WO2014142163A1 - 感光性樹脂組成物、硬化膜の製造方法、硬化膜、有機el表示装置および液晶表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a photosensitive resin composition (hereinafter sometimes simply referred to as “photosensitive resin composition” or “composition of the present invention”). Moreover, it is related with the manufacturing method of the cured film using the said photosensitive resin composition, the cured film formed by hardening
- Organic EL display devices, liquid crystal display devices, and the like are provided with a patterned interlayer insulating film (cured film).
- a photosensitive resin composition is widely used because the number of steps for obtaining a required pattern shape is small and sufficient flatness is obtained (for example, patents). References 1 and 2).
- the interlayer insulating film is exposed to a resist stripping solution used for forming a pattern of the transparent electrode film after forming the interlayer insulating film and NMP (N-methylpyrrolidone) used for forming the liquid crystal alignment film. Therefore, sufficient resistance to chemicals used for these interlayer insulating films is required. Further, in a panel reliability test, an interlayer insulating film that does not cause panel display unevenness even when exposed to severe conditions such as high temperature, high humidity, and high pressure is required.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is excellent in chemical resistance in the state when it is made into a cured film, and the panel display unevenness in the panel reliability test in the state when made into a cured film. It aims at providing the photosensitive resin composition in which generation
- A (a1) a polymer having a structural unit having an acid group and (a2) a structural unit having a crosslinkable group, (B) a quinonediazide compound, (C) A photosensitive resin composition comprising a compound represented by the following general formula (c-1) and (D) a solvent.
- ring A represents an aromatic ring having one nitrogen atom or sulfur atom in the ring
- X represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group
- Y represents a hydroxy group.
- the compound represented by the general formula (c-1) is a 5-membered aromatic heterocyclic compound, a 6-membered aromatic heterocyclic compound, a 5-membered aromatic heterocyclic structure, or a 6-membered aromatic
- the photosensitive resin composition according to ⁇ 1> which is any one of a polycyclic aromatic heterocyclic compound containing at least one of a heterocyclic structure.
- the ring A in the compound represented by the general formula (c-1) is a pyrrole ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a benzothiophene ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, an indole ring, or an acridine ring.
- Y in the compound represented by the general formula (c-1) is a hydroxy group, a carboxyl group, an acetyl group, a benzoyl group, a methoxycarbonyl group, a methoxy group, a phenoxy group, a mercapto group, or an amino group.
- the structural unit (a2) is selected from the group consisting of an epoxy group, an oxetanyl group, and a group represented by —NH—CH 2 —O—R (where R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms).
- a blending amount of the (B) quinonediazide compound is 10 to 50 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the polymer component (A). Resin composition.
- ⁇ 8> (1) A step of applying the photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7> on a substrate, (2) a step of removing the solvent from the applied photosensitive resin composition; (3) A step of exposing the photosensitive resin composition from which the solvent has been removed with actinic rays, (4) a step of developing the exposed photosensitive resin composition with an aqueous developer, and (5) a post-baking step of thermosetting the developed photosensitive resin composition; The manufacturing method of the cured film containing this.
- the method for producing a cured film according to ⁇ 8> including a step of (6) exposing the entire surface of the developed photosensitive resin composition after the developing step and before the post-baking step.
- ⁇ 10> The method for producing a cured film according to ⁇ 8> or ⁇ 9>, including a step of performing dry etching on a substrate having a cured film obtained by thermosetting in the post-baking step.
- ⁇ 11> A cured film formed by the method for producing a cured film according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 10>.
- ⁇ 12> The cured film according to ⁇ 11>, which is an interlayer insulating film.
- a photosensitive resin composition that is excellent in chemical resistance in a state as a cured film and that suppresses occurrence of panel display unevenness in a panel reliability test in a state as a cured film. Can be provided.
- FIG. 1 is a conceptual diagram of a configuration of an example of a liquid crystal display device.
- the schematic sectional drawing of the active matrix substrate in a liquid crystal display device is shown, and it has the cured film 17 which is an interlayer insulation film.
- 1 shows a conceptual diagram of a configuration of an example of an organic EL display device.
- a schematic cross-sectional view of a substrate in a bottom emission type organic EL display device is shown, and a planarizing film 4 is provided.
- the composition of the present invention comprises (A) a polymer component having (a1) a structural unit having an acid group and (a2) a structural unit having a crosslinkable group, (B) a quinonediazide compound, (C ) A compound represented by the general formula (c-1) described later and (D) a solvent.
- a photosensitive resin composition that is excellent in chemical resistance in a state as a cured film and that suppresses occurrence of panel display unevenness in a panel reliability test in a state as a cured film. Can be provided.
- substrate in the state at the time of image development and a cured film can be provided.
- the (A) polymer component used in the present invention is a polymer (hereinafter also referred to as (A) polymer) containing (a1) a structural unit having an acid group and (a2) a structural unit having a crosslinkable group. is there.
- a polymer component becomes a main component of the component except the solvent of the composition of this invention, and it is preferable to occupy 30 mass% or more of a total solid.
- (a1) Structural Unit Having Acid Group By including (a1) the structural unit having an acid group in the polymer component (A), the polymer component is easily dissolved in an alkaline developer, and the effects of the present invention are more effectively exhibited.
- the acid group is usually incorporated into the polymer as a structural unit having an acid group using a monomer capable of forming an acid group. By including such a structural unit having an acid group in the polymer, the polymer tends to be easily dissolved in an alkaline developer.
- Examples of the acid group used in the present invention include structural units derived from a carboxylic acid group, a phenolic hydroxyl group, a sulfonamide group, a phosphonic acid group, a sulfonic acid group, and a sulfonylimide group.
- a structural unit derived from a functional hydroxyl group is more preferred.
- the structural unit (a1) having an acid group used in the present invention is preferably a repeating unit having a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group.
- compounds described in JP 2012-88459 A, paragraph numbers 0021 to 0023 and paragraph numbers 0029 to 0044 can be used, the contents of which are incorporated herein.
- the structural unit having an acid group used in the present invention is preferably a structural unit derived from styrene, a structural unit derived from a vinyl compound, a structural unit derived from (meth) acrylic acid and / or an ester thereof.
- styrene a structural unit derived from styrene
- vinyl compound a structural unit derived from (meth) acrylic acid and / or an ester thereof.
- acrylic acid and / or an ester thereof for example, compounds described in JP 2012-88459 A, paragraph numbers 0021 to 0023 and paragraph numbers 0029 to 0044 can be used, the contents of which are incorporated herein.
- acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, 4-hydroxyphenyl methacrylate, o-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, ⁇ -methyl-p-hydroxystyrene, etc. are copolymerized and soluble in aqueous alkali solutions. It is more preferable from the viewpoint of availability and availability. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the structural unit (a1) is preferably contained in an amount of 3 to 70 mol%, more preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 50 mol%. More preferably, it is contained.
- the polymer has a structural unit (a2) having a crosslinkable group.
- the crosslinkable group is not particularly limited as long as it is a group that causes a curing reaction by heat treatment.
- Preferred examples of the structural unit having a crosslinkable group include an epoxy group, an oxetanyl group, a group represented by —NH—CH 2 —O—R (where R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms) and ethylene.
- a structural unit containing at least one selected from the group consisting of an unsaturated group, an epoxy group, an oxetanyl group, and —NH—CH 2 —O—R (where R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). It is preferably at least one selected from the group represented by (Group). In more detail, the following are mentioned.
- the polymer (A) preferably contains a structural unit (a2-1) having an epoxy group and / or an oxetanyl group.
- a2-1 structural unit having an epoxy group
- the radical polymerizable monomer used for forming the structural unit having an epoxy group include, for example, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl ⁇ -ethyl acrylate, and glycidyl ⁇ -n-propyl acrylate.
- radical polymerizable monomer used for forming the structural unit (a2-1) having the epoxy group and / or oxetanyl group include a monomer having a methacrylic ester structure and an acrylic ester structure. It is preferable that it is a monomer to contain.
- glycidyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate, o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl are preferred.
- Ether, acrylic acid (3-ethyloxetane-3-yl) methyl, and methacrylic acid (3-ethyloxetane-3-yl) methyl are preferred from the viewpoints of copolymerization reactivity and improved properties of the cured film.
- These structural units can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
- R represents a hydrogen atom or a methyl group.
- Examples of the structural unit (a2) having a crosslinkable group include a structural unit (a2-2) having an ethylenically unsaturated group.
- the structural unit (a2-2) is preferably a structural unit having an ethylenically unsaturated group in the side chain, and a structural unit having an ethylenically unsaturated group at the terminal and having a side chain having 3 to 16 carbon atoms. More preferred.
- Other examples of the structural unit (a2-2) include compounds described in paragraphs 0013 to 0031 of JP-A-2008-256974, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- structural unit having a group represented by (a2-3) -NH—CH 2 —O—R (R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms) As the structural unit (a2) having a crosslinkable group, a structural unit (a2-3) having a group represented by —NH—CH 2 —O—R (R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). Is also preferred.
- a curing reaction can be caused by a mild heat treatment, and a cured film having excellent characteristics can be obtained.
- R is preferably an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group may be a linear, branched or cyclic alkyl group, but is preferably a linear or branched alkyl group.
- the structural unit (a2-3) is more preferably a structural unit having a group represented by the following general formula (a2-30).
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group may be a linear, branched or cyclic alkyl group, but is preferably a linear or branched alkyl group.
- Specific examples of R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a cyclohexyl group, and an n-hexyl group. Of these, i-butyl, n-butyl and methyl are preferred.
- the structural unit (a2) is preferably contained in an amount of 20 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, more preferably 20 to 65 mol%. More preferably it is contained.
- the polymer (A) may have another structural unit (a3) in addition to the structural units (a1) and (a2).
- the monomer that becomes the other structural unit (a3) is not particularly limited as long as it is an unsaturated compound other than the structural units (a1) and (a2).
- Specific examples of the radical polymerizable monomer used for forming the structural unit (a3) include, for example, a methacrylic acid chain alkyl ester, a methacrylic acid cyclic alkyl ester, an acrylic acid chain alkyl ester, and an acrylic acid cyclic alkyl ester.
- Methacrylic acid aryl ester acrylic acid aryl ester, unsaturated dicarboxylic acid diester, bicyclo unsaturated compound, maleimide compound, unsaturated aromatic compound, conjugated diene, tetrahydrofuran skeleton, furan skeleton, tetrahydropyran skeleton, pyran skeleton, Examples thereof include unsaturated compounds containing the skeleton represented by 4) and other unsaturated compounds.
- the radical polymerizable monomer used for forming the structural unit (a3) compounds described in paragraph Nos. 0046 to 0065 of JP2012-8859A can be used, and the contents thereof are as follows. It is incorporated herein.
- R 23 is a hydrogen atom or a methyl group. s is an integer of 1 or more.
- An unsaturated compound, an unsaturated aromatic compound, an acrylic acid cyclic alkyl ester, and acryloylmorpholine are preferable.
- These (a3) compounds may be used alone or in admixture of two or more.
- the structural unit (a3) is preferably contained in an amount of 1 to 90 mol%, more preferably 5 to 80 mol%, more preferably 7 to 60 mol%. More preferably, it is contained. By setting the use ratio of the structural unit (a3) within the above range, a cured film having excellent characteristics can be formed.
- the molecular weight of the polymer (A) is a weight average molecular weight in terms of polystyrene, and is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 50,000. Various characteristics are favorable in the range of said numerical value.
- the ratio (dispersity) between the number average molecular weight and the weight average molecular weight is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.5 to 3.5.
- the component (A) is used to form at least the structural units represented by (a1) and (a2). It can be synthesized by polymerizing a radical polymerizable monomer mixture containing a radical polymerizable monomer in an organic solvent using a radical polymerization initiator. It can also be synthesized by a so-called polymer reaction.
- radical polymerization initiator examples include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis- (4 Azo compounds such as -methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile); organic peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxypivalate, 1,1'-bis- (t-butylperoxy) cyclohexane, and Examples include hydrogen peroxide.
- the method for producing the polymer (A) for example, the method described in JP-A-2012-88549, paragraphs 0067 to 0073 can be used, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- (B) quinonediazide compound used in the composition of the present invention for example, a 1,2-quinonediazide compound that generates a carboxylic acid upon irradiation with actinic rays can be used.
- a 1,2-quinonediazide compound a condensate of a phenolic compound or an alcoholic compound (hereinafter referred to as “mother nucleus”) and 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid halide can be used.
