WO2021006315A1 - ネガ型感光性樹脂組成物、硬化膜、有機elディスプレイ及び硬化膜の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a negative photosensitive resin composition, a cured film, an organic EL display, and a method for producing a cured film.
- EL organic electroluminescence
- the pixel division layer, the thin-layer transistor (hereinafter, "TFT") flattening layer, or the TFT protective layer of the organic EL display, or the interlayer insulating layer or gate insulation in the formation of the TFT array is formed.
- a highly heat-resistant and highly sensitive photosensitive resin composition is used for the layer.
- a step shape is required in order to reduce the contact area between the vapor deposition mask and the pixel division layer in the light emitting layer film formation, and the step shape of the pixel division layer can be obtained by batch exposure using a halftone photomask. Characteristics that are collectively formed (hereinafter, "halftone characteristics”) are also required.
- the photosensitive resin composition examples include a negative photosensitive resin composition (see Patent Document 1) containing a fluorene skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator and a diphenylsulfide skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator, and fluorene.
- a negative photosensitive resin composition containing a skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator and a diphenylsulfide skeleton-based oxime ester-based photopolymerization initiator having a specific structure (see Patent Document 2).
- the photosensitive resin composition In order to improve the reliability of the organic EL display and simplify its production, the photosensitive resin composition is required to have high sensitivity, excellent halftone characteristics, and can form a pattern having a low taper shape after development. , A material having a property of suppressing the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting is required.
- all of the photosensitive resin compositions described in the above documents are insufficient in any of the above properties as a material used for an organic EL display.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention comprises (A) an alkali-soluble resin and (C1) two or more kinds of (C1-1) oxime ester-based light as a photopolymerization initiator.
- the (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiator contains at least a (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic hetero.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator containing a ring-skeleton-containing photopolymerization initiator has a condensed polycyclic skeleton containing an aromatic skeleton, and the condensed polycyclic skeleton is Negative photosensitive, which is composed of only carbon atoms and hydrogen atoms, and has a structure in which an oxime ester structure or an oxime ester carbonyl structure is bonded to each of the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton. It is a resin composition.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention has high sensitivity, excellent halftone characteristics, can form a pattern having a low taper shape after development, and can suppress residue adhesion of the pattern opening after thermosetting. Become.
- FIG. 1 is a process diagram illustrating the manufacturing processes of steps 1 to 7 in an organic EL display using a cured film of the negative photosensitive resin composition of the present invention in a schematic cross section.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a cross section of a curing pattern having a stepped shape.
- FIG. 3 is a schematic view illustrating the arrangement and dimensions of the translucent portion, the light-shielding portion, and the semipermeable portion in the halftone photomask used for the halftone characteristic evaluation.
- FIG. 4 is a schematic view illustrating the manufacturing processes of steps 1 to 4 on the substrate of the organic EL display used for the evaluation of light emission characteristics in a plan view.
- FIG. 5 is a schematic view illustrating a schematic cross section of an organic EL display having no polarizing layer.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention contains (A) an alkali-soluble resin and (C1) two or more kinds of (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiators as photopolymerization initiators.
- the C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiator contains at least (C1-1a) a condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) a condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has a condensed polycyclic skeleton containing an aromatic skeleton, and the condensed polycyclic skeleton is composed of only carbon atoms and hydrogen atoms.
- a negative photosensitive resin composition having a structure in which an oxime ester structure or an oxime ester carbonyl structure is bonded to each of the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention contains (A) an alkali-soluble resin.
- the (A) alkali-soluble resin it is preferable to contain at least the (A1) first resin.
- the first resin is selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor. It is preferable to contain one or more of these.
- (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor are a single resin or a copolymer thereof. It may be any of the polymers.
- the alkali-soluble resin (A1) is the first resin (A1) from the viewpoints of forming a pattern having a low taper shape after development, improving halftone characteristics, improving the heat resistance of the cured film, and improving the reliability of the light emitting element.
- the (A1-1) polyimide and the (A1-2) polyimide precursor have an imide bond and / or an amide bond as a polar bond.
- (A1-3) polybenzoxazole and (A1-4) polybenzoxazole precursor have an oxazole bond and / or an amide bond as a polar bond. Therefore, when the pigment (D1) is contained as the colorant (D) described later, the bonds having these polarities strongly interact with the pigment (D1), thereby improving the dispersion stability of the pigment (D1). be able to.
- polyimide precursor for example, a tetracarboxylic acid, a corresponding tetracarboxylic dianhydride, a tetracarboxylic dianchloride, a tetracarboxylic acid active diester or the like is reacted with a diamine, a diamine and a phosgen.
- Examples thereof include those obtained by reacting with a diisocyanate compound or a trimethylsilylated diamine obtained by reacting with a tetracarboxylic dian residue and / or a tetracarboxylic dian derivative residue, and a diamine residue and / or a diamine derivative residue.
- a diisocyanate compound or a trimethylsilylated diamine obtained by reacting with a tetracarboxylic dian residue and / or a tetracarboxylic dian derivative residue, and a diamine residue and / or a diamine derivative residue.
- the (A1-2) polyimide precursor include polyamic acid, polyamic acid ester, polyamic acid amide, and polyisoimide.
- the (A1-1) polyimide is obtained by, for example, dehydrating and ring-closing the above-mentioned polyamic acid, polyamic acid ester, polyamic acid amide, or polyisoimide by heating or a reaction using an acid or a base. Can be mentioned.
- the (A1-1) polyimide used in the present invention is generally described below from the viewpoints of forming a pattern having a low taper shape after development, improving halftone characteristics, improving heat resistance of a cured film, and improving reliability of a light emitting element. It preferably contains the structural unit represented by the formula (1).
- R 1 represents a 4- to 10-valent organic group
- R 2 represents a 2- to 10-valent organic group
- R 3 and R 4 independently represent a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, a mercapto group, or a substituent represented by the general formula (5) or the general formula (6).
- p represents an integer of 0 to 6
- q represents an integer of 0 to 8.
- R 3 or R 4 represents a phenolic hydroxyl group
- R 1 or R 2 bonded to the phenolic hydroxyl group represents an aromatic structure.
- R 1 of the general formula (1) represents a tetracarboxylic acid residue and / or a tetracarboxylic acid derivative residue
- R 2 represents a diamine residue and / or a diamine derivative residue
- the tetracarboxylic acid derivative include tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic dianchloride, and tetracarboxylic acid active diester.
- the diamine derivative include a diisocyanate compound and a trimethylsilylated diamine.
- R 1 is one kind selected from the group consisting of an aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and an aromatic structure having 6 to 30 carbon atoms.
- a 4- to 10-valent organic group having the above is preferable.
- R 2 has one or more kinds selected from the group consisting of an aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and an aromatic structure having 6 to 30 carbon atoms.
- a 10-valent organic group is preferred.
- q is preferably 1 to 8.
- the above-mentioned aliphatic structure, alicyclic structure, and aromatic structure may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- R 19 to R 21 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, acyl groups having 2 to 6 carbon atoms, or 6 to 15 carbon atoms, respectively. Represents the aryl group of.
- R 19 to R 21 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, acyl groups having 2 to 4 carbon atoms, or 6 to 10 carbon atoms, respectively.
- Aryl group is preferred.
- the above-mentioned alkyl group, acyl group, and aryl group may be an unsubstituted or substituted product.
- the (A1-1) polyimide preferably contains the structural unit represented by the general formula (1), and is represented by the general formula (1), which accounts for all the structural units in the (A1-1) polyimide.
- the content ratio of the structural unit is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 60 to 100 mol%, still more preferably 70 to 100 mol%. When the content ratio is 50 to 100 mol%, it is possible to improve the pattern formation of a low taper shape after development, the halftone characteristics, the heat resistance of the cured film, and the reliability of the light emitting element.
- the (A1-2) polyimide precursor used in the present invention is represented by the following general formula (3) from the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure, improving the heat resistance of the cured film, and improving the reliability of the light emitting element. It is preferable to contain structural units.
- R 9 represents a 4- to 10-valent organic group
- R 10 represents a 2- to 10-valent organic group
- R 11 represents a substituent represented by the above-mentioned general formula (5) or general formula (6)
- R 12 represents a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, or a mercapto group
- R 13 is a phenolic group. It represents a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a mercapto group, or a substituent represented by the above-mentioned general formula (5) or general formula (6).
- t represents an integer of 2 to 8
- u represents an integer of 0 to 6
- v represents an integer of 0 to 8
- R 12 or R 13 represents a phenolic hydroxyl group
- R 9 or R 10 bonded to the phenolic hydroxyl group represents an aromatic structure.
- R 9 of the general formula (3) represents a tetracarboxylic acid residue and / or a tetracarboxylic acid derivative residue
- R 10 represents a diamine residue and / or a diamine derivative residue.
- the tetracarboxylic acid derivative include tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic dianchloride, and tetracarboxylic acid active diester.
- the diamine derivative include a diisocyanate compound and a trimethylsilylated diamine.
- R 9 is one kind selected from the group consisting of an aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and an aromatic structure having 6 to 30 carbon atoms.
- a 4- to 10-valent organic group having the above is preferable.
- R 10 has one or more kinds selected from the group consisting of an aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and an aromatic structure having 6 to 30 carbon atoms.
- a 10-valent organic group is preferred.
- v is preferably 1 to 8.
- the above-mentioned aliphatic structure, alicyclic structure, and aromatic structure may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- the (A1-2) polyimide precursor preferably contains the structural unit represented by the general formula (3), and the general formula (3) occupies all the structural units in the (A1-2) polyimide precursor.
- the content ratio of the structural unit represented by is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 60 to 100 mol%, still more preferably 70 to 100 mol%. When the content ratio is 50 to 100 mol%, the sensitivity at the time of exposure, the heat resistance of the cured film, and the reliability of the light emitting element can be improved.
- R 11 in the structural unit represented by the general formula (3) is a substituent represented by the general formula (5)
- R 19 is a hydrogen atom.
- the structural unit is called an amic acid structural unit.
- the amic acid structural unit in the polyimide precursor has a carboxy group as a tetracarboxylic acid residue and / or a tetracarboxylic acid derivative residue.
- R 19 has 1 to 1 to carbon atoms.
- a structural unit that is an alkyl group of 10, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is called an amic acid ester structural unit.
- the structural unit when R 11 in the structural unit represented by the general formula (3) is a substituent represented by the general formula (6) is an amic acid amide structure. It is called a unit.
- the (A1-2) polyimide precursor includes the amic acid structural unit, the amic acid ester structural unit, and / or the amic acid. It preferably contains an amide structural unit.
- the (A1-2) polyimide precursor containing the amic acid structural unit and the amidate ester structural unit and / or the amic acid amide structural unit is a tetracarboxylic acid residue and / or a tetracarboxylic acid as an amidic acid structural unit. It can be synthesized by esterifying and / or amidating a part of the carboxy group which is an acid derivative residue.
- Examples of the (A1-4) polybenzoxazole precursor include a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid dichloride obtained by reacting a dicarboxylic acid with thionyl chloride, a dicarboxylic acid active diester, and the like, and a bisaminophenol compound as a diamine. Examples thereof are those obtained by reacting with and the like, and have a dicarboxylic acid residue and / or a dicarboxylic acid derivative residue, and a bisaminophenol compound residue and / or a bisaminophenol compound derivative residue.
- Examples of the (A1-4) polybenzoxazole precursor include polyhydroxyamides.
- Examples of the polybenzoxazole (A1-3) include those obtained by dehydrating and ring-closing a dicarboxylic acid and a bisaminophenol compound as a diamine by a reaction using polyphosphoric acid, and the above-mentioned polyhydroxyamide. , Heating, or a reaction using an anhydrous phosphoric acid, a base, or a carbodiimide compound, and the like, which are obtained by dehydrating and closing the ring, and include a dicarboxylic acid residue and / or a dicarboxylic acid derivative residue and a bisaminophenol compound. It has residues and / or bisaminophenol compound derivative residues.
- the (A1-3) polybenzoxazole used in the present invention is used from the viewpoints of forming a pattern having a low taper shape after development, improving halftone characteristics, improving heat resistance of a cured film, and improving reliability of a light emitting element. It preferably contains the structural unit represented by the general formula (2).
- R 5 represents a 2- to 10-valent organic group
- R 6 represents a 4- to 10-valent organic group having an aromatic structure
- R 7 represents a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, a mercapto group, or a substituent represented by the above-mentioned general formula (5) or general formula (6)
- R 8 represents a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, a mercapto group, or a substituent represented by the above-mentioned general formula (5) or general formula (6).
- r represents an integer of 0 to 8
- s represents an integer of 0 to 6.
- R 7 represents a phenolic hydroxyl group
- R 5 bonded to the phenolic hydroxyl group represents an aromatic structure.
- R 5 of the general formula (2) represents a dicarboxylic acid residue and / or a dicarboxylic acid derivative residue
- R 6 represents a bis-aminophenol compound residue and / or a bisaminophenol compound derivative residue.
- the dicarboxylic acid derivative include dicarboxylic acid anhydride, dicarboxylic acid anhydride, dicarboxylic acid active ester, tricarboxylic acid anhydride, tricarboxylic acid anhydride, tricarboxylic acid active ester, and diformyl compound.
- R 5 is aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and one kind selected from the group consisting of aromatic structures having 6 to 30 carbon atoms A divalent to 10-valent organic group having the above is preferable.
- R 6 is preferably a 4- to 10-valent organic group having an aromatic structure having 6 to 30 carbon atoms. s is preferably 1 to 6.
- the above-mentioned aliphatic structure, alicyclic structure, and aromatic structure may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- the (A1-3) polybenzoxazole preferably contains a structural unit represented by the general formula (2), and the general formula (2) occupies all the structural units in the (A1-3) polybenzoxazole.
- the content ratio of the structural unit represented by is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 60 to 100 mol%, still more preferably 70 to 100 mol%. When the content ratio is 50 to 100 mol%, it is possible to improve the pattern formation of a low taper shape after development, the halftone characteristics, the heat resistance of the cured film, and the reliability of the light emitting element.
- the (A1-4) polybenzoxazole precursor used in the present invention is represented by the general formula (4) from the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure, improving the heat resistance of the cured film, and improving the reliability of the light emitting element. It is preferable to contain the structural unit to be used.
- R 14 represents a 2- to 10-valent organic group
- R 15 represents a 4- to 10-valent organic group having an aromatic structure
- R 16 represents a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, a mercapto group, or a substituent represented by the above-mentioned general formula (5) or general formula (6)
- R 17 represents a phenolic hydroxyl group
- R 18 Represents a sulfonic acid group, a mercapto group, or a substituent represented by the above-mentioned general formula (5) or general formula (6).
- w represents an integer of 0 to 8
- x represents an integer of 2 to 8
- y represents an integer of 0 to 6, and 2 ⁇ x + y ⁇ 8.
- R 16 represents a phenolic hydroxyl group
- R 14 bonded to the phenolic hydroxyl group represents an aromatic structure.
- R 14 of the general formula (4) represents a dicarboxylic acid residue and / or a dicarboxylic acid derivative residue
- R 15 represents a bisaminophenol compound residue and / or a bisaminophenol compound derivative residue.
- the dicarboxylic acid derivative include dicarboxylic acid anhydride, dicarboxylic acid anhydride, dicarboxylic acid active ester, tricarboxylic acid anhydride, tricarboxylic acid anhydride, tricarboxylic acid active ester, and diformyl compound.
- R 14 is one kind selected from the group consisting of an aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and an aromatic structure having 6 to 30 carbon atoms.
- a divalent to 10-valent organic group having the above is preferable.
- R 15 is preferably 4 to 10-valent organic group having an aromatic structure of 6 to 30 carbon atoms.
- the above-mentioned aliphatic structure, alicyclic structure, and aromatic structure may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- the (A1-4) polybenzoxazole precursor preferably contains a structural unit represented by the general formula (4), and generally accounts for all the structural units in the (A1-4) polybenzoxazole precursor.
- the content ratio of the structural unit represented by the formula (4) is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 60 to 100 mol%, still more preferably 70 to 100 mol%. When the content ratio is 50 to 100 mol%, the sensitivity at the time of exposure, the heat resistance of the cured film, and the reliability of the light emitting element can be improved.
- Examples of the tetracarboxylic acid, dicarboxylic acid, and carboxylic acid derivative used in the synthesis of the first resin (A1) and the diamine and the diamine derivative include the compounds described in International Publication No. 2017/052781. Can be mentioned.
- ⁇ Structural unit having a fluorine atom> One or more selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor contains a fluorine atom. It is preferable that the structural unit to be contained is contained in an amount of 10 to 100 mol% of the total structural unit.
- One or more selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor contains a fluorine atom.
- the transparency can be improved, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the halftone characteristics can be improved. It is presumed that this is because radical curing in the deep part of the film became possible by improving the transparency of the film.
- the (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiator described later has a group substituted with halogen, the compatibility between the alkali-soluble resin and the photopolymerization initiator can be enhanced, and in the deep part of the film. It is also considered that UV curing at the time of exposure proceeds efficiently.
- the exposure referred to here is irradiation with active chemical rays (radiation), and examples thereof include irradiation with visible light, ultraviolet rays, electron beams, or X-rays.
- an ultra-high pressure mercury lamp light source capable of irradiating visible light or ultraviolet light is preferable, and j line (wavelength 313 nm), i line (wavelength 365 nm), h line (wavelength). Irradiation of 405 nm) or g-ray (wavelength 436 nm) is more preferable.
- exposure refers to irradiation with active chemical rays (radiation).
- the structural unit having a fluorine atom contained in the (A1-1) polyimide and / or the (A1-2) polyimide precursor is a structural unit derived from a tetracarboxylic acid having a fluorine atom and a tetracarboxylic derivative having a fluorine atom.
- Examples thereof include a structural unit derived from, a structural unit derived from a diamine having a fluorine atom, and a structural unit derived from a diamine derivative having a fluorine atom.
- the structural unit having a fluorine atom contained in the (A1-3) polybenzoxazole and / or the (A1-4) polybenzoxazole precursor has a structural unit derived from a dicarboxylic acid having a fluorine atom and a fluorine atom.
- Examples thereof include a structural unit derived from a dicarboxylic acid derivative, a structural unit derived from a bisaminophenol compound having a fluorine atom, and a structural unit derived from a bisaminophenol compound derivative having a fluorine atom.
- the content ratio of the structural unit having a fluorine atom in the structural unit is preferably 30 to 100 mol%.
- the content ratio of the structural unit having a fluorine atom is more preferably 50 mol% or more, further preferably 70 mol% or more. When the content ratio is 30 to 100 mol%, the sensitivity at the time of exposure can be improved.
- the content ratio of one or more selected from the group consisting of a structural unit derived from a dicarboxylic acid having a fluorine atom and a structural unit derived from a dicarboxylic acid derivative having a fluorine atom is preferably 30 to 100 mol%.
- the content ratio of the structural unit having a fluorine atom is more preferably 50 mol% or more, further preferably 70 mol% or more. When the content ratio is 30 to 100 mol%, the sensitivity at the time of exposure can be improved.
- the content ratio of one or more selected from the group consisting of a structural unit derived from a phenol compound and a structural unit derived from a bisaminophenol compound derivative having a fluorine atom is preferably 30 to 100 mol%.
- the content ratio of the structural unit having a fluorine atom is more preferably 50 mol% or more, further preferably 70 mol% or more. When the content ratio is 30 to 100 mol%, the sensitivity at the time of exposure can be improved.
- ⁇ Structural unit including condensed polycyclic skeleton> One or more selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor is a fused polycycle. It preferably contains a structural unit that includes a formula skeleton. By containing a structural unit containing a condensed polycyclic skeleton, it is possible to improve the sensitivity at the time of exposure and to form a pattern having a low taper shape after development. In addition, the halftone characteristics can be improved.
- the structural unit including the condensed polycyclic skeleton preferably includes one or more selected from the group consisting of a structural unit having a fluorene skeleton and a structural unit having an indan skeleton. This is because the structural unit described above interacts remarkably with the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator described later. It is considered that this is because the compatibility between the alkali-soluble resin and the start of photopolymerization can be enhanced, and UV curing at the time of exposure proceeds efficiently even in the deep part of the film.
- the content ratio of the structural unit including the condensed polycyclic skeleton to the structural unit is preferably 10 to 50 mol%, more preferably 20 to 50 mol% or more, still more preferably 30 to 50 mol% or more.
- the structural unit containing the condensed polycyclic skeleton of the (A1-1) polyimide and / or the (A1-2) polyimide precursor is a structural unit derived from a tetracarboxylic acid containing a condensed polycyclic skeleton, and condensed polycyclic skeleton.
- Examples thereof include a structural unit derived from a tetracarboxylic derivative containing a cyclic skeleton, a structural unit derived from a diamine containing a condensed polycyclic skeleton, and a structural unit derived from a diamine derivative containing a condensed polycyclic skeleton.
- the structural unit containing the condensed polycyclic skeleton of the (A1-3) polybenzoxazole and / or the (A1-4) polybenzoxazole precursor is a structural unit derived from a dicarboxylic acid containing a condensed polycyclic skeleton.
- Structural units can be mentioned.
- One or more selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor is an aromatic group.
- a structural unit derived from a diamine having a silyl group or a siloxane bond and / or a structural unit derived from a diamine derivative having a silyl group or a siloxane bond may be used. It is also preferable to contain it. From the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting and improving the mechanical properties of the cured film, a structural unit derived from an amine having an oxyalkylene structure and / or a structure derived from an amine derivative having an oxyalkylene structure. It is also preferable to contain a unit.
- ⁇ Terminal sealant> One or more selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor are resin compositions. From the viewpoint of improving the storage stability of the coating liquid and improving the pattern processability with the alkaline developing solution, the end of the resin is monoamine, dicarboxylic acid anhydride, monocarboxylic acid, monocarboxylic acid acidate, or monocarboxylic acid activity. It is preferably sealed with an end-capping agent such as ester.
- ⁇ Introduction of ethylenically unsaturated double bond group One or more selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor are ethylenically unsaturated. It preferably has a saturated double bond group. It is also preferable that an ethylenically unsaturated double bond group is introduced into the side chain of these resins by a reaction for introducing an ethylenically unsaturated double bond group. By having an ethylenically unsaturated double bond group, it is possible to improve the sensitivity at the time of exposure and to form a pattern having a low taper shape after development.
- an electrophilic compound having an ethylenically unsaturated double bond group is preferable from the viewpoint of reactivity.
- an isocyanate compound, an epoxy compound, an alcohol compound, an aldehyde compound, a ketone compound, or a carboxylic acid anhydride is preferable, and an isocyanate compound or an epoxy compound is more preferable, from the viewpoint of reactivity and availability of the compound. ..
- Mw weight average molecular weights selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor
- Mw weight average molecular weights selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor
- Mw weight average molecular weights selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor
- Mw weight average molecular weights selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor
- Mw weight average molecular weights selected from the group consisting of (A
- Mw is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and more preferably 30,000 or less, from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting and improving pattern processability with an alkaline developer. Is more preferable, and 20,000 or less is particularly preferable.
- the (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor can be synthesized by a known method.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (A2) a second resin as the (A) alkali-soluble resin.
- (A2-1) polysiloxane and (A2-2) polycyclic side chain-containing resin from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and reducing taper by controlling the pattern shape after development. It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of (A2-3) acid-modified epoxy resin and (A2-4) acrylic resin.
- the (A2-1) polysiloxane, (A2-2) polycyclic side chain-containing resin, (A2-3) acid-modified epoxy resin, and (A2-4) acrylic resin are single resins or them. It does not matter which of the copolymers of.
- the (A) alkali-soluble resin the (A2-1) polysiloxane is used as the (A2) second resin from the viewpoint of improving the halftone characteristics, improving the sensitivity during exposure, and reducing the taper by controlling the pattern shape after development.
- (A2-2) Polycyclic side chain-containing resin, and (A2-3) acid-modified epoxy resin preferably one or more selected from the group, (A2-1) polysiloxane, and / or. It is more preferable to contain (A2-2) polycyclic side chain-containing resin, and further preferably to contain (A2-1) polysiloxane. Further, by containing (A2-1) polysiloxane, a pattern having a low taper shape can be formed after thermosetting.
- the (A2) second resin includes (A2-2) polycyclic side chain-containing resin and / or (A2-). 3) It is preferable to contain an acid-modified epoxy resin, and it is more preferable to contain (A2-2) a polycyclic side chain-containing resin.
- the alkali-soluble resin (A) is an alkali-soluble resin from the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving the halftone characteristics.
- the first resin is selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor. When one or more of these resins are contained, it is preferable that the (A) alkali-soluble resin further contains (A2-1) polysiloxane as the (A2) second resin.
- the (A) epoxy-soluble resin is used.
- the first resin is selected from the group consisting of (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor.
- the (A) alkali-soluble resin is further used as the (A2) second resin, the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin and / or the (A2-3) acid-modified epoxy resin. It is preferable that the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin and the (A2-3) acid-modified epoxy resin contain a structural unit having a condensed polycyclic skeleton.
- (A2-1) Polysiloxane for example, one or more selected from the group consisting of trifunctional organosilanes, tetrafunctional organosilanes, bifunctional organosilanes, and monofunctional organosilanes are hydrolyzed and dehydrated. Examples thereof include polysiloxane obtained by condensation.
- the (A2-1) polysiloxane used in the present invention preferably contains a trifunctional organosilane unit and / or a tetrafunctional organosilane unit from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film and improving the resolution after development. ..
- the (A2-1) polysiloxane used in the present invention preferably contains a trifunctional organosilane unit and / or a tetrafunctional organosilane unit from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film and improving the resolution after development. ..
- the trifunctional organosilane the organosilane unit represented by the general formula (7) is preferable.
- the organosilane unit represented by the general formula (8) is preferable.
- a bifunctional organosilane unit may be contained from the viewpoint of reducing the taper of the pattern shape and improving the mechanical properties of the cured film.
- a monofunctional organosilane unit may be contained.
- R 22 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.
- R 22 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 6 carbon atoms. ⁇ 15 aryl groups are preferred.
- the above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, and aryl group may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product. Examples of the above-mentioned organosilanes include the compounds described in International Publication No. 2017/052781.
- the content ratio of the organosilane unit represented by the general formula (7) in the (A2-1) polysiloxane is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 60 to 100 mol%, and 70 to 100 mol in terms of Si atom mol ratio. % Is more preferable. When the content ratio is 50 to 100 mol%, the heat resistance of the cured film can be improved.
- the organosilane unit represented by the general formula (7) an organosilane unit having an epoxy group is preferable.
- the polysiloxane contains an organosilane unit having an epoxy group, it is possible to improve the pattern processability at the time of alkaline development and the sensitivity at the time of exposure.
- the content ratio of the organosilane unit represented by the general formula (8) in the (A2-1) polysiloxane is preferably 0 to 40 mol%, more preferably 0 to 30 mol%, and 0 to 20 mol in terms of Si atom mol ratio. % Is more preferable.
- the content ratio is 0 to 40 mol%, it is possible to improve the pattern processability at the time of alkaline development, the sensitivity at the time of exposure, and the heat resistance of the cured film.
- a pattern having a low taper shape can be formed after development, and changes in the pattern opening size width before and after thermosetting can be suppressed.
- each of the above organosilane units may have either a regular sequence or an irregular sequence.
- Regular sequences include, for example, alternating copolymerization, periodic copolymerization, block copolymerization, graft copolymerization and the like.
- the irregular arrangement include random copolymerization.
- each of the above-mentioned organosilane units may be either a two-dimensional array or a three-dimensional array. Examples of the two-dimensional array include a linear array. Examples of the three-dimensional arrangement include a ladder shape, a basket shape, a mesh shape, and the like.
- the (A2-1) polysiloxane used in the present invention contains an organosilane unit having an aromatic group from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film due to the heat resistance of the aromatic group and improving the halftone characteristics. Is preferable.
- the Mw of the (A2-1) polysiloxane is preferably 500 or more in terms of polystyrene measured by GPC from the viewpoint of improving the resolution after development and improving the reliability of the light emitting element. On the other hand, the Mw is preferably 50,000 or less from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting and improving the pattern processability with an alkaline developer.
- (A2-1) Polysiloxane can be synthesized by a known method.
- Examples of the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin that can be used in the present invention include the following (I) to (IV) polycyclic side chain-containing resins.
- phenol compound examples include the compounds described in International Publication No. 2017/052781.
- the polycyclic side chain-containing resin is a thermosetting resin, has a structure in which a main chain and a bulky side chain are connected by one atom, and has high heat resistance and rigidity as a bulky side chain. It has a cyclic structure such as a fluorene ring. Therefore, by incorporating a (A2-2) polycyclic side chain-containing resin having a cyclic structure such as a highly heat-resistant and rigid fluorene ring into the negative photosensitive resin composition, the heat resistance of the obtained cured film is improved. Can be made to. Therefore, it is suitable when the cured film is used for applications requiring heat resistance.
- the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin used in the present invention preferably has an ethylenically unsaturated double bond group.
- the sensitivity at the time of exposure can be improved and the shape of the taper is low after development. Can form patterns.
- the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin used in the present invention is represented by a structural unit represented by the general formula (47) and a general formula (48) from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film. It is preferable to contain one or more kinds selected from the group consisting of a structural unit, a structural unit represented by the general formula (49), and a structural unit represented by the general formula (50). Further, as the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin used in the present invention, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape after development, the main chain, side chain, and terminal end. It is preferable that the ethylenically unsaturated double bond group is contained in any one or more of the sites.
- X 69 , X 70 , X 72 , X 73 , X 75 , X 76 , X 78 , and X 79 are independently monocyclic or condensed polycyclic, respectively.
- X 71 , X 74 , X 77 , and X 80 each independently represent a 2- to 10-valent organic group of a carboxylic acid residue and / or a carboxylic acid derivative residue.
- W 1 to W 4 each independently represent an organic group having two or more aromatic groups.
- R 160 to R 167 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- R 170 to R 175 , R 177 , and R 178 are independently hydrogen atoms or ethylenic.
- R 176 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- a, b, c, d, e, f, g, and h each independently represent an integer of 0 to 10, and ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ independently represent 0 or 1, respectively. Represent.
- X 69 , X 70 , X 72 , X 73 , X 75 , X 76 , X 78 , and X 79 have independently 6 to 15 and 2 to 2, respectively.
- a 10-valent, monocyclic or condensed polycyclic hydrocarbon ring is preferred.
- X 71 , X 74 , X 77 , and X 80 independently have an aliphatic structure having 2 to 20 carbon atoms, an alicyclic structure having 4 to 20 carbon atoms, and an aroma having 6 to 30 carbon atoms.
- a divalent to 10-valent organic group having one or more selected from the group consisting of group structures is preferable.
- W 1 to W 4 are independently represented by any of the general formulas (51) to (56).
- the represented substituent is preferred.
- R 170 to R 175 , R 177 , and R 178 are each independently preferably a substituent represented by the general formula (57).
- the above-mentioned alkyl group, aliphatic structure, alicyclic structure, aromatic structure, monocyclic or condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring, and organic group having an ethylenically unsaturated double bond group are hetero. It may have an atom and may be either an unsubstituted or a substituted compound.
- R 179 to R 182 , R 185 , and R 188 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 183 , R 184 , R 186 , R 187 , R 189 , R 191 and R 193 to R 196 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and cyclos having 4 to 10 carbon atoms. Represents an alkyl group or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 190 and R 192 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and R 190 and R are R.
- a ring may be formed at 192 .
- Examples of the ring formed by R 190 and R 192 include a benzene ring or a cyclohexane ring.
- At least one of R 183 and R 184 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- At least one of R 186 and R 187 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- At least one of R 189 and R 190 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms
- at least one of R 191 and R 192 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms
- in R 190 and R 192 A ring may be formed.
- At least one of R 193 and R 194 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms
- at least one of R 195 and R 196 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- i, j, k, l, m, and n each independently represent an integer of 0 to 4.
- R 190 and R 192 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 7 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms, respectively.
- An aryl group of 10 is preferable, and a benzene ring is preferable as the ring formed by R 190 and R 192 .
- the above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group may be an unsubstituted or substituted product.
- X 81 represents a direct bond, an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene chain having 4 to 10 carbon atoms, or an arylene chain having 6 to 15 carbon atoms
- X 82 is a direct bond.
- R 197 represents a vinyl group, an aryl group, or a (meth) acrylic group.
- X 81 is preferably a direct bond, an alkylene chain having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkylene chain having 4 to 7 carbon atoms, or an arylene chain having 6 to 10 carbon atoms.
- X 82 is preferably a direct bond or an arylene chain having 6 to 10 carbon atoms.
- the above-mentioned alkylene chain, cycloalkylene chain, arylene chain, vinyl group, aryl group, and (meth) acrylic group may be a substituent or a substituted product.
- the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin that can be used in the present invention is a structural unit having a condensed polycyclic skeleton from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape after development. Is preferably included.
- the structural unit having a condensed polycyclic skeleton preferably includes one or more selected from the group consisting of a structural unit having a fluorene skeleton and a structural unit having an indan skeleton.
- the polycyclic side chain-containing resin can improve the sensitivity at the time of exposure and develop.
- a pattern with a low taper shape can be formed.
- the halftone characteristics can be improved. This is because the structural unit described above interacts remarkably with the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator described later. It is considered that this is because the compatibility between the alkali-soluble resin and the start of photopolymerization can be enhanced, and UV curing at the time of exposure proceeds efficiently even in the deep part of the film.
- the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin has a fluorene skeleton. Includes one or more selected from the group consisting of structural units having an indane skeleton and structural units having an indane skeleton.
- the polycyclic side chain-containing resin is derived from a structural unit derived from a carboxylic acid and / or a carboxylic acid derivative from the viewpoint of improving pattern processability in an alkaline developer and improving resolution after development. It is preferable that the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin contains an acidic group.
- the acidic group include a carboxy group, a carboxylic acid anhydride group, a sulfonic acid group, a phenolic hydroxyl group, and a hydroxyimide group.
- a carboxy group, a carboxylic acid anhydride group, or a phenolic hydroxyl group is preferable, and a carboxy group or a carboxylic acid anhydride group is more preferable.
- the terminal of the resin is a tricarboxylic acid anhydride. It is preferably sealed with an end-capping agent such as dicarboxylic acid anhydride or monocarboxylic acid.
- the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin is a structural unit derived from an aromatic carboxylic acid and / or from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film due to the heat resistance of the aromatic group and improving the halftone characteristics. It preferably contains a structural unit derived from an aromatic carboxylic acid derivative.
- the Mw (weight average amount) of the polycyclic side chain-containing resin is 500 or more in terms of polystyrene measured by GPC from the viewpoint of improving the resolution after development and improving the reliability of the light emitting element. preferable. On the other hand, the Mw is preferably 50,000 or less from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting and improving the pattern processability with an alkaline developer.
- the polycyclic side chain-containing resin can be synthesized by a known method.
- Examples of the (A2-2) polycyclic side chain-containing resin include "ADEKA ARKLS" (registered trademark) WR-101 or WR-301 (all manufactured by ADEKA) and OGSOL (registered trademark) CR-1030. , CR-TR1, CR-TR2, CR-TR3, CR-TR4, CR-TR5, CR-TR6, CR-TR7, CR-TR8, CR-TR9, or CR- Examples thereof include TR10 (all manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.), TR-B201 or TR-B202 (all manufactured by TRONLY).
- Examples of the (A2-3) acid-modified epoxy resin that can be used in the present invention include the following acid-modified epoxy resins (I) to (VI).
- III An acid-modified epoxy resin obtained by reacting an epoxy compound with a compound obtained by reacting a polyfunctional alcohol compound with a polyfunctional carboxylic acid dianhydride.
- phenol compound, alcohol compound, epoxy compound, carboxylic acid anhydride, and carboxylic acid compound examples include the compounds described in International Publication No. 2017/052781.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin preferably has an ethylenically unsaturated double bond group.
- the sensitivity at the time of exposure can be improved and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin has a structural unit represented by the general formula (35) and a general formula (from the viewpoint of improving halftone characteristics, heat resistance of the cured film, and reliability of the light emitting element).
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin used in the present invention is any one of the main chain, side chain, and terminal from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape after development. It is preferable to have an ethylenically unsaturated double bond group in more than one place.
- X 51 to X 54 each independently represent an aliphatic structure having 1 to 6 carbon atoms.
- Z 53 represents an aromatic structure having 10 to 25 carbon atoms and 3 to 16 valences.
- R 71 to R 75 independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and R 76 has 1 carbon atom number.
- R 78 to R 82 are independently halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 83 to R 88 each independently represent a substituent represented by the general formula (39).
- a, b, c, d, and e each independently represent an integer of 0 to 10
- f represents an integer of 0 to 14
- h, i, j, and k independently represent an integer of 0 to 14, respectively.
- 0 to 3 and l represents an integer of 0 to 4.
- the above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aliphatic structure, and aromatic structure may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- the aromatic structure of Z 53 of the general formula (38) contains one or more selected from the group consisting of a terphenyl skeleton, a naphthalene skeleton, an anthracene skeleton, and a fluorene skeleton.
- Other aromatic structures of Z 53 of the general formula (38) include, for example, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene skeleton, 2,2-diphenylpropane skeleton, diphenyl ether skeleton, diphenyl ketone skeleton or diphenyl sulfone. The skeleton is mentioned.
- X 55 represents an alkylene chain having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkylene chain having 4 to 10 carbon atoms.
- R 89 to R 91 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 92 represents a hydrogen atom or a substituent represented by the general formula (40).
- R 89 and R 90 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom.
- R 91 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- X56 is an alkylene chain having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene chain having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkylene chain having 4 to 10 carbon atoms, or a cycloalkenylene chain having 4 to 10 carbon atoms. Represent.
- X56 includes an alkylene chain having 1 to 4 carbon atoms, an alkenylene chain having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkylene chain having 4 to 7 carbon atoms, or a cycloalkenylene chain having 4 to 7 carbon atoms. preferable.
- the above-mentioned alkylene chain, cycloalkylene chain, alkyl group, and aryl group may be an unsubstituted or substituted product.
- X 57 to X 61 independently represent an aliphatic structure having 1 to 6 carbon atoms
- X 62 and X 63 each independently represent 1 carbon number.
- R 93 to R 97 independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms
- R 98 to R 104 are R 98 to R 104 .
- R 106 and R 107 each independently represent a substituent represented by the general formula (39), and R 108 is a hydrogen atom and a substituent represented by the general formula (39).
- m, n, o, p, and q each independently represent an integer of 0 to 10, r and s independently represent an integer of 0 to 3, t, u, v, w.
- alkylene chain, cycloalkylene chain, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aliphatic structure may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin having a structural unit represented by the general formula (43) has a general formula (A2-3) at the end. It is preferable to have a substituent represented by 44) and / or a substituent represented by the general formula (45).
- R 109 represents a substituent represented by the general formula (39).
- X 64 represents an aliphatic structure having 1 to 6 carbon atoms.
- R 110 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and R 111 and R 112 are independently halogen and carbon, respectively. It represents an alkyl group having a number of 1 to 10, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 113 represents a substituent represented by the general formula (39).
- ⁇ represents an integer from 0 to 10.
- X 64 is an aliphatic structure having 1 to 4 carbon atoms are preferred.
- R 110 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and R 111 and R 112 are independently halogen and carbon.
- An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin that can be used in the present invention contains a structural unit having a condensed polycyclic skeleton from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape after development.
- Structural units having a fused polycyclic skeleton include a structural unit having a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane skeleton, a structural unit having a naphthalene skeleton, a structural unit having an anthracene skeleton, and a fluorene skeleton. It is preferable to include one or more kinds selected from the group consisting of structural units having.
- Z 53 is composed of a terphenyl skeleton, a naphthalene skeleton, an anthracene skeleton, and a fluorene skeleton.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin has a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane skeleton, a structural unit having a naphthalene skeleton, and an anthracene skeleton. Includes one or more selected from the group consisting of structural units having a naphthalene skeleton and structural units having a fluorene skeleton.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin contains a structural unit derived from a carboxylic acid and / or a structural unit derived from a carboxylic acid derivative in the skeleton, and as a functional group that imparts alkali solubility to the resin, a carboxy group and / or Alternatively, it has a carboxylic acid anhydride group.
- a carboxy group and / or a carboxylic acid anhydride group it is possible to improve the pattern processability in an alkaline developer and improve the resolution after development. Further, it may have other acidic groups.
- Examples of the acidic group include a sulfonic acid group, a phenolic hydroxyl group, and a hydroxyimide group.
- a phenolic hydroxyl group is preferable from the viewpoint of improving the pattern processability with an alkaline developer and improving the resolution after development.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin has a tricarboxylic acid anhydride or a dicarboxylic acid anhydride at the end of the resin from the viewpoint of improving the storage stability of the coating liquid of the resin composition and improving the pattern processability with the alkaline developing solution. It is preferably sealed with a product or an terminal sealant such as a monocarboxylic acid.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin is a structural unit derived from an aromatic carboxylic acid and / or an aromatic carboxylic acid from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film due to the heat resistance of the aromatic group and improving the halftone characteristics. It is preferable that the skeleton contains a structural unit derived from an acid derivative.
- the Mw of the acid-modified epoxy resin (A2-3) is preferably 500 or more in terms of polystyrene measured by GPC from the viewpoint of improving the resolution after development and improving the reliability of the light emitting element. On the other hand, the Mw is preferably 50,000 or less from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting and improving the pattern processability with an alkaline developer.
- the (A2-3) acid-modified epoxy resin can be synthesized by a known method.
- Examples of the acid-modified epoxy resin (A2-3) include "KAYARAD” (registered trademark) PCR-1222H, CCR-1171H, TCR-1348H, ZAR-1494H, ZFR-1401H, and ZCR-1798H. ZXR-1807H, ZCR-6002H, or ZCR-8001H (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), or "NK OLIGO” (registered trademark) EA-6340, EA-7140, or EA-7340. (The above are all manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.).
- the (A2-4) acrylic resin that can be used in the present invention includes, for example, a group consisting of a copolymerization component having an acidic group, a copolymerization component derived from (meth) acrylic acid ester, and other copolymerization components.
- An acrylic resin obtained by radically copolymerizing one or more kinds of selected copolymerization components can be mentioned.
- copolymerization component having an acidic group examples include the compounds described in International Publication No. 2017/052781.
- the acrylic resin (A2-4) is represented by the structural unit represented by the general formula (61) and / or the general formula (62) from the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure and improving the mechanical properties of the cured film. It preferably contains structural units.
- Rd 1 and Rd 2 each independently have an ethylenically unsaturated double bond group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a cyclo having 4 to 15 carbon atoms.
- R 200 to R 205 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- Each of X 90 and X 91 independently represents a direct bond, an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene chain having 4 to 10 carbon atoms, or an arylene chain having 6 to 15 carbon atoms.
- Rd 1 and Rd 2 each independently have an ethylenically unsaturated double bond group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a cyclo having 4 to 10 carbon atoms.
- An alkyl group or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable.
- R 200 to R 205 are preferably hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 7 carbon atoms, or aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, respectively.
- X 90 and X 91 are preferably directly bonded, alkylene chains having 1 to 6 carbon atoms, cycloalkylene chains having 4 to 7 carbon atoms, or arylene chains having 6 to 10 carbon atoms, respectively.
- the above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkylene chain, cycloalkylene chain, and arylene chain may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- the (A2-4) acrylic resin contains a structural unit derived from a copolymer component having an acidic group from the viewpoint of improving pattern processability with an alkaline developer and improving resolution after development, and (A2-4). ) It is preferable that the acrylic resin has an acidic group.
- the acidic group include a carboxy group, a carboxylic acid anhydride group, a sulfonic acid group, a phenolic hydroxyl group, and a hydroxyimide group.
- a carboxy group, a carboxylic acid anhydride group, or a phenolic hydroxyl group is preferable, and a carboxy group or a carboxylic acid anhydride group is more preferable.
- the (A2-4) acrylic resin that can be used in the present invention preferably has an ethylenically unsaturated double bond group.
- the (A2-4) acrylic resin having an ethylenically unsaturated double bond group in the negative photosensitive resin composition the sensitivity at the time of exposure can be improved and a pattern having a low taper shape can be formed after development. ..
- a resin obtained by subjecting an acidic group of an acrylic resin to a ring-opening addition reaction of an unsaturated compound having an ethylenically unsaturated double bond group and an epoxy group is preferable. By reacting an epoxy group with an acidic group, an acrylic resin having no epoxy group (A2-4) can be obtained while introducing an ethylenically unsaturated double bond group.
- the (A2-4) acrylic resin has an epoxy group when the (A2-4) acrylic resin has a carboxy group from the viewpoint of improving the pattern processability with an alkaline developer and improving the storage stability of the coating liquid. No (A2-4) Acrylic resin is preferable. Further, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film due to the heat resistance of the aromatic group and improving the halftone characteristics, it is preferable to contain a structural unit derived from a copolymerization component having an aromatic group.
- the (A2-4) acrylic resin is a copolymer component having an alicyclic group from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film due to the heat resistance and transparency of the alicyclic group and improving the sensitivity during exposure. It is also preferable to contain the derived structural unit.
- the Mw of the acrylic resin (A2-4) is preferably 1,000 or more in terms of polystyrene measured by GPC from the viewpoint of improving the resolution after development and improving the reliability of the light emitting element. On the other hand, the Mw is preferably 50,000 or less from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting and improving the pattern processability with an alkaline developer.
- Acrylic resin can be synthesized by a known method.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention may further contain other alkali-soluble resin as (A) alkali-soluble resin.
- the other alkali-soluble resin one or more selected from the group consisting of novolak resin, resole resin, and polyhydroxystyrene shall be contained from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after development and improving halftone characteristics. Is preferable, and it is more preferable to contain a novolak resin.
- the novolak resin, the resole resin, and the polyhydroxystyrene may be either a single resin or a copolymer thereof.
- the novolak resin, resole resin, and polyhydroxystyrene that can be used in the present invention preferably have a phenolic hydroxyl group as an alkali-soluble group from the viewpoint of improving halftone characteristics.
- the novolak resin, resole resin, and polyhydroxystyrene used in the present invention may have an acidic group other than the phenolic hydroxyl group.
- the acidic group include a carboxy group, a carboxylic acid anhydride group, a sulfonic acid group, and a hydroxyimide group.
- a carboxy group and a carboxylic acid anhydride group are preferable from the viewpoint of improving the pattern processability with an alkaline developer and improving the resolution after development.
- the novolak resin, resole resin, and polyhydroxystyrene used in the present invention preferably have an ethylenically unsaturated double bond group. By having an ethylenically unsaturated double bond group, it is possible to improve the sensitivity at the time of exposure and to form a pattern having a low taper shape after development.
- the content ratio of the (A1) first resin to 100% by mass of the total of the (A1) first resin and (A2) second resin is 25% by mass or more. Is more preferable, 50% by mass or more is more preferable, 60% by mass or more is further preferable, 70% by mass or more is even more preferable, and 80% by mass or more is particularly preferable.
- the content ratio is 25% by mass or more, the heat resistance of the cured film and the reliability of the light emitting element can be improved.
- the halftone characteristics can be improved.
- the content ratio of the (A1) first resin is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, further preferably 97% by mass or less, still more preferably 95% by mass or less, and 90% by mass or less. Is particularly preferable.
- the content ratio is 99% by mass or less, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development. In addition, the halftone characteristics can be improved.
- the content ratio of the other alkali-soluble resin to 100% by mass of the total of the (A1) first resin, (A2) second resin, and other alkali-soluble resin is preferably 1% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after development and improving halftone characteristics.
- the content ratio of the other alkali-soluble resin is preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, from the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure and improving the reliability of the light emitting element.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (B) a radically polymerizable compound.
- the radically polymerizable compound refers to a compound having a plurality of ethylenically unsaturated double bond groups in the molecule.
- radical polymerization of (B) the radically polymerizable compound proceeds by radicals generated from the (C1) photopolymerization initiator described later, and the exposed portion of the film of the resin composition becomes insoluble in the alkaline developing solution. Therefore, a negative pattern can be formed.
- the radically polymerizable compound (B) By containing the radically polymerizable compound, UV curing at the time of exposure is promoted, and the sensitivity at the time of exposure can be improved. In addition, the crosslink density after thermosetting is improved, and the hardness of the cured film can be improved.
- the radically polymerizable compound (B) a compound having a (meth) acrylic group in which radical polymerization easily proceeds is preferable. From the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure and improving the hardness of the cured film, a compound having two or more (meth) acrylic groups in the molecule is more preferable.
- the double bond equivalent of the radically polymerizable compound (B) is preferably 80 to 800 g / mol from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape.
- the content of the (B) radically polymerizable compound in the negative photosensitive resin composition of the present invention is exposed when the total of the (A) alkali-soluble resin and the (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass. From the viewpoint of improving the sensitivity at the time and forming a pattern having a low taper shape after development, 15 parts by mass or more is preferable, and 25 parts by mass or more is more preferable. On the other hand, the content of the radically polymerizable compound (B) is preferably 65 parts by mass or less, more preferably 55 parts by mass or less, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film and the reliability of the light emitting device.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention is further selected from the group consisting of (B1) a fluorene skeleton-containing radical polymerizable compound and (B2) an indan skeleton-containing radical polymerizable compound as the (B) radical polymerizable compound. It is preferable to contain one or more of these.
- the fluorene skeleton-containing radical polymerizable compound refers to a compound having a plurality of ethylenically unsaturated double bond groups and a fluorene skeleton in the molecule.
- the indan skeleton-containing radical polymerizable compound means a compound having a plurality of ethylenically unsaturated double bond groups and an indan skeleton in the molecule.
- a compound having a (meth) acrylic group is used from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and suppressing residue after development.
- Compounds having two or more in the molecule are preferable.
- (B3) a flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound, (B1) a fluorene skeleton-containing radical polymerizable compound, and (B2) an indan skeleton-containing radical polymerizable compound, which will be described later.
- B3 a flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound
- B1 a fluorene skeleton-containing radical polymerizable compound
- B2 an indan skeleton-containing radical polymerizable compound
- the fluorene skeleton and the indan skeleton have the condensed polycyclic skeleton contained in the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator described later, and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing light.
- the compatibility between the radically polymerizable compound and the photopolymerization initiator can be enhanced, and UV during exposure even in the deep part of the film. It is considered that the curing proceeds efficiently.
