TWI798453B - 遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置 - Google Patents

遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI798453B
TWI798453B TW108120998A TW108120998A TWI798453B TW I798453 B TWI798453 B TW I798453B TW 108120998 A TW108120998 A TW 108120998A TW 108120998 A TW108120998 A TW 108120998A TW I798453 B TWI798453 B TW I798453B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
group
shielding
pigment
mass
Prior art date
Application number
TW108120998A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202007719A (zh
Inventor
田口貴規
石川達郎
坂本裕貴
Original Assignee
日商富士軟片股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商富士軟片股份有限公司 filed Critical 日商富士軟片股份有限公司
Publication of TW202007719A publication Critical patent/TW202007719A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI798453B publication Critical patent/TWI798453B/zh

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512Light shielding layers, e.g. black matrix
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/201Filters in the form of arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/223Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514Colour filters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/031Organic compounds not covered by group G03F7/029
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本發明提供一種能夠製作耐濕性優異之硬化膜的組成物。又,提供一種硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。遮光性樹脂組成物含有遮光顏料,該遮光顏料選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上,遮光顏料含有3~7族的過渡金屬中電負度為1.22~1.80的過渡金屬的氮化物及氮氧化物中的至少一種,原子A係選自包括鉿及鎢之群組中的至少1種,係與過渡金屬不同的原子;及樹脂。

Description

遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置
本發明有關一種遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
一直以來,作為黑色粉末,已知有含有氮化鈦之組成物。含有氮化鈦之組成物用於各種用途,例如,用於製作設置於液晶顯示裝置及固態攝像裝置等之遮光膜。 具體而言,以遮蔽著色像素之間的光並提高對比度等為目的,在用於液晶顯示裝置之濾色器中具備被稱作黑矩陣之遮光膜。 又,在固態攝像元件中,以防止產生雜訊、提高畫質等為目的亦設置有遮光膜。目前,在移動電話及PDA(Personal Digital Assistant:個人數字助理)等電子設備的可攜式終端搭載有小型且薄型的攝像模組。該種攝像模組通常具備CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)圖像感測器及CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互補型金屬氧化膜半導體)圖像感測器等固態攝像元件及用於在固態攝像元件上形成被攝體像之透鏡。
進而,近年來,著眼於特定波長的光的透射率,研究代替氮化鈦使用特定波長的光的透射率更低(遮光性較高)之金屬氮氧化物之黑色粉末。例如,專利文獻1中,公開有“一種藍色遮蔽黑色粉末,其為包含釩或鈮的一種或兩種的氮氧化物之黑色粉末,其特徵為,氧含量16wt%以下及氮含量10wt%以上,粉末濃度50ppm的分散液透射光譜中,450nm的透射率X為10.0%以下。”。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2012-096945號公報
專利文獻1中記載之藍色遮蔽黑色粉末作為具有較高遮光性之黑色顏料,具有優異之性質。然而,依本發明人的研究發現,含有上述黑色顏料之組成物在用於形成加工成圖案狀的硬化膜時的硬化膜的耐濕性方面具有改良的空間。
因此,本發明的課題在於提供一種能夠製作耐濕性優異之硬化膜的遮光性樹脂組成物。又,本發明的課題還在於提供一種硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
本發明人為了實現上述課題而深入研究之結果,發現能夠藉由以下構成實現上述課題。
〔1〕一種遮光性樹脂組成物,其含有: 遮光顏料,選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上,上述遮光顏料含有3~7族的過渡金屬中電負度為1.22~1.80的過渡金屬的氮化物及氮氧化物中之至少一種,上述原子A係選自包括鉿及鎢的群組中之至少1種,係與上述過渡金屬不同的原子;及樹脂。 〔2〕如〔1〕所述之遮光性樹脂組成物,其還含有: 聚合起始劑,及含有乙烯性不飽和基之低分子化合物。 〔3〕如〔2〕所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述低分子化合物含有5個以上的乙烯性不飽和基。 〔4〕如〔1〕至〔3〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述遮光顏料滿足以下必要條件中的至少一個: 必要條件1,上述鉿的含量相對於上述遮光顏料的總質量為0.5~2.0質量%;及 必要條件2,上述鎢的含量相對於上述遮光顏料的總質量為0.5~2.0質量%。 〔5〕如〔1〕至〔4〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述遮光顏料中的上述過渡金屬的含量相對於上述遮光顏料的總質量為50~80質量%。 〔6〕如〔1〕至〔5〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述遮光顏料含有氧原子,上述遮光顏料中的氧原子的含量相對於上述遮光顏料的總質量為3質量%以上且小於9質量%。 〔7〕如〔1〕至〔6〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述過渡金屬係選自包括鋯、釩、鈮、鉻、鉭、釔及鈦之群組中的1種以上。 〔8〕如〔1〕至〔7〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述過渡金屬係選自包括鋯、釩及鈮之群組中的1種以上。 〔9〕如〔1〕至〔8〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述遮光顏料含有選自包括氮氧化鋯及氮化鋯之群組中的1種以上。 〔10〕如〔1〕至〔9〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述遮光顏料含有矽原子。 〔11〕如〔1〕至〔10〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述遮光顏料的平均一次粒徑為30~60nm。 〔12〕如〔1〕至〔11〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述樹脂包括含有酸基之樹脂。 〔13〕如〔12〕所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述酸基係羧酸基。 〔14〕如〔1〕至〔13〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述樹脂包括含有乙烯性不飽和基之樹脂。 〔15〕如〔14〕所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述含有乙烯性不飽和基之樹脂的含量相對於上述樹脂的總質量為65質量%以上。 〔16〕如〔1〕至〔15〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述樹脂包括為接枝型高分子的樹脂。 〔17〕如〔16〕所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述為接枝型高分子的樹脂的含量相對於上述遮光顏料的含量的質量比為0.05~0.35。 〔18〕如〔2〕或〔3〕所述之遮光性樹脂組成物,其中, 上述聚合起始劑係肟化合物。 〔19〕如〔1〕至〔18〕所述之遮光性樹脂組成物,其還含有溶劑,固體成分為10~40質量%。 〔20〕如〔1〕至〔19〕所述之遮光性樹脂組成物,其還含有選自包括含有環氧基之化合物、紫外線吸收劑及密接劑之群組中的1種以上。 〔21〕一種硬化膜,其使用〔1〕~〔20〕中任一項所述之遮光性樹脂組成物來獲得。 〔22〕一種濾色器,其含有[21]所述之硬化膜。 〔23〕一種遮光膜,其含有[21]所述之硬化膜。 〔24〕一種固態攝像元件,其含有[21]所述之硬化膜。 〔25〕一種圖像顯示裝置,其含有[21]所述之硬化膜。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種能夠製作耐濕性優異之硬化膜的組成物。又,依本發明,能夠提供一種硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以下,對本發明進行詳細說明。 以下述載之構成要件的說明有時依據本發明的代表性實施態樣而完成,但本發明並不限定於該等實施態樣。 本說明書中,使用“~”表示之數值範圍表示含有記載於“~”之前後之數值作為下限值及上限值之範圍。
又,本說明書中的基團(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代之表述係包括不含有取代基之基團和含有取代基之基團。例如,“烷基”不僅包括不含有取代基之烷基(未經取代烷基),還包括含有取代基之烷基(經取代烷基)。
又,本說明書中的“光化射線”或“放射線”例如表示遠紫外線、極紫外線(EUV:Extreme ultraviolet lithography)、X射線及電子束等。又,在本說明書中,光表示光化射線及放射線。在無特別說明的情況下,本說明書中的“曝光”不僅包括基於遠紫外線、X射線及EUV光等之曝光,還包括基於電子束及離子束等粒子束之描畫。
又,在本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。又,在本說明書中,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸。又,在本說明書中,“(甲基)丙烯醯基”表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基。又,在本說明書中,“(甲基)丙烯醯胺”表示丙烯醯胺及甲基丙烯醯胺。又,在本說明書中,“單體”與“monomer:單體”的含義相同。
在本說明書中,重量平均分子量(Mw)係基於GPC(Gel Permeation Chromatography:凝膠滲透層析)法之聚苯乙烯換算值。 在本說明書中,GPC法基於如下方法,亦即利用HLC-8020GPC(TOSOH CORPORATION製),作為管柱使用TSKgel Super HZM-H、TSKgel Super HZ4000、TSKgel SuperHZ2000(TOSOH CORPORATION製,4.6mmID×15cm),作為洗提液使用THF(四氫呋喃)。
[遮光性樹脂組成物] 本發明的遮光性樹脂組成物(以下,亦簡稱為“組成物”)含有遮光顏料及樹脂。 上述遮光顏料係選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上。 上述遮光顏料含有3~7族的過渡金屬中電負度為1.22~1.80的過渡金屬的氮化物及氮氧化物中之至少一種。 上述原子A係選自包括鉿及鎢的群組中之至少1種,係與該過渡金屬不同的原子。
利用具有上述構成的組成物解決本發明的課題之機制並不明確,但本發明人認為,由於使用了含有電負度在規定範圍之3~7族的過渡金屬的氮化物及氮氧化物中的至少一種、及原子A(選自包括鉿及鎢之群組中的至少1種)之遮光顏料,因此藉由組成物獲得之硬化膜的耐濕性得到了改善。
〔遮光顏料〕 本發明的組成物含有遮光顏料。 該遮光顏料係選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上,遮光顏料可以僅包含上述含金屬氮化物粒子,亦可以僅包含上述含金屬氮氧化物粒子,又可以混合上述含金屬氮化物粒子和含金屬氮氧化物粒子這兩者。 組成物中的遮光顏料的含量相對於組成物的固體成分的總質量為10~90質量%為較佳,30~70質量%為更佳,40~60質量%為進一步較佳。 使用由本發明的組成物形成之硬化膜之遮光係亦包括一邊使光衰減一邊通過硬化膜之光衰減之概念。作為具有此類功能之光衰減膜使用硬化膜(遮光膜)時,組成物中的遮光顏料的含量比上述適當範圍少亦較佳。 另外,在本說明書中,在組成物含有溶劑(有機溶劑、水等)時,組成物的固體成分表示除去溶劑之所有成分,只要是溶劑以外的成分,即使是液體成分亦視作固體成分。例如,組成物的固體成分的質量作為將組成物1g在160℃下加熱70分鐘後殘留的質量來求出。
上述遮光顏料係選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上。亦即,遮光顏料含有原子A。 作為上述遮光顏料含有原子A之態樣(亦即,含金屬氮化物粒子和/或含金屬氮氧化物粒子含有原子A之態樣)並不特別限制,可以離子、金屬化合物(亦含有絡合物)、金屬間化合物、合金、氧化物、複合氧化物、氮化物、氮氧化物、硫化物及硫氧化物等任意形態包含。又,包含在遮光顏料中之原子A可作為晶格間位置的雜質而存在,亦可在晶界以非晶質狀態作為雜質而存在。
<原子A> 原子A係選自包括鉿(Hf)及鎢(W)之群組中的至少1種。 原子A可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 其中,原子A係與後述過渡金屬(特定過渡金屬)不同的原子。亦即,不存在原子A和過渡金屬(特定過渡金屬)同時為鉿的情況。 例如,遮光顏料較佳為滿足下述必要條件1及必要條件2中的一個或兩個。 必要條件1:鉿的含量相對於遮光顏料的總質量為0.1~10.0質量%(較佳為0.5~2.0質量%,更佳為1.0~2.0質量%)。 必要條件2:鎢的含量相對於遮光顏料的總質量為0.1~10.0質量%(較佳為0.5~2.0質量%,更佳為1.0~2.0質量%)。 若原子A的含量相對於遮光顏料的總質量在上述範圍內,則組成物的經時黏度穩定性、組成物的經時沉降穩定性及使用組成物來獲得之硬化膜的耐濕性(尤其耐濕分光穩定性)平衡良好地優異。 其中,遮光顏料中的原子A的含量藉由XRF(X-ray Fluorescence;螢光X射線)分析法來測定。
<過渡金屬的氮化物> 上述遮光顏料含有3~7族的過渡金屬中電負度(輪詢的電負度)為1.22~1.80的過渡金屬(以下,亦稱為“特定過渡金屬)的氮化物及氮氧化物中的至少一種。 作為特定過渡金屬(括號內為電負度),可舉出3族的過渡元素的Sc(1.36)、Dy(1.22)、Ho(1.23)、Er(1.24)、Tm(1.25)、Lu(1.27)、Th(1.3)、Pa(1.5)、U(1.38)、Np(1.36)、Pu(1.28)、Am(1.3)、Cm(1.3)、Bk(1.3)、Cf(1.3)、Es(1.3)、Fm(1.3)、Md(1.3)、No(1.3)、Lr(1.3);4族的Ti(1.54)、Zr(1.33)、Hf(1.3);5族的V(1.63)、Nb(1.6)、Ta(1.5);6族的Cr(1.66);7族的Mn(1.55)。其中,從組成物具有更優異之本發明的效果的觀點考慮,Zr(鋯)、V(釩)、Nb(鈮)、Cr(鉻)、Ta(鉭)、Y(釔)及Ti(鈦)為較佳,鋯、釩、或鈮為更佳。 特定過渡金屬為鋯、釩、或鈮的情況下,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異。 特定過渡金屬為鋯或釩時,使用組成物獲得之硬化膜的耐濕性(尤其耐濕分光穩定性)更加優異。 特定過渡金屬為釩或鈮時,使用組成物獲得之硬化膜的遮光性更加優異。 其中,特定過渡金屬較佳為鋯。亦即,遮光顏料含有氮氧化鋯和/或氮化鋯為較佳。
遮光顏料中的特定過渡金屬的含量相對於遮光顏料的總質量為10~85質量%為較佳,50~80質量%為更佳,70~80質量%為進一步較佳。遮光顏料中的過渡金屬的含量藉由XRF(X-ray Fluorescence;螢光X射線)分析法來測定。 特定過渡金屬可單獨使用1種,亦可以使用2種以上,使用2種以上時,其合計含量在上述範圍內為較佳。
遮光顏料中的氮原子(N原子)的含量相對於遮光顏料的總質量為3~60質量%為較佳,5~30質量%為更佳,7~15質量%為進一步較佳。氮原子的含量藉由XRF(X-ray Fluorescence;螢光X射線)分析法來測定。
遮光顏料含有氧原子為較佳。 又,遮光顏料含有金屬氮化物作為主成分,通常,可藉由在合成時混入氧、及(雖在粒徑小的情況等變得顯著)粒子表面的氧化等而含有部分氧原子。 遮光顏料含有氧原子時(例如遮光顏料為金屬氮氧化物粒子時),遮光顏料中的氧原子的含量相對於遮光顏料的總質量為0.5~30質量%為較佳,1~15質量%為更佳,3質量%以上且小於9質量%為進一步較佳。又,遮光顏料包含金屬氮化物粒子和金屬氮氧化物粒子時,遮光顏料所含有之金屬氮氧化物粒子的氧原子的含量滿足上述範圍為較佳。 氧原子的含量藉由XRF(X-ray Fluorescence;螢光X射線)分析法來測定。 氧原子的含量相對於遮光顏料的總質量在上述範圍內時,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性、及使用組成物獲得之硬化膜的遮光性平衡良好地優異。
遮光顏料可以含有除了上述元素以外的其他元素。其他元素並無限制,其中矽原子為較佳。 遮光顏料含有矽原子時,其含量相對於遮光顏料的總質量為0.1~10.0質量%為較佳,0.5~5.0質量%為更佳,1.0~3.0質量%為進一步較佳。 若矽原子的含量相對於遮光顏料的總質量在上述範圍內,則組成物的經時黏度穩定性、組成物的經時沉降穩定性及使用組成物獲得之硬化膜的耐濕性(尤其耐濕分光穩定性)更優異。
從經時穩定性及遮光性的觀點考慮,遮光顏料的比表面積為5m2 /g以上且100m2 /g以下為較佳,10m2 /g以上且60m2 /g以下為更佳。比表面積藉由BET(Brunauer、Emmett、Teller)法求出。
<遮光顏料的製造方法> 通常,製造遮光顏料時利用氣相反應法,具體而言可舉出電爐法及熱電漿法等。該等製法中,從雜質的混入較少之觀點、粒徑容易一致之觀點及生產率較高之觀點等理由考慮,熱電漿法為較佳。 基於熱電漿法之遮光顏料的具體製造方法,例如可舉出利用金屬微粒子製造裝置之方法。金屬微粒製造裝置例如由產生熱電漿之電漿炬、向電漿炬內供給金屬原料粉末之材料供給裝置、含有冷卻功能之腔室、對所生成之金屬微粒進行分級之旋風分離器、及回收金屬微粒之回收部構成。 另外,本說明書中,金屬微粒表示含有金屬元素之粒子的一次粒徑為5nm~40μm的粒子。
作為利用金屬微粒子製造裝置之遮光顏料的製造方法,並無特別限定,能夠使用公知的方法。其中,從下述規定平均一次粒徑的遮光顏料的產率變高的觀點考慮,利用金屬微粒子製造裝置來製造遮光顏料之方法包括以下所示之製程為較佳。 製程A:向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 製程B:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有特定過渡金屬之金屬原料粉末,使上述金屬原料粉末蒸發來獲得氣相的原料金屬之製程。 製程C:冷卻上述氣相的原料金屬來獲得含有特定過渡金屬之金屬微粒之製程。 製程D:向電漿炬內供給含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 製程E:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有特定過渡金屬之金屬微粒,使上述金屬微粒蒸發來獲得氣相的原料金屬之製程。 製程F:冷卻上述氣相的原料金屬來獲得遮光顏料之製程。 又,遮光顏料的製造方法可以在上述製程C和/或製程F之後依據需要包括下述製程G。 製程G:對所獲得之粒子進行分級之製程。 進而,亦可在製程A之前、製程A與製程B之間、製程C與D之間或製程D與E之間包括以下製程A2。 製程A2:向含有特定過渡金屬之金屬原料粉末混合原子A之製程。 進而,亦可在上述製程A2之前包括以下製程A3-1~A3-3。 製程A3-1:向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 製程A3-2:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有原子A之原料粉末,使上述原料粉末蒸發來獲得氣相的原子A之製程。 製程A3-3:冷卻上述氣相的原子A來獲得被微粒化之原子A之製程。 另外,亦可在製程A3-3之後還含有製程G。 另外,本說明書中,被微粒化之原子A表示含有原子A之粒子的一次粒徑為5nm~40μm的粒子。
