600g/mol,鹼溶解速度為6000nm/min。
合成例3 卡多系樹脂(CD-1)之合成
於三口燒瓶中,秤量35.04g(100mol%)的BHPF、40.31g的MBA,使其溶解。於其中,添加在30.00g的MBA中溶解有27.92g(90mol%)的ODPA、2.96g(20mol%)作為末端封閉劑的PHA之溶液,在20℃攪拌1小時。然後,於氮氣環境下,在150℃攪拌5小時。反應結束後,於所得之溶液中,添加在10.00g的MBA中溶解有14.22g(100mol%)的GMA、0.135g(1mol%)的DBA、0.037g(3mol%)的4-MOP之溶液,在90℃攪拌4小時,得到卡多系樹脂(CD-1)之溶液。所得之卡多系樹脂(CD-1)的Mw為4,000,羧酸當量為800g/mol,雙鍵當量為800g/mol,鹼溶解速度為7000nm/min。
合成例4 聚醯亞胺前驅物(PIP-1)之合成
於乾燥氮氣流下,在三口燒瓶中,秤量31.02g(0.10mol;相對於源自全部羧酸及其衍生物的結構單元而言為100mol%)的ODPA、150g的NMP,使其溶解。於其中,添加在50g的NMP中溶解有 25.64g(0.070mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為56.0mol%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為4.0mol%)的SiDA之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌2小時。接著,作為末端封閉劑,添加在15g的NMP中溶解有5.46g(0.050mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為40.0mol%)的MAP之溶液,在50℃攪拌2小時。然後,費10分鐘滴下在15g的NMP中溶解有23.83g(0.20mol)的DFA之溶液。滴下結束後,在50℃攪拌3小時。反應結束後,將反應溶液冷卻到室溫後,將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚醯亞胺前驅物(PIP-1)。所得之聚醯亞胺前驅物(PIP-1)的Mw為20000,羧酸當量為450g/mol,鹼溶解速度為400nm/min。
合成例5 聚苯并
Figure 106145465-A0202-12-0063-50
唑前驅物(PBOP-1)之合成
於裝滿甲苯之附有狄安-史塔克(Dean-Stark)水分離器及冷卻管的500mL圓底燒瓶中,秤量34.79g(0.095mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為95.0mol%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為5.0mol%)的SiDA、70.00g的NMP,使其溶解。於其中,添加在20.00g的NMP中溶解有19.06g(0.080mol;相對於源自全羧酸及其衍生物的結構單元而言為66.7mol%)的BFE之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌2小時。接著,作為末端封閉劑,添加在10g的NMP中溶解有6.57g(0.040mol;相對於源自全羧酸及其衍生物的結構單元而言為33.3mol%)的NA之溶液,在50℃攪拌2小時。然後,於氮氣環境下,在100℃攪拌2小時。反應結束後、將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚苯并
Figure 106145465-A0305-02-0066-4
唑前驅物(PBOP-1)。所得之聚苯并
Figure 106145465-A0305-02-0066-5
唑前驅物(PBOP-1)的Mw為20000,羧酸當量為330g/mol,鹼溶解速度為300nm/min。
合成例6 聚醯亞胺樹脂(PI-1)之合成
於乾燥氮氣流下,在三口燒瓶中,秤量31.13g(0.085mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為77.3mol%)的BAHF、6.21g(0.0050mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為4.5mol%)的SiDA、2.18g(0.020mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為9.5mol%)作為末端封閉劑的MAP、150.00g的NMP,使其溶解。於其中,添加在50.00g的NMP中溶解有31.02g(0.10mol;相對於源自全羧酸及其衍生物的結構單元而言為100mol%)的ODPA之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌4小時。然後,添加15g的二甲苯,一邊將水與二甲苯一起共沸,一邊在150℃攪拌5小時。反應結束後、將反應溶液投入3L的水中, 過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚醯亞胺樹脂(PI-1)。所得之聚醯亞胺樹脂(PI-1)的Mw為27000,羧酸當量為350g/mol,鹼溶解速度為1200nm/min。