- Examples of the (B1) fluorene skeleton-containing radically polymerizable compound include 9,9-bis [4- (2- (meth) acryloxyethoxy) phenyl] fluorene and 9,9-bis [4- (3- (meth) meta). ) Acryloxypropoxy) phenyl] Fluorene, 9,9-bis (4- (meth) acryloxiphenyl) fluorene, 9,9-bis [4- (2-hydroxy-3- (meth) acryloxypropoxy) phenyl] Fluorene or 9,9-bis [3,4-bis (2- (meth) acryloxyethoxy) phenyl] fluorene can be mentioned.
- Examples of the (B2) indane skeleton-containing radically polymerizable compound include 1,1-bis [4- (2- (meth) acryloxyethoxy) phenyl] indane and 1,1-bis (4- (meth) acryloxy).
- Phenyl) indane 1,1-bis [4- (2-hydroxy-3- (meth) acryloxypropoxy) phenyl] indane, 1,1-bis [3,4-bis (2- (meth) acryloxyethoxy) ) Phenyl] indane, 2,2-bis [4- (2- (meth) acryloxyethoxy) phenyl] indane, or 2,2-bis (4- (meth) acryloxyphenyl) indane.
- the total content of the (B1) fluorene skeleton-containing radical polymerizable compound and the (B2) indan skeleton-containing radical polymerizable compound in the negative photosensitive resin composition of the present invention is the pattern formation of a low taper shape after development. From the viewpoint of improving the halftone characteristics, 2 parts by mass or more is preferable, and 5 parts by mass or more is more preferable when the total of the (A) alkali-soluble resin and (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass.
- the total content of the (B1) fluorene skeleton-containing radical polymerizable compound and the (B2) indan skeleton-containing radical polymerizable compound is preferably 25 parts by mass or less, preferably 20 parts by mass, from the viewpoint of suppressing the residue after development. The following is more preferable.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (B3) a flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound as (B) a radically polymerizable compound.
- the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound means a compound having a plurality of ethylenically unsaturated double bond groups in the molecule and a flexible skeleton such as an aliphatic chain or an oxyalkylene chain.
- the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound includes (I) a structure derived from a compound having at least two hydroxy groups in the molecule, (II) at least two ethylenically unsaturated double bond groups, and , (III) compounds having at least one aliphatic chain, are preferred.
- (B3) By containing the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound, UV curing during exposure proceeds efficiently, sensitivity during exposure can be improved, and halftone characteristics can be improved.
- (D1) pigment is contained as the (D) colorant described later, the (D1) pigment is fixed to the cured portion by cross-linking of the (B3) flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound during UV curing.
- (B3) As the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound, the group represented by the general formula (24) in the molecule as at least one fat chain in (III) and at least two ethylenic compounds in (II) above.
- the unsaturated double bond group a compound having three or more groups represented by the general formula (25) is preferable.
- R 125 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- Z 17 represents a group represented by the general formula (29) or a group represented by the general formula (30).
- a represents an integer of 1 to 10
- b represents an integer of 1 to 4
- c represents 0 or 1
- d represents an integer of 1 to 4
- e represents 0 or 1. ..
- R 126 to R 128 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 129 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R126 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- R 127 and R 128 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom.
- R 129 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- (B3) As the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound, at least one as (III) at least one of the above-mentioned (III) from the viewpoint of improving sensitivity at the time of exposure, improving halftone characteristics, and suppressing residue after development. It preferably has a lactone-modified chain and / or at least one lactam-modified chain.
- the (B3) flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound contains at least one lactone-modified chain and / or at least 1. It has one lactam-modified chain.
- the number of ethylenically unsaturated double bond groups contained in the molecule of the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure. More than one is more preferable.
- the number of ethylenically unsaturated double bond groups (B3) contained in the molecule of the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound is preferably 12 or less from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting. More preferably, the number is 8 or less.
- (B3) As the flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound, as a compound having 3 or more ethylenically unsaturated double bond groups in the molecule, for example, ethoxylated dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, propoxydated.
- ⁇ -caprolactone-modified hydroxypivalate neopentyl glycol di (meth) acrylate ⁇ -caprolactone-modified trimethylolpropane di (meth) acrylate
- ⁇ -Caprolactone-modified ditrimethylolpropane di (meth) acrylate ⁇ -caprolactone-modified glycerindi (meth) acrylate
- ⁇ -caprolactone-modified dimethylol-tricyclodecandi (meth) acrylate Or ⁇ -caprolactone-modified 1,3-bis ((meth) acryloxyethyl) isocyanuric acid.
- the content of the (B3) flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound in the negative photosensitive resin composition of the present invention is determined from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, suppressing residues after development, and improving halftone characteristics.
- the total of the alkali-soluble resin (A) and the radically polymerizable compound is 100 parts by mass, 5 parts by mass or more is preferable, and 10 parts by mass or more is more preferable.
- the content of the (B3) flexible chain-containing aliphatic radical polymerizable compound is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 35 parts by mass or less, from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (B4) an alicyclic group-containing radical polymerizable compound as (B) a radically polymerizable compound.
- the alicyclic group-containing radical polymerizable compound means a compound having a plurality of ethylenically unsaturated double bond groups and an alicyclic group in the molecule.
- a compound having two or more compounds having a (meth) acrylic group in the molecule is preferable from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and suppressing residues after development. ..
- a condensed polycyclic alicyclic skeleton is preferable.
- the condensed polycyclic alicyclic skeleton is the condensed polycyclic skeleton of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator described later, and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton.
- the compatibility between the radically polymerizable compound and the photopolymerization initiator can be enhanced, and even in the deep part of the film during exposure. It is considered that this is because the UV curing of the compound proceeds efficiently.
- Examples of the condensed polycyclic alicyclic skeleton contained in the alicyclic group-containing radical polymerizable compound include a bicyclo [4.3.0] nonane skeleton, a bicyclo [5.4.0] undecane skeleton, and a bicyclo [ 2.2.2] Octane skeleton, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane skeleton, pentacyclopentadecane skeleton, adamantane skeleton or hydroxyadamantane skeleton can be mentioned.
- Examples of the (B4) alicyclic group-containing radical polymerizable compound having a condensed polycyclic alicyclic skeleton include dimethylol-bicyclo [4.3.0] nonandi (meth) acrylate and dimethylol-bicyclo [5.4.
- the content of the (B4) alicyclic group-containing radical polymerizable compound in the negative photosensitive resin composition of the present invention is (A) from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after development and improving halftone characteristics. )
- the total of the alkali-soluble resin and the (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass, 2 parts by mass or more is preferable, and 5 parts by mass or more is more preferable.
- the content of the (B4) alicyclic group-containing radically polymerizable compound is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, from the viewpoint of suppressing the residue after development.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention contains (C1) a photopolymerization initiator as (C) a photosensitive agent.
- the photopolymerization initiator refers to a compound that undergoes bond cleavage and / or reaction to generate radicals upon exposure.
- the radical polymerization of the above-mentioned (B) radically polymerizable compound proceeds, and the exposed portion of the film of the resin composition becomes insoluble in the alkaline developer, so that it is a negative type. Pattern can be formed. Further, since UV curing at the time of exposure is promoted, the sensitivity at the time of exposure can be improved.
- Examples of the (C1) photopolymerization initiator include a benzyl ketal-based photopolymerization initiator, an ⁇ -hydroxyketone-based photopolymerization initiator, an ⁇ -aminoketone-based photopolymerization initiator, an acylphosphine oxide-based photopolymerization initiator, and biimidazole.
- Photopolymerization initiators oxime ester photopolymerization initiators, aclysin photopolymerization initiators, titanosen photopolymerization initiators, benzophenone photopolymerization initiators, acetophenone photopolymerization initiators, aromatic ketoester photopolymerization initiators , Or a benzoic acid ester-based photopolymerization initiator, and from the viewpoint of improving sensitivity during exposure, an ⁇ -hydroxyketone-based photopolymerization initiator, an ⁇ -aminoketone-based photopolymerization initiator, an acylphosphine oxide-based photopolymerization initiator, A biimidazole-based photopolymerization initiator or an oxime ester-based photopolymerization initiator is more preferable, and an oxime ester-based photopolymerization initiator is further preferable.
- the content of the (C1) photopolymerization initiator in the negative photosensitive resin composition of the present invention is the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radically polymerizable compound from the viewpoint of improving sensitivity during exposure. In the case of 100 parts by mass, 0.5 parts by mass or more is preferable, and 5 parts by mass or more is more preferable.
- the content of the (C1) photopolymerization initiator is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, from the viewpoint of improving the resolution after development and forming a pattern having a low taper shape after development.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention contains two or more kinds of (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiators having different structures as the (C1) photopolymerization initiator.
- the oxime ester-based photopolymerization initiator refers to a compound having an oxime ester skeleton as a skeleton that generates radicals by bond cleavage and / or reaction in the molecule by exposure.
- the (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiator is at least (C1-1a) a condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator, and (C1-1b).
- the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator refers to a compound having a condensed polycyclic skeleton in a molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure.
- the condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is a compound having a condensed polycyclic heterocyclic skeleton in the molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure.
- a condensed polycyclic skeleton is a cyclic skeleton formed by connecting two or more rings by sharing one or more atoms among the atoms constituting each ring with two or more rings.
- the condensed polycyclic skeleton has two or more bridgehead atoms among the atoms that make up the ring.
- Examples of the condensed polycyclic skeleton include a bicyclo skeleton, a tricyclo skeleton, a tetracyclo skeleton, a pentacyclo skeleton, and a spiro skeleton.
- the condensed polycyclic heterocyclic skeleton refers to a cyclic skeleton in which the atoms constituting the ring include heteroatoms other than carbon atoms and hydrogen atoms among the condensed polycyclic skeletons.
- the condensed polycyclic heterocyclic skeleton as heteroatoms other than carbon atom and hydrogen atom, oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, fluorine atom, silicon atom, phosphorus atom, boron atom, chlorine atom, bromine atom, or iodine Atoms can be mentioned.
- the (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiator is at least (C1-1a) a condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) a condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator.
- the sensitivity at the time of exposure can be improved, and the residue adhesion of the pattern opening after thermosetting can be suppressed. It is presumed that this is because UV curing proceeds efficiently by two or more kinds of (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiators, and unreacted (B) radically polymerizable compounds are reduced.
- the heat resistance of the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton suppresses degassing due to thermal decomposition of the photopolymerization initiator.
- the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator (C1-1a) and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator include the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic skeleton.
- Each of the heterocyclic skeletons has a structure in which at least one oxime ester structure is bonded or a structure in which at least one oxime ester carbonyl structure is bonded.
- Sensitivity at the time of exposure by having a structure in which at least one oxime ester structure is bonded or a structure in which at least one oxime ester carbonyl structure is bonded to each of the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton. It is possible to form a pattern having a low taper shape after development. This is because the energy of UV light during exposure absorbed by the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton is efficiently transmitted, and the bond cleavage and / or reaction of the oxime ester structure or the oxime ester carbonyl structure is carried out. It is considered that this is because the radical generation by the ester proceeds efficiently.
- one or more types selected from the group consisting of the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton are selected. It is preferable to have a structure in which at least one oxime ester structure is bonded. Further, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure, a structure in which two or more oxime ester structures are bonded to the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton, or two or more oxime ester carbonyls. It is also preferable that the structures have a combined structure.
- a condensed polycyclic skeleton or a condensed polycyclic heterocyclic skeleton to which an oxime ester structure is bonded is referred to as an ⁇ -oxime compound.
- a condensed polycyclic skeleton or a condensed polycyclic heterocyclic skeleton to which an oxime ester carbonyl structure is bonded (that is, a material to which an oxime ester structure is bonded via a carbonyl structure) is designated as ⁇ -oxime. It is called the body.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator have improved sensitivity during exposure and low taper after development. From the viewpoint of shape pattern formation, a structure in which at least one oxime ester structure is bonded or at least one oxime ester carbonyl structure is bonded to each of the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton.
- the resulting structure it is preferable to have a structure in which at least one group represented by the general formula (11) is bonded to the condensed polycyclic skeleton or the condensed polycyclic heterocyclic skeleton.
- the group represented by the general formula (11) is a group having an oxime ester structure, and is a group having a structure in which a radical is generated by bond cleavage and / or reaction by UV light at the time of exposure.
- X 7 represents a direct bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 10 carbon atoms, or an arylene group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 29 has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms.
- R 30 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- a represents 0 or 1
- b represents an integer of 1 to 10.
- X 7 from the viewpoint of enhancing solubility in the solvent, preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or from the viewpoint of improving the sensitivity at the time of exposure, an arylene group having 6 to 15 carbon atoms preferable.
- R 29 is preferably a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a haloalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 29 has an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms from the viewpoint of improving the sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape after development.
- a haloalkoxy group, a heterocyclic group having 4 to 10 carbon atoms, a heterocyclic oxy group having 4 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a nitro group is preferable.
- R 30 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably a methyl group.
- the value of a is preferably 0 from the viewpoint of improving the sensitivity during exposure.
- One or more selected from the group consisting of (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is sensitive to exposure. From the viewpoint of improvement, it is preferable to have a substituent containing an unshared electron pair that can be conjugated with the condensed polycyclic skeleton or the condensed polycyclic heterocyclic skeleton. Similarly, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure, it is preferable to have a substituent containing a ⁇ bond that can be coupled to the condensed polycyclic skeleton or the condensed polycyclic heterocyclic skeleton.
- Substituents containing unshared electron pairs include halogens, amino groups, hydroxy groups, alkoxy groups, or mercapto groups.
- substituent containing a ⁇ bond include an aryl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, and a sulfo group.
- a substituent containing a ⁇ bond a carbon atom on a condensed polycyclic skeleton or a carbon atom on a condensed polycyclic heterocyclic skeleton does not contain a ⁇ bond with a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom. Structures in which a saturated double bond is formed can also be mentioned (such as a dialkylcarbonyl group or a dialkylthiocarbonyl group).
- the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has a condensed polycyclic skeleton containing an aromatic skeleton, and the condensed polycyclic skeleton is composed of only carbon atoms and hydrogen atoms. .. Since the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has a condensed polycyclic skeleton containing an aromatic skeleton, a low-tapered pattern can be formed after development and halftone characteristics are improved. it can.
- the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator includes a fluorene skeleton, a benzofluorene skeleton, a dibenzofluorene skeleton, an inden skeleton, an indene skeleton, a benzoinden skeleton, and a benzoindan skeleton.
- the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator shall have at least one type selected from the group consisting of a fluorene skeleton, a benzofluorene skeleton, and a dibenzofluorene skeleton from the viewpoint of having photobleaching properties. Is even more preferable.
- the photobleaching property means that the absorbance in the ultraviolet-visible region is lowered by binding cleavage and / or reaction by UV light at the time of exposure. By having the photobleaching property, it is possible to improve the sensitivity at the time of exposure and to form a pattern having a low taper shape after development. In addition, the halftone characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting. It is presumed that this is because UV curing proceeds to the deep part of the film because radicals are generated at the same time as exposure and the absorbance of UV light decreases.
- the content ratio of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator in the (C1) photopolymerization initiator is preferably 5% by mass or more, preferably 10% by mass. % Or more is more preferable, 15% by mass or more is further preferable, 17% by mass or more is even more preferable, and 20% by mass or more is particularly preferable.
- the content ratio is 5% by mass or more, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development. In addition, the halftone characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting.
- the content ratio of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is preferably 45% by mass or less, more preferably 43% by mass or less, further preferably 40% by mass or less, and 38% by mass or less. Even more preferably, 35% by mass or less is particularly preferable.
- the content ratio is 45% by mass or less, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the halftone characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting.
- the fused polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has a condensed polycyclic heterocyclic skeleton containing an aromatic skeleton, and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton contains at least carbon atoms and It preferably contains a hydrogen atom and, more preferably, one or more heteroatoms selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a fluorine atom, a silicon atom, and a phosphorus atom.
- the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has a condensed polycyclic skeleton containing an aromatic skeleton, a low-tapered pattern can be formed after development and halftone characteristics. Can be improved. It is presumed that this is because the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is compatible with the entire film due to the aromatic skeleton, and UV curing proceeds to the deep part of the film during exposure.
- the condensed polycyclic heteroring skeleton contains at least a carbon atom and a hydrogen atom, and is further selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a fluorine atom, a silicon atom, and a phosphorus atom. It is considered that the inclusion of the heteroatom of the above improves the compatibility with the radically polymerizable compound and efficiently promotes UV curing during exposure even in the deep part of the film.
- the condensed polycyclic heterocyclic skeleton includes a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, a benzocarbazole skeleton, a naphthobenzofuran skeleton, and a naphthobenzothiophene.
- one or more kinds selected from the group consisting of the benzoindole skeleton and the benzoindrin skeleton have one or more kinds selected from the group consisting of the benzocarbazole skeleton, the benzoindol skeleton and the benzoindolin skeleton. preferable.
- the content ratio of the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator in the (C1) photopolymerization initiator is preferably 55% by mass or more. 57% by mass or more is more preferable, 60% by mass or more is further preferable, 62% by mass or more is even more preferable, and 65% by mass or more is particularly preferable.
- the content ratio is 55% by mass or more, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development. In addition, the halftone characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting.
- the content ratio of the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, further preferably 85% by mass or less, and 83% by mass. The following is even more preferable, and 80% by mass or less is particularly preferable.
- the content ratio is 95% by mass or less, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the halftone characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting.
- One or more selected from the group consisting of (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator are nitro groups and naphthyls. It is preferable to have one or more selected from the group consisting of a carbonyl structure, a trimethylbenzoyl structure, a thiophenylcarbonyl structure, and a frillcarbonyl structure.
- sensitivity during exposure can be improved and a pattern having a low taper shape after development can be improved. Can be formed.
- the halftone characteristics can be improved. It is presumed that this is because the conjugated structure introduced by the above-mentioned structure efficiently absorbs UV light at the time of exposure and UV curing proceeds to the deep part of the film.
- (D1a) a black pigment is contained as the (D) colorant described later UV light during exposure may be shielded and insufficient curing may occur.
- UV curing can be promoted by the above-mentioned structure.
- at least one type selected from the group consisting of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is exposed.
- the condensed polycyclic skeleton and the condensed polycyclic heterocyclic skeleton have a nitro group and a naphthylcarbonyl structure. It is preferable to have a structure in which one or more selected from the group consisting of a trimethylbenzoyl structure, a thiophenylcarbonyl structure, and a frillcarbonyl structure are bonded.
- One or more selected from the group consisting of (C1-1a) a condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) a condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is sensitive to exposure. From the viewpoint of improvement, formation of a pattern having a low taper shape after development, and improvement of halftone characteristics, it is preferable to have a group substituted with halogen. In addition, the solubility in a solvent can be improved. Fluorine is preferable as the halogen. It is presumed that this is because the photopolymerization initiator is compatible with the entire film due to having a group substituted with halogen, and UV curing proceeds to the deep part of the film during exposure.
- (A1) first resin from (A1-1) polyimide, (A1-2) polyimide precursor, (A1-3) polybenzoxazole, and (A1-4) polybenzoxazole precursor.
- the compatibility between the alkali-soluble resin and the photopolymerization initiator can be further enhanced, and UV curing during exposure even in the deep part of the film can be achieved. Is thought to proceed efficiently.
- halogen-substituted group examples include a fluoromethyl group, a fluoroethyl group, a chloroethyl group, a bromoethyl group, an iodoethyl group, a trifluoromethyl group, a trifluoropropyl group, a trichloropropyl group, a tetrafluoropropyl group, and a trifluoropentyl group.
- tetrafluoropentyl group pentafluoropentyl group, heptafluoropentyl group, heptafluorodecyl group, fluorocyclopentyl group, tetrafluorocyclopentyl group, fluorophenyl group, pentafluorophenyl group, trifluoromethoxy group, trifluoropropoxy group, Examples thereof include a tetrafluoropropoxy group, a trifluoropentyloxy group, a pentafluoropentyloxy group, a tetrafluorocyclopentyloxy group, or a pentafluorophenoxy group.
- One or more selected from the group consisting of (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is sensitive to exposure. From the viewpoint of improvement, formation of a pattern having a low taper shape after development, and improvement of halftone characteristics, it is preferable to have an alkenyl group, and the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has an alkenyl group. Is more preferable.
- At least one type selected from the group consisting of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is exposed.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator has a structure in which at least one alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms is bonded to the condensed polycyclic skeleton.
- alkenyl group examples include a vinyl group, a 1-methylethenyl group, an allyl group, a 1-methyl-2-propenyl group, a 2-methyl-2-propenyl group, a 1-propenyl group, a 2-methyl-1-propenyl group, and the like.
- alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms examples include a vinyl group, a 1-methylethenyl group, an allyl group, a 1-methyl-2-propenyl group, a 2-methyl-2-propenyl group, a 1-propenyl group and a 2-methyl group.
- alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms examples include a vinyl group, a 1-methylethenyl group, an allyl group, a 1-methyl-2-propenyl group, a 2-methyl-2-propenyl group, a 1-propenyl group and a 2-methyl group.
- alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms examples include a vinyl group, a 1-methylethenyl group, an allyl group, a 1-methyl-2-propenyl group, a 2-methyl-2-propenyl group, a 1-propenyl group and a 2-methyl group.
- examples thereof include -1-propenyl group, 1-butenyl group, 2-
- One or more selected from the group consisting of (C1-1a) a condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) a condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is sensitive to exposure.
- the compound represented by the general formula (12) and the compound represented by the general formula (13) are represented. It is preferable to contain one or more kinds selected from the group consisting of compounds, and it is more preferable to contain the compound represented by the general formula (13). ..
- Y 1 and Y 2 are carbons as the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator. Further, as the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator, in the general formulas (12) and (13), Y 1 and Y 2 are independently nitrogen. Represents oxygen or sulfur.
- X 1 , X 2 , X 4 and X 5 are independently directly bonded, have an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and have 4 to 10 carbon atoms. It represents a cycloalkylene group or an arylene group having 6 to 15 carbon atoms.
- Y 1 and Y 2 independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom.
- R 31 to R 34 are independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 37 and R 38 are independently represented by a group represented by the general formula (15), a group represented by the general formula (16), a group represented by the general formula (17), and a general formula (18). Represents a group represented by or a nitro group.
- R 40 to R 43 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 10 carbon atoms, aryl groups having 6 to 15 carbon atoms, or 4 to 10 carbon atoms. Represents a group forming a ring of.
- R 46 and R 47 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 10 carbon atoms, aryl groups having 6 to 15 carbon atoms, and alkoxys having 1 to 10 carbon atoms.
- R 49 and R 50 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 10 carbon atoms, aryl groups having 6 to 15 carbon atoms, and alkoxys having 1 to 10 carbon atoms.
- R 52 and R 53 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- a represents an integer of 0 to 3
- b represents 0 or 1
- c represents an integer of 0 to 5
- d represents 0 or 1.
- Y 1 and Y 2 are independent carbon atoms, g and h are 2 independently. When Y 1 and Y 2 are independent nitrogen atoms, g and h are 1 independently. When Y 1 and Y 2 are independently oxygen atoms or sulfur atoms, g and h are independently 0.
- j and k independently represent 0 or 1
- m and n independently represent an integer of 1 to 10.
- p and q each independently represent an integer of 1 to 4
- x and y each independently represent an integer of 1 to 4.
- X 1 , X 2 , X 4 and X 5 are independently alkylene groups having 1 to 10 carbon atoms from the viewpoint of improving solubility in a solvent. Is preferable. Further, X 1 , X 2 , X 4 and X 5 are independent of each other, and an arylene group having 6 to 15 carbon atoms is preferable from the viewpoint of improving sensitivity during exposure. Y 1 and Y 2 are each independently preferably a carbon atom or a nitrogen atom from the viewpoint of improving sensitivity during exposure. Examples of the ring having 4 to 10 carbon atoms formed in R 40 to R 43 include a benzene ring and a cyclohexane ring.
- R 46 and R 47 are independently each of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, from the viewpoint of improving solubility in a solvent.
- a haloalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable.
- R 46 and R 47 independently have an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms and a carbon number of carbon atoms, from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving halftone characteristics.
- a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an acyl group having 2 to 10 carbon atoms is preferable.
- R 49 and R 50 each have a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a haloalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms from the viewpoint of improving solubility in a solvent. Groups are preferred.
- R 49 and R 50 have 1 to 1 carbon atoms independently from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving halftone characteristics.
- R 52 and R 53 are preferably hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure. Methyl groups are more preferred. From the viewpoint of improving sensitivity during exposure, j and k are preferably 0 independently of each other.
- R 55 to R 58 are independently alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 10 carbon atoms, and aryl groups having 6 to 15 carbon atoms.
- Examples of the ring formed by the plurality of R 55 to R 58 include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a cyclopentane ring, and a cyclohexane ring.
- a is an integer of 0 to 7
- b is an integer of 0 to 2
- c and d are independently integers of 0 to 3.
- a benzene ring or a naphthalene ring is preferable.
- Examples of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator include compounds having the following structures.
- Examples of the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator include compounds having the following structures.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator can be synthesized by a known method.
- the synthesis methods described in JP-A-2013-190459, JP-A-2016-191905, and International Publication No. 2014/500852 can be mentioned.
- maximum absorption wavelengths selected from the group consisting of (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator. Is preferably 330 nm or more, more preferably 340 nm or more, and even more preferably 350 nm or more.
- the maximum absorption wavelength is 330 nm or more, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development. In addition, the halftone characteristics can be improved.
- the maximum absorption wavelength of the (C1-1) specific oxime ester-based photopolymerization initiator is preferably 410 nm or less, more preferably 400 nm or less, further preferably 390 nm or less, and particularly preferably 380 nm or less.
- the maximum absorption wavelength is 410 nm or less, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the halftone characteristics can be improved.
- the maximum absorption wavelength refers to a wavelength showing maximum absorption in the absorption spectrum within a wavelength range of 300 to 800 nm.
- the absorbance at a wavelength of 360 nm in the Lpropylene glycol monomethyl ether acetate solution is preferably 0.20 or more, more preferably 0.25 or more, further preferably 0.30 or more, still more preferably 0.35 or more, and 0. 40 or more is particularly preferable, and 0.45 or more is most preferable.
- the absorbance is 0.20 or more, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the absorbance at a wavelength of 360 nm in a 0.01 g / L propylene glycol monomethyl ether acetate solution of the (C1-1) specific oxime ester-based photopolymerization initiator is preferably 1.00 or less.
- the absorbance is 1.00 or less, the generation of residues after development can be suppressed and the resolution after development can be improved.
- the content of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator in the negative photosensitive resin composition of the present invention is 100 parts by mass, the total is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and 5 parts by mass or more. Is even more preferable, 7 parts by mass or more is even more preferable, and 10 parts by mass or more is particularly preferable.
- the total content of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is preferably 30 parts by mass or less. , 25 parts by mass or less is more preferable, 22 parts by mass or less is further preferable, and 20 parts by mass or less is particularly preferable.
- the content is 30 parts by mass or less, the resolution after development can be improved and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the halftone characteristics can be improved.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention further comprises, as (C1) photopolymerization initiator, (C1-1c) diphenyl sulfide skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator, and (C1-2) ⁇ -aminoketone-based light.
- the diphenyl sulfide skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator has an oxime ester skeleton as a skeleton having a diphenyl sulfide skeleton in the molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure. Refers to a compound having.
- the ⁇ -aminoketone-based photopolymerization initiator is a compound having an ⁇ -aminoketone skeleton in the molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure.
- the ⁇ -hydroxyketone-based photopolymerization initiator is a compound having an ⁇ -hydroxyketone skeleton in the molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure.
- the phosphine oxide-based photopolymerization initiator is a compound having a phosphine oxide skeleton in the molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure.
- the biimidazole-based photopolymerization initiator is a compound having a biimidazole skeleton in the molecule and generating radicals by bond cleavage and / or reaction by exposure.
- a phosphine oxide-based photopolymerization initiator and (C1-5) biimidazole-based photopolymerization initiator By containing one or more selected from the group consisting of a phosphine oxide-based photopolymerization initiator and (C1-5) biimidazole-based photopolymerization initiator, sensitivity during exposure can be improved, and a low taper shape after development can be achieved. Pattern can be formed.
- photopolymerization initiators are the main skeletons of the above-mentioned (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the above-mentioned (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator. Since the structure is different or the maximum absorption wavelength is different, it is presumed that the radical curing proceeds more efficiently by supplementing the absorption of UV light at the time of exposure.
- the diphenylsulfide skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator (C1-1c) is represented by the general formula (14) from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving halftone characteristics. It is preferable to contain the compound to be used.
- X 6 represents a direct bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 10 carbon atoms, or an arylene group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 35 and R 36 are independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 39 is a group represented by the general formula (15), a group represented by the general formula (16) described above, a group represented by the general formula (17), and a group represented by the general formula (18).
- R 44 , R 45 , R 59 and R 60 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- R 51 has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms.
- R 54 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- e represents an integer of 0 to 4
- f represents an integer of 0 to 2.
- l represents 0 or 1
- o represents an integer from 1 to 10.
- r represents an integer of 1 to 4, and z represents an integer of 1 to 4.
- X 6 from the viewpoint of enhancing solubility in the solvent is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Further, X 6 is, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure, preferably an arylene group having 6 to 15 carbon atoms. Examples of the ring having 4 to 10 carbon atoms formed in R 44 , R 45 , R 59 and R 60 include a benzene ring or a cyclohexane ring.
- R 51 is preferably a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a haloalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. Further, R 51 independently has an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms and 1 carbon atom from the viewpoints of improving the sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving the halftone characteristics.
- R 54 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably a methyl group.
- l is preferably 0 from the viewpoint of improving sensitivity during exposure.
- Examples of the (C1-1c) diphenylsulfide skeleton-containing oxime ester-based photopolymerization initiator include compounds having the following structures.
- Examples of the (C1-2) ⁇ -aminoketone-based photopolymerization initiator include 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one and 2-dimethylamino-2- (. Examples thereof include 4-methylbenzyl) -1- (4-morpholinophenyl) -butane-1-one, or 3,6-bis (2-methyl-2-morpholinopropionyl) -9-octyl-9H-carbazole.
- Examples of the (C1-3) ⁇ -hydroxyketone-based photopolymerization initiator include 2-hydroxy-1- [4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) benzyl] phenyl] -2-methylpropane. -1-one, 2-hydroxy-1- [4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) phenoxy] phenyl] -2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy-1- [4-] [5- (2-Hydroxy-2-methylpropionyl) -1,3,3-trimethyl-2,3-dihydro-inden-1-yl] phenyl] -2-methylpropan-1-one, or oligo [2] -Hydroxy-2-methyl-1- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propan-1-one] can be mentioned.
- Examples of the (C1-4) phosphine oxide-based photopolymerization initiator include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, and bis (2). , 6-Dimethoxybenzoyl)-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphine oxide.
- Examples of the (C1-5) biimidazole-based photopolymerization initiator include 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole.
- the total content ratio of the agent, (C1-3) ⁇ -hydroxyketone-based photopolymerization initiator, (C1-4) phosphine oxide-based photopolymerization initiator, and (C1-5) biimidazole-based photopolymerization initiator is 5% by mass or more is preferable, 7% by mass or more is more preferable, 10% by mass or more is further preferable, 12% by mass or more is further more preferable, and 15% by mass or more is particularly preferable.
- the content ratio is 5% by mass or more, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the total content ratio of the phosphine oxide-based photopolymerization initiator and (C1-5) biimidazole-based photopolymerization initiator is preferably 35% by mass or less, more preferably 33% by mass or less, and 30% by mass or less. Is even more preferable, 28% by mass or less is even more preferable, and 25% by mass or less is particularly preferable. When the content ratio is 35% by mass or less, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (C2) a photoacid generator as (C) a photosensitizer.
- C2) By containing the photoacid generator, UV curing at the time of exposure is promoted, so that the sensitivity at the time of exposure can be improved. In addition, the crosslink density after thermosetting is improved, and the chemical resistance can be improved.
- the (C2) photoacid generator of the ionic compound a triorganosulfonium salt-based compound is preferable.
- Examples of the (C2) photoacid generator of the nonionic compound include a halogen-containing compound, a diazomethane compound, a sulfone compound, a sulfonic acid ester compound, a carboxylic acid ester compound, a sulfonimide compound, a phosphoric acid ester compound, or a sulfonbenzotriazole. Examples include compounds.
- the content of the (C2) photoacid generator in the negative photosensitive resin composition of the present invention is 0 when the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radical polymerizable compound is 100 parts by mass. .1 part by mass or more is preferable. On the other hand, the content of the (C2) photoacid generator is preferably 25 parts by mass or less.
- the effects of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, improving halftone characteristics, and suppressing residue adhesion at the pattern opening after heat curing are remarkable.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator have a nitro group, a naphthylcarbonyl structure, and a trimethylbenzoyl structure.
- (C1-1a) Condensation polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator among (C1) photopolymerization initiators when having one or more selected from the group consisting of thiophenylcarbonyl structure and frillcarbonyl structure.
- the content ratio of the above is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 15% by mass or more, further preferably 17% by mass or more, and particularly preferably 20% by mass or more.
- (C1-1a) Condensation polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and (C1-1b) Condensation polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator have a nitro group, a naphthylcarbonyl structure, a trimethylbenzoyl structure, and thiophenyl.
- the content ratio of the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator in the (C1) photopolymerization initiator is 45% by mass or less is preferable, 43% by mass or less is more preferable, 40% by mass or less is further preferable, 38% by mass or less is further preferable, and 35% by mass or less is particularly preferable.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention has the effects of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, improving halftone characteristics, and suppressing residue adhesion at the pattern opening after heat curing.
- the (C1-1a) condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator are nitro groups, naphthylcarbonyl structures, and trimethyl.
- the (C1-1b) fused polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is a condensed polycyclic heterocycle.
- the skeleton has at least one selected from the group consisting of a carbazole skeleton, a benzocarbazole skeleton, an indole skeleton, an indolin skeleton, a benzoindole skeleton, and a benzoindolin skeleton, and more preferably, the benzocarbazole skeleton, the benzoindole skeleton, and the benzoindolin It is more preferable that one or more selected from the group consisting of skeletons have.
- a condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is used as a condensed polycyclic skeleton, a fluorene skeleton, a benzofluorene skeleton, a dibenzofluorene skeleton, an inden skeleton, an indole skeleton, and a benzoinden.
- the (C1-1b) fused polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator is a carbazole skeleton as a condensed polycyclic heterocyclic skeleton.
- one or more selected from the group consisting of a benzocarbazole skeleton, an indole skeleton, an indole skeleton, a benzoindole skeleton, and a benzoindolin skeleton have one or more, and it is selected from the group consisting of a benzocarbazole skeleton, a benzoindole skeleton, and a benzoindolin skeleton. It is more preferable that one or more of them have.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (D) a colorant.
- the (D) colorant is a compound that absorbs light having a specific wavelength, and particularly refers to a compound that is colored by absorbing light having a wavelength of visible light (380 to 780 nm).
- the light transmitted through the film of the resin composition or the light reflected from the film of the resin composition can be colored in a desired color. Further, the film of the resin composition can be imparted with light-shielding properties.
- (Da) a blackening agent is always contained, and a coloring agent other than (Db) black may be further contained.
- the colorant (D) a pigment (D1), a dye (D2), or the like can be used.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention is (Da) black. It is preferable to contain an agent.
- the (Da) blackening agent refers to a compound that is colored black by absorbing light having a wavelength of visible light. By containing the (Da) blackening agent, the film of the resin composition is blackened, so that the light-shielding property of the film of the resin composition can be improved and the reliability of the light emitting element can be improved.
- the pixel dividing layer, the electrode insulating layer, the wiring insulating layer, the TFT flattening layer, the electrode flattening layer, the wiring flattening layer, the TFT protective layer, the electrode protective layer, the wiring protective layer, the interlayer insulating layer, the gate insulating layer It is suitable for applications such as color filters, black matrices, or black column spacers. In particular, it is suitable for applications that require high contrast by suppressing reflection of external light, and has a light-shielding property of an organic EL display, such as a pixel dividing layer, a TFT flattening layer, a TFT protective layer, an interlayer insulating layer, or a gate insulating layer. Is preferable.
- the black color in the colorant means that "BLACK” is included in the Color Index Generic Name (hereinafter, "CI number").
- the black color in the case of a cured film is based on the Lambert-Beer equation, which is the transmittance per 1.0 ⁇ m film thickness at a wavelength of 550 nm in the transmittance spectrum of the cured film of the resin composition containing the (D) colorant.
- the transmittance at a wavelength of 550 nm is 10%
- the transmittance at a wavelength of 450 to 650 nm in the converted transmission spectrum is 25. It means that it is less than%.
- the transmission spectrum of the cured membrane can be obtained by the following method.
- the resin composition containing at least any binder resin and (D) colorant is prepared so that the content ratio of (D) colorant in the total solid content of the resin composition is 35% by mass.
- a film of the resin composition is applied onto a Tempax glass substrate (manufactured by AGC Techno Glass Co., Ltd.) and then prebaked at 110 ° C. for 2 minutes to form a film to obtain a prebaked film.
- a high-temperature inert gas oven IH-9CD-S; manufactured by Koyo Thermosystem Co., Ltd.
- a 1.0 ⁇ m cured film (hereinafter, “colorant-containing cured film”) is prepared. Further, a resin composition containing the binder resin and not containing the (D) colorant is prepared, coated, prebaked and thermoset on a Tempax glass substrate by the same method as described above, and (D) colored. A cured film having a thickness of 1.0 ⁇ m (hereinafter, “cured film for blank”) of a resin composition containing no agent is prepared.
- a Tempax glass substrate on which a blank cured film was formed with a film thickness of 1.0 ⁇ m was measured, and the ultraviolet-visible absorption spectrum was defined as a blank. To do.
- the Tempax glass substrate on which the produced colorant-containing cured film was formed was measured with a single beam to obtain the transmittance per 1.0 ⁇ m film thickness at a wavelength of 450 to 650 nm, and the colorant was contained from the difference from the blank. Calculate the transmittance of the cured film.
- the maximum transmission wavelength of the (Da) black agent is preferably 330 nm or more, more preferably 340 nm or more, from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving halftone characteristics.
- the maximum transmission wavelength of the (Da) black agent is preferably 410 nm or less, more preferably 390 nm or less, from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving halftone characteristics.
- the maximum transmission wavelength of the (Da) black agent is 330 to 410 nm
- the maximum absorption wavelength of the above-mentioned (C1-1) specific oxime ester-based photopolymerization initiator is 330 to 410 nm. It is preferable to have.
- the maximum transmission wavelength means a wavelength indicating maximum transmission in the transmission spectrum within a wavelength range of 300 to 800 nm.
- the maximum transmittance of the colorant is within the wavelength range of 300 to 800 nm by measuring the transmittance per 1.0 ⁇ m film thickness at a wavelength of 300 to 800 nm in the same manner as the method for measuring the transmission spectrum of the cured film described above. It can be calculated by obtaining the wavelength indicating the maximum transmission in the transmission spectrum.
- the content ratio of the (D) colorant in the total solid content of the negative photosensitive resin composition of the present invention excluding the solvent is 5% by mass or more from the viewpoint of improving the light-shielding property and the reliability of the light emitting device. Is preferable, 20% by mass or more is more preferable, and 30% by mass or more is further preferable.
- the content ratio of the colorant (D) is preferably 70% by mass or less, preferably 55% by mass or less, from the viewpoints of improving the sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, and improving the reliability of the light emitting element. Is more preferable.
- the preferable content ratio of the (Da) black agent is the same as the preferable content ratio of the (D) colorant described above.
- the content ratio of the (Da) blackening agent is within the above range, the reliability of the light emitting element can be improved.
- the above-mentioned (D) colorant contains (D1) pigment.
- the above-mentioned (D) colorant contains the (D1) pigment
- the above-mentioned (Da) black agent is always contained, and optionally, a colorant other than (Db) black can be contained.
- the (D1) pigment refers to a compound that colors an object by physically adsorbing it on the surface of the object or interacting with the surface of the object, and is generally insoluble in a solvent or the like.
- the pigment (D1) By containing the pigment (D1), it is possible to color the resin composition into a color having excellent hiding power, and it is possible to improve the light-shielding property and weather resistance of the film of the resin composition.
- the pigment (D1) include organic pigments and inorganic pigments.
- the number average particle size of the (D1) pigment is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, from the viewpoint of suppressing residue after development and improving the storage stability of the coating liquid.
- the number average particle size of the (D1) pigment is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape after development.
- the number average particle size of the (D1) pigment is a submicron particle size distribution measuring device (N4-PLUS; manufactured by Beckman Coulter) or a zeta potential / particle size / molecular weight measuring device (Zetasizer Nano ZS; Sysmex).
- the number average particle size of the (D1) pigment in the cured film obtained from the resin composition is measured using a scanning electron microscope (hereinafter, “SEM”) and a transmission electron microscope (hereinafter, “TEM”). It can be obtained by doing.
- SEM scanning electron microscope
- TEM transmission electron microscope
- the number average particle size of the (D1) pigment is directly measured with a magnification of 50,000 to 200,000 times.
- D1 When the pigment is a true sphere, the diameter of the true sphere is measured and used as the number average particle diameter.
- the biaxial average diameter is the number average particle diameter.
- the preferable content ratio of the (D1) pigment in the total solid content of the negative photosensitive resin composition of the present invention excluding the solvent is the same as the preferable content ratio of the (D) colorant described above.
- the content ratio of the pigment (D1) is within the above range, a pattern having a low taper shape can be formed particularly after development.
- the (D2) dye refers to a compound that colors an object by chemically adsorbing the surface structure of the object, and is generally soluble in a solvent or the like. Further, in the coloring with the (D2) dye, since each molecule is adsorbed on the object, the coloring power is high and the coloring efficiency is high.
- the (D2) dye include anthraquinone dyes, azo dyes, azine dyes, phthalocyanine dyes, methine dyes, oxazine dyes, quinoline dyes, indigo dyes, indigoid dyes, carbonium dyes, and slene. Examples thereof include based dyes, perinone dyes, perylene dyes, triarylmethane dyes, and xanthene dyes.
- the above-mentioned (D1) pigment contains (D1a) a black pigment, or (D1a) a black pigment and (D1b) a pigment other than black.
- the black pigment refers to a pigment that is colored black by absorbing light having a wavelength of visible light.
- the above-mentioned (Da) black pigment is (D1a) black pigment, and this (D1a) black pigment is the (D1a-1) black organic pigment and (D1a) described later. -2) It is preferable that the pigment is one or more selected from the group consisting of a black inorganic pigment and (D1a-3) a mixture of two or more colored pigments.
- the (D1a) black pigment is one or more from the group consisting of the (D1a-1) black organic pigment and (D1a-2) black inorganic pigment described later.
- a pigment other than (D1b) black may be contained.
- the pigment other than black refers to a pigment that is colored by absorbing light having a wavelength of visible light.
- a pigment other than the above-mentioned (D1b) black pigment is selected from the group consisting of a blue pigment, a red pigment, a yellow pigment, a purple pigment, an orange pigment, and a green pigment described later. It is preferable that there is one or more types.
- the preferable content ratio of the (D1a) black pigment is the same as the preferable content ratio of the (D) colorant described above.
- the content ratio of the black pigment (D1a) is within the above range, the reliability of the light emitting element can be improved.
- the above-mentioned (D1a) black pigment has (D1a-1) black organic pigment, (D1a-2) black inorganic pigment, and (D1a-3) two or more colors. It is preferable that the pigment is one or more selected from the group consisting of a mixture of colored pigments, and from the viewpoint of improving the reliability of the light emitting element, (D1a-1) black organic pigment and / or (D1a-3) two or more colors are colored.
- a pigment mixture is more preferable, and (D1a-1) black organic pigment is further preferable from the viewpoint of improving sensitivity during exposure.
- the black organic pigment refers to an organic pigment that is colored black by absorbing light having a wavelength of visible light. By containing the black pigment (D1a), the light-shielding property of the film of the resin composition can be improved, and the reliability of the light emitting element can be improved. Since the (D1a-1) black organic pigment is excellent in insulating property and low dielectric property as compared with a general inorganic pigment, the resistance value of the film can be improved.
- a pixel dividing layer a TFT flattening layer, a TFT protective layer, an interlayer insulating layer, a gate insulating layer, etc., which have a light-shielding property of an organic EL display, and can improve the reliability of a light emitting element.
- Examples of the (D1a-1) black organic pigment include anthraquinone-based black pigment, benzofuranone-based black pigment, perylene-based black pigment, aniline-based black pigment, azo-based black pigment, azomethine-based black pigment, and carbon black.
- Examples of carbon black include channel black, furnace black, thermal black, acetylene black, and lamp black.
- Black inorganic pigment refers to an inorganic pigment that is colored black by absorbing light having a wavelength of visible light.
- D1a-2 Since the black inorganic pigment is excellent in heat resistance and weather resistance as compared with general organic pigments, the light-shielding property of the film of the resin composition can be improved, and the heat resistance and weather resistance of the film can be improved. it can.
- Examples of the black inorganic pigment include fine particles and oxides in graphite or silver-tin alloy, or metals such as titanium, copper, iron, manganese, cobalt, chromium, nickel, zinc, calcium, or silver. , Composite oxides, sulfides, sulfates, nitrates, carbonates, nitrides, carbides, or oxynitrides.
- a mixture of two or more color pigments is a pseudo-black color by combining two or more colors selected from the group consisting of red, orange, yellow, green, blue, or purple pigments.
- a color pigment mixture that is colored. Since the pigments of two or more colors are mixed, it is possible to adjust the transmission spectrum or absorption spectrum of the film of the resin composition and to adjust the film of the resin composition to the desired color coordinates.
- the above-mentioned (D1a-3) two-color or more colored pigment mixture is (D1a-3a) a colored pigment mixture containing a blue pigment, a red pigment, and a yellow pigment.
- D1a-3b Color pigment mixture containing purple pigment and yellow pigment
- D1a-3c Color pigment mixture containing blue pigment, red pigment, and orange pigment
- D1a-3d blue pigment, purple pigment, and orange It is preferably a colored pigment mixture containing a pigment.
- D1a-3-3 When the color pigment mixture of two or more colors has the above-mentioned structure, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- Examples of the pigment that colors blue include Pigment Blue 15, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 22, 60, or 64 (all numerical values are CI numbers).
- Examples of pigments that color red include Pigment Red 9, 48, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 179, 180, 190, 192, 209, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, or 250 (all numerical values are CI numbers).
- Examples of the pigment that colors yellow include Pigment Yellow 12, 13, 17, 20, 24, 83, 86, 93, 95, 109, 110, 117, 120, 125, 129, 137, 138, 139, 147.
- Examples thereof include 148, 150, 151, 153, 154, 166, 168, 175, 180, 181, 185, 192, or 194 (all numerical values are CI numbers).
- Examples of the pigment that colors purple include Pigment Violet 19, 23, 29, 30, 32, 37, 40, or 50 (all numerical values are CI numbers).
- Examples of the pigment that colors orange include Pigment Orange 12, 36, 38, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, or 72 (all numerical values are CI numbers). ..
- Examples of the pigment that colors green include Pigment Green 7, 10, 36, or 58 (all numerical values are CI numbers).
- the above-mentioned blue pigment is used as C.I. I. Pigment Blue 15: 4, C.I. I. Pigment Blue 15: 6, and C.I. I. It is preferable that the pigment is one or more selected from the group consisting of Pigment Blue 60, and the above-mentioned red pigment is C.I. I. Pigment Red 123, C.I. I. Pigment Red 149, C.I. I. Pigment Red 177, C.I. I. Pigment Red 179, and C.I. I.
- the pigment is one or more selected from the group consisting of Pigment Red 190, and the above-mentioned yellow pigment is C.I. I. Pigment Yellow 120, C.I. I. Pigment Yellow 151, C.I. I. Pigment Yellow 175, C.I. I. Pigment Yellow 180, C.I. I. Pigment Yellow 181 and C.I. I. Pigment Yellow 192, and C.I. I. It is preferable that the pigment is one or more selected from the group consisting of Pigment Yellow 194, and the above-mentioned purple pigment is C.I. I. Pigment Violet 19, C.I. I. Pigment Violet 29, and C.I. I.
- the pigment is one or more selected from the group consisting of Pigment Violet 37, and the above-mentioned orange pigment is C.I. I. Pigment Orange 43, C.I. I. Pigment Orange 64, and C.I. I. It is preferably one or more selected from the group consisting of pigment orange 72. (D1a-3)
- the color pigment mixture of two or more colors has the above-mentioned structure, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development. Further, these pigments have excellent heat resistance, can reduce the halogen content derived from the pigment in the resin composition, and have excellent insulating properties and low dielectric properties, so that the reliability of the light emitting device can be improved.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention one selected from the group consisting of (D1a-1) black organic pigment, (D1a-2) black inorganic pigment, and (D1a-3) a mixture of two or more colored pigments.
- the preferable content ratio of the types or more is the same as the preferable content ratio of the colorant (D) described above. When the content ratio is within the above range, the reliability of the light emitting element can be improved.
- the above-mentioned (D1a-1) black organic pigment is used from the viewpoints of improving sensitivity during exposure, reducing taper by controlling the pattern shape after development, and improving halftone characteristics.
- (D1a-1a) benzofuranone-based black pigment, (D1a-1b) perylene-based black pigment, and (D1a-1c) azo-based black pigment preferably one or more selected from the group consisting of (D1a-1a).
- Benzofuranone-based black pigments are more preferable.
- the (D1a-1a) benzofuranone-based black pigment, the (D1a-1b) perylene-based black pigment, and the (D1a-1c) azo-based black pigment contain a unit of the pigment in the resin composition as compared with a general organic pigment. Since the light-shielding property per ratio is excellent, the same light-shielding property can be imparted with a small content ratio. Therefore, the light-shielding property of the film can be improved, and the sensitivity at the time of exposure can be improved. Further, since it is excellent in insulating property and low dielectric property as compared with general organic pigments and inorganic pigments, the resistance value of the film can be improved.
- a pixel dividing layer a TFT flattening layer, a TFT protective layer, an interlayer insulating layer, a gate insulating layer, etc., which have a light-shielding property of an organic EL display, and can improve the reliability of a light emitting element.