- description of paragraphs 0075 to 0078 of JP2012-088459A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- condensation reaction In the condensation reaction of the phenolic compound or alcoholic compound (mother nucleus) and 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid halide, preferably 30 to 85 moles relative to the number of OH groups in the phenolic compound or alcoholic compound. %, More preferably 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid halide corresponding to 50 to 70 mol% can be used.
- the condensation reaction can be carried out by a known method.
- 1,2-quinonediazide compound examples include 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid amides in which the ester bond of the mother nucleus exemplified above is changed to an amide bond, such as 2,3,4-triaminobenzophenone-1,2 -Naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid amide is also preferably used.
- the blending amount of the (B) quinonediazide compound in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 1 to 50% by mass, more than 10% by mass and 40% by mass or less, based on the total solid content in the photosensitive resin composition. More preferably, it is more than 12 mass% and 40 mass% or less.
- the blending amount of the (B) quinonediazide compound in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the (A) polymer. More preferably, it is more preferably 10 to 35 parts by mass.
- composition of the present invention contains (C) a compound (heterocyclic compound) represented by the general formula (c-1).
- C) The compound represented by the general formula (c-1) contains one coordinating atom in the aromatic ring, and the aromatic ring has a substituent containing the coordinating atom.
- ring A represents an aromatic ring having one nitrogen atom or sulfur atom in the ring
- X represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group
- Y represents a hydroxy group.
- m represents an integer of 1 or more
- n represents 1 or more. Represents an integer.
- X represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group.
- an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
- the alkyl group may have a substituent T described later, but preferably has no substituent.
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic, but is preferably a linear alkyl group.
- alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group.
- a methyl group and a cyclohexyl group are particularly preferable, and a methyl group is more preferable.
- the aryl group an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms is more preferable, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.
- the aryl group may have a substituent T described later, but preferably has no substituent.
- the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group.
- a phenyl group and a naphthyl group are particularly preferable, and a phenyl group is preferable.
- X is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a phenyl group.
- Y represents a hydroxy group, a carboxyl group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a mercapto group, or an amino group.
- the alkylcarbonyl group is preferably an alkylcarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, more preferably an alkylcarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, still more preferably an alkylcarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, and an acetyl group or a propionyl group. More preferred is an acetyl group.
- the alkylcarbonyl group may be linear, branched or cyclic, but is preferably a linear alkylcarbonyl group.
- As the arylcarbonyl group an arylcarbonyl group having 7 to 10 carbon atoms is preferable, and a benzoyl group is preferable.
- the alkyloxycarbonyl group is preferably an alkyloxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, more preferably an alkyloxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, and further preferably an alkyloxycarbonyl group having 2 to 5 carbon atoms.
- the alkyloxycarbonyl group may have a substituent T to be described later, but preferably has no substituent.
- alkyloxycarbonyl group examples include methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl, n-octadecyloxycarbonyl group and the like. Of these, a methoxycarbonyl group is preferable.
- alkoxy group an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
- the alkoxy group may have a substituent T described later, but preferably has no substituent.
- alkoxy group examples include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group. Of these, a methoxy group and an ethoxy group are preferable, and a methoxy group is more preferable.
- the aryloxy group is preferably an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, and further preferably an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms.
- the aryloxy group may have a substituent T described later, but preferably has no substituent. Examples of the aryloxy group include a phenoxy group and a phenoxymethyl group.
- a phenoxy group is preferable.
- Y is preferably a hydroxy group, a carboxyl group, an acetyl group, a benzoyl group, a methoxycarbonyl group, a methoxy group, a phenoxy group, a mercapto group, or an amino group. More preferred are a hydroxy group, a carboxyl group, an acetyl group, a benzoyl group, a methoxycarbonyl group, a methoxy group, and a phenoxy group. These can further improve sensitivity. More preferred are a hydroxy group, a carboxyl group, a methyl group, and a methoxycarbonyl group.
- n represents an integer of 1 or more.
- the number of X excluding the hydrogen atom is preferably an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1.
- n represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
- Examples of the substituent T that the alkyl group, the aryl group and the like may have include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a thioalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyl group Group, cyano group, halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom) and the like. These substituents may further have a substituent.
- Ring A represents an aromatic ring having one nitrogen atom or sulfur atom in the ring.
- Ring A is not particularly limited as long as it is an aromatic ring, but is not limited to a 5-membered aromatic heterocyclic compound, a 6-membered aromatic heterocyclic compound, a 5-membered aromatic heterocyclic structure, and a 6-membered aromatic heterocyclic structure.
- a polycyclic aromatic heterocyclic compound containing at least one is preferable.
- the polycyclic aromatic heterocyclic compound refers to a compound in which one or more aromatic rings and one or more aliphatic rings and / or aromatic rings are condensed (for example, quinoline).
- the other ring may be any ring,
- the other ring is preferably selected from a benzene ring and a naphthalene ring.
- the number of rings forming the polycyclic aromatic heterocyclic compound is preferably 2 or 3 and more preferably 2 in one molecule.
- 5-membered aromatic heterocyclic compounds examples include pyrrole compounds and thiophene compounds.
- pyrrole compounds include pyrrole-2-carboxylic acid, pyrrole-3-carboxylic acid, methyl pyrrole-2-carboxylate, ethyl pyrrole-2-carboxylate, 2-acetylpyrrole, 3-acetylpyrrole, 2-acetyl- 1-methylpyrrole, 2-acetyl-1-ethylpyrrole, 3-acetyl-1-methylpyrrole, N- (2-hydroxyethyl) pyrrole, 2-propionylpyrrole, 2- (trichloroacetyl) pyrrole, 1-methyl- Methyl 2-pyrrolecarboxylate, 2,5-dimethylpyrrole-3-carboxylic acid, 3,5-dimethylpyrrole-2-carboxylic acid, methyl 2,5-dimethylpyrrole-3-carboxylate, 3,5-dimethylpyrrole -2-ethyl carboxylate, 2-methyl-1,5-diphenylpyr
- Thiophene compounds include thiophene, 2-methoxythiophene, 3-methoxythiophene, 2-acetylthiophene, 3-acetylthiophene, 3-aminothiophene, thiophene-3-carboxylic acid, thiophene-3,4-dicarboxylic acid, thiophene -Methyl-2-carboxylate, ethyl thiophene-2-carboxylate, methyl thiophene-3-carboxylate, ethyl thiophene-3-carboxylate, thiophene-2-thiol, 2-acetyl-5-chlorothiophene, 2-acetyl- 5-bromothiophene, 3-acetyl-2,5-dichlorothiophene, 2-acetyl-3-methylthiophene, 2-acetyl-4-methylthiophene, 2-acetyl-5-methylthiophene, 2-benz
- Examples of the 6-membered aromatic heterocyclic compound include pyridine compounds.
- Examples of pyridine compounds include 2-acetylpyridine, 3-acetylpyridine, 4-acetylpyridine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-benzoylpyridine, 3-benzoylpyridine, 4-benzoylpyridine.
- polycyclic aromatic heterocyclic compounds examples include benzothiophene compounds, quinoline compounds, isoquinoline compounds, indole compounds, acridine compounds, and benzoquinoline compounds.
- benzothiophene compounds examples include 2-acetylbenzo [b] thiophene, benzo [b] thiophene-2-carboxylic acid, benzo [b] thiophene-3-carboxylic acid, and 3-chlorobenzo [b] thiophene-2-carboxylic acid.
- quinoline compounds include quinoline-2-carboxylic acid, quinoline-3-carboxylic acid, quinoline-5-carboxylic acid, quinoline-6-carboxylic acid, quinoline-8-carboxylic acid, 2-hydroxyquinoline, and 5-hydroxyquinoline.
- isoquinoline compounds include 1-hydroxyisoquinoline, 5-hydroxyisoquinoline, 7-hydroxyisoquinoline, 4-aminoisoquinoline, 5-aminoisoquinoline, 6-aminoisoquinoline, 6,7-dimethoxyisoquinoline, isoquinoline-1-carboxylic acid, Isoquinoline-3-carboxylic acid, isoquinoline-5-carboxylic acid, methyl isoquinoline-3-carboxylate, isoquinoline-1-carboxylic acid and the like are preferable.
- indole compounds include indole-2-carboxylic acid, indole-3-carboxylic acid, indole-4-carboxylic acid, indole-5-carboxylic acid, indole-6-carboxylic acid, indole-7-carboxylic acid, 3- Acetylindole, 4-aminoindole, 5-aminoindole, 6-aminoindole, 4,6-dimethoxyindole, 5,6-dimethoxyindole, 4-hydroxyindole, 5-hydroxyindole, 6-hydroxyindole, 4-methoxyindole Indole, 5-methoxyindole, 6-methoxyindole, 7-methoxyindole and the like are preferred.
- benzoquinoline-based compound 10-hydroxybenzoquinoline and the like are preferable.
- ring A pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, pyridine ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, quinoline ring, isoquinoline ring, coumarin ring, chromone ring, indole ring and acridine ring are preferable, and pyridine ring More preferred are a quinoline ring and an isoquinoline ring, and more preferred are a pyridine ring and a quinoline ring.
- Examples of the compound represented by the general formula (c-1) include pyrrole-2-carboxylic acid, methyl pyrrole-2-carboxylate, 2-acetylpyrrole, 2-methoxyfuran, 2-acetylfuran, and 2-furancarboxylic acid.
- 2,5-furandicarboxylic acid 3-aminothiophene, thiophene-2-thiol, 2-benzoylthiophene, 3-phenoxythiophene, 2-acetylpyridine, 2-aminopyridine, 2-hydroxypyridine, 2-pyridinecarboxylic acid 2-acetyl-7-hydroxybenzofuran, 2-benzofuran-carboxylic acid, 2-acetylbenzo [b] thiophene, benzo [b] thiophene-2-carboxylic acid, quinoline-2-carboxylic acid, 8-hydroxyquinoline, 2 -Aminoquinoline, 2-methyl-8-hydroxyquinoline, 5-hydro Cyisoquinoline, 5-aminoisoquinoline, isoquinoline-5-carboxylic acid, coumarin-3-carboxylic acid, 7-hydroxycoumarin, chromone-3-carboxylic acid, 3-hydroxyflavone, indole-2-carboxylic acid, 5-hydroxyindole 10-
- the molecular weight of the compound represented by the general formula (c-1) is preferably 1000 or less, more preferably 750 or less, and further preferably 500 or less. By setting the molecular weight to 1000 or less, the compound represented by the general formula (c-1) can easily move to the substrate side, and the adhesion to various substrates in the state of development and cured film is also improved. Can be made.
- the addition amount of the compound represented by the general formula (c-1) in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.001 to 20 parts by mass with respect to the total solid content in the photosensitive resin composition. 0.003 to 10 parts by mass is more preferable, and 0.005 to 7 parts by mass is still more preferable.
- the addition amount of the compound represented by the general formula (c-1) in the photosensitive resin composition of the present invention is 0.001 to 10 mass with respect to 100 mass parts in total of the polymer component (A). Part, preferably 0.003 to 8 parts by weight, more preferably 0.005 to 7.5 parts by weight.
- the photosensitive resin composition of the present invention contains (D) a solvent.
- the photosensitive resin composition of the present invention is preferably prepared as a solution in which the essential components of the present invention and further optional components described below are dissolved in the solvent (D).
- a solvent used for the preparation of the composition of the present invention a solvent that uniformly dissolves essential components and optional components and does not react with each component is used.
- known solvents can be used, such as ethylene glycol monoalkyl ethers, ethylene glycol dialkyl ethers, ethylene glycol monoalkyl ether acetates, propylene.
- Glycol monoalkyl ethers, propylene glycol dialkyl ethers, propylene glycol monoalkyl ether acetates, diethylene glycol dialkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ether acetates, dipropylene glycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol Examples include monoalkyl ether acetates, esters, ketones, amides, lactones and the like.
- Specific examples of the solvent used in the photosensitive resin composition of the present invention include the solvents described in paragraph numbers 0174 to 0178 of JP2011-221494A, and paragraph numbers 0167 to 0168 of JP2012-194290A. And the contents thereof are incorporated herein by reference.
- the solvent that can be used in the present invention is a single type or a combination of two types, more preferably a combination of two types, propylene glycol monoalkyl ether acetates or dialkyl ethers, diacetates. And diethylene glycol dialkyl ethers or esters and butylene glycol alkyl ether acetates are more preferably used in combination.
- the solvent is preferably a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher and lower than 160 ° C., a solvent having a boiling point of 160 ° C. or higher, or a mixture thereof.