合成例7 聚苯并
Figure 106145465-A0305-02-0067-6
唑樹脂(PBO-1)之合成
於裝滿甲苯之附有狄安-史塔克水分離器及冷卻管的500mL圓底燒瓶中,秤量34.79g(0.095mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為95.0mol%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相對於源自全部胺及其衍生物的結構單元而言為5.0mol%)的SiDA、75.00g的NMP,使其溶解。於其中,添加在25.00g的NMP中溶解有19.06g(0.080mol;相對於源自全羧酸及其衍生物的結構單元而言為66.7mol%)的BFE、6.57g(0.040mol;相對於源自全羧酸及其衍生物的結構單元而言為33.3mol%)作為末端封閉劑的NA之溶液,在20℃攪拌1小時,接著在50℃攪拌1小時。然後,於氮氣環境下,在200℃以上加熱攪拌10小時,而進行脫水反應。反應結束後、將反應溶液投入3L的水中,過濾得到所析出的固體沈澱。以水洗淨所得之固體3次後,於80℃的真空乾燥機中乾燥24小時,得到聚苯并
Figure 106145465-A0305-02-0067-7
唑樹脂(PBO-1)。所得之聚苯并
Figure 106145465-A0305-02-0067-8
唑樹脂(PBO-1)的Mw為25000,羧酸當量為330g/mol,鹼溶解速度為500nm/min。
合成例8 酚醛清漆樹脂(NL-1)之合成
於三口燒瓶中,秤量70.29g(0.65mol)的MCS、37.85g(0.35mol)的ASL、0.62g(0.005mol)的OXAH、198.85g的MIBK,使其溶解。於其中,添加243.49g(3.00mol)的HAD(37質量%的水溶液),在95℃攪拌5小時。然後,費1小時30分鐘將內溫升溫到180℃,將水餾出系統外。然後,更將內溫升溫至195℃,於150托(2.0kPa)之減壓下,餾去未反應的單體而去除。將混合溶液冷卻至室溫,使混合溶液中溶解的樹脂析出,得到酚醛清漆樹脂(NL-1)。所得之酚醛清漆樹脂(NL-1)的Mw為5,000,羧酸當量為310g/mol,鹼溶解速度為400nm/min。
表1~7中顯示合成例1~8之組成。
Figure 106145465-A0202-12-0067-10
Figure 106145465-A0202-12-0067-11
Figure 106145465-A0202-12-0067-12
Figure 106145465-A0202-12-0068-13
Figure 106145465-A0202-12-0068-15
Figure 106145465-A0202-12-0068-16
Figure 106145465-A0202-12-0069-17
調製例1 顏料分散液(Bk-1)之調製
以質量比成為顏料/樹脂/分散劑=60/30/10(質量比)之方式,秤量作為顏料的S0100CF、作為樹脂的合成例6所得之聚醯亞胺樹脂(PI-1)、作為分散劑的S-20000(DP-1)並混合,添加作為溶劑的PGMEA以使得固體成分濃度成為15質量%,於填充有作為顏料分散用的陶瓷珠之0.10mmΦ的氧化鋯粉碎球之縱型珠磨機中,供給所得之液,處理3小時,得到固體成分濃度15質量%、顏料/樹脂/分散劑=60/30/10(質量比)之顏料分散液(Bk-1)。所得之顏料分散液中的顏料之數量平均粒徑為50nm。表8中顯示調製例1之組成。
Figure 106145465-A0202-12-0069-18
各實施例及比較例中使用的原料之評價、各實施例及比較例中的特性評價係藉由以下之方法進行。
(1)(A)鹼可溶性樹脂之重量平均分子量
使用GPC分析裝置(HLC-8220;東曹(股)製),使用THF或NMP或氯仿作為流動層,根據「JIS K7252-3:2008」,藉由常溫附近之方法,測定聚苯乙烯換算之重量平均分子量。
(2)(A)鹼可溶性樹脂之鹼溶解速度
將在γ-丁內酯中溶解有樹脂之溶液,使用旋轉塗布機(MS-A100;MIKASA(股)製),以任意的旋轉數旋轉塗布於Si晶圓上後,使用熱板(SCW-636;大日本SCREEN製造(股)製),在120℃預烘烤4分鐘,製作膜厚10.0μm±0.5μm的預烘烤膜。