- the (D1a-1a) benzofuranone-based black pigment absorbs light having a wavelength of visible light, and has a high transmittance at a wavelength in the ultraviolet region (for example, 400 nm or less), so that the sensitivity at the time of exposure can be improved and the sensitivity at the time of exposure can be improved.
- a pattern with a low taper shape can be formed after development.
- the (D1a-1a) benzofuran black pigment is contained, a development residue derived from the pigment may be generated due to insufficient alkali resistance of the pigment.
- the (D1a-1a) benzofuranone-based black pigment has a benzofuran-2 (3H) -on structure or a benzofuran-3 (2H) -on structure in the molecule, and can be represented by the general formula (63) or the general formula (64).
- a benzofuran compound represented, a geometric isomer thereof, a salt thereof, or a salt of the geometric isomer thereof is preferable.
- R 206 , R 207 , R 214 , and R 215 are independently hydrogen atoms, halogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, or fluorine atoms. Represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and having 1 to 10 carbon atoms.
- R 212 and R 213 independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an al
- R 208 , R 209 , R 216 , or R 217 may be directly bonded or ringed with an oxygen atom bridge, a sulfur atom bridge, an NH bridge, or an NR 212 bridge.
- R 210 , R 211 , R 218 , and R 219 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.
- a, b, c, and d each independently represent an integer of 0 to 4.
- alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, and aryl group may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted form.
- benzofuranone-based black pigment examples include "IRGAPHOR” (registered trademark) BLACK S0100CF (manufactured by BASF), the black pigment described in International Publication No. 2010/081624, or International Publication No. 2010/081756. Black pigments can be mentioned.
- the (D1a-1b) perylene-based black pigment is preferably a perylene compound having a perylene structure in the molecule and represented by the general formula (69).
- X 92 and X 93 each independently represent a direct bond or an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms.
- Y 92 and Y 93 each independently represent a direct bond or an arylene chain having 6 to 15 carbon atoms.
- R224 and R225 independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms.
- R226 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 20 fluorine atoms and having 1 to 10 carbon atoms.
- a and b each independently represent an integer of 0 to 5.
- c represents an integer from 0 to 8.
- R 224 and R 225 are independently hydrogen atoms or alkyls having 1 to 10 carbon atoms, respectively. The group is preferable, and a and b are 1.
- R 224 and R 225 are preferably hydroxy groups, and a and b are preferably hydroxy groups. It is 1.
- R 224 and R 225 are independent of each other.
- a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms is preferable.
- a and b each independently represent an integer of 0 to 5.
- the above-mentioned alkylene chain, arylene chain, alkoxy group, acyl group, and alkyl group may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- Examples of the (D1a-1b) perylene-based black pigment include Pigment Black 31 or 32 (all numerical values are CI numbers).
- PALIOGEN registered trademark
- BLACK S0084, K0084, L0083, K0083, EH0788, or FK4281 can be mentioned.
- the (D1a-1c) azo-based black pigment is preferably an azo compound having an azo group in the molecule and represented by the general formula (72).
- X 96 represents an arylene chain having 6 to 15 carbon atoms.
- Y 96 represents an arylene chain having 6 to 15 carbon atoms.
- R275 , R276 , and R277 each independently represent a halogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R278 represents a halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a nitro group.
- R279 represents a halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acylamino group having 2 to 10 carbon atoms, or a nitro group.
- R 280 , R 281 , R 282 , and R 283 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- a represents an integer of 0 to 4
- b represents an integer of 0 to 2
- c represents an integer of 0 to 4
- d and e each independently represent an integer of 0 to 8.
- N represent an integer of 1 to 4.
- the arylene chain, alkyl group, alkoxy group, and acylamino group described above may have a heteroatom and may be an unsubstituted or substituted product.
- Examples of the (D1a-1c) azo-based black pigment include "CHROMOFINE” (registered trademark) BLACK A1103 (manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.), the black pigment described in JP-A-01-17601, or JP-A-02. Examples thereof include black pigments described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 034664.
- the content ratio of one or more kinds selected from the group consisting of pigments is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and 20% by mass or more from the viewpoint of improving the light-shielding property and the reliability of the light emitting element. More preferably, 30% by mass or more is particularly preferable.
- the content ratio of one or more selected from the group consisting of (D1a-1a) benzofuranone-based black pigment, (D1a-1b) perylene-based black pigment, and (D1a-1c) azo-based black pigment is the sensitivity at the time of exposure.
- the viewpoint of improvement formation of a pattern having a low taper shape after development, and improvement in reliability of the light emitting element, 70% by mass or less is preferable, and 55% by mass or less is more preferable.
- the effects of improving sensitivity during exposure, forming a pattern having a low taper shape after development, improving halftone characteristics, and suppressing residual adhesion of pattern openings after heat curing are remarkable.
- the (C1-1a) fused polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator and the (C1-1b) condensed polycyclic heterocyclic skeleton-containing photopolymerization initiator are nitro groups, naphthylcarbonyl structures, and trimethylbenzoyl.
- (D1a-1) When having one or more selected from the group consisting of a structure, a thiophenylcarbonyl structure, and a frillcarbonyl structure, (D1a-1) a black organic pigment and / or (D1a-3) two or more colors as a colorant.
- the (D1a-1) black organic pigment consisting of (D1a-1a) benzofuranone-based black pigment, (D1a-1b) perylene-based black pigment, and (D1a-1c) azo-based black pigment.
- a mixture of two or more color pigments containing one or more selected pigments (D1a-3) contains two or more pigments selected from the group consisting of red, orange, yellow, green, blue and purple pigments. Is preferable.
- the (D1a-1) black organic pigment further contains a (DC) coating layer.
- the (DC) coating layer is a layer that coats the pigment surface, which is formed by, for example, a surface treatment with a silane coupling agent, a surface treatment with a silicate, a surface treatment with a metal alkoxide, or a coating treatment with a resin.
- the surface state of the particles can be modified by acidifying, basicizing, hydrophilizing or hydrophobicizing the particle surface of the (D1a-1) black organic pigment. Acid resistance, alkali resistance, solvent resistance, dispersion stability, heat resistance, etc. can be improved.
- the generation of development residue derived from the pigment can be suppressed.
- side etching during development is suppressed, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- the halftone characteristics can be improved.
- the reliability of the light emitting element can be improved by reducing the leakage current by improving the insulating property of the cured film.
- the average coverage of the (D1a-1) black organic pigment by the (DC) coating layer is preferably 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more. When the average coverage of the (DC) coating layer is 80% or more, it is possible to suppress the generation of residues after development.
- the average coverage of the (D1a-1) black organic pigment by the (DC) coating layer was determined by using a transmission electron microscope (H9500; manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) under the condition of an acceleration voltage of 300 kV. The cross section was observed at a magnification of 50,000 to 200,000, and for 100 randomly selected black pigment particles, the coverage M (%) of each black pigment was calculated by the following formula, and the average value thereof was calculated.
- Coverage M (%) ⁇ L1 / (L1 + L2) ⁇ x 100
- L1 The total length (nm) of the outer circumference of the particles covered by the coating layer.
- L2 Total length (nm) of the outer periphery of the particles, which is not covered by the coating layer (the part where the interface and the embedded resin are in direct contact).
- L1 + L2 Outer peripheral length (nm) of the particles.
- the (DC) coating layer contains one type selected from the group consisting of (DC-1) silica coating layer, (DC-2) metal oxide coating layer and (DC-3) metal hydroxide coating layer.
- Silica, metal oxides and metal hydroxides can suppress the generation of development residues derived from pigments by imparting alkali resistance to pigments.
- Examples of silica include silicon dioxide or a water-containing substance thereof.
- Examples of the metal oxide include a metal oxide or a hydrate thereof.
- Examples of the metal oxide include alumina, and examples thereof include alumina (Al 2 O 3 ) and alumina hydrate (Al 2 O 3 ⁇ nH 2 O).
- Examples of the metal hydroxide include aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). Since silica has a low dielectric constant, it is possible to suppress an increase in the dielectric constant when the content of the (DC) coating layer of the (D1a-1) black organic pigment is increased, so that the reliability of the light emitting device can be improved.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (E) a dispersant.
- the (E) dispersant refers to a compound having a surface affinity group that interacts with the surface of the above-mentioned (D1) pigment or the like and a dispersion stabilizing structure that improves the dispersion stability of the (D1) pigment or the like.
- the dispersion stabilizing structure of the dispersant include a polymer chain that contributes to dispersion stabilization due to steric hindrance, and an ionic substituent or a polar substituent that contributes to dispersion stabilization due to electrostatic repulsion.
- (D1) When the number average particle size of the pigment is 500 nm or less, the smaller the number average particle size, the more the particles agglomerate due to the increase in surface area, which may cause residue generation after development.
- the (D1) pigment is contained as the (D) colorant
- the dispersion stability when the negative photosensitive resin composition contains the (D1) pigment or the like by containing the (E) dispersant The properties can be improved, and the pattern processability with an alkaline developer, the resolution after development, and the storage stability of the coating liquid can be improved.
- the dispersant (E) has, for example, a dispersant having only a basic group, a dispersant having a basic group and an acidic group, a dispersant having only an acidic group, and a structure in which the basic group is salt-formed with an acid.
- examples thereof include a dispersant, a dispersant having a structure in which an acidic group is salted with a base, and a dispersant having neither a basic group nor an acidic group. From the viewpoint of improving dispersion stability, improving pattern processability with an alkaline developer, and improving resolution after development, a dispersant having only a basic group, a dispersant having a basic group and an acidic group, and an acid as a basic group.
- a dispersant having a structure in which a salt is formed with the base, or a dispersant having a structure in which an acidic group is salted with a base is preferable, and a dispersant having only a basic group or a dispersant having a basic group and an acidic group is more preferable. ..
- the basic group of the dispersant, or the structure in which the basic group is salt-formed with an acid includes a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt structure, or a pyrrolidine skeleton, a pyrrol skeleton, an imidazole skeleton, and a pyrazole skeleton.
- examples of the counter anion include halogen ion, sulfate ion, sulfonic acid ion, nitrate ion, carboxylic acid ion or phenoxy ion.
- the amine value of the dispersant (E) is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 8 mgKOH / g or more, and even more preferably 10 mgKOH / g or more.
- the amine value is preferably 150 mgKOH / g or less, more preferably 120 mgKOH / g or less, and even more preferably 100 mgKOH / g or less.
- the storage stability of the resin composition can be improved.
- the amine value referred to here means the weight of potassium hydroxide equivalent to the acid that reacts with 1 g of the dispersant (E), and the unit is mgKOH / g.
- E It can be obtained by neutralizing 1 g of the dispersant with an acid and then titrating with an aqueous solution of potassium hydroxide. From the value of the amine value, the amine equivalent (unit: g / mol), which is the resin weight per 1 mol of the basic group such as an amino group, can be calculated.
- the basic group such as the amino group in the dispersant Can be calculated.
- the acid value of the dispersant (E) is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 8 mgKOH / g or more, and even more preferably 10 mgKOH / g or more.
- the acid value is preferably 200 mgKOH / g or less, more preferably 170 mgKOH / g or less, and even more preferably 150 mgKOH / g or less.
- the storage stability of the resin composition can be improved.
- the acid value here means the weight of potassium hydroxide that reacts with 1 g of the (E) dispersant, and the unit is mgKOH / g.
- (E) It can be obtained by titrating 1 g of the dispersant with an aqueous solution of potassium hydroxide. From the value of the acid value, the acid equivalent (unit: g / mol), which is the weight of the resin per 1 mol of the acidic group, can be calculated, and (E) the number of acidic groups in the dispersant can be obtained.
- Examples of the dispersant (E) having a polymer chain include an acrylic resin-based dispersant, a polyoxyalkylene ether-based dispersant, a polyester-based dispersant, a polyurethane-based dispersant, a polyol-based dispersant, a polyethyleneimine-based dispersant, or a polyallylamine.
- Examples include system dispersants. From the viewpoint of pattern processability with an alkaline developer, an acrylic resin-based dispersant, a polyoxyalkylene ether-based dispersant, a polyester-based dispersant, a polyurethane-based dispersant, or a polyol-based dispersant is preferable.
- the content ratio of the (E) dispersant in the negative-type photosensitive resin composition of the present invention improves dispersion stability and alkali development.
- the content ratio of the dispersant (E) is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after development and improving the reliability of the light emitting element.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (F) a cross-linking agent.
- the cross-linking agent refers to a compound having a cross-linking group capable of binding to a resin.
- chemical resistance can be improved and a pattern having a low taper shape can be formed after thermosetting. It is presumed that this is because the (F) cross-linking agent can introduce a new cross-linked structure into the cured film of the resin composition and improve the cross-linking density.
- the introduction of a new crosslinked structure inhibits the dense orientation of the polymer chains and alleviates steric hindrance such as aromatic rings contained in the resin, thereby improving the reflowability during thermosetting.
- the (F) cross-linking agent include an alkoxymethyl cross-linking agent, a methylol cross-linking agent, and an epoxy cross-linking agent, in addition to the (F1) fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent and (F2) indan skeleton-containing epoxy cross-linking agent, which are described later.
- Isocyanuric acid-based epoxy cross-linking agent or oxetanyl cross-linking agent is also preferable.
- the (F) cross-linking agent a compound having at least two or more thermally cross-linking groups selected from the group consisting of an alkoxymethyl group, a methylol group, an epoxy group, and an oxetanyl group in the molecule is preferable.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains an epoxy cross-linking agent as the (F) cross-linking agent.
- Epoxy groups have high thermal reactivity. Since the thermal cross-linking reaction proceeds even at a relatively low temperature, a pattern having a low taper shape can be formed after thermosetting by adding an epoxy cross-linking agent.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains an epoxy cross-linking agent having a condensed polycyclic skeleton as the (F) cross-linking agent.
- the cross-linking agent has a condensed polycyclic skeleton, a pattern having a low taper shape can be formed after development, and halftone characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress the adhesion of residue on the pattern opening after thermosetting. This is because the condensed polycyclic skeleton interacts remarkably with the condensed polycyclic skeleton of the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator described later (C1-1a), thereby surrounding the photopolymerization initiator. It is considered that the cross-linking agent having a hydrophobic condensed polycyclic skeleton is unevenly distributed in the surface to suppress side etching during development.
- the condensed polycyclic skeleton of the cross-linking agent includes fluorene skeleton, benzofluorene skeleton, dibenzofluorene skeleton, inden skeleton, indan skeleton, benzoinden skeleton, benzoindan skeleton, dihydroanthracene skeleton, dihydrobenzoanthracene skeleton, and dihydro.
- a phenanthrene skeleton a dihydrobenzophenanthrene skeleton, a dihydronaphthalene skeleton, a dihydrobenzonaphthalene skeleton, a tetrahydronaphthalene skeleton, and a tetrahydrobenzonaphthalene skeleton.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention is selected from the group consisting of (F1) fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent and (F2) indan skeleton-containing epoxy cross-linking agent as the epoxy cross-linking agent having a condensed polycyclic skeleton. It is preferable to contain one or more types.
- the fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent refers to a compound having an epoxy group which is a thermally cross-linking group in the molecule and a fluorene skeleton.
- the indane skeleton-containing epoxy cross-linking agent refers to a compound having a thermally cross-linking group in the molecule and an indane skeleton.
- a low-tapered pattern can be formed after development and halftone characteristics. Can be improved. This is because the fluorene skeleton and the indan skeleton interact remarkably with the condensed polycyclic skeleton of the condensed polycyclic skeleton-containing photopolymerization initiator described later (C1-1a), thereby surrounding the photopolymerization initiator. It is considered that the cross-linking agent having a hydrophobic fluorene skeleton or indan skeleton is unevenly distributed in the surface to suppress side etching during development.
- Examples of the (F1) fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent include 9,9-bis [4- (2-glycidoxyethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis (4-glycidoxyphenyl) fluorene, and 9 , 9-Bis [4- (2-glycidoxyethoxy) -1-naphthyl] fluorene, or 9,9-bis [3,4-bis (2-glycidoxyethoxy) phenyl] fluorene.
- Examples of the (F2) indane skeleton-containing epoxy cross-linking agent include 1,1-bis [4- (2-glycidoxyethoxy) phenyl] indane, 1,1-bis (4-glycidoxyphenyl) indane, and 1 , 1-bis [4- (2-glycidoxyethoxy) phenyl] -3-phenyl indane, 1,1-bis [4- (2-glycidoxyethoxy) -1-naphthyl] indane, 1,1- Bis [3,4-bis (2-glycidoxyethoxy) phenyl] indane, 2,2-bis [4- (2-glycidoxyethoxy) phenyl] indane, or 2,2-bis [3,4- Bis (2-glycidoxyethoxy) phenyl] indane can be mentioned.
- the (F1) fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent and the (F2) indane skeleton-containing epoxy cross-linking agent can be synthesized by a known method.
- the total content of the (F1) fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent and the (F2) indan skeleton-containing epoxy cross-linking agent in the negative photosensitive resin composition of the present invention is a low taper shape after development and thermosetting. From the viewpoint of pattern formation and improvement of halftone characteristics, when the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass, 1 part by mass or more is preferable, and 5 parts by mass or more is more preferable. preferable.
- the total content of the (F1) fluorene skeleton-containing epoxy cross-linking agent and the (F2) indan skeleton-containing epoxy cross-linking agent is preferably 50 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less, from the viewpoint of suppressing the generation of residues after development. Is more preferable.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (G) a sensitizer.
- the (G) sensitizer absorbs the energy of UV light at the time of exposure, generates excited triplet electrons by internal conversion and intersystem crossing, and transfers the energy to the above-mentioned (C1) photopolymerization initiator or the like. A compound having a sensitizing effect that can be mediated.
- the sensitivity at the time of exposure can be improved. This is because, for example, the (G) sensitizer absorbs long-wavelength light that the (C1) photopolymerization initiator does not absorb, and the energy is absorbed from the (G) sensitizer (C1).
- a thioxanthone-based sensitizer is also preferable in addition to the (G1) fluorene skeleton-containing sensitizer and (G2) indane skeleton-containing sensitizer described later.
- the thioxanthone-based sensitizer include thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, and 2,4-dichlorothioxanthone. Be done.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a (G) sensitizer having a condensed polycyclic skeleton as the (G) sensitizer.
- G Since the sensitizer has a condensed polycyclic skeleton, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development. In addition, the halftone characteristics can be improved.
- Condensed polycyclic skeletons of the sensitizer include fluorene skeleton, benzofluorene skeleton, dibenzofluorene skeleton, inden skeleton, indan skeleton, benzoinden skeleton, benzoindan skeleton, dihydroanthracene skeleton, dihydrobenzoanthracene skeleton, It is preferable to have at least one selected from the group consisting of a dihydrophenanthrene skeleton, a dihydrobenzophenanthrene skeleton, a dihydronaphthalene skeleton, a dihydrobenzonaphthalene skeleton, a tetrahydronaphthalene skeleton, and a tetrahydrobenzonaphthalene skeleton.
- a substituent containing an unshared electron pair that can be coupled to a condensed polycyclic skeleton and / or a substituent containing a ⁇ bond that can be conjugated to a condensed polycyclic skeleton.
- Substituents containing unshared electron pairs include halogens, amino groups, hydroxy groups, alkoxy groups, or mercapto groups.
- Examples of the substituent containing a ⁇ bond include an aryl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, and a sulfo group.
- examples of the substituent containing a ⁇ bond include a structure in which a carbon atom on a condensed polycyclic skeleton forms an unsaturated double bond containing a ⁇ bond with a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom (dialkyl). Oxygen group, dialkylcarbonyl group, or dialkylthiocarbonyl group, etc.).
- the negative photosensitive resin composition of the present invention is a group consisting of (G1) a fluorene skeleton-containing sensitizer and (G2) an indan skeleton-containing sensitizer as a (G) sensitizer having a condensed polycyclic skeleton. It is preferable to contain one or more kinds selected from the above.
- the fluorene skeleton-containing sensitizer is a compound containing a fluorene skeleton in the molecule and having a sensitizing effect.
- the indane skeleton-containing sensitizer is a compound containing an indane skeleton in the molecule and having a sensitizing effect.
- sensitivity during exposure can be improved and a low-taper shape after development can be achieved.
- a pattern can be formed.
- the halftone characteristics can be improved.
- the compatibility between the sensitizer and the photopolymerization initiator can be enhanced, and the energy transfer of UV light during exposure is efficient. It is thought that this is because it progresses in a targeted manner.
- Examples of the (G1) fluorenone skeleton-containing sensitizer include 2-bromofluorenone, 2-phenylfluorenone, 2-nitrofluorenone, 2,7-dinitrofluorenone, 2-cyanofluorenone, benzofluorenone, 9-fluorenone, and 9-.
- Thiofluorenone benzo-9-fluorenone, dibenzo-9-fluorenone, 2-chloro-9-fluorenone, 2-bromo-9-fluorenone, 2-iodo-9-fluorenone, 2-phenyl-9-fluorenone, 2-nitro Examples thereof include -9-fluorenone, 2,7-dinitro-9-fluorenone, 2-cyano-9-fluorenone, or 2-carboxy-9-fluorenone.
- Examples of the (G2) indane skeleton-containing sensitizer include 6-bromoindane, 6-phenylindane, 6-nitroindane, 6-cyanoindane, 6-bromoindane, 6-nitroindane, benzoindane, and indane-1.
- benzoindan-1-one benzoinden, inden-1-one, benzoinden-1-one, 6-chloroindane-1-one, 6-bromoindane-1-one, 6-iodoindane-1 -On, 6-phenylindane-1-one, 6-nitroindane-1-one, 6-cyanoindane-1-one, or 6-carboxyindane-1-one, 6-bromoindane-1-one, or 6-Nitroindene-1-one can be mentioned.
- the (G1) fluorene skeleton-containing sensitizer and the (G2) indane skeleton-containing sensitizer can be synthesized by a known method.
- the total content of the (G1) fluorene skeleton-containing sensitizer and the (G2) indane skeleton-containing sensitizer in the negative photosensitive resin composition of the present invention improves sensitivity during exposure and low taper after development. From the viewpoint of shape pattern formation and improvement of halftone characteristics, when the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass, 0.1 parts by mass or more is preferable, and 3 parts by mass is preferable. More than a portion is more preferable.
- the total content of the (G1) fluorene skeleton-containing sensitizer and the (G2) indane skeleton-containing sensitizer is 20 parts by mass or less from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and suppressing residual generation after development. Is preferable, and 10 parts by mass or less is more preferable.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a chain transfer agent.
- a chain transfer agent By containing an appropriate amount of the chain transfer agent, the sensitivity at the time of exposure can be improved, and a pattern having a low taper shape can be formed after development.
- a thiol compound is preferable.
- the content of the chain transfer agent in the negative photosensitive resin composition of the present invention is 0.01 part by mass when the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass. The above is preferable. On the other hand, the content of the chain transfer agent is preferably 15 parts by mass or less.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a polymerization inhibitor.
- a polymerization inhibitor By containing an appropriate amount of the polymerization inhibitor, it is possible to suppress the generation of residues after development and improve the resolution after development.
- the content of the polymerization inhibitor in the negative photosensitive resin composition of the present invention is 0.01 part by mass when the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radical polymerizable compound is 100 parts by mass. The above is preferable.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 10 parts by mass or less.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a silane coupling agent.
- a silane coupling agent By containing an appropriate amount of the silane coupling agent, the adhesion between the cured film and the underlying substrate can be improved.
- the silane coupling agent a trifunctional organosilane, a tetrafunctional organosilane, or a silicate compound is preferable.
- the content of the silane coupling agent in the negative photosensitive resin composition of the present invention is 0.01 mass by mass when the total of (A) alkali-soluble resin and (B) radically polymerizable compound is 100 parts by mass. More than a part is preferable.
- the content of the silane coupling agent is preferably 15 parts by mass or less.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a surfactant.
- a surfactant By containing an appropriate amount of the surfactant, the surface tension of the resin composition can be arbitrarily adjusted, and the leveling property at the time of coating and the film thickness uniformity of the coating film can be improved.
- a fluororesin-based surfactant, a silicone-based surfactant, a polyoxyalkylene ether-based surfactant, or an acrylic resin-based surfactant is preferable.
- the content ratio of the surfactant in the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.001% by mass or more of the entire negative photosensitive resin composition. On the other hand, the content ratio of the surfactant is preferably 1% by mass or less.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a solvent.
- the solvent from the viewpoint of solubility of various resins and various additives, a compound having an alcoholic hydroxyl group, a compound having a carbonyl group, or a compound having three or more ether bonds is preferable.
- a compound having a boiling point of 110 ° C. or higher under atmospheric pressure is more preferable from the viewpoint of improving the film thickness uniformity by suppressing coating unevenness.
- a compound having a boiling point of 250 ° C. or lower under atmospheric pressure is more preferable.
- the content ratio of the solvent in the negative photosensitive resin composition of the present invention can be appropriately adjusted according to the coating method and the like. For example, when a coating film is formed by spin coating, it is generally 50 to 95% by mass of the entire negative photosensitive resin composition.
- the solvent is preferably a solvent having a carbonyl group or an ester bond.
- the dispersion stability when the negative photosensitive resin composition contains (D1) pigment or the like can be improved, the generation of a residue in the developing solution can be suppressed, and the generation of residue can be suppressed.
- the storage stability of the coating solution can be improved.
- the carbonyl group is preferably an alkylcarbonyl group, a dialkylcarbonyl group, a formyl group, a carboxy group, an amide group, an imide group, a urea bond, or a urethane bond, and an alkylcarbonyl group.
- a group, a dialkylcarbonyl group, or a formyl group is more preferable, and an alkylcarbonyl group or a dialkylcarbonyl group is even more preferable.
- ester bond a carboxylic acid ester bond, a carbonic acid ester bond, or a formate ester bond is preferable, and a carboxylic acid ester bond is more preferable.
- carboxylic acid ester bonds an acetate bond, a propionate bond, or a butyrate bond is more preferable, and an acetate bond is further preferable.
- Examples of the solvent having an acetate bond include 3-methoxy-n-butyl acetate, 3-methyl-3-methoxy-n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, and diethylene glycol.
- Examples thereof include monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanol acetate, propylene glycol diacetate, or 1,4-butanediol diacetate.
- the content ratio of the solvent having a carbonyl group or an ester bond in the solvent is preferably 30 to 100% by mass, more preferably 50 to 100% by mass, and 70 to 100% by mass. % Is more preferable.
- the content ratio is 30 to 100% by mass, the dispersion stability of the (D1) pigment can be improved, the generation of the residue of the developing solution can be suppressed, and the storage stability of the coating solution can be improved.
- an alkali-soluble resin (B) a radically polymerizable compound, (C1) a photopolymerization initiator, other additives, and an arbitrary solvent are added to the pigment dispersion, and the mixture is stirred for 20 minutes to 3 hours. To make a uniform solution. After stirring, the obtained solution is filtered to obtain the negative photosensitive resin composition of the present invention.
- a bead mill is preferable as the disperser. Examples of the beads of the bead mill include titania beads, zirconia beads, and zircon beads.
- the bead diameter of the bead mill is preferably 0.01 to 6 mm, more preferably 0.015 to 5 mm, and even more preferably 0.03 to 3 mm.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention can be cured to produce a cured film. Then, it is possible to obtain a cured film containing a pattern having a low taper shape.
- the taper angle of the inclined side in the cross section of the cured pattern contained in the cured film from the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 10 ° or more, more preferably 15 ° or more from the viewpoint of improving the resolution of the display device.
- the taper angle of the inclined side in the cross section of the cured pattern included in the cured film is preferably 60 ° or less, more preferably 45 ° or less, from the viewpoint of preventing electrode disconnection, suppressing electric field concentration, and suppressing deterioration of the light emitting element.
- the optical density in the visible light region per 1 ⁇ m of the film thickness is determined from the viewpoint of reducing external light reflection by improving the light blocking effect and improving the contrast of the display device. 0.3 or more is preferable, 1.0 or more is more preferable, and 1.5 or more is further preferable.
- the visible light region has a wavelength of about 400 to 700 nm. In particular, it is suitable for applications that require high contrast, and is preferable as a pixel dividing layer, a TFT flattening layer, a TFT protective layer, an interlayer insulating layer, or a gate insulating layer having a light-shielding property of an organic EL display.
- the optical density per 1 ⁇ m of the film thickness is preferably 5.0 or less, more preferably 3.0 or less, from the viewpoint of improving sensitivity during exposure and forming a pattern having a low taper shape.
- the optical density per 1 ⁇ m of the film thickness of the cured film can be adjusted by the composition and content ratio of the colorant (D) described above.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention can form a pattern having a stepped shape with a sufficient film thickness difference between the thick film portion and the thin film portion while maintaining high sensitivity.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention collectively forms a stepped shape of a pixel dividing layer in an organic EL display, which is required to have characteristics such as high sensitivity, halftone characteristics, and a low taper shape. It is particularly suitable for applications such as.
- FIG. 2 shows an example of a cross section of a cured pattern having a stepped shape obtained from the negative photosensitive resin composition of the present invention.
- the thick film portion 34 in the stepped shape corresponds to the cured portion at the time of exposure and has the maximum film thickness of the cured pattern.
- the thin film portions 35a, 35b, and 35c in the stepped shape correspond to the halftone exposed portion at the time of exposure and have a film thickness smaller than the thickness of the thick film portion 34.
- the taper angles ⁇ a , ⁇ b , ⁇ c , ⁇ d , and ⁇ e of the inclined sides 36a, 36b, 36c, 36d, and 36e in the cross section of the cured pattern having a stepped shape are all low taper. .. As shown in FIG.
- the taper angles ⁇ a , ⁇ b , ⁇ c , ⁇ d , and ⁇ e are the horizontal sides 37 of the underlying substrate on which the curing pattern is formed, or the thin film portions 35a, 35b,
- the forward taper means that the taper angle is larger than 0 ° and less than 90 °
- the reverse taper means that the taper angle is larger than 90 ° and less than 180 °. .
- the rectangle means that the taper angle is 90 °
- the low taper means that the taper angle is larger than 0 ° and within the range of 60 °.
- the taper angle of the inclined side in the cross section of the cured pattern having a stepped shape obtained from the negative photosensitive resin composition of the present invention is the same as the preferable taper angle of the cured pattern having the low taper shape described above.
- the region having the largest thickness is defined as the thick film portion 34.
- a region having a thickness smaller than the thickness of the thick film portion 34 is referred to as a thin film portion 35.
- the film thickness difference ( ⁇ T FT-HT ) ⁇ m between (T FT ) and (T HT ) is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1.0 ⁇ m or more, further preferably 1.5 ⁇ m or more, and 2.0 ⁇ m. The above is even more preferable, 2.5 ⁇ m or more is particularly preferable, and 3.0 ⁇ m or more is most preferable.
- the film thickness difference is 1.5 ⁇ m or more, the contact area with the vapor deposition mask when forming the light emitting layer can be reduced, the decrease in the yield of the panel can be suppressed, and the reliability of the light emitting element can be improved. Further, since the cured pattern layer having a stepped shape has a sufficient film thickness difference, the process time can be shortened.
- the film thickness difference ( ⁇ T FT-HT ) ⁇ m is preferably 10.0 ⁇ m or less, more preferably 9.5 ⁇ m or less, further preferably 9.0 ⁇ m or less, further preferably 8.5 ⁇ m or less, and further preferably 8.0 ⁇ m or less. Is particularly preferable. When the film thickness difference is 10.0 ⁇ m or less, the exposure amount at the time of forming a curing pattern having a stepped shape can be reduced, and the tact time can be shortened.
- Thickness (T FT) ⁇ m and the thin film portion 35a of the thick portion 34, 35b, 35c of the thickness (T HT) [mu] m preferably satisfies represented by the relationship by the formula ( ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ).
- the negative photosensitive resin composition of the present invention can form a pattern having a low taper shape, and can obtain a cured film having excellent heat resistance. Further, since the reliability of the light emitting element can be improved, it is particularly suitable for applications where defects or characteristic deterioration of the element due to degassing due to thermal decomposition and disconnection of the electrode wiring due to the pattern shape of a high taper are assumed. Therefore, it is suitable for any application such as a pixel dividing layer, a TFT flattening layer, a TFT protective layer, an interlayer insulating layer, or a gate insulating layer of an organic EL display.
- the organic EL display of the present invention preferably has a curved display portion.
- the radius of curvature of the curved surface is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, from the viewpoint of suppressing display defects in the display portion composed of the curved surface.
- the radius of curvature of the curved surface is preferably 10 mm or less, more preferably 7 mm or less, still more preferably 5 mm or less, from the viewpoint of miniaturization and high resolution of the organic EL display.
- a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of organic EL display As a process using the negative photosensitive resin composition of the present invention, a schematic cross-sectional view is shown in FIG. 1 as an example of a process in which a cured film of the composition is used as a light-shielding pixel dividing layer of an organic EL display. I will explain.
- step 1 a thin film transistor (hereinafter, "TFT") 2 is formed on a glass substrate 1, a photosensitive material for a TFT flattening film is formed, a pattern is processed by photolithography, and then heat curing is performed. To form a cured film 3 for TFT flattening.
- TFT thin film transistor
- step 2 a silver-palladium-copper alloy (hereinafter, “APC”) is formed by sputtering, and a pattern is processed by etching using a photoresist to form an APC layer, and further, an upper layer of the APC layer is formed.
- ITO Indium tin oxide
- step 3 the negative photosensitive resin composition of the present invention is applied and prebaked to form a prebaked film 5a.
- step 4) the active chemical line 7 is irradiated through the mask 6 having the desired pattern.
- step 5 after developing and pattern processing, bleaching exposure and middle baking are performed as necessary, and thermosetting is performed to obtain a cured pattern 5b having a desired pattern as a light-shielding pixel dividing layer.
- step 6 the EL light emitting material is deposited by thin film deposition through a mask to form the EL light emitting layer 8, and a magnesium-silver alloy (hereinafter, “MgAg”) is formed by thin film deposition to form a photoresist.
- MgAg magnesium-silver alloy
- a transparent electrode 9 is formed as a second electrode by pattern processing by etching.
- step 7 a photosensitive material for a flattening film is formed, patterned by photolithography, and then thermoset to form a cured film 10 for flattening, and then the cover glass 11 is bonded.
- an organic EL display having the negative photosensitive resin composition of the present invention as a light-shielding pixel dividing layer is obtained.
- the method for manufacturing a display device such as an organic EL display using the negative photosensitive resin composition of the present invention has the following steps (1) to (4).
- a method for manufacturing a display device using the negative photosensitive resin composition of the present invention includes (1) a step of forming a coating film of the negative photosensitive resin composition on a substrate.
- a method for forming a negative photosensitive resin composition for example, a method of applying the above-mentioned resin composition on a substrate or a method of applying the above-mentioned resin composition on a substrate in a pattern is used. Can be mentioned.
- the substrate may be, for example, an oxide, metal (molybdenum, silver, copper, aluminum, chromium, or titanium) having one or more selected from indium, tin, zinc, aluminum, and gallium as electrodes or wirings on glass. Etc.), or a substrate on which CNT (Carbon Nano Tube) is formed is used.
- oxide having one or more kinds selected from indium, tin, zinc, aluminum, and gallium include indium tin oxide (ITO).
- ⁇ Method of applying a negative photosensitive resin composition on a substrate examples include spin coating, curtain flow coating, spray coating, and slit coating.
- the coating film thickness varies depending on the coating method, the solid content concentration and viscosity of the resin composition, etc., but is usually applied so that the film thickness after coating and prebaking is 0.1 to 30 ⁇ m.
- the negative photosensitive resin composition is applied onto the substrate and then prebaked to form a film.
- an oven, a hot plate, an infrared ray, a flash annealing device, a laser annealing device, or the like can be used.
- the prebake temperature is preferably 50 to 150 ° C.
- the prebaking time is preferably 30 seconds to several hours. Pre-baking may be performed in two or more stages, such as pre-baking at 80 ° C. for 2 minutes and then pre-baking at 120 ° C. for 2 minutes.
- Examples of the method for patterning the coating film of the negative photosensitive resin composition formed on the substrate include a method of directly patterning by photolithography and a method of patterning by etching. From the viewpoint of improving productivity by reducing the number of steps and shortening the process time, a method of directly pattern processing by photolithography is preferable.
- the method for manufacturing a display device using the negative photosensitive resin composition of the present invention is as follows: (2) a step of irradiating the coating film of the negative photosensitive resin composition described above with an active chemical ray through a photomask. Has.
- Examples of the method of irradiating the coating film of the negative photosensitive resin composition with active chemical rays through a photomask include a stepper, a scanner, a mirror projection mask aligner (MPA), and a parallel light mask aligner (PLA).
- MPA mirror projection mask aligner
- PDA parallel light mask aligner
- the exposure wavelength of the active chemical beam is preferably 10 nm or more, more preferably 100 nm or more, and even more preferably 200 nm or more.
- the exposure wavelength of the active chemical beam is preferably 450 nm or less, more preferably 420 nm or less, and even more preferably 380 nm or less.
- j-line (wavelength 313 nm), i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), or g-line (wavelength 436 nm) of a mercury lamp, or a mixed line of i-line, h-line and g-line is particularly preferable.
- Examples of the active chemical beam include ultraviolet rays, visible light, electron beam, X-ray, XeF (wavelength 351 nm) laser, XeCl (wavelength 308 nm) laser, KrF (wavelength 248 nm) laser, ArF (wavelength 193 nm) laser and the like. Be done.
- the exposure amount of the active chemical beam is preferably 100 J / m 2 (10 mJ / cm 2 ) to 30,000 J / m 2 (3,000 mJ / cm 2 ) or less in terms of i-line illuminance value.
- the photomask is a photomask having a pattern including a light-transmitting portion and a light-shielding portion, and has a transmittance lower than the value of the light-transmitting portion and a transmittance between the light-transmitting portion and the light-shielding portion. It is preferable to use a halftone photomask having a semi-transmissive portion, which is higher than the value of the light-shielding portion. By exposing with a halftone photomask, it is possible to form a pattern having a stepped shape after development.
- the portion formed from the exposed portion irradiated with the active chemical ray through the translucent portion corresponds to the thick film portion, and the active chemical ray is irradiated through the semipermeable membrane portion.
- the portion formed from the halftone exposed portion corresponds to the thin film portion.
- the halftone photomask has a portion where the translucent portion and the semipermeable portion are adjacent to each other. By having a portion where the translucent portion and the semipermeable portion are adjacent to each other, it corresponds to the thick film portion corresponding to the translucent portion on the photomask and the semipermeable portion on the photomask after development. It is possible to form a pattern having the thin film portion to be formed.
- the halftone photomask has a portion where the light-shielding portion and the semipermeable membrane portion are adjacent to each other. After development, a pattern having an opening corresponding to the light-shielding portion on the photomask and the thin film portion corresponding to the semipermeable portion on the photomask can be formed.
- the halftone photomask has the above-mentioned portions, it is possible to form a pattern having a stepped shape including the thick film portion, the thin film portion and the opening after development.
- the transmittance of the translucent portion in the halftone photomask is (% T FT )%
- the transmittance (% T HT )% of the semi-transmissive portion is 10% of (% T FT )%.
- the above is preferable, 15% or more is more preferable, 20% or more is further preferable, and 25% or more is particularly preferable.
- the transmittance (% THT )% of the semipermeable membrane is within the above range, the exposure amount at the time of forming a pattern having a stepped shape can be reduced, and the tact time can be shortened.
- the transmittance (% THT )% of the semipermeable membrane portion is preferably 60% or less of (% TFT )%, more preferably 55% or less, further preferably 50% or less, and particularly preferably 45% or less. ..
- the transmittance (% THT )% of the semipermeable membrane is within the above range, the film thickness difference between the thick film portion and the thin film portion and the film thickness difference between the adjacent thin film portions on both sides of an arbitrary step are sufficient. By making it large, deterioration of the light emitting element can be suppressed. Further, since the pattern layer having the stepped shape has a sufficient film thickness difference, the process time can be shortened.
- the transmittance (% THT )% of the semitransparent portion is 30% of (% TFT )%.
- the film thickness of the thin portion of the case (T HT30) [mu] m, and the transmittance of the semi-light-transmitting portion (% T HT)% is, the thickness of the thin portion of the case is 20% of (% T FT) (
- the film thickness difference ( ⁇ THT30-HT20 ) ⁇ m between ( THT30 ) and ( THT20 ) is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and 0.7 ⁇ m or more.
- the film thickness difference is preferably 1.5 ⁇ m or less, more preferably 1.4 ⁇ m or less, further preferably 1.3 ⁇ m or less, and particularly preferably 1.2 ⁇ m or less.
- the film thickness difference is within the above range, it is possible to reduce the occurrence of film thickness variation due to slight fluctuation of the exposure amount due to the apparatus or the like, and thus it is possible to improve the film thickness uniformity and the yield in the production of the organic EL display. ..
- the method for manufacturing a display device using the negative photosensitive resin composition of the present invention includes (3) a step of developing with an alkaline solution to form a pattern of the negative photosensitive resin composition.
- Examples of the method of developing with an alkaline solution after irradiating the active chemical beam through a photomask include a method of developing with an automatic developing machine. Since the negative-type photosensitive resin composition has negative-type photosensitive, the unexposed portion can be removed with a developing solution after development to form a relief pattern. Further, by developing with an alkaline solution, it is possible to suppress the generation of development residue at the opening and improve the light emission reliability of the display device.
- the developing solution is preferably an alkaline solution.
- the alkaline solution is preferably an organic alkaline solution or an aqueous solution of an alkaline compound, and examples thereof include diethanolamine, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and potassium carbonate.
- the alkaline solution preferably contains one or more selected from tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, trimethylamine, and triethylamine, and tetramethylammonium hydroxide.
- An organic solvent may be used as the developing solution.
- As the developing solution a mixed solution containing both an organic solvent and a poor solvent for the negative photosensitive resin composition may be used.
- the alkali concentration of the alkaline solution is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 2% by mass or more.
- the alkali concentration is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less.
- Examples of the developing method include paddle development, spray development, and dip development.
- Paddle development is preferable as the development method from the viewpoint of suppressing equipment contamination during development and reducing process costs by reducing the amount of developer used. By suppressing device contamination during development, substrate contamination during development can be suppressed, and the reliability of the display device can be improved.
- spray development is preferable as the development method.
- dip development is preferable as the developing method.
- the development time is preferably 5 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer, further preferably 30 seconds or longer, and particularly preferably 1 minute or longer.
- the development time is preferably 30 minutes or less, more preferably 15 minutes or less, further preferably 10 minutes or less, and particularly preferably 5 minutes or less.
- a rinsing solution water is preferable when an alkaline aqueous solution is used as the developing solution.
- an aqueous solution of alcohols, an aqueous solution of esters, an aqueous solution of an acidic compound, or an organic solvent may be used.
- the method for manufacturing a display device using the negative photosensitive resin composition of the present invention is performed after the step of developing with the alkaline solution (3) above to form a pattern of the negative photosensitive resin composition. Further, it is preferable to have a step of photocuring the pattern. As a step of photocuring the pattern, it is preferable to irradiate the pattern of the negative photosensitive resin composition with active chemical rays. The method of irradiating the active chemical ray and the active chemical ray are the same as the step of irradiating the coating film of the negative type photosensitive resin composition with the active chemical ray through a photomask.
- the step of photocuring the pattern improves the crosslink density of the pattern and reduces the amount of low molecular weight components that cause degassing, so that the reliability of the display device provided with the pattern of the negative photosensitive resin composition can be improved. Further, when the pattern of the negative photosensitive resin composition has a stepped shape, the pattern reflow during the heat curing of the pattern can be suppressed, and a sufficient film thickness difference between the thick film portion and the thin film portion even after the thermosetting. A pattern having a certain step shape can be formed. In addition, the flatness is improved by maintaining the reflowability of the film surface during thermosetting, and the decrease in the yield of the panel can be suppressed.
- the contact area with the vapor deposition mask when forming the organic EL layer can be reduced, so that a decrease in the yield of the panel can be suppressed and a light emitting element can be suppressed. Can improve the reliability of.
- the photomask in the step of irradiating the coating film of the negative type photosensitive resin composition with active chemical rays through the photomask is a halftone photomask
- the activity in the step of photocuring the pattern is (E BLEACH ) mJ / cm 2
- the exposure amount in the transmission portion of the photomask in the step of irradiating the active chemical line through the photomask (2) is (E EXPO ) mJ / cm.
- the exposure ratio (E BLEACH ) / (E EXPO ) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.3 or more, further preferably 0.5 or more, and even more preferably 0.7 or more.
- the exposure amount ratio is particularly preferable.
- the exposure amount ratio is preferably 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, and further preferably 1 or more.
- the exposure ratio is preferably less than 4, more preferably less than 3.5, and even more preferably less than 3.
- middle baking After obtaining the pattern of the negative photosensitive resin composition, middle baking may be performed. By performing middle baking, the resolution after thermosetting is improved, and the pattern shape after thermosetting can be arbitrarily controlled.
- the method for manufacturing a display device using the negative photosensitive resin composition of the present invention is as follows: (4) The pattern of the negative photosensitive resin composition described above is heated to cure the negative photosensitive resin composition. Has a step of obtaining.
- Examples of the method of heating the pattern of the negative photosensitive resin composition include a method of heating using an oven, a hot plate, an infrared ray, a flash annealing device, or a laser annealing device.
- the temperature for thermosetting is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, still more preferably 250 ° C. or higher, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured film and forming a pattern having a low taper shape after thermosetting.
- the temperature for thermosetting is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 450 ° C. or lower, and even more preferably 400 ° C. or lower.
- the time for thermosetting is preferably 1 minute or longer, more preferably 5 minutes or longer, further preferably 10 minutes or longer, and particularly preferably 30 minutes or longer, from the viewpoint of forming a pattern having a low taper shape after thermosetting.
- the thermosetting time is preferably 300 minutes or less, more preferably 250 minutes or less, further preferably 200 minutes or less, and particularly preferably 150 minutes or less. Further, the thermosetting may be performed in two or more stages, such as thermosetting at 150 ° C. for 30 minutes and then thermosetting at 250 ° C. for 30 minutes.
- the heat-curing treatment atmosphere includes, for example, an atmosphere of air, oxygen, nitrogen, helium, neon, argon, krypton or xenon, and a gas atmosphere containing 1 to 10,000 ppm (0.0001 to 1% by mass) of oxygen. Alternatively, it may be under vacuum. From the viewpoint of shortening the tact time during thermosetting, air is preferable. Further, from the viewpoint of improving the reliability of the light emitting element, in a nitrogen, helium, neon, argon, krypton or xenon atmosphere, in a gas atmosphere containing 10,000 to 10,000 ppm (0.0001 to 1% by mass) of oxygen, or in a gas atmosphere. Vacuum is preferred. As the gas containing oxygen, a gas containing oxygen at 1,000 ppm or less is more preferable, and a gas containing 100 ppm or less is further preferable.
- BYK-167 "DISPERBYK” (registered trademark) -167 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd .; a polyurethane-based dispersant having a tertiary amino group having an amine value of 13 mgKOH / g (solid content concentration: 52% by mass))
- DNFLN 2,7-dinitro-9-fluorenone
- DPCA-60 "KAYARAD” (registered trademark) DPCA-60 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd .; ⁇ -caprolactone-modified didi having 6 oxypentylene carbonyl structures in the molecule Pentaerythritol hexaacrylate) DPHA: "KAYARAD” (registered trademark) DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd .; dipentaerythritol hexaacrylate)
- GMA Glycidyl methacrylate
- Acid-modified epoxy resin, acid equivalent: 570, double bond equivalent: 520 g / mol manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
- the hydroxy group-containing diamine compound (HA) having the following structure used in Synthesis Example 4 was synthesized by a known method.
- Synthesis Examples 1 to 5, 7, 8 and 10 are the methods described in International Publication No. 2017/057281
- Synthesis Example 6 is the method described in International Publication No. 2017/051743
- Synthesis Example 9 is , International Publication No. 2017/159876, each resin was synthesized by a known method.
- GMA having an epoxy group was reacted with the carboxy group in the resin derived from MAA, and all the epoxy groups of GMA were cycloadditionally added.
- Sodium silicate aqueous solution Na 2 O ⁇ nSiO 2 ⁇ mH so that the coating amount of silica becomes 10.0 parts by mass in terms of SiO 2 with respect to 100 parts by mass of the black pigment with respect to the aqueous pigment suspension. 2 O; 30% by mass as sodium oxide, 10% by mass as silicon dioxide) diluted 100-fold with deionized water and 0.001 mol / L sulfuric acid were added to precipitate silica on the particle surface of the black pigment. And covered.
- the aqueous sodium aluminate solution Na 2 O. So that the amount of alumina coated on the aqueous pigment suspension is 2.0 parts by mass in terms of Al 2 O 3 with respect to 100 parts by mass of the black pigment.
- nAl 2 O 3 ⁇ mH 2 O ; 40 weight% as sodium oxide, with a liquid 50% by mass was diluted 100-fold with deionized water as alumina, were added to sulfuric acid 0.001 mol / L, the silica-coated layer Alumina was precipitated on the surface and coated.
- the coating amounts of silica and alumina of the surface-coated benzofuranone-based black pigment were 100 parts by mass of the black pigment, respectively.
- the value of SiO 2 was 10.0 parts by mass
- the value of Al 2 O 3 was 2.0 parts by mass
- the average coverage of the coating layer with respect to the pigment was 97.5%.
- Pigment Dispersion Liquid (Bk-3) to Pigment Dispersion Liquid (Bk-8) The (D) colorant, (A1) first resin and (E) dispersant shown in Table 2-1.
- Pigment dispersion liquid (Bk-3) to pigment dispersion liquid (Bk-8) were obtained by carrying out pigment dispersion in the same manner as in Preparation Example 2 according to the types and ratios thereof.
- compositions of Preparation Examples 1 to 8 are collectively shown in Table 2-1.
- the maximum transmission wavelengths of the colorants (mixtures of PR179, P.Y.192 and P.B.60) contained in the dispersion liquid (Bk-9) are shown below.
- Bk-S0084 350nm P. R. 179, P.I. Y. 192 and P.M.
- Table 2-2 summarizes the list and physical property values of the (C1-1) oxime ester-based photopolymerization initiator used in each Example and Comparative Example.
- the structural unit of the acid-modified epoxy resin (ZXR-1816H) and the structural unit of the acid-modified epoxy resin (AE-1) obtained in Synthesis Example 8 are shown below.
- the acid-modified epoxy resin (ZXR-1816H) has a structural unit represented by the general formula (37a).
