WO2022172605A1 - ネガ型感光性組成物、硬化膜、有機el表示装置および硬化膜の製造方法 - Google Patents

ネガ型感光性組成物、硬化膜、有機el表示装置および硬化膜の製造方法 Download PDF

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WO2022172605A1
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photosensitive composition
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negative photosensitive
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石川暁宏
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東レ株式会社
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    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F220/30Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing aromatic rings in the alcohol moiety
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    • H10K59/8791Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K59/8792Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers

Definitions

  • the present invention relates to a negative photosensitive composition, a cured film, an organic EL display device, and a method for producing a cured film.
  • An organic EL display device is a self-luminous display device that emits light by recombination energy of electrons injected from a cathode and holes injected from an anode. Pixels are formed in openings in a patterned pixel dividing layer that functions as an insulating layer.
  • Patent Document 1 discloses, for example, a negative photosensitive composition containing a (meth)acrylate compound having a fluorene skeleton or an indane skeleton, a polyimide resin, and a black pigment.
  • a (meth)acrylate compound having a fluorene skeleton or an indane skeleton a polyimide resin, and a black pigment.
  • Patent Document 1 it is possible to form a pixel division layer having both high light shielding properties and a low taper angle.
  • the negative photosensitive composition disclosed in Patent Document 2 can form a pixel dividing layer by development using a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution, the driving voltage is high, and a black pigment is added to impart light-shielding properties. In this case, there is a problem that the driving voltage becomes higher.
  • the negative photosensitive composition disclosed in Patent Document 3 also has a problem of high driving voltage.
  • the present invention provides (a) a (meth)acrylate compound having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule, and an adamantane skeleton in the molecule.
  • a (meth)acrylate compound having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule, and an adamantane skeleton in the molecule One or more selected from the group consisting of (meth) acrylate compounds having one or two structures represented by formula (1) in the molecule, and salts thereof, and (b ) is a negative photosensitive composition containing a photopolymerization initiator.
  • R 1 represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms. * represents a bonding site with an oxygen atom.
  • the negative photosensitive composition of the present invention it is possible to form a pixel division layer that can be developed with a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution and that achieves both a low taper angle and a low driving voltage for an organic EL display device. can be done.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing taper angles ⁇ of pixel division layers in all examples and comparative examples.
  • a numerical range represented using “to” means a range including the numerical values described before and after “to” as lower and upper limits.
  • a pixel division layer means a pixel division layer provided in an organic EL display device. Visible light means light with a wavelength of 380 nm or more and less than 780 nm, and near-ultraviolet means light with a wavelength of 200 nm or more and less than 380 nm.
  • the term “light shielding” refers to the ability to reduce the intensity of transmitted light compared to the intensity of light incident on the cured film in the vertical direction, and the term “light shielding property” refers to the extent to which visible light is shielded.
  • the photosensitive composition means an alkali-developable photosensitive composition having sensitivity to near-ultraviolet rays.
  • the weight average molecular weight (Mw) is a value analyzed by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as a carrier and converted using a standard polystyrene calibration curve.
  • C.I used in the names of some coloring materials is an abbreviation for Color Index Generic Name, and based on the Color Index published by The Society of Dyers and Colorists, regarding coloring materials registered in the Color Index , Color Index Generic Name represents the chemical structure and crystal form of a pigment or dye.
  • C.I. I. Carbon black classified as Pigment Black 7 is classified as an inorganic black pigment.
  • the total solid content means the proportion (% by weight) of components excluding solvent and water in the negative photosensitive composition.
  • the present inventors have made intensive studies on the structure of the photopolymerizable monomer component that contributes to the reduction of the driving voltage while taking advantage of the excellent hydrophobicity, rigidity and heat resistance of the fluorene skeleton and the adamantane skeleton. It has been found that meth)acrylate compounds are extremely effective in solving the aforementioned problems.
  • the present invention provides (a) a (meth)acrylate compound having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule, an adamantane skeleton having one or two in the molecule and one or more selected from the group consisting of (meth)acrylate compounds having one structure represented by formula (1) in the molecule, and salts thereof; (b) a negative photosensitive composition containing a photopolymerization initiator;
  • R 1 represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms. * represents a bonding site with an oxygen atom.
  • the negative photosensitive composition of the present invention contains the above component (a).
  • Component (a) has three effects due to its characteristic structure.
  • the first effect is to suppress the occurrence of a gouged cross-sectional shape, that is, an undercut that can occur due to excessive dissolution of the film bottom compared to the film surface in the development process using a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution. As a result, a developed film having a low taper angle can be obtained.
  • a second effect it is possible to form a pixel division layer that exhibits appropriate reflowability in a curing step, which will be described later, and has a taper angle that is even lower than that of the developed film.
  • As a third effect it becomes possible to reduce the driving voltage in an organic EL display device having a pixel division layer.
  • Lowering the driving voltage can reduce the burden on the light-emitting element, extend the light-emitting life, and reduce power consumption, thereby improving the value of the organic EL display device.
  • a developing solution used for manufacturing a color filter composed of a transmissive pixel portion containing red, green and blue and a black matrix is usually a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution, and an organic EL display device comprising a color filter and a pixel dividing layer. is more economically advantageous because processes such as the type of developer, developing device and waste liquid treatment device can be shared.
  • the 9,9-bisarylfluorene skeleton possessed by the compound belonging to component (a) means the skeleton represented by formula (2).
  • Z represents an aryl group having a substituent.
  • a skeleton composed of two phenyl groups having substituents and one fluorene skeleton is preferable from the viewpoint of low driving voltage, that is, a 9,9-bisphenylfluorene skeleton is preferable.
  • the adamantane skeleton possessed by the compound belonging to component (a) means the skeleton represented by formula (37).
  • a (meth)acrylate compound means a compound having a methacryloxy group and/or an acryloxy group. Accordingly, the compounds belonging to component (a) have methacryloxy groups and/or acryloxy groups. These functional groups function as radically polymerizable groups that are crosslinked by radical active species (b) generated from the photopolymerization initiator in the exposure step described later. In other words, it is a functional group serving as a source of negative photosensitivity, which renders the exposed portion of the film insoluble in a developer and removes the unexposed portion of the film to obtain a patterned developed film.
  • the total number of methacryloxy groups and/or acryloxy groups that the compound belonging to component (a) has in one molecule is preferably 2 or more in order to suppress undercutting due to overdevelopment at the bottom of the film. It is preferably 4 or less, more preferably 2 or less, in order to obtain appropriate reflowability in the curing step described later and to form a pixel division layer with a small taper angle at the edge of the opening. That is, the negative photosensitive composition of the present invention has (a) one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule.
  • the structure represented by formula (1) is preferably a structure derived from a dicarboxylic acid anhydride from the viewpoint of reactivity when synthesizing a compound belonging to component (a).
  • dicarboxylic anhydride examples include maleic anhydride (the number of carbon atoms in R 1 in formula (1) obtained after the reaction: 2), succinic anhydride (in formula (1) obtained after the reaction, R 1 number of carbon atoms: 2), 1-cyclopentene-1,2-dicarboxylic anhydride (in formula (1) obtained after the reaction, number of carbon atoms in R 1 : 5), 1,2,3,6-tetrahydrophthalic acid anhydride (in formula (1) obtained after the reaction, carbon number of R 1 : 6), 3,4,5,6-tetrahydrophthalic anhydride (in formula (1) obtained after the reaction, carbon of R 1 number: 6), 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride (carbon number of R 1 in formula (1) obtained after the reaction: 6), cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (in the formula (1) obtained after the reaction, the number of carbon atoms in R 1 : 6), phthalic anhydride (the number of
  • At least part of component (a) may exist in the form of a salt in the negative photosensitive composition.
  • Types of salts include ammonium salts, amine salts or metal salts.
  • An ammonium salt is preferable from the viewpoint of lowering the driving voltage, and a specific example is a form in which an ammonium cation forms a salt with the carboxyl group in the structure represented by the above formula (1).
  • ammonium salts include tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetra-n-propylammonium salt, tetraisopropylammonium salt, tetra-n-butylammonium salt, tetra-sec-butylammonium salt, tetra-tert-butylammonium salt, Tetra n-pentylammonium salt, tetra n-hexylammonium salt, tetraheptylammonium salt, trimethylmonoethylammonium salt, triethylmonoethylammonium salt, tri-n-propylmonomethylammonium salt, tri-n-propylmonoethylammonium salt, trimethyl monophenylammonium salts and trimethylmonobenzylammonium salts. These ammonium salts may be derived, for example, from te
  • a compound obtained by addition of a compound is preferred, and specifically a compound represented by formula (3) is preferred.
  • the negative photosensitive composition of the present invention has one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule as the component (a), and one structure represented by formula (1) in the molecule.
  • the component (a) preferably contains a compound represented by formula (3) and/or a salt thereof in order to reduce the driving voltage.
  • a and b are integers and each independently represents 0 or 1.
  • R2 and R3 each independently represent an ethylene group or a propylene group.
  • c and d are integers each independently representing 0 to 3;
  • R4 and R5 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
  • One of R 6 and R 7 is a hydrogen atom and the other is a structure represented by formula (4).
  • R 8 and R 9 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • e and f are integers each independently representing 0 to 2;
  • R 10 represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms. * represents a bonding site with an oxygen atom.
  • the integers a, b, c, and d are all preferably 0 from the viewpoint of lowering the driving voltage. Both R4 and R5 are preferably hydrogen atoms to obtain a low taper angle. When integers c and d are 1 to 3, both R 2 and R 3 are preferably ethylene groups. Both R 8 and R 9 are preferably methyl groups.
  • Specific examples of the divalent hydrocarbon group R 10 include the same dicarboxylic anhydride-derived structure group as R 1 in the above formula (1). 2 to 6 are preferable from the viewpoint of chemical conversion, and it is more preferable to have an alicyclic structure. As a specific example in the case of a salt, the same viewpoint as described above can be applied, and an ammonium salt is preferred.
  • the negative photosensitive composition of the present invention has one 9,9-bisarylfluorene skeleton as the component (a) in the molecule, and has one structure represented by formula (1) in the molecule (
  • component (a) contains a compound represented by formula (5) and/or a salt thereof, from the viewpoint of lowering the driving voltage.
  • R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
  • One of R 13 and R 14 is a hydrogen atom, and the other represents a structure represented by formula (6), a structure represented by formula (7), or a structure represented by formula (8).
  • R 15 and R 16 represent a methyl group.
  • g and h are integers each independently representing 0 to 2;
  • * represents a bonding site with an oxygen atom.
  • a salt the same viewpoint as described above can be applied, and an ammonium salt is preferred.
  • adamantane skeleton in the molecule Of the two hydroxyl groups of a (meth)acrylate compound obtained by derivatizing an adamantane compound having one or two epoxy groups and two epoxy groups in the molecule with (meth)acrylic acid, one hydroxyl group is dicarboxylic.
  • a compound obtained by adding an acid anhydride is preferable, and specifically, a compound having a structure represented by formula (38) or a structure represented by formula (39) or a salt thereof is preferable.
  • the negative photosensitive composition of the present invention has, as the component (a), one or two adamantane skeletons in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule (
  • the component (a) When containing a meth) acrylate compound or a salt thereof, from the viewpoint of low driving voltage, it has one or two adamantane skeletons in the molecule and has one structure represented by formula (1) in the molecule.
  • the (meth)acrylate compound preferably has a structure represented by formula (38) or a structure represented by formula (39).
  • the negative photosensitive composition of the present invention has, as the component (a), one or two adamantane skeletons in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule ( More preferably, the meth)acrylate compound has a structure represented by formula (38).
  • n1 is an integer and represents 1 or 2.
  • n2 is an integer and represents 0 or 1;
  • R 22 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. * represents a bonding site with a carbon atom.
  • n3 and n4 are integers and represent 0 or 1.
  • R 23 and R 24 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. * represents a bonding site with a carbon atom.
  • the compound having the structure represented by formula (38) or a salt thereof may contain a compound represented by formula (40) as component (a) and/or a salt thereof, from the viewpoint of lowering the driving voltage. preferable.
  • the negative photosensitive composition of the present invention preferably contains (a) a (meth)acrylate compound represented by formula (40) and/or a salt thereof.
  • n5 and n6 are integers and each independently represents 0 or 1.