使用微影術用小型顯影裝置(AC3000;瀧澤產業(股)製),以2.38質量%TMAH水溶液將所製作的預烘烤膜顯影60秒,以水沖洗30秒後,將膜厚減少值當作鹼溶解速度(單位為nm/min),依照以下之式算出。
膜厚減少值=顯影前的膜厚值-顯影後的膜厚值。
(3)(A)鹼可溶性樹脂的酸價
使用電位差自動滴定裝置(AT-510;京都電子工業(股)製),使用0.1mol/L的NaOH/乙醇溶液作為滴定試藥,使用二甲苯/DMF=1/1(質量比)作為滴定溶劑,根據「JIS K2501:2003」,藉由電位差滴定法,測定酸價(單位為mgKOH/g)。
(4)(A)鹼可溶性樹脂之雙鍵當量
使用電位差自動滴定裝置(AT-510;京都電子工業(股)製),使用ICl溶液(ICl3=7.9g、I2=8.9g、AcOH=1,000mL的混合溶液)作為碘供給源,使用100g/L的KI水溶液作為未反應碘之捕捉水溶液,使用0.1mol/L的Na2S2O3水溶液作為滴定試藥,根據「JIS K0070:1992」之「6.碘價」,藉由威杰斯法(Wijs method),測定樹脂之碘價。自所測定的碘價(單位為gI/100g)之值來算出雙鍵當量(單位為g/mol)。
(5)畫素分割層之OD值
對於各實施例及比較例所得之有機EL顯示裝置的畫素分割層,使用光學濃度計(361TVisual;X-Rite公司製),分別測定硬化膜的入射光及穿透光之強度,藉由以下之式(X)算出遮光性OD值。
OD值=log10(I0/I)‧‧‧式(X)
I0:入射光強度
I:穿透光強度。
(6)畫素分割層之金屬元素及鹵素元素量
於各實施例及比較例所得之有機EL顯示裝置的畫素分割層中,使用IMX-3500RS(ULVAC公司製),分別注入3.5×1014個/cm2、1.2×1014個/cm2的氯及鋰離子,算出相對感度係數(RSF)。以所得之相對感度係數為基 礎,藉由下述式,根據TOF-SIMS分析,分別定量畫素分割層中自層表面起0.5μm附近的金屬元素及鹵素元素(對象元素)濃度。
對象元素濃度=RSF(原子/cm3)×對象元素離子強度(計數)/硬化膜的離子強度(計數)。
(7)顯示裝置的長期可靠性
以10mA/cm2直流驅動各實施例及比較例所得之有機EL顯示裝置,使其發光250小時、500小時、1000小時,測定各自的發光時間中相對於發光畫素的面積而言發光部之面積率(畫素發光面積率)。若250小時、500小時、1000小時經過後的畫素發光面積率為80%以上,則可說長期可靠性優異,若為90%以上則更佳。
[實施例1]
於黃色燈下,秤量0.256g的NCI-831,添加10.186g的MBA,攪拌而使其溶解。接著,添加0.015g的合成例2所得之丙烯酸樹脂(AC-2)的30質量%之MBA溶液、0.285g的合成例6所得之聚醯亞胺樹脂(PI-1)的30質量%之MBA溶液、1.422g的DPHA之80質量%的MBA溶液並攪拌,得到成為均勻溶液的調合液。接著,秤量12.968g的調製例1所得之顏料分散液(Bk-1),於其中,添加12.032g的上述所得之調合液並攪拌,成為均勻溶液。再者,添加0.01g的5%氯化鈉水溶液,然後,以0.45μmΦ的過濾器過濾所得之溶液,調製組成物1。
藉由以下之方法製作有機EL顯示裝置。關於製作順序,參照圖3A~圖3D進行說明。首先,於38mm×46mm的無鹼玻璃基板201之全面上,使用旋轉塗布機(MS-A100;MIKASA(股)製),藉由旋轉塗布而塗布組成物1後,使用熱板(SCW-636;大日本SCREEN製造(股)製),在100℃預烘烤120秒,製作膜厚2.0μm的預烘烤膜。
使用兩面對準單面曝光裝置(光罩對準曝光機PEM-6M;UNION光學(股)製),隔著光罩,以超高壓水銀燈的i線、h線及g線,將所製作的預烘烤膜予以全面曝光後,使用微影術用小型顯影裝置(AC3000;瀧澤產業(股)製),以2.38質量%TMAH水溶液顯影60秒,以水沖洗30秒。使用高溫惰氣烘箱(INH-9CD-S;光洋熱系統(股)製),使此基板在230℃熱硬化,製作膜厚約1.0μm的平坦化層202。
接著,藉由濺鍍法形成100nm的ITO透明導電膜,蝕刻作為第一電極203,形成透明電極。又,取出第二電極用的輔助電極204亦同時地形成(圖3A)。以Semico Clean 56(商品名,FURUCHI化學(股))超音波洗淨所得之基板10分鐘後,以超純水洗淨。接著,於此基板全面上,使用旋轉塗布機(MS-A100;MIKASA(股)製),以任意的旋轉數,藉由旋轉塗布而塗布組成物1後,使用熱板(SCW-636;大日本SCREEN製造(股)製),在100℃預烘烤120秒,製作膜厚約2.0μm的預烘烤膜。