- the acid-modified epoxy resin (AE-1) has a structural unit represented by the general formula (38a).
- the iodine value of the resin was measured by the Wyeth method based on the method described in "Section 6 Iodine value" of "Test method for valence, saponification value, ester value, iodine value, hydroxyl value, and unsaponifiable matter". ..
- the double bond equivalent (unit: g / mol) was calculated from the measured iodine value (unit: gI / 100 g).
- the pigment dispersion is 1.0 ⁇ 10-5.
- Dilute to a concentration of ⁇ 40% by volume set the refractive index of the diluting solvent to the refractive index of PGMEA, set the refractive index to be measured to 1.6, and irradiate with laser light having a wavelength of 633 nm in the pigment dispersion.
- the number average particle size of the pigment was measured.
- ITO substrate glass substrate in which ITO is formed on glass by sputtering at 100 nm is a tabletop optical surface treatment apparatus (PL16-110; Sen Special Light Source Co., Ltd.). Was used after UV-O 3 cleaning treatment for 100 seconds.
- the Si wafer manufactured by Electronics End Materials Corporation was used after being dehydrated and baked by heating at 130 ° C. for 2 minutes using a hot plate (HP-1SA; manufactured by AS ONE Corporation).
- Sensitivity A gray scale mask (MDRM MODEL 4000-5-FS) for sensitivity measurement using a double-sided alignment single-sided exposure apparatus (mask aligner PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.) by the method described in Example 1 below.
- mask aligner PEM-6M manufactured by Union Optical Co., Ltd.
- i-line wavelength 365 nm
- h-line wavelength 405 nm
- g-line wavelength 436 nm
- the sensitivity is 90 mJ / cm 2 or less, A +, and A, B, and as acceptable C, sensitivity is 60 mJ / cm 2 or less, A +, A, and B and good sensitivity, A + and A having a sensitivity of 45 mJ / cm 2 or less were regarded as excellent in sensitivity.
- Sensitivity is 30 mJ / cm 2 or less
- a gray scale mask (MDRM MODEL 4000) for sensitivity measurement is used using a double-sided alignment single-sided exposure apparatus (mask aligner PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.). After patterning exposure with i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), and g-line (wavelength 436 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp via -5-FS (manufactured by Optito-Line International), a small size for photolithography.
- mask aligner PEM-6M manufactured by Union Optical Co., Ltd.
- a + which has a taper angle of 30 ° or less, was defined as an excellent pattern shape.
- E Cross-section taper angle exceeds 80 ° and 180 ° or less.
- a prebake film of a negative photosensitive resin composition is formed on an ITO substrate with a film thickness of 5 ⁇ m by the method described in Example 1 below, and a double-sided alignment single-sided exposure apparatus (mask aligner PEM-) is formed. 6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.) so that the exposure amount of the translucent part becomes the exposure amount of the sensitivity when the film thickness after prebaking is 5 ⁇ m through the halftone photomask for halftone characteristic evaluation.
- the i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), and g-line (wavelength 436 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp are used for patterning exposure and developed using a small photolithography developing device (AD-2000; manufactured by Takizawa Sangyo Co., Ltd.). After that, a cured film of a negative photosensitive resin composition was prepared using a high-temperature inert gas oven (INH-9CD-S; manufactured by Koyo Thermosystem Co., Ltd.).
- a photomask having a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-permeable portion between the light-transmitting portion and the light-shielding portion was used.
- the transmittance (% THT )% of the semipermeable membrane is 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, and 40% of the transmittance (% TFT ) of the semipermeable membrane, respectively. , 45%, or 50%.
- the translucent portion and the semipermeable portion are adjacent to each other, and the semipermeable portion and the light-shielding portion are adjacent to each other.
- the pattern shape of the translucent portion, the semipermeable portion, and the light-shielding portion all have a line shape. Further, the translucent portion and the light-shielding portion both have a quadrangular shape.
- the pattern dimensions of the translucent portion are 2 ⁇ m, 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 15 ⁇ m, 20 ⁇ m, 30 ⁇ m, 40 ⁇ m, 50 ⁇ m, or 100 ⁇ m, respectively.
- the pattern size of the light-shielding portion is 10 ⁇ m.
- the pattern dimensions of the semipermeable membrane portion have a portion of 2 ⁇ m, 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 15 ⁇ m, 20 ⁇ m, 25 ⁇ m, 30 ⁇ m, 35 ⁇ m, 40 ⁇ m, 45 ⁇ m, 50 ⁇ m, or 100 ⁇ m, respectively.
- FIG. 3 shows an example of the arrangement and dimensions of the translucent portion, the light-shielding portion and the semi-transparent portion.
- the measurement magnification is 10,000 times, the measurement length is 1.0 mm, and the measurement speed is 0.30 mm / s.
- the film thickness after development and the film thickness ( TFT ) ⁇ m after heat curing were measured.
- the film thickness after development and the film thickness ( THT ) ⁇ m after heat curing were measured at locations with different transmittances, and the remaining film after development was measured after heat curing of the semipermeable membrane.
- the minimum film thickness ( THT / min ) ⁇ m was determined.
- a +, A, B and C having a maximum step film thickness of 1.0 ⁇ m or more are passed, and A +, A and B having a maximum step film thickness of 1.5 ⁇ m or more are halftones.
- a gray scale mask (MDRM MODEL 4000-5) for sensitivity measurement using a double-sided alignment single-sided exposure apparatus (mask aligner PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.) by the method described in Example 1 below.
- -FS Small developing device for photolithography after patterning exposure with i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), and g-line (wavelength 436 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp via Opti-Line International).
- a cured film of a negative photosensitive resin composition was prepared using a high-temperature inert gas oven (INH-9CD-S; manufactured by Koyo Thermosystem Co., Ltd.). .. Using an FPD / LSI inspection microscope (OPTIPHOT-300; manufactured by Nikon Corporation), the resolution pattern of the produced cured film was observed, and the presence or absence of residue at the opening of the 20 ⁇ m line and space pattern was observed. Judging as follows, A +, A, and B in which the residual area in the opening is 10% or less are accepted, and A + and A in which the residual area in the opening is 5% or less are the residues.
- a + which was considered to be good and had no residual area in the opening, was regarded as excellent residue.
- a + No residue in the opening, or the area of residue in the opening is 1% or less
- 10% or less The residual area in the opening exceeds 10% and 30% or less
- E The opening The abundance area of the residue in is more than 50% and less than 100%.
- a small developing device for photolithography (AD-2000; Takizawa) After development using (manufactured by Sangyo Co., Ltd.), a cured film of a negative photosensitive resin composition was prepared using a high-temperature inert gas oven (INH-9CD-S; manufactured by Koyo Thermosystem Co., Ltd.).
- the incident light intensity (I 0 ) and transmitted light intensity (I) of the produced cured film were measured using a transmission densitometer (X-Rite 361T (V); manufactured by X-Rite), respectively.
- a small developing device for photolithography (AD-2000; Takizawa)
- a cured film of a negative photosensitive resin composition was prepared using a high-temperature inert gas oven (INH-9CD-S; manufactured by Koyo Thermosystem Co., Ltd.).
- the surface resistivity ( ⁇ / ⁇ ) of the produced cured film was measured using a high resistivity meter (“High Resta” UP; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
- FIG. 4 shows a schematic view of the substrate used.
- an ITO transparent conductive film of 10 nm was formed on the entire surface of a 38 ⁇ 46 mm non-alkali glass substrate 47 by a sputtering method and etched as a first electrode 48 to form a transparent electrode.
- an auxiliary electrode 49 was also formed at the same time to take out the second electrode (FIG. 4 (step 1)).
- the obtained substrate was ultrasonically cleaned with "Semicoclean" (registered trademark) 56 (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 10 minutes, and then washed with ultrapure water.
- "Semicoclean" registered trademark
- the negative photosensitive resin composition is applied and prebaked on this substrate by the method described in Example 1, and after patterning exposure, development and rinsing through a photomask having a predetermined pattern, It was heated and heat-cured.
- openings having a width of 70 ⁇ m and a length of 260 ⁇ m are arranged at a pitch of 155 ⁇ m in the width direction and a pitch of 465 ⁇ m in the length direction, and the insulating layer 50 having a shape in which each opening exposes the first electrode is formed. It was formed only in the effective area of the substrate (FIG. 4 (step 2)). It should be noted that this opening finally becomes a light emitting pixel of the organic EL display.
- the effective area of the substrate was 16 mm square, and the thickness of the insulating layer 50 was about 1.0 ⁇ m.
- an organic EL display was produced using a substrate on which the first electrode 48, the auxiliary electrode 49, and the insulating layer 50 were formed.
- an organic EL layer 51 including a light emitting layer was formed by a vacuum vapor deposition method (FIG. 4 (step 3)).
- the degree of vacuum during vapor deposition was 1 ⁇ 10 -3 Pa or less, and the substrate was rotated with respect to the vapor deposition source during vapor deposition.
- the compound (HT-1) was deposited at 10 nm as the hole injection layer, and the compound (HT-2) was deposited at 50 nm as the hole transport layer.
- a compound (GH-1) as a host material and a compound (GD-1) as a dopant material were deposited on the light emitting layer to a thickness of 40 nm so that the doping concentration was 10%.
- compound (ET-1) and compound (LiQ) were laminated to a thickness of 40 nm at a volume ratio of 1: 1.
- the compound used in the organic EL layer the same compound as that described in International Publication No. 2017/01/2781 was used.
- a cap-shaped glass plate was bonded to the seal using an epoxy resin adhesive, and four 5 mm square bottom emission type organic EL displays were produced on one substrate. ..
- the film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value.
- the organic EL display produced by the above method was made to emit light at 10 mA / cm 2 by direct current drive, and it was observed whether there was a light emission defect such as a non-light emitting region or uneven brightness.
- the produced organic EL display was held at 80 ° C. for 500 hours as a durability test. After the durability test, the organic EL display was made to emit light at 10 mA / cm 2 by direct current drive, and it was observed whether there was any change in the light emitting characteristics such as the light emitting region and the uneven brightness.
- Example 1 Under a yellow light, 0.087 g of OXL-73 and 0.202 g of OXL-21 were weighed, 6.426 g of MBA and 5.100 g of PGMEA were added, and the mixture was stirred and dissolved. Next, 5.165 g of the MBA solution of 30% by mass of the polyimide (PI-1) obtained in Synthesis Example 1, 0.578 g of the MBA solution of 50% by mass of b-1, and 50% by mass of b-3. 1.446 g of the MBA solution of the above was added and stirred to obtain a mixed solution as a uniform solution.
- PI-1 polyimide
- the prepared composition 1 is applied onto an ITO substrate by spin coating at an arbitrary rotation speed using a spin coater (MS-A100; manufactured by Mikasa), and then a buzzer hot plate (HPD-3000BZN; manufactured by AS ONE) is applied. It was prebaked at 110 ° C. for 120 seconds to prepare a prebaked film having a film thickness of about 1.8 ⁇ m.
- MS-A100 manufactured by Mikasa
- HPD-3000BZN manufactured by AS ONE
- the prepared prebake film is spray-developed with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution using a small photolithography developing device (AD-2000; manufactured by Takizawa Sangyo Co., Ltd.), and the time required for the prebake film (unexposed portion) to completely dissolve. (Breaking Point; hereinafter, "BP") was measured.
- a prebake film is prepared in the same manner as described above, and the prepared prebake film is subjected to a grayscale mask (MDRM MODEL 4000-5) for sensitivity measurement using a double-sided alignment single-sided exposure device (mask aligner PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.).
- -FS Patterned exposure was performed with i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), and g-line (wavelength 436 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp via Opto-Line International.
- the development time is B. P. It was set to 1.5 times.
- thermosetting conditions were 250 ° C. for 60 minutes under a nitrogen atmosphere.
- Examples 2-66 and Comparative Examples 1-7 In the same manner as in Example 1, compositions 2 to 73 were prepared with the compositions shown in Tables 3 to 7. Using each of the obtained compositions, a composition was formed on a substrate in the same manner as in Example 1, and the photosensitive characteristics, the characteristics of the cured film, and the light emitting characteristics were evaluated. The evaluation results are summarized in Tables 3 to 7. The composition and evaluation results of Example 1 are shown in Tables 4 to 7 for easy comparison.
- b-1 A-BPEF ("NK ESTER” (registered trademark) A-BPEF (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .; 9,9-bis [4- (2-acryloxyethoxy) phenyl] fluorene))
- b-2 IDN-1 (1,1-bis [4- (2-acryloxyethoxy) phenyl] indane)
- b-3 DPHA (“KAYARAD” (registered trademark) DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd .; dipentaerythritol hexaacrylate))
- BYK-167 (“DISPERBYK” (registered trademark) -167 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd .; a polyurethane-based dispersant having a tertiary transamination with an amine value of 13 mgKOH / g (solid content concentration: 52% by mass))
- f-1 TR-FR-201 (9,9-bis (4-glycidoxyphenyl) fluorene (manufactured by Trolly))
- FIG. 5 shows an outline of the organic EL display to be produced.
- a laminated film of chromium and gold was formed on a 38 ⁇ 46 mm non-alkali glass substrate 53 by an electron beam vapor deposition method, and a source electrode 54 and a drain electrode 55 were formed by etching.
- APC APC
- ITO was formed on the upper layer of the layer by sputtering to form a 10 nm film, and a reflective electrode 56 was formed as a first electrode by etching.
- amorphous IGZO was formed by a sputtering method, and an oxide semiconductor layer 57 was formed between the source and drain electrodes by etching.
- a positive photosensitive polysiloxane-based material SP-P2301; manufactured by Toray Industries, Inc.
- SP-P2301 manufactured by Toray Industries, Inc.
- the insulating layer 60 was formed.
- gold was formed by an electron beam vapor deposition method, and a gate electrode 61 was formed by etching to obtain an oxide TFT array.
- the composition 1 is coated and prebaked on an oxide TFT array to form a film by the method described in Example 1 described above, and is patterned, exposed, developed and rinsed through a photomask having a predetermined pattern to obtain a pixel region.
- openings having a width of 70 ⁇ m and a length of 260 ⁇ m are arranged at a pitch of 155 ⁇ m in the width direction and a pitch of 465 ⁇ m in the length direction, and a pixel dividing layer having a shape in which each opening exposes a reflective electrode is formed on a substrate. It was formed only in the effective area. It should be noted that this opening finally becomes a light emitting pixel of the organic EL display.
- the effective area of the substrate was 16 mm square, and the thickness of the pixel dividing layer was about 1.0 ⁇ m.
- the hole injection layer is a compound (HT-1)
- the hole transport layer is a compound (HT-2)
- the host material is a compound (GH-1)
- the dopant material is
- the organic EL light emitting layer 63 was formed by using the compound (GD-1), the compound (ET-1) and the compound (LiQ) as the electron transport material.
- a transparent electrode 64 was formed as a second electrode by etching.
- a sealing film 65 was formed using an organic EL sealing material (Structbond (registered trademark) XMF-T; manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) in a low humidity nitrogen atmosphere. Further, the non-alkali glass substrate 66 was laminated on the sealing film to prepare four 5 mm square top emission type organic EL displays having no polarizing layer on one substrate.
- the film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value.
- a +, A, and B having a contrast of 0.80 or more are accepted, and A + and A having a contrast of 0.90 or more are considered to have a good external light reflection reduction effect, and the contrast is 0.
- a +, which is .95 or more, is considered to have an excellent effect of reducing external light reflection. It was confirmed that the organic EL display produced by the above method had a contrast of 0.90 and was capable of reducing external light reflection.
- Contrast is 0.95 or more and A: Contrast is 0.90 or more and less than 0.95 B: Contrast is 0.80 or more and less than 0.90 C: Contrast is 0.70 or more and less than 0.80 D: Contrast Is 0.50 or more and less than 0.70 E: Contrast is less than 0.50.
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Abstract
高感度であり、ハーフトーン特性に優れ、現像後に低テーパー形状のパターンを形成でき、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制可能なネガ型感光性樹脂組成物を得ることを目的とする。(A)アルカリ可溶性樹脂、及び(C1)光重合開始剤として2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有し、該(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含み、該(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が特定構造を含み、該縮合多環式骨格及び該縮合多環式へテロ環骨格のそれぞれに、オキシムエステル構造、又はオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有する、ネガ型感光性樹脂組成物である。
Description
本発明は、ネガ型感光性樹脂組成物、硬化膜、有機ELディスプレイ、及び硬化膜の製造方法に関する。
近年、スマートフォン、タブレットPC、及びテレビなど、薄型ディスプレイを有する表示装置において、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」)ディスプレイを用いた製品が多く開発されている。
有機ELディスプレイの信頼性向上のために、有機ELディスプレイの画素分割層、薄層トランジスタ(以下、「TFT」)平坦化層、若しくはTFT保護層、又は、TFTアレイ形成における層間絶縁層若しくはゲート絶縁層には高耐熱性・高感度の感光性樹脂組成物が用いられる。特に画素分割層では、発光層成膜における蒸着マスクと画素分割層との接触面積を小さくするため段差形状が必要であり、ハーフトーンフォトマスクを用いた一括露光により、画素分割層の段差形状を一括形成する特性(以下、「ハーフトーン特性」)も求められる。
感光性樹脂組成物としては、フルオレン骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤と、ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤とを含有するネガ型感光性樹脂組成物(特許文献1参照)、フルオレン骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤と、特定構造のジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤とを含有するネガ型感光性樹脂組成物(特許文献2参照)、などが挙げられる。
有機ELディスプレイの信頼性向上やその製造の簡略化のために、感光性樹脂組成物に求められる特性としては、高感度であり、ハーフトーン特性に優れ、現像後に低テーパー形状のパターンを形成でき、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制可能な特性を有する材料が要求される。しかし、上記の文献に記載の感光性樹脂組成物は、いずれも、有機ELディスプレイに用いる材料としては上記いずれかの特性が不十分であった。
上述した課題を解決するために、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂、及び(C1)光重合開始剤として2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有し、該(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含み、該(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、芳香族骨格を含む縮合多環式骨格を有し、該縮合多環式骨格が、炭素原子及び水素原子のみから構成され、該縮合多環式骨格及び該縮合多環式へテロ環骨格のそれぞれに、オキシムエステル構造、又はオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有する、ネガ型感光性樹脂組成物である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物によれば、高感度であり、ハーフトーン特性に優れ、現像後に低テーパー形状のパターンを形成でき、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制可能となる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂、及び(C1)光重合開始剤として2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有し、該(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含み、該(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、芳香族骨格を含む縮合多環式骨格を有し、該縮合多環式骨格が、炭素原子及び水素原子のみから構成され、該縮合多環式骨格及び該縮合多環式へテロ環骨格のそれぞれに、オキシムエステル構造、又はオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有する、ネガ型感光性樹脂組成物である。
以下、本発明のネガ型感光性樹脂組成物に含まれる材料につき、説明していく。
<<(A)アルカリ可溶性樹脂>>
<(A1)第1の樹脂>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂を含有する。(A)アルカリ可溶性樹脂として、少なくとも(A1)第1の樹脂を含有することが好ましい。(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。本発明において、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体は、単一の樹脂又はそれらの共重合体のいずれであっても構わない。
<(A1)第1の樹脂>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂を含有する。(A)アルカリ可溶性樹脂として、少なくとも(A1)第1の樹脂を含有することが好ましい。(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。本発明において、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体は、単一の樹脂又はそれらの共重合体のいずれであっても構わない。
(A)アルカリ可溶性樹脂としては、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、硬化膜の耐熱性向上、及び、発光素子の信頼性向上の観点から、(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましく、(A1-1)ポリイミド、及び/又は(A1-3)ポリベンゾオキサゾールを含有することがより好ましく、(A1-1)ポリイミドを含有することがさらに好ましい。
(A1-1)ポリイミド及び(A1-2)ポリイミド前駆体は、極性を有する結合として、イミド結合及び/又はアミド結合を有する。また、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体は、極性を有する結合として、オキサゾール結合及び/又はアミド結合を有する。そのため、後述する(D)着色剤として、特に(D1)顔料を含有させる場合、これらの極性を有する結合は(D1)顔料と強く相互作用するため、(D1)顔料の分散安定性を向上させることができる。
<(A1-1)ポリイミド、及び(A1-2)ポリイミド前駆体>
(A1-2)ポリイミド前駆体としては、例えば、テトラカルボン酸、対応するテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸二塩化物、又はテトラカルボン酸活性ジエステルなどと、ジアミン、ジアミンとホスゲンとを反応させて得られるジイソシアネート化合物、又はトリメチルシリル化ジアミンなどとを反応させることによって得られるものが挙げられ、テトラカルボン酸残基及び/又はテトラカルボン酸誘導体残基と、ジアミン残基及び/又はジアミン誘導体残基を有する。(A1-2)ポリイミド前駆体としては、例えば、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド、又はポリイソイミドが挙げられる。
(A1-2)ポリイミド前駆体としては、例えば、テトラカルボン酸、対応するテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸二塩化物、又はテトラカルボン酸活性ジエステルなどと、ジアミン、ジアミンとホスゲンとを反応させて得られるジイソシアネート化合物、又はトリメチルシリル化ジアミンなどとを反応させることによって得られるものが挙げられ、テトラカルボン酸残基及び/又はテトラカルボン酸誘導体残基と、ジアミン残基及び/又はジアミン誘導体残基を有する。(A1-2)ポリイミド前駆体としては、例えば、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド、又はポリイソイミドが挙げられる。
(A1-1)ポリイミドとしては、例えば、上述したポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド、又はポリイソイミドを、加熱、又は酸若しくは塩基などを用いた反応により、脱水閉環させることによって得られるものが挙げられる。
本発明に用いられる(A1-1)ポリイミドとしては、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、硬化膜の耐熱性向上、及び、発光素子の信頼性向上の観点から、下記一般式(1)で表される構造単位を含有することが好ましい。
一般式(1)において、R1は、4~10価の有機基を表し、R2は、2~10価の有機基を表す。R3及びR4は、それぞれ独立して、フェノール性水酸基、スルホン酸基、メルカプト基、又は一般式(5)若しくは一般式(6)で表される置換基を表す。pは、0~6の整数を表し、qは、0~8の整数を表す。ただし、R3またはR4がフェノール性水酸基を表すときは、フェノール性水酸基と結合するR1またはR2は芳香族構造を表す。
一般式(1)のR1は、テトラカルボン酸残基及び/又はテトラカルボン酸誘導体残基を表し、R2は、ジアミン残基及び/又はジアミン誘導体残基を表す。テトラカルボン酸誘導体としては、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸二塩化物、又はテトラカルボン酸活性ジエステルが挙げられる。ジアミン誘導体としては、ジイソシアネート化合物又はトリメチルシリル化ジアミンが挙げられる。
一般式(1)において、R1は、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する4~10価の有機基が好ましい。また、R2は、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する2~10価の有機基が好ましい。qは、1~8が好ましい。上述した脂肪族構造、脂環式構造、及び芳香族構造は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
一般式(5)及び(6)において、R19~R21は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~6のアシル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。一般式(5)及び(6)において、R19~R21は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~4のアシル基、又は炭素数6~10のアリール基が好ましい。上述したアルキル基、アシル基、及びアリール基は、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(A1-1)ポリイミドとしては、一般式(1)で表される構造単位を含有することが好ましく、(A1-1)ポリイミド中の全構造単位に占める、一般式(1)で表される構造単位の含有比率は、50~100mol%が好ましく、60~100mol%がより好ましく、70~100mol%がさらに好ましい。含有比率が50~100mol%であると、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性、硬化膜の耐熱性、及び発光素子の信頼性を向上できる。
本発明に用いられる(A1-2)ポリイミド前駆体としては、露光時の感度向上、硬化膜の耐熱性向上、及び、発光素子の信頼性向上の観点から、下記一般式(3)で表される構造単位を含有することが好ましい。
一般式(3)において、R9は、4~10価の有機基を表し、R10は、2~10価の有機基を表す。R11は、上述した一般式(5)又は一般式(6)で表される置換基を表し、R12は、フェノール性水酸基、スルホン酸基、又はメルカプト基を表し、R13は、フェノール性水酸基、スルホン酸基、メルカプト基、又は上述した一般式(5)若しくは一般式(6)で表される置換基を表す。tは、2~8の整数を表し、uは、0~6の整数を表し、vは、0~8の整数を表し、2≦t+u≦8である。ただし、R12またはR13がフェノール性水酸基を表すときは、フェノール性水酸基と結合するR9またはR10は芳香族構造を表す。
一般式(3)のR9は、テトラカルボン酸残基及び/又はテトラカルボン酸誘導体残基を表し、R10は、ジアミン残基及び/又はジアミン誘導体残基を表す。テトラカルボン酸誘導体としては、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸二塩化物、又はテトラカルボン酸活性ジエステルが挙げられる。ジアミン誘導体としては、ジイソシアネート化合物又はトリメチルシリル化ジアミンが挙げられる。
一般式(3)において、R9は、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する4~10価の有機基が好ましい。また、R10は、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する2~10価の有機基が好ましい。vは、1~8が好ましい。上述した脂肪族構造、脂環式構造、及び芳香族構造は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(A1-2)ポリイミド前駆体としては、一般式(3)で表される構造単位を含有することが好ましく、(A1-2)ポリイミド前駆体中の全構造単位に占める、一般式(3)で表される構造単位の含有比率は、50~100mol%が好ましく、60~100mol%がより好ましく、70~100mol%がさらに好ましい。含有比率が50~100mol%であると、露光時の感度、硬化膜の耐熱性、及び、発光素子の信頼性を向上できる。
(A1-2)ポリイミド前駆体としては、一般式(3)で表される構造単位におけるR11が、一般式(5)で表される置換基である場合において、R19が水素原子である構造単位を、アミド酸構造単位という。(A1-2)ポリイミド前駆体におけるアミド酸構造単位は、テトラカルボン酸残基及び/又はテトラカルボン酸誘導体残基としてカルボキシ基を有する。(A1-2)ポリイミド前駆体としては、一般式(3)で表される構造単位におけるR11が、一般式(5)で表される置換基である場合において、R19が炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~6のアシル基又は炭素数6~15のアリール基である構造単位を、アミド酸エステル構造単位という。(A1-2)ポリイミド前駆体としては、一般式(3)で表される構造単位におけるR11が、一般式(6)で表される置換基である場合の構造単位を、アミド酸アミド構造単位という。
現像後の解像度向上及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、(A1-2)ポリイミド前駆体としては、前記アミド酸構造単位、並びに、前記アミド酸エステル構造単位及び/又は前記アミド酸アミド構造単位を含有することが好ましい。アミド酸構造単位、並びに、アミド酸エステル構造単位及び/又はアミド酸アミド構造単位を含有する(A1-2)ポリイミド前駆体は、アミド酸構造単位としての、テトラカルボン酸残基及び/又はテトラカルボン酸誘導体残基であるカルボキシ基の一部を、エステル化及び/又はアミド化させることで合成できる。
<(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体>
(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、例えば、ジカルボン酸、ジカルボン酸と塩化チオニルとを反応させて得られるジカルボン酸二塩化物、又はジカルボン酸活性ジエステルなどと、ジアミンとしてビスアミノフェノール化合物などとを反応させることによって得られるものが挙げられ、ジカルボン酸残基及び/又はジカルボン酸誘導体残基と、ビスアミノフェノール化合物残基及び/又はビスアミノフェノール化合物誘導体残基を有する。(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、例えば、ポリヒドロキシアミドが挙げられる。
(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、例えば、ジカルボン酸、ジカルボン酸と塩化チオニルとを反応させて得られるジカルボン酸二塩化物、又はジカルボン酸活性ジエステルなどと、ジアミンとしてビスアミノフェノール化合物などとを反応させることによって得られるものが挙げられ、ジカルボン酸残基及び/又はジカルボン酸誘導体残基と、ビスアミノフェノール化合物残基及び/又はビスアミノフェノール化合物誘導体残基を有する。(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、例えば、ポリヒドロキシアミドが挙げられる。
(A1-3)ポリベンゾオキサゾールとしては、例えば、ジカルボン酸と、ジアミンとしてビスアミノフェノール化合物とを、ポリリン酸を用いた反応により、脱水閉環させることによって得られるものや、上述したポリヒドロキシアミドを、加熱、又は無水リン酸、塩基、若しくはカルボジイミド化合物などを用いた反応により、脱水閉環させることによって得られるものが挙げられ、ジカルボン酸残基及び/又はジカルボン酸誘導体残基と、ビスアミノフェノール化合物残基及び/又はビスアミノフェノール化合物誘導体残基を有する。
本発明に用いられる(A1-3)ポリベンゾオキサゾールとしては、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、硬化膜の耐熱性向上、及び、発光素子の信頼性向上の観点から、一般式(2)で表される構造単位を含有することが好ましい。
一般式(2)において、R5は、2~10価の有機基を表し、R6は、芳香族構造を有する4~10価の有機基を表す。R7は、フェノール性水酸基、スルホン酸基、メルカプト基、又は上述した一般式(5)若しくは一般式(6)で表される置換基を表す。R8は、フェノール性水酸基、スルホン酸基、メルカプト基、又は上述した一般式(5)若しくは一般式(6)で表される置換基を表す。rは、0~8の整数を表し、sは、0~6の整数を表す。ただし、R7がフェノール性水酸基を表すときは、フェノール性水酸基と結合するR5は芳香族構造を表す。
一般式(2)のR5は、ジカルボン酸残基及び/又はジカルボン酸誘導体残基を表し、R6は、ビスアミノフェノール化合物残基及び/又はビスアミノフェノール化合物誘導体残基を表す。ジカルボン酸誘導体としては、ジカルボン酸無水物、ジカルボン酸塩化物、ジカルボン酸活性エステル、トリカルボン酸無水物、トリカルボン酸塩化物、トリカルボン酸活性エステル、ジホルミル化合物が挙げられる。
一般式(2)において、R5は、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する2~10価の有機基が好ましい。また、R6は、炭素数6~30の芳香族構造を有する4~10価の有機基が好ましい。sは、1~6が好ましい。上述した脂肪族構造、脂環式構造、及び芳香族構造は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(A1-3)ポリベンゾオキサゾールとしては、一般式(2)で表される構造単位を含有することが好ましく、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール中の全構造単位に占める、一般式(2)で表される構造単位の含有比率は、50~100mol%が好ましく、60~100mol%がより好ましく、70~100mol%がさらに好ましい。含有比率が50~100mol%であると、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性、硬化膜の耐熱性、及び発光素子の信頼性を向上できる。
本発明に用いられる(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、露光時の感度向上、硬化膜の耐熱性向上、及び、発光素子の信頼性向上の観点から、一般式(4)で表される構造単位を含有することが好ましい。
一般式(4)において、R14は、2~10価の有機基を表し、R15は、芳香族構造を有する4~10価の有機基を表す。R16は、フェノール性水酸基、スルホン酸基、メルカプト基、又は上述した一般式(5)若しくは一般式(6)で表される置換基を表し、R17は、フェノール性水酸基を表し、R18は、スルホン酸基、メルカプト基、又は上述した一般式(5)若しくは一般式(6)で表される置換基を表す。wは、0~8の整数を表し、xは、2~8の整数を表し、yは、0~6の整数を表し、2≦x+y≦8である。ただし、R16がフェノール性水酸基を表すときは、フェノール性水酸基と結合するR14は芳香族構造を表す。
一般式(4)のR14は、ジカルボン酸残基及び/又はジカルボン酸誘導体残基を表し、R15は、ビスアミノフェノール化合物残基及び/又はビスアミノフェノール化合物誘導体残基を表す。ジカルボン酸誘導体としては、ジカルボン酸無水物、ジカルボン酸塩化物、ジカルボン酸活性エステル、トリカルボン酸無水物、トリカルボン酸塩化物、トリカルボン酸活性エステル、ジホルミル化合物が挙げられる。
一般式(4)において、R14は、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する2~10価の有機基が好ましい。また、R15は、炭素数6~30の芳香族構造を有する4~10価の有機基が好ましい。上述した脂肪族構造、脂環式構造、及び芳香族構造は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、一般式(4)で表される構造単位を含有することが好ましく、(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体中の全構造単位に占める、一般式(4)で表される構造単位の含有比率は、50~100mol%が好ましく、60~100mol%がより好ましく、70~100mol%がさらに好ましい。含有比率が50~100mol%であると、露光時の感度、硬化膜の耐熱性、及び、発光素子の信頼性を向上できる。
上記の(A1)第1の樹脂の合成に用いられるテトラカルボン酸、ジカルボン酸、及びカルボン酸誘導体、並びに、ジアミン、及びジアミン誘導体としては、例えば、国際公開第2017/057281号に記載の化合物が挙げられる。
<フッ素原子を有する構造単位>
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、フッ素原子を有する構造単位を、全構造単位の10~100mol%で含有することが好ましい。(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上が、フッ素原子を有する構造単位を含有することで、透明性が向上し、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、膜の透明性向上による、膜の深部でのラジカル硬化が可能となったためと推測される。また、後述する(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、ハロゲンで置換された基を有する場合、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。加えて、フッ素原子によって膜表面に撥水性を付与することができ、アルカリ現像時における膜表面への現像液の浸み込みを抑制し、現像液によるサイドエッチングを抑制できるためと考えられる。ここでいう露光とは、活性化学線(放射線)の照射のことであり、例えば、可視光線、紫外線、電子線、又はX線などの照射が挙げられる。一般的に使用されている光源であるという観点から、例えば、可視光線や紫外線の照射が可能な超高圧水銀灯光源が好ましく、j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)、又はg線(波長436nm)の照射がより好ましい。以降、露光とは、活性化学線(放射線)の照射をいう。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、フッ素原子を有する構造単位を、全構造単位の10~100mol%で含有することが好ましい。(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上が、フッ素原子を有する構造単位を含有することで、透明性が向上し、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、膜の透明性向上による、膜の深部でのラジカル硬化が可能となったためと推測される。また、後述する(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、ハロゲンで置換された基を有する場合、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。加えて、フッ素原子によって膜表面に撥水性を付与することができ、アルカリ現像時における膜表面への現像液の浸み込みを抑制し、現像液によるサイドエッチングを抑制できるためと考えられる。ここでいう露光とは、活性化学線(放射線)の照射のことであり、例えば、可視光線、紫外線、電子線、又はX線などの照射が挙げられる。一般的に使用されている光源であるという観点から、例えば、可視光線や紫外線の照射が可能な超高圧水銀灯光源が好ましく、j線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)、又はg線(波長436nm)の照射がより好ましい。以降、露光とは、活性化学線(放射線)の照射をいう。
(A1-1)ポリイミド及び/又は(A1-2)ポリイミド前駆体が含有する、フッ素原子を有する構造単位としては、フッ素原子を有するテトラカルボン酸に由来する構造単位、フッ素原子を有するテトラカルボン誘導体に由来する構造単位、フッ素原子を有するジアミンに由来する構造単位、又はフッ素原子を有するジアミン誘導体に由来する構造単位が挙げられる。
(A1-3)ポリベンゾオキサゾール及び/又は(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体が含有する、フッ素原子を有する構造単位としては、フッ素原子を有するジカルボン酸に由来する構造単位、フッ素原子を有するジカルボン酸誘導体に由来する構造単位、フッ素原子を有するビスアミノフェノール化合物に由来する構造単位、又はフッ素原子を有するビスアミノフェノール化合物誘導体に由来する構造単位が挙げられる。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の樹脂における、全構造単位に占める、フッ素原子を有する構造単位の含有比率は、30~100mol%が好ましい。フッ素原子を有する構造単位の含有比率は、50mol%以上がより好ましく、70mol%以上がさらに好ましい。含有比率が30~100mol%であると、露光時の感度を向上させることができる。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の樹脂における、全カルボン酸に由来する構造単位、及び全カルボン酸誘導体に由来する構造単位の合計に占める、フッ素原子を有するテトラカルボン酸に由来する構造単位、フッ素原子を有するテトラカルボン酸誘導体に由来する構造単位、フッ素原子を有するジカルボン酸に由来する構造単位、及びフッ素原子を有するジカルボン酸誘導体に由来する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上の含有比率は、30~100mol%が好ましい。フッ素原子を有する構造単位の含有比率は、50mol%以上がより好ましく、70mol%以上がさらに好ましい。含有比率が30~100mol%であると、露光時の感度を向上させることができる。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の樹脂における、全アミンに由来する構造単位、及び全アミン誘導体に由来する構造単位の合計に占める、フッ素原子を有するジアミンに由来する構造単位、フッ素原子を有するジアミン誘導体に由来する構造単位、フッ素原子を有するビスアミノフェノール化合物に由来する構造単位、及びフッ素原子を有するビスアミノフェノール化合物誘導体に由来する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上の含有比率は、30~100mol%が好ましい。フッ素原子を有する構造単位の含有比率は、50mol%以上がより好ましく、70mol%以上がさらに好ましい。含有比率が30~100mol%であると、露光時の感度を向上させることができる。
<縮合多環式骨格を含む構造単位>
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、縮合多環式骨格を含む構造単位を含有することが好ましい。縮合多環式骨格を含む構造単位を含有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。縮合多環式骨格を含む構造単位としては、フルオレン骨格を有する構造単位、及びインダン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含むことが好ましい。これは、上述した構造単位が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤と顕著な相互作用をすることで、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始時との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の樹脂における、全構造単位に占める、縮合多環式骨格を含む構造単位の含有比率は、10~50mol%が好ましく、20~50mol%以上がより好ましく、30~50mol%以上がさらに好ましい。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、縮合多環式骨格を含む構造単位を含有することが好ましい。縮合多環式骨格を含む構造単位を含有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。縮合多環式骨格を含む構造単位としては、フルオレン骨格を有する構造単位、及びインダン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含むことが好ましい。これは、上述した構造単位が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤と顕著な相互作用をすることで、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始時との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の樹脂における、全構造単位に占める、縮合多環式骨格を含む構造単位の含有比率は、10~50mol%が好ましく、20~50mol%以上がより好ましく、30~50mol%以上がさらに好ましい。
(A1-1)ポリイミド及び/又は(A1-2)ポリイミド前駆体が有する、縮合多環式骨格を含む構造単位としては、縮合多環式骨格を含むテトラカルボン酸に由来する構造単位、縮合多環式骨格を含むテトラカルボン誘導体に由来する構造単位、縮合多環式骨格を含むジアミンに由来する構造単位、又は縮合多環式骨格を含むジアミン誘導体に由来する構造単位が挙げられる。
(A1-3)ポリベンゾオキサゾール及び/又は(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体が有する、縮合多環式骨格を含む構造単位としては、縮合多環式骨格を含むジカルボン酸に由来する構造単位、縮合多環式骨格を含むジカルボン酸誘導体に由来する構造単位、縮合多環式骨格を含むビスアミノフェノール化合物に由来する構造単位、又は縮合多環式骨格を含むビスアミノフェノール化合物誘導体に由来する構造単位が挙げられる。
<その他の構造単位>
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、芳香族基の耐熱性による硬化膜の耐熱性、及びハーフトーン特性向上の観点から、芳香族カルボン酸に由来する構造単位、及び/又は芳香族カルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有することが好ましい。同様に、芳香族アミンに由来する構造単位、及び/又は芳香族アミン誘導体に由来する構造単位を含有することも好ましい。また、硬化膜と下地の基板との密着性向上の観点から、シリル基又はシロキサン結合を有するジアミンに由来する構造単位、及び/又は、シリル基又はシロキサン結合を有するジアミン誘導体に由来する構造単位を含有することも好ましい。なお、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及び硬化膜の機械特性向上の観点から、オキシアルキレン構造を有するアミンに由来する構造単位、及び/又はオキシアルキレン構造を有するアミン誘導体に由来する構造単位を含有することも好ましい。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、芳香族基の耐熱性による硬化膜の耐熱性、及びハーフトーン特性向上の観点から、芳香族カルボン酸に由来する構造単位、及び/又は芳香族カルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有することが好ましい。同様に、芳香族アミンに由来する構造単位、及び/又は芳香族アミン誘導体に由来する構造単位を含有することも好ましい。また、硬化膜と下地の基板との密着性向上の観点から、シリル基又はシロキサン結合を有するジアミンに由来する構造単位、及び/又は、シリル基又はシロキサン結合を有するジアミン誘導体に由来する構造単位を含有することも好ましい。なお、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及び硬化膜の機械特性向上の観点から、オキシアルキレン構造を有するアミンに由来する構造単位、及び/又はオキシアルキレン構造を有するアミン誘導体に由来する構造単位を含有することも好ましい。
<末端封止剤>
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、樹脂の末端が、モノアミン、ジカルボン酸無水物、モノカルボン酸、モノカルボン酸塩化物、又はモノカルボン酸活性エステルなどの末端封止剤で封止されていることが好ましい。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、樹脂の末端が、モノアミン、ジカルボン酸無水物、モノカルボン酸、モノカルボン酸塩化物、又はモノカルボン酸活性エステルなどの末端封止剤で封止されていることが好ましい。
<エチレン性不飽和二重結合基の導入>
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を導入する反応により、これらの樹脂の側鎖に、エチレン性不飽和二重結合基を導入したものも好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成することができる。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を導入する反応により、これらの樹脂の側鎖に、エチレン性不飽和二重結合基を導入したものも好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成することができる。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上は、それらが有する一部のフェノール性水酸基及び/又はカルボキシ基を、エチレン性不飽和二重結合基を有する化合物と反応させて得られるものも好ましい。上述した反応により、樹脂の側鎖に、エチレン性不飽和二重結合基を導入することが可能となる。
エチレン性不飽和二重結合基を有する化合物としては、反応性の観点から、エチレン性不飽和二重結合基を有する求電子性化合物が好ましい。求電子性化合物としては、反応性及び化合物の利用性の観点から、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アルコール化合物、アルデヒド化合物、ケトン化合物、又はカルボン酸無水物が好ましく、イソシアネート化合物、又はエポキシ化合物がより好ましい。
<(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体の物性>