進而,製程A2可以為將原子A與其他原子(例如矽原子)進一步混合的製程A2b。 在實施此類形態的製程A2b時,可以在上述製程A2b之前包括上述製程A3-1~A3-3,而且可以包括以下製程A3-1b~A3-3b。 製程A3-1b:向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 製程A3-2b:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有其他原子(例如矽原子)之原料粉末,並使上述原料粉末蒸發來獲得氣相的其他原子(例如矽原子)之製程。 製程A3-3b:冷卻上述氣相的其他原子(例如矽原子),並獲得微粒子化的其他原子(例如矽原子)之製程。 另外,亦可在製程A3-3b之後還包括製程G。 另外,在本說明書中,被微粒子化的其他原子(例如矽原子)表示含有其他原子(例如矽原子)之粒子的一次粒徑為5nm~40μm的粒子。
進而,上述遮光顏料的製造方法在製程F之後(包括製程G時,製程F之後的製程G之後)還包括下述製程H為較佳。 製程H:將在製程F(或製程G)中獲得之遮光顏料暴露於水蒸氣及氮氣的混合氛圍而進行氮化處理之製程。 另外,依據需要,上述遮光顏料的製造方法可在製程H之後還包括製程G。以下,對各製程的較佳態樣進行詳細說明。
•製程A 製程A係向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。作為熱電漿火焰的產生方法,並無特別限定,可舉出直流電弧放電法、多相電弧放電法、高頻電漿法及混合電漿法等,來自電極的雜質的混入較少之高頻電漿法為較佳。 作為基於高頻電漿法之熱電漿火焰的產生方法,並無特別限制,例如,可舉出向含有高頻振盪用線圈與石英管之電漿炬內供給電漿氣體,對上述高頻振盪用線圈施加高頻電流來獲得熱電漿火焰之方法。 作為製程A中的上述電漿氣體,可利用不含有氮氣之惰性氣體。作為不含有氮氣之惰性氣體,可舉出氬氣及氫氣等。不含有氮氣之惰性氣體可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
•製程A2 製程A2係向含有過渡金屬之金屬原料粉末混合原子A之製程。作為原料金屬粉末及原子A的混合方法,並無特別限制,能夠利用公知的方法。例如,向電漿炬內供給金屬原料粉末之上述材料供給裝置可以含有混合及分散功能。具體而言,能夠利用國際公開第2010/147098號公報的段落0047~0058中記載之材料供給裝置,該內容引入本說明書中。 另外,作為遮光顏料的製造方法,可以在製程A2之前包括製程A3-1~A3-3。 又,製程A2可以為將原子A與其他原子(例如矽原子)進一步混合之製程A2b,亦可在製程A2b之前包括製程A3-1~A3-3,進而亦可以包括製程A3-1b~A3-3b。
•製程B 製程B係向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有特定過渡金屬之金屬原料粉末,使上述金屬原料粉末蒸發來獲得氣相的原料金屬之製程。作為向電漿炬內的熱電漿火焰供給金屬原料粉末之方法,並無特別限制,從所獲得之氣相的原料金屬成為更均勻之狀態之角度考慮,利用載流氣體噴霧為較佳。另外,作為載流氣體,利用不含有氮氣之惰性氣體為較佳。不含有氮氣之惰性氣體的態樣如上述。 另外,製造遮光顏料之方法包括上述製程A2(或製程A2b)時,在將金屬原料粉末供給至電漿炬內之間,金屬原料粉末維持均勻的分散狀態為較佳。
•製程C 製程C係冷卻氣相的原料金屬來獲得含有過渡金屬之金屬微粒之製程。作為冷卻方法,並無特別限制,利用含有冷卻功能之腔室為較佳。將在上述製程B中獲得之氣相的原料金屬導入含有上述冷卻功能之腔室,在腔室內快速冷卻而能夠生成下述所需粒徑的金屬微粒。所生成之金屬微粒例如藉由上述回收部回收。作為腔室內的氛圍,不含有氮氣之惰性氣體為較佳。不含有氮氣之惰性氣體的態樣如上述。 另外,實施上述製程A~C來獲得含有過渡金屬之金屬微粒子。含有過渡金屬之金屬微粒易在製程E中蒸發。又,金屬原料粉末含有雜質時,亦能夠實施上述製程A~C來去除上述雜質。
•製程D 製程D係向電漿炬內供給含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。作為含有氮之惰性氣體,可舉出氮氣及含有惰性氣體之氮氣。作為惰性氣體,可舉出氬氣及氫氣等。作為含有惰性氣體之氮氣,並無特別限制,氮氣的含量通常為10~90莫耳%左右,30~60莫耳%程度為較佳。其他態樣與製程A相同。
•製程E 製程E係向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有特定過渡金屬之金屬微粒,使上述金屬微粒蒸發來獲得氣相的原料金屬之製程。作為向電漿炬內的熱電漿火焰供給金屬微粒之方法,如上述,作為載流氣體,含有氮之惰性氣體為較佳。含有氮之惰性氣體的態樣如上述。 製程E中,向熱電漿火焰供給藉由製程A~製程C成為金屬微粒之原料金屬,因此容易獲得氣相的原料金屬,又,氣相的原料金屬的狀態亦變得更均勻。
•製程F 製程F係冷卻氣相的原料金屬來獲得含有特定過渡金屬的氮化物之遮光顏料之製程。冷卻方法的較佳態樣如上述,但作為腔室內的氛圍,含有氮氣之惰性氣體為較佳。含有氮氣之惰性氣體的較佳態樣如上述。
•製程G 製程G係對所獲得之金屬微粒子和/或遮光顏料進行分級之製程。作為分級方法,並無特別限制,例如,能夠利用旋風分離器。旋風分離器具有圓錐狀的容器,具有在容器內產生迴旋流,利用離心力對粒子進行分級之功能。另外,分級在惰性氣體的氛圍下進行為較佳。惰性氣體的態樣如上述。
•製程H 製程H係將遮光顏料暴露於水蒸氣及氮氣的混合氛圍來進行氮化處理之製程。依該製程,能夠更增加遮光顏料中的金屬氮化物的含量。對於將遮光顏料暴露於水蒸氣及氮氣的混合氛圍之方法,並無特別限制,例如,可舉出將遮光顏料導入於充滿混合有水蒸氣及氮氣之氣體之恆溫槽中,靜置或攪拌規定時間之方法,從遮光顏料的表面及晶界更穩定化之觀點考慮,靜置為更佳。 另外,作為水蒸氣及氮氣的混合比例,若在大氣中,則相對濕度成為25~95%之條件為較佳。又,靜置或攪拌之時間為0.5~72小時為較佳,此時的溫度為10~40℃為較佳。
•製程A3-1~A3-3 製程A3-1~A3-3係向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程(A3-1)、向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有原子A之原料粉末並使上述原料粉末蒸發來獲得氣相的原子A之製程(A3-2)、及冷卻上述氣相的原子A來獲得包含原子A之微粒之製程(A3-3)。各個製程中的態樣如在上述製程A、製程B(代替含有特定過渡金屬之金屬原料粉末,使用含有原子A之原料粉末)、及製程C(代替含有特定過渡金屬之金屬微粒,獲得被微粒化之原子A。)中已說明的內容。 另外,若經過上述製程,則原子A被微粒化,於製程E中原子A變得易於蒸發。又,若經過上述製程,則能夠去除含有原子A之原料粉末所含有之雜質(除了原子A以外的金屬成分等)。 除了將原子A代替為其他原子(例如矽原子)以外,製程A3-1b~A3-3b與製程A3-1~A3-3相同。
(含有原子A之遮光顏料的製造方法的較佳態樣) 作為含有上述原子A之遮光顏料的製造方法的較佳態樣,可舉出從上至下依次具有以下製程之含有原子A之遮光顏料的製造方法。 ・製程A:向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 ・製程B:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有過渡金屬之金屬原料粉末,使上述原料金屬粉末蒸發來獲得氣相的原料金屬之製程。 ・製程C:冷卻上述氣相的原料金屬來獲得含有過渡金屬之金屬微粒之製程。 ・製程G:對所獲得之粒子進行分級之製程。 ・製程A3-1:向電漿炬內供給不含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 ・製程A3-2:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有原子A之原料粉末,使上述原料粉末蒸發來獲得氣相的原子A之製程。 ・製程A3-3:冷卻上述氣相的原子A來獲得被微粒化之原子A之製程。 ・製程G:對所獲得之粒子進行分級之製程。 ・製程A2:向含有特定過渡金屬之金屬原料粉末(此時,為金屬微粒)混合原子A(此時,為被微粒化之原子A)之製程。 ・製程D:向電漿炬內供給含有氮氣之惰性氣體作為電漿氣體來產生熱電漿火焰之製程。 ・製程E:向電漿炬內的熱電漿火焰供給含有特定過渡金屬之金屬微粒,使上述金屬微粒蒸發來獲得氣相的原料金屬之製程。 ・製程F:冷卻上述氣相的原料金屬來獲得遮光顏料之製程。 ・製程G:對所獲得之粒子進行分級之製程。 ・製程H:將在製程G中獲得之遮光顏料暴露於水蒸氣及氮氣的混合氛圍來進行氮化處理之製程。 製程A2可以為製程A2b。 另外,在上述一系列製程中,可以置換製程A~C與製程A3-1~A3-3(及製程A3-1b~A3-3b)的順序。亦即,可以在製程A3-1~A3-3(及製程A3-1b~A3-3b)之後,實施製程A~C。
依上述含有原子A之遮光顏料的製造方法的較佳態樣,能夠去除金屬原料粉末及原料粒子所含有之雜質,且能夠製造具有所希望的平均一次粒徑之遮光顏料。 可去除雜質之機制雖尚不明確,但本發明人推斷如下。亦即,推斷為過渡金屬和/或原子A藉由電漿處理被離子化,上述離子被冷卻時,過渡金屬、原子A及雜質反映各自的熔點而被微粒化。此時,熔點較低之原子的粒子化較快,熔點較高之原子的粒子化較慢。因此,如上述,推斷經過一次電漿處理之微粒(製程B及C、以及製程A3-2及A3-3)易成為單一成分(單結晶)。若對藉由上述來獲得之單一成分的粒子進行分級,則能夠藉由特定過渡金屬的粒子和/或原子A的粒子與雜質的粒子的密度和/或粒徑的不同來去除雜質的粒子。另外,上述分級例如能夠利用旋風分離器等並適當設定分級條件來進行。
(原料金屬粉末及原料粉末的純化) 作為含有能夠在上述製程B中使用的過渡金屬之金屬原料粉末(以下,簡單稱為“金屬原料粉末”。)、以及含有原子A之原料粉末及含有其他原子(矽原子等)之原料粉末(以下,將含有原子A之原料粉末及含有其他原子之原料粉末簡單統稱為“原料粉末”。),並無特別限制,但高純度為較佳。金屬原料粉末中的過渡金屬的含量並無特別限定,99.99%以上為較佳,99.999%以上為更佳。又,原料粉末中的原子A等的含量亦相同。
上述金屬原料粉末和/或原料粉末有時含有雜質作為除了所需原子以外的原子。作為金屬原料粉末中含有之雜質,可舉出硼、鋁、矽、錳、鐵、鎳及銀等。又,作為原料粉末中含有之雜質,可舉出金屬元素等。
若金屬原料粉末和/或原料粉末中含有未預期的雜質,則有時會降低所獲得之組成物的性能。因此,上述遮光顏料的製造方法可以在製程B之前(包括製程A2(或製程A2b)時在製程A2(或製程A2b)之前)還包括以下製程A0。 製程A0:從金屬原料粉末和/或原料粉末去除雜質之製程。
•製程A0 在製程A0中,作為從原料金屬粉末和/或原料粉末去除雜質之方法(分離純化方法),並無特別限定,例如,對於鈮,可利用日本特開2012-211048號公報的段落0013~0030中記載之方法,對於其他原料金屬粉末和/或原料粉末,亦能夠利用依據該內容之方法。
(遮光顏料的被覆) 上述遮光顏料可以為經無機化合物被覆之遮光顏料。亦即,可以為具有遮光顏料、及利用被覆遮光顏料之無機化合物來形成之被覆層之被覆遮光顏料。含有經無機化合物被覆之遮光顏料之上述組成物具有更優異之分散穩定性。 作為無機化合物,並無特別限定,可舉出SiO2 、ZrO2 、TiO2 、GeO2 、Al2 O3 、Y2 O3 、及P2 O5 等氧化物、氫氧化鋁、以及氫氧化鋯等氫氧化物。其中,從易形成更薄的覆膜且易形成被覆率更高之覆膜之角度考慮,氫氧化鋁為較佳。 又,預期控制遮光顏料的折射率時,作為低折射率覆膜,氧化矽為較佳,作為高折射率覆膜,氫氧化鋯為較佳。 對於藉由無機化合物被覆遮光顏料之方法,並無特別限制,遮光顏料的製造方法含有下述無機化合物包覆製程為較佳。
•無機化合物被覆製程 無機化合物被覆製程係藉由氧化物和/或氫氧化物包覆上述遮光顏料之製程。作為被覆方法,並無特別限制,例如,可舉出以下濕式塗佈法等。
作為第1濕式塗佈法,首先,混合上述遮光顏料與水來製作漿料。接著,使上述漿料與含有選自包括Si、Zr、Ti、Ge、Al、Y及P之群組中之至少1種之水溶性化合物(例如,矽酸鈉)反應,藉由傾析法和/或離子交換樹脂等去除多於的鹼離子之後,使漿料乾燥來獲得被氧化物被覆之遮光顏料。
作為第2濕式塗佈法,首先,混合上述遮光顏料與醇等有機溶劑來製作漿料。接著,在上述漿料中生成含有選自包括Si、Zr、Ti、Ge、Al、Y及P之群組中的至少1種之醇鹽等有機金屬化合物,以高溫燒成上述漿料。若以高溫燒成上述漿料,則進行溶膠凝膠反應,可獲得經氧化物被覆之遮光顏料。
作為第3濕式塗佈法,在遮光顏料的存在下,利用尿素與氯化鋁,形成含有離子液體之漿料。從該漿料提取遮光顏料,並進行乾燥,之後燒成上述遮光顏料,藉此可獲得經含有氫氧化鋁之氫氧化物被覆之遮光顏料。
<遮光顏料的物性>
(平均一次粒徑) 上述遮光顏料的平均一次粒徑並無特別限制,5~100nm為較佳,30~65nm為更佳。 若平均一次粒徑為30nm以上,則使用組成物獲得之硬化膜的遮光性優異,若為65nm以下,則組成物的經時沉降穩定性優異。 另外,本說明書中,平均一次粒徑表示一次粒子的平均粒徑,平均一次粒徑表示藉由下述方法測定之平均一次粒徑。 試樣:藉由下述實施例中記載之方法製備分散液(遮光顏料25質量%、分散劑7.5質量%、PGMEA;丙二醇單甲醚乙酸酯溶劑67.5質量%),藉由PGMEA將所獲得之分散液稀釋100倍之後,滴加在碳箔上並使其乾燥者。 另外,作為分散劑,使用使遮光顏料以藉由下述方法獲得之圖像中能夠識別遮光顏料的一次粒子之程度分散之分散劑。作為上述分散劑的具體例,可舉出實施例中記載之分散劑。另外,一次粒子係指無凝聚之獨立粒子。 利用透射型電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope),以2萬倍的倍率觀察上述試樣來獲得像。所獲得之圖像的遮光顏料中,選擇一次粒子,藉由圖像處理計算上述一次粒子的面積。 接著,計算將所獲得之面積換算成圓時的直徑。對4視場量、總計400個遮光顏料的一次粒子進行該操作,對所評價之圓換算的直徑進行算術平均來作為遮光顏料的平均一次粒徑。
(導電率) 上述的遮光顏料的導電率並無特別限制,100×104 ~600×104 S/m為較佳,165×104 ~340×104 S/m為更佳,165×104 S/m~220×104 S/m為進一步較佳,170~190×104 S/m為特佳。若遮光顏料的導電率的下限值為165×104 S/m以上,上限值為340×104 S/m以下,則藉由含有遮光顏料之後組成物獲得之硬化膜具有更優異之遮光性,且具有優異之電極的防腐性。 另外,本說明書中,導電率表示利用Mitsubishi Chemical Analytech CO., LTD.製粉體電阻測定系統MCP-PD51,藉由下述方法測定之導電率。 首先,將規定量的遮光顏料放入上述測定裝置的測定容器之後,開始加壓,將壓力變更為0kN、1kN、5kN、10kN、20kN來測定粒子的體積電阻率(ρ)。從該測定結果求出體積電阻率不受壓力影響之條件下的飽和體積電阻率,利用所獲得之飽和體積電阻率,依據σ=1/ρ的關係式計算導電率(σ)。另外,上述試驗在室溫環境下進行。
〔著色劑〕 本發明的組成物可以含有除了遮光顏料以外的著色劑。能夠使用遮光顏料和1種以上的著色劑這兩者來調整硬化膜(遮光膜)的遮光特性。又,例如將硬化膜用作光衰減膜時,針對含有寬波長成分之光,易於均等衰減各波長。 作為著色劑,可舉出顏料及染料。 組成物含有著色劑時,遮光顏料與著色劑的合計含量相對於組成物的固體成分的總質量為10~90質量%為較佳,30~70質量%為更佳,40~60質量%為進一步較佳。 另外,由本發明的組成物形成之硬化膜用作光衰減膜時,遮光顏料與著色劑的合計含量比上述較佳範圍少亦較佳。 又,著色劑的含量相對於遮光顏料的含量的質量比(著色劑的含量/遮光顏料的含量)為0.1~9.0為較佳。
<顏料> (黑色顏料) 作為上述顏料,例如可舉出黑色顏料。 黑色顏料能夠使用各種公知的黑色顏料。黑色顏料可以為無機顏料,亦可以為有機顏料。然而,黑色顏料與上述遮光顏料不同。 作為黑色的無機顏料,可舉出含有選自包括鈦(Ti)及鋯(Zr)等第4族的金屬元素、釩(V)及鈮(Nb)等第5族的金屬元素、鈷(Co)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錳(Mn)、釕(Ru)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錫(Sn)及銀(Ag)之群組中的1種或2種以上的金屬元素之金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物等。其中,上述金屬氮化物及金屬氮氧化物中的金屬為3~7族的過渡金屬中電負度為1.22~1.80的除了鉿以外的過渡金屬時,上述金屬氮化物不含有鉿及鎢中的任一種。又,上述金屬氮化物及金屬氮氧化物中的金屬為鉿時,上述金屬氮化物不含有鎢。 無機顏料可實施表面修飾處理。例如可舉出利用具有矽基和烷基之表面處理劑實施了表面修飾處理的無機粒子,可舉出“KTP-09”系列(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)等。又,金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物亦可以用作進一步混合有其他原子之粒子。例如亦可用作進一步含有選自週期表13~17族元素之原子(較佳為硫原子)之金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物。 作為黑色顏料,亦可舉出碳黑。作為碳黑的具體例,可舉出市售品C.I.顏料黑1等有機顏料及C.I.顏料黑7等無機顏料。
其中,作為黑色顏料,第4族的金屬元素的氮化物或氮氧化物、第5族的金屬元素的氮化物或氮氧化物、或者碳黑為較佳,鈦的氮化物或氮氧化物、鋯的氮化物或氮氧化物、釩的氮化物或氮氧化物、鈮的氮化物或氮氧化物、或者碳黑為更佳。 另外,鈦的氮化物係氮化鈦,鋯的氮化物係氮化鋯,釩的氮化物係氮化釩,鈮的氮化物係氮化鈮。又,鈦的氮氧化物係氮氧化鈦,鋯的氮氧化物係氮氧化鋯,釩的氮氧化物係氮氧化釩,鈮的氮氧化物係氮氧化鈮。
黑色顏料為盡量細膩的顏料為較佳。若亦考慮處理性,則黑色顏料的平均一次粒徑為0.01~0.1μm為較佳,0.01~0.05μm為更佳。
另外,在本說明書中,氮化鈦表示TiN,可以含有製造上不可避免的氧原子(例如TiN的粒子的表面未預期地被氧化者等)。 在本說明書中,氮化鈦表示源自將CuKα射線作為X射線源時的(200)面之峰的折射角2θ為42.5°~42.8°的化合物。 又,在本說明書中,氮氧化鈦表示源自將CuKα射線作為X射線源時的(200)面之峰的折射角2θ超過42.8°的化合物。作為氮氧化鈦的上述折射角2θ的上限值,並無特別限制,43.5°以下為較佳。 作為氮氧化鈦,例如可舉出鈦黑等,更具體而言,例如可舉出含有可由TiO2 、Tin O2n-1 (1≤n≤20)表示之低價二氧化鈦和/或可由TiNx Oy (0<x<2.0,0.1<y<2.0)表示之氮氧化鈦之形態。在以下說明中,將氮化鈦(上述折射角2θ為42.5°~42.8°)及氮氧化鈦(上述折射角2θ超過42.8°)統稱為鈦氮化物,並對其形態進行說明。 又,鈦氮化物可用作進一步混合有其他原子之粒子。例如鈦氮化物可用作進一步含有選自週期表13~17族元素之原子(較佳為硫原子)之含鈦氮化物粒子。另外,在其他金屬氮化物中亦同樣地,作為氮化金屬和氮氧化金屬的統稱金屬氮化物可用作進一步混合有其他原子之粒子。例如金屬氮化物亦可用作進一步含有選自週期表13~17族元素之原子(較佳為硫原子)之金屬氮化物。
將CuKα射線作為X射線源來測定鈦氮化物的X射線折射光譜時,作為強度最強的峰,TiN在2θ=42.5°附近觀測到源自(200)面之峰,而TiO在2θ=43.4°附近觀測到源自(200)面之峰。另一方面,雖非為強度最強的峰,但銳鈦礦型TiO2 在2θ=48.1°附近觀測到了源自(200)面之峰,而金紅石型TiO2 則在2θ=39.2°附近觀測到了源自(200)面之峰。因此,氮氧化鈦含有氧原子越多,峰位置相對於42.5°的越向高角度側移動。
鈦氮化物含有氧化鈦TiO2 時,作為強度最強的峰,可在2θ=25.3°附近觀察到源自銳鈦礦型TiO2 (101)之峰,且在2θ=27.4°附近觀察到源自金紅石型TiO2 (110)之峰。然而,TiO2 為白色,會成為降低硬化組成物來獲得之遮光膜的遮光性的要素,因此減少至不會作為峰而被觀察到的程度為較佳。
從藉由上述X射線折射光譜的測定來獲得之峰的半峰寬度求出構成鈦氮化物之微晶尺寸。微晶尺寸的計算能夠利用謝勒(Scherrer)公式進行。
作為構成鈦氮化物之微晶尺寸,50nm以下為較佳,20nm以上為較佳。若微晶尺寸為20~50nm,則利用組成物形成之硬化膜的紫外線(尤其i射線(波長365nm))透射率易於變得更高,並可獲得感光性更高的組成物。
關於鈦氮化物的比表面積並無特別限制,可藉由BET(Brunauer、Emmett、Teller)法求出。鈦氮化物的比表面積為5~100m2 /g為較佳,10~60m2 /g為更佳。
作為黑色顏料的製造方法,並無特別限制,能夠使用公知的製造方法,例如可舉出氣相反應法。作為氣相反應法,可舉出電爐法及熱電漿法等,但從雜質的混入少,粒徑容易均勻,且生產性高的觀點考慮,熱電漿法為較佳。 在熱電漿法中,作為產生熱電漿的方法,並無特別限制,可舉出直流電弧放電、多層電弧放電、高頻率(RF)電漿及混合電漿等,從電極混入的雜質少的高頻率電漿為更佳。 作為基於熱電漿法之黑色顏料的具體製造方法並無特別限制,例如作為鈦氮化物的製造方法,可以舉出在電漿火焰中使四氯化鈦和氨氣反應之方法(日本特開平2-022110號公報);利用高頻率熱電漿使鈦粉末蒸發,以氮為載氣導入,使其在冷卻過程中氮化而進行合成之方法(日本特開昭61-011140號公報);及向電漿的周緣部吹入氨氣之方法(日本特開昭63-085007號)等。 其中,作為黑色顏料的製造方法,並不限於以上,只要能夠獲得具有所需物性之黑色顏料,則並不限制製造方法。
黑色顏料可以在其表面具有含有矽之化合物(以下稱為“含矽化合物”。)的層。亦即,可以將上述金屬原子的(氧)氮化物利用含矽化合物被覆而作為黑色顏料。 作為被覆金屬原子的(氧)氮化物之方法並無特別限制,能夠使用公知的方法,例如可以舉出日本特開昭53-033228號公報的2頁右下~4頁右上中記載之方法(使用金屬原子的(氧)氮化物來代替鈦氧化物)、日本特開2008-069193號公報的段落0015~0043中記載之方法(使用金屬原子的(氧)氮化物來代替微粒二氧化鈦)、日本特開2016-074870號公報的段落0020及段落0124~0138中記載之方法(使用金屬原子的(氧)氮化物來代替金屬氧化物微粒),上述內容引入本說明書中。 黑色顏料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
(其他顏料) 顏料可以為除了黑色顏料以外的其他顏料,其他顏料可以為無機顏料,亦可以為有機顏料。