- Solvents having a boiling point of 130 ° C. or higher and lower than 160 ° C. include propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 146 ° C.), propylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 158 ° C.), propylene glycol methyl-n-butyl ether (boiling point 155 ° C.), propylene glycol An example is methyl-n-propyl ether (boiling point 131 ° C.).
- Solvents having a boiling point of 160 ° C or higher include ethyl 3-ethoxypropionate (boiling point 170 ° C), diethylene glycol methyl ethyl ether (boiling point 176 ° C), propylene glycol monomethyl ether propionate (boiling point 160 ° C), dipropylene glycol methyl ether acetate.
- the content of the solvent (D) in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 50 to 95 parts by mass, preferably 60 to 90 parts by mass, per 100 parts by mass of all components in the photosensitive resin composition. More preferably.
- the composition of the present invention comprises, in addition to the above components, a crosslinking agent, an antioxidant, a development accelerator, an alkoxysilane compound (silane coupling agent), and a surfactant, as long as the effects of the present invention are not impaired.
- optional components such as an adhesion assistant, a heat resistance improver, and a heat-sensitive acid generator can be contained. These optional components may be used alone or in combination of two or more. As these compounds, for example, the compounds described in JP-A-2012-88459, paragraph numbers 0201 to 0224 can be used, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains an alkoxysilane compound as an adhesion improver.
- an alkoxysilane compound is used, the adhesion between the film formed from the photosensitive resin composition of the present invention and the substrate can be improved, or the properties of the film formed from the photosensitive resin composition of the present invention can be adjusted. Can do.
- the alkoxysilane compound that can be used in the photosensitive resin composition of the present invention is a base material, for example, a silicon compound such as silicon, silicon oxide, or silicon nitride, or a metal such as gold, copper, molybdenum, titanium, or aluminum.
- the compound improves the adhesion between the insulating film and the insulating film.
- a known silane coupling agent or the like is also effective.
- silane coupling agents include ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltriacoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyl dialkoxysilane, and ⁇ -methacryloxy.
- Propyltrialkoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyl dialkoxysilane, ⁇ -chloropropyltrialkoxysilane, ⁇ -mercaptopropyltrialkoxysilane, ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrialkoxysilane, vinyltrialkoxysilane Can be mentioned.
- ⁇ -glycidoxypropyltrialkoxysilane and ⁇ -methacryloxypropyltrialkoxysilane are more preferable, ⁇ -glycidoxypropyltrialkoxysilane is more preferable, and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane is more preferable. Further preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
- R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms having no reactive group
- R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group
- n is an integer of 1 to 3 It is. Specific examples thereof include the following compounds.
- Ph is a phenyl group.
- the alkoxysilane compound in the photosensitive resin composition of this invention is not specifically limited to these, A well-known thing can be used.
- the content of the alkoxysilane compound in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 30 parts by mass, and 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polymer component (A). Is more preferable.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a surfactant.
- a surfactant any of anionic, cationic, nonionic, or amphoteric can be used, but a preferred surfactant is a nonionic surfactant.
- examples of the surfactant used in the composition of the present invention include those described in paragraph Nos. 0201 to 0205 in JP2012-88459A, and paragraphs 0185 to 0188 in JP2011-215580A. Can be used and these descriptions are incorporated herein.
- nonionic surfactants include polyoxyethylene higher alkyl ethers, polyoxyethylene higher alkyl phenyl ethers, higher fatty acid diesters of polyoxyethylene glycol, silicone-based and fluorine-based surfactants. .
- the following trade names are KP-341, X-22-822 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No.
- the addition amount of the surfactant in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 10 parts by mass or less, and preferably 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polymer (A). More preferred is 0.01 to 5 parts by mass.
- a plurality of surfactants can be used in combination, and in that case, the content is calculated by adding all the surfactants.
- the photosensitive resin composition of this invention may contain a crosslinking agent as needed. By adding a crosslinking agent, the cured film obtained by the photosensitive resin composition of the present invention can be made a stronger film.
- the crosslinking agent is not limited as long as a crosslinking reaction is caused by heat (excluding the component (A)). For example, adding a compound having two or more epoxy groups or oxetanyl groups in the molecule, an alkoxymethyl group-containing crosslinking agent, a compound having at least one ethylenically unsaturated double bond, or a blocked isocyanate compound Can do.
- the addition amount of the crosslinking agent in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.01 to 50 parts by mass, and preferably 0.1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polymer (A). More preferably, the amount is 0.5 to 20 parts by mass. By adding in this range, a cured film having excellent mechanical strength and solvent resistance can be obtained.
- a plurality of crosslinking agents may be used in combination. In that case, the content is calculated by adding all the crosslinking agents.
- a blocked isocyanate compound can also be preferably employed as a crosslinking agent.
- the blocked isocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having a blocked isocyanate group, but is preferably a compound having two or more blocked isocyanate groups in one molecule from the viewpoint of curability.
- the blocked isocyanate group in this invention is a group which can produce
- the group which reacted the blocking agent and the isocyanate group and protected the isocyanate group can illustrate preferably.
- Examples of the matrix structure of the blocked isocyanate compound in the photosensitive resin composition of the present invention include biuret type, isocyanurate type, adduct type, and bifunctional prepolymer type.
- Examples of the blocking agent that forms the block structure of the blocked isocyanate compound include oxime compounds, lactam compounds, phenol compounds, alcohol compounds, amine compounds, active methylene compounds, pyrazole compounds, mercaptan compounds, imidazole compounds, and imide compounds. be able to.
- a blocking agent selected from oxime compounds, lactam compounds, phenol compounds, alcohol compounds, amine compounds, active methylene compounds, and pyrazole compounds is particularly preferable.
- the blocked isocyanate compound that can be used in the photosensitive resin composition of the present invention is commercially available.
- Coronate AP Stable M Coronate 2503, 2515, 2507, 2513, 2555, Millionate MS-50 (or more, Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.), Takenate B-830, B-815N, B-820NSU, B-842N, B-84N, B-870N, B-874N, B-882N (above, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) ), Duranate 17B-60PX, 17B-60P, TPA-B80X, TPA-B80E, MF-B60X, MF-B60B, MF-K60X, MF-K60B, E402-B80B, SBN-70D, SBB-70P, K6000, E402 -B80T (Asahi Kasei Chemicals Corporation) Death Module BL1100, BL1265 MPA / X,
- the photosensitive resin composition of the present invention may contain an antioxidant.
- an antioxidant a well-known antioxidant can be contained. By adding an antioxidant, there is an advantage that coloring of the cured film can be prevented, or a decrease in film thickness due to decomposition can be reduced, and heat-resistant transparency is excellent.
- antioxidants include phosphorus antioxidants, amides, hydrazides, hindered amine antioxidants, sulfur antioxidants, phenol antioxidants, ascorbic acids, zinc sulfate, sugars, Examples thereof include nitrates, sulfites, thiosulfates, and hydroxylamine derivatives.
- phenol-based antioxidants amide-based antioxidants, hydrazide-based antioxidants, and sulfur-based antioxidants are particularly preferable from the viewpoint of coloring the cured film and reducing the film thickness. preferable. These may be used individually by 1 type and may mix 2 or more types. Specific examples include the compounds described in paragraph numbers 0026 to 0031 of JP-A-2005-29515 and the compounds described in paragraph numbers 0106 to 0116 of JP-A-2001-227106. It is incorporated herein.
- Preferred commercially available products include ADK STAB AO-20, ADK STAB AO-30, ADK STAB AO-40, ADK STAB AO-50, ADK STAB AO-60, ADK STAB AO-70, ADK STAB AO-80, ADK STAB AO-330, IRGANOX 1726, and IRGA Knox 1035 and Irganox 1098 can be mentioned.
- the content of the antioxidant is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 7% by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the polymer (A). It is particularly preferably 5 to 5% by mass. By setting it within this range, sufficient transparency of the formed film can be obtained, and the sensitivity at the time of pattern formation becomes good.
- the composition of the present invention can be prepared by mixing each component at a predetermined ratio and by any method, and stirring and dissolving.
- the resin composition can be prepared by mixing each component in a predetermined ratio after preparing each solution in advance in the above-described solvent.
- the composition solution prepared as described above can be used after being filtered using, for example, a filter having a pore diameter of 0.2 ⁇ m.
- the method for producing a cured film of the present invention preferably includes the following steps (1) to (5).
- substrate (2) removing the solvent from the applied photosensitive resin composition; (3) The process of exposing the photosensitive resin composition from which the solvent was removed with actinic rays; (4) A step of developing the exposed photosensitive resin composition with an aqueous developer; (5) A developed post-baking step for thermosetting.
- the application step (1) it is preferable to apply (preferably apply) the photosensitive resin composition of the present invention onto a substrate to form a wet film containing a solvent. It is preferable to perform substrate cleaning such as alkali cleaning or plasma cleaning before applying the photosensitive resin resin composition to the substrate, and it is more preferable to treat the substrate surface with hexamethyldisilazane after substrate cleaning. By performing this treatment, the adhesiveness of the photosensitive resin composition to the substrate tends to be improved.
- the method for treating the substrate surface with hexamethyldisilazane is not particularly limited, and examples thereof include a method in which the substrate is exposed to hexamethyldisilazane vapor. Examples of the substrate include inorganic substrates, resins, and resin composite materials.
- the inorganic substrate examples include glass, quartz, silicone, silicon nitride, and a composite substrate in which molybdenum, titanium, aluminum, copper, or the like is vapor-deposited on such a substrate.
- the resins include polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyarylate, allyl diglycol carbonate, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, poly Fluorine resins such as benzazole, polyphenylene sulfide, polycycloolefin, norbornene resin, polychlorotrifluoroethylene, liquid crystal polymer, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, ionomer resin, cyanate resin, crosslinked fumaric acid diester, cyclic polyolefin, aromatic Made of synthetic resin such as aromatic ether, maleimide
- the application method to the substrate is not particularly limited, and for example, a slit coating method, a spray method, a roll coating method, a spin coating method, a casting coating method, a slit and spin method, or the like can be used.
- the wet film thickness when applied is not particularly limited, and can be applied with a film thickness according to the application, but is usually used in the range of 0.5 to 10 ⁇ m.
- the solvent removal step (2) the solvent is removed from the applied film by vacuum (vacuum) and / or heating to form a dry coating film on the substrate.
- the heating conditions for the solvent removal step are preferably 70 to 130 ° C. and about 30 to 300 seconds. When the temperature and time are in the above ranges, the pattern adhesiveness is better and the residue tends to be further reduced.
- the substrate provided with the coating film is irradiated with an actinic ray having a predetermined pattern.
- an exposure light source using actinic light a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a chemical lamp, an LED light source, an excimer laser generator, and the like can be used, i-line (365 nm), h-line (405 nm), g-line ( Actinic rays having a wavelength of 300 nm to 450 nm, such as 436 nm), can be preferably used.
- irradiation light can also be adjusted through spectral filters, such as a long wavelength cut filter, a short wavelength cut filter, and a band pass filter, as needed.
- the exposure amount is preferably 1 to 500 mj / cm 2 .
- various types of exposure machines such as a mirror projection aligner, a stepper, a scanner, a proximity, a contact, a microlens array, a lens scanner, and a laser exposure can be used.
- the copolymer having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is developed using an alkaline developer.
- a positive image is formed by removing an exposed area containing a resin composition having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group that is easily dissolved in an alkaline developer.
- the developer used in the development step preferably contains a basic compound.
- Examples of the basic compound include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate; alkalis such as sodium bicarbonate and potassium bicarbonate Metal bicarbonates; ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and choline hydroxide; aqueous solutions such as sodium silicate and sodium metasilicate can be used.
- An aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant to the alkaline aqueous solution can also be used as a developer.
- a preferred developing solution is a 0.2 to 2.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
- the pH of the developer is preferably 10.0 to 14.0.
- the development time is preferably 30 to 500 seconds, and the development method may be any of a liquid piling method (paddle method), a shower method, a dipping method, and the like.
- a rinsing step can also be performed after development. In the rinsing step, the developed substrate and the development residue are removed by washing the developed substrate with pure water or the like.
- a known method can be used as the rinsing method. For example, shower rinse and dip rinse can be mentioned.
- the cured film can be formed by crosslinking the acid group with a crosslinkable group, a crosslinking agent, etc. by heating the obtained positive image.
- This heating is performed using a heating device such as a hot plate or an oven at a predetermined temperature, for example, 180 to 250 ° C. for a predetermined time, for example, 5 to 90 minutes on the hot plate, 30 to 120 minutes for the oven. It is preferable to By proceeding the crosslinking reaction in this way, a protective film and an interlayer insulating film that are superior in heat resistance, hardness, and the like can be formed.