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の重量平均分子量(以下、「Mw」)としては、現像後の解像度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」)で測定されるポリスチレン換算で、1,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、5,000以上がさらに好ましい。一方、Mwとしては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましく、30,000以下がさらに好ましく、20,000以下が特に好ましい。(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体は、公知の方法で合成することができる。
(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上の重量平均分子量(以下、「Mw」)としては、現像後の解像度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」)で測定されるポリスチレン換算で、1,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、5,000以上がさらに好ましい。一方、Mwとしては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましく、30,000以下がさらに好ましく、20,000以下が特に好ましい。(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体は、公知の方法で合成することができる。
<(A2)第2の樹脂>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂として、さらに、(A2)第2の樹脂を含有することが好ましい。(A2)第2の樹脂としては、露光時の感度向上及び現像後のパターン形状制御による低テーパー化の観点から、(A2-1)ポリシロキサン、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、(A2-3)酸変性エポキシ樹脂、及び(A2-4)アクリル樹脂からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。本発明において、(A2-1)ポリシロキサン、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、(A2-3)酸変性エポキシ樹脂、及び(A2-4)アクリル樹脂は、単一の樹脂又はそれらの共重合体のいずれであっても構わない。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂として、さらに、(A2)第2の樹脂を含有することが好ましい。(A2)第2の樹脂としては、露光時の感度向上及び現像後のパターン形状制御による低テーパー化の観点から、(A2-1)ポリシロキサン、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、(A2-3)酸変性エポキシ樹脂、及び(A2-4)アクリル樹脂からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。本発明において、(A2-1)ポリシロキサン、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、(A2-3)酸変性エポキシ樹脂、及び(A2-4)アクリル樹脂は、単一の樹脂又はそれらの共重合体のいずれであっても構わない。
(A)アルカリ可溶性樹脂としては、ハーフトーン特性向上、露光時の感度向上及び現像後のパターン形状制御による低テーパー化の観点から、(A2)第2の樹脂として、(A2-1)ポリシロキサン、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、及び(A2-3)酸変性エポキシ樹脂からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましく、(A2-1)ポリシロキサン、及び/又は(A2-2)多環側鎖含有樹脂を含有することがより好ましく、(A2-1)ポリシロキサンを含有することがさらに好ましい。また、(A2-1)ポリシロキサンを含有させることで、熱硬化後に低テーパー形状のパターンを形成できる。一方、露光時の感度向上及び熱硬化後のパターン開口部の残渣付着抑制の観点から、(A2)第2の樹脂として、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、及び/又は(A2-3)酸変性エポキシ樹脂を含有することが好ましく、(A2-2)多環側鎖含有樹脂を含有することがより好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の効果が顕著となる観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂が、(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上を含有する場合、(A)アルカリ可溶性樹脂が、さらに(A2)第2の樹脂として、(A2-1)ポリシロキサンを含有することが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の効果が顕著となる観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂が、(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上を含有する場合、(A)アルカリ可溶性樹脂が、さらに(A2)第2の樹脂として、(A2-2)多環側鎖含有樹脂及び/又は(A2-3)酸変性エポキシ樹脂を含有し、(A2-2)多環側鎖含有樹脂、及び(A2-3)酸変性エポキシ樹脂が、縮合多環式骨格を有する構造単位を含むことが好ましい。
<(A2-1)ポリシロキサン>
本発明では(A2-1)ポリシロキサンとしては、例えば、三官能オルガノシラン、四官能オルガノシラン、二官能オルガノシラン、及び一官能オルガノシランからなる群より選ばれる一種類以上を加水分解し、脱水縮合させて得られるポリシロキサンが挙げられる。
本発明では(A2-1)ポリシロキサンとしては、例えば、三官能オルガノシラン、四官能オルガノシラン、二官能オルガノシラン、及び一官能オルガノシランからなる群より選ばれる一種類以上を加水分解し、脱水縮合させて得られるポリシロキサンが挙げられる。
本発明に用いられる(A2-1)ポリシロキサンとしては、硬化膜の耐熱性向上及び現像後の解像度向上の観点から、三官能オルガノシラン単位及び/又は四官能オルガノシラン単位を含有することが好ましい。
<三官能オルガノシラン単位、及び四官能オルガノシラン単位>
本発明に用いられる(A2-1)ポリシロキサンとしては、硬化膜の耐熱性向上及び現像後の解像度向上の観点から、三官能オルガノシラン単位及び/又は四官能オルガノシラン単位を含有することが好ましい。三官能オルガノシランとしては、一般式(7)で表されるオルガノシラン単位が好ましい。四官能オルガノシラン単位としては、一般式(8)で表されるオルガノシラン単位が好ましい。また、パターン形状の低テーパー化及び硬化膜の機械特性向上の観点から、二官能オルガノシラン単位を含有しても構わない。また、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上の観点から、一官能オルガノシラン単位を含有しても構わない。
本発明に用いられる(A2-1)ポリシロキサンとしては、硬化膜の耐熱性向上及び現像後の解像度向上の観点から、三官能オルガノシラン単位及び/又は四官能オルガノシラン単位を含有することが好ましい。三官能オルガノシランとしては、一般式(7)で表されるオルガノシラン単位が好ましい。四官能オルガノシラン単位としては、一般式(8)で表されるオルガノシラン単位が好ましい。また、パターン形状の低テーパー化及び硬化膜の機械特性向上の観点から、二官能オルガノシラン単位を含有しても構わない。また、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上の観点から、一官能オルガノシラン単位を含有しても構わない。
一般式(7)及び(8)において、R22は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又はアリール基を表す。一般式(7)及び(8)において、R22は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、又は炭素数6~15のアリール基が好ましい。上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、及びアリール基は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。上記の各オルガノシランとしては、例えば、国際公開第2017/057281号に記載の化合物が挙げられる。
(A2-1)ポリシロキサンに占める、一般式(7)で表されるオルガノシラン単位の含有比率は、Si原子mol比で50~100mol%が好ましく、60~100mol%がより好ましく、70~100mol%がさらに好ましい。含有比率が50~100mol%であると、硬化膜の耐熱性を向上させることができる。一般式(7)で表されるオルガノシラン単位としては、エポキシ基を有するオルガノシラン単位が好ましい。(A2-1)ポリシロキサンがエポキシ基を有するオルガノシラン単位を含有することで、アルカリ現像時のパターン加工性向上及び露光時の感度向上が可能となる。
(A2-1)ポリシロキサンに占める、一般式(8)で表されるオルガノシラン単位の含有比率は、Si原子mol比で0~40mol%が好ましく、0~30mol%がより好ましく、0~20mol%がさらに好ましい。含有比率が0~40mol%であると、アルカリ現像時のパターン加工性向上、露光時の感度向上及び硬化膜の耐熱性向上が可能となる。加えて、現像後に低テーパー形状のパターンを形成でき、熱硬化前後におけるパターン開口寸法幅の変化を抑制できる。
(A2-1)ポリシロキサンにおいて、上記の各オルガノシラン単位は、規則的な配列又は不規則的な配列のいずれであっても構わない。規則的な配列としては、例えば、交互共重合、周期的共重合、ブロック共重合、又はグラフト共重合などが挙げられる。不規則的な配列としては、例えば、ランダム共重合などが挙げられる。また、上記の各オルガノシラン単位は、二次元的な配列又は三次元的な配列のいずれであっても構わない。二次元的な配列としては、例えば、直鎖状が挙げられる。三次元的な配列としては、例えば、梯子状、籠状、又は網目状などが挙げられる。
本発明に用いられる(A2-1)ポリシロキサンとしては、芳香族基の耐熱性による硬化膜の耐熱性向上、及びハーフトーン特性向上の観点から、芳香族基を有するオルガノシラン単位を含有することが好ましい。(A2-1)ポリシロキサンのMwとしては、現像後の解像度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、GPCで測定されるポリスチレン換算で、500以上が好ましい。一方、Mwとしては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、50,000以下が好ましい。(A2-1)ポリシロキサンは、公知の方法で合成することができる。
<(A2-2)多環側鎖含有樹脂>
本発明で用いることができる(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、例えば、以下の(I)~(IV)の多環側鎖含有樹脂が挙げられる。
(I)多官能フェノール化合物と多官能カルボン酸二無水物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
(II)多官能フェノール化合物とエポキシ化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
(III)多官能エポキシ化合物と多官能カルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
(IV)多官能エポキシ化合物とカルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
本発明で用いることができる(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、例えば、以下の(I)~(IV)の多環側鎖含有樹脂が挙げられる。
(I)多官能フェノール化合物と多官能カルボン酸二無水物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
(II)多官能フェノール化合物とエポキシ化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
(III)多官能エポキシ化合物と多官能カルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
(IV)多官能エポキシ化合物とカルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂。
フェノール化合物、エポキシ化合物、カルボン酸無水物、及びカルボン酸化合物としては、例えば、国際公開第2017/057281号に記載の化合物が挙げられる。
(A2-2)多環側鎖含有樹脂は熱硬化性樹脂であり、主鎖と嵩高い側鎖が1つの原子で繋がれた構造を有し、嵩高い側鎖として、高耐熱性かつ剛直なフルオレン環などの環状構造を有する。従って、高耐熱性かつ剛直なフルオレン環などの環状構造を有する(A2-2)多環側鎖含有樹脂をネガ型感光性樹脂組成物に含有させることで、得られる硬化膜の耐熱性を向上させることができる。そのため、硬化膜を耐熱性が要求される用途に用いる場合などに好適である。本発明に用いられる(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有する(A2-2)多環側鎖含有樹脂をネガ型感光性樹脂組成物に含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。
本発明に用いられる(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、硬化膜の耐熱性向上の観点から、一般式(47)で表される構造単位、一般式(48)で表される構造単位、一般式(49)で表される構造単位、及び一般式(50)で表される構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。また、本発明に用いられる(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、主鎖、側鎖、及び末端のいずれか一ヶ所以上に、エチレン性不飽和二重結合基を含有することが好ましい。
一般式(47)~(50)において、X69、X70、X72、X73、X75、X76、X78、及びX79は、それぞれ独立して、単環式又は縮合多環式の炭化水素環を表す。X71、X74、X77、及びX80は、それぞれ独立して、カルボン酸残基及び/又はカルボン酸誘導体残基の2~10価の有機基を表す。W1~W4は、それぞれ独立して、芳香族基を2つ以上有する有機基を表す。R160~R167は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R170~R175、R177、及びR178は、それぞれ独立して、水素原子又はエチレン性不飽和二重結合基を有する有機基を表す。R176は、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表す。a、b、c、d、e、f、g、及びhは、それぞれ独立して、0~10の整数を表し、α、β、γ、及びδは、それぞれ独立して、0又は1を表す。
一般式(47)~(50)において、X69、X70、X72、X73、X75、X76、X78、及びX79は、それぞれ独立して、炭素数6~15及び2~10価の、単環式又は縮合多環式の炭化水素環が好ましい。また、X71、X74、X77、及びX80は、それぞれ独立して、炭素数2~20の脂肪族構造、炭素数4~20の脂環式構造、及び炭素数6~30の芳香族構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する2~10価の有機基が好ましい。また、ハーフトーン特性向上、硬化膜の耐熱性向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、W1~W4は、それぞれ独立して、一般式(51)~(56)のいずれかで表される置換基が好ましい。また、R170~R175、R177、及びR178は、それぞれ独立して、一般式(57)で表される置換基が好ましい。上述したアルキル基、脂肪族構造、脂環式構造、芳香族構造、単環式、若しくは縮合多環式の芳香族炭化水素環、及びエチレン性不飽和二重結合基を有する有機基は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
一般式(51)~(56)において、R179~R182、R185、及びR188は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基を表す。R183、R184、R186、R187、R189、R191、及びR193~R196は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。R190及びR192は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表し、R190及びR192で環を形成しても構わない。R190及びR192で形成する環としては、例えば、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が挙げられる。R183及びR184の少なくとも1つは、炭素数6~15のアリール基である。R186及びR187の少なくとも1つは、炭素数6~15のアリール基である。R189及びR190の少なくとも1つは、炭素数6~15のアリール基であり、R191及びR192の少なくとも1つは、炭素数6~15のアリール基であり、R190及びR192で環を形成しても構わない。R193及びR194の少なくとも1つは、炭素数6~15のアリール基であり、R195及びR196の少なくとも1つは、炭素数6~15のアリール基である。i、j、k、l、m、及びnは、それぞれ独立して、0~4の整数を表す。一般式(51)~(56)において、R190及びR192は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、又は炭素数6~10のアリール基が好ましく、R190及びR192で形成する環としては、ベンゼン環が好ましい。上述したアルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基は、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
一般式(57)において、X81は、直接結合、炭素数1~10のアルキレン鎖、炭素数4~10のシクロアルキレン鎖、又は炭素数6~15のアリーレン鎖を表し、X82は、直接結合又は炭素数6~15のアリーレン鎖を表す。R197は、ビニル基、アリール基、又は(メタ)アクリル基を表す。一般式(57)において、X81は、直接結合、炭素数1~6のアルキレン鎖、炭素数4~7のシクロアルキレン鎖、又は炭素数6~10のアリーレン鎖が好ましい。また、X82は、直接結合又は炭素数6~10のアリーレン鎖が好ましい。上述したアルキレン鎖、シクロアルキレン鎖、アリーレン鎖、ビニル基、アリール基、及び(メタ)アクリル基は、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
本発明で用いることができる(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、縮合多環式骨格を有する構造単位を含むことが好ましい。縮合多環式骨格を有する構造単位としては、フルオレン骨格を有する構造単位、及びインダン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含むことが好ましい。(A2-2)多環側鎖含有樹脂がフルオレン骨格を有する構造単位、及びインダン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含むことで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成することができる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、上述した構造単位が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤と顕著な相互作用をすることで、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始時との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。上述した一般式(47)~(50)において、W1~W4が、一般式(51)又は一般式(53)であると、(A2-2)多環側鎖含有樹脂が、フルオレン骨格を有する構造単位、及びインダン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含む。
<カルボン酸に由来する酸性基、及びカルボン酸誘導体に由来する酸性基>
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、カルボン酸に由来する構造単位、及び/又はカルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有し、(A2-2)多環側鎖含有樹脂が、酸性基を有することが好ましい。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、又はフェノール性水酸基が好ましく、カルボキシ基又はカルボン酸無水物基がより好ましい。
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、カルボン酸に由来する構造単位、及び/又はカルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有し、(A2-2)多環側鎖含有樹脂が、酸性基を有することが好ましい。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、又はフェノール性水酸基が好ましく、カルボキシ基又はカルボン酸無水物基がより好ましい。
<末端封止剤>
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、樹脂の末端が、トリカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、又はモノカルボン酸などの末端封止剤で封止されていることが好ましい。
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、樹脂の末端が、トリカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、又はモノカルボン酸などの末端封止剤で封止されていることが好ましい。
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、芳香族基の耐熱性による硬化膜の耐熱性向上、及びハーフトーン特性向上の観点から、芳香族カルボン酸に由来する構造単位、及び/又は芳香族カルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有することが好ましい。(A2-2)多環側鎖含有樹脂のMw(重量平均量)としては、現像後の解像度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、GPCで測定されるポリスチレン換算で、500以上が好ましい。一方、Mwとしては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、50,000以下が好ましい。(A2-2)多環側鎖含有樹脂は、公知の方法で合成することができる。
<(A2-2)多環側鎖含有樹脂の具体例>
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、例えば、“ADEKA ARKLS”(登録商標) WR-101若しくは同 WR-301(以上、いずれもADEKA社製)、OGSOL(登録商標) CR-1030、同 CR-TR1、同 CR-TR2、同 CR-TR3、同 CR-TR4、同 CR-TR5、同 CR-TR6、同 CR-TR7、同 CR-TR8、同 CR-TR9、若しくは同 CR-TR10(以上、いずれも大阪ガスケミカル社製)、又はTR-B201若しくはTR-B202(以上、いずれもTRONLY社製)が挙げられる。
(A2-2)多環側鎖含有樹脂としては、例えば、“ADEKA ARKLS”(登録商標) WR-101若しくは同 WR-301(以上、いずれもADEKA社製)、OGSOL(登録商標) CR-1030、同 CR-TR1、同 CR-TR2、同 CR-TR3、同 CR-TR4、同 CR-TR5、同 CR-TR6、同 CR-TR7、同 CR-TR8、同 CR-TR9、若しくは同 CR-TR10(以上、いずれも大阪ガスケミカル社製)、又はTR-B201若しくはTR-B202(以上、いずれもTRONLY社製)が挙げられる。
<(A2-3)酸変性エポキシ樹脂>
本発明に用いることができる(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、例えば、以下の(I)~(VI)の酸変性エポキシ樹脂が挙げられる。
(I)多官能フェノール化合物と多官能カルボン酸二無水物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(II)多官能フェノール化合物とエポキシ化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(III)多官能アルコール化合物と多官能カルボン酸二無水物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(IV)多官能アルコール化合物とエポキシ化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(V)多官能エポキシ化合物と多官能カルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(VI)多官能エポキシ化合物とカルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
本発明に用いることができる(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、例えば、以下の(I)~(VI)の酸変性エポキシ樹脂が挙げられる。
(I)多官能フェノール化合物と多官能カルボン酸二無水物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(II)多官能フェノール化合物とエポキシ化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(III)多官能アルコール化合物と多官能カルボン酸二無水物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(IV)多官能アルコール化合物とエポキシ化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(V)多官能エポキシ化合物と多官能カルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、エポキシ化合物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
(VI)多官能エポキシ化合物とカルボン酸化合物とを反応させて得られる化合物に、多官能カルボン酸二無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂。
フェノール化合物、アルコール化合物、エポキシ化合物、カルボン酸無水物、及びカルボン酸化合物としては、例えば、国際公開第2017/057281号に記載の化合物が挙げられる。
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有する(A2-3)酸変性エポキシ樹脂を樹脂組成物に含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、ハーフトーン特性向上、硬化膜の耐熱性向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、一般式(35)で表される構造単位、一般式(36)で表される構造単位、一般式(37)で表される構造単位、一般式(38)で表される構造単位、一般式(41)で表される構造単位、一般式(42)で表される構造単位、及び一般式(43)で表される構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。また、本発明に用いられる(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、主鎖、側鎖、及び末端のいずれか一ヶ所以上に、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。
一般式(35)~(38)において、X51~X54は、それぞれ独立して、炭素数1~6の脂肪族構造を表す。Z53は、炭素数10~25及び3~16価の、芳香族構造を表す。R71~R75は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表し、R76は、炭素数1~10のアルキル基を表し、R78~R82は、それぞれ独立して、ハロゲン、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表し、R83~R88は、それぞれ独立して、一般式(39)で表される置換基を表す。a、b、c、d、及びeは、それぞれ独立して、0~10の整数を表し、fは、0~14の整数を表し、h、i、j、及びkは、それぞれ独立して、0~3の整数を表し、lは、0~4の整数を表す。上述したアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、脂肪族構造、及び芳香族構造は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
一般式(38)のZ53の芳香族構造としては、ターフェニル骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、及びフルオレン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を含有する。また、一般式(38)のZ53のその他の芳香族構造としては、例えば、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン骨格、2,2-ジフェニルプロパン骨格、ジフェニルエーテル骨格、ジフェニルケトン骨格又はジフェニルスルホン骨格が挙げられる。
一般式(39)において、X55は、炭素数1~6のアルキレン鎖又は炭素数4~10のシクロアルキレン鎖を表す。R89~R91は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。R92は、水素原子又は一般式(40)で表される置換基を表す。一般式(39)において、R89及びR90は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。R91は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。一般式(40)において、X56は、炭素数1~6のアルキレン鎖、炭素数1~6のアルケニレン鎖、炭素数4~10のシクロアルキレン鎖、又は炭素数4~10のシクロアルケニレン鎖を表す。一般式(40)において、X56は、炭素数1~4のアルキレン鎖、炭素数1~4のアルケニレン鎖、炭素数4~7のシクロアルキレン鎖、又は炭素数4~7のシクロアルケニレン鎖が好ましい。上述したアルキレン鎖、シクロアルキレン鎖、アルキル基、及びアリール基は、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
一般式(41)~(43)において、X57~X61は、それぞれ独立して、炭素数1~6の脂肪族構造を表し、X62及びX63は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキレン鎖又は炭素数4~10のシクロアルキレン鎖を表す。R93~R97は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表し、R98~R104は、それぞれ独立して、ハロゲン、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表し、R105は、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R106及びR107は、それぞれ独立して、一般式(39)で表される置換基を表し、R108は、水素原子、一般式(39)で表される置換基、又は一般式(40)で表される置換基を表す。m、n、o、p、及びqは、それぞれ独立して、0~10の整数を表し、r及びsは、それぞれ独立して、0~3の整数を表し、t、u、v、w、及びxは、それぞれ独立して、0~4の整数を表す。上述したアルキレン鎖、シクロアルキレン鎖、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び脂肪族構造は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
本発明に用いることができる(A2-3)酸変性エポキシ樹脂のうち、一般式(43)で表される構造単位を有する(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、末端が、一般式(44)で表される置換基及び/又は一般式(45)で表される置換基を有することが好ましい。
一般式(44)において、R109は、一般式(39)で表される置換基を表す。一般式(45)において、X64は、炭素数1~6の脂肪族構造を表す。R110は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表し、R111及びR112は、それぞれ独立して、ハロゲン、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。R113は、一般式(39)で表される置換基を表す。αは、0~10の整数を表す。β及びγは、0~4の整数を表す。一般式(45)において、X64は、炭素数1~4の脂肪族構造が好ましい。R110は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、又は炭素数6~10のアリール基が好ましく、R111及びR112は、それぞれ独立して、ハロゲン、炭素数1~6のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、又は炭素数6~10のアリール基が好ましい。
本発明に用いることができる(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、縮合多環式骨格を有する構造単位を含むことが好ましい。縮合多環式骨格を有する構造単位としては、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン骨格を有する構造単位、ナフタレン骨格を有する構造単位、アントラセン骨格を有する構造単位、及びフルオレン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含むことが好ましい。(A2-3)酸変性エポキシ樹脂がこれらの構造単位を含むことで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成することができる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、上述した構造単位が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤と顕著な相互作用をすることで、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始時との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。上述した一般式(37)で表される構造単位を含有する場合、又は、上述した一般式(38)において、Z53が、ターフェニル骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、及びフルオレン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を含有する場合、(A2-3)酸変性エポキシ樹脂が、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン骨格を有する構造単位、ナフタレン骨格を有する構造単位、アントラセン骨格を有する構造単位、及びフルオレン骨格を有する構造単位からなる群より選ばれる一種類以上を含む。
<カルボン酸に由来する酸性基、及びカルボン酸誘導体に由来する酸性基>
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、骨格にカルボン酸に由来する構造単位、及び/又はカルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有し、樹脂にアルカリ可溶性を与える官能基として、カルボキシ基及び/又はカルボン酸無水物基を有する。カルボキシ基及び/又はカルボン酸無水物基を有することで、アルカリ現像液でのパターン加工性を向上できるとともに、現像後の解像度を向上できる。また、その他の酸性基を有しても構わない。酸性基としては、例えば、スルホン酸基、フェノール性水酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上及び現像後の解像度向上の観点から、フェノール性水酸基が好ましい。
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、骨格にカルボン酸に由来する構造単位、及び/又はカルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有し、樹脂にアルカリ可溶性を与える官能基として、カルボキシ基及び/又はカルボン酸無水物基を有する。カルボキシ基及び/又はカルボン酸無水物基を有することで、アルカリ現像液でのパターン加工性を向上できるとともに、現像後の解像度を向上できる。また、その他の酸性基を有しても構わない。酸性基としては、例えば、スルホン酸基、フェノール性水酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上及び現像後の解像度向上の観点から、フェノール性水酸基が好ましい。
<末端封止剤>
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、樹脂の末端が、トリカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、又はモノカルボン酸などの末端封止剤で封止されていることが好ましい。
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、樹脂組成物の塗液の保管安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、樹脂の末端が、トリカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、又はモノカルボン酸などの末端封止剤で封止されていることが好ましい。
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、芳香族基の耐熱性による硬化膜の耐熱性向上、及びハーフトーン特性向上の観点から、芳香族カルボン酸に由来する構造単位、及び/又は芳香族カルボン酸誘導体に由来する構造単位を骨格に含有することが好ましい。(A2-3)酸変性エポキシ樹脂のMwとしては、現像後の解像度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、GPCで測定されるポリスチレン換算で、500以上が好ましい。一方、Mwとしては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、50,000以下が好ましい。(A2-3)酸変性エポキシ樹脂は、公知の方法で合成することができる。
<(A2-3)酸変性エポキシ樹脂の具体例>
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、例えば、“KAYARAD”(登録商標) PCR-1222H、同 CCR-1171H、同 TCR-1348H、同 ZAR-1494H、同 ZFR-1401H、同 ZCR-1798H、同 ZXR-1807H、同 ZCR-6002H、若しくは同 ZCR-8001H(以上、いずれも日本化薬社製)、又は“NK OLIGO”(登録商標) EA-6340、同 EA-7140、若しくは同 EA-7340(以上、いずれも新中村化学工業社製)が挙げられる。
(A2-3)酸変性エポキシ樹脂としては、例えば、“KAYARAD”(登録商標) PCR-1222H、同 CCR-1171H、同 TCR-1348H、同 ZAR-1494H、同 ZFR-1401H、同 ZCR-1798H、同 ZXR-1807H、同 ZCR-6002H、若しくは同 ZCR-8001H(以上、いずれも日本化薬社製)、又は“NK OLIGO”(登録商標) EA-6340、同 EA-7140、若しくは同 EA-7340(以上、いずれも新中村化学工業社製)が挙げられる。
<(A2-4)アクリル樹脂>
本発明に用いることができる(A2-4)アクリル樹脂としては、例えば、酸性基を有する共重合成分、(メタ)アクリル酸エステルに由来する共重合成分、及びその他の共重合成分からなる群より選ばれる一種類以上の共重合成分を、ラジカル共重合させて得られるアクリル樹脂が挙げられる。
本発明に用いることができる(A2-4)アクリル樹脂としては、例えば、酸性基を有する共重合成分、(メタ)アクリル酸エステルに由来する共重合成分、及びその他の共重合成分からなる群より選ばれる一種類以上の共重合成分を、ラジカル共重合させて得られるアクリル樹脂が挙げられる。
酸性基を有する共重合成分、(メタ)アクリル酸エステルに由来する共重合成分、及びその他の共重合成分としては、例えば、国際公開第2017/057281号に記載の化合物が挙げられる。
(A2-4)アクリル樹脂としては、露光時の感度向上、及び硬化膜の機械特性向上の観点から、一般式(61)で表される構造単位及び/又は一般式(62)で表される構造単位を含有することが好ましい。
一般式(61)及び(62)において、Rd1及びRd2は、それぞれ独立して、エチレン性不飽和二重結合基を有する、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~15のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。R200~R205は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。X90及びX91は、それぞれ独立して、直接結合、炭素数1~10のアルキレン鎖、炭素数4~10のシクロアルキレン鎖、又は炭素数6~15のアリーレン鎖を表す。
一般式(61)及び(62)において、Rd1及びRd2は、それぞれ独立して、エチレン性不飽和二重結合基を有する、炭素数1~6のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~10のアリール基が好ましい。また、R200~R205は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、又は炭素数6~10のアリール基が好ましい。また、X90及びX91は、それぞれ独立して、直接結合、炭素数1~6のアルキレン鎖、炭素数4~7のシクロアルキレン鎖、又は炭素数6~10のアリーレン鎖が好ましい。上述したアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキレン鎖、シクロアルキレン鎖、及びアリーレン鎖は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
<酸性基を有する共重合成分に由来する構造単位>
(A2-4)アクリル樹脂としては、アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、酸性基を有する共重合成分に由来する構造単位を含有し、(A2-4)アクリル樹脂が、酸性基を有することが好ましい。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上及び現像後の解像度向上の観点から、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、又はフェノール性水酸基が好ましく、カルボキシ基又はカルボン酸無水物基がより好ましい。
(A2-4)アクリル樹脂としては、アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、酸性基を有する共重合成分に由来する構造単位を含有し、(A2-4)アクリル樹脂が、酸性基を有することが好ましい。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上及び現像後の解像度向上の観点から、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、又はフェノール性水酸基が好ましく、カルボキシ基又はカルボン酸無水物基がより好ましい。
<エチレン性不飽和二重結合基の導入>
本発明で用いることができる(A2-4)アクリル樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有する(A2-4)アクリル樹脂をネガ型感光性樹脂組成物に含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。(A2-4)アクリル樹脂が有する酸性基に、エチレン性不飽和二重結合基及びエポキシ基を有する不飽和化合物を開環付加反応させて得られる樹脂が好ましい。酸性基に対してエポキシ基を反応させることで、エチレン性不飽和二重結合基を導入しつつ、エポキシ基を有しない(A2-4)アクリル樹脂を得ることができる。
本発明で用いることができる(A2-4)アクリル樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有する(A2-4)アクリル樹脂をネガ型感光性樹脂組成物に含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。(A2-4)アクリル樹脂が有する酸性基に、エチレン性不飽和二重結合基及びエポキシ基を有する不飽和化合物を開環付加反応させて得られる樹脂が好ましい。酸性基に対してエポキシ基を反応させることで、エチレン性不飽和二重結合基を導入しつつ、エポキシ基を有しない(A2-4)アクリル樹脂を得ることができる。
(A2-4)アクリル樹脂としては、アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び塗液の保管安定性向上の観点から、(A2-4)アクリル樹脂がカルボキシ基を有する場合、エポキシ基を有しない(A2-4)アクリル樹脂が好ましい。また、芳香族基の耐熱性による硬化膜の耐熱性向上、及びハーフトーン特性向上の観点から、芳香族基を有する共重合成分に由来する構造単位を含有することが好ましい。なお、(A2-4)アクリル樹脂としては、脂環式基の耐熱性及び透明性による硬化膜の耐熱性向上、及び露光時の感度向上の観点から、脂環式基を有する共重合成分に由来する構造単位を含有することも好ましい。(A2-4)アクリル樹脂のMwとしては、現像後の解像度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、GPCで測定されるポリスチレン換算で、1,000以上が好ましい。一方、Mwとしては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、50,000以下が好ましい。(A2-4)アクリル樹脂は、公知の方法で合成することができる。
<その他のアルカリ可溶性樹脂>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂として、さらに、その他のアルカリ可溶性樹脂を含有しても構わない。その他のアルカリ可溶性樹脂としては、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンからなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましく、ノボラック樹脂を含有することがより好ましい。本発明において、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンは、単一の樹脂又はそれらの共重合体のいずれであっても構わない。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂として、さらに、その他のアルカリ可溶性樹脂を含有しても構わない。その他のアルカリ可溶性樹脂としては、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンからなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましく、ノボラック樹脂を含有することがより好ましい。本発明において、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンは、単一の樹脂又はそれらの共重合体のいずれであっても構わない。
本発明に用いることができるノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンとしては、ハーフトーン特性向上の観点から、アルカリ可溶性基としてフェノール性水酸基を有することが好ましい。
本発明に用いられるノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンとしては、フェノール性水酸基以外の酸性基を有しても構わない。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、又はヒドロキシイミド基が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性向上及び現像後の解像度向上の観点から、カルボキシ基、カルボン酸無水物基が好ましい。また、本発明に用いられるノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びポリヒドロキシスチレンとしては、エチレン性不飽和二重結合基を有することが好ましい。エチレン性不飽和二重結合基を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。
<(A1)第1の樹脂、(A2)第2の樹脂、及びその他のアルカリ可溶性樹脂の含有比率>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(A1)第1の樹脂及び(A2)第2の樹脂の合計100質量%に占める(A1)第1の樹脂の含有比率は、25質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、70質量%以上がさらにより好ましく、80質量%以上が特に好ましい。含有比率が25質量%以上であると、硬化膜の耐熱性、及び発光素子の信頼性を向上できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。一方、(A1)第1の樹脂の含有比率は、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましく、97質量%以下がさらに好ましく、95質量%以下がさらにより好ましく、90質量%以下が特に好ましい。含有比率が99質量%以下であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(A1)第1の樹脂及び(A2)第2の樹脂の合計100質量%に占める(A1)第1の樹脂の含有比率は、25質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、70質量%以上がさらにより好ましく、80質量%以上が特に好ましい。含有比率が25質量%以上であると、硬化膜の耐熱性、及び発光素子の信頼性を向上できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。一方、(A1)第1の樹脂の含有比率は、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましく、97質量%以下がさらに好ましく、95質量%以下がさらにより好ましく、90質量%以下が特に好ましい。含有比率が99質量%以下であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(A1)第1の樹脂、(A2)第2の樹脂、及びその他のアルカリ可溶性樹脂の合計100質量%に占める、その他のアルカリ可溶性樹脂の含有比率は、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。一方、その他のアルカリ可溶性樹脂の含有比率は、露光時の感度向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、30質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。
<<(B)ラジカル重合性化合物>>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物には、さらに、(B)ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。(B)ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物をいう。露光時、後述する(C1)光重合開始剤から発生するラジカルによって、(B)ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、樹脂組成物の膜の露光部がアルカリ現像液に対して不溶化することで、ネガ型のパターンを形成することができる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物には、さらに、(B)ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。(B)ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物をいう。露光時、後述する(C1)光重合開始剤から発生するラジカルによって、(B)ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、樹脂組成物の膜の露光部がアルカリ現像液に対して不溶化することで、ネガ型のパターンを形成することができる。
(B)ラジカル重合性化合物を含有させることで、露光時のUV硬化が促進されて、露光時の感度を向上させることができる。加えて、熱硬化後の架橋密度が向上し、硬化膜の硬度を向上させることができる。(B)ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合の進行しやすい、(メタ)アクリル基を有する化合物が好ましい。露光時の感度向上及び硬化膜の硬度向上の観点から、(メタ)アクリル基を分子中に2つ以上有する化合物がより好ましい。(B)ラジカル重合性化合物の二重結合当量としては、露光時の感度向上及び低テーパー形状のパターン形成の観点から、80~800g/molが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(B)ラジカル重合性化合物の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、15質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましい。一方、(B)ラジカル重合性化合物の含有量は、硬化膜の耐熱性、及び発光素子の信頼性向上の観点から、65質量部以下が好ましく、55質量部以下がより好ましい。
<(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(B)ラジカル重合性化合物として、(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基、及びフルオレン骨格を有する化合物をいう。(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基、及びインダン骨格を有する化合物をいう。(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物としては、露光時の感度向上、及び現像後の残渣抑制の観点から、(メタ)アクリル基を有する化合物を分子中に2つ以上有する化合物が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(B)ラジカル重合性化合物として、(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基、及びフルオレン骨格を有する化合物をいう。(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基、及びインダン骨格を有する化合物をいう。(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物としては、露光時の感度向上、及び現像後の残渣抑制の観点から、(メタ)アクリル基を有する化合物を分子中に2つ以上有する化合物が好ましい。
(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物からなる群より選ばれる一種類以上を含有させることで、露光時の感度向上、及び現像後に低テーパー形状のパターン形成が可能になるとともに、熱硬化後に低テーパー形状のパターン形成が可能となる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに、後述する(Da)黒色剤として、特に(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料を含有させる場合、後述する顔料のアルカリ耐性不足に起因した、顔料由来の現像残渣が発生する場合がある。そのような場合、後述する(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物、並びに、(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物からなる群より選ばれる一種類以上を含有させることで、該顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。
これは、フルオレン骨格及びインダン骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式ヘテロ環骨格と顕著な相互作用をすることで、ラジカル重合性化合物と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。
(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物としては、例えば、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(3-(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス(4-(メタ)アクリロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、若しくは9,9-ビス[3,4-ビス(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレンが挙げられる。
(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物としては、例えば、1,1-ビス[4-(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン、1,1-ビス(4-(メタ)アクリロキシフェニル)インダン、1,1-ビス[4-(2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]インダン、1,1-ビス[3,4-ビス(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン、2,2-ビス[4-(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン、又は2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシフェニル)インダンが挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物の含有量の合計は、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、2質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。一方、(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物の含有量の合計は、現像後の残渣抑制の観点から、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
<(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(B)ラジカル重合性化合物として、(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基、及び、脂肪族鎖若しくはオキシアルキレン鎖などの柔軟骨格とを有する化合物をいう。(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物としては、(I)分子中に少なくとも2つのヒドロキシ基を有する化合物に由来する構造、(II)少なくとも2つのエチレン性不飽和二重結合基、及び、(III)少なくとも1つの脂肪族鎖、を有する化合物が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(B)ラジカル重合性化合物として、(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基、及び、脂肪族鎖若しくはオキシアルキレン鎖などの柔軟骨格とを有する化合物をいう。(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物としては、(I)分子中に少なくとも2つのヒドロキシ基を有する化合物に由来する構造、(II)少なくとも2つのエチレン性不飽和二重結合基、及び、(III)少なくとも1つの脂肪族鎖、を有する化合物が好ましい。
(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物を含有させることで、露光時のUV硬化が効率的に進行し、露光時の感度を向上できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。加えて、後述する(D)着色剤として、特に(D1)顔料を含有させる場合、(D1)顔料が(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物のUV硬化時の架橋によって硬化部に固定化されることで、(D1)顔料に由来する現像後の残渣発生を抑制できる。さらに、後述する(Da)黒色剤として、特に(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料を含有させる場合にも、後述する顔料のアルカリ耐性不足に起因した、該顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。
(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物としては、前記(III)少なくとも1つの脂肪鎖として、分子中に一般式(24)で表される基と、前記(II)少なくとも2つのエチレン性不飽和二重結合基として、3個以上の一般式(25)で表される基とを有する化合物が好ましい。
一般式(24)において、R125は、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表す。Z17は、一般式(29)で表される基又は一般式(30)で表される基を表す。aは、1~10の整数を表し、bは、1~4の整数を表し、cは、0又は1を表し、dは、1~4の整数を表し、eは、0又は1を表す。cが0の場合、dは1である。一般式(25)において、R126~R128は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。一般式(30)において、R129は、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表す。露光時の感度向上、及び現像後の残渣抑制の観点から、一般式(24)において、cは1が好ましく、eは1が好ましい。一般式(25)において、R126は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。R127及びR128は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。一般式(30)において、R129は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物としては、露光時の感度向上、ハーフトーン特性向上、及び現像後の残渣抑制の観点から、前記(III)少なくとも1つの脂肪鎖として、少なくとも1つのラクトン変性鎖及び/又は少なくとも1つのラクタム変性鎖を有することが好ましい。上述した一般式(24)において、cが、1であって、eが、1であると、(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物が、少なくとも1つのラクトン変性鎖及び/又は少なくとも1つのラクタム変性鎖を有する。
(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物が分子中に有するエチレン性不飽和二重結合基数は、露光時の感度向上の観点から、2個以上が好ましく、3個以上がより好ましく、4個以上がさらに好ましい。一方、(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物が分子中に有するエチレン性不飽和二重結合基数は、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、12個以下が好ましく、10個以下がより好ましく、8個以下がさらに好ましい。
(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物としては、分子中に有するエチレン性不飽和二重結合基数が3個以上の化合物として、例えば、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、δ-バレロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、γ-ブチロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、β-プロピオラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、又はε-カプロラクトン変性1,3,5-トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌル酸が挙げられる。
分子中に有するエチレン性不飽和二重結合基数が2個の化合物として、例えば、ε-カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ジトリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性グリセリンジ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、若しくはε-カプロラクトン変性1,3-ビス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌル酸が挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物の含有量は、露光時の感度向上、現像後の残渣抑制、及びハーフトーン特性向上の観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。一方、(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物の含有量は、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、40質量部以下が好ましく、35質量部以下がより好ましい。
<(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(B)ラジカル重合性化合物として、(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基と、脂環式基とを有する化合物をいう。(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物としては、露光時の感度向上、及び現像後の残渣抑制の観点から、(メタ)アクリル基を有する化合物を分子中に2つ以上有する化合物が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(B)ラジカル重合性化合物として、(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基と、脂環式基とを有する化合物をいう。(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物としては、露光時の感度向上、及び現像後の残渣抑制の観点から、(メタ)アクリル基を有する化合物を分子中に2つ以上有する化合物が好ましい。
(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物が分子中に有する脂環式基としては、縮合多環脂環式骨格が好ましい。縮合多環脂環式骨格を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、縮合多環脂環式骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式ヘテロ環骨格と顕著な相互作用をすることで、ラジカル重合性化合物と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。
(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物が有する縮合多環脂環式骨格としては、例えば、ビシクロ[4.3.0]ノナン骨格、ビシクロ[5.4.0]ウンデカン骨格、ビシクロ[2.2.2]オクタン骨格、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン骨格、ペンタシクロペンタデカン骨格、アダマンタン骨格又はヒドロキシアダマンタン骨格が挙げられる。
縮合多環脂環式骨格を有する(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物としては、例えば、ジメチロール-ビシクロ[4.3.0]ノナンジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-ビシクロ[5.4.0]ウンデカンジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-ビシクロ[2.2.2]オクタンジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-ぺンタシクロペンタデカンジ(メタ)アクリレート、1,3-アダマンタンジ(メタ)アクリレート、1,3,5-アダマンタントリ(メタ)アクリレート又は5-ヒドロキシ-1,3-アダマンタンジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物の含有量は、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、2質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。一方、(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物の含有量は、現像後の残渣抑制の観点から、30質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましい。
<<(C)感光剤>>
<(C1)光重合開始剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(C)感光剤として、(C1)光重合開始剤を含有する。(C1)光重合開始剤とは、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1)光重合開始剤を含有させることで、上述した(B)ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、樹脂組成物の膜の露光部がアルカリ現像液に対して不溶化するため、ネガ型のパターンを形成できる。また、露光時のUV硬化が促進されるため、露光時の感度を向上できる。
<<(C)感光剤>>
<(C1)光重合開始剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(C)感光剤として、(C1)光重合開始剤を含有する。(C1)光重合開始剤とは、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1)光重合開始剤を含有させることで、上述した(B)ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、樹脂組成物の膜の露光部がアルカリ現像液に対して不溶化するため、ネガ型のパターンを形成できる。また、露光時のUV硬化が促進されるため、露光時の感度を向上できる。
(C1)光重合開始剤としては、例えば、ベンジルケタール系光重合開始剤、α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α-アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、ビイミダゾール系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤、アクリジン系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、芳香族ケトエステル系光重合開始剤、又は安息香酸エステル系光重合開始剤が好ましく、露光時の感度向上の観点から、α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α-アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、ビイミダゾール系光重合開始剤、又はオキシムエステル系光重合開始剤がより好ましく、オキシムエステル系光重合開始剤がさらに好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(C1)光重合開始剤の含有量は、露光時の感度向上の観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.5質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。一方、(C1)光重合開始剤の含有量は、現像後の解像度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