  • R25 and R26 each independently represent an ethylene group or a propylene group.
  • One of R 27 and R 28 is a hydrogen atom and the other is a structure represented by formula (41).
  • n7 is an integer and represents 1 or 2.
  • n8 is an integer and represents 0 or 1.
  • R29 and R30 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 31 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 32 represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms. * represents a bonding site with an oxygen atom.
  • Both R29 and R30 are preferably hydrogen atoms in order to obtain a low taper angle.
  • R25 and R26 are preferably ethylene groups from the viewpoint of low driving voltage.
  • Specific examples of the divalent hydrocarbon group R 32 include the same dicarboxylic anhydride-derived structure group as R 1 in the above formula (1). 2 to 6 are preferable from the viewpoint of chemical conversion, and it is more preferable to have an alicyclic structure.
  • a salt the same viewpoint as described above can be applied, and an ammonium salt is preferred.
  • the compounds belonging to the above component (a) may be used singly or in combination.
  • the content of component (a) is preferably 5 to 95% by weight of the total solid content in the negative photosensitive composition in order to achieve both a low taper angle and a low driving voltage.
  • the component (a) contained in the negative photosensitive composition of the present invention can be confirmed by known analytical techniques such as proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (hereinafter, “ 1 H-NMR”), LC-MS, etc. Structure can be specified.
  • a (meth)acrylate compound having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule is, for example, the following two-stage can be synthesized by the reaction of
  • a starting material a fluorene compound having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and two epoxy groups in the molecule
  • a non-reactive solvent In an active gas atmosphere, methacrylic acid and/or acrylic acid corresponding to 2 mol are added to 1 mol of the starting material and reacted to obtain an epoxy (meth)acrylate compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton as an intermediate product. to obtain a solution containing
  • fluorene compounds having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and two epoxy groups in the molecule which are starting materials, include 9,9-bis[4-(2-glycidyloxy ethoxy)phenyl]fluorene, 9,9-bis[4-(2-glycidyloxypropoxy)phenyl]fluorene, 9,9-bis[4-(2-glycidyloxyethoxy)-3-methylphenyl]fluorene, 9, 9-bis[4-(2-glycidyloxypropoxy)-3-methylphenyl]fluorene, 9,9-bis[4-(2-glycidyloxyethoxy)-3,5-dimethylphenyl]fluorene, 9,9- Bis[4-(2-glycidyloxyethoxy)-3-ethylphenyl]fluorene (all manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.) is preferred.
  • the amount of solvent in the first reaction step is set so that the solid content in the reaction system is 10-70% by weight, preferably 20-60% by weight.
  • the liquid temperature is 50 to 130° C., preferably 70 to 110° C.
  • the heating time is 1 to 15 hours, preferably 2 to 10 hours
  • stirring is maintained in order to achieve both suppression of gelation and promotion of the reaction. and heat.
  • non-reactive solvents examples include propylene glycol monomethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, and xylene.
  • a thermal polymerization inhibitor such as hydroquinone and methoquinone may be used to suppress the self-polymerization of methacrylic acid and/or acrylic acid and the formation of dimers as intermediate products.
  • the amount of thermal polymerization inhibitor to be used is preferably 0.01 to 0.1% by weight based on the total amount of methacrylic acid and acrylic acid.
  • the reaction end point of the first reaction step is determined by liquid chromatography mass spectrometry (hereinafter "LC-MS") or infrared spectroscopy (hereinafter "IR”) of methacrylic acid and / or acrylic acid in the reaction system. It can be determined by confirming the disappearance. As a simpler method, it is also possible to use a method in which the point at which the acid value in the system falls below 1 mgKOH/g is regarded as the reaction end point. After reaching the reaction end point, the second reaction step is then carried out.
  • LC-MS liquid chromatography mass spectrometry
  • IR infrared spectros
  • the second reaction step 1 mol of dicarboxylic acid anhydride is further added to 1 mol of the intermediate product described above to proceed with the dehydration reaction to obtain a solution containing a compound belonging to component (a).
  • the dicarboxylic acid anhydride the group of compounds described above can be preferably applied.
  • the second reaction step may be carried out, if necessary, after isolating only the intermediate product from the solution containing the intermediate product obtained in the first reaction step and subjecting it to treatment such as purification. .
  • the reaction conditions in the second reaction step are a liquid temperature of 50 to 100°C, preferably 60 to 90°C, a heating time of 4 to 20 hours, preferably 8 to 15 hours, and heating while maintaining stirring.
  • a catalyst may be used as necessary in the first reaction step and the second reaction step.
  • a basic catalyst can be used, and examples include tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, A tetraalkylammonium halide can be mentioned.
  • a tetraalkylammonium halide is preferred because it functions as a phase transfer catalyst and can improve the yield of the component (a).
  • the reaction endpoint of the second reaction step can be determined by the disappearance of intermediates by LC-MS.
  • the remaining unreacted starting materials, catalysts and/or by-products are removed by isolation by silica gel chromatography, followed by drying under reduced pressure to remove the compound belonging to the component (a) to a high degree. Purity can be obtained.
  • a tetraalkylammonium halide or the like is added to the obtained solution containing the compound belonging to the component (a) to form a salt with the carboxyl group, and the halogen anion is removed by reprecipitation treatment and washing with water for purification.
  • At least part of the component (a) may be in the form of an ammonium salt.
  • potassium hydroxide, sodium hydroxide, or the like may be used to convert at least part of component (a) into the form of an alkali metal salt such as potassium salt or sodium salt.
  • a (meth)acrylate compound having one or two adamantane skeletons in the molecule and having one structure represented by formula (1) in the molecule is, for example, the aforementioned 9,9-bisarylfluorene
  • a fluorene compound having one skeleton in the molecule and two epoxy groups in the molecule a compound having one or two adamantyl groups in the molecule and two or three epoxy groups is used. It can be synthesized by a similar method including the above-described first reaction step and second reaction step, using as a starting material.
  • Examples of compounds having one or two adamantyl groups in the molecule and two or three epoxy groups, which are starting materials, include compounds represented by formula (42), and compounds represented by formula (43). a compound represented by the formula (44), a compound represented by the formula (45), a compound represented by the formula (46), a compound represented by the formula (47), a compound represented by the formula (48) Examples of commercially available products of these compounds include “Adamantate (registered trademark)” XE series (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.).
  • a specific example of a (meth)acrylate compound having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one structure represented by formula (1) in the molecule is represented by formula (49).
  • a compound represented by the formula (50) is preferable.
  • (meth) acrylate compounds having one or two adamantane skeletons in the molecule and having one structure represented by formula (1) in the molecule include compounds represented by formula (51) , a compound represented by the formula (52) is preferably mentioned.
  • the structure represented by formula (1) having one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and one or two adamantane skeletons in the molecule For a (meth) acrylate compound or a salt thereof having one in the molecule, it has one 9,9-bisarylfluorene skeleton in the molecule and has one structure represented by formula (1) in the molecule ( It is defined as belonging to meth)acrylate compounds.
  • Compounds corresponding to this include, for example, compounds represented by formula (53).
  • the negative photosensitive composition of the present invention contains (b) a photopolymerization initiator.
  • Component (b) is not particularly limited as long as it produces radical active species upon exposure to actinic radiation and initiates photoradical polymerization reaction of the (meth)acrylate compound containing component (a).
  • component (b) examples include oxime ester-based photopolymerization initiators, alkylphenone-based photopolymerization initiators, and acylphosphine oxide-based photopolymerization initiators.
  • an oxime ester-based photopolymerization initiator that is highly sensitive to near-ultraviolet rays is preferred.
  • an oxime ester photopolymerization initiator and a non-oxime ester photopolymerization initiator are used. It may be used together with an initiator to adjust the sensitivity.
  • oxime ester-based photopolymerization initiators include, for example, "Adekacruz (registered trademark)” NCI-831E (manufactured by ADEKA Corporation, hereinafter referred to as "NCI-831E”), and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008/100955.
  • NCI-831E is a compound having the same structure as NCI-831 described in Patent Document 1.
  • the content of the photopolymerization initiator is preferably 5 to 95% by weight based on the total solid content in the negative photosensitive composition in order to achieve both a low taper angle and a low driving voltage.
  • the negative photosensitive composition of the present invention preferably further contains a coloring agent.
  • the pixel division layer can be provided with a light-shielding property.
  • the coloring material known pigments and dyes can be used, and the (c) pigment is preferable from the viewpoint of the uniformity of the light shielding property of the pixel division layer in the substrate surface and the reduction of the driving voltage. That is, the negative photosensitive composition of the present invention preferably further contains (c) a pigment.
  • the term “pigment” as used herein does not include metal particles such as silver particles and copper particles.
  • Pigments include organic pigments and inorganic pigments, and organic pigments are preferred because of their high insulating properties and low dielectric constant.
  • organic pigments include organic black pigments, organic yellow pigments, organic orange pigments, organic red pigments, organic blue pigments, and organic purple pigments.
  • organic black pigments include lactam-based organic black pigments, perylene-based organic black pigments, and azomethine-based organic black pigments.
  • organic yellow pigments include C.I. I. Pigment Yellow 120, 138, 139, 151, 175, 180, 185, 181, 192, 193, 194.
  • organic orange pigments include C.I. I. Pigment Orange 13, 36, 43, 60, 61, 62, 64, 71, 72.
  • organic red pigments include C.I. I. Pigment Red 122, 123, 149, 178, 177, 179, 180, 189, 190, 202, 209, 254, 255, 264.
  • organic blue pigments include C.I. I.
  • organic purple pigments include C.I. I. Pigment Violet 19, 23, 29, 32, 37.
  • inorganic black pigments examples include carbon black, titanium nitride, titanium oxynitride, zirconium nitride, and zirconium oxynitride. When an inorganic black pigment is contained, carbon black is preferable. 1300, TPK1227.
  • the (c) pigment in the negative photosensitive composition of the present invention contains a lactam-based organic black pigment.
  • the lactam organic black pigment it is more preferable to further contain an organic red pigment having an anthraquinone skeleton and/or an organic blue pigment having an anthraquinone skeleton.
  • the lactam-based organic black pigment referred to here refers to an organic black pigment containing a compound having two lactam skeletons in the molecule.
  • Lactam-based organic black pigments include, for example, bis-oxodihydroindolylene-benzodifuranone described in WO 2009/010521. Among them, a lactam-based organic black pigment containing a compound represented by formula (9) is preferable from the viewpoint of low-voltage driving.
  • lactam-based organic black pigments containing the compound represented by formula (9) may be used, for example, "Irgaphor (registered trademark)" Black S0100CF and Experimental Black 582 (both manufactured by BASF). be done.
  • organic red pigments having an anthraquinone skeleton include C.I. I. Pigment Red 177
  • organic blue pigments having an anthraquinone skeleton include, for example, C.I. I. Pigment Blue 60 can be mentioned.
  • the average primary particle size of the organic pigment is preferably 10-150 nm, more preferably 40-100 nm.
  • the term "average primary particle size" as used herein refers to the number average value of primary particle sizes calculated by a particle size measurement method using an image analysis type particle size distribution analyzer.
  • As a method for obtaining a finely divided organic pigment powder there is an acid paste method in which a solution obtained by dissolving a pigment crude in concentrated sulfuric acid is mixed with a large amount of water to precipitate and granulate, or an organic pigment and a water-soluble inorganic salt are mixed together.
  • a solvent salt milling method can be applied in which a water-soluble organic solvent is kneaded under heating, and wet pulverization is performed while adjusting the particle shape by crystal growth.
  • the content of the pigment (c) is preferably 10 to 40% by weight, more preferably 15 to 30% by weight, based on the total solid content of the negative photosensitive composition, from the viewpoint of achieving both light shielding properties and low driving voltage. .
  • the negative photosensitive composition of the present invention contains (c) a pigment, it preferably further contains (d) a pigment dispersant. (d) By containing a pigment dispersant, it becomes easier to control the particle size distribution of all particle components including the (c) pigment to the desired range described later, and the (c) pigment in the negative photosensitive composition It has the effect of stabilizing the dispersion state of
  • Pigment dispersants include polymer-type dispersants and non-polymer-type dispersants, and these may be mixed and used.
  • a polymer-type dispersant is a polymer chain consisting of repeating units derived from a monomer, and at least one highly polar functional group selected from a tertiary amino group, a quaternary ammonium base, a phosphoric acid group, and a sulfo group.