- the heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere, the transparency can be further improved.
- post-baking can be performed after baking at a relatively low temperature (addition of a middle baking process).
- middle baking it is preferable to post-bake at a high temperature of 200 ° C. or higher after heating at 90 to 150 ° C. for 1 to 60 minutes.
- middle baking and post-baking can be heated in three or more stages.
- the taper angle of the pattern can be adjusted by devising such middle baking and post baking.
- These heating methods can use well-known heating methods, such as a hotplate, oven, and an infrared heater.
- post-exposure Prior to post-baking, it is preferable from the viewpoint of improving transparency that the substrate on which the pattern is formed is re-exposed (post-exposure) with actinic rays.
- the preferred exposure amount in the case of including a post-exposure step preferably 100 ⁇ 3,000mJ / cm 2, particularly preferably 100 ⁇ 2000mJ / cm 2.
- the cured film obtained from the photosensitive resin composition of the present invention can also be used as a dry etching resist.
- dry etching processes such as ashing, plasma etching, and ozone etching can be performed as the etching process.
- the cured film of the present invention is a cured film obtained by curing the above-described photosensitive resin composition of the present invention.
- the cured film of the present invention can be suitably used as an interlayer insulating film.
- the cured film of this invention is a cured film obtained by the formation method of the cured film of this invention mentioned above.
- the photosensitive resin composition of the present invention an interlayer insulating film having excellent insulation and high transparency even when baked at high temperatures can be obtained. Since the interlayer insulating film using the photosensitive resin composition of the present invention has high transparency and excellent cured film properties, it is useful for liquid crystal display devices and organic EL display devices.
- the liquid crystal display device of the present invention comprises the cured film of the present invention.
- the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited except that it has a flattening film and an interlayer insulating film formed using the photosensitive resin composition of the present invention, and known liquid crystal displays having various structures.
- An apparatus can be mentioned.
- specific examples of TFT (Thin-Film Transistor) included in the liquid crystal display device of the present invention include amorphous silicon-TFT, low-temperature polysilicon-TFT, oxide semiconductor TFT, and the like. Since the cured film of the present invention is excellent in electrical characteristics, it can be preferably used in combination with these TFTs.
- the liquid crystal driving methods that can be adopted by the liquid crystal display device of the present invention include TN (Twisted Nematic) method, VA (Virtual Alignment) method, IPS (In-Place-Switching) method, FFS (Frings Field Switching) method, OCB (Optical). Compensated Bend) method and the like.
- the cured film of the present invention can also be used in a COA (Color Filter on Array) type liquid crystal display device.
- the alignment method of the liquid crystal alignment film that the liquid crystal display device of the present invention can take include a rubbing alignment method and a photo alignment method.
- the polymer orientation may be supported by a PSA (Polymer Sustained Alignment) technique described in JP-A Nos. 2003-149647 and 2011-257734.
- the photosensitive resin composition of this invention and the cured film of this invention are not limited to the said use, It can be used for various uses.
- a protective film for the color filter in addition to the planarization film and interlayer insulating film, a protective film for the color filter, a spacer for keeping the thickness of the liquid crystal layer in the liquid crystal display device constant, a microlens provided on the color filter in the solid-state imaging device, etc.
- FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view showing an example of an active matrix liquid crystal display device 10.
- the color liquid crystal display device 10 is a liquid crystal panel having a backlight unit 12 on the back surface, and the liquid crystal panel includes all pixels disposed between two glass substrates 14 and 15 having a polarizing film attached thereto.
- the elements of the TFT 16 corresponding to are arranged.
- Each element formed on the glass substrate is wired with an ITO transparent electrode 19 that forms a pixel electrode through a contact hole 18 formed in the cured film 17.
- an RGB color filter 22 in which a liquid crystal 20 layer and a black matrix are arranged is provided.
- the light source of the backlight is not particularly limited, and a known light source can be used.
- the liquid crystal display device can be a 3D (stereoscopic) type or a touch panel type. Further, it can be made flexible, and used as the second interlayer insulating film (48) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-145686 and the interlayer insulating film (520) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-258758. Can do.
- the organic EL display device of the present invention comprises the cured film of the present invention.
- the organic EL display device of the present invention is not particularly limited except that it has a flattening film and an interlayer insulating film formed using the photosensitive resin composition of the present invention, and various known structures having various structures. Examples thereof include an organic EL display device and a liquid crystal display device.
- specific examples of TFT (Thin-Film Transistor) included in the organic EL display device of the present invention include amorphous silicon-TFT, low-temperature polysilicon-TFT, oxide semiconductor TFT, and the like. Since the cured film of the present invention is excellent in electrical characteristics, it can be preferably used in combination with these TFTs.
- FIG. 2 is a conceptual diagram of an example of an organic EL display device.
- a schematic cross-sectional view of a substrate in a bottom emission type organic EL display device is shown, and a planarizing film 4 is provided.
- a bottom gate type TFT 1 is formed on a glass substrate 6, and an insulating film 3 made of Si 3 N 4 is formed so as to cover the TFT 1.
- a contact hole (not shown) is formed in the insulating film 3, and then a wiring 2 (height: 1.0 ⁇ m) connected to the TFT 1 through the contact hole is formed on the insulating film 3.
- the wiring 2 is for connecting the TFT 1 with an organic EL element formed between the TFTs 1 or in a later process.
- the flattening layer 4 is formed on the insulating film 3 in a state where the unevenness due to the wiring 2 is embedded.
- a bottom emission type organic EL element is formed on the planarizing film 4. That is, the first electrode 5 made of ITO is formed on the planarizing film 4 so as to be connected to the wiring 2 through the contact hole 7.
- the first electrode 5 corresponds to the anode of the organic EL element.
- An insulating film 8 having a shape covering the periphery of the first electrode 5 is formed. By providing the insulating film 8, a short circuit between the first electrode 5 and the second electrode formed in the subsequent process is prevented. can do. Further, although not shown in FIG.
- a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer are sequentially deposited through a desired pattern mask, and then a second layer made of Al is formed on the entire surface above the substrate.
- An active matrix organic material in which two electrodes are formed and sealed by bonding using a sealing glass plate and an ultraviolet curable epoxy resin, and each organic EL element is connected to a TFT 1 for driving it.
- An EL display device is obtained.
- a resist pattern formed using the photosensitive resin composition of the present invention as a structural member of a MEMS device can be used as a partition wall or mechanically driven. Used as part of the part.
- MEMS devices include parts such as SAW filters, BAW filters, gyro sensors, display micro shutters, image sensors, electronic paper, inkjet heads, biochips, sealants, and the like. More specific examples are exemplified in JP-T-2007-522531, JP-A-2008-250200, JP-A-2009-263544, and the like.
- the photosensitive resin composition of the present invention is excellent in flatness and transparency, for example, the bank layer (16) and the planarization film (57) described in FIG. 2 of JP-A-2011-107476, JP-A-2010-
- a chemical film (12), a pixel isolation insulating film (14), and the like can also be used to form a chemical film (12), a pixel isolation insulating film (14), and the like.
- spacers for maintaining the thickness of the liquid crystal layer in a liquid crystal display device imaging optical systems for on-chip color filters such as facsimiles, electronic copying machines, solid-state image sensors, and micro lenses for optical fiber connectors are also used. It can be used suitably.
- GPC-101 manufactured by Showa Denko KK
- B-1 4,4 ′-[1- [4- [1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5 -Condensation product with sulfonic acid chloride (3.0 mol)
- B-2 1,1,1-tri (p-hydroxyphenyl) ethane (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid Condensate with chloride (2.0 mol)
- B-3 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester (2.44) Mole)
- Alkoxysilane compound E-1 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
- F-1 Karenz MOI-BM (manufactured by Showa Denko KK)
- F-2 Nikarac MW-30HM (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.)
- F-3 Duranate E402-B80T (Asahi Kasei Chemicals Corporation)
- F-4 Duranate MF-K60X (Asahi Kasei Chemicals Corporation)
- F-5 JER157S70 (manufactured by Mitsubishi Chemical Holdings Corporation)
- F-6 Aron Oxetane OXT-221 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
- W-1 Silicone-based surfactant (“SH 8400 FLUID” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.)
- W-2 Fluorosurfactant FTX-218 (manufactured by Neos Co., Ltd.)
- 10 cm ⁇ 0.5 mm) is exposed to hexamethyldisilazane (HMDS) vapor for 30 seconds, and each photosensitive resin composition solution is applied using a spin coater so that the dry film thickness becomes 3 ⁇ m.
- HMDS hexamethyldisilazane
- the whole surface was exposed using an ultra-high pressure mercury lamp so that the integrated irradiation amount was 300 mJ / cm 2 (illuminance: 20 mW / cm 2 , i-line), and then the substrate was heated in an oven at 230 ° C. for 30 minutes. Thus, a cured film was obtained.
- the cured film was cut using a cutter at intervals of 1 mm vertically and horizontally, and a tape peeling test (100 mask loss cut method: conforming to JIS 5600) was performed using a scotch tape. The adhesion between the cured film and the substrate was evaluated from the area of the cured film transferred to the back surface of the tape. The results are shown in the following table.
- ⁇ Hardened film adhesion Ti> A glass substrate (10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 0.5 mm) on which a Ti (titanium) thin film was formed was exposed to hexamethyldisilazane (HMDS) vapor for 30 seconds, and then each photosensitive resin composition was spin-coated. Then, the solvent was volatilized by pre-baking on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a photosensitive resin composition layer having a thickness of 3 ⁇ m.
- HMDS hexamethyldisilazane
- the whole surface was exposed using an ultra-high pressure mercury lamp so that the integrated irradiation amount was 300 mJ / cm 2 (illuminance: 20 mW / cm 2 , i-line), and then the substrate was heated in an oven at 230 ° C. for 30 minutes. Thus, a cured film was obtained.
- the cured film was cut using a cutter at intervals of 1 mm vertically and horizontally, and a tape peeling test (100 mask loss cut method: conforming to JIS 5600) was performed using a scotch tape. The adhesion between the cured film and the substrate was evaluated from the area of the cured film transferred to the back surface of the tape. The results are shown in the following table.
- SiNx> A glass substrate (10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 0.5 mm) on which a SiNx (silicon nitride) thin film is formed is exposed to hexamethyldisilazane (HMDS) vapor for 30 seconds, and then each photosensitive resin composition is applied by spin coating. Then, the solvent was volatilized by pre-baking on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a photosensitive resin composition layer having a thickness of 3 ⁇ m.
- HMDS hexamethyldisilazane
- the whole surface was exposed using an ultra-high pressure mercury lamp so that the integrated irradiation amount was 300 mJ / cm 2 (illuminance: 20 mW / cm 2 , i-line), and then the substrate was heated in an oven at 230 ° C. for 30 minutes. Thus, a cured film was obtained.
- the cured film was cut using a cutter at intervals of 1 mm vertically and horizontally, and a tape peeling test (100 mask loss cut method: conforming to JIS 5600) was performed using a scotch tape. The adhesion between the cured film and the substrate was evaluated from the area of the cured film transferred to the back surface of the tape. The results are shown in the following table.
- the integrated irradiation amount was 300 mJ / cm 2 (illuminance: 20 mW / cm 2 , i-line), and this substrate was heated in an oven at 230 ° C./30 minutes, Heated in an oven at 230 ° C./2 hours.
- the film thickness (T1) of the obtained cured film was measured.
- the film thickness (T1) of the obtained cured film was measured. Then, the substrate on which this cured film was formed was immersed in NMP (N-methylpyrrolidone) controlled at 80 ° C. for 10 minutes at 80 ° C., and the thickness (t1) of the cured film after immersion was measured. Then, the film thickness change rate ⁇
- the results are shown in the table below. A smaller value is preferable, and A, B, and C are at a level causing no problem in practical use. A: Less than 2% B: 2% or more and less than 3% C: 3% or more and less than 4% D: 4% or more and less than 6% E: 6% or more
- a liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT) was produced by the following method.
- a cured film 17 was formed as an interlayer insulating film as follows to obtain a liquid crystal display device. That is, the bottom gate type TFT 1 was formed on the glass substrate 6, and the insulating film 3 made of Si 3 N 4 was formed so as to cover the TFT 1. Next, after forming a contact hole in the insulating film 3, a wiring 2 (height of 1.0 ⁇ m) connected to the TFT 1 through the contact hole was formed on the insulating film 3.
- the planarizing film 4 was formed on the insulating film 3 in a state where the unevenness due to the wiring 2 was embedded.