<(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(C1)光重合開始剤として、構造の異なる2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有する。(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤とは、分子中に露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する骨格として、オキシムエステル骨格を有する化合物をいう。2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有させることで、露光時の感度を向上できる。これは、単一の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有する場合と比較して、露光時のUV光のエネルギーを効率的にラジカル硬化に利用できるためと推測される。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、前記(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含有する。(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤とは、分子中に縮合多環式骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤とは、分子中に縮合多環式ヘテロ環骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。縮合多環式骨格とは、2つ以上の環が、それぞれの環を構成する原子のうち、それぞれ1つ以上の原子を2つ以上の環で共有して結合して形成された環状骨格をいう。縮合多環式骨格は、環を構成する原子において2つ以上の橋頭の原子を有する。縮合多環式骨格としては、ビシクロ骨格、トリシクロ骨格、テトラシクロ骨格、ペンタシクロ骨格、又はスピロ骨格が挙げられる。縮合多環式ヘテロ環骨格とは、縮合多環式骨格のうち、環を構成する原子が、炭素原子及び水素原子以外のヘテロ原子を含む環状骨格をいう。縮合多環式ヘテロ環骨格において、炭素原子及び水素原子以外のヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、フッ素原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(C1)光重合開始剤として、構造の異なる2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有する。(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤とは、分子中に露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する骨格として、オキシムエステル骨格を有する化合物をいう。2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有させることで、露光時の感度を向上できる。これは、単一の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有する場合と比較して、露光時のUV光のエネルギーを効率的にラジカル硬化に利用できるためと推測される。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、前記(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含有する。(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤とは、分子中に縮合多環式骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤とは、分子中に縮合多環式ヘテロ環骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。縮合多環式骨格とは、2つ以上の環が、それぞれの環を構成する原子のうち、それぞれ1つ以上の原子を2つ以上の環で共有して結合して形成された環状骨格をいう。縮合多環式骨格は、環を構成する原子において2つ以上の橋頭の原子を有する。縮合多環式骨格としては、ビシクロ骨格、トリシクロ骨格、テトラシクロ骨格、ペンタシクロ骨格、又はスピロ骨格が挙げられる。縮合多環式ヘテロ環骨格とは、縮合多環式骨格のうち、環を構成する原子が、炭素原子及び水素原子以外のヘテロ原子を含む環状骨格をいう。縮合多環式ヘテロ環骨格において、炭素原子及び水素原子以外のヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、フッ素原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含有することで、露光時の感度を向上できるととに、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。これは、2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤によってUV硬化が効率的に進行し、未反応の(B)ラジカル重合性化合物が低減するためと推測される。また、縮合多環式骨格、及び縮合多環式ヘテロ環骨格の耐熱性により、光重合開始剤の熱分解等による脱ガス等が抑制されるためと考えられる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤としては、該縮合多環式骨格、及び該縮合多環式へテロ環骨格のそれぞれに、少なくとも1つのオキシムエステル構造が結合した構造、又は少なくとも1つのオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有する。縮合多環式骨格、及び縮合多環式ヘテロ環骨格のそれぞれに、少なくとも1つのオキシムエステル構造が結合した構造、又は少なくとも1つのオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。これは、縮合多環式骨格、及び縮合多環式ヘテロ環骨格が吸収する露光時のUV光のエネルギーが効率的に伝達され、オキシムエステル構造、又はオキシムエステルカルボニル構造の結合開裂及び/又は反応によるラジカル発生が効率的に進行するためと考えられる。また、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、該縮合多環式骨格、及び該縮合多環式へテロ環骨格からなる群より選ばれる一種類以上に、少なくとも1つのオキシムエステル構造が結合した構造を有することが好ましい。また、露光時の感度向上の観点から、該縮合多環式骨格、及び該縮合多環式へテロ環骨格に、2つ以上のオキシムエステル構造が結合した構造、又は2つ以上のオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有することも好ましい。なお、縮合多環式骨格、又は縮合多環式ヘテロ環骨格に、オキシムエステル構造が結合しているものを、α-オキシム体という。また、縮合多環式骨格、又は縮合多環式ヘテロ環骨格に、オキシムエステルカルボニル構造が結合しているもの(すなわちカルボニル構造を介してオキシムエステル構造が結合しているもの)を、β-オキシム体という。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤としては、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、該縮合多環式骨格、及び該縮合多環式へテロ環骨格のそれぞれに、少なくとも1つのオキシムエステル構造が結合した構造、又は少なくとも1つのオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造として、該縮合多環式骨格、又は該縮合多環式ヘテロ環骨格に、少なくとも1つの一般式(11)で表される基が結合した構造を有することが好ましい。一般式(11)で表される基は、オキシムエステル構造を有する基であり、露光時のUV光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する構造を有する基である。
一般式(11)において、X7は、直接結合、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~10のシクロアルキレン基、又は炭素数6~15のアリーレン基を表す。R29は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、炭素数4~10の複素環基、炭素数4~10の複素環オキシ基、炭素数2~10のアシル基、又はニトロ基を表す。R30は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。aは、0又は1を表し、bは、1~10の整数を表す。
一般式(11)において、X7は、溶剤に対する溶解性向上の観点から、炭素数1~10のアルキレン基が好ましく、又は露光時の感度向上の観点から、炭素数6~15のアリーレン基が好ましい。R29は、溶剤に対する溶解性向上の観点から、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のハロアルキル基、又は炭素数1~10のハロアルコキシ基が好ましい。また、R29は、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、炭素数4~10の複素環基、炭素数4~10の複素環オキシ基、炭素数2~10のアシル基、又はニトロ基が好ましい。R30は、露光時の感度向上の観点から、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。aは、露光時の感度向上の観点から、0が好ましい。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、露光時の感度向上の観点から、該縮合多環式骨格、又は該縮合多環式ヘテロ環骨格と共役可能な非共有電子対を含む置換基を有することが好ましい。同様に、露光時の感度向上の観点から、該縮合多環式骨格、又は該縮合多環式ヘテロ環骨格と共役可能なπ結合を含む置換基を有することが好ましい。非共有電子対を含む置換基としては、ハロゲン、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、又はメルカプト基が挙げられる。π結合を含む置換基としては、アリール基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、若しくはスルホ基が挙げられる。また、π結合を含む置換基としては、縮合多環式骨格上の炭素原子、又は縮合多環式ヘテロ環骨格上の炭素原子が、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子とπ結合を含む不飽和二重結合を形成した構造も挙げられる(ジアルキルカルボニル基、又はジアルキルチオカルボニル基など)。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤としては、芳香族骨格を含む縮合多環式骨格を有し、該縮合多環式骨格が、炭素原子及び水素原子のみから構成される。前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、芳香族骨格を含む縮合多環式骨格を有することで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。これは芳香族骨格によって該(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が膜全体に相溶化し、露光時に膜の深部までUV硬化が進行するためと推測される。また、該縮合多環式骨格が、炭素原子及び水素原子のみから構成されることで、低極性化し、疎水性が向上するため、アルカリ現像時のサイドエッチングが抑制されるためと考えられる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤としては、縮合多環式骨格として、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフルオレン骨格、インデン骨格、インダン骨格、ベンゾインデン骨格、ベンゾインダン骨格、ジヒドロアントラセン骨格、ジヒドロベンゾアントラセン骨格、ジヒドロフェナントレン骨格、ジヒドロベンゾフェナントレン骨格、ジヒドロナフタレン骨格、ジヒドロベンゾナフタレン骨格、テトラヒドロナフタレン骨格、及びテトラヒドロベンゾナフタレン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有することが好ましく、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフルオレン骨格、インデン骨格、インダン骨格、ベンゾインデン骨格、及びベンゾインダン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有することがより好ましい。上述した構造を有することで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。さらに、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤としては、フォトブリーチング性を有する観点から、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、及びジベンゾフルオレン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有することがさらに好ましい。フォトブリーチング性とは、露光時のUV光によって結合開裂及び/又は反応することで、紫外可視領域の吸光度が低下することをいう。フォトブリーチング性を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。これは、露光時によってラジカルが発生すると同時にUV光の吸光度が低下するため、膜の深部までUV硬化が進行するためと推測される。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(C1)光重合開始剤に占める(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤の含有比率は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、17質量%以上がさらにより好ましく、20質量%以上が特に好ましい。含有比率が5質量%以上であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。一方、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤の含有比率は、45質量%以下が好ましく、43質量%以下がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましく、38質量%以下がさらにより好ましく、35質量%以下が特に好ましい。含有比率が45質量%以下であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。
(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤としては、芳香族骨格を含む縮合多環式ヘテロ環骨格を有し、該縮合多環式ヘテロ環骨格が、少なくとも炭素原子及び水素原子を含み、さらに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、フッ素原子、ケイ素原子、及びリン原子からなる群より選ばれる一種類以上のヘテロ原子を含むことが好ましい。前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、芳香族骨格を含む縮合多環式骨格を有することで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。これは芳香族骨格によって該(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が膜全体に相溶化し、露光時に膜の深部までUV硬化が進行するためと推測される。また、該縮合多環式ヘテロ環骨格が、少なくとも炭素原子及び水素原子を含み、さらに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、フッ素原子、ケイ素原子、及びリン原子からなる群より選ばれる一種類以上のヘテロ原子を含むことで、ラジカル重合性化合物との相溶性が向上し、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。
(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤としては、縮合多環式ヘテロ環骨格として、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、ベンゾカルバゾール骨格、ナフトベンゾフラン骨格、ナフトベンゾチオフェン骨格、インドール骨格、ベンゾフラン骨格、ベンゾチオフェン骨格、インドリン骨格、ベンゾジヒドロフラン骨格、ベンゾジヒドロチオフェン骨格、ベンゾインドール骨格、ナフトフラン骨格、ナフトチオフェン骨格、ベンゾインドリン骨格、ナフトジヒドロフラン骨格、ナフトジヒドロチオフェン骨格、アクリジン骨格、キサンテン骨格、チオキサンテン骨格、ベンゾアクリジン骨格、ベンゾキサンテン骨格、ベンゾチオキサンテン骨格、キノリン骨格、ベンゾピラン骨格、ベンゾチオピラン骨格、ベンゾキノリン骨格、ナフトピラン骨格、ナフトチオピラン骨格、ジヒドロキノリン骨格、ベンゾジヒドロピラン骨格、ベンゾジヒドロチオピラン骨格、ベンゾジヒドロキノリン骨格、ナフトジヒドロピラン骨格、及びナフトジヒドロチオピラン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有することが好ましく、カルバゾール骨格、ベンゾカルバゾール骨格、インドール骨格、インドリン骨格、ベンゾインドール骨格、ベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上が有することがより好ましく、ベンゾカルバゾール骨格、ベンゾインドール骨格、及びベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上が有することがさらに好ましい。上述した構造を有することで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。さらに、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(C1)光重合開始剤に占める(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤の含有比率は、55質量%以上が好ましく、57質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、62質量%以上がさらにより好ましく、65質量%以上が特に好ましい。含有比率が55質量%以上であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。一方、(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤の含有比率は、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下がさらに好ましく、83質量%以下がさらにより好ましく、80質量%以下が特に好ましい。含有比率が95質量%以下であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有することが好ましい。ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、上述した構造によって導入される共役構造により、露光時のUV光が効率的に吸収され、膜の深部までUV硬化が進行するためと推測される。特に、後述する(D)着色剤として、(D1a)黒色顔料を含有させる場合、露光時のUV光が遮光されて硬化不足となる場合があるため、上述した構造によってUV硬化を促進させることが特に好ましい。また、前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、該縮合多環式骨格、及び該縮合多環式へテロ環骨格に、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上が結合した構造を有することが好ましい。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、ハロゲンで置換された基を有することが好ましい。また、溶剤に対する溶解性を向上できる。ハロゲンとしては、フッ素が好ましい。これは、ハロゲンで置換された基を有することで、光重合開始剤が膜全体に相溶化し、露光時に膜の深部までUV硬化が進行するためと推測される。また、上述した(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上が、フッ素原子を有する構造単位を含有する場合、アルカリ可溶性樹脂と光重合開始剤との相溶性をより高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。ハロゲンで置換された基としては、例えば、フルオロメチル基、フルオロエチル基、クロロエチル基、ブロモエチル基、ヨードエチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロプロピル基、トリクロロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、トリフルオロペンチル基、テトラフルオロペンチル基、ペンタフルオロペンチル基、ヘプタフルオロペンチル基、ヘプタフルオロデシル基、フルオロシクロペンチル基、テトラフルオロシクロペンチル基、フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロプロポキシ基、テトラフルオロプロポキシ基、トリフルオロペンチルオキシ基、ペンタフルオロペンチルオキシ基、テトラフルオロシクロペンチルオキシ基、又はペンタフルオロフェノキシ基が挙げられる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、アルケニル基を有することが好ましく、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤がアルケニル基を有することがより好ましい。これは、アルケニル基を有することで、アルカリ可溶性樹脂及び/又はラジカル重合性化合物と、光重合開始剤との相溶性をより高めることができ、膜の深部においても露光時のUV硬化が効率的に進行するためと考えられる。特に、後述する(D)着色剤として、(D1a)黒色顔料を含有させる場合、露光時のUV光が遮光されて硬化不足となる場合があるため、上述した構造によってUV硬化を促進させることが特に好ましい。また、前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、該縮合多環式骨格、及び該縮合多環式へテロ環骨格に少なくとも1つの炭素数1~5のアルケニル基が結合した構造を有することが好ましい。また、前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、該縮合多環式骨格に少なくとも1つの炭素数1~5のアルケニル基が結合した構造を有することがより好ましい。
アルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-メチルエテニル基、アリル基、1-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、2,3-ジメチル-2-ブテニル基、3-ブテニル基、シンナミル基、アクリル基、又はメタクリル基が挙げられる。炭素数1~5のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-メチルエテニル基、アリル基、1-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-ブテニル基、アクリル基、又はメタクリル基が挙げられる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、及び熱硬化後の残渣付着抑制の観点から、一般式(12)で表される化合物、及び一般式(13)で表される化合物からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましく、一般式(13)で表される化合物を含有することがより好ましい。。なお、前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤としては、一般式(12)及び一般式(13)において、Y1及びY2は、炭素である。また、前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤としては、一般式(12)及び一般式(13)において、Y1及びY2は、それぞれ独立して、窒素、酸素、又は硫黄を表す。
一般式(12)及び一般式(13)において、X1、X2、X4、及びX5は、それぞれ独立して、直接結合、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~10のシクロアルキレン基、又は炭素数6~15のアリーレン基を表す。Y1及びY2は、それぞれ独立して、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表す。R31~R34は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルコキシ基、又は炭素数1~10のヒドロキシアルキル基を表す。R37及びR38は、それぞれ独立して、一般式(15)で表される基、一般式(16)で表される基、一般式(17)で表される基、一般式(18)で表される基、又はニトロ基を表す。R40~R43は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、又は、炭素数4~10の環を形成する基を表す。R46及びR47は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、又は炭素数2~15のアシル基を表す。R49及びR50は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、炭素数4~10の複素環基、炭素数4~10の複素環オキシ基、炭素数2~10のアシル基、又はニトロ基を表す。R52及びR53は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。aは、0~3の整数を表し、bは、0又は1を表し、cは、0~5の整数を表し、dは、0又は1を表す。Y1及びY2が、それぞれ独立して、炭素原子の場合、g及びhは、それぞれ独立して、2である。Y1及びY2が、それぞれ独立して、窒素原子の場合、g及びhは、それぞれ独立して、1である。Y1及びY2が、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子の場合、g及びhは、それぞれ独立して、0である。j及びkは、それぞれ独立して、0又は1を表し、m及びnは、それぞれ独立して、1~10の整数を表す。p及びqは、それぞれ独立して、1~4の整数を表し、x及びyは、それぞれ独立して、1~4の整数を表す。
一般式(12)及び一般式(13)において、X1、X2、X4、及びX5は、それぞれ独立して、溶剤に対する溶解性向上の観点からは、炭素数1~10のアルキレン基が好ましい。また、X1、X2、X4、及びX5は、それぞれ独立して、露光時の感度向上の観点からは、炭素数6~15のアリーレン基が好ましい。Y1及びY2は、それぞれ独立して、露光時の感度向上の観点から、炭素原子又は窒素原子が好ましい。R40~R43において形成する、炭素数4~10の環としては、例えば、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が挙げられる。R46及びR47は、それぞれ独立して、溶剤に対する溶解性向上の観点から、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のハロアルキル基、又は炭素数1~10のハロアルコキシ基が好ましい。また、R46及びR47は、それぞれ独立して、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、又は炭素数2~10のアシル基が好ましい。R49及びR50は、それぞれ独立して、溶剤に対する溶解性向上の観点からは、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のハロアルキル基、又は炭素数1~10のハロアルコキシ基が好ましい。また、R49及びR50は、それぞれ独立して、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点からは、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、炭素数4~10の複素環基、炭素数4~10の複素環オキシ基、炭素数2~10のアシル基、又はニトロ基が好ましい。R52及びR53は、それぞれ独立して、露光時の感度向上の観点から、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。j及びkは、露光時の感度向上の観点から、それぞれ独立して、0が好ましい。
一般式(15)~(18)において、R55~R58は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のヒドロキシアルキル基、又は環を形成する基を表す。複数のR55~R58で形成する環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、シクロペンタン環、又はシクロヘキサン環が挙げられる。aは0~7の整数であり、bは0~2の整数であり、c及びdはそれぞれ独立して、0~3の整数である。複数のR55~R58で形成する環としては、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましい。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤としては、例えば、以下に示す構造の化合物が挙げられる。
(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤としては、例えば、以下に示す構造の化合物が挙げられる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤は、公知の方法により、合成することができる。例えば、特開2013-190459号公報、特開2016-191905号公報、及び国際公開第2014/500852号に記載の合成方法が挙げられる。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上の、極大吸収波長としては、330nm以上が好ましく、340nm以上がより好ましく、350nm以上がさらに好ましい。極大吸収波長が330nm以上であると、露光時の感度を向上でき、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。一方、(C1-1)特定のオキシムエステル系光重合開始剤の極大吸収波長としては、410nm以下が好ましく、400nm以下がより好ましく、390nm以下がさらに好ましく、380nm以下が特に好ましい。極大吸収波長が410nm以下であると、露光時の感度を向上でき、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。なお、極大吸収波長とは、波長300~800nmの範囲内で、吸収スペクトルにおける、極大吸収を示す波長をいう。
(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上の、0.01g/Lプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液における、波長360nmの吸光度としては、0.20以上が好ましく、0.25以上がより好ましく、0.30以上がさらに好ましく、0.35以上がさらにより好ましく、0.40以上が特に好ましく、0.45以上が最も好ましい。吸光度が0.20以上であると、露光時の感度を向上でき、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、熱硬化前後におけるパターン開口寸法幅の変化を抑制でき、かつ、ハーフトーン特性を向上できる。一方、(C1-1)特定のオキシムエステル系光重合開始剤の0.01g/Lプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液における、波長360nmの吸光度としては、1.00以下が好ましい。吸光度が1.00以下であると、現像後の残渣発生を抑制できるとともに、現像後の解像度を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤の含有量の合計は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.5質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましく、7質量部以上がさらにより好ましく、10質量部以上が特に好ましい。含有量の合計が0.5質量部以上であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。一方、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤の含有量の合計は、30質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましく、22質量部以下がさらに好ましく、20質量部以下が特に好ましい。含有量が30質量部以下であると、現像後の解像度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。
<(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(C1)光重合開始剤として、(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤とは、分子中にジフェニルスルフィド骨格を有し、かつ露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する骨格として、オキシムエステル骨格を有する化合物をいう。(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤とは、分子中にα-アミノケトン骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤とは、分子中にα-ヒドロキシケトン骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤とは、分子中にホスフィンオキシド骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤とは、分子中にビイミダゾール骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(C1)光重合開始剤として、(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤とは、分子中にジフェニルスルフィド骨格を有し、かつ露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する骨格として、オキシムエステル骨格を有する化合物をいう。(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤とは、分子中にα-アミノケトン骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤とは、分子中にα-ヒドロキシケトン骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤とは、分子中にホスフィンオキシド骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤とは、分子中にビイミダゾール骨格を有し、露光によって結合開裂及び/又は反応してラジカルを発生する化合物をいう。
(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有させることで、露光時の感度を向上でき、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。これらの光重合開始剤は、上述した(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤とは主骨格の構造が異なる、又は、極大吸収波長が異なるため、露光時のUV光の吸収を補うことで、より効率的にラジカル硬化が進行するためと推測される。
(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、一般式(14)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(14)において、X6は、直接結合、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~10のシクロアルキレン基、又は炭素数6~15のアリーレン基を表す。R35及びR36は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルコキシ基、又は炭素数1~10のヒドロキシアルキル基を表す。R39は、上記一般式(15)で表される基、上述した一般式(16)で表される基、一般式(17)で表される基、一般式(18)で表される基、又はニトロ基を表す。R44、R45、R59及びR60は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、又は、炭素数4~10の環を形成する基を表す。R51は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数6~15のアリール基、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、炭素数4~10の複素環基、炭素数4~10の複素環オキシ基、炭素数2~10のアシル基、又はニトロ基を表す。R54は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。eは、0~4の整数を表し、fは、0~2の整数を表す。lは、0又は1を表し、oは、1~10の整数を表す。rは、1~4の整数を表し、zは、1~4の整数を表す。
一般式(14)において、X6は、溶剤に対する溶解性向上の観点からは、炭素数1~10のアルキレン基が好ましい。また、X6は、露光時の感度向上の観点からは、炭素数6~15のアリーレン基が好ましい。R44、R45、R59及びR60において形成する、炭素数4~10の環としては、例えば、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が挙げられる。R51は、溶剤に対する溶解性向上の観点からは、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のハロアルキル基、又は炭素数1~10のハロアルコキシ基が好ましい。また、R51は、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点からは、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルケニル基、炭素数1~10のハロアルキル基、炭素数1~10のハロアルコキシ基、炭素数4~10の複素環基、炭素数4~10の複素環オキシ基、炭素数2~10のアシル基、又はニトロ基が好ましい。R54は、露光時の感度向上の観点から、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。lは、露光時の感度向上の観点から、0が好ましい。
(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤としては、例えば、以下に示す構造の化合物が挙げられる。
(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤としては、例えば、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オン、又は3,6-ビス(2-メチル-2-モルホリノプロピオニル)-9-オクチル-9H-カルバゾールが挙げられる。
(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤としては、例えば、2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル]-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)フェノキシ]フェニル]-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-[4-[5-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)-1,3,3-トリメチル-2,3-ジヒドロ-インデン-1-イル]フェニル]-2-メチルプロパン-1-オン、又はオリゴ[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパン-1-オン]が挙げられる。
(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、又はビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-(2,4,4-トリメチルペンチル)ホスフィンオキシドが挙げられる。
(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤としては、例えば、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’,5-トリス(2-クロロフェニル)-4-(3,4-ジメトキシフェニル)-4’,5’-ジフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’,5-トリス(2-フルオロフェニル)-4-(3,4-ジメトキシフェニル)-4’,5’-ジフェニル-1,2’-ビイミダゾール、又は2,2’-ビス(2-メトキシフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾールが挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(C1)光重合開始剤に占める(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤の含有比率の合計は、5質量%以上が好ましく、7質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、12質量%以上がさらにより好ましく、15質量%以上が特に好ましい。含有比率が5質量%以上であると、露光時の感度を向上でき、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。一方、(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤の含有比率の合計は、35質量%以下が好ましく、33質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、28質量%以下がさらにより好ましく、25質量%以下が特に好ましい。含有比率が35質量%以下であると露光時の感度を向上でき、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。
<(C2)光酸発生剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(C)感光剤として、(C2)光酸発生剤を含有することが好ましい。(C2)光酸発生剤を含有させることで、露光時のUV硬化が促進されるため、露光時の感度を向上できる。また、熱硬化後の架橋密度が向上し、耐薬品性を向上できる。イオン性化合物の(C2)光酸発生剤としては、トリオルガノスルホニウム塩系化合物が好ましい。非イオン性化合物の(C2)光酸発生剤としては、例えば、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、リン酸エステル化合物、又はスルホンベンゾトリアゾール化合物が挙げられる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(C2)光酸発生剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.1質量部以上が好ましい。一方、(C2)光酸発生剤の含有量は、25質量部以下が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(C)感光剤として、(C2)光酸発生剤を含有することが好ましい。(C2)光酸発生剤を含有させることで、露光時のUV硬化が促進されるため、露光時の感度を向上できる。また、熱硬化後の架橋密度が向上し、耐薬品性を向上できる。イオン性化合物の(C2)光酸発生剤としては、トリオルガノスルホニウム塩系化合物が好ましい。非イオン性化合物の(C2)光酸発生剤としては、例えば、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、リン酸エステル化合物、又はスルホンベンゾトリアゾール化合物が挙げられる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(C2)光酸発生剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.1質量部以上が好ましい。一方、(C2)光酸発生剤の含有量は、25質量部以下が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、及び熱硬化後のパターン開口部の残渣付着抑制の効果が顕著となる観点から、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する場合には、(C1)光重合開始剤に占める、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤の含有比率は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、17質量%以上がさらにより好ましく、20質量%以上が特に好ましい。
一方、本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、及び熱硬化後のパターン開口部の残渣付着抑制の観点から、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する場合、(C1)光重合開始剤に占める、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤の含有比率は、45質量%以下が好ましく、43質量%以下がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましく、38質量%以下がさらにより好ましく、35質量%以下が特に好ましい。
また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、及び熱硬化後のパターン開口部の残渣付着抑制の効果が顕著となる観点から、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する場合、(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤は、縮合多環式ヘテロ環骨格として、カルバゾール骨格、ベンゾカルバゾール骨格、インドール骨格、インドリン骨格、ベンゾインドール骨格、ベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上が有することがより好ましく、ベンゾカルバゾール骨格、ベンゾインドール骨格、及びベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上が有することがさらに好ましい。
同様に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、ハーフトーン特性向上、及び熱硬化後のパターン開口部の残渣付着抑制の効果が顕著となる観点から、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、縮合多環式骨格として、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフルオレン骨格、インデン骨格、インダン骨格、ベンゾインデン骨格、及びベンゾインダン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有する場合、(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤は、縮合多環式ヘテロ環骨格として、カルバゾール骨格、ベンゾカルバゾール骨格、インドール骨格、インドリン骨格、ベンゾインドール骨格、ベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上が有することがより好ましく、ベンゾカルバゾール骨格、ベンゾインドール骨格、及びベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上が有することがさらに好ましい。
<<(D)着色剤、(Da)黒色剤、及び(Db)黒色以外の着色剤>>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(D)着色剤を含有することが好ましい。(D)着色剤とは、特定波長の光を吸収する化合物であり、特に、可視光線の波長(380~780nm)の光を吸収することで着色する化合物をいう。(D)着色剤を含有させることで、樹脂組成物の膜を透過する光、又は、樹脂組成物の膜から反射する光を、所望の色に着色できる。また、樹脂組成物の膜に遮光性を付与できる。また、(Da)黒色剤を必ず含有し、さらに、(Db)黒色以外の着色剤を含有しても構わない。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(D)着色剤を含有することが好ましい。(D)着色剤とは、特定波長の光を吸収する化合物であり、特に、可視光線の波長(380~780nm)の光を吸収することで着色する化合物をいう。(D)着色剤を含有させることで、樹脂組成物の膜を透過する光、又は、樹脂組成物の膜から反射する光を、所望の色に着色できる。また、樹脂組成物の膜に遮光性を付与できる。また、(Da)黒色剤を必ず含有し、さらに、(Db)黒色以外の着色剤を含有しても構わない。
(D)着色剤としては、(D1)顔料及び(D2)染料などを使用でき、特に可視光に遮光性が必要な場合、本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、(Da)黒色剤を含有することが好ましい。(Da)黒色剤とは、可視光線の波長の光を吸収することで、黒色に着色する化合物をいう。(Da)黒色剤を含有させることで、樹脂組成物の膜が黒色化するため、樹脂組成物の膜の遮光性を向上できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。このため、画素分割層、電極絶縁層、配線絶縁層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、層間絶縁層、ゲート絶縁層、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、又はブラックカラムスペーサーなどの用途に好適である。特に、外光反射の抑制によって高コントラスト化が要求される用途に好適であり、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層として好ましい。
(D)着色剤における黒色とは、Colour Index Generic Name(以下、「C.I.ナンバー」)に“BLACK”が含まれるものをいう。C.I.ナンバーが付与されていないものを含有するときは、硬化膜とした場合に黒色であるものをいう。硬化膜とした場合における黒色とは、(D)着色剤を含有する樹脂組成物の硬化膜の透過スペクトルにおいて、波長550nmにおける膜厚1.0μmあたりの透過率を、ランベルト・ベールの式に基づいて、波長550nmにおける透過率が10%となるように膜厚を0.1~1.5μmの範囲内で換算した場合に、換算後の透過スペクトルにおける、波長450~650nmにおける透過率が、25%以下であることをいう。
硬化膜の透過スペクトルは、以下の方法で求めることができる。少なくとも任意のバインダー樹脂及び(D)着色剤を含む樹脂組成物を、樹脂組成物の全固形分中に占める(D)着色剤の含有比率が35質量%となるように調製する。テンパックスガラス基板(AGCテクノグラス社製)上に、該樹脂組成物の膜を塗布した後、110℃で2分間プリベークして成膜してプリベーク膜を得る。次に、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、窒素雰囲気下、250℃で60分間熱硬化させ、(D)着色剤を含有する樹脂組成物の膜厚1.0μmの硬化膜(以下、「着色剤含有硬化膜」)を作製する。また、前記バインダー樹脂を含み、かつ、(D)着色剤を含有しない樹脂組成物を調製し、上記と同様の方法でテンパックスガラス基板上に、塗布、プリベーク及び熱硬化させ、(D)着色剤を含有しない樹脂組成物の膜厚1.0μmの硬化膜(以下、「ブランク用硬化膜」)を作製する。紫外可視分光光度計(MultiSpec-1500;島津製作所社製)を用いて、まず、ブランク硬化膜を膜厚1.0μmで成膜したテンパックスガラス基板を測定し、その紫外可視吸収スペクトルをブランクとする。次に、作製した着色剤含有硬化膜を成膜したテンパックスガラス基板をシングルビームで測定し、波長450~650nmにおける膜厚1.0μmあたりの透過率を求め、ブランクとの差分から着色剤含有硬化膜の透過率を算出する。
(Da)黒色剤の極大透過波長としては、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、330nm以上が好ましく、340nm以上がより好ましい。一方、(Da)黒色剤の極大透過波長としては、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、410nm以下が好ましく、390nm以下がより好ましい。また、上述した通り、(Da)黒色剤の極大透過波長が、330~410nmである場合、上述した(C1-1)特定のオキシムエステル系光重合開始剤の極大吸収波長は、330~410nmであることが好ましい。なお、極大透過波長とは、波長300~800nmの範囲内で、透過スペクトルにおける、極大透過を示す波長をいう。(D)着色剤における極大透過波長は、上述した硬化膜の透過スペクトルの測定方法と同様に、波長300~800nmにおける膜厚1.0μmあたりの透過率を測定し、波長300~800nmの範囲内で、透過スペクトルにおける極大透過を示す波長を求めることで算出できる。
溶剤を除く、本発明のネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中に占める(D)着色剤の含有比率は、遮光性向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、5質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましい。一方、(D)着色剤の含有比率は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及び発光素子の信頼性向上の観点から、70質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(Da)黒色剤の好ましい含有比率は、上述した(D)着色剤の好ましい含有比率の通りである。(Da)黒色剤の含有比率が上記範囲内であると、特に、発光素子の信頼性を向上できる。
<(D1)顔料、及び(D2)染料>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D)着色剤が、(D1)顔料を含有することが好ましい。上述した(D)着色剤が、(D1)顔料を含有する態様としては、上述した(Da)黒色剤を必ず含有し、任意に(Db)黒色以外の着色剤を含有することができる。(D1)顔料とは、対象物の表面に物理吸着、又は、対象物の表面と相互作用などをすることで、対象物を着色させる化合物をいい、一般的に溶剤等に不溶である。(D1)顔料を含有させることで、隠蔽性に優れた色に着色することでき、樹脂組成物の膜の遮光性及び耐候性を向上できる。(D1)顔料としては、例えば、有機顔料又は無機顔料が挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D)着色剤が、(D1)顔料を含有することが好ましい。上述した(D)着色剤が、(D1)顔料を含有する態様としては、上述した(Da)黒色剤を必ず含有し、任意に(Db)黒色以外の着色剤を含有することができる。(D1)顔料とは、対象物の表面に物理吸着、又は、対象物の表面と相互作用などをすることで、対象物を着色させる化合物をいい、一般的に溶剤等に不溶である。(D1)顔料を含有させることで、隠蔽性に優れた色に着色することでき、樹脂組成物の膜の遮光性及び耐候性を向上できる。(D1)顔料としては、例えば、有機顔料又は無機顔料が挙げられる。
(D1)顔料の数平均粒子径は、現像後の残渣抑制、及び塗液の保管安定性向上の観点から、10nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましい。一方、(D1)顔料の数平均粒子径は、露光時の感度向上、及び現像後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、500nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましい。ここで、(D1)顔料の数平均粒子径は、サブミクロン粒度分布測定装置(N4-PLUS;べックマン・コールター社製)又はゼータ電位・粒子径・分子量測定装置(ゼータサイザーナノZS;シスメックス社製)を用いて、溶液中の(D1)顔料のブラウン運動によるレーザー散乱を測定する(動的光散乱法)ことで求めることができる。また、樹脂組成物から得られる硬化膜中の(D1)顔料の数平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」)及び透過型電子顕微鏡(以下、「TEM」)を用いて測定することで求めることができる。拡大倍率を50,000~200,000倍として、(D1)顔料の数平均粒子径を直接測定する。(D1)顔料が真球の場合、真球の直径を測定し、数平均粒子径とする。(D1)顔料が真球でない場合、最も長い径(以下、「長軸径」)及び長軸径と直交する方向において最も長い径(以下、「短軸径」)を測定し、長軸径と短軸径を平均した、二軸平均径を数平均粒子径とする。
溶剤を除く、本発明のネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中に占める、(D1)顔料の好ましい含有比率は、上述した(D)着色剤の好ましい含有比率の通りである。(D1)顔料の含有比率が上記範囲内であると、特に、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。
(D2)染料とは、対象物の表面構造に化学吸着等などをすることで、対象物を着色させる化合物をいい、一般的に溶剤等に可溶である。また、(D2)染料による着色は、分子1つ1つが対象物と吸着するため、着色力が高く、発色効率が高い。(D2)染料としては、例えば、アントラキノン系染料、アゾ系染料、アジン系染料、フタロシアニン系染料、メチン系染料、オキサジン系染料、キノリン系染料、インジゴ系染料、インジゴイド系染料、カルボニウム系染料、スレン系染料、ペリノン系染料、ペリレン系染料、トリアリールメタン系染料、又はキサンテン系染料が挙げられる。
<(D1a)黒色顔料、及び(D1b)黒色以外の顔料>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1)顔料が、(D1a)黒色顔料、又は、(D1a)黒色顔料と(D1b)黒色以外の顔料とを含有することが好ましい。(D1a)黒色顔料とは、可視光線の波長の光を吸収することで、黒色に着色する顔料をいう。(D1a)黒色顔料を含有させることで、樹脂組成物の膜の遮光性を向上できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(Da)黒色剤が(D1a)黒色顔料であり、この(D1a)黒色顔料が、後述する(D1a-1)黒色有機顔料、(D1a-2)黒色無機顔料、及び(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1)顔料が、(D1a)黒色顔料、又は、(D1a)黒色顔料と(D1b)黒色以外の顔料とを含有することが好ましい。(D1a)黒色顔料とは、可視光線の波長の光を吸収することで、黒色に着色する顔料をいう。(D1a)黒色顔料を含有させることで、樹脂組成物の膜の遮光性を向上できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(Da)黒色剤が(D1a)黒色顔料であり、この(D1a)黒色顔料が、後述する(D1a-1)黒色有機顔料、(D1a-2)黒色無機顔料、及び(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、(D1a)黒色顔料が、後述する(D1a-1)黒色有機顔料、及び(D1a-2)黒色無機顔料からなる群より一種類以上である場合において、さらに、(D1b)黒色以外の顔料を含有しても構わない。(D1b)黒色以外の顔料とは、可視光線の波長の光を吸収することで着色する顔料をいう。(D1b)黒色以外の顔料を含有させることで、樹脂組成物の膜に調色性を付与することができる。二色以上の顔料を組み合わせることで、樹脂組成物の膜を所望の色座標へと調整する調色が可能となる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1b)黒色以外の顔料が、後述する青色顔料、赤色顔料、黄色顔料、紫色顔料、橙色顔料、及び緑色顔料からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(D1a)黒色顔料の好ましい含有比率は、上述した(D)着色剤の好ましい含有比率の通りである。(D1a)黒色顔料の含有比率が上記範囲内であると、特に、発光素子の信頼性を向上できる。
<(D1a-1)黒色有機顔料、(D1a-2)黒色無機顔料、及び(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1a)黒色顔料が、(D1a-1)黒色有機顔料、(D1a-2)黒色無機顔料、及び(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、発光素子の信頼性向上の観点から、(D1a-1)黒色有機顔料、及び/又は(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物であることがより好ましく、露光時の感度向上の観点から、(D1a-1)黒色有機顔料がさらに好ましい。(D1a-1)黒色有機顔料とは、可視光線の波長の光を吸収することで、黒色に着色する有機顔料をいう。(D1a)黒色顔料を含有させることで、樹脂組成物の膜の遮光性を向上できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。(D1a-1)黒色有機顔料は、一般的な無機顔料と比較して絶縁性及び低誘電性に優れるため、膜の抵抗値を向上することができる。特に、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層などに好適であり、発光素子の信頼性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1a)黒色顔料が、(D1a-1)黒色有機顔料、(D1a-2)黒色無機顔料、及び(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、発光素子の信頼性向上の観点から、(D1a-1)黒色有機顔料、及び/又は(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物であることがより好ましく、露光時の感度向上の観点から、(D1a-1)黒色有機顔料がさらに好ましい。(D1a-1)黒色有機顔料とは、可視光線の波長の光を吸収することで、黒色に着色する有機顔料をいう。(D1a)黒色顔料を含有させることで、樹脂組成物の膜の遮光性を向上できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。(D1a-1)黒色有機顔料は、一般的な無機顔料と比較して絶縁性及び低誘電性に優れるため、膜の抵抗値を向上することができる。特に、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層などに好適であり、発光素子の信頼性を向上できる。
(D1a-1)黒色有機顔料としては、例えば、アントラキノン系黒色顔料、ベンゾフラノン系黒色顔料、ペリレン系黒色顔料、アニリン系黒色顔料、アゾ系黒色顔料、アゾメチン系黒色顔料、又はカーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、又はランプブラックが挙げられる。
(D1a-2)黒色無機顔料とは、可視光線の波長の光を吸収することで、黒色に着色する無機顔料をいう。(D1a-2)黒色無機顔料は、一般的な有機顔料と比較して耐熱性及び耐候性に優れるため、樹脂組成物の膜の遮光性を向上できるとともに、膜の耐熱性及び耐候性を向上できる。(D1a-2)黒色無機顔料としては、例えば、グラファイト若しくは銀スズ合金、又は、チタン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム、若しくは銀などの金属における、微粒子、酸化物、複合酸化物、硫化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、窒化物、炭化物、若しくは酸窒化物が挙げられる。
(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物とは、赤、橙、黄、緑、青、又は紫色の顔料からなる群より選ばれる二色以上の顔料を組み合わせることで、擬似的に黒色に着色する、着色顔料混合物をいう。二色以上の顔料を混合するため、樹脂組成物の膜の透過スペクトル又は吸収スペクトル調整や、樹脂組成物の膜を所望の色座標へと調整する調色が可能となる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物が、(D1a-3a)青色顔料、赤色顔料、及び黄色顔料を含む着色顔料混合物、(D1a-3b)紫色顔料、及び黄色顔料を含む着色顔料混合物、(D1a-3c)青色顔料、赤色顔料、及び橙色顔料を含む着色顔料混合物、又は(D1a-3d)青色顔料、紫色顔料、及び橙色顔料を含む着色顔料混合物であることが好ましい。(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物が上述した構成であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。
青色に着色する顔料としては、例えば、ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、22、60、又は64が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。赤色に着色する顔料としては、例えば、ピグメントレッド9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、190、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、又は250が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。黄色に着色する顔料としては、例えば、ピグメントイエロー12、13、17、20、24、83、86、93、95、109、110、117、120、125、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、166、168、175、180、181、185、192、又は194が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。紫色に着色する顔料としては、例えば、ピグメントバイオレット19、23、29、30、32、37、40、又は50が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。橙色に着色する顔料としては、例えば、ピグメントオレンジ12、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71、又は72が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。緑色に着色する顔料としては、例えば、ピグメントグリーン7、10、36、又は58が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、上述した(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物において、上述した青色顔料が、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、及びC.I.ピグメントブルー60からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、上述した赤色顔料が、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド179、及びC.I.ピグメントレッド190からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、上述した黄色顔料が、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー192、及びC.I.ピグメントイエロー194からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、上述した紫色顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット29、及びC.I.ピグメントバイオレット37からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、上述した橙色顔料が、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ64、及びC.I.ピグメントオレンジ72からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましい。(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物が上述した構成であると、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。また、これらの顔料は耐熱性に優れるとともに、樹脂組成物中の顔料由来のハロゲン含有量を低減でき、絶縁性及び低誘電性に優れるため、発光素子の信頼性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(D1a-1)黒色有機顔料、(D1a-2)黒色無機顔料、及び(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物からなる群より選ばれる一種類以上の好ましい含有比率は、上述した(D)着色剤の好ましい含有比率の通りである。含有比率が上記範囲内であると、特に、発光素子の信頼性を向上できる。
<(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、露光時の感度向上、現像後のパターン形状制御による低テーパー化、及びハーフトーン特性向上の観点から、上述した(D1a-1)黒色有機顔料が、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料がより好ましい。(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料は、一般的な有機顔料と比較して樹脂組成物中の顔料の単位含有比率当たりの遮光性に優れるため、少ない含有比率で同等の遮光性を付与することができる。そのため、膜の遮光性を向上できるとともに、露光時の感度を向上できる。また、一般的な有機顔料及び無機顔料と比較して絶縁性及び低誘電性に優れるため、膜の抵抗値を向上することができる。特に、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層などに好適であり、発光素子の信頼性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、露光時の感度向上、現像後のパターン形状制御による低テーパー化、及びハーフトーン特性向上の観点から、上述した(D1a-1)黒色有機顔料が、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料からなる群より選ばれる一種類以上であることが好ましく、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料がより好ましい。(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料は、一般的な有機顔料と比較して樹脂組成物中の顔料の単位含有比率当たりの遮光性に優れるため、少ない含有比率で同等の遮光性を付与することができる。そのため、膜の遮光性を向上できるとともに、露光時の感度を向上できる。また、一般的な有機顔料及び無機顔料と比較して絶縁性及び低誘電性に優れるため、膜の抵抗値を向上することができる。特に、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層などに好適であり、発光素子の信頼性を向上できる。
特に、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料は、可視光線の波長の光を吸収する一方、紫外領域の波長(例えば、400nm以下)の透過率が高いため、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。一方、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料を含有させる場合、この顔料のアルカリ耐性不足に起因した顔料由来の現像残渣が発生する場合がある。すなわち、現像時に(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料の表面がアルカリ現像液に曝されることで、表面の一部が分解又は溶解し、上述した顔料由来の現像残渣として基板上に残存する場合がある。そのような場合、上述した通り、(B3)柔軟鎖含有脂肪族ラジカル重合性化合物、並びに、(B1)フルオレン骨格含有ラジカル重合性化合物、及び(B2)インダン骨格含有ラジカル重合性化合物からなる群より選ばれる一種類以上を含有させることで、上述した顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。
(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料としては、分子中にベンゾフラン-2(3H)-オン構造又はベンゾフラン-3(2H)-オン構造を有し、一般式(63)又は一般式(64)で表されるベンゾフラノン化合物、その幾何異性体、その塩、又はその幾何異性体の塩が好ましい。
一般式(63)及び一般式(64)において、R206、R207、R214、及びR215は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、又はフッ素原子を1~20個有する炭素数1~10のアルキル基を表す。R208、R209、R216、及びR217は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、R212、COOH、COOR212、COO-、CONH2、CONHR212、CONR212R213、CN、OH、OR212、OCOR212、OCONH2、OCONHR212、OCONR212R213、NO2、NH2、NHR212、NR212R213、NHCOR212、NR212COR213、N=CH2、N=CHR212、N=CR212R213、SH、SR212、SOR212、SO2R212、SO3R212、SO3H、SO3
-、SO2NH2、SO2NHR212、又はSO2NR212R213を表し、R212及びR213は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数4~10のシクロアルケニル基、又は炭素数2~10のアルキニル基を表す。複数のR208、R209、R216、又はR217で、直接結合、又は、酸素原子ブリッジ、硫黄原子ブリッジ、NHブリッジ、若しくはNR212ブリッジで環を形成しても構わない。R210、R211、R218、及びR219は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数6~15のアリール基を表す。a、b、c、及びdは、それぞれ独立して、0~4の整数を表す。上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、及びアリール基は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料としては、例えば、“IRGAPHOR”(登録商標) BLACK S0100CF(BASF社製)、国際公開第2010/081624号記載の黒色顔料、又は国際公開第2010/081756号記載の黒色顔料が挙げられる。
(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料とは、分子中にペリレン構造を有し、一般式(69)で表されるペリレン化合物が好ましい。