  • a compound having a weight average molecular weight (Mw) of 1000 or more among compounds having As the highly polar functional group, a tertiary amino group or a phosphoric acid group is preferable in order to achieve both (c) dispersion stabilization of the pigment and reduction in driving voltage.
  • polymer chains examples include polyether-based polymer chains, (meth)acrylic-based polymer chains, polyurethane-based polymer chains, polyester-based polymer chains, and polyamide-based polymer chains. From the viewpoint of conversion, a polyether polymer chain or a (meth)acrylic polymer chain is preferred.
  • a polymer-type dispersant having a polyether polymer chain and a tertiary amino group for example, a dispersant composed of a tertiary polyamine obtained by grafting a linear polyether polymer chain to an aliphatic primary amine is preferable. be done.
  • examples of polymer-type dispersants having a (meth)acrylic polymer chain and a tertiary amino group include an A block having a tertiary amino group in the side chain and a B block having no tertiary amino group in the side chain. Dispersants composed of AB block copolymers or BAB block copolymers are preferred.
  • a block examples include polymer chains containing structural units derived from N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate and N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate.
  • Polymer-type dispersants having a (meth)acrylic polymer chain and a phosphate group include, for example, structural units derived from a (meth)acrylate compound having a phosphate group and ( Random copolymers with meth)acrylate compounds are mentioned.
  • (Meth)acrylate compounds having a phosphoric acid group include, for example, 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, acid phosphooxyethyl (meth)acrylate, acid phosphooxypropyl (meth)acrylate, acid phosphooxypolyoxypropylene glycol ( meth)acrylates.
  • the polymer-type dispersant may be contained during the production of the pigment dispersion described below, or may be contained during the production of the negative photosensitive composition.
  • the non-polymeric dispersant means a compound that has at least one highly polar functional group selected from a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, a phosphoric acid group, and a sulfo group, and does not belong to the aforementioned polymeric dispersants. do.
  • non-polymer dispersants examples include organic dye derivatives (synergists) obtained by derivatizing pigments or dyes, as well as triazine derivatives. From the viewpoint of low driving voltage, triazine derivatives are preferred. A compound having an organic dye residue and a triazine ring is defined as a triazine derivative.
  • the non-polymer type dispersant may be contained as a refinement accelerator when obtaining the aforementioned finely divided organic pigment powder, or may be included during the production of the pigment dispersion described below.
  • organic dye derivatives include compounds represented by formula (10) and compounds represented by formula (11).
  • the triazine derivative is preferably a compound having a 1,3,5-triazine ring and a sulfo group or an N,N-dialkylamino group from the viewpoint of low driving voltage, and has a structure represented by formula (12).
  • a compound having That is, the negative photosensitive composition of the present invention preferably further contains (d) a pigment dispersant, and the pigment dispersant contains a compound having a structure represented by formula (12).
  • a compound having a structure represented by formula (12) may be particularly effective as a technical means for setting the value of XY, which will be described later, within a desired range.
  • R 17 represents a divalent hydrocarbon group.
  • R 18 represents a sulfo group or an N,N-dialkylamino group. * represents a binding site.
  • R 17 is preferably a phenylene group.
  • R 18 is an N,N-dialkylamino group
  • R 17 is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of compounds having a structure represented by formula (12) include compounds having a structure represented by formula (13) and compounds having a structure represented by formula (14).
  • R 19 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
  • R 20 and R 21 are the same as each other and represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. * represents a binding site.
  • the compound having the structure represented by formula (13) and the compound having the structure represented by formula (14) include the compound represented by formula (15) and the compound represented by formula (16).
  • the compound having the structure represented by formula (12) is not limited to anthraquinone triazine derivatives.
  • the negative photosensitive composition of the present invention may contain (e) an alkali-soluble resin.
  • the alkali-soluble resin is a polymer having a hydroxyl group and/or a carboxyl group as an alkali-soluble group, a weight average molecular weight (Mw) of 1000 or more and 150000 or less, and the components (a) to (d) described above and the components described later. It means a compound that does not belong to the (f) component.
  • Alkali-soluble resins include, for example, alkali-soluble (meth)acrylic resins, alkali-soluble epoxy (meth)acrylate resins, alkali-soluble polyimide resins, alkali-soluble polyimide precursors, and alkali-soluble polysiloxane resins.
  • the negative photosensitive composition of the present invention may contain a (meth)acrylate compound other than the (a) component as the (f) component.
  • the negative photosensitive composition of the present invention further comprises, from the viewpoint of lowering the driving voltage, It is preferable to contain a (meth)acrylate compound having a functionality of 4 or more.
  • Examples of tetrafunctional (meth)acrylate compounds include compounds represented by formula (17) and compounds represented by formula (18).
  • Pentafunctional (meth)acrylate compounds include dipentaerythritol penta(meth)acrylate.
  • examples of the hexafunctional (meth)acrylate compounds include dipentaerythritol hexaacrylate and ⁇ -caprolactone-modified hexafunctional acrylate “KAYARAD (registered trademark)” DPCA-20, DPCA-30, DPCA-60 (hereinafter referred to as “DPCA- 60”) and DPCA-120 (both manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
  • a mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate also includes "KAYARAD®" DPHA.
  • the negative photosensitive composition of the present invention preferably further contains (g) a compound represented by formula (54).
  • the content of component (g) is preferably 0.01 to 0.5% by weight based on 100% by weight of the solid content of the negative photosensitive composition.
  • n 9 to n 11 are integers and each independently represents 0 to 2.
  • R 33 to R 35 each independently represent a methyl group, an ethyl group, a methoxy group or an ethoxy group.
  • component (g) include triphenylphosphine, tris(3,5-dimethylphenyl)phosphine, tris(4-methoxyphenyl)phosphine, tris(m-methoxyphenyl)phosphine, and tris(o-methoxyphenyl). phosphines.
  • the negative photosensitive composition of the present invention may further contain a solvent.
  • a solvent By containing a solvent, the viscosity, thixotropy, etc. of the negative photosensitive composition can be adjusted, and coatability can be improved.
  • the solvent from the viewpoint of dissolving power and dispersion stability, it is preferable to use an ether-based solvent or an acetate-based solvent alone or in combination.
  • ether solvents include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monoethyl. ethers.
  • Acetate-based solvents include, for example, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as "PGMEA”), 3-methoxybutyl acetate (hereinafter referred to as "MBA”), butyl acetate, and ethylene glycol monomethyl ether acetate. , ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, and diethylene glycol monoethyl ether acetate.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • MSA 3-methoxybutyl acetate
  • butyl acetate butyl acetate
  • ethylene glycol monomethyl ether acetate ethylene glycol monoethyl ether acetate
  • ethylene glycol monobutyl ether acetate diethylene glycol monomethyl ether acetate
  • diethylene glycol monoethyl ether acetate
  • the water content in the negative photosensitive composition of the present invention is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, from the viewpoint of lowering the driving voltage.
  • the negative photosensitive composition of the present invention may further contain, as other components, a thermal cross-linking agent, a surfactant, a leveling agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and the like.
  • a method for preparing the negative photosensitive composition of the present invention includes a method of mixing and stirring components (a) and (b). Further, when the components (c) to (g) are included, for example, the components (c), (d), (e) and a solvent are mixed to prepare a pigment dispersion by wet dispersion treatment, and then ( A) component, (b) component, (f) component, (g) component, solvent and other components may be mixed with a pigment dispersion, stirred, and optionally filtered through a filter. .
  • a wet media dispersing machine or a wet medialess dispersing machine may be used. preferred to use.
  • wet media dispersion machines include "Revomill (registered trademark)” (manufactured by Asada Iron Works), “Nano Getter (registered trademark)” (manufactured by Ashizawa Finetech), “DYNO-MILL (registered trademark)” (Willy A Bachofen), “Spike Mill (registered trademark)” (manufactured by Inoue Seisakusho), “Sand Grinder (registered trademark)” (manufactured by DuPont), “Ultra Apex Mill Advance (registered trademark)” (manufactured by ) manufactured by Hiroshima Metal & Machinery) and “NEO-Alpha Mill (registered trademark)” (manufactured by AIMEX Co., Ltd.).
  • Zirconia beads and zircon beads are examples of media used for wet media dispersion treatment.
  • the diameter of the media is preferably 0.03 to 0.5 mm ⁇ , and the higher the sphericity, the better.
  • Preferable examples of commercially available products include "Torayceram (registered trademark)” (manufactured by Toray Industries, Inc.) and "YTZ (registered trademark)” (manufactured by Nikkato Corporation).
  • the particle size distribution of all particle components (c) including the pigment preferably satisfies the following relationship from the viewpoint of lowering the driving voltage. That is, in the particle size distribution of all particle components contained in the negative photosensitive composition measured by the dynamic light scattering method, the cumulative 50% particle diameter X (nm) based on the light scattering intensity and the volume based It is preferable that the cumulative 50% particle size Y (nm) satisfies the relationship of 10 nm ⁇ XY ⁇ 30 nm. More preferably, the relationship 10 nm ⁇ XY ⁇ 20 nm is satisfied.
  • the cumulative 50% particle size X (nm) based on the light scattering intensity and the cumulative 50% particle size Y (nm) based on the volume are indices indicated by two different standards for one sample. , can be measured using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer “SZ-100 (manufactured by HORIBA, Ltd.)”.
  • the light source of the measuring device has a wavelength of 532 nm/10 mW (semiconductor-excited solid-state laser), and near-ultraviolet rays are not irradiated during the measurement.
  • Cumulative 50% means a particle size corresponding to 50% cumulatively from the smaller particle size side to the larger particle size side in the cumulative particle size distribution curve (0%).
  • the diluting solvent the same solvent as the solvent contained in the negative photosensitive composition is used.
  • the value of the solvent viscosity required for measurement the value of the viscosity of the dilution solvent used for dilution at 25° C. (under atmospheric pressure) is entered.
  • the cured film of the present invention is a cured film containing a cured product of a negative photosensitive composition.
  • the cured film of the present invention is, for example, a pixel division layer and a TFT planarization layer of an organic EL display device, a black matrix and a black column spacer of a liquid crystal display device, a near-infrared highly transparent black film of a solid-state imaging device, and a touch panel. It can be used as a near-infrared highly transparent black film for bezels, and the application is not particularly limited.
  • the cured product means a cured product obtained through a step including at least a curing step in which the negative photosensitive composition is heated at a temperature of 200°C or higher and 400°C or lower under atmospheric pressure for 10 minutes or longer.
  • a cured film can be obtained by a forming method including at least a coating step and a curing step.
  • the negative photosensitive composition of the present invention is applied to the surface of a substrate using a spin coater as a coating device, and then heated at 230° C. for 30 minutes under atmospheric pressure using a hot air oven as a heating device. and obtain a solid cured film.
  • the method for producing the cured film of the present invention includes a coating step of applying a negative photosensitive composition to obtain a coating film, and pattern exposure to actinic radiation to form an exposed portion and an unexposed portion in the surface.
  • a cured film comprising an exposure step for obtaining an exposed film, a developing step for obtaining a developed film by developing with an alkaline developer containing potassium hydroxide, and a curing step for obtaining a cured film by heat curing by heating. Manufacturing methods are more preferred.
  • a spin coater or a slit coater can be preferably used as a coating device used in the coating process because of its excellent thin film coating properties.
  • pin gap pre-baking or contact pre-baking may be performed.
  • the prebaking temperature is preferably 50 to 150° C.
  • the prebaking time is preferably 30 seconds to 5 minutes.
  • Examples of exposure apparatuses used in the exposure process include steppers, mirror projection mask aligners (MPA), and parallel light mask aligners (PLA).
  • the actinic radiation irradiated during exposure is preferably 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, and a mixed line containing at least i-line. more preferred.
  • a negative type exposure mask for example, a thin film having a shielding property made of a metal such as chromium is formed in a pattern on one surface of a substrate such as glass, quartz, or film that is translucent at the exposure wavelength.
  • An exposed film having an exposed portion and an unexposed portion in the plane can be obtained by performing pattern exposure by transmitting actinic rays only through the openings of the mask.
  • exposed portion refers to a portion that has been exposed
  • unexposed portion refers to a portion that has not been exposed.
  • the developing method includes, for example, a method of immersing the exposed film for 10 seconds to 3 minutes by a method such as showering, dipping, or puddle.