- the planarizing film 4 is formed on the insulating film 3 by spin-coating the photosensitive resin compositions of Examples and Comparative Examples on a substrate, pre-baking (90 ° C. ⁇ 120 seconds) on a hot plate, After irradiating 25 mJ / cm 2 (energy intensity 20 mW / cm 2 ) with i-line (365 nm) using a high-pressure mercury lamp from above, a pattern is formed by developing with an alkaline aqueous solution, followed by heat treatment at 230 ° C. for 30 minutes. went.
- the composition of the present invention comprises (A) (a1) a repeating unit having an acid group, (a2) a polymer containing a repeating unit having a crosslinkable group, (B) a quinonediazide compound, and (C) Since it contains a compound (heterocyclic compound) represented by the general formula (c-1), it has excellent resistance to resist stripping solution and NMP (chemical resistance), and panel display in panel reliability tests It was found that the occurrence of unevenness was suppressed. Moreover, it turned out that it is excellent in the adhesiveness with respect to various board
- Comparative Example 1 since the component (C) is not used, the adhesion of the cured film to various substrates, the adhesion to various substrates during development, the chemical resistance, and the panel display unevenness after the panel reliability test are It was inferior to the Example using the compound (c-1).
- Comparative Examples 2 to 11 instead of the compound (c-1), the aromatic ring contains one nitrogen atom or sulfur atom, but X and Y (substituent) in the general formula (c-1) are substituted.
- the aromatic heterocyclic compound which does not have is used,
- substrates at the time of image development, chemical resistance, and a panel reliability test is said compound (c) It was greatly inferior to the example using -1).
- As the component (A), (a2) a polymer containing a repeating unit having a crosslinkable group is not used, the adhesion of the cured film to various substrates, the adhesion to various substrates during development, The panel display unevenness after the chemical resistance and panel reliability tests was greatly inferior.
- an aromatic heterocyclic compound that does not contain one nitrogen atom or sulfur atom in the aromatic ring is used. Adhesion of the cured film to various substrates, adhesion to various substrates during development, chemical resistance The panel display unevenness after the panel reliability test was greatly inferior to the example using the compound (c-1).
- An organic EL display device using TFTs was produced by the following method (for example, see FIG. 1).
- a bottom gate type TFT 1 was formed on a glass substrate 6, and an insulating film 3 made of Si 3 N 4 was formed so as to cover the TFT 1.
- a contact hole (not shown) is formed in the insulating film 3, and then a wiring 2 (height 1.0 ⁇ m) connected to the TFT 1 through the contact hole is formed on the insulating film 3. .
- the wiring 2 is used to connect the TFT 1 with an organic EL element formed between TFTs 1 or in a later process.
- the flattening layer 4 was formed on the insulating film 3 in a state where the unevenness due to the wiring 2 was embedded.
- the planarizing film 4 is formed on the insulating film 3 by spin-coating the photosensitive resin composition of Example 8 on a substrate, pre-baking on a hot plate (90 ° C. ⁇ 2 minutes), and then applying high pressure from above the mask. After irradiating i-line with 100 mJ / cm 2 using a mercury lamp, a pattern was formed by developing with an alkaline aqueous solution, and heat treatment was performed at 220 ° C. for 60 minutes.
- a bottom emission type organic EL element was formed on the obtained flattening film 4.
- a first electrode 5 made of ITO was formed on the planarizing film 4 so as to be connected to the wiring 2 through the contact hole 7.
- a resist was applied, prebaked, exposed through a mask having a desired pattern, and developed.
- pattern processing was performed by wet etching using an ITO etchant.
- the resist pattern was stripped using a resist stripping solution (mixed solution of monoethanolamine and DMSO).
- the first electrode thus obtained corresponds to the anode of the organic EL element.
- an insulating layer 8 having a shape covering the periphery of the first electrode was formed.
- the photosensitive resin composition of Example 1 was used, and the insulating film 8 was formed by the same method as described above. By providing this insulating layer, it is possible to prevent a short circuit between the first electrode and the second electrode formed in the subsequent process.
- a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer were sequentially deposited through a desired pattern mask in a vacuum deposition apparatus.
- a second electrode made of Al was formed on the entire surface above the substrate.
- substrate was taken out from the vapor deposition machine, and it sealed by bonding together using the glass plate for sealing, and an ultraviolet curable epoxy resin.
- liquid crystal display device When a driving voltage was applied to the obtained liquid crystal display device, it was found that the liquid crystal display device showed good display characteristics and high reliability.
- TFT thin film transistor
- 2 wiring
- 3 insulating film
- 4 flattening film
- 5 first electrode
- 6 glass substrate
- 7 contact hole
- 8 insulating film
- 10 liquid crystal display device
- 12 Backlight unit
- 15 Glass substrate
- 16 TFT
- 17 Cured film
- 18 Contact hole
- 19 ITO transparent electrode
- 20 Liquid crystal
- 22 Color filter
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Abstract
Description
さらに詳しくは、液晶表示装置、有機EL表示装置、集積回路素子、固体撮像素子などの電子部品の平坦化膜、保護膜や層間絶縁膜の形成に好適な、感光性樹脂組成物およびそれを用いた硬化膜の製造方法に関する。
このメカニズムは定かではないが、芳香環化合物の、分子内の環内および環外の配位可能な部位が下地基板とキレート的に相互作用し、高温度、高湿度、高圧力条件下で発生する感光性樹脂組成物からの分解物が下地基板に侵入することを抑制し、パネル信頼性の向上に寄与していると考えられる。また、芳香環化合物が硬化膜の架橋を促進していると推定され、耐薬品性の向上に寄与しているものと考えられる。
具体的には、以下の手段<1>により、好ましくは、<2>~<14>により、上記課題は解決された。
<1>(A)(a1)酸基を有する構成単位および(a2)架橋性基を有する構成単位を有する重合体、
(B)キノンジアジド化合物、
(C)下記一般式(c-1)で表される化合物、および
(D)溶剤
を含む感光性樹脂組成物。
<2>前記一般式(c-1)で表される化合物が、5員環芳香族複素環化合物、6員環芳香族複素環化合物、5員環芳香族複素環構造および6員環芳香族複素環構造の少なくとも一方を含む多環式芳香族複素環化合物のいずれかである、<1>に記載の感光性樹脂組成物。
<3>前記一般式(c-1)で表される化合物における環Aが、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、ベンゾチオフェン環、キノリン環、イソキノリン環、インドール環、またはアクリジン環である、<1>または<2>に記載の感光性樹脂組成物。
<4>前記一般式(c-1)で表される化合物におけるYが、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アセチル基、ベンゾイル基、メトキシカルボニル基、メトキシ基、フェノキシ基、メルカプト基またはアミノ基である、<1>~<3>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
<5>前記構成単位(a1)が、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を有する繰り返し単位である、<1>~<4>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
<6>前記構成単位(a2)が、エポキシ基、オキセタニル基および-NH-CH2-O-R(Rは水素原子または炭素数1~20のアルキル基)で表される基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位を含有する、<1>~<5>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
<7>前記(B)キノンジアジド化合物の配合量が、前記(A)重合体成分の合計100質量部に対し10~50質量部である、<1>~<6>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
<8>(1)<1>~<7>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線により露光する工程、
(4)露光された感光性樹脂組成物を水性現像液により現像する工程、および、
(5)現像された感光性樹脂組成物を熱硬化するポストベーク工程、
を含む硬化膜の製造方法。
<9>前記現像工程後、前記ポストベーク工程前に、(6)現像された感光性樹脂組成物を全面露光する工程を含む、<8>に記載の硬化膜の製造方法。
<10>前記ポストベーク工程で熱硬化して得られた硬化膜を有する基板に対し、ドライエッチングを行う工程を含む、<8>または<9>に記載の硬化膜の製造方法。
<11><8>~<10>のいずれかに記載の硬化膜の製造方法により形成された硬化膜。
<12>層間絶縁膜である、<11>に記載の硬化膜。
<13><11>または<12>に記載の硬化膜を有する有機EL表示装置または液晶表示装置。
なお、本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本発明によれば、硬化膜としたときの状態での耐薬品性に優れ、硬化膜としたときの状態でのパネル信頼性試験においてパネル表示ムラの発生が抑制される感光性樹脂組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、現像時および硬化膜としたときの状態での各種基板に対する密着性にも優れた感光性樹脂組成物を提供することができる。
本発明で用いる(A)重合体成分は、(a1)酸基を有する構成単位と、(a2)架橋性基を有する構成単位を含む重合体(以下、(A)重合体ともいう。)である。(A)重合体成分は、本発明の組成物の溶剤を除く成分の主成分となるものであり、全固形分の30質量%以上を占めることが好ましい。
(A)重合体成分に、(a1)酸基を有する構成単位を含むことにより、アルカリ性の現像液に溶けやすくなり、本発明の効果がより効果的に発揮される。酸基は、通常、酸基を形成しうるモノマーを用いて、酸基を有する構成単位として、重合体に組み込まれる。このような酸基を有する構成単位を重合体中に含めることにより、アルカリ性の現像液に対して溶けやすくなる傾向にある。
本発明で用いられる酸基としては、カルボン酸基、フェノール性水酸基、スルホンアミド基、ホスホン酸基、スルホン酸基、スルホニルイミド基に由来する構成単位等が例示され、カルボン酸基および/またはフェノール性水酸基に由来する構成単位がより好ましい。特に、本発明で用いられる(a1)酸基を有する構成単位は、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を有する繰り返し単位であることが好ましい。例えば、特開2012-88459号公報の段落番号0021~0023および段落番号0029~0044記載の化合物を用いることができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明で用いられる酸基を有する構成単位は、スチレンに由来する構成単位や、ビニル化合物に由来する構成単位、(メタ)アクリル酸および/またはそのエステルに由来する構成単位であることが好ましい。例えば、特開2012-88459号公報の段落番号0021~0023および段落番号0029~0044記載の化合物を用いることができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