一般式(69)において、X92、及びX93は、それぞれ独立して、直接結合、又は炭素数1~10のアルキレン鎖を表す。Y92、及びY93は、それぞれ独立して、直接結合、又は炭素数6~15のアリーレン鎖を表す。R224及びR225は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数2~6のアシル基を表す。R226は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、又はフッ素原子を1~20個有する炭素数1~10のアルキル基を表す。a及びbは、それぞれ独立して、0~5の整数を表す。cは、0~8の整数を表す。X92、及びX93が、直接結合であって、Y92、及びY93が、直接結合の場合、R224及びR225は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素数1~10のアルキル基が好ましく、a及びbは、1である。X92、及びX93が、炭素数1~10のアルキレン鎖であって、Y92、及びY93が、直接結合の場合、R224及びR225は、ヒドロキシ基が好ましく、a及びbは、1である。X92、及びX93が、炭素数1~10のアルキレン鎖であって、Y92、及びY93が、炭素数6~15のアリーレン鎖の場合、R224及びR225は、それぞれ独立して、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数2~6のアシル基が好ましい。a及びbは、それぞれ独立して、0~5の整数を表す。上述したアルキレン鎖、アリーレン鎖、アルコキシ基、アシル基、及びアルキル基は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料としては、例えば、ピグメントブラック31又は32が挙げられる(数値はいずれもC.I.ナンバー)。上述した以外に、“PALIOGEN”(登録商標) BLACK S0084、同 K0084、同 L0086、同 K0086、同 EH0788、又は同 FK4281(以上、いずれもBASF社製)が挙げられる。
(D1a-1c)アゾ系黒色顔料とは、分子内にアゾ基を有し、一般式(72)で表されるアゾ化合物が好ましい。
一般式(72)において、X96は、炭素数6~15のアリーレン鎖を表す。Y96は、炭素数6~15のアリーレン鎖を表す。R275、R276、及びR277は、それぞれ独立して、ハロゲン又は炭素数1~10のアルキル基を表す。R278は、ハロゲン、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又はニトロ基を表す。R279は、ハロゲン、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数2~10のアシルアミノ基、又はニトロ基を表す。R280、R281、R282、及びR283は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表す。aは、0~4の整数を表し、bは、0~2の整数を表し、cは、0~4の整数を表し、d及びeは、それぞれ独立して、0~8の整数を表し、nは、1~4の整数を表す。上述したアリーレン鎖、アルキル基、アルコキシ基、及びアシルアミノ基は、ヘテロ原子を有してもよく、無置換体又は置換体のいずれであっても構わない。
(D1a-1c)アゾ系黒色顔料としては、例えば、“CHROMOFINE”(登録商標) BLACK A1103(大日精化工業社製)、特開平01-170601号公報に記載された黒色顔料、又は特開平02-034664号公報に記載された黒色顔料が挙げられる。
溶剤を除く、本発明のネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中に占める(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料からなる群より選ばれる一種類以上の含有比率は、遮光性向上、及び発光素子の信頼性向上の観点から、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましく、30質量%以上が特に好ましい。一方、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料からなる群より選ばれる一種類以上の含有比率は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及び発光素子の信頼性向上の観点から、70質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上、及び熱硬化後のパターン開口部の残渣付着抑制の効果が顕著となる観点から、(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する場合、(D)着色剤として(D1a-1)黒色有機顔料及び/又は(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物を含み、(D1a-1)黒色有機顔料が、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料からなる群より選ばれる一種類以上を含有し、(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物が、赤、橙、黄、緑、青及び紫色の顔料からなる群より選ばれる二色以上の顔料を含むことが好ましい。
<(DC)被覆層>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、前記(D1a-1)黒色有機顔料が、さらに、(DC)被覆層を含有することが好ましい。(DC)被覆層とは、例えば、シランカップリング剤による表面処理、ケイ酸塩による表面処理、金属アルコキシドによる表面処理又は樹脂による被覆処理などの処理で形成される、顔料表面を被覆する層をいう。(DC)被覆層を含有させることで、前記(D1a-1)黒色有機顔料の粒子表面の酸性化、塩基性化、親水性化又は疎水性化などによって、粒子の表面状態を改質でき、耐酸性、耐アルカリ性、耐溶剤性、分散安定性又は耐熱性などを向上できる。それにより、顔料由来の現像残渣発生を抑制することができる。また、現像時のサイドエッチングが抑制され、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。また、粒子表面に絶縁性の被覆層を形成させることで、硬化膜の絶縁性向上によるリーク電流低減により、発光素子の信頼性を向上できる。前記(D1a-1)黒色有機顔料として、特に(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料を含有させる場合、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料に、(DC)被覆層を含有させることで、前記顔料の耐アルカリ性を向上でき、前記顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、前記(D1a-1)黒色有機顔料が、さらに、(DC)被覆層を含有することが好ましい。(DC)被覆層とは、例えば、シランカップリング剤による表面処理、ケイ酸塩による表面処理、金属アルコキシドによる表面処理又は樹脂による被覆処理などの処理で形成される、顔料表面を被覆する層をいう。(DC)被覆層を含有させることで、前記(D1a-1)黒色有機顔料の粒子表面の酸性化、塩基性化、親水性化又は疎水性化などによって、粒子の表面状態を改質でき、耐酸性、耐アルカリ性、耐溶剤性、分散安定性又は耐熱性などを向上できる。それにより、顔料由来の現像残渣発生を抑制することができる。また、現像時のサイドエッチングが抑制され、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。また、粒子表面に絶縁性の被覆層を形成させることで、硬化膜の絶縁性向上によるリーク電流低減により、発光素子の信頼性を向上できる。前記(D1a-1)黒色有機顔料として、特に(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料を含有させる場合、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料に、(DC)被覆層を含有させることで、前記顔料の耐アルカリ性を向上でき、前記顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。
前記(D1a-1)黒色有機顔料に対する、(DC)被覆層による平均被覆率は、50%以上が好ましく、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。(DC)被覆層による平均被覆率が、80%以上であると、現像後の残渣発生を抑制することができる。前記(D1a-1)黒色有機顔料に対する、(DC)被覆層による平均被覆率は、透過型電子顕微鏡(H9500;(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、加速電圧300kVの条件下、拡大倍率を50,000~200,000倍として断面を観察し、無作為に選択した黒色顔料の粒子100個について、下記式により、各黒色顔料の被覆率M(%)を求め、その数平均値を算出することにより、平均被覆率N(%)を求めることができる。
被覆率M(%)={L1/(L1+L2)}×100
L1:粒子の外周のうち、被覆層により覆われた部位の合計長さ(nm)
L2:粒子の外周のうち、被覆層により覆われていない部位(界面と埋め込み樹脂が直接接する部位)の合計長さ(nm)
L1+L2:粒子の外周長さ(nm)。
被覆率M(%)={L1/(L1+L2)}×100
L1:粒子の外周のうち、被覆層により覆われた部位の合計長さ(nm)
L2:粒子の外周のうち、被覆層により覆われていない部位(界面と埋め込み樹脂が直接接する部位)の合計長さ(nm)
L1+L2:粒子の外周長さ(nm)。
<(DC-1)シリカ被覆層、(DC-2)金属酸化物被覆層、及び(DC-3)金属水酸化物被覆層>
(DC)被覆層としては、(DC-1)シリカ被覆層、(DC-2)金属酸化物被覆層及び(DC-3)金属水酸化物被覆層からなる群より選ばれる一種類を含有することが好ましい。シリカ、金属酸化物及び金属水酸化物は、顔料に耐アルカリ性を付与することで、顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。シリカとしては、二酸化ケイ素又はその含水物が挙げられる。金属酸化物としては、金属酸化物又はその水和物が挙げられる。金属酸化物としてはアルミナが挙げられ、例えば、アルミナ(Al2O3)又はアルミナ水和物(Al2O3・nH2O)が挙げられる。金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)が挙げられる。シリカは誘電率が低いため、(D1a-1)黒色有機顔料の(DC)被覆層の含有量を増加した場合の誘電率の上昇を抑制できるため、発光素子の信頼性を向上できる。
(DC)被覆層としては、(DC-1)シリカ被覆層、(DC-2)金属酸化物被覆層及び(DC-3)金属水酸化物被覆層からなる群より選ばれる一種類を含有することが好ましい。シリカ、金属酸化物及び金属水酸化物は、顔料に耐アルカリ性を付与することで、顔料由来の現像残渣発生を抑制できる。シリカとしては、二酸化ケイ素又はその含水物が挙げられる。金属酸化物としては、金属酸化物又はその水和物が挙げられる。金属酸化物としてはアルミナが挙げられ、例えば、アルミナ(Al2O3)又はアルミナ水和物(Al2O3・nH2O)が挙げられる。金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)が挙げられる。シリカは誘電率が低いため、(D1a-1)黒色有機顔料の(DC)被覆層の含有量を増加した場合の誘電率の上昇を抑制できるため、発光素子の信頼性を向上できる。
<<(E)分散剤>>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(E)分散剤を含有することが好ましい。(E)分散剤とは、上述した(D1)顔料などの表面と相互作用する表面親和性基と、(D1)顔料などの分散安定性を向上させる分散安定化構造とを有する化合物をいう。(E)分散剤の分散安定化構造としては、立体障害による分散安定化に寄与するポリマー鎖、又は静電反発による分散安定化に寄与するイオン性置換基若しくは極性置換基などが挙げられる。(D1)顔料の数平均粒子径が500nm以下である場合、数平均粒子径が小さくなるほど、表面積の増大によって粒子が凝集し、現像後の残渣発生の原因となる場合がある。特に、(D)着色剤として、(D1)顔料を含有させる場合、(E)分散剤を含有させることで、ネガ型感光性樹脂組成物が、(D1)顔料などを含有する場合の分散安定性を向上でき、アルカリ現像液でのパターン加工性、現像後の解像度、及び塗液の保管安定性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(E)分散剤を含有することが好ましい。(E)分散剤とは、上述した(D1)顔料などの表面と相互作用する表面親和性基と、(D1)顔料などの分散安定性を向上させる分散安定化構造とを有する化合物をいう。(E)分散剤の分散安定化構造としては、立体障害による分散安定化に寄与するポリマー鎖、又は静電反発による分散安定化に寄与するイオン性置換基若しくは極性置換基などが挙げられる。(D1)顔料の数平均粒子径が500nm以下である場合、数平均粒子径が小さくなるほど、表面積の増大によって粒子が凝集し、現像後の残渣発生の原因となる場合がある。特に、(D)着色剤として、(D1)顔料を含有させる場合、(E)分散剤を含有させることで、ネガ型感光性樹脂組成物が、(D1)顔料などを含有する場合の分散安定性を向上でき、アルカリ現像液でのパターン加工性、現像後の解像度、及び塗液の保管安定性を向上できる。
(E)分散剤としては、例えば、塩基性基のみを有する分散剤、塩基性基及び酸性基を有する分散剤、酸性基のみを有する分散剤、塩基性基が酸と塩形成した構造を有する分散剤、酸性基が塩基と塩形成した構造を有する分散剤、又は塩基性基及び酸性基のいずれも有しない分散剤が挙げられる。分散安定性向上、アルカリ現像液でのパターン加工性向上、及び現像後の解像度向上の観点から、塩基性基のみを有する分散剤、塩基性基及び酸性基を有する分散剤、塩基性基が酸と塩形成した構造を有する分散剤、又は酸性基が塩基と塩形成した構造を有する分散剤が好ましく、塩基性基のみを有する分散剤、又は塩基性基及び酸性基を有する分散剤がより好ましい。
(E)分散剤が有する塩基性基、又は塩基性基が酸と塩形成した構造としては、三級アミノ基若しくは四級アンモニウム塩構造、又は、ピロリジン骨格、ピロール骨格、イミダゾール骨格、ピラゾール骨格、トリアゾール骨格、テトラゾール骨格、イミダゾリン骨格、オキサゾール骨格、イソオキサゾール骨格、オキサゾリン骨格、イソオキサゾリン骨格、チアゾール骨格、イソチアゾール骨格、チアゾリン骨格、イソチアゾリン骨格、チアジン骨格、ピペリジン骨格、ピペラジン骨格、モルホリン骨格、ピリジン骨格、ピリダジン骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、トリアジン骨格、イソシアヌル酸骨格、イミダゾリジノン骨格、プロピレン尿素骨格、ブチレン尿素骨格、ヒダントイン骨格、バルビツール酸骨格、アロキサン骨格若しくはグリコールウリル骨格などの含窒素環骨格、又は、それらの含窒素骨格が塩形成した構造が挙げられる。塩基性基が酸と塩形成した構造において、カウンターアニオンとしては、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、硝酸イオン、カルボン酸イオン又はフェノキシイオンが挙げられる。
(E)分散剤のアミン価としては、5mgKOH/g以上が好ましく、8mgKOH/g以上がより好ましく、10mgKOH/g以上がさらに好ましい。アミン価が5mgKOH/g以上であると、(D1)顔料の分散安定性を向上させることができる。一方、アミン価としては、150mgKOH/g以下が好ましく、120mgKOH/g以下がより好ましく、100mgKOH/g以下がさらに好ましい。アミン価が150mgKOH/g以下であると、樹脂組成物の保管安定性を向上させることができる。ここでいうアミン価とは、(E)分散剤1g当たりと反応する酸と当量の水酸化カリウムの重量をいい、単位はmgKOH/gである。(E)分散剤1gを酸で中和させた後、水酸化カリウム水溶液で滴定することで求めることができる。アミン価の値から、アミノ基などの塩基性基1mol当たりの樹脂重量であるアミン当量(単位はg/mol)を算出することができ、(E)分散剤中のアミノ基などの塩基性基の数を求めることができる。
(E)分散剤の酸価としては、5mgKOH/g以上が好ましく、8mgKOH/g以上がより好ましく、10mgKOH/g以上がさらに好ましい。酸価が5mgKOH/g以上であると、(D1)顔料の分散安定性を向上させることができる。一方、酸価としては、200mgKOH/g以下が好ましく、170mgKOH/g以下がより好ましく、150mgKOH/g以下がさらに好ましい。酸価が200mgKOH/g以下であると、樹脂組成物の保管安定性を向上させることができる。ここでいう酸価とは、(E)分散剤1g当たりと反応する水酸化カリウムの重量をいい、単位はmgKOH/gである。(E)分散剤1gを水酸化カリウム水溶液で滴定することで求めることができる。酸価の値から、酸性基1mol当たりの樹脂重量である酸当量(単位はg/mol)を算出することができ、(E)分散剤中の酸性基の数を求めることができる。
ポリマー鎖を有する(E)分散剤としては、アクリル樹脂系分散剤、ポリオキシアルキレンエーテル系分散剤、ポリエステル系分散剤、ポリウレタン系分散剤、ポリオール系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、又はポリアリルアミン系分散剤が挙げられる。アルカリ現像液でのパターン加工性の観点から、アクリル樹脂系分散剤、ポリオキシアルキレンエーテル系分散剤、ポリエステル系分散剤、ポリウレタン系分散剤、又はポリオール系分散剤が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物が(D1)顔料を含有する場合、本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(E)分散剤の含有比率は、分散安定性向上、及びアルカリ現像液でのパターン加工性向上の観点から、(D1)顔料と(E)分散剤との合計を100質量%とした場合において、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。一方、(E)分散剤の含有比率は、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及び発光素子の信頼性向上の観点から、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
<<(F)架橋剤>>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(F)架橋剤を含有することが好ましい。(F)架橋剤とは、樹脂と結合可能な架橋性基を有する化合物をいう。(F)架橋剤を含有させることで、耐薬品性を向上できるとともに、熱硬化後に低テーパー形状のパターンを形成できる。これは、(F)架橋剤により、樹脂組成物の硬化膜に新たな架橋構造を導入でき、架橋密度が向上するためと推測される。また、新たな架橋構造の導入によってポリマー鎖同士の密な配向が阻害され、樹脂等に含まれる芳香環などの立体障害が緩和されることで、熱硬化時のリフロー性が向上するためと考えられる。(F)架橋剤としては、後述するエポキシ架橋剤である(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤以外に、アルコキシメチル架橋剤、メチロール架橋剤、エポキシ架橋剤であるイソシアヌル酸系エポキシ架橋剤、又はオキセタニル架橋剤も好ましい。また、(F)架橋剤としては、アルコキシメチル基、メチロール基、エポキシ基、及びオキセタニル基からなる群より選ばれる一種類以上の熱架橋性基を、分子中に2つ以上有する化合物が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(F)架橋剤を含有することが好ましい。(F)架橋剤とは、樹脂と結合可能な架橋性基を有する化合物をいう。(F)架橋剤を含有させることで、耐薬品性を向上できるとともに、熱硬化後に低テーパー形状のパターンを形成できる。これは、(F)架橋剤により、樹脂組成物の硬化膜に新たな架橋構造を導入でき、架橋密度が向上するためと推測される。また、新たな架橋構造の導入によってポリマー鎖同士の密な配向が阻害され、樹脂等に含まれる芳香環などの立体障害が緩和されることで、熱硬化時のリフロー性が向上するためと考えられる。(F)架橋剤としては、後述するエポキシ架橋剤である(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤以外に、アルコキシメチル架橋剤、メチロール架橋剤、エポキシ架橋剤であるイソシアヌル酸系エポキシ架橋剤、又はオキセタニル架橋剤も好ましい。また、(F)架橋剤としては、アルコキシメチル基、メチロール基、エポキシ基、及びオキセタニル基からなる群より選ばれる一種類以上の熱架橋性基を、分子中に2つ以上有する化合物が好ましい。
<(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(F)架橋剤として、エポキシ架橋剤を含有することが好ましい。エポキシ基は熱反応性が高く。比較的低温でも熱架橋反応が進行するため、エポキシ架橋剤を含有させることで、熱硬化後に低テーパー形状のパターンを形成できる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(F)架橋剤として、縮合多環式骨格を有するエポキシ架橋剤を含有することが好ましい。(F)架橋剤が縮合多環式骨格を有することで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。さらに、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。これは、縮合多環式骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格と顕著な相互作用をすることで、光重合開始剤の周囲に疎水性の縮合多環式骨格を有する架橋剤が偏在し、現像時のサイドエッチングを抑制するためと考えられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(F)架橋剤として、エポキシ架橋剤を含有することが好ましい。エポキシ基は熱反応性が高く。比較的低温でも熱架橋反応が進行するため、エポキシ架橋剤を含有させることで、熱硬化後に低テーパー形状のパターンを形成できる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(F)架橋剤として、縮合多環式骨格を有するエポキシ架橋剤を含有することが好ましい。(F)架橋剤が縮合多環式骨格を有することで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。さらに、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。これは、縮合多環式骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格と顕著な相互作用をすることで、光重合開始剤の周囲に疎水性の縮合多環式骨格を有する架橋剤が偏在し、現像時のサイドエッチングを抑制するためと考えられる。
(F)架橋剤が有する縮合多環式骨格としては、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフルオレン骨格、インデン骨格、インダン骨格、ベンゾインデン骨格、ベンゾインダン骨格、ジヒドロアントラセン骨格、ジヒドロベンゾアントラセン骨格、ジヒドロフェナントレン骨格、ジヒドロベンゾフェナントレン骨格、ジヒドロナフタレン骨格、ジヒドロベンゾナフタレン骨格、テトラヒドロナフタレン骨格、及びテトラヒドロベンゾナフタレン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有することが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、縮合多環式骨格を有するエポキシ架橋剤として、(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤とは、分子中に熱架橋性基であるエポキシ基、及びフルオレン骨格を有する化合物をいう。(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤とは、分子中に熱架橋性基である、及びインダン骨格を有する化合物をいう。(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有させることで、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できるとともに、ハーフトーン特性を向上できる。これは、フルオレン骨格及びインダン骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格と顕著な相互作用をすることで、光重合開始剤の周囲に疎水性のフルオレン骨格又はインダン骨格を有する架橋剤が偏在し、現像時のサイドエッチングを抑制するためと考えられる。
(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤としては、例えば、9,9-ビス[4-(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス[4-(2-グリシドキシエトキシ)-1-ナフチル]フルオレン、又は9,9-ビス[3,4-ビス(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]フルオレンが挙げられる。
(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤としては、例えば、1,1-ビス[4-(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]インダン、1,1-ビス(4-グリシドキシフェニル)インダン、1,1-ビス[4-(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]-3-フェニルインダン、1,1-ビス[4-(2-グリシドキシエトキシ)-1-ナフチル]インダン、1,1-ビス[3,4-ビス(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]インダン、2,2-ビス[4-(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]インダン、又は2,2-ビス[3,4-ビス(2-グリシドキシエトキシ)フェニル]インダンが挙げられる。
(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤は、公知の方法により、合成することができる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤の含有量の合計は、現像後及び熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成、並びにハーフトーン特性向上の観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。一方、(F1)フルオレン骨格含有エポキシ架橋剤、及び(F2)インダン骨格含有エポキシ架橋剤の含有量の合計は、現像後の残渣発生抑制の観点から、50質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましい。
<<(G)増感剤>>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(G)増感剤を含有することが好ましい。(G)増感剤とは、露光時のUV光のエネルギーを吸収し、内部転換及び項間交差によって励起三重項の電子を生じ、上述した(C1)光重合開始剤などへのエネルギー移動を介することが可能な、増感作用を有する化合物をいう。(G)増感剤を含有させることで、露光時の感度を向上させることができる。これは、例えば、(C1)光重合開始剤などが吸収を持たない、長波長の光を(G)増感剤が吸収し、そのエネルギーを(G)増感剤から(C1)光重合開始剤などへエネルギー移動をすることで、光反応効率を向上できるためであると推測される。(G)増感剤としては、後述する(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤以外に、チオキサントン系増感剤も好ましい。チオキサントン系増感剤としては、例えば、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、又は2,4-ジクロロチオキサントンが挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、(G)増感剤を含有することが好ましい。(G)増感剤とは、露光時のUV光のエネルギーを吸収し、内部転換及び項間交差によって励起三重項の電子を生じ、上述した(C1)光重合開始剤などへのエネルギー移動を介することが可能な、増感作用を有する化合物をいう。(G)増感剤を含有させることで、露光時の感度を向上させることができる。これは、例えば、(C1)光重合開始剤などが吸収を持たない、長波長の光を(G)増感剤が吸収し、そのエネルギーを(G)増感剤から(C1)光重合開始剤などへエネルギー移動をすることで、光反応効率を向上できるためであると推測される。(G)増感剤としては、後述する(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤以外に、チオキサントン系増感剤も好ましい。チオキサントン系増感剤としては、例えば、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、又は2,4-ジクロロチオキサントンが挙げられる。
<(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(G)増感剤として、縮合多環式骨格を有する(G)増感剤を含有することが好ましい。(G)増感剤が縮合多環式骨格を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、縮合多環式骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格と顕著な相互作用をすることで、増感剤と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、露光時のUV光のエネルギー移動が効率的に進行するためと考えられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらに、(G)増感剤として、縮合多環式骨格を有する(G)増感剤を含有することが好ましい。(G)増感剤が縮合多環式骨格を有することで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。これは、縮合多環式骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格と顕著な相互作用をすることで、増感剤と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、露光時のUV光のエネルギー移動が効率的に進行するためと考えられる。
(G)増感剤が有する縮合多環式骨格としては、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフルオレン骨格、インデン骨格、インダン骨格、ベンゾインデン骨格、ベンゾインダン骨格、ジヒドロアントラセン骨格、ジヒドロベンゾアントラセン骨格、ジヒドロフェナントレン骨格、ジヒドロベンゾフェナントレン骨格、ジヒドロナフタレン骨格、ジヒドロベンゾナフタレン骨格、テトラヒドロナフタレン骨格、及びテトラヒドロベンゾナフタレン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有することが好ましい。
また、縮合多環式骨格と共役可能な非共有電子対を含む置換基、及び/又は縮合多環式骨格と共役可能なπ結合を含む置換基を有することで、増感作用を示す。非共有電子対を含む置換基としては、ハロゲン、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、又はメルカプト基が挙げられる。π結合を含む置換基としては、アリール基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、若しくはスルホ基が挙げられる。また、π結合を含む置換基としては、縮合多環式骨格上の炭素原子が、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子とπ結合を含む不飽和二重結合を形成した構造も挙げられる(ジアルキルオキシム基、ジアルキルカルボニル基、又はジアルキルチオカルボニル基など)。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、縮合多環式骨格を有する(G)増感剤として、(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有することが好ましい。(G1)フルオレン骨格含有増感剤とは、分子中にフルオレン骨格を含み、増感作用を有する化合物をいう。(G2)インダン骨格含有増感剤とは、分子中にインダン骨格を含み、増感作用を有する化合物をいう。(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。加えて、ハーフトーン特性を向上できる。さらに、熱硬化後のパターン開口部の残渣付着を抑制できる。これは、フルオレン骨格及びインダン骨格が、後述する(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式骨格、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が有する縮合多環式ヘテロ環骨格と顕著な相互作用をすることで、増感剤と光重合開始剤との相溶性を高めることができ、露光時のUV光のエネルギー移動が効率的に進行するためと考えられる。
(G1)フルオレン骨格含有増感剤としては、例えば、2-ブロモフルオレン、2-フェニルフルオレン、2-ニトロフルオレン、2,7-ジニトロフルオレン、2-シアノフルオレン、ベンゾフルオレン、9-フルオレノン、9-チオフルオレノン、ベンゾ-9-フルオレノン、ジベンゾ-9-フルオレノン、2-クロロ-9-フルオレノン、2-ブロモ-9-フルオレノン、2-ヨード-9-フルオレノン、2-フェニル-9-フルオレノン、2-ニトロ-9-フルオレノン、2,7-ジニトロ-9-フルオレノン、2-シアノ-9-フルオレノン、又は2-カルボキシ-9-フルオレノンが挙げられる。
(G2)インダン骨格含有増感剤としては、例えば、6-ブロモインダン、6-フェニルインダン、6-ニトロインダン、6-シアノインダン、6-ブロモインデン、6-ニトロインデン、ベンゾインダン、インダン-1-オン、ベンゾインダン-1-オン、ベンゾインデン、インデン-1-オン、ベンゾインデン-1-オン、6-クロロインダン-1-オン、6-ブロモインダン-1-オン、6-ヨードインダン-1-オン、6-フェニルインダン-1-オン、6-ニトロインダン-1-オン、6-シアノインダン-1-オン、又は6-カルボキシインダン-1-オン、6-ブロモインデン-1-オン、又は6-ニトロインデン-1-オンが挙げられる。
(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤は、公知の方法により、合成することができる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤の含有量の合計は、露光時の感度向上、現像後の低テーパー形状のパターン形成、及びハーフトーン特性向上の観点から、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましい。一方、(G1)フルオレン骨格含有増感剤、及び(G2)インダン骨格含有増感剤の含有量の合計は、露光時の感度向上、及び現像後の残渣発生抑制の観点から、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。
<連鎖移動剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、連鎖移動剤を含有することが好ましい。連鎖移動剤を適量含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。連鎖移動剤としては、チオール化合物が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める連鎖移動剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.01質量部以上が好ましい。一方、連鎖移動剤の含有量は、15質量部以下が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、連鎖移動剤を含有することが好ましい。連鎖移動剤を適量含有させることで、露光時の感度を向上できるとともに、現像後に低テーパー形状のパターンを形成できる。連鎖移動剤としては、チオール化合物が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める連鎖移動剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.01質量部以上が好ましい。一方、連鎖移動剤の含有量は、15質量部以下が好ましい。
<重合禁止剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、重合禁止剤を含有することが好ましい。重合禁止剤を適量含有させることで、現像後の残渣発生を抑制できるとともに、現像後の解像度を向上できる。重合禁止剤としては、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、又はベンゾイミダゾール化合物が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める重合禁止剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.01質量部以上が好ましい。一方、重合禁止剤の含有量は、10質量部以下が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、重合禁止剤を含有することが好ましい。重合禁止剤を適量含有させることで、現像後の残渣発生を抑制できるとともに、現像後の解像度を向上できる。重合禁止剤としては、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、又はベンゾイミダゾール化合物が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める重合禁止剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.01質量部以上が好ましい。一方、重合禁止剤の含有量は、10質量部以下が好ましい。
<シランカップリング剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤を適量含有させることで、硬化膜と下地の基板との密着性を向上できる。シランカップリング剤としては、三官能オルガノシラン、四官能オルガノシラン、又はシリケート化合物が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占めるシランカップリング剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.01質量部以上が好ましい。一方、シランカップリング剤の含有量は、15質量部以下が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤を適量含有させることで、硬化膜と下地の基板との密着性を向上できる。シランカップリング剤としては、三官能オルガノシラン、四官能オルガノシラン、又はシリケート化合物が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占めるシランカップリング剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂及び(B)ラジカル重合性化合物の合計を100質量部とした場合において、0.01質量部以上が好ましい。一方、シランカップリング剤の含有量は、15質量部以下が好ましい。
<界面活性剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤を適量含有させることで、樹脂組成物の表面張力を任意に調整でき、塗布時のレベリング性及び塗膜の膜厚均一性を向上できる。界面活性剤としては、フッ素樹脂系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシアルキレンエーテル系界面活性剤、又はアクリル樹脂系界面活性剤が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める界面活性剤の含有比率は、ネガ型感光性樹脂組成物全体の、0.001質量%以上が好ましい。一方、界面活性剤の含有比率は、1質量%以下が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤を適量含有させることで、樹脂組成物の表面張力を任意に調整でき、塗布時のレベリング性及び塗膜の膜厚均一性を向上できる。界面活性剤としては、フッ素樹脂系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシアルキレンエーテル系界面活性剤、又はアクリル樹脂系界面活性剤が好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める界面活性剤の含有比率は、ネガ型感光性樹脂組成物全体の、0.001質量%以上が好ましい。一方、界面活性剤の含有比率は、1質量%以下が好ましい。
<溶剤>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、溶剤を含有することが好ましい。溶剤を含有させることで、樹脂組成物を基板上に所望の膜厚で成膜できる。加えて、塗布時のレベリング性及び塗膜の膜厚均一性を向上できる。溶剤としては、各種樹脂及び各種添加剤の溶解性の観点から、アルコール性水酸基を有する化合物、カルボニル基を有する化合物、又はエーテル結合を3つ以上有する化合物が好ましい。溶剤としては、塗布ムラ抑制による膜厚均一性向上の観点から、大気圧下の沸点が110℃以上である化合物がより好ましい。一方、熱硬化時の膜収縮抑制による平坦性向上、及び膜厚均一性向上の観点から、大気圧下の沸点が250℃以下である化合物がより好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める溶剤の含有比率は、塗布方法などに応じて適宜調整可能である。例えば、スピンコーティングにより塗膜を形成する場合、ネガ型感光性樹脂組成物全体の、50~95質量%とすることが一般的である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、さらに、溶剤を含有することが好ましい。溶剤を含有させることで、樹脂組成物を基板上に所望の膜厚で成膜できる。加えて、塗布時のレベリング性及び塗膜の膜厚均一性を向上できる。溶剤としては、各種樹脂及び各種添加剤の溶解性の観点から、アルコール性水酸基を有する化合物、カルボニル基を有する化合物、又はエーテル結合を3つ以上有する化合物が好ましい。溶剤としては、塗布ムラ抑制による膜厚均一性向上の観点から、大気圧下の沸点が110℃以上である化合物がより好ましい。一方、熱硬化時の膜収縮抑制による平坦性向上、及び膜厚均一性向上の観点から、大気圧下の沸点が250℃以下である化合物がより好ましい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に占める溶剤の含有比率は、塗布方法などに応じて適宜調整可能である。例えば、スピンコーティングにより塗膜を形成する場合、ネガ型感光性樹脂組成物全体の、50~95質量%とすることが一般的である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物としては、(D)着色剤として、(D1)顔料を含有する場合、溶剤としては、カルボニル基又はエステル結合を有する溶剤が好ましい。カルボニル基又はエステル結合を有する溶剤を含有させることで、ネガ型感光性樹脂組成物が、(D1)顔料などを含有する場合の分散安定性を向上でき、現像液の残渣発生を抑制できるとともに、塗液の保管安定性を向上できる。分散安定性向上及び現像後の残渣抑制の観点から、カルボニル基としては、アルキルカルボニル基、ジアルキルカルボニル基、ホルミル基、カルボキシ基、アミド基、イミド基、ウレア結合、又はウレタン結合が好ましく、アルキルカルボニル基、ジアルキルカルボニル基、又はホルミル基がより好ましく、アルキルカルボニル基又はジアルキルカルボニル基がさらに好ましい。エステル結合としては、カルボン酸エステル結合、炭酸エステル結合、又はギ酸エステル結合が好ましく、カルボン酸エステル結合がより好ましい。カルボン酸エステル結合の中でも、アセテート結合、プロピオネート結合、又はブチレート結合がより好ましく、アセテート結合がさらに好ましい。
アセテート結合を有する溶剤としては、例えば、3-メトキシ-n-ブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシ-n-ブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノールアセテート、プロピレングリコールジアセテート、又は1,4-ブタンジオールジアセテートが挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、溶剤に占める、カルボニル基又はエステル結合を有する溶剤の含有比率は、30~100質量%が好ましく、50~100質量%がより好ましく、70~100質量%がさらに好ましい。含有比率が30~100質量%であると、(D1)顔料の分散安定性を向上でき、現像液の残渣発生を抑制できるとともに、塗液の保管安定性を向上できる。
<<本発明のネガ型感光性樹脂組成物の製造方法>>
ここから本発明のネガ型感光性樹脂組成物の代表的な製造方法について説明する。(D)着色剤として(Da)黒色剤を含む(D1)顔料を含有する場合、(A)アルカリ可溶性樹脂の溶液に(E)分散剤を加え、分散機を用いて、この混合溶液に(D1)顔料を分散させ、顔料分散液を調製する。次に、この顔料分散液に、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)ラジカル重合性化合物、(C1)光重合開始剤、その他の添加剤、及び任意の溶剤を加え、20分~3時間攪拌して均一な溶液とする。攪拌後、得られた溶液をろ過することで、本発明のネガ型感光性樹脂組成物が得られる。分散効率化及び微分散化の観点から、分散機としたは、ビーズミルが好ましい。ビーズミルのビーズとしては、例えば、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ、又はジルコンビーズが挙げられる。ビーズミルのビーズ径としては、0.01~6mmが好ましく、0.015~5mmがより好ましく、0.03~3mmがさらに好ましい。
ここから本発明のネガ型感光性樹脂組成物の代表的な製造方法について説明する。(D)着色剤として(Da)黒色剤を含む(D1)顔料を含有する場合、(A)アルカリ可溶性樹脂の溶液に(E)分散剤を加え、分散機を用いて、この混合溶液に(D1)顔料を分散させ、顔料分散液を調製する。次に、この顔料分散液に、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)ラジカル重合性化合物、(C1)光重合開始剤、その他の添加剤、及び任意の溶剤を加え、20分~3時間攪拌して均一な溶液とする。攪拌後、得られた溶液をろ過することで、本発明のネガ型感光性樹脂組成物が得られる。分散効率化及び微分散化の観点から、分散機としたは、ビーズミルが好ましい。ビーズミルのビーズとしては、例えば、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ、又はジルコンビーズが挙げられる。ビーズミルのビーズ径としては、0.01~6mmが好ましく、0.015~5mmがより好ましく、0.03~3mmがさらに好ましい。
<低テーパー形状の硬化パターン>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化して硬化膜を製造することができる。そして低テーパー形状のパターンを含む硬化膜を得ることが可能である。本発明のネガ型感光性樹脂組成物からの硬化膜が含む硬化パターンの断面における傾斜辺のテーパー角は、表示装置の解像度向上の観点から、10°以上が好ましく、15°以上がより好ましい。一方、硬化膜が含む硬化パターンの断面における傾斜辺のテーパー角は、電極断線防止、電界集中抑制、及び発光素子の劣化抑制の観点から、60°以下が好ましく、45°以下がより好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化して硬化膜を製造することができる。そして低テーパー形状のパターンを含む硬化膜を得ることが可能である。本発明のネガ型感光性樹脂組成物からの硬化膜が含む硬化パターンの断面における傾斜辺のテーパー角は、表示装置の解像度向上の観点から、10°以上が好ましく、15°以上がより好ましい。一方、硬化膜が含む硬化パターンの断面における傾斜辺のテーパー角は、電極断線防止、電界集中抑制、及び発光素子の劣化抑制の観点から、60°以下が好ましく、45°以下がより好ましい。
<硬化膜の光学濃度>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜としては、膜厚1μm当たりの可視光領域における光学濃度は、遮光性向上による外光反射低減、及び表示装置のコントラスト向上の観点から、0.3以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1.5以上がさらに好ましい。可視光領域は、波長が400~700nm程度である。特に、高コントラスト化が要求される用途に好適であり、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層として好ましい。一方、膜厚1μm当たりの光学濃度は、露光時の感度向上、及び低テーパー形状のパターン形成の観点から、5.0以下が好ましく、3.0以下がより好ましい。硬化膜の膜厚1μm当たりの光学濃度は、上述した(D)着色剤の組成及び含有比率により調節できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜としては、膜厚1μm当たりの可視光領域における光学濃度は、遮光性向上による外光反射低減、及び表示装置のコントラスト向上の観点から、0.3以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1.5以上がさらに好ましい。可視光領域は、波長が400~700nm程度である。特に、高コントラスト化が要求される用途に好適であり、有機ELディスプレイの遮光性を有する画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層として好ましい。一方、膜厚1μm当たりの光学濃度は、露光時の感度向上、及び低テーパー形状のパターン形成の観点から、5.0以下が好ましく、3.0以下がより好ましい。硬化膜の膜厚1μm当たりの光学濃度は、上述した(D)着色剤の組成及び含有比率により調節できる。
<段差形状を有する硬化パターン>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、高感度を維持しつつ、厚膜部と薄膜部とで十分な膜厚差がある段差形状を有するパターンを形成できる。加えて、現像後のパターン形状制御による低テーパー化が可能である。そのため、画素分割層、電極絶縁層、配線絶縁層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、層間絶縁層、ゲート絶縁層、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、又はブラックカラムスペーサーなどの、段差形状を一括形成するための用途に好適であり、画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層として好ましく、画素分割層、TFT平坦化層、又はTFT保護層としてより好ましい。中でも、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、高感度、ハーフトーン特性、及び低テーパー形状などの特性を兼ね備えることが要求される有機ELディスプレイにおける画素分割層の、段差形状を一括形成するための用途において、特に好適である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、高感度を維持しつつ、厚膜部と薄膜部とで十分な膜厚差がある段差形状を有するパターンを形成できる。加えて、現像後のパターン形状制御による低テーパー化が可能である。そのため、画素分割層、電極絶縁層、配線絶縁層、TFT平坦化層、電極平坦化層、配線平坦化層、TFT保護層、電極保護層、配線保護層、層間絶縁層、ゲート絶縁層、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、又はブラックカラムスペーサーなどの、段差形状を一括形成するための用途に好適であり、画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層として好ましく、画素分割層、TFT平坦化層、又はTFT保護層としてより好ましい。中でも、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、高感度、ハーフトーン特性、及び低テーパー形状などの特性を兼ね備えることが要求される有機ELディスプレイにおける画素分割層の、段差形状を一括形成するための用途において、特に好適である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物から得られる、段差形状を有する硬化パターンの断面の一例を、図2に示す。段差形状における厚膜部34は、露光時の硬化部に相当し、硬化パターンの最大の膜厚を有する。段差形状における薄膜部35a、35b,35cは、露光時のハーフトーン露光部に相当し、厚膜部34の厚さより小さい膜厚を有する。段差形状を有する硬化パターンの断面における傾斜辺36a,36b,36c,36d,36eのそれぞれのテーパー角θa,θb,θc,θd,θeは、いずれも低テーパーであることが好ましい。ここでいうテーパー角θa,θb,θc,θd,θeとは、図2に示すように、硬化パターンが形成される下地の基板の水平辺37、又は薄膜部35a,35b,35cの水平辺と、薄膜部35a,35b,35cの水平辺と交差する段差形状を有する硬化パターンの断面における傾斜辺36a,36b,36c,36d,36eとが成す、段差形状を有する硬化パターンの断面内部の角をいう。ここで、順テーパーとは、テーパー角が0°より大きく90°未満の範囲内であることをいい、逆テーパーとは、テーパー角が90°より大きく180°未満の範囲内であることをいう。また、矩形とは、テーパー角が90°であることをいい、低テーパーとは、テーパー角が0°より大きく60°の範囲内であることをいう。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物から得られる、段差形状を有する硬化パターンの断面における傾斜辺のテーパー角は、上述した低テーパー形状の硬化パターンの好ましいテーパー角の通りである。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物から得られる、段差形状を有する硬化パターンの下側表面の平面及び上側表面の平面間の厚さにおいて、最も大きい厚さを有する領域を厚膜部34、厚膜部34の厚さより小さい厚さを有する領域を薄膜部35とする。厚膜部34の膜厚を(TFT)μmとし、厚膜部34に少なくとも1つの段差形状を介して配置された薄膜部35a,35b,35cの膜厚を(THT)μmとした場合、(TFT)と(THT)との膜厚差(ΔTFT-HT)μmは、0.5μm以上が好ましく、1.0μm以上がより好ましく、1.5μm以上がさらに好ましく、2.0μm以上がさらにより好ましく、2.5μm以上が特に好ましく、3.0μm以上が最も好ましい。膜厚差が1.5μm以上であると、発光層を形成する際の蒸着マスクとの接触面積を小さくでき、パネルの歩留まり低下を抑制できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。また、段差形状を有する硬化パターン一層で十分な膜厚差を有するため、プロセスタイム短縮が可能となる。一方、膜厚差(ΔTFT-HT)μmは、10.0μm以下が好ましく、9.5μm以下がより好ましく、9.0μm以下がさらに好ましく、8.5μm以下がさらにより好ましく、8.0μm以下が特に好ましい。膜厚差が10.0μm以下であると、段差形状を有する硬化パターン形成時の露光量を低減でき、タクトタイム短縮が可能となる。
厚膜部34の膜厚(TFT)μm及び薄膜部35a,35b,35cの膜厚(THT)μmは、一般式(α)~(γ)で表される関係を満たすことが好ましい。
2.0≦(TFT)≦10.0 (α)
0.20≦(THT)≦7.5 (β)
0.10×(TFT)≦(THT)≦0.75×(TFT) (γ)
厚膜部34の膜厚(TFT)μm及び薄膜部35a,35b,35cの膜厚(THT)μmは、一般式(δ)~(ζ)で表される関係をさらに満たすことが好ましい。
0.20≦(THT)≦7.5 (β)
0.10×(TFT)≦(THT)≦0.75×(TFT) (γ)
厚膜部34の膜厚(TFT)μm及び薄膜部35a,35b,35cの膜厚(THT)μmは、一般式(δ)~(ζ)で表される関係をさらに満たすことが好ましい。
2.0≦(TFT)≦10.0 (δ)
0.30≦(THT)≦7.0 (ε)
0.15×(TFT)≦(THT)≦0.70×(TFT) (ζ)
厚膜部34の膜厚(TFT)μm及び薄膜部35a,35b,35cの膜厚(THT)μmが上述した範囲内であると、発光素子の信頼性を向上できるとともに、プロセスタイム短縮が可能となる。
0.30≦(THT)≦7.0 (ε)
0.15×(TFT)≦(THT)≦0.70×(TFT) (ζ)
厚膜部34の膜厚(TFT)μm及び薄膜部35a,35b,35cの膜厚(THT)μmが上述した範囲内であると、発光素子の信頼性を向上できるとともに、プロセスタイム短縮が可能となる。
<本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜を備える有機ELディスプレイ>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、低テーパー形状のパターンを形成でき、さらに耐熱性に優れた硬化膜を得ることが可能である。また発光素子の信頼性を向上できるため、特に、熱分解による脱ガスに起因した素子の不良又は特性低下や、高テーパーのパターン形状による電極配線の断線などが想定される用途において好適である。そのため、有機ELディスプレイの画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層どの用途に好適である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、低テーパー形状のパターンを形成でき、さらに耐熱性に優れた硬化膜を得ることが可能である。また発光素子の信頼性を向上できるため、特に、熱分解による脱ガスに起因した素子の不良又は特性低下や、高テーパーのパターン形状による電極配線の断線などが想定される用途において好適である。そのため、有機ELディスプレイの画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、又はゲート絶縁層どの用途に好適である。
加えて、上述した(D)着色剤を含有する場合、電極配線の可視化防止又は外光反射低減が可能となり、有機ELディスプレイのコントラストを向上できる。従って、コントラスト向上に伴い、発光素子の光取り出し側に、偏光板及び1/4波長板を形成する必要がないため、有機ELディスプレイの折り曲げ性を向上でき、フレキシブル性に優れる有機ELディスプレイの製造が可能となる。また、本発明の有機ELディスプレイは、曲面の表示部を有することが好ましい。この曲面の曲率半径は、曲面からなる表示部における表示不良抑制の観点から、0.1mm以上が好ましく、0.3mm以上がより好ましい。また曲面の曲率半径は、有機ELディスプレイの小型化及び高解像化の観点から、10mm以下が好ましく、7mm以下がより好ましく、5mm以下がさらに好ましい。
<有機ELディスプレイの製造プロセスの模式的断面図>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いたプロセスとして、該組成物の硬化膜を有機ELディスプレイの遮光性の画素分割層として用いたプロセスを例に、図1に模式的断面図を示して説明する。まず、(工程1)ガラス基板1上に、薄膜トランジスタ(以下、「TFT」)2を形成し、TFT平坦化膜用の感光性材料を成膜し、フォトリソグラフィーによってパターン加工した後、熱硬化させてTFT平坦化用の硬化膜3を形成する。次に、(工程2)銀‐パラジウム‐銅合金(以下、「APC」)をスパッタにより成膜し、フォトレジストを用いてエッチングによりパターン加工してAPC層を形成し、さらに、APC層の上層に酸化インジウムスズ(以下、「ITO」)をスパッタにより成膜し、フォトレジストを用いたエッチングによりパターン加工し、第1電極として反射電極4を形成する。その後、(工程3)本発明のネガ型感光性樹脂組成物を塗布及びプリベークして、プリベーク膜5aを形成する。次いで、(工程4)所望のパターンを有するマスク6を介して、活性化学線7を照射する。次に、(工程5)現像してパターン加工をした後、必要に応じてブリーチング露光及びミドルベークし、熱硬化させることで、遮光性の画素分割層として、所望のパターンを有する硬化パターン5bを形成する。その後、(工程6)EL発光材料を、マスクを介した蒸着によって成膜してEL発光層8を形成し、マグネシウム‐銀合金(以下、「MgAg」)を蒸着により成膜し、フォトレジストを用いてエッチングによりパターン加工し、第2電極として透明電極9を形成する。次に(工程7)平坦化膜用の感光性材料を成膜し、フォトリソグラフィーによってパターン加工した後、熱硬化させて平坦化用の硬化膜10を形成し、その後、カバーガラス11を接合させることで、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を遮光性の画素分割層として有する有機ELディスプレイを得る。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いたプロセスとして、該組成物の硬化膜を有機ELディスプレイの遮光性の画素分割層として用いたプロセスを例に、図1に模式的断面図を示して説明する。まず、(工程1)ガラス基板1上に、薄膜トランジスタ(以下、「TFT」)2を形成し、TFT平坦化膜用の感光性材料を成膜し、フォトリソグラフィーによってパターン加工した後、熱硬化させてTFT平坦化用の硬化膜3を形成する。次に、(工程2)銀‐パラジウム‐銅合金(以下、「APC」)をスパッタにより成膜し、フォトレジストを用いてエッチングによりパターン加工してAPC層を形成し、さらに、APC層の上層に酸化インジウムスズ(以下、「ITO」)をスパッタにより成膜し、フォトレジストを用いたエッチングによりパターン加工し、第1電極として反射電極4を形成する。その後、(工程3)本発明のネガ型感光性樹脂組成物を塗布及びプリベークして、プリベーク膜5aを形成する。次いで、(工程4)所望のパターンを有するマスク6を介して、活性化学線7を照射する。次に、(工程5)現像してパターン加工をした後、必要に応じてブリーチング露光及びミドルベークし、熱硬化させることで、遮光性の画素分割層として、所望のパターンを有する硬化パターン5bを形成する。その後、(工程6)EL発光材料を、マスクを介した蒸着によって成膜してEL発光層8を形成し、マグネシウム‐銀合金(以下、「MgAg」)を蒸着により成膜し、フォトレジストを用いてエッチングによりパターン加工し、第2電極として透明電極9を形成する。次に(工程7)平坦化膜用の感光性材料を成膜し、フォトリソグラフィーによってパターン加工した後、熱硬化させて平坦化用の硬化膜10を形成し、その後、カバーガラス11を接合させることで、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を遮光性の画素分割層として有する有機ELディスプレイを得る。
<硬化膜の製造方法>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、有機ELディスプレイ等の表示装置の製造方法は、以下の(1)~(4)の工程を有する。
(1)基板上に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を成膜する工程、
(2)該ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程、
(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程、及び、
(4)該パターンを加熱して、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化パターンを得る工程。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、有機ELディスプレイ等の表示装置の製造方法は、以下の(1)~(4)の工程を有する。
(1)基板上に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を成膜する工程、
(2)該ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程、
(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程、及び、
(4)該パターンを加熱して、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化パターンを得る工程。
<塗膜を成膜する工程>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(1)基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を成膜する工程、を有する。ネガ型感光性樹脂組成物を成膜する方法としては、例えば、基板上に、上述した樹脂組成物を塗布する方法、又は、基板上に、上述した樹脂組成物をパターン状に塗布する方法が挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(1)基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を成膜する工程、を有する。ネガ型感光性樹脂組成物を成膜する方法としては、例えば、基板上に、上述した樹脂組成物を塗布する方法、又は、基板上に、上述した樹脂組成物をパターン状に塗布する方法が挙げられる。
基板としては、例えば、ガラス上に、電極又は配線として、インジウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、及びガリウムから選ばれる一種類以上を有する酸化物、金属(モリブデン、銀、銅、アルミニウム、クロム、若しくはチタンなど)、又はCNT(Carbon Nano Tube)が形成された基板などが用いられる。インジウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、及びガリウムから選ばれる一種類以上を有する酸化物としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)が挙げられる。
<基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物を塗布する方法>
基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、例えば、スピンコーティング、カーテンフローコーティング、スプレーコーティング、又はスリットコーティングが挙げられる。塗布膜厚は、塗布方法、樹脂組成物の固形分濃度や粘度などによって異なるが、通常は塗布及びプリベーク後の膜厚が0.1~30μmになるように塗布する。
基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、例えば、スピンコーティング、カーテンフローコーティング、スプレーコーティング、又はスリットコーティングが挙げられる。塗布膜厚は、塗布方法、樹脂組成物の固形分濃度や粘度などによって異なるが、通常は塗布及びプリベーク後の膜厚が0.1~30μmになるように塗布する。
基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物を塗布した後、プリベークして成膜することが好ましい。プリベークは、オーブン、ホットプレート、赤外線、フラッシュアニール装置、又はレーザーアニール装置などを使用することができる。プリベーク温度としては、50~150℃が好ましい。プリベーク時間としては、30秒~数時間が好ましい。80℃で2分間プリベークした後、120℃で2分間プリベークするなど、二段又はそれ以上の多段でプリベークしても構わない。
<基板上に成膜した塗膜をパターン加工する方法>
基板上に成膜した、ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜をパターン加工する方法としては、例えば、フォトリソグラフィーにより直接パターン加工する方法又はエッチングによりパターン加工する方法が挙げられる。工程数の削減による生産性の向上及びプロセスタイム短縮の観点から、フォトリソグラフィーにより直接パターン加工する方法が好ましい。
基板上に成膜した、ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜をパターン加工する方法としては、例えば、フォトリソグラフィーにより直接パターン加工する方法又はエッチングによりパターン加工する方法が挙げられる。工程数の削減による生産性の向上及びプロセスタイム短縮の観点から、フォトリソグラフィーにより直接パターン加工する方法が好ましい。
<フォトマスクを介して活性化学線を照射する工程>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(2)上述したネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程、を有する。ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する方法としては、例えば、ステッパー、スキャナー、ミラープロジェクションマスクアライナー(MPA)、又はパラレルライトマスクアライナー(PLA)などの露光機を用いてパターニング露光する方法が挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(2)上述したネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程、を有する。ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する方法としては、例えば、ステッパー、スキャナー、ミラープロジェクションマスクアライナー(MPA)、又はパラレルライトマスクアライナー(PLA)などの露光機を用いてパターニング露光する方法が挙げられる。
活性化学線の露光波長としては、10nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましく、200nm以上がさらに好ましい。一方、活性化学線の露光波長は、450nm以下が好ましく、420nm以下がより好ましく、380nm以下がさらに好ましい。また、水銀灯のj線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)、若しくはg線(波長436nm)、又は、i線、h線及びg線の混合線が特に好ましい。活性化学線としては、例えば、紫外線、可視光線、電子線、X線、XeF(波長351nm)レーザー、XeCl(波長308nm)レーザー、KrF(波長248nm)レーザー、又はArF(波長193nm)レーザーなどが挙げられる。活性化学線の露光量としては、i線照度値で、100J/m2(10mJ/cm2)~30,000J/m2(3,000mJ/cm2)以下が好ましい。
フォトマスクとしては、透光部及び遮光部を含むパターンを有するフォトマスクであって、該透光部と該遮光部の間に、透過率が該透光部の値より低く、かつ透過率が該遮光部の値より高い、半透光部を有するハーフトーンフォトマスクを用いることが好ましい。ハーフトーンフォトマスクを用いて露光することで、現像後に段差形状を有するパターンを形成することができる。なお、段差形状を有するパターンにおいて、該透光部を介して活性化学線を照射した露光部から形成した箇所は、厚膜部に相当し、該半透光部を介して活性化学線を照射したハーフトーン露光部から形成した箇所は、薄膜部に相当する。ハーフトーンフォトマスクは、前記透光部と前記半透光部とが隣接する箇所を有する。該透光部と該半透光部とが隣接する箇所を有することで、現像後にフォトマスク上の該透光部に相当する前記厚膜部と、フォトマスク上の該半透光部に相当する前記薄膜部とを有するパターンを形成することができる。さらに、ハーフトーンフォトマスクとしては、前記遮光部と前記半透光部とが隣接する箇所を有する。現像後にフォトマスク上の該遮光部に相当する開口部と、フォトマスク上の該半透光部に相当する前記薄膜部とを有するパターンを形成することができる。ハーフトーンフォトマスクが、上記の箇所を有することで、現像後に該厚膜部、該薄膜部及び該開口部を含む、段差形状を有するパターンを形成することができる。
前記ハーフトーンフォトマスクにおける、前記透光部の透過率を(%TFT)%とするとき、前記半透光部の透過率(%THT)%は、(%TFT)%の10%以上が好ましく、15%以上がより好ましく、20%以上がさらに好ましく、25%以上が特に好ましい。半透光部の透過率(%THT)%が上記範囲内であると、段差形状を有するパターン形成時の露光量を低減できることで、タクトタイム短縮が可能となる。一方、半透光部の透過率(%THT)%は、(%TFT)%の60%以下が好ましく、55%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましく、45%以下が特に好ましい。半透光部の透過率(%THT)%が上記範囲内であると、厚膜部と薄膜部の膜厚差、および任意の段差の両側で隣接する薄膜部間の膜厚差を十分に大きくできることで、発光素子の劣化を抑制することができる。また、段差形状を有するパターン一層で十分な膜厚差を有するため、プロセスタイム短縮が可能となる。
ハーフトーンフォトマスクを介して活性化学線を照射して得られる、段差形状を有するパターンにおいて、半透光部の透過率(%THT)%が、(%TFT)%の30%である場合の薄膜部の膜厚を(THT30)μm、及び、半透光部の透過率(%THT)%が、(%TFT)の20%である場合の薄膜部の膜厚を(THT20)μmとした場合、(THT30)と(THT20)との膜厚差(ΔTHT30-HT20)μmは、0.3μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、0.7μm以上がさらに好ましく、0.8μm以上が特に好ましい。膜厚差が上記範囲内であると、厚膜部と薄膜部の膜厚差、および任意の段差の両側で隣接する薄膜部間の膜厚差を十分に大きくできることで、発光素子の劣化を抑制することができる。また、段差形状を有するパターン一層で十分な膜厚差を有するため、プロセスタイム短縮が可能となる。一方、膜厚差(ΔTHT30-HT20)μmは、1.5μm以下が好ましく、1.4μm以下がより好ましく、1.3μm以下がさらに好ましく、1.2μm以下が特に好ましい。膜厚差が上記範囲内であると、装置等に起因する僅かな露光量のぶれによる膜厚バラつきの発生を低減できることで、膜厚均一性及び有機ELディスプレイ製造における歩留まりを向上させることができる。
露光後、露光後ベークをしても構わない。露光後ベークを行うことによって、現像後の解像度向上又は現像条件の許容幅増大などの効果が期待できる。
<アルカリ溶液を用いて現像して、パターンを形成する工程>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程、を有する。フォトマスクを介して活性化学線を照射した後、アルカリ溶液を用いて現像する方法としては、例えば、自動現像機を用いて現像する方法が挙げられる。ネガ型感光性樹脂組成物は、ネガ型の感光性を有するため、現像後、未露光部が現像液で除去され、レリーフ・パターンを形成することができる。また、アルカリ溶液を用いて現像することで、開口部における現像残渣発生を抑制できるとともに、表示装置の発光信頼性を向上できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程、を有する。フォトマスクを介して活性化学線を照射した後、アルカリ溶液を用いて現像する方法としては、例えば、自動現像機を用いて現像する方法が挙げられる。ネガ型感光性樹脂組成物は、ネガ型の感光性を有するため、現像後、未露光部が現像液で除去され、レリーフ・パターンを形成することができる。また、アルカリ溶液を用いて現像することで、開口部における現像残渣発生を抑制できるとともに、表示装置の発光信頼性を向上できる。