  • the paddle method is preferable from the viewpoint of in-plane uniformity of the opening width.
  • a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution is preferable from the viewpoint of economic advantage as described above.
  • a low-concentration alkaline aqueous solution means an alkaline aqueous solution with a concentration of 1% by weight or less.
  • a high-concentration alkaline aqueous solution means an alkaline aqueous solution with a concentration exceeding 1% by weight.
  • the alkali component include tetramethylammonium hydroxide and potassium hydroxide, and from the viewpoint of being more economically advantageous, a 0.01 to 1% by weight potassium hydroxide aqueous solution is preferred.
  • commercially available high-concentration stock solutions for developers include "CD-150CR (registered trademark)" (manufactured by JSR Corporation) containing potassium hydroxide and a surfactant, and the concentration of potassium hydroxide is It can be diluted with deionized water to preferably 0.01 to 1% by weight, more preferably 0.03 to 0.1% by weight. After the development step, washing treatment by showering with deionized water and/or draining treatment by blowing air may be added.
  • the developed film is thermally cured by heating, and at the same time, moisture is volatilized to obtain a cured film.
  • Heating devices include, for example, hot air ovens and IR ovens.
  • the heating temperature is preferably 200 to 300°C, more preferably 220 to 260°C under atmospheric pressure.
  • the optical density (OD) per 1.0 ⁇ m film thickness is 0.00 to suppress external light reflection and increase the value as a display device. 5 or more is preferable, and 0.7 or more is more preferable. From the viewpoint of low driving voltage, it is preferably 1.5 or less, more preferably 1.3 or less.
  • the optical density per 1.0 ⁇ m film thickness is the optical density meter (manufactured by X-Rite; X-Rite 361T) for a cured film formed on a transparent substrate so as to have a film thickness of 1.5 ⁇ m. ) is used to measure the incident light intensity and the transmitted light intensity, and the value calculated from the following formula is divided by 1.5, which is the value of the film thickness.
  • a transparent glass substrate "Tempax (manufactured by AGC Techno Glass Co., Ltd.)" can be preferably used.
  • optical density log10 ( I0 /I) I 0 : incident light intensity I: transmitted light intensity.
  • the film thickness of the pixel dividing layer is usually 1 to 3 ⁇ m, and the taper angle at the edge of the opening of the developed film obtained after the developing process is 90° or less in order to improve the in-plane uniformity of the opening width after the curing process.
  • the taper angle at the edge of the opening of the pixel dividing layer obtained after the curing process is preferably 50° or less, more preferably 40° or less, and even more preferably 35° or less, in order to suppress non-lighting of pixels.
  • the angle is preferably 10° or more, more preferably 15° or more, and even more preferably 20° or more in order to suppress deterioration of the light-shielding properties of the edge portion.
  • the pixel division layer is patterned into a partition so as to cover at least part of the surface of an electrode made of ITO (indium-tin oxide) or the like. .
  • the organic EL display device of the present invention is an organic EL display device comprising the cured film of the present invention, and has the technical feature of being able to obtain high luminance with a low driving voltage.
  • An ITO film was formed on the entire surface of a non-alkali glass substrate of 150 mm ⁇ 150 mm by sputtering, and annealed at 200° C. for 30 minutes in a dry nitrogen atmosphere to obtain a substrate having an ITO film of 10 nm thickness.
  • the negative photosensitive composition of Example or Comparative Example was applied to the surface of the ITO film by adjusting the rotation speed so that the thickness of the cured film finally obtained was 1.5 ⁇ m, using a spin coater. A membrane was obtained. Using a hot plate (SCW-636; manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), the coating film was prebaked at 100° C.
  • a double-sided alignment single-sided exposure device (mask aligner PEM-6M; manufactured by Union Optics Co., Ltd.) was passed through a grayscale mask for sensitivity measurement (MDRM MODEL 4000-5-FS; manufactured by Opto-Line International) and an ultra-high pressure mercury lamp. A pattern exposure was carried out with g, h and i mixed lines to obtain an exposed film.
  • a small developing device for photolithography AD-2000; manufactured by Takizawa Sangyo Co., Ltd.
  • Developed with The puddle method as used herein refers to a method in which a developing solution is shower-coated on the surface of an exposed film for 10 seconds, and then the substrate is allowed to stand still until a predetermined developing time is reached for development.
  • the development time was determined by multiplying the time required for the unexposed portion of the film to dissolve and remove in the film depth direction by 1.5. Further, after rinsing with deionized water by a shower method for 30 seconds, the substrate was idled at 200 rpm for 30 seconds and dried to obtain a developed film-formed substrate having a patterned developed film.
  • the developed film was observed using an FPD inspection microscope (MX-61L; manufactured by Olympus Co., Ltd.), and a negative exposure mask with a line and space of 1:1 (light shielding portion 40.0 ⁇ m, transmission portion 40.0 ⁇ m). ), the exposure amount (mJ/cm 2 : i-line conversion value) when the mask bias is -2.0 ⁇ m (opening width 38.0 ⁇ m, development film width 42.0 ⁇ m) is It was taken as the optimum exposure amount (exposure sensitivity) of the negative photosensitive composition.
  • Measuring device Dynamic light scattering method Particle size distribution measuring device “SZ-100 (manufactured by HORIBA, Ltd.)”
  • Light source wavelength 532 nm/10 mW (semiconductor pumped solid-state laser)
  • Liquid temperature of measurement sample 25 ⁇ 1 ° C (under atmospheric pressure)
  • Data analysis mode monodisperse mode (particle size distribution analyzer "SZ-100")
  • Calculation method Calculate the average value of three measurements of the cumulative 50% particle diameter based on the light scattering intensity, and round the value to the first decimal place, "Cumulative 50% particle diameter X based on the light scattering intensity (nm)”.
  • the developed films before the curing process obtained in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 5 and 7 to 11 were observed in the same manner, and when the taper angle of the pattern cross section of the developed film exceeded 90°. , the evaluation was given as F regardless of the result of the taper angle of the pixel division layer, and the result was disqualified. It should be noted that in none of the examples and comparative examples, the taper angle of the pixel division layer did not fall below 20°.
  • C The taper angle of the pixel division layer is 40° or more and less than 50°.
  • D The taper angle of the pixel division layer is 50° or more and less than 80°.
  • E The taper angle of the pixel division layer is 80° or more.
  • F The taper angle of the developed film exceeds 90°.
  • the term "per unit area” as used herein means per unit area of the light-emitting pixel portion, and the area of the pixel division layer forming portion is not included in the conversion described above.
  • the driving voltage was calculated by rounding off to the second decimal place. The lower the drive voltage, the better, and evaluation was made based on the following criteria, with AA and A to C passing, and D to E failing. If one or more non-lighting pixels occurred, it was difficult to make a proper evaluation, so it was rated as F and rejected.
  • B: The driving voltage is 4.5V or more and less than 5.0V.
  • C Drive voltage is 5.0V or more and less than 5.5V.
  • D The driving voltage is 5.5V or more and less than 6.0V.
  • E Drive voltage is 6.0 V or higher.
  • F One or more non-lit pixels occurred.
  • S0100 "Irgaphor (registered trademark)" Black S0100CF. It corresponds to a lactam-based organic black pigment containing a compound represented by formula (9).
  • Non-polymer dispersant 1 a compound represented by formula (10). Anthraquinone sulfonic acid derivative. It does not correspond to a compound having a structure represented by formula (12).
  • Non-polymer dispersant 2 a compound represented by formula (15). Anthraquinone triazine derivative having a sulfo group. It corresponds to a compound having a structure represented by formula (12).
  • Non-polymer dispersant 3 a compound represented by formula (16). Anthraquinone triazine derivatives having an N,N-dialkylamino group. It corresponds to a compound having a structure represented by formula (12).
  • Polymer Dispersant A Pigment Dispersant 1 (solid content: 100% by weight) disclosed in Synthesis Example 2 of JP-A-2020/70352. It is a polymer-type dispersant having a linear polyalkyleneamine structure and a polyether polymer chain.
  • ZCR-1569H PGMEA solution of alkali-soluble epoxy acrylate resin having a biphenyl skeleton in the main chain (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.: acid value of solid content excluding solvent 98 mgKOH / g, weight average molecular weight 3900, solid content 70 weight%).
  • Binder resin-3 Resin solution synthesized by the same method as the synthesis method disclosed in Synthesis Example 1 (synthesis of binder resin-3) of Patent Document 3 (acid value of solid content excluding solvent 110 mgKOH / g, weight Average molecular weight 4000. Methoxybutyl acetate solution with a solids content of 50% by weight). It is an alkali-soluble epoxy acrylate resin having repeating units derived from an acrylate compound having an adamantane skeleton and biphenyltetracarboxylic dianhydride.
  • Showa Denko KK solid content 42% by weight, weight average molecular weight (Mw) 7300, acid value of solid content excluding solvent 75 mgKOH/g).
  • Fruorene acrylate solution A PGMEA solution of the compound represented by formula (19) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (3).
  • Fruorene acrylate solution B PGMEA solution of the compound represented by formula (20) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (3).
  • Fruorene acrylate solution C PGMEA solution of the compound represented by formula (21) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (5).
  • Fruorene acrylate solution D PGMEA solution of the compound represented by formula (22) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (5).
  • Fruorene methacrylate solution E PGMEA solution of the compound represented by formula (23) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (5).
  • Fruorene acrylate solution F PGMEA solution of the compound represented by formula (24) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (5).
  • Component (a) corresponds to a mixture of the compound represented by formula (5) and the ammonium salt of the compound represented by formula (5).
  • Fruorene acrylate solution H PGMEA solution of the compound represented by formula (26) (solid content: 50% by weight). It is the component (a) and corresponds to the compound represented by the formula (5).
  • “Fluorene acrylate solution I” PGMEA solution of the compound represented by formula (27) (solid content: 50% by weight, Ogusol EA-0250P (manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.)). It is a compound having the same structure as A-BPEF (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) disclosed in Patent Document 1 and Ogsol 0200A (manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.) disclosed in Patent Document 2, and (a ) is a compound that does not belong to the component.
  • A-BPEF manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Ogsol 0200A manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.
  • Fluorene acrylate solution J PGMEA solution of the compound represented by formula (28) (solid content: 50% by weight). It is the same compound as FLN-5 disclosed in Patent Document 1 and does not belong to component (a).
  • Fruorene acrylate solution K PGMEA solution of the compound represented by formula (29) (solid content: 50% by weight).
  • Fluorene acrylate solution L PGMEA solution of the compound represented by formula (30) (solid content: 50% by weight). It is a fluorene compound that does not have a 9,9-bisarylfluorene skeleton and does not belong to the component (a).
  • a mixture of acid phosphooxyethyl methacrylate (0.10 mol), 26.43 g of benzyl methacrylate (0.15 mol), and 8.21 g of azobisisobutyronitrile was added dropwise over 30 minutes, and A methacrylic copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 9500 and a phosphoric acid group in a side chain is cooled after proceeding with a thermal polymerization reaction by stirring for 1 hour while maintaining the liquid temperature at 100 ° C. of PGMEA solution was obtained.
  • a polymer-type dispersant solution B was obtained by diluting this with PGMEA so that the solid content was 30% by weight.
  • Alkali-soluble polyimide resin B was powdery with a solid content of 100% and had a weight average molecular weight (Mw) of 27,000.
  • a toluene solution containing only the compound represented by formula (56) was obtained by passing through silica gel chromatography and dried under reduced pressure for 10 hours to obtain a white powdery compound represented by formula (56).
  • a PGMEA solution (solid content: 50% by weight) of the compound represented by the formula (56) was prepared as adamantane acrylate solution 1.
  • the compound represented by formula (56) is component (a) and corresponds to the compound represented by formula (40).
  • a PGMEA solution solid content: 50% by weight of the compound represented by the formula (63) was prepared as a fluorene acrylate solution M.
  • the compound represented by formula (63) is not a compound belonging to component (a).
  • the pre-stirring liquid was sent to a bead mill filled with 0.4 mm ⁇ zirconia beads in a vessel at a filling rate of 75% by volume, and a wet media dispersion treatment was performed in a circulation system at a peripheral speed of 8 m/s for 1 hour. Furthermore, zirconia beads of 0.05 mm ⁇ were fed to a bead mill filled in a vessel with a vessel filling rate of 75% by volume, and subjected to wet media dispersion treatment in a circulation system at a peripheral speed of 8 m / s for 4 hours. 00% by weight Pigment Dispersion 1 was prepared.