•無機顏料 作為無機顏料,並無特別限制,能夠使用公知的無機顏料。 作為無機顏料的例子,例如可以舉出鋅白、鉛白、鋅鋇白、氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵、沉降性硫酸鋇、重晶石粉、鉛丹、氧化鐵紅、黃鉛、鋅黃(鉻酸鋅鉀(zinc potassium chromate)、四鹼式鉻酸鋅(zinc tetroxy chromate))、群青藍(ultramarin blue)、普魯士藍(亞鐵氰化鉀(potassium ferrocyanide))、鋯石灰(zircon grey)、鐠黃(Praseodymium yellow)、鉻鈦黃、鉻綠、孔雀綠、維多利亞綠(victoria green)、鐵藍(iron blue)(與普魯士藍無關)、釩鋯藍(vanadium zirconium blue)、鉻錫紅(chrome tin pink)、錳紅(manganese pink)及橙紅(salmon pink)等。 無機顏料可實施有表面修飾處理。例如可舉出利用具有矽基和烷基之表面處理劑實施了表面修飾處理的無機顏料,可舉出“KTP-09”系列(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)等。
亦能夠使用具有紅外線吸收性之顏料。 作為具有紅外線吸收性之顏料,鎢化合物及金屬硼化物等為較佳,其中,從紅外區域的波長的遮光性優異之觀點考慮,鎢化合物為較佳。尤其,從與基於曝光之硬化效率有關之肟系聚合起始劑的光吸收波長區域、及可見光區域的透光性優異之觀點考慮,鎢化合物為較佳。
該等顏料可併用2種以上,又,可以與後述染料併用。為了調整色調,並提高所需波長區域的遮光性,例如可舉出對黑色、或具有紅外線遮光性之顏料混合紅色、綠色、黄色、橙色、紫色、及藍色等彩色顏料或後述染料之形態。對具有紅外線遮光性之顏料混合紅色顏料或染料、或者紫色顏料或染料為較佳,對具有紅外線遮光性之顏料混合紅色顏料為更佳。 進而,亦可以添加後述紅外線吸收劑。
•有機顏料 作為有機顏料,可舉出例如比色指數(C.I.)顏料黃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7、10、36、37、58、59等; C.I.顏料紫1、19、23、27、32、37、42等; C.I.顏料藍1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80等。 另外,顏料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
<染料> 作為著色染料,例如除了R(紅)、G(綠)及B(藍)等彩色系的染料(彩色染料)以外,亦能夠使用日本特開2014-042375的段落0027~0200中記載之著色劑。又,能夠使用黑色染料。 作為染料,例如能夠使用日本特開昭64-090403號公報、日本特開昭64-091102號公報、日本特開平1-094301號公報、日本特開平6-011614號公報、日本特登2592207號、美國專利4808501號、美國專利5667920號、美國專利505950號、美國專利5667920號、日本特開平5-333207號公報、日本特開平6-035183號公報、日本特開平6-051115號公報及日本特開平6-194828號公報等中揭示之色素。若作為化學結構予以區分,則能夠使用吡唑偶氮化合物、吡咯亞甲基化合物、苯胺偶氮化合物、三苯甲烷化合物、蒽醌化合物、亞苄基化合物、氧雜菁(oxonol)化合物、吡唑並三唑偶氮化合物、吡啶酮偶氮化合物、花青化合物、啡噻嗪化合物或吡咯並吡唑甲亞胺化合物等。又,作為染料,可使用色素多聚體。作為色素多聚體,可舉出日本特開2011-213925號公報及日本特開2013-041097號公報中記載之化合物。又,亦可使用分子內具有聚合性基之聚合性染料,作為市售品,例如可舉出Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製RDW系列。
<紅外線吸收劑> 上述著色劑可以進一步含有紅外線吸收劑。 紅外線吸收劑表示在紅外區域(較佳為波長650~1300nm)的波長區域具有吸收之化合物。作為紅外線吸收劑,在波長675~900nm的波長區域具有極大吸收之化合物為較佳。 作為具有該種分光特性之著色劑,例如可以舉出吡咯并吡咯化合物、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、方酸菁(squarylium)化合物、萘酞菁化合物、夸特銳烯(quaterrylene)化合物、二硫醇金屬錯合物系化合物及克酮鎓(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、芳酸菁化合物及克酮鎓(croconium)化合物可使用日本特開2010-111750號公報的段落0010~0081中揭示的化合物,該內容引入本說明書中。花青化合物例如能夠參考“功能性色素,大河原信/鬆岡賢/北尾悌次郎/平嶋恆亮・著,Kodansha Scientific Ltd.”,該內容引入本申請說明書中。
作為具有上述分光特性之著色劑,可使用日本特開平07-164729號公報的段落0004~0016中所揭示的化合物和/或日本特開2002-146254號公報的段落0027~0062中所揭示的化合物、日本特開2011-164583號公報的段落0034~0067中所揭示的包括含有Cu和/或P之氧化物的微晶且數平均凝聚粒徑為5~200nm的近紅外線吸收粒子。
作為在波長675~900nm的波長區域具有極大吸收之化合物,選自包括花青化合物、吡咯並吡咯化合物、芳酸菁化合物、酞菁化合物及萘酞菁化合物之群組中的至少1種為較佳。 又,紅外線吸收劑為在25℃的水中溶解1質量%以上的化合物為較佳,在25℃的水中溶解10質量%以上的化合物為更佳。若使用該等化合物,則耐溶劑性得到改善。 吡咯並吡咯化合物能夠參考日本特開2010-222557號公報的0049~0062,該內容引入本說明書中。花青化合物及芳酸菁化合物能夠參考國際公開2014/088063號公報的段落0022~0063、國際公開2014/030628號公報的段落0053~0118、日本特開2014-059550號公報的段落0028~0074、國際公開2012/169447號公報的段落0013~0091、日本特開2015-176046號公報的段落0019~0033、日本特開2014-063144號公報的段落0053~0099、日本特開2014-052431號公報的段落0085~0150、日本特開2014-044301號公報的段落0076~0124、日本特開2012-008532號公報的段落0045~0078、日本特開2015-172102號公報的段落0027~0067、日本特開2015-172004號公報的段落0029~0067、日本特開2015-040895號公報的段落0029~0085、日本特開2014-126642號公報的段落0022~0036、日本特開2014-148567號公報的段落0011~0017、日本特開2015-157893號公報的段落0010~0025、日本特開2014-095007號公報的段落0013~0026、日本特開2014-080487號公報的段落0013~0047及日本特開2013-227403號公報的段落0007~0028等,該內容引入本說明書中。
〔樹脂〕 本發明的組成物含有樹脂。作為樹脂,例如可舉出分散劑及鹼可溶性樹脂等。 作為樹脂在組成物中的含量,並無特別限制,相對於組成物的總固體成分,3~60質量%為較佳,10~40質量%為更佳,15~35質量%為進一步較佳。樹脂可單獨使用1種,亦可併用2種以上。併用2種以上的樹脂時,合計含量在上述範圍內者為較佳。 樹脂的分子量超過2000。另外,樹脂的分子量為多分散時,重量平均分子量超過2000。
<分散劑> 組成物含有分散劑為較佳。另外,在本說明書中,分散劑表示與後述鹼可溶性樹脂不同的化合物。 作為分散劑在組成物中的含量,並無特別限制,相對於組成物的總固體成分,2~40質量%為較佳,5~30質量%為更佳,10~20質量%為進一步較佳。 分散劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。併用2種以上的分散劑時,合計含量在上述範圍內者為較佳。 又,組成物中的分散劑(較佳為接枝型高分子)的含量相對於遮光顏料的含量的質量比(分散劑的含量/遮光顏料的含量)為0.05~1.00為較佳,0.05~0.35為更佳,0.20~0.35為進一步較佳。
作為分散劑,例如能夠適當選擇公知的分散劑來使用。其中,高分子化合物為較佳。 作為分散劑,可舉出高分子分散劑〔例如,聚醯胺胺及其鹽、聚羧酸及其鹽、高分子量不飽和酸酯、改質聚胺基甲酸酯、改質聚酯、改質聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸共聚物、萘磺酸福馬林縮合物〕、聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺及顏料衍生物等。 高分子化合物能夠依據其結構進一步分類為直鏈狀高分子、末端改質型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
•高分子化合物 高分子化合物吸附於遮光顏料及依據所需併用之其他顏料(以下,將遮光顏料及其他顏料亦簡單統稱為“顏料”)等被分散體的表面,發揮防止被分散體的再凝聚之作用。因此,含有對顏料表面的固著部位之末端改質型高分子、接枝型(含有高分子鏈)高分子、或嵌段型高分子為較佳。
上述高分子化合物可以含有硬化性基。 作為硬化性基,例如可舉出乙烯性不飽和基(例如(甲基)丙烯醯基、乙烯基及苯乙烯基等)及環狀醚基(例如環氧基、氧雜環丁基等)等,但並不限於該等。 其中,作為硬化性基,從在自由基反應中能夠進行聚合控制的觀點考慮,乙烯性不飽和基為較佳。乙烯性不飽和基為(甲基)丙烯醯基為更佳。
具有硬化性基之樹脂含有選自包括聚酯結構及聚醚結構之群組中的至少1種為較佳。此時,可以在主鏈含有聚酯結構和/或聚醚結構,如後述在上述樹脂包含含有接枝鏈之結構單元時,上述高分子鏈可以含有聚酯結構和/或聚醚結構。 作為上述樹脂,上述高分子鏈含有聚酯結構為更佳。
高分子化合物包含含有接枝鏈之結構單元為較佳。另外,在本說明書中,“結構單元”與“重複單元”的含義相同。 含有該種含有接枝鏈之結構單元之高分子化合物藉由接枝鏈具有與溶劑的親和性,因此顏料等的分散性及經時後的分散穩定性(經時穩定性)優異。又,藉由存在接枝鏈,包含含有接枝鏈之結構單元之高分子化合物與聚合性化合物或其他能夠併用之樹脂等具有親和性。其結果,在鹼顯影中不易生成殘渣。 若接枝鏈變長,則立體排斥效果提高而顏料等的分散性得到提高。另一方面,若接枝鏈過長,則對顏料等的吸附力下降,顏料等的分散性具有下降的傾向。因此,接枝鏈為氫原子以外的原子數為40~10000為較佳,氫原子以外的原子數為50~2000為更佳,氫原子以外的原子數為60~500為進一步較佳。 其中,接枝鏈表示共聚物的主鏈的根部(從主鏈支化之基團中與主鏈鍵結之原子)至從主鏈支化之基團的末端。
接枝鏈含有聚合物結構為較佳,作為該種聚合物結構,例如可舉出聚(甲基)丙烯酸酯結構(例如,聚(甲基)丙烯酸結構)、聚酯結構、聚胺基甲酸酯結構、聚脲結構、聚醯胺結構及聚醚結構等。 為了提高接枝鏈與溶劑的相互作用性,並藉此提高顏料等的分散性,接枝鏈係含有選自包括聚酯結構、聚醚結構及聚(甲基)丙烯酸酯結構之群組中之至少1種之接枝鏈為較佳,含有聚酯結構及聚醚結構中的至少一個之接枝鏈為更佳。
作為含有此類接枝鏈之巨單體(具有聚合物結構,鍵結在共聚物的主鏈來構成接枝鏈之單體),並無特別限定,能夠較佳地使用含有反應性雙鍵性基團之巨單體。
作為與高分子化合物所含有之含有接枝鏈之結構單元對應且較佳地用於合成高分子化合物之市售的巨單體,可使用AA-6(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AA-10(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AB-6(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AS-6(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AN-6(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AW-6(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AA-714(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AY-707(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AY-714(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AK-5(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AK-30(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、AK-32(商品名,TOAGOSEI CO., LTD.製)、Blemmer PP-100(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer PP-500(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer PP-800(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer PP-1000(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer 55-PET-800(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer PME-4000(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer PSE-400(商品名,NOF CORPORATION.製)、Blemmer PSE-1300(商品名,NOF CORPORATION.製)或Blemmer 43PAPE-600B(商品名,NOF CORPORATION.製)等。其中,AA-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.製)、AA-10(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.製)、AB-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.製)、AS-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.製)、AN-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.製)、或Blemmer PME-4000(商品名,NOF CORPORATION.製)為較佳。
上述分散劑含有選自包括聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及環狀或鏈狀的聚酯之群組中的至少1種結構為較佳,含有選自包括聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及鏈狀的聚酯之群組中的至少1種結構為更佳,含有選自包括聚丙烯酸甲酯結構、聚甲基丙烯酸甲酯結構、聚己內酯結構及聚戊內酯結構之群組中的至少1種結構為進一步較佳。分散劑可以為在1種分散劑中單獨含有上述結構的分散劑,亦可以為在1種分散劑中含有複數種此類結構的分散劑。 其中,聚己內酯結構表示含有開環ε-己內酯結構作為重複單元的結構。聚戊內酯結構表示含有開環δ-戊內酯結構作為重複單元的結構。 作為含有聚己內酯結構之分散劑的具體例,可舉出下述式(1)及下述式(2)中的j及k為5的分散劑。又,作為含有聚戊內酯結構之分散劑的具體例,可舉出下述式(1)及下述式(2)中的j及k為4的分散劑。 作為含有聚丙烯酸甲酯結構之分散劑的具體例,可舉出下述式(4)中的X5 為氫原子,且R4 為甲基的分散劑。又,作為含有聚甲基丙烯酸甲酯結構之分散劑的具體例,可舉出下述式(4)中的X5 為甲基,且R4 為甲基的分散劑。
•含有接枝鏈之結構單元 作為含有接枝鏈之結構單元,高分子化合物含有由下述式(1)~(4)中的任一個表示之結構單元為較佳,含有由下述式(1A)、下述式(2A)、下述式(3A)、下述式(3B)及下述(4)中的任一個表示之結構單元為更佳。
[化學式1]
Figure 02_image001
在式(1)~(4)中,W1 、W2 、W3 及W4 分別獨立地表示氧原子或NH。W1 、W2 、W3 及W4 為氧原子為較佳。 在式(1)~(4)中,X1 、X2 、X3 、X4 及X5 分別獨立地表示氫原子或一價的有機基團。作為X1 、X2 、X3 、X4 及X5 ,從合成上的制約的觀點考慮,分別獨立地為氫原子或碳數(碳原子數)1~12的烷基為較佳,分別獨立地為氫原子或甲基為更佳,甲基為進一步較佳。
在式(1)~(4)中,Y1 、Y2 、Y3 及Y4 分別獨立地表示二價的連結基,連結基的結構方面並無特別的限制。作為由Y1 、Y2 、Y3 及Y4 表示之二價的連結基,具體而言,可舉出下述(Y-1)~(Y-21)的連結基等為例。在以下所示之結構中,A、B分別表示與式(1)~(4)中的左末端基、右末端基的鍵結部位。 在以下所示之結構中,從合成的簡便性考慮,(Y-2)或(Y-13)為更佳。
[化學式2]
Figure 02_image003
在式(1)~(4)中,Z1 、Z2 、Z3 及Z4 分別獨立地表示一價的有機基團。有機基團的結構並無特別限定,具體而言,可舉出烷基、羥基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷硫醚基、芳硫醚基、雜芳硫醚基及胺基等。其中,作為由Z1 、Z2 、Z3 及Z4 表示之有機基團,尤其從提高分散性的觀點考慮,具有立體排斥效果之基團為較佳,分別獨立地為碳數5~24的烷基或烷氧基為更佳,其中,尤其分別獨立地為碳數5~24的支鏈烷基、碳數5~24的環狀烷基、或碳數5~24的烷氧基為進一步較佳。另外,烷氧基中包含之烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一個。
在式(1)~(4)中,n、m、p及q分別獨立地為1~500的整數。 又,在式(1)及(2)中,j及k分別獨立地表示2~8的整數。從組成物的經時穩定性及顯影性的觀點考慮,式(1)及(2)中的j及k為4~6的整數為較佳,5為更佳。 又,在式(1)及(2)中,n及m為10以上的整數為較佳,20以上的整數為更佳。又,分散劑含有聚己內酯結構及聚戊內酯結構時,作為聚己內酯結構的重複數與聚戊內酯的重複數之和,10以上的整數為較佳,20以上的整數為更佳。
在式(3)中,R3 表示支鏈狀或者直鏈狀的伸烷基,碳數1~10的伸烷基為較佳,碳數2或3的伸烷基為更佳。p為2~500時,存在複數個之R3 可相互相同亦可互不相同。 在式(4)中,R4 表示氫原子或一價的有機基團,作為該一價的有機基團,結構上並無特別限定。作為R4 ,氫原子、烷基、芳基或雜芳基為較佳,氫原子或烷基為更佳。R4 為烷基時,作為烷基,碳數1~20的直鏈狀烷基、碳數3~20的支鏈狀烷基或碳數5~20的環狀烷基為較佳,碳數1~20的直鏈狀烷基為更佳,碳數1~6的直鏈狀烷基為進一步較佳。在式(4)中,q為2~500時,接枝共聚物中存在複數個之X5 及R4 可相互相同亦可互不相同。
又,高分子化合物可以含有2種以上的結構不同且含有接枝鏈之結構單元。亦即,高分子化合物的分子中可以包含結構互不相同之以式(1)~(4)表示之結構單元,又,式(1)~(4)中,n、m、p及q分別表示2以上的整數時,式(1)及式(2)中,可在側鏈中包含j及k互不相同之結構,式(3)及式(4)中,分子內存在複數個之R3 、R4 及X5 可相互相同亦可互不相同。
作為由式(1)表示之結構單元,從組成物的經時穩定性及顯影性的觀點考慮,以下述式(1A)表示之結構單元為更佳。 又,作為由式(2)表示之結構單元,從組成物的經時穩定性及顯影性的觀點考慮,以下述式(2A)表示之結構單元為更佳。
[化學式3]
Figure 02_image005
在式(1A)中,X1 、Y1 、Z1 及n與式(1)中的X1 、Y1 、Z1 及n的含義相同,較佳範圍亦相同。在式(2A)中,X2 、Y2 、Z2 及m與式(2)中的X2 、Y2 、Z2 及m的含義相同,較佳範圍亦相同。
又,作為由式(3)表示之結構單元,從組成物的經時穩定性及顯影性的觀點考慮,以下述式(3A)或式(3B)表示之結構單元為更佳。
[化學式4]
Figure 02_image007
在式(3A)或(3B)中,X3 、Y3 、Z3 及p與式(3)中的X3 、Y3 、Z3 及p的含義相同,較佳範圍亦相同。
作為含有接枝鏈之結構單元,高分子化合物含有由式(1A)表示之結構單元為更佳。
在高分子化合物中,含有接枝鏈之結構單元(例如,由上述式(1)~(4)表示之結構單元)以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量,以2~90質量%的範圍包含為較佳,以5~30質量%的範圍包含為更佳。若在該範圍內包含含有接枝鏈之結構單元,則顏料的分散性高,形成硬化膜時的顯影性良好。
•疏水性結構單元 又,高分子化合物包含與含有接枝鏈之結構單元不同(亦即,並不相當於含有接枝鏈之結構單元)之疏水性結構單元為較佳。其中,在本發明中,疏水性結構單元係不含有酸基(例如,羧酸基、磺酸基、磷酸基、酚性羥基等)之結構單元。
疏水性結構單元係源自(對應)ClogP值為1.2以上的化合物(單體)之結構單元為較佳,源自ClogP值為1.2~8的化合物之結構單元為更佳。藉此,能夠更確實地顯現本發明的效果。
ClogP值係藉由能夠從Daylight Chemical Information System, Inc,獲得之程序“CLOGP”計算之值。該程序提供藉由Hansch, Leo的fragmentapproach(參考下述文獻)計算出之“計算logP”的值。片段法(fragment approach)依據化合物的化學結構,將化學結構分割為部分結構(片段),總計分配於該片段之logP貢獻量,藉此推算化合物的logP值。其詳細內容記載於以下文獻中。在本說明書中,使用藉由程序CLOGP v4.82計算出之ClogP值。 A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol.4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds., p.295, Pergamon Press, 1990 C. Hansch & A. J. Leo. SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology. John Wiley & Sons. A.J. Leo. Calculating logPoct from structure. Chem. Rev., 93, 1281-1306, 1993.