使用兩面對準單面曝光裝置(光罩對準曝光機PEM-6M;UNION光學(股)製),隔著具有指定圖案的光罩,以超高壓水銀燈的i線、h線及g線,將所製作的預烘烤膜予以圖案化曝光後,使用微影術用小型顯影裝置(AC3000;瀧澤產業(股)製),以2.38質量%TMAH水溶液顯影60秒,以水沖洗30秒。如此地,寬度50μm、長度260μm的開口部係在寬度方向中以間距155μm配置,在長度方向中以間距465μm配置,各自的開口部係將第一電極露出之形狀的畫素分割層205限定於基板有效面積內形成(圖3B)。再者,此開口部係最終地成為有機EL顯示裝置之發光畫素。又,基板有效面積(顯示區域)為16mm見方,設置開口率18%的畫素分割層205,該畫素分割層205之厚度係以約1.0μm形成。
對於所得之基板,進行氮電漿處理後,藉由真空蒸鍍法形成包含發光層的有機EL層206(圖3C)。再者,蒸鍍時的真空度為1×10-3Pa以下,蒸鍍中係使基板對於蒸鍍源旋轉。首先,蒸鍍10nm的化合物(HT-1)作為電洞注入層,蒸鍍50nm的化合物(HT-2)作為電洞輸送層。其次,於發光層中,將作為主體材料的化合物(GH-1)與作為摻雜材料的化合物(GD-1),以摻雜濃度成為10%之方式蒸鍍至40nm之厚度。接著,將作為電子輸送材料的化合物(ET-1)與化合物(LiQ)以體積比1:1積層至40nm之厚度。以下顯示有機EL層所用的化合物之結構。
Figure 106145465-A0202-12-0075-19
接著,蒸鍍2nm的化合物(LiQ)後,以體積比10:1蒸鍍100nm的Mg及Ag而成為第二電極207(圖3D)。最後,於低濕氮氣環境下,使用環氧樹脂系接著劑,黏接帽狀玻璃板而密封,於1片的基板上製作4個1邊為5mm的四角形之有機EL顯示裝置。還有,此處所言的膜厚係晶體振盪式膜厚監視器中的顯示值。
再者,光學濃度係使用光學濃度計(361TVisual;X-Rite公司製),分別測定上述有機EL顯示裝置之硬化膜的入射光及穿透光之強度,藉由以下之式(X)算出遮光性OD值。
OD值=log10(I0/I)…式(X)
I0:入射光強度
I:穿透光強度。
[實施例2~10]
除了如表9之記載,變更感光性樹脂組成物中使用的(A)鹼可溶性樹脂之種類及摻合量以外,與實施例1同樣地調製組成物2~10。使用所得之各組成物,與實施例1同樣地製作有機EL顯示裝置。
[比較例1~4]
除了代替組成物1,使用表9中記載的組成物12~15以外,與實施例1同樣地製作有機EL顯示裝置。
[實施例11]
除了於組成物1中,將5%氯化鈉水溶液變更為5%氯化鉀水溶液以外,與實施例1同樣地調製組成物11。使用所得之組成物11,與實施例1同樣地製作有機EL顯示裝置。
[實施例12~13]
除了於組成物2中,變更顯示區域的開口率以外,與實施例2同樣地製作有機EL顯示裝置。
[比較例5]
除了於組成物1中,將5%氯化鈉水溶液之添加量變更為0.1g以外,與實施例1同樣地調製組成物16。使用所得之組成物,與實施例1同樣地製作有機EL顯示裝置。
表9~11中顯示對於各實施例及比較例,藉由前述之方法評價的結果。再者,驅動電壓係記錄以10mA/cm2直流驅動時的電壓。
Figure 106145465-A0202-12-0077-20
Figure 106145465-A0202-12-0078-21
Figure 106145465-A0202-12-0079-22
1‧‧‧TFT
2‧‧‧配線
3‧‧‧TFT絕緣層
4‧‧‧平坦化層
5‧‧‧ITO
6‧‧‧基板
7‧‧‧接觸孔
8‧‧‧畫素分割層

Claims (21)

  1. 一種有機EL顯示裝置,其係含有(A)鹼可溶性樹脂、(B)著色劑、(C)自由基聚合性化合物及(D)光聚合起始劑之感光性樹脂組成物,(A)鹼可溶性樹脂包含(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂,再者,該感光性樹脂組成物硬化後的硬化物之藉由飛行時間型二次離子質量分析所測定之不揮發成分中的金屬元素及/或鹵素元素之含量總和為1×1017原子/cm3以上1×1022原子/cm3以下,於至少以基板、第一電極、第二電極、發光畫素、平坦化層及畫素分割層所構成的有機EL元件之中,配置於平坦化層及/或畫素分割層。
  2. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中該金屬元素及/或鹵素元素為離子性化合物。
  3. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之羧酸當量為400g/mol以上800g/mol以下。
  4. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之羧酸當量為500g/mol以上600g/mol以下。