  • Table 1 shows the blending weight of each raw material.
  • Pigment Dispersion Liquid 2 A pigment dispersion 2 was obtained in the same manner as in Preparation Example 2, except that the non-polymer dispersant 2 was used instead of the non-polymer dispersant 1.
  • Pigment Dispersion Liquid 3 having a solid content of 20.00% by weight.
  • Table 1 shows the blending weight of each raw material.
  • Preparation Example 4 Preparation of Pigment Dispersion Liquid 4 S0100 was not used, and (c) 60.00 g of C.I. I. Pigment Red 177 and 60.00 g of C.I. I. Pigment Dispersion 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that Pigment Blue 60 was used.
  • Pigment Dispersion Liquid 5 Preparation of Pigment Dispersion Liquid 5
  • 34.50 g of SOLSPERSE 20000 manufactured by Lubrizol, 100% by weight solids
  • a polymeric dispersant 782.00 g
  • MBA a solvent
  • the mixture was stirred for 30 minutes, and subjected to wet media dispersion treatment using a horizontal bead mill filled with zirconia beads of 0.40 mm so that the number average particle diameter was 100 nm.
  • Pigment Dispersion Liquid 5 has a solid content of 15.00% by weight, and the ratio of organic pigment/polymer type dispersant is 75/25 (weight ratio).
  • Table 1 shows the blending weight of each raw material. Based on the method described in Patent Document 1, the number average particle size of the pigment contained in the pigment dispersion 5 was measured using a zeta potential/particle size/molecular weight measuring device "Zetasizer Nano ZS" (manufactured by Sysmex Corporation). As a result of measurement, it was 100 nm.
  • Example 1 Under a yellow light, 0.38 g of NCI-831E, which is a photopolymerization initiator (b), was added to a mixed solvent of 6.38 g of MBA and 19.01 g of PGMEA, and dissolved by stirring for 10 minutes. rice field. To this, 1.27 g of fluorene acrylate solution A as component (a), 5.14 g of SPC-3410 as component (e), and 0.95 g of DPCA-60 as component (f) (solid content 100% by weight) was added and stirred to obtain a mixed solution. 16.88 g of Pigment Dispersion Liquid 1 was mixed with this prepared liquid and stirred for 30 minutes to prepare negative photosensitive composition 1 having a solid content of 15.00% by weight. Table 2 shows the blending weight of each raw material. The particle size distribution of the negative photosensitive composition 1 was measured by the method described above, and the XY values were calculated. Table 3 shows the results.
  • Negative photosensitive composition 1 was applied to the surface of a transparent glass substrate Tempax (manufactured by AGC Techno Glass Co., Ltd.) so that the thickness of the cured film finally obtained was 1.5 ⁇ m.
  • a coating film was obtained by coating with a spin coater while adjusting the number of coatings, and pre-baking the coating film at 100° C. under atmospheric pressure for 120 seconds using a hot plate (SCW-636; manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.).
  • the entire surface of the pre-baked film was exposed without using a negative type exposure mask with the optimum exposure amount determined by the above-described method for g, h, and i mixed lines of an ultra-high pressure mercury lamp. Then, development, rinsing and drying were carried out in the same manner as in calculating the optimum exposure dose to obtain a solid developed film.
  • High-temperature inert gas oven IH-9CD-S; Koyo Thermosystem Co., Ltd.
  • the developed film was heated at 230° C. for 30 minutes in air to obtain a substrate for optical density evaluation having a solid cured film with a thickness of 1.5 ⁇ m.
  • the optical density (OD/ ⁇ m) was evaluated by the method, and the evaluation results are shown in Table 3.
  • a pixel division layer composed of a cured film containing a cured product of the negative photosensitive composition 1 and a bottom emission type organic EL display device having the pixel division layer were produced by the following method.
  • FIG. 1 shows the manufacturing process of an organic EL display device, including the process of forming a pixel division layer.
  • a silver alloy (99.00% by weight silver and 1.00% by weight copper alloy) was deposited on the entire surface of the non-alkali glass substrate 1 with a length of 70 mm and a width of 70 mm by sputtering.
  • etching was performed by immersing in a silver alloy etching solution SEA-1 at a liquid temperature of 30° C. to obtain a patterned silver alloy film 2 with a film thickness of 50 nm. Further, an ITO film was formed over the entire surface by a sputtering method.
  • An alkali-soluble novolac positive resist was immersed in a 5% by weight oxalic acid aqueous solution at a liquid temperature of 50°C for 5 minutes, washed with deionized water for 2 minutes in a shower, dried by air blowing, and dried at 200°C and 30°C in a dry nitrogen atmosphere. After heating for 10 minutes, an ITO film 3 having the same pattern and a thickness of 10 nm was obtained. Through the above steps, a first electrode-forming substrate having a first electrode formed of a laminated pattern of silver alloy film/ITO film on the surface of the non-alkali glass substrate was obtained.
  • Negative photosensitive composition 1 is applied to the surface of the first electrode forming substrate using a spin coater while adjusting the number of rotations so that the thickness of the finally obtained pixel division layer is 1.5 ⁇ m. Then, a coating film was obtained. Furthermore, using a hot plate, the coating film was prebaked at 100° C. under atmospheric pressure for 120 seconds to obtain a prebaked film. Using a double-sided alignment single-sided exposure apparatus, the pre-baked film is pattern-exposed through a negative exposure mask (220 openings of 260 ⁇ m in length and 70 ⁇ m in width) with the optimum exposure amount obtained by the above-described method. A membrane was obtained.
  • the pixel The split layer forming substrate is rotated, and first, the compound (HT-1) represented by the formula (31) is deposited to 10 nm as the hole injection layer, and the compound (HT-1) represented by the formula (32) is deposited as the hole transport layer. -2) was deposited to a thickness of 50 nm.
  • the compound (GH-1) represented by the formula (33) as a host material and the compound (GD-1) represented by the formula (34) as a dopant material are applied to a thickness of 40 nm on the light-emitting layer. evaporated.
  • the compound (ET-1) represented by the formula (35) and the compound (LiQ) represented by the formula (36) were laminated at a volume ratio of 1:1 to a thickness of 40 nm. .
  • a silver/magnesium alloy (volume ratio: 10:1) was vapor-deposited to a thickness of 150 nm to form the second electrode 6 .
  • an epoxy resin-based adhesive was used to adhere a cap-shaped glass plate for sealing, thereby obtaining an organic EL display device.
  • the layer constituting the organic EL layer 5 is much thinner than the pixel division layer described above, and a stylus-type film thickness measuring device cannot obtain high measurement accuracy, it is suitable for thin films of less than 100 nm.
  • Each thickness was measured using a film thickness monitor, and the value obtained by rounding off the average value of three in-plane points to the first decimal place was taken as the thickness of the film.
  • the driving voltage of the manufactured organic EL display device was evaluated by the method described above. Table 3 shows the evaluation results.
  • Examples 2-8) Using fluorene acrylate solutions B to D, fluorene methacrylate solution E, and fluorene acrylate solutions F to H instead of fluorene acrylate solution A, negatives were produced in the same manner as in Example 1 at the blending amounts shown in Tables 2 and 4.
  • Type photosensitive compositions 2 to 8 were prepared, respectively, and the optical density of the cured film, the XY value, the taper angle of the pixel dividing layer, and the driving voltage of the organic EL display device were evaluated. Evaluation results are shown in Tables 3 and 5.
  • Fluorene acrylate solution D was used instead of fluorene acrylate solution A, pigment dispersions 2 to 4 were used instead of pigment dispersion 1, and the amounts shown in Table 4 were used.
  • Photosensitive compositions 9 to 11 were prepared, respectively, and the optical density of the cured film, the XY value, the taper angle of the pixel dividing layer, and the driving voltage of the organic EL display device were evaluated. Table 5 shows the evaluation results.
  • Negative photosensitive compositions 12 to 16 were prepared in the same manner as in Example 1, using fluorene acrylate solutions I to L instead of fluorene acrylate solution A, and using the blending amounts shown in Table 6. The optical density, the XY value, the taper angle of the pixel dividing layer, and the driving voltage of the organic EL display device were evaluated. Table 7 shows the evaluation results.
  • negative photosensitive composition 17 was evaluated using 0.04% by weight potassium hydroxide, which is a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution, as a developer, and the pixel division layer could not be formed due to insufficient solubility.
  • Negative photosensitive composition 17 was prepared in the same manner as in Example 1, except that a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used instead of the 0.04% by weight aqueous potassium hydroxide solution. The density, the XY value, the taper angle of the pixel dividing layer, and the driving voltage of the organic EL display device were evaluated. Table 9 shows the evaluation results. That is, in comparison with Comparative Example 6, negative photosensitive composition 17 was evaluated using a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, which is a high-concentration organic alkaline aqueous solution, as a developer. A pixel division layer could be formed by the change.
  • Negative photosensitive compositions 19 to 22 were prepared in the same manner as in Example 1 using adamantane acrylate solutions 1 to 3 in place of the fluorene acrylate solution A at the formulation amounts shown in Table 10, and cured films were obtained. , the XY value, the taper angle of the pixel dividing layer, and the driving voltage of the organic EL display device. Table 11 shows the evaluation results. Only negative photosensitive composition 22 was prepared by blending triphenylphosphine corresponding to the compound represented by formula (54).
  • negative photosensitive composition 23 was prepared in the same manner as in Example 1 at the blending amounts shown in Table 12, and the optical density of the cured film, X The value of -Y, the taper angle of the pixel division layer, and the drive voltage of the organic EL display device were evaluated. Table 13 shows the evaluation results.
  • Example 10 A negative photosensitive composition 24 was prepared in the same manner as in Example 1 with the formulation amounts shown in Table 12 without using the fluorene acrylate solution A, and the optical density of the cured film, the XY value, and the pixel division layer and the driving voltage of the organic EL display device were evaluated. Table 13 shows the evaluation results.
  • Example 11 A negative photosensitive composition 25 was prepared in the same manner as in Example 1 with the formulation amounts shown in Table 12 without using the fluorene acrylate solution A, and the optical density of the cured film, the XY value, and the pixel division layer was evaluated. Table 13 shows the evaluation results. In addition, one or more non-lighting pixels occurred, and it was difficult to properly evaluate the driving voltage of the organic EL display device.
  • Examples 1 to 15 by photolithography including a development step using a low-concentration inorganic alkaline aqueous solution, an organic EL display device was obtained while obtaining a developed film without undercut and a pixel division layer with a low taper angle. , the driving voltage required to obtain the desired emission luminance is low, which is superior to Comparative Examples 1 to 11. From the above results, it can be seen that the negative photosensitive composition of the present invention is useful.