(A)重合体は、架橋性基を有する構成単位(a2)を有する。上記架橋性基は、加熱処理で硬化反応を起こす基であれば特に限定はされない。架橋性基を有する構成単位の好ましい態様としては、エポキシ基、オキセタニル基、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子または炭素数1~20のアルキル基)で表される基およびエチレン性不飽和基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位が挙げられ、エポキシ基、オキセタニル基および-NH-CH2-O-R(Rは水素原子または炭素数1~20のアルキル基)で表される基から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。より詳細には、以下のものが挙げられる。
上記(A)重合体は、エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(a2-1)を含有することが好ましい。
エポキシ基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、α-n-プロピルアクリル酸グリシジル、α-n-ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸-3,4-エポキシブチル、メタクリル酸-3,4-エポキシブチル、アクリル酸-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、メタクリル酸-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、α-エチルアクリル酸-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、特許第4168443号公報の段落番号0031~0035に記載の脂環式エポキシ骨格を含有する化合物などが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
オキセタニル基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、例えば、特開2001-330953号公報の段落番号0011~0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルや、特開2012-088459公報の段落番号0027に記載されている化合物などが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
上記エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(a2-1)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、メタクリル酸エステル構造を含有するモノマー、アクリル酸エステル構造を含有するモノマーであることが好ましい。
上記架橋性基を有する構成単位(a2)として、エチレン性不飽和基を有する構成単位(a2-2)が挙げられる。上記構成単位(a2-2)としては、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位が好ましく、末端にエチレン性不飽和基を有し、炭素数3~16の側鎖を有する構成単位がより好ましい。
その他、構成単位(a2-2)としては、特開2008-256974の段落番号0013~0031に記載の化合物等が好ましいものとして挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
上記架橋性基を有する構成単位(a2)として、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子または炭素数1~20のアルキル基)で表される基を有する構成単位(a2-3)も好ましい。構成単位(a2-3)を有することで、緩やかな加熱処理で硬化反応を起こすことができ、諸特性に優れた硬化膜を得ることができる。ここで、Rは炭素数1~9のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。また、アルキル基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基のいずれであってもよいが、好ましくは、直鎖または分岐のアルキル基である。構成単位(a2-3)は、より好ましくは、下記一般式(a2-30)で表される基を有する構成単位である。
一般式(a2-30)
R2は、炭素数1~9のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がさらに好ましい。また、アルキル基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基のいずれであってもよいが、好ましくは、直鎖または分岐のアルキル基である。
R2の具体例としては、メチル基、エチル基、n-ブチル基、i-ブチル基、シクロヘキシル基、およびn-ヘキシル基を挙げることができる。中でもi-ブチル基、n-ブチル基、メチル基が好ましい。
本発明において、(A)重合体は、上記構成単位(a1)および(a2)に加えて、これら以外の他の構成単位(a3)を有していてもよい。その他の構成単位(a3)となるモノマーとしては、上記構成単位(a1)および(a2)以外の不飽和化合物であれば特に制限されるものではない。構成単位(a3)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、例えばメタクリル酸鎖状アルキルエステル、メタクリル酸環状アルキルエステル、アクリル酸鎖状アルキルエステル、アクリル酸環状アルキルエステル、メタクリル酸アリールエステル、アクリル酸アリールエステル、不飽和ジカルボン酸ジエステル、ビシクロ不飽和化合物、マレイミド化合物、不飽和芳香族化合物、共役ジエン、テトラヒドロフラン骨格、フラン骨格、テトラヒドロピラン骨格、ピラン骨格、下記式(4)で表される骨格を含む不飽和化合物及びその他の不飽和化合物等が挙げられる。構成単位(a3)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、特開2012-88459号公報の段落番号0046~0065記載の化合物等を用いることができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
(A)重合体の分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で、好ましくは1,000~200,000、より好ましくは2,000~50,000の範囲である。上記の数値の範囲内であると、諸特性が良好である。
数平均分子量と重量平均分子量の比(分散度)は1.0~5.0が好ましく1.5~3.5がより好ましい。
また、(A)成分の合成法についても、様々な方法が知られているが、一例を挙げると、少なくとも上記(a1)および上記(a2)で表される構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体を含むラジカル重合性単量体混合物を有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を用いて重合することにより合成することができる。また、いわゆる高分子反応で合成することもできる。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2'-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビス-(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t-ブチルペルオキシピバレート、1,1'-ビス-(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物及び過酸化水素が挙げられる。
(A)重合体の製造方法は、例えば、特開2012-88549号公報の段落番号0067~0073の記載の方法を用いることができ、かかる内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の組成物に用いられる(B)キノンジアジド化合物としては、例えば、活性光線の照射によりカルボン酸を発生する1,2-キノンジアジド化合物を用いることができる。1,2-キノンジアジド化合物としては、フェノール性化合物又はアルコール性化合物(以下、「母核」と称する)と1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物を用いることができる。これらの化合物の具体例としては、例えば特開2012-088459公報の段落番号0075~0078の記載を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
また、本発明の感光性樹脂組成物における(B)キノンジアジド化合物の配合量は、前記(A)重合体の合計100質量部に対し、5~100質量部であることが好ましく、10~50質量部であることがより好ましく、10~35質量部であることがさらに好ましい。
(B)キノンジアジド化合物の配合量を上記範囲とすることで、現像液となるアルカリ水溶液に対する活性光線の照射部分と未照射部分との溶解度の差が大きく、パターニング性能が良好となり、また得られる硬化膜の耐溶剤性が良好となる。
本発明の組成物は、(C)一般式(c-1)で表される化合物(複素環化合物)を含有する。(C)一般式(c-1)で表される化合物は、芳香環中に1つの配位原子を含み、かつ、芳香環は、配位原子を含む置換基を有する。このような化合物を採用することにより、感度を維持しつつ、耐薬品性を向上させることができる。また、本発明の組成物で形成された硬化膜を表示装置に使用すると、表示装置のパネル表示ムラを改善することができる。
アルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基がより好ましく、炭素数1~6のアルキル基がさらに好ましい。アルキル基は、後述する置換基Tを有していてもよいが、置換基を有さない方が好ましい。また、アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよいが、直鎖のアルキル基が好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が例示される。本発明では特に、メチル基、シクロヘキシル基が好ましく、メチル基がさらに好ましい。
アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~14のアリール基がより好ましく、炭素数6~10のアリール基がさらに好ましい。アリール基は、後述する置換基Tを有していてもよいが置換基を有さない方が好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が例示される。本発明では特に、フェニル基、ナフチル基が好ましく、フェニル基が好ましい。
これらの中でも、Xは、水素原子、メチル基、フェニル基が好ましい。
アルキルカルボニル基としては、炭素数2~10のアルキルカルボニル基が好ましく、炭素数2~8のアルキルカルボニル基がより好ましく、炭素数2~6のアルキルカルボニル基がさらに好ましく、アセチル基、プロピオニル基がより好ましく、アセチル基がさらに好ましい。アルキルカルボニル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよいが、直鎖のアルキルカルボニル基が好ましい。
アリールカルボニル基としては、炭素数7~10のアリールカルボニル基が好ましく、ベンゾイル基が好ましい。
アルキルオキシカルボニル基としては、炭素数2~30のアルキルオキシカルボニル基が好ましく、炭素数2~10のアルキルオキシカルボニル基がより好ましく、炭素数2~5のアルキルオキシカルボニル基がさらに好ましい。アルキルオキシカルボニル基は、後述する置換基Tを有していてもよいが置換基を有さない方が好ましい。アルキルオキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、tert-ブトキシカルボニル、n-オクタデシルオキシカルボニル基などが例示される。中でも、メトキシカルボニル基が好ましい。
アルコキシ基としては、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~8のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1~6のアルコキシ基がさらに好ましい。アルコキシ基は、後述する置換基Tを有していてもよいが置換基を有さない方が好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基などが例示される。中でも、メトキシ基、エトキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
アリールオキシ基としては、炭素数6~30のアリールオキシ基が好ましく、炭素数6~20のアリールオキシ基がより好ましく、炭素数6~10のアリールオキシ基がさらに好ましい。アリールオキシ基は、後述する置換基Tを有していてもよいが置換基を有さない方が好ましい。アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、フェノキシメチル基などが例示される。中でも、フェノキシ基が好ましい。
これらの中でも、Yは、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アセチル基、ベンゾイル基、メトキシカルボニル基、メトキシ基、フェノキシ基、メルカプト基または、アミノ基が好ましい。さらに好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アセチル基、ベンゾイル基、メトキシカルボニル基、メトキシ基、フェノキシ基である。これらはさらに感度を向上させることができる。さらに好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メチル基、メトキシカルボニル基である。
nは、1以上の整数を表し、1~3の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
多環式芳香族複素環化合物とは、1つ以上の芳香環と1つ以上の脂肪族環および/または芳香族環が縮合している化合物(例えば、キノリン)をいう。本発明では、芳香環を構成する少なくとも1つの環が5員環芳香族複素環構造または6員環芳香族複素環構造であれば、他の環はどのような環であってもよいが、他の環は、ベンゼン環、ナフタレン環から選択されることが好ましい。多環式芳香族複素環化合物を形成する環の数は、1分子中2つまたは3つであることが好ましく、2つがより好ましい。
ピリジン系化合物としては、2-アセチルピリジン、3-アセチルピリジン、4-アセチルピリジン、2-アミノピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン、2-ベンゾイルピリジン、3-ベンゾイルピリジン、4-ベンゾイルピリジン、2,3-ジアミノピリジン、2,5-ジアミノピリジン、2,6-ジアミノピリジン、3,4-ジアミノピリジン、2-メトキシピリジン、3-メトキシピリジン、4-メトキシピリジン、2-エトキシピリジン、3-エトキシピリジン、4-エトキシピリジン、2-ヒドロキシピリジン、3-ヒドロキシピリジン、4-ヒドロキシピリジン、2-メルカプトピリジン、3-メルカプトピリジン、2-フェノキシピリジン、3-フェノキシピリジン、4-フェノキシピリジン、2-ピリジンカルボン酸、3-ピリジンカルボン酸、4-ピリジンカルボン酸、2,6-ピリジンジカルボン酸、2,4-ピリジンチオール等が好ましい。
一般式(c-1)で表される化合物としては、ピロール-2-カルボン酸、ピロール-2-カルボン酸メチル、2-アセチルピロール、2-メトキシフラン、2-アセチルフラン、2-フランカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、3-アミノチオフェン、チオフェン-2-チオール、2-ベンゾイルチオフェン、3-フェノキシチオフェン、2-アセチルピリジン、2-アミノピリジン、2-ヒドロキシピリジン、2-ピリジンカルボン酸、2-アセチル-7-ヒドロキシベンゾフラン、2-ベンゾフラン-カルボン酸、2-アセチルベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]チオフェン-2-カルボン酸、キノリン-2-カルボン酸、8-ヒドロキシキノリン、2-アミノキノリン、2-メチル-8-ヒドロキシキノリン、5-ヒドロキシイソキノリン、5-アミノイソキノリン、イソキノリン-5-カルボン酸、クマリン-3-カルボン酸、7-ヒドロキシクマリン、クロモン-3-カルボン酸、3-ヒドロキシフラボン、インドール-2-カルボン酸、5-ヒドロキシインドール、10-ヒドロキシベンゾキノリン、2-アミノ-8-キノリノール、6-アミノ-8-キノリノールがより好ましく、2-アセチルピリジン、2-アミノピリジン、2-ヒドロキシピリジン、2-ピリジンカルボン酸、キノリン-2-カルボン酸、8-ヒドロキシキノリン、2-メチル-8-ヒドロキシキノリン、2-アミノキノリン、2-アミノ-8-キノリノール、6-アミノ-8-キノリノールがさらに好ましい。
また、本発明の感光性樹脂組成物中における一般式(c-1)で表される化合物の添加量は、前記(A)重合体成分の合計100質量部に対し、0.001~10質量部が好ましく、0.003~8質量部がより好ましく、0.005~7.5質量部がさらに好ましい。
(C)成分は1種類のみでもよいし、2種類以上であってもよい。2種類以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(D)溶剤を含有する。本発明の感光性樹脂組成物は、本発明の必須成分と、さらに後述の任意の成分を(D)溶剤に溶解した溶液として調製されることが好ましい。本発明の組成物の調製に用いられる溶剤としては、必須成分及び任意成分を均一に溶解し、各成分と反応しないものが用いられる。
本発明の感光性樹脂組成物に使用される(D)溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。また、本発明の感光性樹脂組成物に使用される溶剤の具体例としては特開2011-221494号公報の段落番号0174~0178に記載の溶剤、特開2012-194290公報の段落番号0167~0168に記載の溶剤も挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
沸点130℃以上160℃未満の溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点158℃)、プロピレングリコールメチル-n-ブチルエーテル(沸点155℃)、プロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル(沸点131℃)が例示できる。
沸点160℃以上の溶剤としては、3-エトキシプロピオン酸エチル(沸点170℃)、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(沸点176℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(沸点213℃)、3-メトキシブチルエーテルアセテート(沸点171℃)、ジエチレングリコールジエチエルエーテル(沸点189℃)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点162℃)、プロピレングリコールジアセテート(沸点190℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点220℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点175℃)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)が例示できる。