logP表示分配係數P(Partition Coefficient)的常用對數,係以定量的數值表示某一有機化合物在油(通常為1-辛醇)與水的2相系的平衡中如何分配之物性值,由以下式表示。 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。 若logP的值夾著0而正向(plus)增大,則表示油溶性增加,若絕對值負向(minus)增大,則水溶性增加,與有機化合物的水溶性有負相關,作為估計有機化合物的親疏水性之參數而廣泛利用。
高分子化合物作為疏水性結構單元,含有選自源自由下述式(i)~(iii)表示之單體的結構單元之1種以上的結構單元為較佳。
[化學式5]
Figure 02_image009
在上述式(i)~(iii)中,R1 、R2 及R3 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子等)或碳數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基、丙基等)。 R1 、R2 及R3 係氫原子或碳數1~3的烷基為較佳,氫原子或甲基為更佳。R2 及R3 係氫原子為進一步較佳。 X表示氧原子(-O-)或亞胺基(-NH-),氧原子為較佳。
L係單鍵或二價的連結基。作為二價的連結基,可舉出二價的脂肪族基(例如,伸烷基、經取代伸烷基、伸烯基、經取代伸烯基、伸炔基、取代伸炔基)、二價的芳香族基(例如,伸芳基、經取代伸芳基)、二價的雜環基、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、經取代亞胺基(-NR31 -,其中,R31 為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、羰基(-CO-)及該等的組合等。
二價的脂肪族基可具有環狀結構或分支結構。脂肪族基的碳數為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。脂肪族基可以為不飽和脂肪族基,亦可以為飽和脂肪族基,但飽和脂肪族基為較佳。又,脂肪族基可具有取代基。取代基的例子可舉出鹵原子、芳香族基及雜環基等。
二價的芳香族基的碳數為6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。又,芳香族基可具有取代基。取代基的例子可舉出鹵原子、脂肪族基、芳香族基及雜環基等。
二價的雜環基作為雜環含有5員環或6員環為較佳。雜環上可縮合有其他雜環、脂肪族環或芳香族環。又,雜環基可具有取代基。作為取代基的例子,可舉出鹵原子、羥基、氧代基(=O)、硫代基(=S)、亞胺基(=NH)、經取代亞胺基(=N-R32 ,其中,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係單鍵、伸烷基或含有氧化烯結構之二價的連結基為較佳。氧化烯結構係氧乙烯結構或氧丙烯結構為更佳。又,L可以含有重複包含2個以上的氧化烯結構之聚氧化烯結構。作為聚氧化烯結構,聚氧乙烯結構或聚氧丙烯結構為較佳。聚氧乙烯結構由-(OCH2 CH2 )n-表示,n為2以上的整數為較佳,2~10的整數為更佳。
作為Z,可舉出脂肪族基(例如,烷基、經取代烷基、不飽和烷基及經取代不飽和烷基)、芳香族基(例如,芳基、經取代芳基、伸芳基、經取代伸芳基)、雜環基或該等的組合。該等基團中可包含氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亞胺基(-NH-)、經取代亞胺基(-NR31 -、其中,R31 為脂肪族基、芳香族基或雜環基)或羰基(-CO-)。
脂肪族基可具有環狀結構或分支結構。脂肪族基的碳數為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。脂肪族基中還包含聚環烴基、交聯環式烴基,作為環集合烴基的例子,包含雙環己基、全氫萘基、聯苯基及4-環己基苯基等。作為交聯環式烴環,例如,可舉出:蒎烷(pinane)、莰烷(bornane)、降蒎烷(norpinane)、降莰烷(norbornane)、雙環辛烷環(雙環[2.2.2]辛烷環、雙環[3.2.1]辛烷環等)等2環式烴環;高佈雷烷(homobledane)、金剛烷、三環[5.2.1.02,6 ]癸烷、三環[4.3.1.12,5 ]十一烷環等3環式烴環;四環[4.4.0.12,5 .17,10 ]十二烷及全氫-1,4-亞甲基-5,8-亞甲基萘環等4環式烴環等。又,交聯環式烴環中還包含稠環式烴環,例如,全氫萘(十氫萘)、全氫蒽、全氫菲、全氫苊、全氫芴、全氫茚及全氫葩環等縮合有複數個5~8員環烷烴環之稠環。 與不飽和脂肪族基相比,脂肪族基係飽和脂肪族基為較佳。又,脂肪族基可具有取代基。取代基的例子可舉出鹵原子、芳香族基及雜環基。其中,作為取代基,脂肪族基不具有酸基。
芳香族基的碳數為6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。又,芳香族基可具有取代基。取代基的例子可舉出鹵原子、脂肪族基、芳香族基及雜環基。其中,作為取代基,芳香族基不具有酸基。
雜環基作為雜環含有5員環或6員環為較佳。雜環上可縮合有其他雜環、脂肪族環或芳香族環。又,雜環基可具有取代基。作為取代基的例子,可舉出鹵原子、羥基、氧代基(=O)、硫代基(=S)、亞胺基(=NH)、經取代亞胺基(=N-R32 ,其中,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,作為取代基,雜環基不具有酸基。
在上述式(iii)中,R4 、R5 及R6 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子等)、碳數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基、丙基等)、Z或L-Z。其中,L及Z與上述基團的含義相同。作為R4 、R5 及R6 ,氫原子或碳數為1~3的烷基為較佳,氫原子為更佳。
作為由上述式(i)表示之單體,R1 、R2 及R3 為氫原子或甲基、L為單鍵或伸烷基或者包含氧化烯結構之二價的連結基、X為氧原子或亞胺基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基之化合物為較佳。 又,作為由上述式(ii)表示之單體,R1 為氫原子或甲基、L為伸烷基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基之化合物為較佳。又,作為由上述式(iii)表示之單體,R4 、R5 及R6 為氫原子或甲基、Z為脂肪族基、雜環基或芳香族基之化合物為較佳。
作為由式(i)~(iii)表示之代表性化合物的例子,可舉出選自丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類及苯乙烯類等之自由基聚合性化合物。 另外,作為由式(i)~(iii)表示之代表性化合物的例子,能夠參考日本特開2013-249417號公報的段落0089~0093中記載之化合物,該等內容引入本說明書中。
在高分子化合物中,疏水性結構單元以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量,以10~90%的範圍包含為較佳,以20~80%的範圍包含為更佳。含量在上述範圍內的情況下可充分形成圖案。
•能夠與顏料等形成相互作用之官能基 高分子化合物能夠導入能夠與顏料等(例如遮光顏料)形成相互作用之官能基。其中,高分子化合物還包含含有能夠與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元為較佳。 作為能夠與該顏料等形成相互作用之官能基,例如可舉出酸基、鹼基、配位性基及具有反應性之官能基等。 高分子化合物具有酸基、鹼基、配位性基或具有反應性之官能基時,分別含有具有酸基之結構單元、具有鹼基之結構單元、具有配位性基之結構單元或具有反應性之結構單元為較佳。 尤其,若高分子化合物進一步含有羧酸基等鹼可溶性基作為酸基,則能夠對高分子化合物賦予用於基於鹼顯影之圖案形成的顯影性。 亦即,若對高分子化合物導入鹼可溶性基,則上述組成物中,作為有助於顏料等的分散之分散劑的高分子化合物含有鹼可溶性。關於含有此類高分子化合物之組成物,經曝光形成之硬化膜的遮光性優異,且未曝光部的鹼顯影性得到提高。 又,若高分子化合物包含含有酸基之結構單元,則高分子化合物具有易與溶劑相溶且塗佈性亦得到提高之傾向。 推測這是因為,含有酸基之結構單元中的酸基易與顏料等相互作用,高分子化合物使顏料等穩定地分散,並且使顏料等分散之高分子化合物的黏度變低,高分子化合物本身亦容易穩定地分散。
其中,含有作為酸基的鹼可溶性基之結構單元可以為與上述的含有接枝鏈之結構單元相同的結構單元,亦可以為不同的結構單元,但含有作為酸基的鹼可溶性基之結構單元係與上述的疏水性結構單元不同的結構單元(亦即,並不相當於上述的疏水性結構單元)。
作為能夠與顏料等形成相互作用之官能基的酸基,例如有羧酸基、磺酸基、磷酸基、或酚性羥基等,羧酸基、磺酸基及磷酸基中的至少1種為較佳,羧酸基為進一步較佳。羧酸基對顏料等的吸附力良好,且分散性高。 亦即,高分子化合物還包含含有羧酸基、磺酸基及磷酸基中的至少1種之結構單元為較佳。
高分子化合物可具有1種或2種以上的含有酸基之結構單元。 高分子化合物可以包含或不包含含有酸基之結構單元,但含有時,含有酸基之結構單元的含量以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量為5~80質量%為較佳,從抑制基於鹼顯影之圖像強度的損傷的觀點考慮,10~60質量%為更佳。
作為能夠與顏料等形成相互作用之官能基的鹼基,例如有一級胺基、二級胺基、三級胺基、含有N原子之雜環及醯胺基等,從對顏料等的吸附力良好,且分散性高的觀點考慮,較佳之鹼基為三級胺基。高分子化合物能夠含有1種或2種以上的該等鹼基。 高分子化合物可包含或不包含含有鹼基之結構單元,但含有時,含有鹼基之結構單元的含量以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量為0.01~50質量%為較佳,從抑制阻礙顯影性之觀點考慮,0.01~30質量%為更佳。
作為能夠與顏料等形成相互作用之官能基的配位性基及具有反應性之官能基,例如可舉出乙醯乙醯氧基、三烷氧基甲矽烷基、異氰酸酯基、酸酐及醯氯等。從對顏料等的吸附力良好,且顏料等的分散性高的觀點考慮,較佳之官能基為乙醯基乙醯氧基。高分子化合物可具有1種或2種以上的該等基團。 高分子化合物可包含或不包含含有配位性基之結構單元或含有具有反應性之官能基之結構單元,但含有時,該等結構單元的含量以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量為10~80質量%為較佳,從抑制阻礙顯影性的觀點考慮,20~60質量%為更佳。
上述高分子化合物除了接枝鏈以外還含有能夠與顏料等形成相互作用之官能基時,含有上述各種能夠與顏料等形成相互作用之官能基即可,並不特別限定該等官能基如何被導入,但高分子化合物含有選自源自由下述式(iv)~(vi)表示之單體的結構單元之1種以上的結構單元為較佳。
[化學式6]
Figure 02_image011
在式(iv)~(vi)中,R11 、R12 及R13 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子等)或碳數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基、丙基等)。 在式(iv)~(vi)中,R11 、R12 、及R13 分別獨立地為氫原子或碳數1~3的烷基為較佳,分別獨立地為氫原子或甲基為更佳。在通式(iv)中,R12 及R13 分別為氫原子為進一步較佳。
式(iv)中的X1 表示氧原子(-O-)或亞胺基(-NH-),係氧原子為較佳。 又,式(v)中的Y表示次甲基或氮原子。
又,式(iv)~(v)中的L1 表示單鍵或二價的連結基。二價的連結基的定義與由上述式(i)中的L表示之二價的連結基的定義相同。
L1 係單鍵、伸烷基或含有氧化烯結構之二價的連結基為較佳。氧化烯結構係氧乙烯結構或氧丙烯結構為更佳。又,L1 可包含重複包含2個以上的氧化烯結構之聚氧化烯結構。作為聚氧化烯結構,聚氧乙烯結構或聚氧丙烯結構為較佳。聚氧乙烯結構由-(OCH2 CH2 )n-表示,n為2以上的整數為較佳,2~10的整數為更佳。
在式(iv)~(vi)中,Z1 除了接枝鏈以外還表示能夠與顏料等形成相互作用之官能基,係羧酸基及三級胺基為較佳,係羧酸為更佳。
在式(vi)中,R14 、R15 及R16 分別獨立地表示氫原子、鹵原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子等)、碳數為1~6的烷基(例如,甲基、乙基、丙基等)、-Z1 或L1 -Z1 。其中,L1 及Z1 與上述L1 及Z1 的含義相同,較佳例亦相同。作為R14 、R15 及R16 ,分別獨立地為氫原子或碳數為1~3的烷基為較佳,氫原子為更佳。
作為由式(iv)表示之單體,R11 、R12 及R13 分別獨立地為氫原子或甲基,L1 為伸烷基或含有氧化烯結構之二價的連結基,X1 為氧原子或亞胺基,Z1 為羧酸基之化合物為較佳。 又,作為由式(v)表示之單體,R11 為氫原子或甲基,L1 為伸烷基,Z1 為羧酸基,Y為次甲基之化合物為較佳。 進而,作為由式(vi)表示之單體,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 為羧酸基之化合物為較佳。
以下示出由式(iv)~(vi)表示之單體(化合物)的代表例。 作為單體的例子,可舉出甲基丙烯酸、巴豆酸、異巴豆酸、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥乙基)與琥珀酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與鄰苯二甲酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與四羥基鄰苯二甲酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之化合物與偏苯三酸酐的反應物、分子內含有加成聚合性雙鍵及羥基之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、順丁烯二酸、伊康酸、反丁烯二酸、4-乙烯基安息香酸、乙烯基苯酚及4-羥基苯甲基丙烯醯等。
從與顏料等的相互作用、經時穩定性、及對顯影液的滲透性的觀點考慮,含有能夠與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元的含量相對於高分子化合物的總質量為0.05~90質量%為較佳,1.0~80質量%為更佳,10~70質量%為進一步較佳。
•其他結構單元 進而,以提高圖像強度等各種性能為目的,高分子化合物可在無損本發明的效果之前提下,進一步具有含有接枝鏈之結構單元、疏水性結構單元及與含有能夠與顏料等形成相互作用之官能基之結構單元不同的具有各種功能之其他結構單元(例如,含有對後述溶劑具有親和性之官能基等之結構單元)。 作為該種其他結構單元,例如可舉出源自選自丙烯腈類及甲基丙烯腈類等之自由基聚合性化合物的結構單元。 高分子化合物能夠使用1種或2種以上的該等其他結構單元,其含量以質量換算計,相對於高分子化合物的總質量為0~80質量%為較佳,10~60質量%以下為更佳。含量在上述範圍內可維持充分的圖案形成性。
•高分子化合物的物性 高分子化合物的酸價為0~250mgKOH/g為較佳,10~200mgKOH/g為更佳,30~180mgKOH/g為進一步較佳,70~120mgKOH/g的範圍為特佳。 若高分子化合物的酸價在160mgKOH/g以下,則可更有效地抑制形成硬化膜時的顯影中的圖案剝離。又,若高分子化合物的酸價為10mgKOH/g以上,則鹼顯影性更加良好。又,高分子化合物的酸價為20mgKOH/g以上,則能夠更加抑制顏料等的沉降,能夠更加減少粗大粒子數,並能夠進一步提高組成物的經時穩定性。
在本說明書中,例如能夠從化合物中的酸基的平均含量算出酸價。又,若改變樹脂的構成成分亦即含有酸基之結構單元的含量,則可獲得具有所需酸價之樹脂。
高分子化合物的重量平均分子量為4,000~300,000為較佳,5,000~200,000為更佳,6,000~100,000為進一步較佳,10,000~50,000為特佳。 高分子化合物能夠依據公知的方法合成。
作為高分子化合物的具體例,可舉出Kusumoto Chemicals, Ltd.製“DA-7301”、BYK Chemie公司製造“Disperbyk-101(聚醯胺胺磷酸鹽)、107(羧酸酯)、110(含有酸基之共聚物)、111(磷酸系分散劑)、130(聚醯胺)、161、162、163、164、165、166、170、190(高分子共聚物)”、“BYK-P104、P105(高分子量不飽和聚羧酸)”、EFKA公司製造“EFKA4047、4050~4010~4165(聚胺基甲酸酯系)、EFKA4330~4340(嵌段共聚物)、4400~4402(改質聚丙烯酸酯)、5010(聚醯胺酯)、5765(高分子量聚羧酸鹽)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮顏料衍生物)”、Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.製“AJISPER PB821、PB822、PB880、PB881”、KYOEISHA CHEMICAL Co., LTD.製“FLOREN TG-710(胺基甲酸酯低聚物)”、“Polyflow No.50E、No.300(丙烯酸系共聚物)”、Kusumoto Chemicals, Ltd.製“DISPARLON KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多元羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”、Kao Corporation製造“DEMOL RN、N(萘磺酸福馬林縮聚物)、MS、C、SN-B(芳香族磺酸福馬林縮聚物)”、“HOMOGENOL L-18(高分子聚羧酸)”、“EMULGEN 920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”、“ACETAMIN 86(硬脂胺醋酸鹽)”、The Lubrinzol corporation製造“SOLSPERSE 5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮顏料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、12000、17000、20000、27000(在末端部含有功能部之高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝共聚物)”、Nikkol Chemicals CO., LTD.製“Nikkor T106(聚氧乙烯山梨醇單油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯單硬脂酸酯)”、Kawaken Fine Chemicals CO., LTD.製HINOAKUTO T-8000E等、Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製聚有機基團矽氧烷聚合物KP-341、Yusho Co Ltd製造“W001:陽離子系界面活性劑”、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨醇脂肪酸酯等非離子系界面活性劑、“W004、W005、W017”等陰離子系界面活性劑、MORISHITA & CO., LTD.製“EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450”、SAN NOPCO LIMITED製造“Disperse Aid 6、Disperse Aid 8、Disperse Aid 15、Disperse Aid 9100”等高分子分散劑、ADEKA CORPORATION製造“Adeka Pluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123”及Sanyo Chemical Industries, Ltd.製“Ionet(商品名)S-20”等。又,亦能夠使用Acrybase FFS-6752、Acrybase FFS-187。
又,使用酸基及含有鹼基之兩性樹脂亦較佳。兩性樹脂係酸價為5mgKOH/g以上,且胺價為5mgKOH/g以上的樹脂為較佳。 作為兩性樹脂的市售品,例如可舉出BYK Additives&Instruments製DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-180、DISPERBYK-187、DISPERBYK-191、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2012、DISPERBYK-2025、BYK-9076、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.製AJISPER PB821、AJISPER PB822及AJISPER PB881等。 該等高分子化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
另外,作為高分子化合物的具體例的例子,能夠參考日本特開2013-249417號公報的段落0127~0129中記載之高分子化合物,該等內容引入本說明書中。
又,作為分散劑,除了上述高分子化合物以外,還能夠使用日本特開2010-106268號公報的0037~0115段(對應之US2011/0124824的段落0075~0133)的接枝共聚物,能夠援用該等內容,並引入本說明書中。 又,除了上述以外,還能夠使用日本特開2011-153283號公報的0028~0084段(對應之US2011/0279759的段落0075~0133)的包含含有酸性基經由連接基鍵結而成之側鏈結構之構成成分之高分子化合物,能夠援用該等內容,並引入本說明書中。
又,作為分散劑,亦能夠使用日本特開2016-109763號公報的段落0033~0049中記載之樹脂,該內容引入本說明書中。
<鹼可溶性樹脂> 組成物為含有鹼可溶性樹脂為較佳。在本說明書中,鹼可溶性樹脂表示含有促進鹼可溶性之基團(鹼可溶性基。例如羧酸基等酸基)之樹脂,並表示與已說明的分散劑不同的樹脂。 作為鹼可溶性樹脂在組成物中的含量,並無特別限制,相對於組成物的總固體成分為1~30質量%為較佳,2~20質量%為更佳,5~15質量%為進一步較佳。 鹼可溶性樹脂可單獨使用1種,亦可併用2種以上。併用2種以上的鹼可溶性樹脂時,合計含量在上述範圍內為較佳。
作為鹼可溶性樹脂,可舉出在分子中含有至少1個鹼可溶性基之樹脂,例如聚羥基苯乙烯樹脂、聚矽氧烷樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯醯胺樹脂、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯醯胺共聚樹脂、環氧系樹脂及聚醯亞胺樹脂等。
作為鹼可溶性樹脂的具體例,可舉出不飽和羧酸與乙烯性不飽和化合物的共聚物。 作為不飽和羧酸,並無特別限制,可舉出(甲基)丙烯酸、巴豆酸及乙烯基乙酸等的單羧酸類;伊康酸、順丁烯二酸及反丁烯二酸等二羧酸、或其酸酐;以及單(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)鄰苯二甲酸酯等多元羧酸單酯類;等。
作為能夠共聚的乙烯性不飽和化合物,可舉出(甲基)丙烯酸甲酯等。又,亦能夠使用日本特開2010-097210號公報的段落0027及特開2015-068893號公報的段落0036~0037中記載之化合物,上述內容引入本說明書中。
又,可組合使用能夠共聚的乙烯性不飽和化合物且在側鏈含有乙烯性不飽和基之化合物。作為乙烯性不飽和基,(甲基)丙烯酸基為較佳。在側鏈含有乙烯性不飽和基之丙烯酸樹脂例如使含有羧酸基之丙烯酸樹脂的羧酸基與環氧丙基或含有脂環式環氧基之乙烯性不飽和化合物加成反應來獲得。
作為鹼可溶性樹脂,含有硬化性基之鹼可溶性樹脂亦較佳。 作為上述硬化性基,可同樣舉出可以含有上述高分子化合物之硬化性基,較佳範圍亦相同。 作為含有硬化性基之鹼可溶性樹脂,在側鏈具有硬化性基之鹼可溶性樹脂等為較佳。作為含有硬化性基之鹼可溶性樹脂,可舉出DIANAL NR系列(Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.製)、Photomer 6173(含有COOH之聚胺酯丙烯酸低聚物,Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、VISCOAT R-264、KS RESIST 106(均為OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.製)、CYCLOMER P系列(例如ACA230AA)、PLACCEL CF200系列(均為Daicel Corporation.製)、Ebecryl 3800(DAICEL-ALLNEX LTD.製)及ACRYCURE RD-F8(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.製)等。