  • non-alkali glass substrate 2 silver alloy film 3: ITO film 4: pixel division layer 5: organic EL layer 6: second electrode 7: non-alkali glass substrate 8: ITO film/silver alloy film 9: pixel division layer

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Abstract

低濃度の無機アルカリ水溶液での現像が可能であり、かつ低いテーパー角度と有機EL表示装置の低駆動電圧とを両立する画素分割層を形成することができるネガ型感光性組成物を提供する。(a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、およびそれらの塩からなる群より選択される1種以上と、(b)光重合開始剤とを含有するネガ型感光性組成物である。

Description

ネガ型感光性組成物、硬化膜、有機EL表示装置および硬化膜の製造方法
 本発明は、ネガ型感光性組成物、硬化膜、有機EL表示装置および硬化膜の製造方法に関する。
 スマートフォン、テレビ、車載モニターなど、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置が搭載された多くの製品が開発されている。有機EL表示装置は陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔との再結合によるエネルギーで発光する自発光型の表示装置であり、レッド/ブルー/グリーン、またはホワイトなどの各発光画素は絶縁層の機能を有するパターン状の画素分割層の開口部に形成される。
 近年、有機EL表示装置の視認性およびコントラストの向上を目的として、隣接する発光画素への光漏れによる混色や太陽光などの外光反射を抑制するため、画素分割層を黒色化して遮光性を付与する技術が注目されている。画素分割層を形成するための材料としては、例えば、フルオレン骨格またはインダン骨格を有する(メタ)アクリレート化合物とポリイミド樹脂と黒色顔料とを含有するネガ型感光性組成物が特許文献1で開示されている。特許文献1によれば、高い遮光性と低いテーパー角度とを兼ね備えた画素分割層を形成できるとされている。また、フルオレン系光重合性化合物は液晶表示装置の層間絶縁膜の分野においてもその利用が提案されており、例えば、フルオレン骨格を有するアクリレート化合物とスチレン/アクリル系樹脂とを含有し、顔料を含有しないネガ型感光性組成物が特許文献2で開示されている。一方、液晶表示装置のブラックフォトスペーサーの分野においては、アダマンタン骨格を有するアクリレート化合物と、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを由来とする繰り返し単位を有するエポキシアクリレート樹脂を含有し、複数種の有機顔料を含有するネガ型感光性組成物が特許文献3で開示されている。
国際公開第2018/181311号 特開2008-256850号公報 特開2018-9194号公報
 しかしながら、特許文献1で開示されたネガ型感光性組成物を用いて画素分割層を形成すると、最終的に得られる有機EL表示装置の駆動電圧が高いという課題があった。また、高濃度の有機アルカリ水溶液(例えば、2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウム)に替えて、経済的に有利な低濃度の無機アルカリ水溶液(例えば、0.04重量%水酸化カリウム)を現像液として用いると、未露光部の膜のアルカリ溶解性不足に起因して画素分割層を形成できないという課題があった。一方、特許文献2で開示されたネガ型感光性組成物は低濃度の無機アルカリ水溶液を用いた現像で画素分割層を形成できるものの駆動電圧が高く、黒色顔料を含有させて遮光性を付与した場合、さらに駆動電圧が高くなるという課題があった。特許文献3で開示されたネガ型感光性組成物もまた駆動電圧が高いという課題があった。
 本発明は、(a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、およびそれらの塩からなる群より選択される1種以上と、(b)光重合開始剤とを含有するネガ型感光性組成物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
式(1)中、Rは炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。
 本発明のネガ型感光性組成物によれば、低濃度の無機アルカリ水溶液で現像が可能であり、かつ低いテーパー角度と有機EL表示装置の低駆動電圧とを両立する画素分割層を形成することができる。
全ての実施例および比較例における、画素分割層の形成工程を含む有機EL表示装置の作製工程である。 全ての実施例および比較例における、画素分割層のテーパー角度θを示す断面図である。
 以下、本発明について詳細に説明する。「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。画素分割層とは、有機EL表示装置が具備する画素分割層のことを意味する。可視光線とは、波長380nm以上780nm未満の領域の光を意味し、近紫外線とは200nm以上380nm未満の領域の光を意味する。遮光とは、硬化膜に対して垂直方向に入射した光の強度と比べて、透過した光の強度を低下させる機能を意味し、遮光性とは、可視光線を遮蔽する程度のことをいう。感光性組成物とは、近紫外線に対する感光性を有し、かつアルカリ現像型の感光性組成物を意味する。重量平均分子量(Mw)とは、テトラヒドロフランをキャリヤーとするゲルパーミエーションクロマトグラフィーで分析し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値である。一部の着色材の呼称に用いた「C.I.」とは、Colour Index Generic Nameの略であり、The Society of Dyers and Colourists発行のカラーインデックスに基づき、カラーインデックスに登録済の着色材に関しては、Colour Index Generic Nameが、顔料または染料の化学構造や結晶形を表す。なお、C.I.ピグメントブラック7などに分類されるカーボンブラックは無機黒色顔料に分類する。全固形分とは、ネガ型感光性組成物中、溶剤および水を除く成分の割合(重量%)を意味する。
 本発明者らはフルオレン骨格およびアダマンタン骨格の優れた疎水性、剛直性および耐熱性を活かしつつ駆動電圧の低減に寄与する光重合性モノマー成分の構造について鋭意検討を行った結果、特定構造の(メタ)アクリレート化合物が、前述の課題を解決する上で極めて顕著な効果を奏することを見出した。
 すなわち、本発明は、(a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、およびそれらの塩からなる群より選択される1種以上と、(b)光重合開始剤とを含有するネガ型感光性組成物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
式(1)中、Rは炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。
 本発明のネガ型感光性組成物は、上記(a)成分を含有する。(a)成分は、特徴的な構造により、3つの効果を奏する。
 第一の効果として、低濃度の無機アルカリ水溶液を用いた現像工程において膜表層部と比べて膜底部の溶解が過度に進行することにより生じうる抉れた断面形状、すなわちアンダーカットの発生を抑制して低いテーパー角度を有する現像膜を得ることができる。
第二の効果として、後述するキュア工程において適度なリフロー性を発現し、現像膜と比べてさらに低いテーパー角度を有する画素分割層を形成することができる。第三の効果として、画素分割層を具備する有機EL表示装置において低駆動電圧化が可能となる。
 低駆動電圧化は、発光素子への負担を軽減して発光寿命を長くすることができ、また、消費電力を抑えることができるため、有機EL表示装置の価値の向上をもたらす。
 レッド、グリーンおよびブルーを含む透過画素部とブラックマトリクスからなるカラーフィルターの製造に用いられる現像液は通常、低濃度の無機アルカリ水溶液であり、カラーフィルターと画素分割層とを具備する有機EL表示装置を製造する場合、現像液の種類、現像装置および廃液処理装置などのプロセスを共通化できるため、より経済的に有利となる場合がある。
 (a)成分に属する化合物が有する9,9-ビスアリールフルオレン骨格とは、式(2)で表される骨格を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
式(2)中、Zは置換基を有するアリール基を表す。
 9,9-ビスアリールフルオレン骨格としては、低駆動電圧化の観点から、置換基を有するフェニル基2つと、フルオレン骨格1つからなる骨格が好ましく、すなわち、9,9-ビスフェニルフルオレン骨格が好ましい。
 (a)成分に属する化合物が有するアダマンタン骨格とは、式(37)で表される骨格を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 (メタ)アクリレート化合物とは、メタクリロキシ基および/またはアクリロキシ基を有する化合物を意味する。したがって、(a)成分に属する化合物はメタクリロキシ基および/またはアクリロキシ基を有する。これら官能基は後述する露光工程において(b)光重合開始剤を由来として発生したラジカル活性種により架橋するラジカル重合性基として機能する。すなわち、露光部の膜を現像液に対して不溶化し、未露光部の膜を除去してパターン状の現像膜を得る、ネガ型感光性を与える源となる官能基である。
 (a)成分に属する化合物が1分子内に有するメタクリロキシ基および/またはアクリロキシ基の合計数は、膜底部の過現像によるアンダーカットを抑制する上で2以上が好ましい。後述するキュア工程で適度なリフロー性を得て、開口部エッジ部におけるテーパー角度が低い画素分割層を形成する上で4以下が好ましく、2以下がより好ましい。すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、(a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有し、メタクリロキシ基および/またはアクリロキシ基の合計数が2である(メタ)アクリレート化合物、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有し、メタクリロキシ基および/またはアクリロキシ基の合計数が2である(メタ)アクリレート化合物、およびそれらの塩からなる群より選択される1種以上を含有することがより好ましい。
 式(1)で表される構造は(a)成分に属する化合物を合成する際の反応性の観点から、ジカルボン酸無水物を由来とする構造であることが望ましい。
 ジカルボン酸無水物としては、例えば、マレイン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:2)、コハク酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:2)、1-シクロペンテン-1,2-ジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:5)、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、cis-4-シクロへキセン-1,2-ジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、フタル酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、4-ヒドロキシフタル酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、exo-3,6-エポキシ-1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:6)、2,3-ノルボルネンジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:7)、cis-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:7)、3-メチル-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:7)、3-エチル-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:8)、無水メチルナジック酸(反応後に得られる式(1)中、Rの炭素数:8)が挙げられる。二価の炭化水素基Rの炭素数としては、低駆動電圧化の観点から2~6が好ましい。Rの構造が異なる複数種の(メタ)アクリレート化合物を含有して用いても構わない。
 (a)成分はネガ型感光性組成物中、少なくともその一部が塩の形態で存在していてもよい。塩の種類としてはアンモニウム塩、アミン塩または金属塩が挙げられる。低駆動電圧化の観点からアンモニウム塩が好ましく、具体例としては、前述の式(1)で表される構造中のカルボキシル基にアンモニウムカチオンが塩形成した形態が挙げられる。アンモニウム塩の具体例としては、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラn-プロピルアンモニウム塩、テトライソプロピルアンモニウム塩、テトラn-ブチルアンモニウム塩、テトラsec-ブチルアンモニウム塩、テトラtert-ブチルアンモニウム塩、テトラn-ペンチルアンモニウム塩、テトラn-ヘキシルアンモニウム塩、テトラへプチルアンモニウム塩、トリメチルモノエチルアンモニウム塩、トリエチルモノエチルアンモニウム塩、トリn-プロピルモノメチルアンモニウム塩、トリn-プロピルモノエチルアンモニウム塩、トリメチルモノフェニルアンモニウム塩、トリメチルモノベンジルアンモニウム塩が挙げられる。これらアンモニウム塩は、例えば、水酸化テトラアルキルアンモニウムまたはハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを由来として得てもよい。
 (a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物としては、9,9-ビスフェニルフルオレン骨格を有し、エポキシ基を分子内に2つ有するフルオレン化合物を、(メタ)アクリル酸により誘導化して得られる(メタ)アクリレート化合物が有する2つの水酸基のうち、1つの水酸基にジカルボン酸無水物を付加させて得られる化合物が好ましく、具体的には式(3)で表される化合物が好ましく挙げられる。
 すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、(a)成分として9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物を含有する場合、駆動電圧を低くする上で、(a)成分が式(3)で表される化合物および/またはその塩を含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
式(3)中、aおよびbは整数であり、それぞれ独立に、0または1を表す。
およびRは、それぞれ独立に、エチレン基またはプロピレン基を表す。
cおよびdは整数であり、それぞれ独立に、0~3を表す。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
およびRは、いずれか一方が水素原子であり、もう一方が式(4)で表される構造である。RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数1~3のアルキル基を表す。
eおよびfは整数であり、それぞれ独立に、0~2を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
式(4)中、R10は炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。
式(3)中、整数a、b、c、dは低駆動電圧化の観点から、いずれも0が好ましい。RおよびRは低いテーパー角度を得る上でいずれも水素原子が好ましい。整数cおよびdが1~3の場合、RおよびRはいずれもエチレン基が好ましい。RおよびRはいずれもメチル基が好ましい。二価の炭化水素基R10の具体例としては、前述の式(1)中、Rと同じジカルボン酸無水物由来の構造の群を挙げることができ、その炭素数としては、低駆動電圧化の観点から2~6が好ましく、脂環式構造を有することがより好ましい。塩である場合の具体例としては前述と同一の観点を適用でき、好ましくはアンモニウム塩である。
 本発明のネガ型感光性組成物は、(a)成分として9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物を含有する場合、低駆動電圧化の観点から、(a)成分が式(5)で表される化合物および/またはその塩を含有することが最も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
式(5)中、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