  5. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中該(A)鹼可溶性樹脂包含(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂及(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂, (A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂及(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂之合計100重量%中所佔有的(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之含有比率為5~40重量%之範圍內。
  6. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其係硬化膜的每1μm之OD為1.5以上之硬化膜。
  7. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其係硬化膜的每1μm之OD為1.0以上之硬化膜。
  8. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中該(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂進一步包含(A-1c)具有胺基及/或醯胺基的鹼可溶性樹脂。
  9. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂為(A-1a)丙烯酸樹脂或(A-1b)卡多(cardo)系樹脂。
  10. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂為(A-1b)卡多系樹脂。
  11. 如請求項5之有機EL顯示裝置,其中該(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂為(A-2a)聚醯亞胺樹脂及(A-2b)聚苯并
    Figure 106145465-A0305-02-0084-9
    唑樹脂。
  12. 如請求項5之有機EL顯示裝置,其中該(A)鹼可溶性樹脂包含(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂及(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂,(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂及(A-2)具有酚性羥基的鹼可溶性樹脂之合計100重量%中所佔有的(A-1)具有羧基的鹼可溶性樹脂之含有比率為5~10重量%之範圍內。
  13. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其顯示區域中的畫素分割層開口率為20%以下。
  14. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中該金屬元素為鹼金屬元素或鹼土類金屬元素。
  15. 如請求項14之有機EL顯示裝置,其中該金屬元素為鹼金屬元素。
  16. 如請求項15之有機EL顯示裝置,其中該金屬元素為鈉及/或鉀。
  17. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中該鹵素元素為氯。
  18. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中該感光性樹脂組成物係藉由飛行時間型二次離子質量分析所測定之不揮發成分中的金屬元素及/或鹵素元素之含量總和為1×1017原子/cm3以上1×1020原子/cm3以下。
  19. 如請求項1之有機EL顯示裝置,其中(B)著色劑為(B-1)有機顏料。
  20. 如請求項19之有機EL顯示裝置,其中(B-1)有機顏料包含(B-1a)經酸處理的碳黑及/或(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料。
  21. 如請求項20之有機EL顯示裝置,其中(B-1b)具有醯胺結構的苯并呋喃酮系有機顏料為下述通式(11)所示之化合物;
    Figure 106145465-A0305-02-0086-1
    (通式(11)中,R101、R102各自獨地表示氫、鹵素原子、碳數1~10的烷基或具有1~20個氟原子之碳數1~10的烷基;R104~R107、R109~R112各自獨立地表示氫、鹵素原子、碳數1~10的烷基、羧基、磺酸基、胺基或硝基;R103、R108各自獨立地表示氫、碳數1~10的烷基或碳數6~15的芳基)。
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