作為鹼可溶性樹脂,例如能夠使用日本特開昭59-044615號、日本特公昭54-034327號、日本特公昭58-012577號、日本特公昭54-025957號、日本特開昭54-092723號、日本特開昭59-053836號及日本特開昭59-071048號中記載之在側鏈含有羧酸基之自由基聚合物;歐洲專利第993966號、歐洲專利第1204000號及日本特開2001-318463號等的各公報中記載之含有鹼可溶性基之縮醛改質聚乙烯醇系黏合劑樹脂;聚吡咯啶酮;聚乙烯氧;醇可溶性尼龍及2,2-雙-(4-羥基苯基)-丙烷與環氧氯丙烷的反應物亦即聚醚等;以及國際公開第2008/123097號中記載之聚醯亞胺樹脂;等。
作為鹼可溶性樹脂,例如亦能夠使用日本特開2016-075845號公報的段落0225~0245中記載之化合物,上述內容引入本說明書中。
作為鹼可溶性樹脂,亦能夠使用聚醯亞胺前驅物。聚醯亞胺前驅物表示使含有酸酐基之化合物與二胺化合物在40~100℃下進行加成聚合反應來獲得之樹脂。 作為聚醯亞胺前驅物,例如可舉出含有由式(1)表示之重複單元之樹脂。作為聚醯亞胺前驅物的結構,例如可舉出由下述式(2)表示之醯胺酸結構、和含有藉由醯胺酸結構的一部分醯亞胺閉環而成之下述式(3)及所有醯亞胺閉環而成之下述式(4)表示之醯亞胺結構之聚醯亞胺前驅物。 另外,在本說明書中,有時將具有醯胺酸結構之聚醯亞胺前驅物稱為聚醯胺酸。
[化學式7]
Figure 02_image013
[化學式8]
Figure 02_image015
[化學式9]
Figure 02_image017
[化學式10]
Figure 02_image019
在上述式(1)~(4)中,R1 表示碳數2~22的4價的有機基,R2 表示碳數1~22的二價的有機基,n表示1或2。
作為上述聚醯亞胺前驅物的具體例,例如可舉出日本特開2008-106250號公報的段落0011~0031中記載之化合物、日本特開2016-122101號公報的段落0022~0039中記載之化合物及日本特開2016-68401號公報的段落0061~0092中記載之化合物等,上述內容引入本說明書中。
使用組成物獲得之圖案狀的硬化膜的圖案形狀更加優異之觀點考慮,鹼可溶性樹脂含有選自包括聚醯亞胺樹脂及聚醯亞胺前驅物之群組中的至少1種亦較佳。 作為含有鹼可溶性基之聚醯亞胺樹脂,並無特別限制,能夠使用含有公知的鹼可溶性基之聚醯亞胺樹脂。作為上述聚醯亞胺樹脂,例如可舉出日本特開2014-137523號公報的段落0050中記載之樹脂、日本特開2015-187676號公報的段落0058中記載之樹脂及日本特開2014-106326號公報的段落0012~0013中記載之樹脂等,上述內容引入本說明書中。
(含有乙烯性不飽和基之樹脂) 從所獲得之硬化膜的剖面形狀的矩形性更加優異之觀點考慮,用於本發明的製造方法的組成物包含含有乙烯性不飽和基之樹脂作為樹脂為較佳。含有乙烯性不飽和基之樹脂可以為分散劑,亦可以為鹼可溶性樹脂。又,亦可以為除了分散劑或鹼可溶性樹脂以外的樹脂。 組成物中的含有乙烯性不飽和基之樹脂的含量的下限相對於組成物所含有的樹脂的總質量為30質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳,65質量%以上為進一步較佳,85質量%以上為特佳。 組成物中的含有乙烯性不飽和基之樹脂的含量的上限相對於組成物所含有的樹脂的總質量為100質量%以下為較佳。 含有乙烯性不飽和基之樹脂可單獨使用1種,亦可使用2種以上,使用2種以上時,其合計含量在上述範圍內為較佳。 另外,含有乙烯性不飽和基之樹脂表示在1分子中含有1個以上的乙烯性不飽和基之樹脂。
含有乙烯性不飽和基之樹脂的含量可以從原料的使用量計算。
又,作為相對於樹脂總質量之乙烯性不飽和基的含量,並無特別限制,0.001~5.00mmol/g為較佳,0.10~3.00mmol/g為更佳,0.26~2.50mmol/g為進一步較佳。若乙烯性不飽和基含量在0.10~3.00mmol/g的範圍內,則使用組成物獲得之硬化膜的剖面形狀的矩形性更加優異。 另外,上述樹脂總質量表示組成物所包含的樹脂的合計質量,例如組成物包含含有乙烯性不飽和基之樹脂和不含有乙烯性不飽和基之樹脂時,兩者的合計質量相當於上述樹脂的合計質量。 因此,上述乙烯性不飽和基的含量表示相對於樹脂總質量之含有乙烯性不飽和基之樹脂中的乙烯性不飽和基的含量。 又,樹脂表示溶解於組成物中的成分且重量平均分子量超過2000的成分。
在本說明書中,有時將乙烯性不飽和基含量稱為“C=C價”。 在本說明書中,乙烯性不飽和基含量(C=C價)表示藉由以下方法測定的值。另外,在合成含有乙烯性不飽和基之樹脂時,可以從原料的使用量計算來代替測定。 又,在組成物含有複數種樹脂,且各樹脂的C=C價明確時,可以從各樹脂的摻合比算出作為組成物所含有的樹脂總質量的C=C價。
作為測定樹脂的乙烯性不飽和基含量之方法,在乙烯性不飽和基為(甲基)丙烯醯基時,藉由以下方法測定。 首先,藉由離心分離法使組成物中的固體成分(黑色顏料等)沉澱並分取剩餘的液體成分。進而,利用GPC法,從所獲得之液體成分分取重量平均分子量超過2000的成分,並將此作為測定對象的樹脂。 接著,使成為測定對象之樹脂0.25mg溶解於THF(四氫呋喃:tetrahydrofuran)50mL,進而添加甲醇15mL,藉此製作溶液。 對所製作的溶液添加4N氫氧化鈉水溶液10mL來獲得混合液。接著,將上述混合液在液溫40℃攪拌2小時。進而,對混合液添加4N甲磺酸水溶液10.2mL,並進行攪拌。進而,對混合液添加脫鹽水5mL,繼續添加甲醇2mL,藉此製備測定溶液。 藉由HPLC(高效液相層析:high performance liquid chromatography)法(絕對校準曲線法)測定測定溶液中的(甲基)丙烯酸的含量,並計算乙烯性不飽和基含量。 HPLC測定條件管柱:Phenomenex製Synergi 4μ Polar-RP 80A(4.6mm×250mm) 管柱溫度:40℃ 流速:1.0mL/min 檢測器波長:210nm 洗提液:THF(四氫呋喃,HPLC用)55/緩衝水45 *緩衝水…0.2%-磷酸、0.2%-三乙胺水溶液 注入量:5μL
作為測定樹脂的乙烯性不飽和基含量之方法,乙烯性不飽和基為除了(甲基)丙烯醯基以外的基團或併用(甲基)丙烯醯基與除了(甲基)丙烯醯基以外的基團時,可舉出針對利用上述方法分取的測定對象的樹脂測定溴化之方法。溴價按照JIS K2605:1996進行測定。 另外,其中,乙烯性不飽和基含量係從對以上述溴價獲得之被測定樹脂100g加成的溴(Br2 )的克數(gBr2 /100g)轉換為對每1g樹脂加成的溴(Br2 )的莫耳數的值。
〔聚合起始劑〕 本發明的組成物含有聚合起始劑為較佳。 作為聚合起始劑,並無特別限制,能夠使用公知的聚合起始劑。作為聚合起始劑,例如可舉出光聚合起始劑及熱聚合起始劑等,光聚合起始劑為較佳。另外,作為聚合起始劑,所謂自由基聚合起始劑為較佳。 作為聚合起始劑在組成物中的含量,並無特別限制,相對於組成物的總固體成分為0.5~20質量%為較佳,1.0~10質量%為更佳,1.5~8質量%為進一步較佳。聚合起始劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。併用2種以上的聚合起始劑時,合計含量在上述範圍內為較佳。
<熱聚合起始劑> 作為熱聚合起始劑,例如可舉出2,2’-偶氮雙異丁腈(AIBN)、3-羧基丙腈、偶氮雙丙二腈及二甲基-(2,2’)-偶氮雙(2-丙酸甲酯)[V-601]等偶氮化合物、以及過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯及過硫酸鉀等有機過氧化物。 作為聚合起始劑的具體例,例如可舉出加藤清視著“紫外線硬化系統”(綜合技術中心有限公司發行:平成元年)的第65~148頁中記載之聚合起始劑等。
<光聚合起始劑> 上述組成物含有光聚合起始劑為較佳。 作為光聚合起始劑,只要能夠使聚合性化合物的聚合開始,則並無特別限制,能夠使用公知的光聚合起始劑。作為光聚合起始劑,例如對從紫外線區域至可見光區域具有感光性之光聚合起始劑為較佳。又,聚合起始劑可以為與被光激發之光敏劑產生某些作用,並生成活性自由基之活性劑,亦可以為依據聚合性化合物的種類而引發陽離子聚合之起始劑。 又,光聚合起始劑含有至少1種在300~800nm(330~500nm為更佳。)的範圍內具有至少約50莫耳吸光係數之化合物為較佳。
作為光聚合起始劑在組成物中的含量,並無特別限制,相對於組成物的總固體成分為0.5~20質量%為較佳,1.0~10質量%為更佳,1.5~8質量%為進一步較佳。光聚合起始劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。併用2種以上的聚合起始劑時,合計含量在上述範圍內為較佳。
作為光聚合起始劑,例如,可舉出鹵化烴衍生物(例如,含有三嗪骨架的化合物、含有噁二唑骨架的化合物等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫代化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、胺基苯乙酮化合物及羥基苯乙酮等。 作為光聚合起始劑的具體例,例如,能夠參考日本特開2013-029760號公報的段落0265~0268,該內容引入本說明書中。
作為光聚合起始劑,更具體而言,例如還能夠使用日本特開平10-291969號公報中記載之胺基苯乙酮系起始劑及日本專利第4225898號公報中記載之醯基膦氧化物系起始劑。 作為羥基苯乙酮化合物,例如能夠使用IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959及IRGACURE-127(商品名:均為BASF公司製)。 作為胺基苯乙酮化合物,例如能夠使用市售品IRGACURE-907、IRGACURE-369或IRGACURE-379EG(商品名:均為BASF公司製)。作為胺基苯乙酮化合物,亦能夠使用吸收波長與波長365nm或波長405nm等長波光源匹配之日本特開2009-191179公報中記載之化合物。 作為醯基膦化合物,能夠使用市售品IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(商品名:均為BASF公司製)。
(肟化合物) 作為光聚合起始劑,肟酯系聚合起始劑(肟化合物)為更佳。尤其肟化合物的靈敏度高且聚合效率高,並容易將遮光顏料在組成物中的含量設高,因此較佳。 作為肟化合物的具體例,可使用日本特開2001-233842號公報記載之化合物、日本特開2000-080068號公報記載之化合物或日本特開2006-342166號公報記載之化合物。 作為肟化合物,例如可舉出3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。 又,亦可以舉出J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653-1660、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156-162、光聚合物科學與技術雜誌(Journal of Photopolymer Science and Technology)(1995年)pp.202-232、日本特開2000-066385號公報中記載之化合物、日本特開2000-080068號公報、日本特表2004-534797號公報及日本特開2006-342166號公報的各公報中記載之化合物等。 市售品中,IRGACURE-OXE01(BASF公司製)、IRGACURE-OXE02(BASF公司製)、IRGACURE-OXE03(BASF公司製)或IRGACURE-OXE04(BASF公司製)亦較佳。又,還能夠使用TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製造)、Adeka Arkls NCI-831、Adeka Arkls NCI-930(ADEKA CORPORATION製造)或N-1919(含咔唑•肟酯骨架光起始劑(ADEKA CORPORATION製造)。
又,作為上述記載以外的肟化合物,可以使用在咔唑N位上連接有肟之日本特表2009-519904號公報中記載之化合物;在二苯甲酮部位導入有雜(hetero)取代基之美國專利第7626957號公報中記載之化合物;在色素部位導入有硝基之日本特開2010-015025號公報及美國專利公開2009-292039號中記載之化合物;國際公開專利2009-131189號公報中記載之酮肟化合物;在同一分子內含有三嗪骨架和肟骨架之美國專利7556910號公報中記載之化合物;在405nm處具有極大吸收且對g射線光源具有良好的靈敏度之日本特開2009-221114號公報中記載之化合物;等。 例如能夠參考日本特開2013-029760號公報的段落0274~0275,該內容引入本說明書中。 具體而言,作為肟化合物,由下述式(OX-1)表示之化合物為較佳。另外,肟化合物的N-O鍵可以係(E)體的肟化合物,亦可以係(Z)體的肟化合物,還可以係(E)體與(Z)體的混合物。
[化學式11]
Figure 02_image021
在式(OX-1)中,R及B分別獨立地表示一價的取代基,A表示二價的有機基團,Ar表示芳基。 在式(OX-1)中,作為由R表示之一價的取代基,一價的非金屬原子團為較佳。 作為一價的非金屬原子團,可舉出烷基、芳基、醯基、烷氧羰基、芳氧羰基、雜環基、烷基硫代羰基及芳基硫代羰基等。又,該等基團可具有1個以上的取代基。又,前述取代基可進一步被其他取代基取代。 作為取代基,可舉出鹵原子、芳氧基、烷氧羰基或芳氧羰基、醯氧基、醯基、烷基及芳基等。 在式(OX-1)中,作為由B表示之一價的取代基,芳基、雜環基、芳基羰基或雜環羰基為較佳,芳基或雜環基為更佳。該等基團可具有1個以上的取代基。作為取代基,能夠例示前述取代基。 在式(OX-1)中,作為由A表示之二價的有機基團,碳數1~12的伸烷基、伸環烷基或伸炔基為較佳。該等基團可具有1個以上的取代基。作為取代基,能夠例示前述取代基。
作為光聚合起始劑,還能夠使用含有氟原子之肟化合物。作為含有氟原子之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2010-262028號公報中記載之化合物;日本特表2014-500852號公報中記載之化合物24、36~40;及日本特開2013-164471號公報中記載之化合物(C-3);等。該內容引入本說明書中。
作為光聚合起始劑,還能夠使用由下述通式(1)~(4)表示之化合物。
[化學式12]
Figure 02_image023
[化學式13]
Figure 02_image025
在式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示碳數1~20的烷基、碳數4~20的脂環式烴基、碳數6~30的芳基或碳數7~30的芳烷基,R1 及R2 為苯基時,苯基彼此可鍵結而形成茀基,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子、碳數1~20的烷基、碳數6~30的芳基、碳數7~30的芳烷基或碳數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基。
在式(2)中,R1 、R2 、R3 及R4 的含義與式(1)中的R1 、R2 、R3 及R4 相同,R5 表示-R6 、-OR6 、-SR6 、-COR6 、-CONR6 R6 、-NR6 COR6 、-OCOR6 、-COOR6 、-SCOR6 、-OCSR6 、-COSR6 、-CSOR6 、-CN、鹵原子或羥基,R6 表示碳數1~20的烷基、碳數6~30的芳基、碳數7~30的芳烷基或碳數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基,a表示0~4的整數。
在式(3)中,R1 表示碳數1~20的烷基、碳數4~20的脂環式烴基、碳數6~30的芳基或碳數7~30的芳烷基,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子、碳數1~20的烷基、碳數6~30的芳基、碳數7~30的芳烷基或碳數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基。
在式(4)中,R1 、R3 及R4 與式(3)中的R1 、R3 及R4 的含義相同,R5 表示-R6 、-OR6 、-SR6 、-COR6 、-CONR6 R6 、-NR6 COR6 、-OCOR6 、-COOR6 、-SCOR6 、-OCSR6 、-COSR6 、-CSOR6 、-CN、鹵原子或羥基,R6 表示碳數1~20的烷基、碳數6~30的芳基、碳數7~30的芳烷基或碳數4~20的雜環基,X表示直接鍵結或羰基,a表示0~4的整數。
在上述式(1)及式(2)中,R1 及R2 分別獨立地為甲基、乙基、正丙基、異丙基、環己基或苯基為較佳。R3 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或二甲苯基為較佳。R4 為碳數1~6的烷基或苯基為較佳。R5 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或萘基為較佳。X為直接鍵結為較佳。 又,在上述式(3)及(4)中,R1 分別獨立地為甲基、乙基、正丙基、異丙基、環己基或苯基為較佳。R3 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或二甲苯基為較佳。R4 為碳數1~6的烷基或苯基為較佳。R5 為甲基、乙基、苯基、甲苯基或萘基為較佳。X為直接鍵結為較佳。 作為由式(1)及式(2)表示之化合物的具體例,例如,可舉出日本特開2014-137466號公報的段落0076~0079中記載之化合物。該內容引入本說明書中。
以下示出可在上述組成物中較佳地使用之肟化合物的具體例。在以下所示肟化合物中,由通式(C-13)表示之肟化合物為更佳。 又,作為肟化合物,例如亦能夠使用國際公開第2015-036910號的Table1中記載之化合物,上述內容引入本說明書中。
[化學式14]
Figure 02_image027
[化學式15]
Figure 02_image029
肟化合物在350~500nm的波長區域具有極大吸收為較佳,在360~480nm的波長區域具有極大吸收為更佳,365nm及405nm的波長的吸光度較高為進一步較佳。 從靈敏度的觀點考慮,肟化合物的365nm或405nm中的莫耳吸光係數為1,000~300,000為較佳,2,000~300,000為更佳,5,000~200,000為進一步較佳。 化合物的莫耳吸光係數能夠利用公知的方法測定,例如藉由紫外可視分光光度計(Varian公司製Cary-5 spectrophotometer:分光光度計),使用乙酸乙酯在0.01g/L的濃度下進行測定為較佳。 光聚合起始劑可依據需要組合2種以上來使用。
又,作為光聚合起始劑,例如亦能夠使用日本特開第2008-260927號公報的段落0052、日本特開第201097210號公報的段落0033~0037、日本特開第2015-068893號公報的段落0044中記載之化合物,上述內容引入本說明書中。
〔聚合性化合物〕 本發明的組成物含有聚合性化合物為較佳。 在本說明書中,聚合性化合物表示受到後述聚合起始劑的作用而聚合之化合物,且表示與上述分散劑及鹼可溶性樹脂不同的成分。 又,聚合性化合物表示與後述含有環氧基之化合物不同的成分。
作為聚合性化合物在組成物中的含量,並無特別限制,相對於組成物的總固體成分為5~35質量%為較佳,10~30質量%為更佳,15~25質量%為進一步較佳。聚合性化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。併用2種以上的聚合性化合物時,合計含量在上述範圍內為較佳。 聚合性化合物係低分子化合物為較佳,其中低分子化合物係分子量2000以下的化合物。
聚合性化合物係包含含有乙烯性不飽和鍵之基團(以下,亦簡稱為“乙烯性不飽和基”)之化合物為較佳。 亦即,本發明的組成物包含含有乙烯性不飽和基之低分子化合物作為聚合性化合物為較佳。 聚合性化合物含有1個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,含有2個以上之化合物為更佳,含有3個以上之化合物為進一步較佳,含有5個以上之化合物為特佳。上限例如為15個以下。作為乙烯性不飽和基,例如可舉出乙烯基、(甲基)芳基及(甲基)丙烯醯基等。
作為聚合性化合物,例如能夠使用日本特開2008-260927號公報的段落0050及日本特開2015-068893號公報的段落0040中記載之化合物,上述內容引入本說明書中。
聚合性化合物例如可以為單體、預聚物、低聚物及該等的混合物以及該等的多聚體等化學形態中的任一個。 聚合性化合物係3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳,3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為更佳。
聚合性化合物係含有1個以上的乙烯性不飽和基之常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。例如,能夠參考日本特開2013-029760號公報的段落0227、日本特開2008-292970號公報的段落0254~0257中記載之化合物,該內容引入本說明書中。
聚合性化合物係雙季戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku CO., LTD.製)、雙季戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku CO., LTD.製)、雙季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku CO., LTD.製)、雙季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku CO., LTD.製、A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical CO., LTD製)及該等(甲基)丙烯醯基介導乙二醇殘基、丙二醇殘基之結構(例如,由Sartomer company Inc.市售之SR454、SR499)為較佳。亦能夠使用該等低聚物類型。又,可以使用NK Ester A-TMMT(季戊四醇四丙烯酸酯,Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.製)、KAYARAD RP-1040、KAYARAD DPEA-12LT、KAYARAD DPHA LT、KAYARAD RP-3060及KAYARAD DPEA-12(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)等。 以下示出較佳聚合性化合物的態樣。
聚合性化合物可具有羧酸基、磺酸基及磷酸基等酸基。作為含有酸基之聚合性化合物,脂肪族聚羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使非芳香族羧酸酐與脂肪族聚羥基化合物的未反應的羥基進行反應來使其具有酸基之聚合性化合物為更佳,該酯中,脂肪族聚羥基化合物為季戊四醇和/或雙季戊四醇者為進一步較佳。作為市售品,例如可以舉出TOAGOSEICO.,LTD.製之ARONIXTO-2349、M-305、M-510及M-520等。
作為含有酸基之聚合性化合物的酸價,0.1~40mgKOH/g為較佳,5~30mgKOH/g為更佳。若聚合性化合物的酸價為0.1mgKOH/g以上,則顯影溶解特性良好,若為40mgKOH/g以下,則在製造和/或處理上有利。進而,光聚合性能良好且硬化性優異。
關於聚合性化合物,含有己內酯結構之化合物亦為較佳態樣。 作為含有己內酯結構之化合物,只要在分子內含有己內酯結構,則並無特別限定,例如,可舉出使三羥甲基乙烷、二三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二三羥甲基丙烷、季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、甘油、雙甘油或三羥甲基三聚氰胺等多元醇與(甲基)丙烯酸及ε-己內酯進行酯化來獲得之、ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,含有由下述式(Z-1)表示之己內酯結構之化合物為較佳。
[化學式16]
Figure 02_image031
在式(Z-1)中,6個R全部為以下述式(Z-2)表示之基團,或6個R中的1~5個為以下述式(Z-2)表示之基團,剩餘為以下述式(Z-3)表示之基團。
[化學式17]
Figure 02_image033
在式(Z-2)中,R1 表示氫原子或甲基,m表示1或2的數,“*”表示係鍵結鍵。
[化學式18]
Figure 02_image035
在式(Z-3)中,R1 表示氫原子或甲基,“*”表示鍵結鍵。
含有己內酯結構之聚合性化合物例如由Nippon Kayaku CO., LTD.作為KAYARAD DPCA系列而市售,DPCA-20(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=1,以式(Z-2)表示之基團的數=2,R1 全部為氫原子之化合物)、DPCA-30(同式,m=1,以式(Z-2)表示之基團的數=3,R1 全部為氫原子之化合物)、DPCA-60(同式,m=1,以式(Z-2)表示之基團的數=6,R1 全部為氫原子之化合物)、DPCA-120(同式中,m=2,以式(Z-2)表示之基團的數=6,R1 全部為氫原子之化合物)等。
聚合性化合物還能夠使用由下述式(Z-4)或(Z-5)表示之化合物。
[化學式19]
Figure 02_image037