13およびR14は、いずれか一方が水素原子であり、もう一方が式(6)で表される構造、式(7)で表される構造または式(8)で表される構造を表す。R15およびR16は、メチル基を表す。gおよびhは整数であり、それぞれ独立に、0~2を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
式(6)~(8)中、*は酸素原子との結合部位を表す。
塩である場合の具体例としては前述と同一の観点を適用でき、好ましくはアンモニウム塩である。
 一方で、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物またはその塩としては、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、エポキシ基を分子内に2つ有するアダマンタン化合物を、(メタ)アクリル酸により誘導化して得られる(メタ)アクリレート化合物が有する2つの水酸基のうち、1つの水酸基にジカルボン酸無水物を付加させて得られる化合物が好ましく、具体的には式(38)で表される構造または式(39)で表される構造を有する化合物またはその塩が好ましく挙げられる。
 すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、(a)成分として、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物またはその塩を含有する場合、低駆動電圧化の観点から、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物が、式(38)で表される構造または式(39)で表される構造を有することが好ましい。
 すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、(a)成分として、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物が、式(38)で表される構造を有することがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式(38)中、nは整数であり、1または2を表す。nは整数であり、0または1を表す。R22は炭素数1~3のアルキル基を表す。*は炭素原子との結合部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
式(39)中、nおよびnは整数であり、0または1を表す。R23およびR24は、それぞれ独立に、炭素数1~3のアルキル基を表す。*は炭素原子との結合部位を表す。
 式(38)で表される構造を有する化合物またはその塩としては、低駆動電圧化の観点から、(a)成分が式(40)で表される化合物および/またはその塩を含有することが好ましい。
 すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、(a)成分が式(40)で表される(メタ)アクリレート化合物および/またはその塩を含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
式(40)中、nおよびnは整数であり、それぞれ独立に、0または1を表す。
25およびR26は、それぞれ独立に、エチレン基またはプロピレン基を表す。
27およびR28は、いずれか一方が水素原子であり、もう一方が式(41)で表される構造である。nは整数であり、1または2を表す。nは整数であり、0または1を表す。
29およびR30は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
31は炭素数1~3のアルキル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
式(41)中、R32は炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。
 R29およびR30は低いテーパー角度を得る上でいずれも水素原子が好ましい。整数nおよびnの少なくともいずれか一方が1または2である場合、低駆動電圧化の観点から、R25およびR26はエチレン基が好ましい。二価の炭化水素基R32の具体例としては、前述の式(1)中、Rと同じジカルボン酸無水物由来の構造の群を挙げることができ、その炭素数としては、低駆動電圧化の観点から2~6が好ましく、脂環式構造を有することがより好ましい。塩である場合の具体例としては前述と同一の観点を適用でき、好ましくはアンモニウム塩である。 以上の(a)成分に属する化合物は、単独または複数種を含有して用いても構わない。
 (a)成分の含有量は、低いテーパー角度と低駆動電圧化とを両立する上で、ネガ型感光性組成物中の全固形分中、5~95重量%が好ましい。本発明のネガ型感光性組成物中に含有する(a)成分は、プロトン核磁気共鳴分光法(以下、「H-NMR」)、LC-MSなどの公知の分析手法により確認でき、化学構造を特定することができる。
 (a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物は、例えば、以下に示す二段階の反応により合成することができる。
 第一の反応工程としては、出発原料である9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、エポキシ基を分子内に2つ有するフルオレン化合物を非反応性溶媒に溶解し、不活性ガス雰囲気下、出発原料1molに対して、2molに相当するメタクリル酸および/またはアクリル酸を添加して反応させ、中間生成物として9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有するエポキシ(メタ)アクリレート化合物を含む溶液を得る。
 出発原料である9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、エポキシ基を分子内に2つ有するフルオレン化合物としては、例えば、9,9-ビス[4-(2-グリシジルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-グリシジルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-グリシジルオキシエトキシ)-3-メチルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-グリシジルオキシプロポキシ)-3-メチルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-グリシジルオキシエトキシ)-3,5-ジメチルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-グリシジルオキシエトキシ)-3-エチルフェニル]フルオレン(以上、いずれも大阪ガスケミカル(株)製)が好ましく挙げられる。
 第一の反応工程における溶媒量としては、反応系内の固形分が10~70重量%、好ましくは20~60重量%となるように設定する。反応条件としては、ゲル化の抑制と反応促進とを両立する上で、液温50~130℃、好ましくは70~110℃、加熱時間1~15時間、好ましくは2~10時間、攪拌を維持して加熱を行う。加熱時の液温を130℃以下とすることで、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、エポキシ基を分子内に2つ有するフルオレン化合物同士の反応を抑制し、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に2つ以上有する副生成物の生成を抑制することができる。非反応性溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレンなどを好ましく用いることができる。
 また、メタクリル酸および/またはアクリル酸の自己重合や中間生成物の二量体の生成を抑制する上で、ハイドロキノン、メトキノンなどの熱重合禁止剤を用いてもよい。熱重合禁止剤の使用量としては、メタクリル酸およびアクリル酸の合計量に対して、0.01~0.1重量%が好ましい。第一の反応工程の反応終点は、液体クロマトグラフィ質量分析法(以下、「LC-MS」)または赤外分光法(以下、「IR」)により、反応系内のメタクリル酸および/またはアクリル酸の消失を確認することで決定できる。より簡便な方法としては、系内の酸価が1mgKOH/gを下回った時点を反応終点と見なす方法もまた利用することができる。反応終点に到達後、次いで第二の反応工程を行う。
 第二の反応工程としては、さらに、前述の中間生成物1molに対して、ジカルボン酸無水物1molを添加して脱水反応を進行させ、(a)成分に属する化合物を含む溶液を得る。ジカルボン酸無水物としては、前述の化合物の群が好ましく適用できる。(a)成分を高い収率で得る上で、中間生成物が有する水酸基1molに対して、ジカルボン酸無水物を0.3~0.5mol添加して反応させることが望ましい。第二の反応工程は、必要に応じて、第一の反応工程で得られた中間生成物を含む溶液から中間生成物のみを一旦単離し、精製などの処理を加えた後に行っても構わない。
 第二の反応工程における反応条件としては液温50~100℃、好ましくは60~90℃、加熱時間4~20時間、好ましくは8~15時間、攪拌を維持して加熱を行う。
 第一の反応工程および第二の反応工程では必要に応じて触媒を用いても構わない。触媒としては塩基性触媒を用いることができ、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの三級アミン、臭化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウムなどのハロゲン化テトラアルキルアンモニウムが挙げられる。相間移動触媒としての機能を有し、(a)成分の収率を向上できる点から、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムが好ましい。第二の反応工程の反応終点は、LC-MSによる中間生成物の消失により決定することができる。
 さらに、シリカゲルクロマトグラフィによる単離操作を行うことで、残存した未反応の出発原料、触媒および/または副生成物を除去し、次いで減圧乾燥処理を行うことで、(a)成分に属する化合物を高純度で得ることができる。
 また、得られた(a)成分に属する化合物を含む溶液中に、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムなどを含有させてカルボキシル基と塩形成させ、さらに再沈処理および水洗によりハロゲンアニオンを除去し精製することで、(a)成分の少なくとも一部をアンモニウム塩の形態としてもよい。前述のハロゲン化テトラアルキルアンモニウムに替えて、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを用いて(a)成分の少なくとも一部をカリウム塩、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩の形態としてもよい。
 以上の方法に基づき、出発原料および/またはジカルボン酸無水物の種類を替えて合成することで、構造の異なる様々な9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物を簡便に合成することができる。
 一方、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物は、例えば、前述の9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、エポキシ基を分子内に2つ有するフルオレン化合物に替えて、アダマンチル基を分子内に1つまたは2つ有し、エポキシ基を2つまたは3つ有する化合物を出発原料として用い、前述の第一の反応工程および第二の反応工程を含む同様の方法で合成することができる。
 出発原料であるアダマンチル基を分子内に1つまたは2つ有し、エポキシ基を2つまたは3つ有する化合物としては、例えば、式(42)で表される化合物、式(43)で表される化合物、式(44)で表される化合物、式(45)で表される化合物、式(46)で表される化合物、式(47)で表される化合物、式(48)で表される化合物が好ましく挙げられ、これら化合物の市販品としては、“アダマンテート(登録商標)”X-Eシリーズ(出光興産(株)製)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、式(49)で表される化合物、式(50)で表される化合物が好ましく挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、式(51)で表される化合物、式(52)で表される化合物が好ましく挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 なお、本明細書中において、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物またはその塩については、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物に属するものと定義する。これに該当する化合物としては、例えば、式(53)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 本発明のネガ型感光性組成物は、(b)光重合開始剤を含有する。(b)成分は活性化学線の照射によりラジカル活性種を生じ、(a)成分を含む(メタ)アクリレート化合物の光ラジカル重合反応を開始する効果を奏するものであれば、特に限定されない。
 (b)成分としては、例えば、オキシムエステル系光重合開始剤、アルキルフェノン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤が挙げられ、中でも低テーパー角と低駆動電圧化とを両立する上で、近紫外線に対して高感度であるオキシムエステル系光重合開始剤が好ましい。露光マスクの遮光部の寸法と画素分割層の開口部寸法との差異、すなわち露光工程におけるマスクバイアスを所望の範囲とする目的で、オキシムエステル系光重合開始剤と、非オキシムエステル系光重合性開始剤とを併用して感度を調節しても構わない。
 オキシムエステル系光重合開始剤としては、例えば、“アデカクルーズ(登録商標)”NCI-831E((株)ADEKA製、以下「NCI-831E」と表記する。)、特開2008/100955号公報に記載の化合物、国際公開第2006/018405公報に記載の化合物、“Irgacure(登録商標)”OXE01(以下、「OXE01」と表記する。)、OXE02、OXE03、OXE04(いずれもBASF社製)が挙げられる。なお、NCI-831Eは特許文献1に記載のNCI-831と同一の構造の化合物である。
 (b)光重合開始剤の含有量は、低テーパー角と低駆動電圧化とを両立する上で、ネガ型感光性組成物中の全固形分中、5~95重量%が好ましい。
 本発明のネガ型感光性組成物は、さらに、着色材を含有することが好ましい。着色材を含有させることで画素分割層に遮光性を付与することができる。着色材としては公知の顔料、染料を用いることができ、基板面内における画素分割層の遮光性の均一性と低駆動電圧化の観点から(c)顔料が好ましい。すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、さらに、(c)顔料を含有することが好ましい。ここでいう顔料とは銀粒子、銅粒子などの金属粒子は包含しない。
 (c)顔料としては、有機顔料、無機顔料が挙げられ、絶縁性が高く誘電率が低いことから有機顔料が好ましい。有機顔料としては、例えば、有機黒色顔料、有機黄色顔料、有機橙色顔料、有機赤色顔料、有機青色顔料、有機紫色顔料が挙げられる。
 有機黒色顔料としては、例えば、ラクタム系有機黒色顔料、ペリレン系有機黒色顔料、アゾメチン系有機黒色顔料が挙げられる。有機黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー120、138、139、151、175、180、185、181、192、193、194が挙げられる。有機橙色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ13、36、43、60、61、62、64、71、72が挙げられる。有機赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド122、123、149、178、177、179、180、189、190、202、209、254、255、264が挙げられる。有機青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:6、16、25、56、57、60、61、64、65、66、75、79、80が挙げられる。有機紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、32、37が挙げられる。
 無機黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック、窒化チタン、酸窒化チタン、窒化ジルコニウム、酸窒化ジルコニウムが挙げられる。無機黒色顔料を含有する場合、カーボンブラックが好ましく、市販品としては例えば、“EMPEROR(登録商標)”1200、同1600、同1800、“MONARCH(登録商標)”700、同800、同1000、同1300、TPK1227が挙げられる。