本発明の組成物は、前記成分に加え、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて、架橋剤、酸化防止剤、現像促進剤、アルコキシシラン化合物(シランカップリング剤)、界面活性剤、接着助剤、耐熱性向上剤、感熱性酸発生剤等の任意成分を含有できる。これらの任意成分は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。これらの化合物としては、例えば特開2012-88459号公報の段落番号0201~0224の記載の化合物を使用することができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物は、密着改良剤としてアルコキシシラン化合物を含有していることが好ましい。アルコキシシラン化合物を用いると、本発明の感光性樹脂組成物により形成された膜と基板との密着性を向上できたり、本発明の感光性樹脂組成物により形成された膜の性質を調整することができる。本発明の感光性樹脂組成物に用いることができるアルコキシシラン化合物は、基材となる無機物、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、銅、モリブデン、チタン、アルミニウム等の金属と絶縁膜との密着性を向上させる化合物であることが好ましい。具体的には、公知のシランカップリング剤等も有効である。
シランカップリング剤としては、例えば、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリアコキシシラン、γ-グリシドキシプロピルジアルコキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジアルコキシシラン、γ-クロロプロピルトリアルコキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシランが挙げられる。これらのうち、γ-グリシドキシプロピルトリアルコキシシランやγ-メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランがより好ましく、γ-グリシドキシプロピルトリアルコキシシランがさらに好ましく、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランがよりさらに好ましい。これらは1種単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。
(R1)4-n-Si-(OR2)n
一般式中、R1は反応性基を有さない炭素数1~20の炭化水素基であり、R2は炭素数1~3のアルキル基又はフェニル基であり、nは1~3の整数である。
具体例として以下の化合物をあげることができる。
本発明の感光性樹脂組成物におけるアルコキシシラン化合物の含有量は、前記(A)重合体成分の合計100質量部に対して、0.1~30質量部が好ましく、0.5~20質量部がより好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含有していることが好ましい。界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、または、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン界面活性剤である。本発明の組成物に用いられる界面活性剤としては、例えば、特開2012-88459号公報の段落番号0201~0205に記載のものや、特開2011-215580号公報の段落番号0185~0188に記載のものを用いることができ、これらの記載は本願明細書に組み込まれる。
ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類、シリコーン系、フッ素系界面活性剤を挙げることができる。また、以下商品名で、KP-341、X-22-822(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.99C(共栄社化学(株)製)、エフトップ(三菱マテリアル化成社製)、メガファック(DIC(株)製)、フロラードノベックFC-4430(住友スリーエム(株)製)、サーフロンS-242(AGCセイミケミカル社製)、PolyFoxPF-6320(OMNOVA社製)、SH-8400(東レ・ダウコーニングシリコーン)、フタージェントFTX-218G(ネオス社製)等を挙げることができる。
本発明の感光性樹脂組成物中における界面活性剤の添加量は、前記(A)重合体の合計100質量部に対し、10質量部以下であることが好ましく、0.001~10質量部であることがより好ましく、0.01~5質量部であることがさらに好ましい。界面活性剤は複数を併用することもでき、その場合は界面活性剤を全て合算して含有量を計算する。
本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じ、架橋剤を含有してもよい。架橋剤を添加することにより、本発明の感光性樹脂組成物により得られる硬化膜をより強固な膜とすることができる。
架橋剤としては、熱によって架橋反応が起こるものであれば制限は無い(前記(A)成分を除く)。例えば、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、アルコキシメチル基含有架橋剤、または、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物、ブロックイソシアネート化合物等を添加することができる。
分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等を挙げることができる。
分子内に2個以上のオキセタニル基を有する化合物の具体例としては、アロンオキセタンOXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上、東亞合成(株)製)を用いることができる。
また、オキセタニル基を含む化合物は、単独でまたはエポキシ基を含む化合物と混合して使用することが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物では、架橋剤として、ブロックイソシアネート系化合物も好ましく採用できる。ブロックイソシアネート化合物は、ブロックイソシアネート基を有する化合物であれば特に制限はないが、硬化性の観点から、1分子内に2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物であることが好ましい。
なお、本発明におけるブロックイソシアネート基とは、熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であり、例えば、ブロック剤とイソシアネート基とを反応させイソシアネート基を保護した基が好ましく例示できる。
本発明の感光性樹脂組成物におけるブロックイソシアネート化合物の母構造としては、ビウレット型、イソシアヌレート型、アダクト型、2官能プレポリマー型等を挙げることができる。
前記ブロックイソシアネート化合物のブロック構造を形成するブロック剤としては、オキシム化合物、ラクタム化合物、フェノール化合物、アルコール化合物、アミン化合物、活性メチレン化合物、ピラゾール化合物、メルカプタン化合物、イミダゾール系化合物、イミド系化合物等を挙げることができる。これらの中でも、オキシム化合物、ラクタム化合物、フェノール化合物、アルコール化合物、アミン化合物、活性メチレン化合物、ピラゾール化合物から選ばれるブロック剤が特に好ましい。
その他の架橋剤としては、例えばメチル化メラミン樹脂(例えば、ニカラックMW-30HM((株)三和ケミカル製)を用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止できる、または、分解による膜厚減少を低減でき、また、耐熱透明性に優れるという利点がある。
このような酸化防止剤としては、例えば、リン系酸化防止剤、アミド類、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。これらの中では、硬化膜の着色、膜厚減少の観点から特にフェノール系酸化防止剤、アミド系酸化防止剤、ヒドラジド系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤が最も好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合してもよい。
具体例としては、特開2005-29515号公報の段落番号0026~0031に記載の化合物、特開2001-227106号公報の段落番号0106~0116に記載の化合物を挙げる事ができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
好ましい市販品として、アデカスタブAO-20、アデカスタブAO-30、アデカスタブAO-40、アデカスタブAO-50、アデカスタブAO-60、アデカスタブAO-70、アデカスタブAO-80、アデカスタブAO-330、イルガノックス1726、イルガノックス1035、イルガノックス1098を挙げる事ができる。
本発明の組成物は、各成分を所定の割合でかつ任意の方法で混合し、撹拌溶解することによって調製することができる。例えば、各成分を、それぞれ予め上述した溶剤に溶解させた溶液とした後、これらを所定の割合で混合して樹脂組成物を調製することもできる。以上のように調製した組成物溶液は、例えば孔径0.2μmのフィルター等を用いてろ過した後に、使用することもできる。
次に、本発明の硬化膜の製造方法を説明する。
本発明の硬化膜の製造方法は、以下の(1)~(5)の工程を含むことが好ましい。
(1)本発明の感光性樹脂組成物を基板上に適用する工程;
(2)適用された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程;
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線により露光する工程;
(4)露光された感光性樹脂組成物を水性現像液により現像する工程;
(5)現像された熱硬化するポストベーク工程。
以下に各工程を順に説明する。
上記の基板としては、無機基板、樹脂、樹脂複合材料などが挙げられる。
無機基板としては、例えばガラス、石英、シリコーン、シリコンナイトライド、及び、それらのような基板上にモリブデン、チタン、アルミ、銅などを蒸着した複合基板が挙げられる。
樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド化合物等の合成樹脂からなる基板が挙げられる。
これらの基板は、上記の形態のまま用いられる場合は少なく、通常、最終製品の形態によって、例えばTFT素子のような多層積層構造が形成されている。
基板への適用方法は特に限定されず、例えば、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法、流延塗布法、スリットアンドスピン法等の方法を用いることができる。
適用したときの湿潤膜厚は特に限定されるものではなく、用途に応じた膜厚で塗布することができるが、通常は0.5~10μmの範囲で使用される。
更に、基板に本発明で用いられる組成物を塗布する前に、特開2009-145395号公報に記載されているような、所謂プリウェット法を適用することも可能である。
活性光線による露光光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、LED光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)などの波長300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター、バンドパスフィルターのような分光フィルターを通して照射光を調整することもできる。露光量は好ましくは1~500mj/cm2である。
露光装置としては、ミラープロジェクションアライナー、ステッパー、スキャナー、プロキシミティ、コンタクト、マイクロレンズアレイ、レンズスキャナ、レーザー露光、など各種方式の露光機を用いることができる。
現像工程で使用する現像液には、塩基性化合物が含まれることが好ましい。塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物類;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩類;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリンヒドロキシド等のアンモニウムヒドロキシド類;ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
好ましい現像液として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.2~2.5%水溶液を挙げる事ができる。
現像液のpHは、好ましくは10.0~14.0である。
現像時間は、好ましくは30~500秒間であり、また、現像の手法は液盛り法(パドル法)、シャワー法、ディップ法等の何れでもよい。
現像の後に、リンス工程を行うこともできる。リンス工程では、現像後の基板を純水などで洗うことで、付着している現像液除去、現像残渣除去を行う。リンス方法は公知の方法を用いることができる。例えばシャワーリンスやディップリンスなどを挙げる事ができる。
ポストベークの前に、比較的低温でベークを行った後にポストベークすることもできる(ミドルベーク工程の追加)。ミドルベークを行う場合は、90~150℃で1~60分加熱した後に、200℃以上の高温でポストベークすることが好ましい。また、ミドルベーク、ポストベークを3段階以上の多段階に分けて加熱する事もできる。このようなミドルベーク、ポストベークの工夫により、パターンのテーパー角を調整することができる。これらの加熱は、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒーターなど、公知の加熱方法を使用することができる。
なお、ポストベークに先立ち、パターンを形成した基板に活性光線により全面再露光(ポスト露光)することが、透明性向上の観点から好ましい。ポスト露光工程を含む場合の好ましい露光量としては、100~3,000mJ/cm2が好ましく、100~2000mJ/cm2が特に好ましい。
本発明の硬化膜は、上述した本発明の感光性樹脂組成物を硬化して得られた硬化膜である。
本発明の硬化膜は、層間絶縁膜として好適に用いることができる。また、本発明の硬化膜は、上述した本発明の硬化膜の形成方法により得られた硬化膜であることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物により、絶縁性に優れ、高温でベークされた場合においても高い透明性を有する層間絶縁膜が得られる。本発明の感光性樹脂組成物を用いてなる層間絶縁膜は、高い透明性を有し、硬化膜物性に優れるため、液晶表示装置や有機EL表示装置の用途に有用である。
本発明の液晶表示装置は、本発明の硬化膜を具備することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置としては、上記本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成される平坦化膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとる公知の液晶表示装置を挙げることができる。
例えば、本発明の液晶表示装置が具備するTFT(Thin-Film Transistor)の具体例としては、アモルファスシリコン-TFT、低温ポリシリコンーTFT、酸化物半導体TFT等が挙げられる。本発明の硬化膜は電気特性に優れるため、これらのTFTに組み合わせて好ましく用いることができる。
また、本発明の液晶表示装置が取りうる液晶駆動方式としてはTN(TwistedNematic)方式、VA(Virtical Alignment)方式、IPS(In-Place-Switching)方式、FFS(Frings Field Switching)方式、OCB(Optical Compensated Bend)方式などが挙げられる。
パネル構成においては、COA(Color Filter on Allay)方式の液晶表示装置でも本発明の硬化膜を用いることができ、例えば、特開2005-284291の有機絶縁膜(115)や、特開2005-346054の有機絶縁膜(212)として用いることができる。また、本発明の液晶表示装置が取りうる液晶配向膜の具体的な配向方式としてはラビング配向法、光配向方などが挙げられる。また、特開2003-149647号公報や特開2011-257734号公報に記載のPSA(Polymer Sustained Alignment)技術によってポリマー配向支持されていてもよい。
また、本発明の感光性樹脂組成物および本発明の硬化膜は、上記用途に限定されず種々の用途に使用することができる。例えば、平坦化膜や層間絶縁膜以外にも、カラーフィルターの保護膜や、液晶表示装置における液晶層の厚みを一定に保持するためのスペーサーや固体撮像素子においてカラーフィルター上に設けられるマイクロレンズ等に好適に用いることができる。
図1は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置10の一例を示す概念的断面図である。このカラー液晶表示装置10は、背面にバックライトユニット12を有する液晶パネルであって、液晶パネルは、偏光フィルムが貼り付けられた2枚のガラス基板14,15の間に配置されたすべての画素に対応するTFT16の素子が配置されている。ガラス基板上に形成された各素子には、硬化膜17中に形成されたコンタクトホール18を通して、画素電極を形成するITO透明電極19が配線されている。ITO透明電極19の上には、液晶20の層とブラックマトリックスを配置したRGBカラーフィルター22が設けられている。
バックライトの光源としては、特に限定されず公知の光源を用いることができる。例えば白色LED、青色・赤色・緑色などの多色LED、蛍光灯(冷陰極管)、有機ELなどを挙げる事ができる。
また、液晶表示装置は、3D(立体視)型のものとしたり、タッチパネル型のものとしたりすることも可能である。さらにフレキシブル型にすることも可能であり、特開2011-145686号公報に記載の第2層間絶縁膜(48)や、特開2009-258758号公報に記載の層間絶縁膜(520)として用いることができる。
本発明の有機EL表示装置は、本発明の硬化膜を具備することを特徴とする。
本発明の有機EL表示装置としては、上記本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成される平坦化膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとる公知の各種有機EL表示装置や液晶表示装置を挙げることができる。