現像液としては、アルカリ溶液が好ましい。アルカリ溶液としては、有機系のアルカリ溶液又はアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましく、例えば、ジエタノールアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、又は炭酸カリウムが挙げられる。一方、金属不純物低減及び表示装置の信頼性向上の観点から、アルカリ溶液は、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、トリメチルアミン、及びトリエチルアミンから選ばれる一種類以上を含むことが好ましく、水酸化テトラメチルアンモニウム、及び水酸化テトラエチルアンモニウムからなる群より選ばれる一種類以上を含むことがより好ましい。現像液としては、有機溶媒を用いても構わない。現像液としては、有機溶媒とネガ型感光性樹脂組成物に対する貧溶媒の、両方を含有する混合溶液を用いても構わない。
アルカリ溶液のアルカリ濃度としては、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましく、2質量%以上が特に好ましい。一方、アルカリ濃度としては、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、3質量%以下が特に好ましい。アルカリ濃度が上記範囲内であると、現像後の残渣発生を抑制できるとともに、現像時のタクトタイムを短縮できる。
現像方法としては、例えば、パドル現像、スプレー現像、又はディップ現像が挙げられる。現像時の装置汚染抑制及び現像液の使用量削減によるプロセスコスト削減の観点から、現像方法としては、パドル現像が好ましい。現像時の装置汚染を抑制することで、現像時の基板汚染を抑制でき、表示装置の信頼性を向上できる。一方、現像後の残渣発生の抑制の観点から、現像方法としては、スプレー現像が好ましい。また、現像液の再利用による現像液の使用量削減及びプロセスコスト削減の観点から、現像方法としては、ディップ現像が好ましい。
現像時間は、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましく、30秒以上がさらに好ましく、1分以上が特に好ましい。現像時間が上述した範囲内であると、現像後の残渣発生を抑制できる。一方、現像時のタクトタイム短縮の観点から、現像時間は、30分以下が好ましく、15分以下がより好ましく、10分以下がさらに好ましく、5分以下が特に好ましい。現像後、得られたレリーフ・パターンを、リンス液で洗浄することが好ましい。リンス液としては、現像液としてアルカリ水溶液を用いた場合、水が好ましい。リンス液としては、アルコール類の水溶液、エステル類の水溶液、酸性を示す化合物の水溶液、又は有機溶媒を用いても構わない。
<パターンを光硬化させる工程>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、前記(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程の後、さらに、該パターンを光硬化させる工程、を有することが好ましい。パターンを光硬化させる工程としては、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンに活性化学線を照射することが好ましい。活性化学線を照射する方法、及び活性化学線としては、前記(2)ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程と同様である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、前記(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程の後、さらに、該パターンを光硬化させる工程、を有することが好ましい。パターンを光硬化させる工程としては、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンに活性化学線を照射することが好ましい。活性化学線を照射する方法、及び活性化学線としては、前記(2)ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程と同様である。
パターンを光硬化させる工程により、パターンの架橋密度が向上し、脱ガス起因となる低分子成分が減量するため、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを備える表示装置の信頼性を向上できる。また、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンが段差形状を有するパターンの場合、パターンの熱硬化時におけるパターンリフローを抑制でき、熱硬化後においても厚膜部と薄膜部とで十分な膜厚差がある段差形状を有するパターンを形成できる。加えて、熱硬化時における膜表面のリフロー性維持によって平坦性が向上し、パネルの歩留まり低下を抑制できる。さらに、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを備える有機ELディスプレイの製造において、有機EL層を形成する際の蒸着マスクとの接触面積を小さくできるため、パネルの歩留まり低下を抑制できるとともに、発光素子の信頼性を向上できる。
前記(2)ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程におけるフォトマスクが、ハーフトーンフォトマスクである場合、前記パターンを光硬化させる工程における、活性化学線の露光量を(EBLEACH)mJ/cm2とし、前記(2)フォトマスクを介して活性化学線を照射する工程における、フォトマスクの透過部における露光量を(EEXPO)mJ/cm2とするとき、露光量比(EBLEACH)/(EEXPO)は、0.1以上が好ましく、0.3以上がより好ましく、0.5以上がさらに好ましく、0.7以上がさらにより好ましく、1以上が特に好ましい。露光量比が上記範囲内であると、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンの熱硬化時におけるパターンリフローを抑制できる。加えて、パネルの歩留まり低下を抑制できる。また、段差膜厚向上の観点から、露光量比は、0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましく、1以上がさらに好ましい。また、歩留まり向上の観点から、露光量比は、4未満が好ましく、3.5未満がより好ましく、3未満がさらに好ましい。
ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを得た後、ミドルベークをしても構わない。ミドルベークを行うことで、熱硬化後の解像度が向上するとともに、熱硬化後のパターン形状を任意に制御することができる。
<パターンを加熱して、硬化パターンを得る工程>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(4)上述したネガ型感光性樹脂組成物のパターンを加熱して、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化パターンを得る工程、を有する。ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを加熱する方法としては、例えば、オーブン、ホットプレート、赤外線、フラッシュアニール装置、又はレーザーアニール装置を用いて加熱する方法が挙げられる。ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを加熱して熱硬化させることで、硬化膜の耐熱性を向上できるとともに、低テーパー形状のパターンを形成できる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた、表示装置の製造方法は、(4)上述したネガ型感光性樹脂組成物のパターンを加熱して、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化パターンを得る工程、を有する。ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを加熱する方法としては、例えば、オーブン、ホットプレート、赤外線、フラッシュアニール装置、又はレーザーアニール装置を用いて加熱する方法が挙げられる。ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを加熱して熱硬化させることで、硬化膜の耐熱性を向上できるとともに、低テーパー形状のパターンを形成できる。
熱硬化させる温度としては、硬化膜の耐熱性向上、及び熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、250℃以上がさらに好ましい。一方、タクトタイム短縮の観点から、熱硬化させる温度は、500℃以下が好ましく、450℃以下がより好ましく、400℃以下がさらに好ましい。熱硬化させる時間としては、熱硬化後の低テーパー形状のパターン形成の観点から、1分以上が好ましく、5分以上がより好ましく、10分以上がさらに好ましく、30分以上が特に好ましい。一方、タクトタイム短縮の観点から、熱硬化させる時間は、300分以下が好ましく、250分以下がより好ましく、200分以下がさらに好ましく、150分以下が特に好ましい。また、150℃で30分間熱硬化させた後、250℃で30分間熱硬化させるなど、二段又はそれ以上の多段で熱硬化させても構わない。
熱硬化させる処理雰囲気としては、例えば、空気、酸素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン若しくはキセノン雰囲気下、酸素を1~10,000ppm(0.0001~1質量%)含有するガス雰囲気下、又は、真空下が挙げられる。熱硬化時のタクトタイム短縮の観点から、空気下が好ましい。また、発光素子の信頼性向上の観点から、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン若しくはキセノン雰囲気下、酸素を1~10,000ppm(0.0001~1質量%)含有するガス雰囲気下、又は、真空下が好ましい。酸素を含有するガスとしては、酸素を1,000ppm以下で含有するガスがより好ましく、100ppm以下で含有するガスがさらに好ましい。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの範囲に限定されない。なお、用いた化合物のうち略語を使用しているものについて、名称を以下に示す。
6FDA:2,2-(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物;4,4’-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル-ビス(1,2-フタル酸無水物)
A-BPEF:“NK ESTER”(登録商標) A-BPEF(新中村化学工業社製;9,9-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン)
A-DCP:“NK ESTER”(登録商標) A-DCP(新中村化学工業社製;ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート)
APC:Argentum‐Palladium‐Cupper(銀‐パラジウム‐銅合金)
BAHF:2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン
BAPF:9,9-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン
BFE:1,2-ビス(4-ホルミルフェニル)エタン
BGPF:9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン
Bk-A1103:“CHROMOFINE”(登録商標) BLACK A1103(大日精化工業社製;一次粒子径50~100nmのアゾ系黒色顔料)
Bk-CBF1:表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料
Bk-S0084:“PALIOGEN”(登録商標) BLACK S0084(BASF社製;一次粒子径50~100nmのペリレン系黒色顔料)
Bk-S0100CF:“IRGAPHOR”(登録商標) BLACK S0100CF(BASF社製;一次粒子径40~80nmのベンゾフラノン系黒色顔料)
cyEpoTMS:2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
D.BYK-167:“DISPERBYK”(登録商標)-167(ビックケミー・ジャパン社製;アミン価が13mgKOH/g(固形分濃度:52質量%)の三級アミノ基を有するポリウレタン系分散剤)
DNFLN:2,7-ジニトロ-9-フルオレノン
DPCA-60:“KAYARAD”(登録商標) DPCA-60(日本化薬社製;オキシペンチレンカルボニル構造を分子中に6個有する、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
DPHA:“KAYARAD”(登録商標) DPHA(日本化薬社製;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
GMA:メタクリル酸グリシジル
HA:N,N’-ビス[5,5’-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル-ビス(2-ヒドロキシフェニル)]ビス(3-アミノ安息香酸アミド)
IDN-1:1,1-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン
IGZO:酸化インジウムガリウム亜鉛
ITO:酸化インジウムスズ
MAA:メタクリル酸
MAP:3-アミノフェノール;メタアミノフェノール
MBA:3-メトキシ-n-ブチルアセテート
MeTMS:メチルトリメトキシシラン
MgAg:Magnesium‐Argentum(マグネシウム‐銀合金)
NA:5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物;ナジック酸無水物
NC-7300L:ナフタレン骨格、ベンゼン骨格、及び2つのエポキシ基を含む構造単位を有するエポキシ樹脂(日本化薬社製)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
ODB-HBT:ビス(4-カルボキシフェニル)エーテルと、1-ヒドロキシ-1,2,3-ベンゾトリアゾールとを反応させて得られたジカルボン酸誘導体の混合物
ODPA:ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物;オキシジフタル酸二無水物
P.B.60:C.I.ピグメントブルー60
P.R.179:C.I.ピグメントレッド179
P.Y.139:C.I.ピグメントイエロー139
P.Y.192:C.I.ピグメントイエロー192
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PHA:フタル酸無水物
PhTMS:フェニルトリメトキシシラン
S-20000:“SOLSPERSE”(登録商標) 20000(Lubrizol社製;アミン価が32mgKOH/g(固形分濃度:100質量%)の三級アミノ基を有するポリオキシアルキレンエーテル系分散剤)
SiDA:1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン
STR:スチレン
TCDM:メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル;ジメチロール-トリシクロデカンジメタアクリレート
THPHA:1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物
TMAH:水酸化テトラメチルアンモニウム
TMOS:テトラメトキシシラン
TPK-1227:スルホン酸基を導入する表面処理がされたカーボンブラック(CABOT社製)
TR-FR-201:9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン(T
ronly社製)
WR-301:“ADEKA ARKLS”(登録商標) WR-301(ADEKA社製;エポキシ基を有する芳香族化合物及び不飽和カルボン酸を開環付加反応させて得られる樹脂に、カルボン酸無水物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂、酸当量:560、二重結合当量:450)
ZXR-1816H:トリシクロデカン骨格、ベンゼン骨格、及びエポキシ基を含む構造単位を有するエポキシ樹脂と、不飽和カルボン酸を開環付加反応させて得られる樹脂に、カルボン酸無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂、酸当量:570、二重結合当量:520g/mol(日本化薬社製)
なお、合成例4で使用した下記構造のヒドロキシ基含有ジアミン化合物(HA)は、公知の方法により合成した。
6FDA:2,2-(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物;4,4’-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル-ビス(1,2-フタル酸無水物)
A-BPEF:“NK ESTER”(登録商標) A-BPEF(新中村化学工業社製;9,9-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン)
A-DCP:“NK ESTER”(登録商標) A-DCP(新中村化学工業社製;ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート)
APC:Argentum‐Palladium‐Cupper(銀‐パラジウム‐銅合金)
BAHF:2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン
BAPF:9,9-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン
BFE:1,2-ビス(4-ホルミルフェニル)エタン
BGPF:9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン
Bk-A1103:“CHROMOFINE”(登録商標) BLACK A1103(大日精化工業社製;一次粒子径50~100nmのアゾ系黒色顔料)
Bk-CBF1:表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料
Bk-S0084:“PALIOGEN”(登録商標) BLACK S0084(BASF社製;一次粒子径50~100nmのペリレン系黒色顔料)
Bk-S0100CF:“IRGAPHOR”(登録商標) BLACK S0100CF(BASF社製;一次粒子径40~80nmのベンゾフラノン系黒色顔料)
cyEpoTMS:2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
D.BYK-167:“DISPERBYK”(登録商標)-167(ビックケミー・ジャパン社製;アミン価が13mgKOH/g(固形分濃度:52質量%)の三級アミノ基を有するポリウレタン系分散剤)
DNFLN:2,7-ジニトロ-9-フルオレノン
DPCA-60:“KAYARAD”(登録商標) DPCA-60(日本化薬社製;オキシペンチレンカルボニル構造を分子中に6個有する、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
DPHA:“KAYARAD”(登録商標) DPHA(日本化薬社製;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
GMA:メタクリル酸グリシジル
HA:N,N’-ビス[5,5’-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル-ビス(2-ヒドロキシフェニル)]ビス(3-アミノ安息香酸アミド)
IDN-1:1,1-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン
IGZO:酸化インジウムガリウム亜鉛
ITO:酸化インジウムスズ
MAA:メタクリル酸
MAP:3-アミノフェノール;メタアミノフェノール
MBA:3-メトキシ-n-ブチルアセテート
MeTMS:メチルトリメトキシシラン
MgAg:Magnesium‐Argentum(マグネシウム‐銀合金)
NA:5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物;ナジック酸無水物
NC-7300L:ナフタレン骨格、ベンゼン骨格、及び2つのエポキシ基を含む構造単位を有するエポキシ樹脂(日本化薬社製)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
ODB-HBT:ビス(4-カルボキシフェニル)エーテルと、1-ヒドロキシ-1,2,3-ベンゾトリアゾールとを反応させて得られたジカルボン酸誘導体の混合物
ODPA:ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物;オキシジフタル酸二無水物
P.B.60:C.I.ピグメントブルー60
P.R.179:C.I.ピグメントレッド179
P.Y.139:C.I.ピグメントイエロー139
P.Y.192:C.I.ピグメントイエロー192
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PHA:フタル酸無水物
PhTMS:フェニルトリメトキシシラン
S-20000:“SOLSPERSE”(登録商標) 20000(Lubrizol社製;アミン価が32mgKOH/g(固形分濃度:100質量%)の三級アミノ基を有するポリオキシアルキレンエーテル系分散剤)
SiDA:1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン
STR:スチレン
TCDM:メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル;ジメチロール-トリシクロデカンジメタアクリレート
THPHA:1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物
TMAH:水酸化テトラメチルアンモニウム
TMOS:テトラメトキシシラン
TPK-1227:スルホン酸基を導入する表面処理がされたカーボンブラック(CABOT社製)
TR-FR-201:9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン(T
ronly社製)
WR-301:“ADEKA ARKLS”(登録商標) WR-301(ADEKA社製;エポキシ基を有する芳香族化合物及び不飽和カルボン酸を開環付加反応させて得られる樹脂に、カルボン酸無水物を反応させて得られる多環側鎖含有樹脂、酸当量:560、二重結合当量:450)
ZXR-1816H:トリシクロデカン骨格、ベンゼン骨格、及びエポキシ基を含む構造単位を有するエポキシ樹脂と、不飽和カルボン酸を開環付加反応させて得られる樹脂に、カルボン酸無水物を反応させて得られる酸変性エポキシ樹脂、酸当量:570、二重結合当量:520g/mol(日本化薬社製)
なお、合成例4で使用した下記構造のヒドロキシ基含有ジアミン化合物(HA)は、公知の方法により合成した。
(A)アルカリ可溶性樹脂として、合成例1~10で得られた各樹脂の組成を、まとめて表1に示す。なお、合成例1~5、7、8、及び10は、国際公開第2017/057281号に記載の方法、合成例6は、国際公開第2017/057143号に記載の方法、及び合成例9は、国際公開第2017/159876号に記載の方法に基づき、各樹脂は公知の方法により合成した。合成例10において、MAAに由来する樹脂中のカルボキシ基に対して、エポキシ基を有するGMAを反応させており、GMAのエポキシ基を全て開環付加させた。
被覆例1 表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料(Bk-CBF1)の合成
黒色顔料として、ベンゾフラノン系黒色顔料であるBk-S0100CF(表面未処理品)150gを、2,850gの脱イオン水を入れたガラス容器に投入して攪拌し、水性顔料懸濁液を得た。これを、0.4mmφジルコニアビーズが充填された横型ビーズミル内に送液して分散処理を行った後、元のガラス容器内に全量を吐出させ、再び攪拌しながら水性顔料懸濁液の液温を60℃に上げ、30分間攪拌した。
黒色顔料として、ベンゾフラノン系黒色顔料であるBk-S0100CF(表面未処理品)150gを、2,850gの脱イオン水を入れたガラス容器に投入して攪拌し、水性顔料懸濁液を得た。これを、0.4mmφジルコニアビーズが充填された横型ビーズミル内に送液して分散処理を行った後、元のガラス容器内に全量を吐出させ、再び攪拌しながら水性顔料懸濁液の液温を60℃に上げ、30分間攪拌した。
水性顔料懸濁液に対して、シリカの被覆量が黒色顔料100質量部に対してSiO2換算値で10.0質量部になるように、ケイ酸ナトリウム水溶液(Na2O・nSiO2・mH2O;酸化ナトリウムとして30質量%、二酸化ケイ素として10質量%)を脱イオン水で100倍希釈した液と、0.001mol/Lの硫酸とを添加し、黒色顔料の粒子表面にシリカを析出させて被覆した。次いで、水性顔料懸濁液に対して、アルミナの被覆量が黒色顔料100質量部に対してAl2O3換算値で2.0質量部になるように、アルミン酸ナトリウム水溶液(Na2O・nAl2O3・mH2O;酸化ナトリウムとして40質量%、アルミナとして50質量%)を脱イオン水で100倍希釈した液と、0.001mol/Lの硫酸とを添加し、シリカ被覆層の表面にアルミナを析出させて被覆した。続いて、濾過及び水洗作業を3回繰り返し、0.4mmφジルコニアビーズが充填された横型ビーズミル内に送液して分散処理し、濾過して黒色濾物を得た。これを乾燥オーブン内で乾燥した後、乾式粉砕処理により整粒し、表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料(Bk-CBF1)を得た。
飛行時間型二次イオン質量分析及びX線回折法による分析の結果、得られた表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料(Bk-CBF1)のシリカ及びアルミナの被覆量は、それぞれ、黒色顔料100質量部に対して、SiO2換算値で10.0質量部、Al2O3換算値で2.0質量部であり、顔料に対する被覆層の平均被覆率は97.5%であった。
調製例1 顔料分散液(Bk-1)の調製
分散剤として、S-20000を34.5g、溶剤として、MBAを782.0g秤量して混合し、10分間攪拌して拡散した後、着色剤として、Bk-S0100CFを103.5g秤量して混合して30分間攪拌し、0.40mmφのジルコニアビーズが充填された横型ビーズミルを用いて、数平均粒子径が100nmとなるように湿式メディア分散処理を行い、固形分濃度15質量%、着色剤/分散剤=75/25(質量比)の顔料分散液(Bk-1)を得た。得られた顔料分散液中の顔料の数平均粒子径は100nmであった。
分散剤として、S-20000を34.5g、溶剤として、MBAを782.0g秤量して混合し、10分間攪拌して拡散した後、着色剤として、Bk-S0100CFを103.5g秤量して混合して30分間攪拌し、0.40mmφのジルコニアビーズが充填された横型ビーズミルを用いて、数平均粒子径が100nmとなるように湿式メディア分散処理を行い、固形分濃度15質量%、着色剤/分散剤=75/25(質量比)の顔料分散液(Bk-1)を得た。得られた顔料分散液中の顔料の数平均粒子径は100nmであった。
調製例2 顔料分散液(Bk-2)の調製
樹脂として、合成例1で得られた、ポリイミド(PI-1)の30質量%のMBA溶液を92.0g、分散剤として、S-20000を27.6g、溶剤として、MBAを717.6g秤量して混合し、10分間攪拌して拡散した後、着色剤として、Bk-S0100CFを82.8g秤量して混合して30分間攪拌し、0.40mmφのジルコニアビーズが充填された横型ビーズミルを用いて、数平均粒子径が100nmとなるように湿式メディア分散処理を行い、固形分濃度15質量%、着色剤/樹脂/分散剤=60/20/20(質量比)の顔料分散液(Bk-2)を得た。得られた顔料分散液中の顔料の数平均粒子径は100nmであった。
樹脂として、合成例1で得られた、ポリイミド(PI-1)の30質量%のMBA溶液を92.0g、分散剤として、S-20000を27.6g、溶剤として、MBAを717.6g秤量して混合し、10分間攪拌して拡散した後、着色剤として、Bk-S0100CFを82.8g秤量して混合して30分間攪拌し、0.40mmφのジルコニアビーズが充填された横型ビーズミルを用いて、数平均粒子径が100nmとなるように湿式メディア分散処理を行い、固形分濃度15質量%、着色剤/樹脂/分散剤=60/20/20(質量比)の顔料分散液(Bk-2)を得た。得られた顔料分散液中の顔料の数平均粒子径は100nmであった。
調製例3~8 顔料分散液(Bk-3)~顔料分散液(Bk-8)の調製
表2-1に記載の(D)着色剤、(A1)第1の樹脂及び(E)分散剤の種類並びにこれらの比率にて、調製例2と同様に顔料分散をして、顔料分散液(Bk-3)~顔料分散液(Bk-8)を得た。
表2-1に記載の(D)着色剤、(A1)第1の樹脂及び(E)分散剤の種類並びにこれらの比率にて、調製例2と同様に顔料分散をして、顔料分散液(Bk-3)~顔料分散液(Bk-8)を得た。
調製例1~8の組成を、まとめて表2-1に示す。
なお、(Da)黒色剤として、顔料分散液(Bk-1)~(Bk-3)に含まれる着色剤Bk-S0100CF、顔料分散液(Bk-4)に含まれるBk-S0084、及び、顔料分散液(Bk-9)に含まれる着色剤(P.R.179、P.Y.192及びP.B.60の混合物)、それぞれの極大透過波長を以下に示す。
Bk-S0100CF:340nm
Bk-S0084:350nm
P.R.179、P.Y.192及びP.B.60の混合物:390nm
各実施例及び比較例で使用した(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤の一覧及び物性値をまとめて、表2-2に示す。
Bk-S0100CF:340nm
Bk-S0084:350nm
P.R.179、P.Y.192及びP.B.60の混合物:390nm
各実施例及び比較例で使用した(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤の一覧及び物性値をまとめて、表2-2に示す。
また、各実施例及び比較例で使用した(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤と、その他の光重合開始剤(IC-379EG、IC-127、IC-819、及びHABI-102)、それぞれの構造式を下記に示す。
また、酸変性エポキシ樹脂(ZXR-1816H)が有する構造単位、及び合成例8で得られた酸変性エポキシ樹脂(AE-1)が有する構造単位を以下に示す。酸変性エポキシ樹脂(ZXR-1816H)は、一般式(37a)で表される構造単位を有する。酸変性エポキシ樹脂(AE-1)は、一般式(38a)で表される構造単位を有する。
各実施例及び比較例における評価方法を以下に示す。
(1)樹脂の重量平均分子量
GPC分析装置(HLC-8220;東ソー社製)を用い、流動層としてテトラヒドロフラン又はNMPを用いて、「JIS K7252-3(2008)」に基づき、常温付近での方法により、ポリスチレン換算の重量平均分子量を測定して求めた。
GPC分析装置(HLC-8220;東ソー社製)を用い、流動層としてテトラヒドロフラン又はNMPを用いて、「JIS K7252-3(2008)」に基づき、常温付近での方法により、ポリスチレン換算の重量平均分子量を測定して求めた。
(2)酸価、酸当量
電位差自動滴定装置(AT-510;京都電子工業社製)を用い、滴定試薬として0.1mol/Lの水酸化ナトリウム/エタノール溶液、滴定溶剤としてキシレン/N,N-ジメチルホルムアミド=1/1(質量比)を用いて、「JIS K2501(2003)」に基づき、電位差滴定法により、酸価(単位はmgKOH/g)を測定して求めた。測定した酸価の値から、酸当量(単位はg/mol)を算出した。
電位差自動滴定装置(AT-510;京都電子工業社製)を用い、滴定試薬として0.1mol/Lの水酸化ナトリウム/エタノール溶液、滴定溶剤としてキシレン/N,N-ジメチルホルムアミド=1/1(質量比)を用いて、「JIS K2501(2003)」に基づき、電位差滴定法により、酸価(単位はmgKOH/g)を測定して求めた。測定した酸価の値から、酸当量(単位はg/mol)を算出した。
(3)二重結合当量
電位差自動滴定装置(AT-510;京都電子工業社製)を用い、ヨウ素供給源として一塩化ヨウ素溶液(三塩化ヨウ素=7.9g、ヨウ素=8.9g、酢酸=1,000mLの混合溶液)、未反応ヨウ素の捕捉水溶液として100g/Lのヨウ化カリウム水溶液、滴定試薬として0.1mol/Lのチオ硫酸ナトリウム水溶液を用いて、JIS K0070:1992「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価、及び不けん化物の試験方法」の「第6項よう素価」に記載の方法に基づき、ウィイス法により、樹脂のヨウ素価を測定した。測定したヨウ素価(単位はgI/100g)の値から、二重結合当量(単位はg/mol)を算出した。
電位差自動滴定装置(AT-510;京都電子工業社製)を用い、ヨウ素供給源として一塩化ヨウ素溶液(三塩化ヨウ素=7.9g、ヨウ素=8.9g、酢酸=1,000mLの混合溶液)、未反応ヨウ素の捕捉水溶液として100g/Lのヨウ化カリウム水溶液、滴定試薬として0.1mol/Lのチオ硫酸ナトリウム水溶液を用いて、JIS K0070:1992「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価、及び不けん化物の試験方法」の「第6項よう素価」に記載の方法に基づき、ウィイス法により、樹脂のヨウ素価を測定した。測定したヨウ素価(単位はgI/100g)の値から、二重結合当量(単位はg/mol)を算出した。
(4)顔料の数平均粒子径
ゼータ電位・粒子径・分子量測定装置(ゼータサイザーナノZS;シスメックス社製)を用い、希釈溶媒としてPGMEAを用いて、顔料分散液を1.0×10-5~40体積%の濃度に希釈し、希釈溶媒の屈折率をPGMEAの屈折率に、測定対象の屈折率を1.6に設定して、波長633nmのレーザー光を照射して顔料分散液中の顔料の数平均粒子径を測定した。
ゼータ電位・粒子径・分子量測定装置(ゼータサイザーナノZS;シスメックス社製)を用い、希釈溶媒としてPGMEAを用いて、顔料分散液を1.0×10-5~40体積%の濃度に希釈し、希釈溶媒の屈折率をPGMEAの屈折率に、測定対象の屈折率を1.6に設定して、波長633nmのレーザー光を照射して顔料分散液中の顔料の数平均粒子径を測定した。
(5)基板の前処理
ガラス上に、ITOをスパッタにより100nm成膜したガラス基板(ジオマテック社製;以下、「ITO基板」)は、卓上型光表面処理装置(PL16-110;セン特殊光源社製)を用いて、100秒間UV-O3洗浄処理をして使用した。Siウェハ(エレクトロニクス エンド マテリアルズ コーポレーション社製)は、ホットプレート(HP-1SA;アズワン社製)を用いて、130℃で2分間加熱して脱水ベーク処理をして使用した。
ガラス上に、ITOをスパッタにより100nm成膜したガラス基板(ジオマテック社製;以下、「ITO基板」)は、卓上型光表面処理装置(PL16-110;セン特殊光源社製)を用いて、100秒間UV-O3洗浄処理をして使用した。Siウェハ(エレクトロニクス エンド マテリアルズ コーポレーション社製)は、ホットプレート(HP-1SA;アズワン社製)を用いて、130℃で2分間加熱して脱水ベーク処理をして使用した。
(6)膜厚測定
表面粗さ・輪郭形状測定機(SURFCOM1400D;東京精密社製)を用いて、測定倍率を10,000倍、測定長さを1.0mm、測定速度を0.30mm/sとして、プリベーク後、現像後及び熱硬化後の膜厚を測定した。
表面粗さ・輪郭形状測定機(SURFCOM1400D;東京精密社製)を用いて、測定倍率を10,000倍、測定長さを1.0mm、測定速度を0.30mm/sとして、プリベーク後、現像後及び熱硬化後の膜厚を測定した。
(7)感度
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像し、ネガ型感光性樹脂組成物の現像後膜を作製した。FPD/LSI検査顕微鏡(OPTIPHOT-300;ニコン社製)を用いて、作製した現像後膜の解像パターンを観察し、20μmのライン・アンド・スペースパターンを1対1の幅に形成する露光量(i線照度計の値)を感度とした。下記のように判定し、感度が90mJ/cm2以下となる、A+、A、B、及びCを合格とし、感度が60mJ/cm2以下となる、A+、A、及びBを感度良好とし、感度45mJ/cm2以下となる、A+及びAを感度優秀とした。
A+:感度が30mJ/cm2以下
A:感度が30mJ/cm2を超え、かつ45mJ/cm2以下
B:感度が45mJ/cm2を超え、かつ60mJ/cm2以下
C:感度が60mJ/cm2を超え、かつ90mJ/cm2以下
D:感度が90mJ/cm2を超え、かつ150mJ/cm2以下
E:感度が150mJ/cm2を超え、かつ500mJ/cm2以下。
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像し、ネガ型感光性樹脂組成物の現像後膜を作製した。FPD/LSI検査顕微鏡(OPTIPHOT-300;ニコン社製)を用いて、作製した現像後膜の解像パターンを観察し、20μmのライン・アンド・スペースパターンを1対1の幅に形成する露光量(i線照度計の値)を感度とした。下記のように判定し、感度が90mJ/cm2以下となる、A+、A、B、及びCを合格とし、感度が60mJ/cm2以下となる、A+、A、及びBを感度良好とし、感度45mJ/cm2以下となる、A+及びAを感度優秀とした。
A+:感度が30mJ/cm2以下
A:感度が30mJ/cm2を超え、かつ45mJ/cm2以下
B:感度が45mJ/cm2を超え、かつ60mJ/cm2以下
C:感度が60mJ/cm2を超え、かつ90mJ/cm2以下
D:感度が90mJ/cm2を超え、かつ150mJ/cm2以下
E:感度が150mJ/cm2を超え、かつ500mJ/cm2以下。
(8)現像後パターン断面形状
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像し、ネガ型感光性樹脂組成物の現像後膜を作製した。電界放出型走査電子顕微鏡(S-4800;日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、作製した現像後膜の解像パターンのうち、スペース寸法幅20μmのライン・アンド・スペースパターンの断面を観察し、断面のテーパー角を測定した。下記のように判定し、断面のテーパー角が60°以下となる、A+、A、及びBを合格とし、断面のテーパー角が45°以下となる、A+及びAをパターン形状良好とし、断面のテーパー角が30°以下となる、A+をパターン形状優秀とした。
A+:断面のテーパー角が30°以下
A:断面のテーパー角が30°を超え、かつ45°以下
B:断面のテーパー角が45°を超え、かつ60°以下
C:断面のテーパー角が60°を超え、かつ70°以下
D:断面のテーパー角が70°を超え、かつ80°以下
E:断面のテーパー角が80°を超え、かつ180°以下。
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像し、ネガ型感光性樹脂組成物の現像後膜を作製した。電界放出型走査電子顕微鏡(S-4800;日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、作製した現像後膜の解像パターンのうち、スペース寸法幅20μmのライン・アンド・スペースパターンの断面を観察し、断面のテーパー角を測定した。下記のように判定し、断面のテーパー角が60°以下となる、A+、A、及びBを合格とし、断面のテーパー角が45°以下となる、A+及びAをパターン形状良好とし、断面のテーパー角が30°以下となる、A+をパターン形状優秀とした。
A+:断面のテーパー角が30°以下
A:断面のテーパー角が30°を超え、かつ45°以下
B:断面のテーパー角が45°を超え、かつ60°以下
C:断面のテーパー角が60°を超え、かつ70°以下
D:断面のテーパー角が70°を超え、かつ80°以下
E:断面のテーパー角が80°を超え、かつ180°以下。
(9)ハーフトーン特性
下記、実施例1記載の方法で、ITO基板上にネガ型感光性樹脂組成物のプリベーク膜を5μmの膜厚で成膜し、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、ハーフトーン特性評価用のハーフトーンフォトマスクを介して、透光部の露光量が、プリベーク後の膜厚が5μmの場合の感度の露光量となるように超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光し、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。
下記、実施例1記載の方法で、ITO基板上にネガ型感光性樹脂組成物のプリベーク膜を5μmの膜厚で成膜し、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、ハーフトーン特性評価用のハーフトーンフォトマスクを介して、透光部の露光量が、プリベーク後の膜厚が5μmの場合の感度の露光量となるように超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光し、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。
ハーフトーンフォトマスクとしては、透光部、遮光部、及び、前記透光部と前記遮光部の間に半透光部を有するフォトマスクを用いた。前記半透光部の透過率(%THT)%がそれぞれ、前記透光部の透過率(%TFT)の10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、又は50%である箇所を有する。前記透光部と前記半透光部は隣接しており、前記半透光部と前記遮光部は隣接している。前記透光部、前記半透光部及び前記遮光部のパターン形状が、いずれもライン形状である箇所を有する。また、前記透光部及び前記遮光部が、いずれも四角形形状である箇所を有する。前記透光部のパターン寸法が、それぞれ、2μm、5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、50μm、又は100μmである箇所を有する。また、前記遮光部のパターン寸法は10μmである。一方、前記半透光部のパターン寸法は、それぞれ、2μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、又は100μmである箇所を有する。ハーフトーンフォトマスクの一例として、透光部、遮光部及び半透光部の配置、並びに、寸法の一例を、図3に示す。
表面粗さ・輪郭形状測定機(SURFCOM1400D;東京精密社製)を用いて、測定倍率を10,000倍、測定長さを1.0mm、測定速度を0.30mm/sとして、透光部の現像後の膜厚、及び熱硬化後の膜厚(TFT)μmを測定した。半透光部について、透過率の異なる箇所の現像後の膜厚、及び、熱硬化後の膜厚(THT)μmを測定し、現像後に残膜した、半透光部の熱硬化後の最小膜厚(THT/min)μmを求めた。ハーフトーン特性の指標として、最大段差膜厚を下記式により算出した。
最大段差膜厚=(TFT)-(THT/min)。
最大段差膜厚=(TFT)-(THT/min)。
下記のように判定し、最大段差膜厚が1.0μm以上となる、A+、A、B及びCを合格とし、最大段差膜厚が1.5μm以上となる、A+、A及びBをハーフトーン特性良好とし、最大段差膜厚が2.0μm以上となる、A+及びAをハーフトーン特性優秀とした。
A+:最大段差膜厚が2.5μm以上
A:最大段差膜厚が2.0μm以上かつ2.5μm未満
B:最大段差膜厚が1.5μm以上かつ2.0μm未満
C:最大段差膜厚が1.0μm以上かつ1.5μm未満
D:最大段差膜厚が0.5μm以上かつ1.0μm未満
E:最大段差膜厚が0.1μm以上かつ0.5μm未満
F:最大段差膜厚が0.1μm未満又は現像後に残膜せず測定不能。
A+:最大段差膜厚が2.5μm以上
A:最大段差膜厚が2.0μm以上かつ2.5μm未満
B:最大段差膜厚が1.5μm以上かつ2.0μm未満
C:最大段差膜厚が1.0μm以上かつ1.5μm未満
D:最大段差膜厚が0.5μm以上かつ1.0μm未満
E:最大段差膜厚が0.1μm以上かつ0.5μm未満
F:最大段差膜厚が0.1μm未満又は現像後に残膜せず測定不能。
(10)開口部残渣
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。FPD/LSI検査顕微鏡(OPTIPHOT-300;ニコン社製)を用いて、作製した硬化膜の解像パターンを観察し、20μmのライン・アンド・スペースパターンの開口部における残渣の有無を観察した。下記のように判定し、開口部における残渣の存在面積が10%以下となる、A+、A、及びBを合格とし、開口部における残渣の存在面積が5%以下となる、A+及びAを残渣良好とし、開口部における残渣の存在面積が無い、A+を残渣優秀とした。
A+:開口部における残渣無し、又は開口部における残渣の存在面積が1%以下
A:開口部における残渣の存在面積が1%を超え、かつ5%以下
B:開口部における残渣の存在面積が5%を超え、かつ10%以下
C:開口部における残渣の存在面積が10%を超え、かつ30%以下
D:開口部における残渣の存在面積が30%を超え、かつ50%以下
E:開口部における残渣の存在面積が50%を超え、かつ100%以下。
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。FPD/LSI検査顕微鏡(OPTIPHOT-300;ニコン社製)を用いて、作製した硬化膜の解像パターンを観察し、20μmのライン・アンド・スペースパターンの開口部における残渣の有無を観察した。下記のように判定し、開口部における残渣の存在面積が10%以下となる、A+、A、及びBを合格とし、開口部における残渣の存在面積が5%以下となる、A+及びAを残渣良好とし、開口部における残渣の存在面積が無い、A+を残渣優秀とした。
A+:開口部における残渣無し、又は開口部における残渣の存在面積が1%以下
A:開口部における残渣の存在面積が1%を超え、かつ5%以下
B:開口部における残渣の存在面積が5%を超え、かつ10%以下
C:開口部における残渣の存在面積が10%を超え、かつ30%以下
D:開口部における残渣の存在面積が30%を超え、かつ50%以下
E:開口部における残渣の存在面積が50%を超え、かつ100%以下。
(11)遮光性(光学濃度値(以下、「OD値」))
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。透過濃度計(X-Rite 361T(V);X-Rite社製)を用いて、作製した硬化膜の入射光強度(I0)及び透過光強度(I)をそれぞれ測定した。遮光性の指標として、OD値を下記式により算出した。
OD値=log10(I0/I)。
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。透過濃度計(X-Rite 361T(V);X-Rite社製)を用いて、作製した硬化膜の入射光強度(I0)及び透過光強度(I)をそれぞれ測定した。遮光性の指標として、OD値を下記式により算出した。
OD値=log10(I0/I)。
(12)絶縁性(表面抵抗率)
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。高抵抗抵抗率計(“ハイレスタ”UP;三菱化学社製)を用いて、作製した硬化膜の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。
下記、実施例1記載の方法で、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて現像した後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。高抵抗抵抗率計(“ハイレスタ”UP;三菱化学社製)を用いて、作製した硬化膜の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。
(13)有機ELディスプレイの発光特性
(有機ELディスプレイの作製方法)
図4に、使用した基板の概略図を示す。まず、38×46mmの無アルカリガラス基板47に、スパッタ法により、ITO透明導電膜10nmを基板全面に形成し、第1電極48としてエッチングし、透明電極を形成した。また、第2電極を取り出すため補助電極49も同時に形成した(図4(工程1))。得られた基板を“セミコクリーン”(登録商標)56(フルウチ化学社製)で10分間超音波洗浄し、超純水で洗浄した。次に、この基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物を実施例1に記載された方法で塗布及びプリベークし、所定のパターンを有するフォトマスクを介してパターンニング露光、現像及びリンスした後、加熱し熱硬化させた。以上の方法で、幅70μm及び長さ260μmの開口部が、幅方向にピッチ155μm及び長さ方向にピッチ465μmで配置され、それぞれの開口部が第1電極を露出せしめる形状の絶縁層50を、基板有効エリアに限定して形成した(図4(工程2))。なお、この開口部が、最終的に有機ELディスプレイの発光画素となる。また、基板有効エリアは、16mm四方であり、絶縁層50の厚さは、約1.0μmで形成した。
(有機ELディスプレイの作製方法)
図4に、使用した基板の概略図を示す。まず、38×46mmの無アルカリガラス基板47に、スパッタ法により、ITO透明導電膜10nmを基板全面に形成し、第1電極48としてエッチングし、透明電極を形成した。また、第2電極を取り出すため補助電極49も同時に形成した(図4(工程1))。得られた基板を“セミコクリーン”(登録商標)56(フルウチ化学社製)で10分間超音波洗浄し、超純水で洗浄した。次に、この基板上に、ネガ型感光性樹脂組成物を実施例1に記載された方法で塗布及びプリベークし、所定のパターンを有するフォトマスクを介してパターンニング露光、現像及びリンスした後、加熱し熱硬化させた。以上の方法で、幅70μm及び長さ260μmの開口部が、幅方向にピッチ155μm及び長さ方向にピッチ465μmで配置され、それぞれの開口部が第1電極を露出せしめる形状の絶縁層50を、基板有効エリアに限定して形成した(図4(工程2))。なお、この開口部が、最終的に有機ELディスプレイの発光画素となる。また、基板有効エリアは、16mm四方であり、絶縁層50の厚さは、約1.0μmで形成した。
次に、第1電極48、補助電極49及び絶縁層50を形成した基板を用いて、有機ELディスプレイの作製を行った。前処理として、窒素プラズマ処理を行った後、真空蒸着法により、発光層を含む有機EL層51を形成した(図4(工程3))。なお、蒸着時の真空度は、1×10-3Pa以下であり、蒸着中は蒸着源に対して基板を回転させた。まず、正孔注入層として、化合物(HT-1)を10nm、正孔輸送層として、化合物(HT-2)を50nm蒸着した。次に、発光層に、ホスト材料として、化合物(GH-1)とドーパント材料として、化合物(GD-1)を、ドープ濃度が10%になるように40nmの厚さに蒸着した。その後、電子輸送材料として、化合物(ET-1)と化合物(LiQ)を、体積比1:1で40nmの厚さに積層した。なお、有機EL層で用いた化合物は、国際公開第2017/057281号に記載のものと同一化合物を用いた。
次に、化合物(LiQ)を2nm蒸着した後、MgAg(マグネシウム/銀=10/1(体積比))を100nm蒸着して第2電極52とし、反射電極を形成した(図4(工程4))。その後、低湿窒素雰囲気下、エポキシ樹脂系接着剤を用いて、キャップ状ガラス板を接着することで封止をし、1枚の基板上に5mm四方のボトムエミッション型有機ELディスプレイを4つ作製した。なお、ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。
(発光特性評価)
上述した方法で作製した有機ELディスプレイを、10mA/cm2で直流駆動にて発光させ、非発光領域や輝度ムラなどの発光不良がないかを観察した。作製した有機ELディスプレイを、耐久性試験として、80℃で500時間保持した。耐久性試験後、有機ELディスプレイを、10mA/cm2で直流駆動にて発光させ、発光領域や輝度ムラなどの発光特性に変化がないかを観察した。下記のように判定し、耐久試験前の発光領域面積を100%とした場合の、耐久試験後の発光領域面積が80%以上となる、A+、A、及びBを合格とし、発光領域面積が90%以上となる、A+及びAを発光特性良好とし、発光領域面積が95%以上となる、A+を発光特性優秀とした。
A+:耐久試験後の発光領域面積が95%以上
A:耐久試験後の発光領域面積が90%以上かつ95%未満
B:耐久試験後の発光領域面積が80%以上かつ90%未満
C:耐久試験後の発光領域面積が70%以上かつ80%未満
D:耐久試験後の発光領域面積が50%以上かつ70%未満
E:耐久試験後の発光領域面積が50%未満。
上述した方法で作製した有機ELディスプレイを、10mA/cm2で直流駆動にて発光させ、非発光領域や輝度ムラなどの発光不良がないかを観察した。作製した有機ELディスプレイを、耐久性試験として、80℃で500時間保持した。耐久性試験後、有機ELディスプレイを、10mA/cm2で直流駆動にて発光させ、発光領域や輝度ムラなどの発光特性に変化がないかを観察した。下記のように判定し、耐久試験前の発光領域面積を100%とした場合の、耐久試験後の発光領域面積が80%以上となる、A+、A、及びBを合格とし、発光領域面積が90%以上となる、A+及びAを発光特性良好とし、発光領域面積が95%以上となる、A+を発光特性優秀とした。
A+:耐久試験後の発光領域面積が95%以上
A:耐久試験後の発光領域面積が90%以上かつ95%未満
B:耐久試験後の発光領域面積が80%以上かつ90%未満
C:耐久試験後の発光領域面積が70%以上かつ80%未満
D:耐久試験後の発光領域面積が50%以上かつ70%未満
E:耐久試験後の発光領域面積が50%未満。
[実施例1]
黄色灯下、OXL-73を0.087g、OXL-21を0.202g秤量し、MBAを6.426g、PGMEAを5.100g添加し、攪拌して溶解させた。次に、合成例1で得られたポリイミド(PI-1)の30質量%のMBA溶液を5.165g、b-1の50質量%のMBA溶液を0.578g、b-3の50質量%のMBA溶液を1.446g添加して攪拌し、均一溶液として調合液を得た。次に、調製例1で得られた顔料分散液(Bk-1)を9.163g秤量し、ここに、上述した方法によって得られた調合液を15.837g添加して攪拌し、均一溶液とした。その後、得られた溶液を0.45μmφのフィルターでろ過し、組成物1を調製した。
黄色灯下、OXL-73を0.087g、OXL-21を0.202g秤量し、MBAを6.426g、PGMEAを5.100g添加し、攪拌して溶解させた。次に、合成例1で得られたポリイミド(PI-1)の30質量%のMBA溶液を5.165g、b-1の50質量%のMBA溶液を0.578g、b-3の50質量%のMBA溶液を1.446g添加して攪拌し、均一溶液として調合液を得た。次に、調製例1で得られた顔料分散液(Bk-1)を9.163g秤量し、ここに、上述した方法によって得られた調合液を15.837g添加して攪拌し、均一溶液とした。その後、得られた溶液を0.45μmφのフィルターでろ過し、組成物1を調製した。
調製した組成物1を、ITO基板上にスピンコーター(MS-A100;ミカサ社製)を用いて任意の回転数でスピンコーティングにより塗布した後、ブザーホットプレート(HPD-3000BZN;アズワン社製)を用いて110℃で120秒間プリベークし、膜厚約1.8μmのプリベーク膜を作製した。
作製したプリベーク膜を、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて、2.38質量%TMAH水溶液でスプレー現像し、プリベーク膜(未露光部)が完全に溶解する時間(Breaking Point;以下、「B.P.」)を測定した。
上述と同様にプリベーク膜を作製し、作製したプリベーク膜を、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナー PEM-6M;ユニオン光学社製)を用いて、感度測定用のグレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、及びg線(波長436nm)でパターニング露光した。露光後、フォトリソ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業社製)を用いて、2.38質量%TMAH水溶液で現像し、水で30秒間リンスした。現像時間は、B.P.の1.5倍とした。
現像後、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム社製)を用いて、250℃で熱硬化させ、膜厚約1.2μmの硬化膜を作製した。熱硬化条件は、窒素雰囲気下、250℃で60分間熱硬化させた。
[実施例2~66、及び比較例1~7]
実施例1と同様に、組成物2~73を表3~表7に記載の組成にて調製した。得られた各組成物を用いて、実施例1と同様に、基板上に組成物を成膜し、感光特性、硬化膜の特性、及び発光特性の評価を行った。これらの評価結果をまとめて、表3~表7に示す。なお、比較しやすくするために、表4~表7のそれぞれに、実施例1の組成及び評価結果を記載した。
実施例1と同様に、組成物2~73を表3~表7に記載の組成にて調製した。得られた各組成物を用いて、実施例1と同様に、基板上に組成物を成膜し、感光特性、硬化膜の特性、及び発光特性の評価を行った。これらの評価結果をまとめて、表3~表7に示す。なお、比較しやすくするために、表4~表7のそれぞれに、実施例1の組成及び評価結果を記載した。
なお、表3~表7において、略語に対応する名称を以下に示す。
b-1:A-BPEF(“NK ESTER”(登録商標) A-BPEF(新中村化学工業社製;9,9-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン))
b-2:IDN-1(1,1-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン)
b-3:DPHA(“KAYARAD”(登録商標) DPHA(日本化薬社製;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート))
b-4:DPCA-60(“KAYARAD”(登録商標) DPCA-60(日本化薬社製;オキシペンチレンカルボニル構造を分子中に6個有する、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート))
b-5:A-DCP(“NK ESTER”(登録商標) A-DCP(新中村化学工業社製;ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート))
d-1:Bk-S0100CF(“IRGAPHOR”(登録商標) BLACK S0100CF(BASF社製;一次粒子径40~80nmのベンゾフラノン系黒色顔料))
d-2:Bk-S0084(“PALIOGEN”(登録商標) BLACK S0084(BASF社製;一次粒子径50~100nmのペリレン系黒色顔料))
d-3:Bk-A1103(“CHROMOFINE”(登録商標) BLACK A1103(大日精化工業社製;一次粒子径50~100nmのアゾ系黒色顔料))
d-4:P.R.179/P.Y.192/P.B.60の混合物(C.I.ピグメントレッド179/C.I.ピグメントイエロー192/C.I.ピグメントブルー60の混合物)
d-5:P.R.179/P.Y.139/P.B.60の混合物(C.I.ピグメントレッド179/C.I.ピグメントイエロー139/C.I.ピグメントブルー60の混合物)
d-6:Bk-CBF1(表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料)
d-7:TPK-1227(スルホン酸基を導入する表面処理がされたカーボンブラック(CABOT社製))
e-1:S-20000(“SOLSPERSE”(登録商標) 20000(Lubrizol社製;アミン価が32mgKOH/g(固形分濃度:100質量%)の三級アミノ基を有するポリオキシアルキレンエーテル系分散剤))
e-2:D.BYK-167(“DISPERBYK”(登録商標)-167(ビックケミー・ジャパン社製;アミン価が13mgKOH/g(固形分濃度:52質量%)の三級アミノ基を有するポリウレタン系分散剤))
f-1:TR-FR-201(9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン(Tronly社製))
g-1:DNFLN(2,7-ジニトロ-9-フルオレノン)
b-1:A-BPEF(“NK ESTER”(登録商標) A-BPEF(新中村化学工業社製;9,9-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン))
b-2:IDN-1(1,1-ビス[4-(2-アクリロキシエトキシ)フェニル]インダン)
b-3:DPHA(“KAYARAD”(登録商標) DPHA(日本化薬社製;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート))
b-4:DPCA-60(“KAYARAD”(登録商標) DPCA-60(日本化薬社製;オキシペンチレンカルボニル構造を分子中に6個有する、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート))
b-5:A-DCP(“NK ESTER”(登録商標) A-DCP(新中村化学工業社製;ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート))
d-1:Bk-S0100CF(“IRGAPHOR”(登録商標) BLACK S0100CF(BASF社製;一次粒子径40~80nmのベンゾフラノン系黒色顔料))
d-2:Bk-S0084(“PALIOGEN”(登録商標) BLACK S0084(BASF社製;一次粒子径50~100nmのペリレン系黒色顔料))
d-3:Bk-A1103(“CHROMOFINE”(登録商標) BLACK A1103(大日精化工業社製;一次粒子径50~100nmのアゾ系黒色顔料))
d-4:P.R.179/P.Y.192/P.B.60の混合物(C.I.ピグメントレッド179/C.I.ピグメントイエロー192/C.I.ピグメントブルー60の混合物)
d-5:P.R.179/P.Y.139/P.B.60の混合物(C.I.ピグメントレッド179/C.I.ピグメントイエロー139/C.I.ピグメントブルー60の混合物)
d-6:Bk-CBF1(表面被覆ベンゾフラノン系黒色顔料)
d-7:TPK-1227(スルホン酸基を導入する表面処理がされたカーボンブラック(CABOT社製))
e-1:S-20000(“SOLSPERSE”(登録商標) 20000(Lubrizol社製;アミン価が32mgKOH/g(固形分濃度:100質量%)の三級アミノ基を有するポリオキシアルキレンエーテル系分散剤))
e-2:D.BYK-167(“DISPERBYK”(登録商標)-167(ビックケミー・ジャパン社製;アミン価が13mgKOH/g(固形分濃度:52質量%)の三級アミノ基を有するポリウレタン系分散剤))
f-1:TR-FR-201(9,9-ビス(4-グリシドキシフェニル)フルオレン(Tronly社製))
g-1:DNFLN(2,7-ジニトロ-9-フルオレノン)
[実施例67]
(偏光層を有しない有機ELディスプレイの製造方法)
作製する有機ELディスプレイの概略を図5示す。まず、38×46mmの無アルカリガラス基板53上に、電子ビーム蒸着法により、クロムと金の積層膜を成膜し、エッチングによりソース電極54とドレイン電極55を形成した。次に、APC(銀/パラジウム/銅=98.07/0.87/1.06(質量比))をスパッタにより100nm成膜し、エッチングによりパターン加工してAPC層を形成し、さらに、APC層の上層にITOをスパッタにより10nm成膜し、エッチングにより、第1電極として反射電極56を形成した。電極表面を酸素プラズマで洗浄した後、スパッタ法により、アモルファスIGZOを成膜し、エッチングによりソース・ドレイン電極間に酸化物半導体層57を形成した。次に、スピンコート法により、ポジ型感光性ポリシロキサン系材料(SP-P2301;東レ社製)を成膜し、フォトリソグラフィーにより、ビアホール58と画素領域59を開口した後、熱硬化させてゲート絶縁層60を形成した。その後、電子ビーム蒸着法により、金を成膜し、エッチングによりゲート電極61を形成することで、酸化物TFTアレイとした。
(偏光層を有しない有機ELディスプレイの製造方法)
作製する有機ELディスプレイの概略を図5示す。まず、38×46mmの無アルカリガラス基板53上に、電子ビーム蒸着法により、クロムと金の積層膜を成膜し、エッチングによりソース電極54とドレイン電極55を形成した。次に、APC(銀/パラジウム/銅=98.07/0.87/1.06(質量比))をスパッタにより100nm成膜し、エッチングによりパターン加工してAPC層を形成し、さらに、APC層の上層にITOをスパッタにより10nm成膜し、エッチングにより、第1電極として反射電極56を形成した。電極表面を酸素プラズマで洗浄した後、スパッタ法により、アモルファスIGZOを成膜し、エッチングによりソース・ドレイン電極間に酸化物半導体層57を形成した。次に、スピンコート法により、ポジ型感光性ポリシロキサン系材料(SP-P2301;東レ社製)を成膜し、フォトリソグラフィーにより、ビアホール58と画素領域59を開口した後、熱硬化させてゲート絶縁層60を形成した。その後、電子ビーム蒸着法により、金を成膜し、エッチングによりゲート電極61を形成することで、酸化物TFTアレイとした。
上述した実施例1記載の方法によって、組成物1を、酸化物TFTアレイ上に塗布及びプリベークして成膜し、所定のパターンを有するフォトマスクを介してパターニング露光、現像及びリンスして画素領域を開口した後、熱硬化させて、遮光性を有するTFT保護層/画素分割層62を形成した。以上の方法で、幅70μm及び長さ260μmの開口部が、幅方向にピッチ155μm及び長さ方向にピッチ465μmで配置され、それぞれの開口部が反射電極を露出せしめる形状の画素分割層を、基板有効エリアに限定して形成した。なお、この開口部が、最終的に有機ELディスプレイの発光画素となる。また、基板有効エリアは、16mm四方であり、画素分割層の厚さは、約1.0μmで形成した。
次に、上述した(13)記載の方法で、正孔注入層として化合物(HT-1)、正孔輸送層として化合物(HT-2)、ホスト材料として化合物(GH-1)、ドーパント材料として化合物(GD-1)、電子輸送材料として化合物(ET-1)と化合物(LiQ)を用いて、有機EL発光層63を形成した。その後、蒸着法により、MgAg(マグネシウム/銀=10/1(体積比))を10nm成膜し、エッチングにより、第2電極として透明電極64を形成した。次いで、低湿窒素雰囲気下、有機ELシール材(ストラクトボンド(登録商標)XMF-T;三井化学社製)を用いて封止膜65を形成した。さらに、無アルカリガラス基板66を、封止膜上に貼りあわせ、1枚の基板上に5mm四方の、偏光層を有しないトップエミッション型有機ELディスプレイを4つ作製した。なお、ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。
(発光特性評価)
上述した方法で作製した有機ELディスプレイを、10mA/cm2で直流駆動にて発光させ、外光を画素分割層部に照射した場合の輝度(Y’)、外光を照射しない場合の輝度(Y0)を測定した。外光反射低減の指標として、コントラストを下記式により算出した。
コントラスト=Y0/Y’。
上述した方法で作製した有機ELディスプレイを、10mA/cm2で直流駆動にて発光させ、外光を画素分割層部に照射した場合の輝度(Y’)、外光を照射しない場合の輝度(Y0)を測定した。外光反射低減の指標として、コントラストを下記式により算出した。
コントラスト=Y0/Y’。
下記のように判定し、コントラストが0.80以上となる、A+、A、及びBを合格とし、コントラストが0.90以上となる、A+及びAを外光反射低減効果良好とし、コントラストが0.95以上となる、A+を外光反射低減効果優秀とした。上述した方法で作製した有機ELディスプレイは、コントラストが0.90であり、外光反射低減が可能であることを確認した。
A+:コントラストが0.95以上
A:コントラストが0.90以上かつ0.95未満
B:コントラストが0.80以上かつ0.90未満
C:コントラストが0.70以上かつ0.80未満
D:コントラストが0.50以上かつ0.70未満
E:コントラストが0.50未満。
A+:コントラストが0.95以上
A:コントラストが0.90以上かつ0.95未満
B:コントラストが0.80以上かつ0.90未満
C:コントラストが0.70以上かつ0.80未満
D:コントラストが0.50以上かつ0.70未満
E:コントラストが0.50未満。
1 ガラス基板
2 TFT
3 TFT平坦化用の硬化膜
4,56 反射電極
5a プリベーク膜
5b 硬化パターン
6 マスク
7 活性化学線
8 EL発光層
9,64 透明電極
10 平坦化用の硬化膜
11 カバーガラス
34 厚膜部
35a,35b,35c 薄膜部
36a,36b,36c,36d,36e 硬化パターンの断面における傾斜辺
37 下地の基板の水平辺
47,53,66 無アルカリガラス基板
48 第1電極
49 補助電極
50 絶縁層
51 有機EL層
52 第2電極
54 ソース電極
55 ドレイン電極
57 酸化物半導体層
58 ビアホール
59 画素領域
60 ゲート絶縁層
61 ゲート電極
62 TFT保護層/画素分割層
63 有機EL発光層
65 封止膜
2 TFT
3 TFT平坦化用の硬化膜
4,56 反射電極
5a プリベーク膜
5b 硬化パターン
6 マスク
7 活性化学線
8 EL発光層
9,64 透明電極
10 平坦化用の硬化膜
11 カバーガラス
34 厚膜部
35a,35b,35c 薄膜部
36a,36b,36c,36d,36e 硬化パターンの断面における傾斜辺
37 下地の基板の水平辺
47,53,66 無アルカリガラス基板
48 第1電極
49 補助電極
50 絶縁層
51 有機EL層
52 第2電極
54 ソース電極
55 ドレイン電極
57 酸化物半導体層
58 ビアホール
59 画素領域
60 ゲート絶縁層
61 ゲート電極
62 TFT保護層/画素分割層
63 有機EL発光層
65 封止膜
Claims (20)
- (A)アルカリ可溶性樹脂、及び(C1)光重合開始剤として2種以上の(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤を含有し、
該(C1-1)オキシムエステル系光重合開始剤が、少なくとも(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤を含み、
該(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、芳香族骨格を含む縮合多環式骨格を有し、該縮合多環式骨格が、炭素原子及び水素原子のみから構成され、
該縮合多環式骨格及び該縮合多環式へテロ環骨格のそれぞれに、少なくとも1つのオキシムエステル構造が結合した構造、又は少なくとも1つのオキシムエステルカルボニル構造が結合した構造を有する、ネガ型感光性樹脂組成物。 - 前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤、及び前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、ニトロ基、ナフチルカルボニル構造、トリメチルベンゾイル構造、チオフェニルカルボニル構造、及びフリルカルボニル構造からなる群より選ばれる一種類以上を有する、請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(C1)光重合開始剤に占める、前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤の含有比率が5~45質量%である、請求項2に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- さらに、(D)着色剤として(D1a-1)黒色有機顔料及び/又は(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物を含み、
該(D1a-1)黒色有機顔料が、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料、(D1a-1b)ペリレン系黒色顔料、及び(D1a-1c)アゾ系黒色顔料からなる群より選ばれる一種類以上を含有し、
該(D1a-3)二色以上の着色顔料混合物が、赤、橙、黄、緑、青及び紫色の顔料からなる群より選ばれる二色以上の顔料を含む、請求項2又は3に記載のネガ型感光性樹脂組成物。 - 前記(D1a-1)黒色有機顔料が、(D1a-1a)ベンゾフラノン系黒色顔料を含む、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤がアルケニル基を有する、請求項1~5のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(C1-1a)縮合多環式骨格含有光重合開始剤が、前記縮合多環式骨格に少なくとも1つの炭素数1~5のアルケニル基が結合した構造を有する、請求項1~5のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(C1-1b)縮合多環式ヘテロ環骨格含有光重合開始剤が、縮合多環式ヘテロ環骨格として、ベンゾカルバゾール骨格、ベンゾインドール骨格、及びベンゾインドリン骨格からなる群より選ばれる一種類以上を有する、請求項2~7のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、(A1)第1の樹脂として、(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる群より選ばれる一種類以上を含有する、請求項1~8のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(A1-1)ポリイミド、(A1-2)ポリイミド前駆体、(A1-3)ポリベンゾオキサゾール、及び(A1-4)ポリベンゾオキサゾール前駆体が、フッ素原子を有する構造単位を、それぞれの樹脂における全構造単位の10~100mol%で含む、請求項9に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、さらに(A2)第2の樹脂として、(A2-2)多環側鎖含有樹脂及び/又は(A2-3)酸変性エポキシ樹脂を含有し、
該(A2-2)多環側鎖含有樹脂、及び(A2-3)酸変性エポキシ樹脂が、縮合多環式骨格を有する構造単位を含む、請求項9又は10に記載のネガ型感光性樹脂組成物。 - 前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、さらに(A2)第2の樹脂として(A2-1)ポリシロキサンを含有する、請求項9~11のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- さらに、(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物を含有し、
該(B4)脂環式基含有ラジカル重合性化合物が、縮合多環脂環式骨格を有する、請求項1~12のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。 - さらに、縮合多環式骨格を有する(G)増感剤を含有する、請求項1~13のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- さらに、縮合多環式骨格を有するエポキシ架橋剤を含有する、請求項1~14のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- さらに、前記(C1)光重合開始剤が、(C1-1c)ジフェニルスルフィド骨格含有オキシムエステル系光重合開始剤、(C1-2)α-アミノケトン系光重合開始剤、(C1-3)α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、(C1-4)ホスフィンオキシド系光重合開始剤、及び(C1-5)ビイミダゾール系光重合開始剤からなる群より選ばれる一種類以上を含有する、請求項1~15のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 有機ELディスプレイにおける画素分割層の、段差形状を一括形成するために用いられる、請求項1~16のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 請求項1~17のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜。
- 請求項18に記載の硬化膜を、画素分割層、TFT平坦化層、TFT保護層、層間絶縁層、及びゲート絶縁層からなる群より選ばれる一種類以上として備える、有機ELディスプレイ。
- 硬化膜の製造方法であって、
(1)基板上に請求項1~17のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を成膜する工程、
(2)該ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜にフォトマスクを介して活性化学線を照射する工程、
(3)アルカリ溶液を用いて現像して、ネガ型感光性樹脂組成物のパターンを形成する工程、及び、
(4)該パターンを加熱して、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化パターンを得る工程、
を有する、硬化膜の製造方法。
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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