在式(Z-4)及(Z-5)中,E分別獨立地表示-((CH2y CH2 O)-或((CH2y CH(CH3 )O)-,y分別獨立地表示0~10的整數,X分別獨立地表示(甲基)丙烯醯基、氫原子或羧酸基。 在式(Z-4)中,(甲基)丙烯醯基的總計為3個或4個,m分別獨立地表示0~10的整數,各m的總計為0~40的整數。 在式(Z-5)中,(甲基)丙烯醯基的總計為5個或6個,n分別獨立地表示0~10的整數,各n的總計為0~60的整數。
在式(Z-4)中,m為0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。 又,各m的總計為2~40的整數為較佳,2~16的整數為更佳,4~8的整數為進一步較佳。 在式(Z-5)中,n為0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。 又,各n的總計為3~60的整數為較佳,3~24的整數為更佳,6~12的整數為進一步較佳。 又,在式(Z-4)或式(Z-5)中的-((CH2y CH2 O)-或((CH2y CH(CH3 )O)-係氧原子側的末端鍵結於X之形態為較佳。
由式(Z-4)或式(Z-5)表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。尤其,在式(Z-5)中6個X全部為丙烯醯基之形態、式(Z-5)中6個X全部為丙烯醯基的化合物與6個X中至少1個為氫原子的化合物的混合物之態樣為較佳。設為該種結構,能夠更加提高顯影性。
又,作為由式(Z-4)或式(Z-5)表示之化合物在聚合性化合物中的總含量,20質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳。 在由式(Z-4)或式(Z-5)表示之化合物中,季戊四醇衍生物和/或雙季戊四醇衍生物為更佳。
又,聚合性化合物可以含有卡多(Cardo)骨架。 作為含有卡多骨架之聚合性化合物,具有9,9-二芳基芴骨架之聚合性化合物為較佳。 作為含有卡多骨架之聚合性化合物,並無限定,例如,可舉出Oncoat EX系列(NAGASE & CO., LTD製)及Ogsol (Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.製)等。 聚合性化合物係含有異三聚氰酸骨架作為中心核之化合物亦較佳。作為此類聚合性化合物的例子,例如可舉出NK EsterA-9300(Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.製)。 聚合性化合物的乙烯性不飽和基的含量(表示將聚合性化合物中的乙烯性不飽和基數除以聚合性化合物的分子量(g/mol)之值)係5.0mmol/g以上為較佳。上限並無特別限制,通常為20.0mmol/g以下。 另外,組成物中含有複數種聚合性化合物,且各自的雙鍵當量不相同時,分別將全聚合性化合物中的各聚合性化合物的質量比與各聚合性化合物的雙鍵當量之積合計的值在上述範圍內為較佳。
〔含有環氧基之化合物〕 本發明的組成物可以使用含有環氧基之化合物。 含有環氧基之化合物可舉出在1分子內具有1個以上的環氧基之化合物,在1分子內具有2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在1分子內具有1~100個為較佳。上限例如可以為10個以下,亦可以為5個以下。下限為2個以上為較佳。 另外,含有環氧基之化合物表示與上述分散劑、鹼可溶性樹脂及聚合性化合物不同的成分。
含有環氧基之化合物的環氧當量(=含有環氧基之化合物的分子量/環氧基數)為500g/當量以下為較佳,100~400g/當量為更佳,100~300g/當量為進一步較佳。
含有環氧基之化合物可以為低分子化合物(例如,分子量小於2000),亦可以為高分子化合物(macromolecule)(例如分子量2000以上,在聚合物的情況下,重量平均分子量為2000以上)。含有環氧基之化合物的重量平均分子量為200~100000為較佳,500~50000為更佳。重量平均分子量的上限為10000以下為更佳,5000以下為進一步較佳,3000以下為特佳。
含有環氧基之化合物可以使用市售品。例如可舉出EHPE3150(Daicel Corporation.製)、及EPICLON N-695(DIC製)等。又,含有環氧基之化合物可以使用日本特開2013-011869號公報的段落0034~0036、日本特開2014-043556號公報的段落0147~0156及日本特開2014-089408號公報的段落0085~0092中記載之化合物。將該等內容引入本說明書中。
含有環氧基之化合物在上述組成物中的含量相對於組成物中的總固體成分為0.1~10質量%為較佳,0.5~8質量%為更佳,1.0~6質量%為進一步較佳。 含有環氧基之化合物可單獨使用1種,亦可使用2種以上。 上述組成物含有2種以上的含有環氧基之化合物時,其合計含量成為上述範圍為較佳。
〔紫外線吸收劑〕 組成物可以含有紫外線吸收劑。藉此,能夠使硬化膜的圖案的形狀成為更優異之(精細的)形狀。 作為紫外線吸收劑,能夠使用水楊酸鹽系、二苯甲酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系及三嗪系紫外線吸收劑。作為該等的具體例,能夠使用日本特開2012-068418號公報的段落0137~0142(對應之US2012/0068292的段落0251~0254)的化合物,能夠援用該等內容並引入本說明書中。 此外,二乙基胺基-苯基磺醯基系紫外線吸收劑(DAITO CHEMICAL CO., LTD.製,商品名:UV-503)等亦可較佳地使用。 作為紫外線吸收劑,可舉出日本特開2012-032556號公報的段落0134~0148中例示之化合物。 紫外線吸收劑的含量相對於組成物的總固體成分,0.001~15質量%為較佳,0.01~10質量%為更佳,0.1~5質量%為進一步較佳。
〔矽烷偶聯劑(密接劑)〕 組成物可以含有矽烷偶聯劑。 在基板上形成硬化膜時,矽烷偶聯劑作為提高基板與硬化膜之間的密接性的密接劑發揮功能。 矽烷偶聯劑係指在分子中含有水解性基團及其以外的官能基之化合物。另外,烷氧基等水解性基團與矽原子鍵結。 水解性基團係指,與矽原子直接鍵結,並且可藉由水解反應和/或縮合反應生成矽氧烷鍵之取代基。作為水解性基團,例如,可舉出鹵原子、烷氧基、醯氧基及烯氧基。水解性基團含有碳原子時,其碳數為6以下為較佳,4以下為更佳。尤其,碳數4以下的烷氧基或碳數4以下的烯氧基為較佳。 又,在基板上形成硬化膜時,為了提高基板與硬化膜之間的黏附性,矽烷偶聯劑不包含氟原子及矽原子(其中,水解性基團所鍵結之矽原子除外)為較佳,不包含氟原子、矽原子(其中,水解性基團所鍵結之矽原子除外)、被矽原子取代之伸烷基、碳數8以上的直鏈狀烷基及碳數3以上的支鏈狀烷基為較佳。 矽烷偶聯劑可以含有(甲基)丙烯醯基等乙烯性不飽和基。含有乙烯性不飽和基時,其個數為1~10個為較佳,4~8個為更佳。另外,含有乙烯性不飽和基之矽烷偶聯劑(例如含有水解性基和乙烯性不飽和基之分子量2000以下的化合物)不符合上述聚合性化合物。
矽烷偶聯劑在上述組成物中的含量相對於組成物中的總固體成分為0.1~10質量%為較佳,0.5~8質量%為更佳,1.0~6質量%為進一步較佳。 上述組成物可單獨包含1種矽烷偶聯劑,亦可包含2種以上。組成物含有2種以上的矽烷偶聯劑時,其總計在上述範圍內即可。
作為矽烷偶合劑,例如可舉出3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷及乙烯基三乙氧基矽烷等。
〔界面活性劑〕 組成物可以含有界面活性劑。界面活性劑有助於提高組成物的塗佈性。 上述組成物含有界面活性劑時,作為界面活性劑的含量,相對於組成物的總固體成分,0.001~2.0質量%為較佳,0.005~0.5質量%為更佳,0.01~0.1質量%為進一步較佳。 界面活性劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。界面活性劑併用2種以上時,合計量在上述範圍內為較佳。
作為界面活性劑,例如可舉出氟系界面活性劑、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。
例如,若組成物含有氟系界面活性劑,則更加提高組成物的液特性(尤其流動性)。亦即,利用含有氟系界面活性劑之組成物來形成膜時,使被塗佈面與塗佈液之間的界面張力下降來改善對被塗佈面的潤濕性,並提高被塗佈面的塗佈性。因此,即使以少量的液量形成了數μm左右的薄膜時,亦在能夠更佳地形成厚度不均小的均勻厚度的膜這一方面有效。
氟系界面活性劑中的氟含有率為3~40質量%為較佳,5~30質量%為更佳,7~25質量%為進一步較佳。氟含有率在該範圍內之氟系界面活性劑在塗佈膜的厚度的均勻性和/或省液性方面有效,在組成物中的溶解性亦良好。
作為氟系界面活性劑,例如可舉出MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGAFACE F173、MEGAFACE F176、MEGAFACE F177、MEGAFACE F141、MEGAFACE F142、MEGAFACE F143、MEGAFACE F144、MEGAFACE R30、MEGAFACE F437、MEGAFACEF475、MEGAFACE F479、MEGAFACE F482、MEGAFACE F554及MEGAFACE F780(以上,DIC CORPORATION製);Fluorad FC430、Fluorad FC431及Fluorad FC171(以上,Sumitomo 3M Limited製);Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S-393及Surflon KH-40(以上,Asahi Glass Co., Ltd.製);以及PF636、PF656、PF6320、PF6520、及PF7002(OMNOVA Solutions Inc.製)等。 作為氟系界面活性劑,亦能夠使用嵌段聚合物,作為具體例,例如可舉出日本特開第2011-089090號公報中記載之化合物。
〔溶劑〕 組成物含有溶劑為較佳。 作為溶劑,並無特別限制,能夠使用公知的溶劑。 作為溶劑在組成物中的含量,並無特別限制,組成物的固體成分成為10~90質量%的量為較佳,成為10~40質量%的量為更佳,成為15~35質量%的量為進一步較佳。 溶劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。並用2種以上的溶劑時,將組成物的總固體成分調整成上述範圍內為較佳。
作為溶劑,例如可舉出水及有機溶劑。
作為有機溶劑,例如可舉出丙酮、甲乙酮、環己烷、乙酸乙酯、二氯乙烷、四氫呋喃、甲苯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、乙醯丙酮、環己酮、環戊酮、二丙酮醇、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、3-甲氧基丙醇、甲氧基乙氧基乙醇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙基醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲氧基乙酸丙酯、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、N-甲基-2-吡咯啶酮及乳酸乙酯等,但並不限定於此。
(水) 組成物含有水時,其含量相對於組成物的總質量,0.001~5.0質量%為較佳,0.01~3.0質量%為更佳,0.1~1.0質量%為進一步較佳。 其中,水的含量相對於組成物的總質量若在3.0質量%以下(更佳為1.0質量%以下),則容易抑制由水解等引起之組成物中的成分的經時黏度穩定性的劣化,若在0.01質量%以上(較佳為0.1質量%以上),則容易改善經時沉降穩定性。
〔其他任意成分〕 組成物可進一步含有除了上述成分以外的其他任意成分。例如,可舉出聚合抑制劑、敏化劑、共敏化劑、交聯劑、硬化促進劑、填料、熱硬化促進劑、增塑劑、稀釋劑及感脂化劑等,進而,還可依據需要添加對基板表面的黏附促進劑及其他助劑類(例如,導電性粒子、填充劑、消泡劑、阻燃劑、流平劑、剝離促進劑、抗氧化劑、香料、界面張力調整劑及鏈轉移劑等)等公知的添加劑。 該等成分例如能夠參考日本特開2012-003225號公報的段落0183~0228(對應之美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的段落0237~0309)、日本特開2008-250074號公報的段落0101~0102、段落0103~0104、段落0107~0109、及日本特開2013-195480號公報的段落0159~0184等的記載,該等內容引入本申請說明書中。
〔組成物的製造方法〕 關於組成物,首先製造分散了遮光顏料及著色劑的分散組成物,將所獲得之分散組成物進一步與其他成分混合而作為組成物為較佳。 關於分散組成物,混合遮光顏料、著色劑、樹脂(較佳為分散劑)及溶劑來製備為較佳。又,使分散組成物含有聚合禁止劑亦較佳。
上述分散組成物能夠藉由公知的混合方法(例如利用攪拌機、均質儀、高壓乳化裝置、濕式粉碎機或濕式分散機等之混合方法)混合上述的各成分來製備。
製備組成物時,可以一次性摻合各成分,亦可以將各成分分別在溶劑中溶解或分散之後依次摻合。又,摻合時的投入順序及作業條件並不特別受限。
以去除異物及減少缺陷等為目的,利用過濾器過濾組成物為較佳。 作為過濾器,只要是一直以來用於過濾用途等之過濾器,則能夠無特別限定地使用。例如,可舉出基於PTFE(聚四氟乙烯)等氟樹脂、尼龍的聚胺系樹脂、以及聚乙烯及聚丙烯(PP)等聚烯烴樹脂(包含高密度、超高分子量)等之過濾器。該等原材料中,聚丙烯(包含高密度聚丙烯)、尼龍為較佳。 過濾器的孔徑為0.1~7.0μm為較佳,0.2~2.5μm為更佳,0.2~1.5μm為進一步較佳,0.3~0.7μm為特佳。若設在該範圍,則能夠抑制顏料(包含遮光顏料)的過濾堵塞,並且能夠確實去除顏料所包含的雜質及凝聚物等微細的異物。 使用過濾器時,可組合不同的過濾器。此時,藉由第1過濾器的過濾可只進行1次,亦可進行2次以上。組合不同的過濾器來進行2次以上的過濾時,第2次之後的孔徑與第1次過濾的孔徑相比,相同或更大為較佳。又,可以在上述範圍內組合不同孔徑的第1過濾器。此處的孔徑能夠參考過濾器廠商的標稱值。作為市售的過濾器,例如能夠從由NIHON PALL LTD.、Toyo Roshi Kaisha, Ltd.、Nihon Entegris K.K.(原Mykrolis Corpration)及KITZ MICROFILTER CORPORATION等提供之各種過濾器中選擇。 第2過濾器能夠使用由與上述第1過濾器相同的材料等形成之過濾器。第2的過濾器的孔徑為0.2~10.0μm為較佳,0.2~7.0μm為更佳,0.3~6.0μm為進一步較佳。 組成物不含金屬、含有鹵之金屬鹽、酸、鹼等雜質為較佳。作為該等材料所包含的雜質的含量,1ppm以下為較佳,1ppb以下為更佳,100ppt以下為進一步較佳,10ppt以下為特佳,實質上不包含(測定裝置的檢測界限以下)為最佳。 另外,上述雜質能夠藉由電感耦合等離子體質譜儀(Yokogawa Electric Corporation製,Agilent 7500cs型)進行測定。
〔硬化膜的製造方法〕 可以對使用上述組成物來形成之組成物層(組成物層)進行硬化來獲得圖案狀的硬化膜。 作為硬化膜的製造方法,並無特別限制,含有以下製程為較佳。 ・組成物層形成製程 ・曝光製程 ・顯影製程 以下,對各製程進行說明。
<組成物層形成製程> 在組成物層形成製程中,在曝光之前對支撐體等之上賦予組成物來形成組成物的層(組成物層)。作為支撐體,例如能夠使用在基板(例如矽基板)上設置有CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互補型金屬氧化膜半導體)等攝像元件(受光元件)之固體攝像元件用基板。又,依據需要,在支撐體上可以設置用於改善與上部層之密接、防止物質的擴散及基板表面的平坦化等的下塗層。
作為對支撐體上的組成物的適用方法,能夠適用狹縫塗佈法、噴墨法、旋轉塗佈法、流延塗佈法、輥塗法或網版印刷法等各種塗佈方法。作為組成物層的膜厚,0.1~10μm為較佳,0.2~5μm為更佳,0.2~3μm為進一步較佳。塗佈於支撐體上的組成物層的乾燥(預烘烤)可以利用加熱板、烘箱等以50~140℃的溫度進行10~300秒。
〔曝光製程〕 在曝光製程中,對在組成物層形成製程中形成的組成物層照射光化射線或放射線來進行曝光,並硬化經光照射的組成物層。 作為光照射的方法,並無特別限制,經由具有圖案狀的開口部之光罩進行光照射為較佳。 曝光藉由放射線的照射來進行為較佳,作為曝光時能夠使用的放射線,尤其g射線、h射線及i射線等紫外線為較佳,作為光源,高壓水銀灯為較佳。照射強度為5~1500mJ/cm2 為較佳,10~1000mJ/cm2 為更佳。 另外,組成物含有熱聚合起始劑時,可以在上述曝光製程中加熱組成物層。作為加熱溫度,並無特別限制,80~250℃為較佳。又,作為加熱時間,並無特別限制,30~300秒為較佳。 另外,在曝光製程中,加熱組成物層時,可兼作後述後加熱製程。換言之,在曝光製程中,加熱組成物層時,硬化膜的製造方法可以不包括後加熱製程。
〔顯影製程〕 顯影製程係對曝光後的上述組成物層進行顯影來形成硬化膜之製程。藉由本製程,溶出曝光製程中的未照射光部分的組成物層,僅留下光硬化的部分來獲得圖案狀的硬化膜。 在顯影製程中使用的顯影液的種類並無特別限制,不會引起基底的攝像元件及電路等的損傷之鹼顯影液為較佳。 作為顯影溫度,例如為20~30℃。 顯影時間例如為20~90秒。為了進一步去除殘渣,近年來亦有實施120~180秒的情況。進而,為了更加提高殘渣去除性,有時亦反覆進行數次每隔60秒甩去顯影液,進一步重新供給顯影液之製程。
作為鹼顯影液,將鹼性化合物在水中溶解至濃度成為0.001~10質量%(較佳為0.01~5質量%)來製備之鹼性水溶液為較佳。 鹼性化合物例如可舉出氫氧化鈉、水氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化芐基三甲基銨、膽鹼、吡咯、哌啶及1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一碳烯等(其中,有機鹼為較佳。)。 另外,用作鹼顯影液時,通常在顯影後利用水實施洗淨處理。
〔後烘烤〕 曝光製程之後,進行加熱處理(後烘烤)為較佳。後烘烤係用於完全硬化之顯影後的加熱處理。其加熱溫度為240℃以下為較佳,220℃以下為更佳。下限無特別限制,若考慮高效且有效的處理,則50℃以上為較佳,100℃以上為更佳。 後烘烤可以利用加熱板、流烘箱(熱風循環式乾燥機)或高頻加熱機等加熱機構,以連續式或分批進行。
上述後烘烤在低氧濃度的氛圍下進行為較佳。其氧濃度在19體積%以下為較佳,15體積%以下為更佳,10體積%以下為進一步較佳,7體積%以下為特佳,3體積%以下為最佳。下限無特別限制,實際上為10體積ppm以上。
又,可以變更為基於上述加熱之後烘烤,並藉由UV(紫外線)照射而使其完全硬化。 此時,上述組成物進一步含有UV硬化劑為較佳。UV硬化劑係能夠在為了基於通常的i射線曝光之微影製程而添加的聚合起始劑的曝光波長亦即比365nm短波的波長下硬化之UV硬化劑為較佳。作為UV硬化劑,例如可舉出Ciba IRGACURE 2959(商品名)。在進行UV照射時,組成物層係在波長340nm以下硬化之材料為較佳。波長的下限值無特別限制,通常為220nm以上。又,UV照射的曝光量為100~5000mJ為較佳,300~4000mJ為更佳,800~3500mJ為進一步較佳。該UV硬化製程在微影製程之後進行,但由於更有效地進行低溫硬化,因此較佳。曝光光源使用無臭氧水銀燈為較佳。
[硬化膜的物性及硬化膜的用途] 〔硬化膜的物性〕 從具有優異之遮光性觀點考慮,使用本發明的組成物來獲得之硬化膜在400~1200nm的波長區域中的每1.0μm膜厚的光學濃度(OD:Optical Density)為2.0以上為較佳,3.0以上為更佳。另外,上限值並無特別限制,通常10以下為較佳。上述硬化膜能夠較佳地用作遮光膜。 又,將硬化膜(遮光膜)用作光衰減膜時,在400~1200nm的波長區域中的每1.0μm膜厚的光學濃度例如為0.1~1.5為較佳,0.2~1.0為更佳。 又,在本說明書中,在400~1200nm的波長區域中的每1.0μm膜厚的光學濃度為3.0以上是表示在波長400~1200nm的整個區域中,每1.0μm膜厚的光學濃度為3.0以上。 另外,在本說明書中,作為硬化膜的光學濃度的測定方法,首先在玻璃基板上形成硬化膜之後利用透射式濃度計(X-rite 361T(visual)densitometer)測定,亦測定所測定部位的膜厚,並算出每規定膜厚的光學濃度。 硬化膜的膜厚例如為0.1~4.0μm為較佳,1.0~2.5μm為更佳。又,依據用途,相較於該範圍,硬化膜可設為薄膜,亦可設為厚膜。 又,在將硬化膜用作光衰減膜時,相較於上述範圍,設為薄膜(例如0.1~0.5μm)而調整遮光性亦較佳。
又,上述硬化膜具有表面凹凸結構亦較佳。若如此,能夠降低將硬化膜作為遮光膜時的硬化膜的反射率。可以在硬化膜其本身的表面具有凹凸結構,亦可以在硬化膜上設置另外的層來賦予凹凸結構。表面凹凸結構的形狀並無特別限定,表面粗糙度在0.55μm以上且1.5μm以下的範圍為較佳。 硬化膜的反射率在5%以下為較佳,3%以下為更佳,2%以下為進一步較佳。 製作表面凹凸結構之方法並無特別限定,可以為在硬化膜或其以外的層含有有機填料和/或無機填料之方法、利用曝光顯影之微影法、或利用蝕刻法、濺射法及奈米壓印法等使硬化膜或其以外的層的表面粗面化之方法。 又,作為降低上述硬化膜的反射率之方法,除了上述以外,還可舉出在硬化膜上設置低折射率層之方法、進一步設置複數個折射率不同的層(例如高折射率層)之方法及日本特開2015-001654號公報中記載之形成低光學濃度層和高光學濃度層之方法等。
又,上述硬化膜適於個人計算機、平板電腦、移動電話、智能手機及數位相機等可攜式機器;多功能打印機及掃描儀等OA(Office Automation:辦公室自動化)機器;監視攝影機、條碼讀取器及自動櫃員機(ATM:automated teller machine)、高速相機及具有使用人像認證之本人認證功能之機器等產業用機器;車載用相機機器;內窺鏡、膠囊內窺鏡及導管等醫療用相機設備;活體感測器、生物感測器(Biosensor)、軍事偵查用相機、立體地圖用相機、氣象及海洋觀測相機、陸地資源偵查相機、以及宇宙的天文及深空目標用勘探相機等航天機器;等中使用之光學濾波器及模組的遮光構件及遮光膜,進而適於防反射構件以及防反射膜。
上述硬化膜還能夠用於微型LED(Light Emitting Diode:發光二極體)及微型OLED(Organic Light Emitting Diode:有機發光二極體)等用途。上述硬化膜除了微型LED及微型OLED中使用之光學濾波器及光學薄膜以外,還適於賦予遮光功能或防反射功能之構件。 作為微型LED及微型OLED的例子,可舉出日本特表2015-500562號及日本特表2014-533890中記載之例子。
上述硬化膜作為用於量子點感測器及量子點固體攝像元件之光學濾波器及光學膜亦較佳。又,適合作為賦予遮光功能及防反射功能之構件。作為量子點感測器及量子點固體攝像元件的例子,可舉出美國專利申請公開第2012/037789號及國際公開第2008/131313號小冊子中記載之例子等。
〔遮光膜、以及固體攝像元件及固體攝像裝置〕 本發明的硬化膜用作所謂的遮光膜亦較佳。此類遮光膜用於固體攝像元件亦較佳。 另外,遮光膜為本發明的硬化膜中的較佳用途之一,本發明的遮光膜的製造同樣可利用作為上述硬化膜的製造方法而說明的方法進行。具體而言,能夠在基板上塗佈組成物來形成組成物層,進行曝光及顯影來製造遮光膜。 又,本發明的固體攝像元件係含有上述本發明的硬化膜(遮光膜)之固體攝像元件。 如上述,本發明之固體攝像元件含有上述硬化膜(遮光膜)。作為固體攝像元件含有硬化膜(遮光膜)之形態,並無特別限制,例如可舉出具有包括在基板上構成固體攝像元件(CCD影像感測器、CMOS影像感測器等)的受光區域之複數個光二極體及多晶矽等之受光元件,並在支撐體的受光元件形成面側(例如受光部以外的部分和/或調整顏色用畫素等)或形成面的相反一側具有硬化膜之形態。 又,將硬化膜(遮光膜)用作光衰減膜時,例如,若將光衰減膜配置成一部分光在通過光衰減膜之後入射於受光元件,則能夠改善固體攝像元件的動態範圍。 固體攝像裝置含有上述固體攝像元件。
參考圖1~圖2,對固體攝像裝置及固體攝像元件的構成例進行說明。另外,在圖1~圖2中,為了明確各部,無視厚度和/或寬度的相互比率而誇大表示一部分。 如圖1所示,固體攝像裝置100具備矩形狀的固體攝像元件101、保持在固體攝像元件101的上方且密封該固體攝像元件101之透明的蓋玻璃103。進而,在該蓋玻璃103上隔著間隔物104而重疊設置有透鏡層111。透鏡層111由支撐體113和透鏡材112構成。透鏡層111可以由支撐體113和透鏡材112形成為一體。若透鏡層111的周緣區域入射有雜散光,則因光的擴散而在透鏡材112的聚光效果被減弱,到達攝像部102之光減少。又,亦發生由雜散光引起之雜訊的產生。因此,在該透鏡層111的周緣區域設置遮光膜114而進行遮光。利用本發明的製造方法獲得之硬化膜亦能夠用作上述遮光膜114。
固體攝像元件101對成像於成為其受光面之攝像部102之光學像進行光電轉換並作為圖像訊號而輸出。該固體攝像元件101具備積層有2片基板之積層基板105。積層基板105包括同尺寸的矩形狀的晶片基板106及電路基板107,在晶片基板106的背面積層有電路基板107。
作為用作晶片基板106之基板的材料,並無特別限制,能夠使用公知的材料。
在晶片基板106的表面中央部設置有攝像部102。又,若在攝像部102的周緣區域入射有雜散光,則從該周緣區域內的電路產生暗電流(雜訊),因此在該周緣區域設置遮光膜115而進行遮光。將利用本發明的製造方法獲得之硬化膜用作遮光膜115為較佳。
在晶片基板106的表面邊緣部設置有複數個電極墊108。電極墊108經由設置於晶片基板106的表面之未圖示的訊號線(接合線亦可)與攝像部102電連接。