例えば、本発明の有機EL表示装置が具備するTFT(Thin-Film Transistor)の具体例としては、アモルファスシリコン-TFT、低温ポリシリコンーTFT、酸化物半導体TFT等が挙げられる。本発明の硬化膜は電気特性に優れるため、これらのTFTに組み合わせて好ましく用いることができる。
図2は、有機EL表示装置の一例の構成概念図である。ボトムエミッション型の有機EL表示装置における基板の模式的断面図を示し、平坦化膜4を有している。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3が形成されている。絶縁膜3に、ここでは図示を省略したコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)が絶縁膜3上に形成されている。配線2は、TFT1間または、後の工程で形成される有機EL素子とTFT1とを接続するためのものである。
さらに、配線2の形成による凹凸を平坦化するために、配線2による凹凸を埋め込む状態で絶縁膜3上に平坦化層4が形成されている。
平坦化膜4上には、ボトムエミッション型の有機EL素子が形成されている。すなわち、平坦化膜4上に、ITOからなる第一電極5が、コンタクトホール7を介して配線2に接続させて形成されている。また、第一電極5は、有機EL素子の陽極に相当する。
第一電極5の周縁を覆う形状の絶縁膜8が形成されており、この絶縁膜8を設けることによって、第一電極5とこの後の工程で形成する第二電極との間のショートを防止することができる。
さらに、図2には図示していないが、所望のパターンマスクを介して、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を順次蒸着して設け、次いで、基板上方の全面にAlから成る第二電極を形成し、封止用ガラス板と紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることで封止し、各有機EL素子にこれを駆動するためのTFT1が接続されてなるアクティブマトリックス型の有機EL表示装置が得られる。
以下の合成例において、共重合体の重量平均分子量Mwの測定は、下記の装置および条件のもと、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によった。
装置:GPC-101(昭和電工(株)製)
カラム:GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803およびGPC-KF-804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
(P-1の合成)
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)7質量部とジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部とを仕込んだ。引き続き、メタクリル酸12質量部、メタクリル酸グリシジル50質量部、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)オキセタン8質量部、N-シクロヘキシルマレイミド10質量部、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル15質量部、アクリロイルモルホリン5質量部およびペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)2質量部を仕込んで窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、反応溶液温度が70℃に達した時点で重合開始とした。その後、重合開始から30分後にN-シクロヘキシルマレイミド3質量部、1時間後にN-シクロヘキシルマレイミド3質量部を反応溶液に滴下した。その後、3時間保持することによって共重合体(P-1)を含む重合体溶液を得た。共重合体P-1のポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は9,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.0であった。
他の重合体についても、下記表の記載のモノマー(単量体成分((a1)~(a3)の原料))、重合開始剤、分子量調整剤、溶剤を用いてP-1と同様に合成した。
下記表に記載の固形分比となるように、(A)成分、(B)成分、(C)成分、アルコキシシラン化合物および界面活性剤を溶剤に固形分濃度32質量%になるまで溶解混合し、口径0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過して、各種実施例および比較例の感光性樹脂組成物を得た。
実施例および比較例に用いた各化合物を示す略号の詳細は、以下の通りである。
B-1:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物
B-2:1,1,1-トリ(p-ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
B-3:2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸エステル(2.44モル)
E-1:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM-403、信越化学工業(株)製)
F-1:カレンズMOI-BM(昭和電工(株)製)
F-2:ニカラックMW-30HM((株)三和ケミカル製)
F-3:デュラネートE402-B80T(旭化成ケミカルズ(株)製)
F-4:デュラネートMF-K60X(旭化成ケミカルズ(株)製)
F-5:JER157S70((株)三菱ケミカルホールディングス製)
F-6:アロンオキセタンOXT-221(東亞合成(株)製)
W-1:シリコーン系界面活性剤((株)東レ・ダウコーニング製の「SH 8400 FLUID」)
W-2:フッ素系界面活性剤 FTX-218((株)ネオス製)
基板の一方の面の半分の領域(10cm×5cm)にMo(モリブデン)薄膜が成膜され、同じ面のもう半分の領域(10cm×5cm)にSiNx薄膜が成膜されたガラス基板(10cm×10cm×0.5mm)を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気下に30秒曝し、各感光性樹脂組成物溶液を、スピンコーターを用いて乾燥膜厚が3μmとなるように塗布した後、90℃で2分ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させた。その後、10μmライン/10μmスペースを再現することのできるマスクを介して、超高圧水銀灯を用いて積算照射量150mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)露光した後、アルカリ現像液(0.4質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)で、23℃、60秒間現像した後、超純水で1分間リンスした。得られた基板を光学顕微鏡で観察し、10μmライン/10μmスペースのパターンの欠け、剥がれをMo部とSiNx部を観察した。その結果を下記表に示した。剥がれが少ないほど好ましく、AまたはBが好ましい。
A:欠け、剥がれが全くない
B:欠け、剥がれが30%以下
C:欠け、剥がれが30%を超え60%以下
D:欠け、剥がれが60%を超え100%以下
Mo(モリブデン)薄膜が成膜されたガラス基板(10cm×10cm×0.5mm)を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気下に30秒曝し、その後、各感光性樹脂組成物をスピンコート塗布した後、90℃で2分ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚3μmの感光性樹脂組成物層を形成した。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように全面露光し、その後、この基板をオーブンにて230℃で30分加熱して硬化膜を得た。
次に、硬化膜にカッターを用いて、縦横に1mmの間隔で切り込みを入れ、スコッチテープを用いてテープ剥離試験(100マスクロスカット法:JIS5600に準拠)を行った。テープ裏面に転写された硬化膜の面積から硬化膜と基板間の密着性を評価した。その結果を下記表に示した。数値としては小さいほど下地基板との密着性が高く、AまたはBが好ましい。
A:転写された面積が1%未満
B:転写された面積が1%以上5%未満
C:転写された面積が5%以上10%未満
D:転写された面積が10%以上50%未満
E:転写された面積が50%以上
Ti(チタン)薄膜が成膜されたガラス基板(10cm×10cm×0.5mm)を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気下に30秒曝し、その後、各感光性樹脂組成物をスピンコート塗布した後、90℃で2分ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚3μmの感光性樹脂組成物層を形成した。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように全面露光し、その後、この基板をオーブンにて230℃で30分加熱して硬化膜を得た。
次に、硬化膜にカッターを用いて、縦横に1mmの間隔で切り込みを入れ、スコッチテープを用いてテープ剥離試験(100マスクロスカット法:JIS5600に準拠)を行った。テープ裏面に転写された硬化膜の面積から硬化膜と基板間の密着性を評価した。その結果を下記表に示した。数値としては小さいほど下地基板との密着性が高く、AまたはBが好ましい。
A:転写された面積が1%未満
B:転写された面積が1%以上5%未満
C:転写された面積が5%以上10%未満
D:転写された面積が10%以上50%未満
E:転写された面積が50%以上
SiNx(窒化シリコン)薄膜が成膜されたガラス基板(10cm×10cm×0.5mm)を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気下に30秒曝し、その後、各感光性樹脂組成物をスピンコート塗布した後、90℃で2分ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚3μmの感光性樹脂組成物層を形成した。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように全面露光し、その後、この基板をオーブンにて230℃で30分加熱して硬化膜を得た。
次に、硬化膜にカッターを用いて、縦横に1mmの間隔で切り込みを入れ、スコッチテープを用いてテープ剥離試験(100マスクロスカット法:JIS5600に準拠)を行った。テープ裏面に転写された硬化膜の面積から硬化膜と基板間の密着性を評価した。その結果を下記表に示した。数値としては小さいほど下地基板との密着性が高く、AまたはBが好ましい。
A:転写された面積が1%未満
B:転写された面積が1%以上5%未満
C:転写された面積が5%以上10%未満
D:転写された面積が10%以上50%未満
E:転写された面積が50%以上
<<剥離液耐性の評価>>
ガラス基板を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気下に30秒曝し、該基板に各感光性樹脂組成物をスピンコート塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚3.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように露光し、この基板をオーブンにて230℃/30分間加熱した後、さらにオーブンにて230℃/2時間加熱した。
得られた硬化膜の膜厚(T1)を測定した。そして、この硬化膜が形成された基板を80℃に温度制御されたモノエタノールアミンに60℃で5分浸漬させた後、浸漬後の硬化膜の膜厚(t1)を測定し、浸漬による膜厚変化率{|t1-T1|/T1}×100〔%〕を算出した。結果を下記表に示す。小さいほど好ましく、A、B、Cが実用上問題のないレベルである。
A:2%未満
B:2%以上3%未満
C:3%以上4%未満
D:4%以上6%未満
E:6%以上
ガラス基板を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気下に30秒曝し、該基板に各感光性樹脂組成物をスピンコート塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚3.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように露光し、この基板をオーブンにて230℃/30分間加熱した後、さらにオーブンにて230℃/2時間加熱した。
得られた硬化膜の膜厚(T1)を測定した。そして、この硬化膜が形成された基板を80℃に温度制御されたNMP(N-メチルピロリドン)中に80℃で10分間浸漬させた後、浸漬後の硬化膜の膜厚(t1)を測定し、浸漬による膜厚変化率{|t1-T1|/T1}×100〔%〕を算出した。結果を下記表に示す。小さいほど好ましく、A、B、Cが実用上問題のないレベルである。
A:2%未満
B:2%以上3%未満
C:3%以上4%未満
D:4%以上6%未満
E:6%以上
薄膜トランジスタ(TFT)を用いた液晶表示装置を以下の方法で作製した。特許第3321003号公報の図1および図2に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、層間絶縁膜として硬化膜17を以下のようにして形成し、液晶表示装置を得た。
すなわち、ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3を形成した。次に、この絶縁膜3に、コンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)を絶縁膜3上に形成した。
A:まったくムラがみられない(非常に良い)
B:ガラス基板の縁部分にかすかにムラが見られるが、表示部に問題なし(良い)
C:表示部にかすかにムラが見られるが実用レベル(普通)
D:表示部にムラがある(やや悪い)
E:表示部に強いムラがある(非常に悪い)
比較例1では、前記(C)成分を用いていないため、硬化膜の各種基板に対する密着性、現像時の各種基板に対する密着性、耐薬品性およびパネル信頼性試験後のパネル表示ムラが、前記化合物(c-1)を用いた実施例よりも劣っていた。
比較例2~11では、前記化合物(c-1)の代わりに、芳香環中に1つの窒素原子または硫黄原子を含むが、一般式(c-1)中のXおよびY(置換基)を有さない芳香族複素環化合物を用いており、硬化膜の各種基板に対する密着性、現像時の各種基板に対する密着性、耐薬品性およびパネル信頼性試験後のパネル表示ムラが、前記化合物(c-1)を用いた実施例よりも大きく劣っていた。
比較例12では、前記(A)成分として、(a2)架橋性基を有する繰り返し単位を含む重合体を用いておらず、硬化膜の各種基板に対する密着性、現像時の各種基板に対する密着性、耐薬品性およびパネル信頼性試験後のパネル表示ムラが大きく劣っていた。
比較例13では、芳香環中に1つの窒素原子または硫黄原子を含まない芳香族複素環化合物を用いており、硬化膜の各種基板に対する密着性、現像時の各種基板に対する密着性、耐薬品性およびパネル信頼性試験後のパネル表示ムラが、前記化合物(c-1)を用いた実施例よりも大きく劣っていた。
TFTを用いた有機EL表示装置を以下の方法で作製した(例えば図1参照)。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3を形成した。次に、この絶縁膜3に、ここでは図示を省略したコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)を絶縁膜3上に形成した。この配線2は、TFT1間または、後の工程で形成される有機EL素子とTFT1とを接続するためのものである。
特許第3321003号公報の図1および図2に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、層間絶縁膜17を本発明実施例1の感光性樹脂組成物を用い、その他は定法に従って液晶表示装置を作製した。
Claims (13)
- 前記一般式(c-1)で表される化合物が、5員環芳香族複素環化合物、6員環芳香族複素環化合物、5員環芳香族複素環構造および6員環芳香族複素環構造の少なくとも一方を含む多環式芳香族複素環化合物のいずれかである、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記一般式(c-1)で表される化合物における環Aが、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、ベンゾチオフェン環、キノリン環、イソキノリン環、インドール環、またはアクリジン環である、請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記一般式(c-1)で表される化合物におけるYが、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アセチル基、ベンゾイル基、メトキシカルボニル基、メトキシ基、フェノキシ基、メルカプト基またはアミノ基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記構成単位(a1)が、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を有する繰り返し単位である、請求項1~4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記構成単位(a2)が、エポキシ基、オキセタニル基および-NH-CH2-O-R(Rは水素原子または炭素数1~20のアルキル基)で表される基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位を含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)重合体成分の合計100質量部に対し、前記(B)キノンジアジド化合物の配合量が10~50質量部である、請求項1~6のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- (1)請求項1~7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線により露光する工程、
(4)露光された感光性樹脂組成物を水性現像液により現像する工程、および、
(5)現像された感光性樹脂組成物を熱硬化するポストベーク工程、
を含む硬化膜の製造方法。 - 前記現像工程後、前記ポストベーク工程前に、(6)現像された感光性樹脂組成物を全面露光する工程を含む、請求項8に記載の硬化膜の製造方法。
- 前記ポストベーク工程で熱硬化して得られた硬化膜を有する基板に対し、ドライエッチングを行う工程を含む、請求項8または9に記載の硬化膜の製造方法。
- 請求項8~10のいずれか1項に記載の硬化膜の製造方法により形成された硬化膜。
- 層間絶縁膜である、請求項11に記載の硬化膜。
- 請求項11または12に記載の硬化膜を有する有機EL表示装置または液晶表示装置。
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