在電路基板107的背面,分別在各電極墊108的大致下方位置設置有外部連接端子109。各外部連接端子109經由垂直貫通積層基板105之貫通電極110而分別與電極墊108連接。又,各外部連接端子109經由未圖示的配線而與控制固體攝像元件101的驅動之控制電路、及對輸出自固體攝像元件101的攝像訊號實施圖像處理之圖像處理電路等連接。
如圖2所示,攝像部102由受光元件201、濾色器202、微透鏡203等設置於基板204上的各部構成。濾色器202具有藍色畫素205b、紅色畫素205r、綠色畫素205g及黑矩陣205bm。利用本發明的製造方法獲得之硬化膜可用作黑矩陣205bm。
作為基板204的材料,能夠使用與前述晶片基板106相同的材料。在基板204的表層形成有p阱層206。在該p阱層206內,以正方格子狀排列形成有包含n型層且藉由光電轉換生成訊號電荷並蓄積之受光元件201。
在受光元件201的一的的側方,經由p阱層206的表層的讀出柵極部207而形成有包括n型層之垂直傳輸路徑208。又,在受光元件201的另一側的側方,經由包括p型層之元件分離區域209而形成有屬於相鄰畫素的垂直傳輸路徑208。讀出柵極部207係用於將蓄積在受光元件201的訊號電荷讀出至垂直傳輸路徑208的通道區域。
在基板204的表面上形成有包括ONO(Oxide-Nitride-Oxide:氧化物-氮化物-氧化物)膜之柵極絕緣膜210。在該柵極絕緣膜210上,以覆蓋垂直傳輸路徑208、讀出柵極部207及元件分離區域209的大致正上方之方式形成有包括多晶矽或非晶質矽之垂直傳輸電極211。垂直傳輸電極211作為驅動垂直傳輸路徑208來進行電荷傳輸之驅動電極、及驅動讀出柵極部207來進行訊號電荷讀出之讀出電極而發揮功能。訊號電荷在從垂直傳輸路徑208依次傳輸至未圖示的水平傳輸路徑及輸出部(浮動擴散放大器)之後,作為電壓訊號而輸出。
在垂直傳輸電極211上,以覆蓋其表面之方式形成有遮光膜212。遮光膜212在受光元件201的正上方位置具有開口部,而對其以外的區域進行遮光。利用本發明的製造方法獲得之硬化膜可用作遮光膜212。 遮光膜212上設置有透明的中間層,該中間層包括:包括BPSG(borophospho silicate glass:硼磷矽玻璃)之絕緣膜213、包括P-SiN之絕緣膜(鈍化膜)214、包括透明樹脂等之平坦化膜215。濾色器202形成於中間層上。
〔圖像顯示裝置〕 利用本發明的製造方法製造之圖像顯示裝置含有利用本發明的製造方法獲得之硬化膜。 又,本發明的圖像顯示裝置的製造方法係包括藉由上述本發明的製造方法來製造硬化膜之製程之製造具有上述硬化膜之圖像顯示裝置之方法。 作為圖像顯示裝置具有硬化膜之形態,例如可舉出硬化膜被包含在黑矩陣,含有此類黑矩陣之濾色器用於圖像顯示裝置之形態。 接著,對黑矩陣及含有黑矩陣之濾色器進行說明,進而,作為圖像顯示裝置的具體例,對含有此類濾色器之液晶顯示裝置進行說明。
<黑矩陣> 利用本發明的製造方法獲得之硬化膜被包含在黑矩陣亦較佳。黑矩陣有時會包含在濾色器、固體攝像元件及液晶顯示裝置等圖像顯示裝置。 作為黑矩陣,可舉出以上說明者;設置於液晶顯示裝置等圖像顯示裝置的周緣部之黑色的邊緣;紅、藍及綠的畫素之間的格子狀和/或直線狀的黑色的部分;用於TFT(thin film transistor:薄膜電晶體)遮光的點狀和/或線狀的黑色圖案;等。關於該黑矩陣的定義,例如在菅野泰平著,“液晶顯示器製造裝置用語辭典”,第2版,NIKKAN KOGYO SHIMBUN,LTD.,1996年,64頁中有記載。 為了提高顯示對比度,又,為了在使用薄膜電晶體(TFT)主動矩陣驅動方式的液晶顯示裝置時防止由光的漏電流引起的画質下降,黑矩陣具有高遮光性(以光學濃度OD計為3以上)為較佳。
作為黑矩陣的製造方法,並無特別限制,能夠藉由與上述硬化膜的製造方法相同的方法製造。具體而言,能夠在基板上塗佈組成物來形成組成物層,進行曝光及顯影來製造圖案狀的硬化膜(黑矩陣)。另外,作為用作黑矩陣之硬化膜的膜厚,0.1~4.0μm為較佳。
作為上述基板的材料,並無特別限制,對可見光(波長400~800nm)具有80%以上的透射率為較佳。作為此類材料,具體而言,例如可舉出鈉鈣玻璃、無鹼玻璃、石英玻璃及硼矽玻璃等玻璃;聚酯系樹脂及聚烯烴系樹脂等塑膠;等,從耐化學性及耐熱性的觀點考慮,無鹼玻璃或石英玻璃等為較佳。
<濾色器> 利用本發明的製造方法獲得之硬化膜被包含在濾色器亦較佳。 作為濾色器含有硬化膜之形態,並無特別限制,可舉出具備基板和上述黑矩陣之濾色器。亦即,能夠例示出具备在形成於基板上之上述黑矩陣的開口部形成之紅色、綠色及藍色的著色像素之濾色器。
含有黑矩陣(硬化膜)之濾色器例如能夠藉由以下方法製造。 首先,在形成於基板上之圖案狀的黑矩陣的開口部形成含有與濾色器的各著色畫素對應之顏料之組成物的塗膜(組成物層)。另外,作為各顏色用組成物,並無特別限制,能夠使用公知的組成物,在本說明書中說明的組成物中,使用將遮光顏料代替為與各畫素對應之著色劑之組成物為較佳。 接著,經由具有與黑矩陣的開口部對應之圖案之光罩而對組成物層進行曝光。接著,能夠藉由顯影處理去除未曝光部之後,進行烘烤而在黑矩陣的開口部形成著色畫素。例如利用含有紅色、綠色及藍色顏料之各顏色用組成物進行一系列操作,則能夠製造具有紅色、綠色及藍色畫素之濾色器。
<液晶顯示裝置> 利用本發明的製造方法獲得之硬化膜被包含在液晶顯示裝置亦較佳。作為液晶顯示裝置含有硬化膜之形態,並無特別限制,可舉出包含含有已說明的黑矩陣(硬化膜)之濾色器之形態。
作為本實施形態之液晶顯示裝置,例如可舉出具備對向配置之一對基板、及封入該等基板之間之液晶化合物之形態。作為上述基板,如作為黑矩陣用的基板已說明。
作為上述液晶顯示裝置的具體形態,例如可舉出從使用者側依次含有偏振片/基板/濾色器/透明電極層/配向膜/液晶層/配向膜/透明電極層/TFT(Thin Film Transistor:薄膜電晶體)元件/基板/偏振片/背光單元之積層體。
另外,作為液晶顯示裝置,並不限於上述,例如可舉出“電子顯示器件(佐佐木 昭夫著,Kogyo Chosakai Publishing Co., Ltd.1990年發行)”、“顯示器件(伊吹順章著,Sangyo Tosho Publishing Co., Ltd. 平成元年發行)”等中記載之液晶顯示裝置。又,例如可舉出“下一代液晶顯示技術(內田龍男編著,Kogyo Chosakai Publishing Co., Ltd.1994年發行)”中記載之液晶顯示裝置。
〔紅外線感測器〕 利用本發明的製造方法獲得之硬化膜被包含在紅外線感測器亦較佳。 利用圖3對上述實施態樣之紅外線感測器進行說明。在圖3所示之紅外線感測器300中,圖示號310為固體攝像元件。 設置於固體攝像元件310上之攝像區域將紅外線吸收過濾器311和本發明的實施形態之濾色器312組合而構成。 紅外線吸收過濾器311係透射可見光區域的光(例如波長400~700nm的光),且遮蔽紅外區域的光(例如波長800~1300nm的光,較佳為波長900~1200nm的光,更佳為波長900~1000nm的光)之膜,作為著色劑能夠使用含有紅外線吸收劑(作為紅外線吸收劑的形態如上述說明。)之硬化膜。 濾色器312係形成有透射及吸收可見光區域中特定波長的光之畫素之濾色器,例如使用形成有紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的畫素之濾色器等,其形態如上述說明。 在紅外線透射過濾器313與固體攝像元件310之間,配置有使透射紅外線透射過濾器313之波長的光透射之樹脂膜314(例如透明樹脂膜等)。 紅外線透射過濾器313係具有可見光遮蔽性,且使特定波長的紅外線透射之過濾器,並能夠使用含有吸收可見光區域的光之著色劑(例如苝化合物和/或二苯並呋喃酮化合物等)、及紅外線吸收劑(例如吡咯並吡咯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物及聚次甲基化合物等)之利用本發明的製造方法獲得之硬化膜。紅外線透射過濾器313例如遮住波長400~830nm的光,透射波長900~1300nm的光為較佳。 濾色器312及紅外線透射濾波器313的入射光hν側配置有微透鏡315。以覆蓋微透鏡315之方式形成有平坦化膜316。 在圖3所示之形態中,配置有樹脂膜314,但可以形成紅外線透射過濾器313來代替樹脂膜314。亦即,可以在固體攝像元件310上形成紅外線透射過濾器313。 又,在圖3所示之形態中,濾色器312的膜厚與紅外線透射過濾器313的膜厚相同,但兩者的膜厚可以不同。 又,在圖3所示之形態中,濾色器312設置於比紅外線吸收過濾器311更靠近入射光hν側的位置,但亦可以調換紅外線吸收過濾器311和濾色器312的順序,而將紅外線吸收過濾器311設置於比濾色器312更靠近入射光hν側的位置。 又,在圖3所示之形態中,相鄰積層有紅外線吸收過濾器311和濾色器312,但兩個過濾器無需一定要相鄰,可以在兩個過濾器之間設置其他層。利用本發明的製造方法獲得之硬化膜除了能夠用作紅外線吸收過濾器311的表面的端部和/或側面等的遮光膜以外,若用於紅外線感測器的裝置內壁,則還能夠防止內部反射和/或對受光部的未預期的光入射而提高靈敏度。 依該紅外線感測器,由於能夠同時獲取圖像資訊,因此能夠進行辨識檢測動作之對象之動作感測等。進而,能夠獲取距離資訊,因此能夠進行包含3D資訊之圖像的攝影。
接著,對適用上述紅外線感測器之固體攝像裝置進行說明。 上述固體攝像裝置含有透鏡光學系統、固體攝像元件、紅外發光二極體等。另外,關於固體攝像裝置的各結構,能夠參考日本特開2011-233983號公報的段落0032~0036,該內容引入本說明書中。 [實施例]
以下依據實施例對本發明進行更詳細的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理步驟等只要不脫離本發明的主旨,則能夠適當變更。藉此,本發明的範圍並不應藉由以下示出之實施例限定性地解釋。
《遮光顏料的製作》
[遮光顏料Pig-1的製作] 藉由以下方法製作了遮光顏料Pig-1。 首先,作為過渡金屬,準備了Zr粉(含有鋯之粉末)(以下,亦稱為“金屬原料粉末”。)。
接著,將上述金屬原料粉末在Ar氣中進行等電漿處理(處理條件基於下述電漿處理(1))來進行了金屬微粒化。測定了所獲得之金屬微粒的平均一次粒徑之結果為90nm。另外,平均一次粒徑藉由以下方法求出。
試樣:藉由與後述之[遮光顏料分散液的製備]相同的方法製備分散液(金屬微粒25質量%、下述分散劑H-2A7.5質量%、PGMEA;丙二醇單甲醚乙酸酯溶劑67.5質量%),藉由PGMEA將所獲得之分散液稀釋100倍之後,滴加在碳箔上並使其乾燥者。 利用透射型電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope),以2萬倍的倍率觀察了上述試樣來獲得像。藉由圖像處理計算出了所獲得之像中的金屬微粒的面積。接著,計算出將所獲得之面積換算為圓時的直徑。對4視場量、總計400個金屬微粒進行該操作,對所評價之圓換算的直徑進行算術平均來作為金屬微粒的平均一次粒徑。
又,藉由後述方法測定了金屬微粒中包含之雜質之結果,未檢測出雜質。另外,未檢測出雜質表示雜質的含量相對於金屬微粒的總質量小於20ppm。
<電漿處理(1)> 藉由以下方法進行了電漿處理(1)。亦即,將依據國際公開第2010/147098號小冊子的圖1中記載之黑色複合微粒製造裝置之裝置用作金屬微粒製造裝置,依據以下條件進行了電漿處理(1)。 ・施加至高頻振盪用線圈之高頻電壓:頻率數為約4MHz,電壓為約80kVA ・電漿氣體:氬氣(供給量為100L/min) ・載流氣體:氬氣(供給量為10L/min) ・腔室內氛圍:氬氣(供給量為1000L/min,腔室內流速為5m/sec) ・旋風分離器內氛圍:氬氣,內壓:50kPa ・從腔室向旋風分離器供給材料的速度:10m/s(平均值)
接著,作為含有原子A之原料粉末,準備Hf粉,依據上述等離子體處理(1)的條件進行電漿處理來使原子A微粒化。此時,藉由後述方法測定了所獲得之微粒中包含之雜質之結果,未檢測出雜質。
接著,混合藉由上述來獲得之金屬微粒及已微粒化之原子A,從而獲得了原料金屬粉末。在氮氣中對該原料金屬粉末進行電漿處理(處理條件依據下述電漿處理(2))來獲得了遮光顏料。
<電漿處理(2)> 藉由以下方法進行了電漿處理(2)。另外,所使用之裝置與電漿處理(1)相同。 ・施加至高頻振盪用線圈之高頻電壓:頻率數為約4MHz,電壓為約80kVA ・電漿氣體:氬氣及氮氣(供給量分別為50L/min) ・載流氣體:氮氣(供給量為10L/min) ・腔室內氛圍:氮氣(供給量為1000l/min,腔室內流速為5m/sec) ・旋風分離器內氛圍:氮氣,內壓為50kPa ・從腔室向旋風分離器供給材料的速度:10m/s(平均值)
利用Ar氣,將結束電漿處理(2)之後的遮光顏料,藉由NIHON SHINTECH CO., LTD.製分流型濕度供給裝置SRH,在大氣中成為相對濕度95%之條件下導入20℃的氮氣,並靜置24小時。之後,利用Hosokawa Micron Group製TTSP分離器,以產率成為10%之條件,對所獲得之遮光顏料進行分級,從而獲得了遮光顏料Pig-1的粉末。另外,向分離器供給了氮氣。
測定Pig-1的平均一次粒徑之結果,為35nm。 另外,平均一次粒徑係藉由上述方法測定之平均一次粒徑。
[遮光顏料Pig-2~Pig-45、Pig-C1~Pig-C7的製作] 參考遮光顏料Pig-1的製作方法,將金屬原料粉末的種類、含有原子A之原料粉末的種類及添加量變更如表1-1、表1-2所示,製作了遮光顏料Pig-2~Pig-45、Pig-C1~Pig-C7。 另外,在比較用的遮光顏料Pig-C1~Pig-C7的製作中不使用含有原子A之原料粉末,或使用與含有原子A之原料粉末對應之比較用原料粉末來進行了製作。 又,在Pig-22及Pig-23的製作中,對Si粉亦以上述電漿處理(1)的條件進行電漿處理而製作了矽原子微粒子。將對矽原子微粒子進行了微粒子化之原子A與金屬微粒子一同混合來獲得原料金屬粉末,之後,進行與製作Pig-1相同的處理來獲得了Pig-22或Pig-23。
表1-1、表1-2中的過渡金屬原料等及原子A的原料之各縮寫如下。
・Zr粉:Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製鋯粉末 ・Nb粉:Mituwa Chemistry.製鈮(粉末)<100-325mesh> ・V粉:TAIYO KOKO Co., LTD.製金屬釩粉末VHO ・淚滴狀鉭:Global Advanced Metal製淚滴狀鉭 ・Y粉:NIPPON YTTRIUM CO., LTD.製釔粉末 ・Cr粉:KOHSEI Co.,Ltd.製之脫氣電解金屬鉻粉 ・W粉:Eurotungsten製鎢粉末AW3110 ・Ti粉:Ionic Liquids Technologies GmbH 製鈦粉末NM-0031-UP ・Al粉:METAL POWDER CO., LTD.製22000號鋁粉末 ・Si粉:Furuuchi Chemical Corporation製矽粉末 ・Hf粉:Furuuchi Chemical Corporation製鉿粉末 ・Fe粉:JFE STEEL CORPORATION製Fe粉JIP 270M ・Ni粉:Toho Titanium Corporation製Ni粉300奈米品 ・Ag粉:Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.製Ag粉SPQ03R
另外,以下表2-1、表2-2中的“%”表示相對於遮光顏料的總質量之質量%。 又,表中,“未檢測出”表示藉由上述測定方法測定之結果,未檢測出雜質,具體而言表示小於20質量ppm。 又,“未添加”表示未添加原子A。 “元素比率”一欄表示各元素在遮光顏料中的含量的比率(質量比)。 各元素在遮光顏料及其原料(金屬微粒子及原料粉末等)中的含量(含量的比率)的測定利用了Rigaku Corporation製掃描型螢光X射線分析裝置“ZSX Primus II”。
[表1-1]
Figure 108120998-A0304-0001
[表1-2]
Figure 108120998-A0304-0002
[表2-1]
Figure 108120998-A0304-0003
[表2-2]
Figure 108120998-A0304-0004
《遮光性樹脂組成物的製備》 使用以下所示之原料來製備了遮光性樹脂組成物。
<遮光顏料> 作為遮光顏料,使用了上述Pig-1~Pig-47、Pig-C1~Pig-C7。另外,在比較例中使用了Pig-C1~Pig-C7。
<分散劑> 作為分散劑,使用了以下結構的分散劑H-1~H-4。各結構單元中記載之數值表示各結構單元相對於所有結構單元的莫耳%。 另外,H-1~H-4均符合接枝聚合物亦即樹脂。
•H-1(酸價=100mgKOH/g,重量平均分子量=39,000)
[化學式20]
Figure 02_image039
•H-2(酸價=60mgKOH/g,重量平均分子量=33,000)
[化學式21]
Figure 02_image041
•H-3(酸價=100mgKOH/g,重量平均分子量=19,000)
[化學式22]
Figure 02_image043
•H-4(酸價=33mgKOH/g,重量平均分子量=23,000)
[化學式23]
Figure 02_image045
<鹼可溶性樹脂> 作為鹼可溶性樹脂,使用了以下樹脂C-1~C-2。以下示出各樹脂C-1~C-2的結構。各結構單元中記載之數值表示各結構單元相對於所有結構單元的莫耳%。
•C-1(酸價=110mgKOH/g,重量平均分子量=33,000)
[化學式24]
Figure 02_image047
•C-2(酸價=70mgKOH/g,重量平均分子量=11,000)
[化學式25]
Figure 02_image049
<聚合性化合物> 作為聚合性化合物,使用了以下D-1~D-2。 ・D-1:KAYARAD DPHA (Nippon Kayaku Co.,Ltd.製) ・D-2:NK Ester A-TMMT (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.製) D-1係在1分子內含有4個乙烯性不飽和基之化合物,D-2係在1分子內含有5個乙烯性不飽和基之化合物與含有6個之化合物的混合物。
<聚合起始劑(光聚合起始劑)> 作為聚合起始劑(光聚合起始劑),使用了以下E-1~E-4。 ・E-1:IRGACURE OXE02(肟化合物)(BASF公司製) ・E-2:IRGACURE OXE03(由上述通式(C-13)表示之肟化合物)(BASF公司製) ・E-3:IRGACURE 369(BASF公司製) ・E-4:IRGACURE 379(BASF公司製)
<界面活性劑> 作為其他成分,使用了以下化合物(重量平均分子量=15000)。 其中,在下述式中,左側的結構單元和右側的結構單元的含量分別為62質量%、38質量%。
Figure 02_image051
<溶劑> ・PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯 ・PGME:丙二醇單甲醚 ・乙酸丁酯 ・環戊酮
<其他成分> 作為其他成分,使用了以下G-1~G-4。 ・G-1:EHPE 3150(Daicel Corporation.製)(含有環氧基之化合物) ・G-2:EPICLON N-695(DIC Corporation製)(含有環氧基之化合物)
•G-3:下述化合物(紫外線吸收劑(二乙胺-苯磺醯系紫外線吸收劑))
[化學式26]
Figure 02_image053
•G-4:下述化合物(密接劑)
[化學式27]
Figure 02_image055
[遮光顏料分散液的製備] 首先,藉由攪拌機(IKA Works GmbH & CO. KG製EUROSTAR),將遮光顏料、分散劑及有機溶劑混合15分鐘來獲得了上述成分的混合液。接著,對所獲得之混合液,使用SHINMARU ENTERPRISES CORPORATION製的NPM-Pilot,在下述條件下進行分散處理來獲得了顏料分散液(遮光顏料分散液)。
<分散條件> ・微珠徑:ϕ 0.05mm,(NIKKATO CORPORATION製氧化鋯珠,YTZ) ・微珠填充率:65體積% ・研磨圓周速度:10m/sec ・分離器圓周速度:13m/s ・進行分散處理之混合液量:15kg ・循環流量(泵供給量):90kg/hour ・處理液溫度:19~21℃ ・冷卻水:水 ・處理時間:22小時左右
將顏料分散液的組成示於下述表。
[表3-1]
Figure 108120998-A0304-0005
[表3-2]
Figure 108120998-A0304-0006
[組成物的製備] 接著,在上述顏料分散液中,以表4-1、表4-2所示之比例混合下述表4-1、表4-2所示之成分,藉此獲得了實施例及比較例的各組成物。 將所獲得之組成物的組成示於表4-1、表4-2。
[表4-1]
Figure 108120998-A0304-0007
[表4-2]
Figure 108120998-A0304-0008
另外,按序號順序,實施組成物7~10的固體成分濃度分別為26.7質量%、26.7質量%、26.5質量%、26.7質量%,除此以外的組成物的固體成分濃度均為26.2質量%。 又,接枝聚合物亦即樹脂的含有質量相對於各組成物中的遮光顏料的含有質量之比(接枝聚合物亦即樹脂的含有質量/遮光顏料的含有質量)在所有組成物中均為0.30。
《評價》 使用所獲得之組成物供於以下試驗及評價。
[試驗方法] 〔遮光性(OD值)〕 使用上述獲得之實施例及比較例的組成物,將轉速調整至膜厚成為1.5μm,藉由旋轉塗佈而在厚度0.7mm,10cm見方的玻璃板(EagleXG,Corning Inc.製)上形成了塗膜。將所形成之塗膜,在加熱板上藉由100℃、2分鐘的熱處理使其乾燥,藉此獲得了硬化膜。對含有所獲得之硬化膜之基板,藉由分光光度計U-4100(Hitachi High-Technologies Corporation.製)測定了對波長400~1000nm的光的OD值。OD值越大,硬化膜越具有優異之遮光性。按照以下判定基準進行了評價。 在下述判定基準中,若為A~C,則為可實際使用的等級。
A:400~1000nm的最低OD值為4.0以上 B:400~1000nm的最低OD值為3.0以上且小於4.0 C:400~1000nm的最低OD值為2.5以上且小於3.0 D:400~1000nm的最低OD值小於2.5
〔經時黏度穩定性〕 對將上述獲得之組成物在溫度7℃的環境下經過1年之後的黏度變化進行了評價。 利用Toki Sangyo Co.,Ltd製的E型旋轉黏度計RE85L、標準錐形轉子(1°34’×R24),將轉速設定為50rpm,樣品杯的溫度調節成23±0.2℃來測定了黏度。按照以下判定基準進行了評價。 黏度變化依據下式求出。 黏度變化(%)=(|經時前的黏度(mPa・s)-經時後的黏度(mPa・s)|)/經時前的黏度(mPa・s)×100 在下述判定基準中,若為A~D,則為可實際使用的等級。
A:經時前後的黏度變化為0.0%以上且小於3.0% B:經時前後的黏度變化為3.0%以上且小於5.0% C:經時前後的黏度變化為5.0%以上且小於10.0% D:經時前後的黏度變化為10.0%以上且小於15.0% E:經時前後的黏度變化為15.0%以上
〔經時沉降穩定性〕 將上述獲得之各組成物利用烘箱以160℃、1小時的條件使揮發成分乾燥。測定乾燥前後的乾燥減量來求出揮發量,並計算各組成物的乾燥前的質量與揮發量之差來算出了“經時沉降前的固體成分”。 又,關於將所獲得之組成物在室溫下、溫度23℃、濕度50%的恆溫恆濕的房間中保管3個月後的上清液,以與上述相同的方法算出了“經時沉降後的固體成分”。 將“經時沉降後的固體成分”與“經時沉降前的固體成分”之差除以“經時沉降前的固體成分”,以百分率算出固體成分沉降率,並進行如下分類來作為液經時穩定性的試驗。 在下述判定基準中,若為A~D,則為可實際使用的等級。
A:固體成分沉降率小於2質量%。 B:固體成分沉降率為2質量%以上且小於5質量% C:固體成分沉降率為5質量%以上且小於10質量% D:固體成分沉降率為10質量%以上且小於15質量% E:固體成分沉降率為15質量%以上。
〔耐溶劑性〕 利用旋轉塗佈機,在帶底塗層之8英吋玻璃晶圓上,將上述獲得之各組成物塗佈至乾燥後的膜厚成為1.5μm,並利用110℃的加熱板進行了120秒的加熱處理(預烘烤)。 接著,利用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),在1000mJ/cm2 的365nm的波長光下,經由具有2cm×2cm的圖案之遮罩進行了曝光。 之後,將形成有經曝光之塗佈膜之玻璃晶圓載置於旋轉噴淋顯影機(DW-30型,CHEMITRONICS CO., LTD.製)的水平旋轉台上,利用氫氧化四甲基銨(TMAH)0.3%水溶液,在23℃下進行60秒旋覆浸沒顯影,藉此在玻璃晶圓上形成了2cm×2cm的圖案(圖案狀的硬化膜)。 將形成有2cm×2cm的圖案之玻璃晶圓以真空吸盤方式固定在上述水平旋轉台上,藉由旋轉裝置使該玻璃晶圓以轉速50rpm旋轉,並且從其旋轉中心的上方,從噴嘴噴淋狀供給純水來進行沖洗處理,之後進行了旋轉乾燥。之後,利用220℃的加熱板進行了5分鐘加熱處理(後烘烤)。 在製作以上形成之2cm×2cm的圖案之後,在環己酮中浸漬15分鐘,並藉由分光光度計U-4100(Hitachi High-Technologies Corporation.製)分別測定了波長400~1000nm中的OD值。 研究浸漬前後的OD值的變化,以顯示最大變動率之波長下的變動率為基礎評價了耐溶劑性。 依據下式求出對各波長的光的變動率。 變動率(%)=(|浸漬前的OD值-浸漬後OD值|)/浸漬前的OD值×100 在下述判定基準中,若為A~C,則為可實際使用的等級。
A:變動率為0%以上且小於3% B:變動率為3%以上且小於5% C:變動率為5%以上且小於10% D:變動率為10%以上
〔底切耐性〕 利用旋轉塗佈法,在帶底塗層之8英吋矽晶圓上,將上述獲得之組成物塗佈至塗佈後的膜厚成為1.5μm,之後在加熱板上,以110℃加熱2分鐘來獲得了組成物層。 接著,利用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),經由遮罩對所獲得之組成物層,曝光(曝光量500mJ/cm2 )了300μm的線與空間圖案。 接著,利用顯影裝置(Tokyo Electron Limited製Act-8)來進行了顯影處理。顯影液使用水氫氧化四甲基銨(TMAH)0.3%水溶液,在23℃下進行了60秒噴淋顯影。之後,藉由使用了純水之旋轉噴淋進行沖洗而獲得了300μm的線與空間圖案。藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)(S-4800、Hitachi High-Technologies Corporation.製)觀察所獲得之圖案剖面,測定底切寬度,並按照以下判定基準進行了評價。 在下述判定基準中,若為A~D,則為可實際使用的等級。
A:底切寬度為0.0μm以上且小於0.2μm B:底切寬度為0.2μm以上且小於0.5μm C:底切寬度為0.5μm以上且小於1.0μm D:底切寬度為1.0μm以上且小於1.5μm E:底切寬度為1.5μm以上
〔耐濕性(耐濕分光穩定性)〕 利用旋轉塗佈機,在帶底塗層之玻璃晶圓上,將所獲得之組成物塗佈至乾燥後的膜厚成為1.5μm,並利用110℃的加熱板進行了120秒的加熱處理(預烘烤)。 接著,利用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),在500mJ/cm2 的365nm的波長光下,經由具有2cm×2cm的圖案之遮罩進行了曝光。 之後,將形成有經曝光之塗佈膜之玻璃晶圓載置於旋轉噴淋顯影機(DW-30型,CHEMITRONICS CO., LTD.製)的水平旋轉台上,並利用CD-2000(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製、鹼顯影液)的60%稀釋液,在23℃下進行了60秒間旋覆浸。 將上述玻璃晶圓以真空吸盤方式固定在上述水平旋轉台上,藉由旋轉裝置使晶圓以轉速50rpm旋轉,並且從其旋轉中心的上方,從噴嘴噴淋狀供給純水來進行沖洗處理,之後進行了旋轉乾燥。 進行利用加熱板之加熱處理(後烘烤:200℃/8分鐘)來獲得了2cm×2cm圖案(圖案狀硬化膜)。 利用Yamato Scientific co., ltd.製恆溫恆濕機(EHS-221M),對帶有所形成之2cm×2cm圖案之玻璃晶圓,實施了在溫度85℃、相對濕度85%的氛圍中靜置1000小時之處理。利用U-4100(Hitachi High-Technologies Corporation.製)分別測定了處理前後的波長400~1000nm中OD值。 研究處理前後的OD值的變化,以顯示最大變動率之波長下的變動率為基礎評價了耐濕性(耐濕分光穩定性)。 依據下式求出對各波長的光的變動率。 變動率(%)=(|處理前的OD值-處理後OD值|)/處理前的OD值×100 在下述判定基準中,若為A~C,則為可實際使用的等級。
A:變動率為0%以上且小於3% B:變動率為3%以上且小於5% C:變動率為5%以上且小於10% D:變動率為10%
〔耐濕性(耐濕剝離抑制性)〕 利用旋轉塗佈法,在帶底塗層之8英吋矽晶圓上,將上述獲得之組成物塗佈至塗佈後的膜厚成為1.5μm,之後在加熱板上,以110℃加熱了2分鐘。 接著,利用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),經由遮罩曝光(曝光量500mJ/cm2 )了300μm的線與空間圖案。 接著,利用顯影裝置(Tokyo Electron Limited製Act-8)來進行了顯影處理。顯影液使用水氫氧化四甲基銨(TMAH)0.3%水溶液,在23℃下進行了60秒噴淋顯影。之後,藉由使用純水之旋轉噴淋進行沖洗而獲得了圖案(圖案狀硬化膜)。 利用Yamato Scientific co., ltd.製恆溫恆濕機(EHS-221M),將帶有所獲得之圖案的矽晶圓在溫度85℃、相對濕度85%的氛圍中分別靜置了750小時、1000小時、1500小時。 利用掃描型電子顯微鏡(SEM)(S-4800、Hitachi High-Technologies Corporation.製)分別觀察耐濕試驗後的圖案的剖面,並觀察了有無剝離。 在下述判定基準中,若為A~C,則為可實際使用的等級。
A:在1500小時靜置時刻無剝離 B:在1000小時靜置時刻無剝離,而在1500小時靜置時刻產生了剝離 C:在750小時靜置時刻無剝離,而在1000小時靜置時刻產生了剝離 D:在750小時靜置時刻觀察剝離
另外,若耐濕分光穩定性及耐濕剝離抑制性這兩者為可實際使用的等級(C評價以上),則能夠判斷為耐濕性良好。
[結果] 在試驗中使用的組成物的特徵和試驗的結果示於下述表。 在表5-1、表5-2、表5-3中,“分散劑”及“鹼可溶性樹脂”一欄中的“乙烯性不飽和基”的欄表示組成物中使用的“分散劑”及“鹼可溶性樹脂”是否分別使用了含有“乙烯性不飽和基”之樹脂。A表示使用,B表示未使用。 “聚合性化合物”一欄中的“乙烯性不飽和基數”欄表示所使用的聚合性化合物所含有的乙烯性不飽和基數。 “光聚合起始劑”一欄中的“肟化合物”欄表示所使用的光聚合起始劑的種類。A表示使用了由通式(C-13)表示之肟化合物,B表示使用了除了由通式(C-13)表示之肟化合物以外的肟化合物,C表示使用了除了肟化合物以外的光聚合起始劑。 “其他成分”欄表示用作其他成分之成分的種類。“環氧”表示使用了含有環氧基之化合物。
[表5-1]
Figure 108120998-A0304-0009
[表5-2]
Figure 108120998-A0304-0010
[表5-3]
Figure 108120998-A0304-0011
從表中所示之結果確認到,依本發明的組成物,能夠解決本發明的課題。
確認到組成物將含有乙烯性不飽和基之樹脂相對於樹脂的總質量含有65質量%以上時,使用組成物獲得之硬化膜的耐溶劑性和/或使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異(實施例1、2、11~14的比較)。
確認到組成物包含5個以上的含有乙烯性不飽和基之聚合性化合物時,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異(實施例2與3的比較)。
確認到組成物包含肟化合物亦即光聚合起始劑時,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異,硬化膜的耐溶劑性優異(實施例3~6的比較)。 進而,肟化合物亦即光聚合起始劑係由通式(C-13)表示之肟化合物時,確認到了使用組成物形成硬化膜時的底切耐性更優異,硬化膜的耐濕剝離抑制性更加優異(實施例3與4的比較)。
確認到組成物包含含有環氧基之化合物時,使用組成物獲得之硬化膜的耐溶劑性優異,耐濕剝離抑制性亦更優異(實施例3、7、8的比較)。
確認到組成物包含含有紫外線吸收劑之聚合性化合物時,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異(實施例3與9的比較)。
確認到組成物包含含有密接劑之聚合性化合物時,使用組成物獲得之硬化膜的耐濕剝離抑制性更加優異(實施例3與10的比較)。
確認到組成物包含含有密接劑之聚合性化合物時,使用組成物獲得之硬化膜的耐濕剝離抑制性更加優異(實施例3與10的比較)。
確認到組成物包含含有乙烯性不飽和基之接枝型高分子時,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異,硬化膜的耐溶劑性優異,硬化膜的耐濕剝離抑制性更加優異(實施例3、12~14的比較)。
作為原子A,遮光顏料含有鉿時,鉿的含量相對於遮光顏料的總質量為1.0~2.0質量%時,組成物的經時黏度穩定性、組成物的經時沉降穩定性及使用組成物獲得之硬化膜的耐濕分光穩定性平衡良好地優異(實施例15~18的比較)。
作為原子A,遮光顏料係鎢時,鎢的含量相對於遮光顏料的總質量1.0~2.0質量%時,組成物的經時黏度穩定性、組成物的經時沉降穩定性及使用組成物獲得之硬化膜的耐濕分光穩定性平衡良好地優異(實施例4、21~23的比較)。
確認到在遮光顏料含有氧原子時,氧原子的含量相對於遮光顏料的總質量為3質量%以上且小於9質量%的情況下,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性和使用組成物獲得之硬化膜的遮光性平衡良好地優異(實施例18、24~28的比較、實施例4、29~33的比較)。
遮光顏料含有矽原子時,組成物的經時黏度穩定性、組成物的經時沉降穩定性及使用組成物獲得之硬化膜的耐濕分光穩定性更優異(實施例35、36的結果)。
若遮光顏料的平均一次粒徑為30nm以上,則使用組成物獲得之硬化膜的遮光性優異,若在65nm以下,則組成物的經時沉降穩定性優異(實施例4、37~41的比較)。
確認到特定過渡金屬為鋯、釩、或鈮時,使用組成物形成硬化膜時的底切耐性優異。 確認到特定過渡金屬為鋯或釩時,使用組成物獲得之硬化膜的耐濕分光穩定性更加優異。 確認到特定過渡金屬為釩或鈮時,使用組成物獲得之硬化膜的遮光性更加優異。 (實施例4、18、43~59、61的比較)
100‧‧‧固體攝像裝置 101‧‧‧固態攝像元件 102‧‧‧攝像部 103‧‧‧蓋玻璃 104‧‧‧間隔物 105‧‧‧積層基板 106‧‧‧晶片基板 107‧‧‧電路基板 108‧‧‧電極墊 109‧‧‧外部連接端子 110‧‧‧貫通電極 111‧‧‧透鏡層 112‧‧‧透鏡材 113‧‧‧支撐體 114、115‧‧‧硬化膜 201‧‧‧受光元件 202‧‧‧彩色濾光片 201‧‧‧受光元件 202‧‧‧彩色濾光片 203‧‧‧微透鏡 204‧‧‧基板 205b‧‧‧藍色畫素 205r‧‧‧紅色畫素 205g‧‧‧綠色畫素 205bm‧‧‧黑矩陣 206‧‧‧p阱層 207‧‧‧讀出柵極部 208‧‧‧垂直傳輸路徑 209‧‧‧元件分離區域 210‧‧‧柵極絕緣膜 211‧‧‧垂直傳輸電極 212‧‧‧硬化膜 213、214‧‧‧絕緣膜 215‧‧‧平坦化膜 300‧‧‧紅外線感測器 310‧‧‧固態攝像元件 311‧‧‧紅外線吸收過濾器 312‧‧‧濾色器 313‧‧‧紅外線透射濾波器 314‧‧‧樹脂膜 315‧‧‧微透鏡 316‧‧‧平坦化膜
圖1係表示固體攝像裝置的構成例之概略剖面圖。 圖2係放大表示圖1的攝像部的概略剖面圖。 圖3係表示紅外線感測器的構成例的概略剖面圖。

Claims (25)

  1. 一種遮光性樹脂組成物,其含有:遮光顏料,選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上,該遮光顏料含有3~7族的過渡金屬中電負度為1.22~1.80的過渡金屬的氮化物及氮氧化物中之至少一種,該原子A係選自包括鉿及鎢的群組中之至少1種,係與該過渡金屬不同的原子;及樹脂,該遮光顏料滿足以下必要條件中的至少一個:必要條件1,該鉿的含量相對於該遮光顏料的總質量為0.5~2.0質量%;及必要條件2,該鎢的含量相對於該遮光顏料的總質量為0.5~2.0質量%。
  2. 如請求項1所述之遮光性樹脂組成物,其還含有:聚合起始劑,及含有乙烯性不飽和基之低分子化合物。
  3. 如請求項2所述之遮光性樹脂組成物,其中該低分子化合物含有5個以上的乙烯性不飽和基。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該遮光顏料中的該過渡金屬的含量相對於該遮光顏料的總質量為50~80質量%。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該遮光顏料含有氧原子,該遮光顏料中的氧原子的含量相對於該遮光顏料的總質量為3質量%以上且小於9質量%。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該過渡金屬係選自包括鋯、釩、鈮、鉻、鉭、釔及鈦之群組中的1種以上。
  7. 一種遮光性樹脂組成物,其含有:遮光顏料,選自包括含有原子A之含金屬氮化物粒子及含有原子A之含金屬氮氧化物粒子之群組中的1種以上,該遮光顏料含有3~7族的過渡金屬中電負度為1.22~1.80的過渡金屬的氮化物及氮氧化物中之至少一種,該原子A係選自包括鉿及鎢的群組中之至少1種,係與該過渡金屬不同的原子;及樹脂,該過渡金屬係選自包括鋯、釩及鈮之群組中的1種以上。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該遮光顏料含有選自包括氮氧化鋯及氮化鋯之群組中的1種以上。
  9. 如請求項7所述之遮光性樹脂組成物,其中 該遮光顏料含有選自包括氮氧化鋯及氮化鋯之群組中的1種以上。
  10. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該遮光顏料含有矽原子。
  11. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該遮光顏料的平均一次粒徑為30~60nm。
  12. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該樹脂包括含有酸基之樹脂。
  13. 如請求項12所述之遮光性樹脂組成物,其中該酸基係羧酸基。
  14. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中該樹脂包括含有乙烯性不飽和基之樹脂。
  15. 如請求項14所述之遮光性樹脂組成物,其中該含有乙烯性不飽和基之樹脂的含量相對於該樹脂的總質量為65質量%以上。
  16. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其中 該樹脂包括為接枝型高分子的樹脂。
  17. 如請求項16所述之遮光性樹脂組成物,其中該為接枝型高分子的樹脂的含量相對於該遮光顏料的含量的質量比為0.05~0.35。
  18. 如請求項2或3所述之遮光性樹脂組成物,其中該聚合起始劑係肟化合物。
  19. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其還含有溶劑,固體成分為10~40質量%。
  20. 如請求項1至3中任一項所述之遮光性樹脂組成物,其還含有選自包括含有環氧基之化合物、紫外線吸收劑及密接劑之群組中的1種以上。
  21. 一種硬化膜,其使用請求項1至20中任一項所述之遮光性樹脂組成物來獲得。
  22. 一種濾色器,其含有請求項21所述之硬化膜。
  23. 一種遮光膜,其含有請求項21所述之硬化膜。
  24. 一種固體攝像元件,其含有請求項21所述之硬化膜。
  25. 一種圖像顯示裝置,其含有請求項21所述之硬化膜。
TW108120998A 2018-07-20 2019-06-18 遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置 TWI798453B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018136598 2018-07-20
JP2018-136598 2018-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202007719A TW202007719A (zh) 2020-02-16
TWI798453B true TWI798453B (zh) 2023-04-11

Family

ID=69163488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108120998A TWI798453B (zh) 2018-07-20 2019-06-18 遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12072568B2 (zh)
JP (1) JP7027545B2 (zh)
CN (1) CN112189168B (zh)
TW (1) TWI798453B (zh)
WO (1) WO2020017184A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7505184B2 (ja) * 2019-12-16 2024-06-25 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、および電子機器
US20220102409A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 Visera Technologies Company Limited Semiconductor device
DE102021106332A1 (de) 2021-03-16 2022-09-22 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische baugruppe, displayanordnung und verfahren
TWI768808B (zh) * 2021-04-01 2022-06-21 友達光電股份有限公司 遮光元件基板以及顯示裝置
TWI805272B (zh) * 2022-03-11 2023-06-11 住華科技股份有限公司 感光性樹脂組成物、彩色濾光片以及顯示裝置
US20240145642A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 Applied Materials, Inc. Micro led display with racetrack structure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012096946A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Mitsubishi Materials Corp チタン系黒色粉末とその製造方法および用途
TW201806850A (zh) * 2016-04-08 2018-03-01 富士軟片股份有限公司 組成物、組成物的製造方法、硬化膜、濾色器、遮光膜、固態攝影元件及圖像顯示裝置
TW201809152A (zh) * 2016-05-31 2018-03-16 富士軟片股份有限公司 組成物、硬化膜、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像裝置及圖像顯示裝置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004271788A (ja) 2003-03-07 2004-09-30 Kyoto Elex Kk アルカリ現像型感光性樹脂組成物及びその樹脂組成物を用いたグリーンシート上へのパターン形成方法
JP4931011B2 (ja) * 2007-10-10 2012-05-16 テイカ株式会社 微粒子低次酸化ジルコニウム・窒化ジルコニウム複合体およびその製造方法
KR101213864B1 (ko) * 2007-10-23 2012-12-18 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 차창용 일사 차폐체 및 차량용 창
TWI483999B (zh) * 2009-06-15 2015-05-11 Toray Industries 黑色複合微粒子、黑色樹脂組成物、彩色濾光片基板及液晶顯示裝置
TWI519899B (zh) * 2009-07-07 2016-02-01 富士軟片股份有限公司 遮光薄膜用著色組成物、遮光圖案、其形成方法、固態影像感應裝置及其製造方法
JP2012068536A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 耐熱遮光フィルムとその製造方法、および耐熱遮光フィルムを用いた絞りと光量調整用絞り装置
JP5747475B2 (ja) 2010-10-29 2015-07-15 三菱マテリアル電子化成株式会社 青色遮蔽黒色粉末とその製造方法および用途
WO2013159115A2 (en) * 2012-04-20 2013-10-24 Brookhaven Science Associates, Llc Molybdenum and tungsten nanostructures and methods for making and using same
JP5403175B2 (ja) 2012-04-23 2014-01-29 大日本印刷株式会社 カラーフィルタ用色材分散液、カラーフィルタ用着色樹脂組成物、カラーフィルタ、並びに、液晶表示装置及び有機発光表示装置
JP2015068893A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 東レ株式会社 樹脂ブラックマトリクス基板
KR102160018B1 (ko) * 2016-03-31 2020-09-25 후지필름 가부시키가이샤 조성물, 경화막, 컬러 필터, 차광막, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치
WO2019059359A1 (ja) * 2017-09-25 2019-03-28 東レ株式会社 着色樹脂組成物、着色膜、カラーフィルターおよび液晶表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012096946A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Mitsubishi Materials Corp チタン系黒色粉末とその製造方法および用途
TW201806850A (zh) * 2016-04-08 2018-03-01 富士軟片股份有限公司 組成物、組成物的製造方法、硬化膜、濾色器、遮光膜、固態攝影元件及圖像顯示裝置
TW201809152A (zh) * 2016-05-31 2018-03-16 富士軟片股份有限公司 組成物、硬化膜、彩色濾光片、遮光膜、固體攝像裝置及圖像顯示裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202007719A (zh) 2020-02-16
US12072568B2 (en) 2024-08-27
JP7027545B2 (ja) 2022-03-01
WO2020017184A1 (ja) 2020-01-23
CN112189168A (zh) 2021-01-05
US20210072589A1 (en) 2021-03-11
CN112189168B (zh) 2024-08-30
JPWO2020017184A1 (ja) 2021-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI798453B (zh) 遮光性樹脂組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置
TWI803686B (zh) 遮光性組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、光學元件、固體攝像元件、頭燈單元
JP6680907B2 (ja) 硬化性組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子、画像表示装置、及び、硬化膜の製造方法
JP7245843B2 (ja) 遮光膜、遮光膜の製造方法、光学素子、固体撮像素子、ヘッドライトユニット
JP7373000B2 (ja) 金属窒化物含有粒子、分散組成物、硬化性組成物、硬化膜、及びそれらの製造方法、並びにカラーフィルタ、固体撮像素子、固体撮像装置、赤外線センサ
TWI790993B (zh) 黑色組成物、硬化膜、濾色器、遮光膜、固態攝影元件及圖像顯示裝置
TW202022024A (zh) 遮光性組成物、硬化膜、遮光膜、固體攝像元件
JP6994044B2 (ja) 硬化膜の製造方法、固体撮像素子の製造方法、画像表示装置の製造方法
TW201938597A (zh) 硬化膜的製造方法、固體攝像元件的製造方法
JPWO2018061583A1 (ja) 組成物、硬化膜、カラーフィルタ、固体撮像素子、赤外線センサ、近赤外線センサ、及び、近接センサ
JP6727344B2 (ja) 硬化性組成物、化合物、硬化膜、硬化膜の製造方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、赤外線センサ
JP7240483B2 (ja) 組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、光学素子、固体撮像素子、ヘッドライトユニット、修飾シリカ粒子、修飾シリカ粒子の製造方法
JP7029546B2 (ja) 遮光性組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子、画像表示装置
TW202311404A (zh) 組成物、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置、硬化膜的製造方法
WO2024070942A1 (ja) 組成物、遮光膜、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサ、硬化膜の製造方法
TW202313814A (zh) 組成物、遮光膜、固體攝像元件、圖像顯示裝置、硬化膜的製造方法