 中でも、低駆動電圧化の観点から、本発明のネガ型感光性組成物中、(c)顔料がラクタム系有機黒色顔料を含有することが好ましい。ラクタム系有機黒色顔料に加えて、さらに、アントラキノン骨格を有する有機赤色顔料および/またはアントラキノン骨格を有する有機青色顔料を含有することがより好ましい。
 ここでいうラクタム系有機黒色顔料とは、ラクタム骨格を分子内に2つ有する化合物を含む有機黒色顔料のことをいう。ラクタム系有機黒色顔料としては、例えば、国際公開第2009/010521号に記載のビス-オキソジヒドロインドリレン-ベンゾジフラノンが挙げられる。中でも、低電圧駆動の観点から式(9)で表される化合物を含むラクタム系有機黒色顔料が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 式(9)で表される化合物を含むラクタム系有機黒色顔料は市販品を用いてもよく、例えば、“Irgaphor(登録商標)”Black S0100CF、およびExperimental Black 582(いずれもBASF社製)が挙げられる。アントラキノン骨格を有する有機赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド177が挙げられ、アントラキノン骨格を有する有機青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー60が挙げられる。
 有機顔料の平均一次粒子径は、10~150nmが好ましく、40~100nmがより好ましい。ここでいう平均一次粒子径とは、画像解析式粒度分布測定装置を用いた粒度測定法により算出した一次粒子径の数平均値をいう。微細化された有機顔料パウダーを得る方法としては、顔料クルードを濃硫酸に溶解させた溶解液を多量の水と混合し析出させて造粒するアシッドペースト法、または有機顔料と水溶性無機塩と水溶性有機溶剤とを加温下で混練し、結晶成長により粒子形状を整えつつ湿式粉砕するソルベントソルトミリング法を適用することができる。
 (c)顔料の含有量は、遮光性と低駆動電圧化を両立する観点から、ネガ型感光性組成物の全固形分中、10~40重量%が好ましく、15~30重量%がより好ましい。
 本発明のネガ型感光性組成物が(c)顔料を含有する場合、さらに、(d)顔料分散剤を含有することが好ましい。(d)顔料分散剤を含有することで(c)顔料を包含する全粒子成分の粒度分布を後述する所望の範囲へ制御しやすくなり、また、ネガ型感光性組成物中における(c)顔料の分散状態を安定化する効果を奏する。
 (d)顔料分散剤としては、ポリマー型分散剤、非ポリマー型分散剤が挙げられ、これらを混合して用いても構わない。
 ポリマー型分散剤とは、モノマーを由来とする繰り返し単位からなる高分子鎖に加えて、三級アミノ基、四級アンモニウム塩基、リン酸基、スルホ基のうち少なくとも1種の高極性官能基を有する化合物のうち、重量平均分子量(Mw)が1000以上の化合物を意味する。高極性官能基としては、(c)顔料の分散安定化と低駆動電圧化とを両立する上で、三級アミノ基またはリン酸基が好ましい。高分子鎖としては、例えば、ポリエーテル系高分子鎖、(メタ)アクリル系高分子鎖、ポリウレタン系高分子鎖、ポリエステル系高分子鎖、ポリアミド系高分子鎖が挙げられ、中でも、低駆動電圧化の観点から、ポリエーテル系高分子鎖または(メタ)アクリル系高分子鎖が好ましい。
 ポリエーテル系高分子鎖と三級アミノ基とを有するポリマー型分散剤としては、例えば、脂肪族一級アミンに直鎖状ポリエーテル系高分子鎖をグラフトした三級ポリアミンからなる分散剤が好ましく挙げられる。(メタ)アクリル系高分子鎖と三級アミノ基とを有するポリマー型分散剤としては、例えば、側鎖に三級アミノ基を有するAブロックと、側鎖に三級アミノ基を有さないBブロックからなるA-Bブロック共重合体、またはB-A-Bブロック共重合体からなる分散剤が好ましく挙げられる。Aブロックとしては、例えば、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートやN,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートを由来とする構造単位を含む高分子鎖が好ましく挙げられる。(メタ)アクリル系高分子鎖とリン酸基とを有するポリマー型分散剤としては、例えば、リン酸基を有する(メタ)アクリレート化合物を由来とした構造単位と、リン酸基を有さない(メタ)アクリレート化合物とのランダム共重合体が挙げられる。リン酸基を有する(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、2-メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート、アシッドホスホキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシプロピル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシポリオキシプロピレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。ポリマー型分散剤は後述する顔料分散液の製造時に含有させてもよく、ネガ型感光性組成物の製造時に含有させてもよい。
 非ポリマー型分散剤とは、三級アミノ基、四級アンモニウム塩基、リン酸基、スルホ基のうち少なくとも1種の高極性官能基を有し、前述のポリマー型分散剤に属さない化合物を意味する。
 非ポリマー型分散剤としては、顔料または染料を誘導化して得られる有機色素誘導体(シナジスト)の他、トリアジン誘導体が挙げられる。低駆動電圧の観点から、トリアジン誘導体が好ましい。なお、有機色素残基とトリアジン環とを有する化合物についてはトリアジン誘導体に属するものと定義する。非ポリマー型分散剤は前述の微細化された有機顔料パウダーを得る際に微細化促進剤として含有させてもよく、後述する顔料分散液の製造時に含有させてもよい。
 有機色素残基の種類に特に限定は無いが、有機色素誘導体としては、例えば、式(10)で表される化合物、式(11)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 トリアジン誘導体としては、低駆動電圧化の観点から、1,3,5-トリアジン環を有し、スルホ基またはN,N-ジアルキルアミノ基を有する化合物がよく、式(12)で表される構造を有する化合物を好ましく挙げることができる。すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は、さらに、(d)顔料分散剤を含有し、該顔料分散剤が式(12)で表される構造を有する化合物を含有することが好ましい。式(12)で表される構造を有する化合物は、後述するX-Yの値を所望の範囲とするための技術手段として特に有効である場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
式(12)中、R17は二価の炭化水素基を表す。R18はスルホ基またはN,N-ジアルキルアミノ基を表す。*は結合部位を表す。
 低駆動電圧化の観点から、R18がスルホ基である場合、R17はフェニレン基であることが好ましい。R18がN,N-ジアルキルアミノ基である場合、R17は炭素数1~5のアルキレン基であることが好ましい。
 式(12)で表される構造を有する化合物としては、例えば、式(13)で表される構造を有する化合物、または式(14)で表される構造を有する化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
式(13)中、*は結合部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
式(14)中、R19は炭素数1~5のアルキレン基を表す。R20およびR21は互いに同一であり、炭素数1~5のアルキル基を表す。*は結合部位を表す。
 式(13)で表される構造を有する化合物および式(14)で表される構造を有する化合物の具体例として、式(15)で表される化合物および式(16)で表される化合物を以下に例示するが、前述の式(12)で表される構造を有する化合物としては、アントラキノン系トリアジン誘導体のみに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 本発明のネガ型感光性組成物は(e)アルカリ可溶性樹脂を含有しても構わない。
 アルカリ可溶性樹脂とは、アルカリ可溶性基として水酸基および/またはカルボキシル基を有し、重量平均分子量(Mw)が1000以上150000以下のポリマーであり、かつ前述の(a)~(d)成分および後述の(f)成分には属さない化合物を意味する。アルカリ可溶性樹脂を含有することで未露光部の膜の現像液に対する溶解速度を制御しやすくなる。
 (e)アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、アルカリ可溶性(メタ)アクリル樹脂、アルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体、アルカリ可溶性ポリシロキサン樹脂が挙げられる。
 本発明のネガ型感光性組成物は(f)成分として、(a)成分以外の(メタ)アクリレート化合物を含有してもよい。(a)成分が式(3)で表される化合物または式(5)で表される化合物を含有する場合、本発明のネガ型感光性組成物は、低駆動電圧化の観点から、さらに、4官能以上の(メタ)アクリレート化合物を含有することが好ましい。
 4官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、式(17)で表される化合物、式(18)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 5官能の(メタ)アクリレート化合物としては、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが挙げられる。6官能の(メタ)アクリレート化合物としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ε-カプロラクトン変性6官能アクリレートである“KAYARAD(登録商標)”DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60(以下、「DPCA-60と表記する。」)およびDPCA-120(以上、いずれも日本化薬(株)製)が挙げられる。また、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物として、“KAYARAD(登録商標)”DPHAが挙げられる。
 本発明のネガ型感光性組成物は、低駆動電圧化の観点から、さらに、(g)式(54)で表される化合物を含有することが好ましい。(g)成分の含有量は、ネガ型感光性組成物の固形分100重量%に対して0.01~0.5重量%好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
式(54)中、n~n11は整数であり、それぞれ独立に、0~2を表す。
33~R35は、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、メトキシ基またはエトキシ基を表す。
 (g)成分の具体例としては、トリフェニルホスフィン、トリス(3,5-ジメチルフェニル)ホスフィン、トリス(4-メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(m-メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(o-メトキシフェニル)ホスフィンが挙げられる。
 本発明のネガ型感光性組成物は、さらに溶剤を含有してもよい。溶剤を含有することでネガ型感光性組成物の粘度、チキソトロピー性などを調節でき、塗布性を向上させることができる。
 溶剤としては、溶解力と分散安定性の観点から、エーテル系溶剤、アセテート系溶剤を単独でまたは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。
 エーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。
 アセテート系溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と表記する。)、3-メトキシブチルアセテート(以下、「MBA」と表記する。)、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、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブ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が挙げられる。
 本発明のネガ型感光性組成物中の含水率は、低駆動電圧化の観点から、1重量%以下が好ましく、0.5重量%以下がより好ましい。
 本発明のネガ型感光性組成物は、その他成分として、さらに、熱架橋剤、界面活性剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含有しても構わない。
 本発明のネガ型感光性組成物を調製する方法としては、(a)成分および(b)成分を混合、攪拌する方法が挙げられる。さらに(c)成分~(g)成分を含む場合、例えば、(c)成分、(d)成分、(e)成分および溶剤を混合して、湿式分散処理により顔料分散液を調製し、次いで(a)成分、(b)成分、(f)成分、(g)成分、溶剤およびその他成分を、顔料分散液と混合、撹拌して、必要に応じてフィルタ濾過を行うことで調製してもよい。
 湿式分散処理を行なうための分散機としては湿式メディア分散機であっても、湿式メディアレス分散機であってもよいが、分散処理速度に優れ、経済的に有利な点で湿式メディア分散機の使用が望ましい。湿式メディア分散機としては、例えば、“レボミル(登録商標)”(浅田鉄工製)、“ナノ・ゲッター(登録商標)”(アシザワファインテック製)、“DYNO-MILL(登録商標)”(Willy A.Bachofen社製)、“スパイクミル(登録商標)”((株)井上製作所製)、“サンドグラインダー(登録商標)”(デュポン社製)、“ウルトラアペックスミル アドバンス(登録商標)”((株)広島メタル&マシナリー製)、“NEO-アルファミル(登録商標)”(AIMEX(株)製)などのビーズミルが挙げられる。
 湿式メディア分散処理に用いるためのメディアとしては、ジルコニアビーズやジルコンビーズが挙げられる。メディアの直径は0.03~0.5mmφが好ましく、真球度が高いほど好ましい。市販品の具体例としては、“トレセラム(登録商標)”(東レ(株)製)や、“YTZ(登録商標)”(ニッカトー(株)製)が好ましく挙げられる。
 本発明のネガ型感光性組成物中、(c)顔料を含む全粒子成分の粒度分布としては、低駆動電圧化の観点から、次の関係を満たすことが好ましい。すなわち、動的光散乱法により測定されるネガ型感光性組成物中に含有する全粒子成分の粒度分布において、光散乱強度を基準とした累積50%粒子径X(nm)と、体積を基準とした累積50%粒子径Y(nm)とが、10nm<X-Y<30nmの関係を満たすことが好ましい。10nm<X-Y<20nmの関係を満たすことがより好ましい。
 光散乱強度を基準とした累積50%粒子径X(nm)、および体積を基準とした累積50%粒子径Y(nm)は、1つの試料に対して2つの異なる基準で示される指標であり、いずれの値も動的光散乱法の粒度分布測定装置「SZ-100(堀場製作所製)」を用いて測定することができる。該測定装置の光源は波長532nm/10mW(半導体励起固体レーザー)であり、測定中に近紫外線が照射されることはない。累積50%とは、累積粒度分布曲線において、小さい粒子径の側を基点(0%)として、大きい粒子径の側へ累積して50%に相当する粒子径のことを意味する。XおよびYを測定するための試料は、ネガ型感光性組成物/希釈溶剤=1/99(重量比)となるよう、3回に分けて等分の希釈溶剤をネガ型感光性組成物に混合して10分間シェーカー上で攪拌して調製する。希釈溶剤としては、ネガ型感光性組成物が含有する溶剤と同一の溶剤を用いる。測定に必要な溶剤粘度の値としては、希釈に用いた希釈溶剤の25℃(大気圧下)における粘度の値を入力する。
 本発明の硬化膜は、ネガ型感光性組成物の硬化物を含む硬化膜である。
 本発明の硬化膜は、例えば、有機EL表示装置の画素分割層やTFT平坦化層の他、液晶表示装置のブラックマトリクスやブラックカラムスペーサー、固体撮像素子の近赤外線高透過性黒色膜、タッチパネルのベゼル用近赤外線高透過性黒色膜などに利用することができ、用途は特に限定されない。
 前記硬化物とは、ネガ型感光性組成物を大気圧下200℃以上400℃以下の温度で10分間以上加熱する、キュア工程を少なくとも含む工程を経て得られた硬化物を意味する。硬化膜は塗布工程とキュア工程とを少なくとも含む形成方法により得ることができる。簡便な方法としては、例えば、塗布装置としてスピンコーターを用いて本発明のネガ型感光性組成物を基板表面に塗布し、次いで加熱装置として熱風オーブンを用いて大気圧下230℃で30分間加熱し、ベタ状の硬化膜を得る方法が挙げられる。
 本発明の硬化膜の製造方法としては、ネガ型感光性組成物を塗布して塗布膜を得る塗布工程と、活性化学線をパターン露光することにより露光部と未露光部とを面内に有する露光膜を得る露光工程と、水酸化カリウムを含有するアルカリ現像液を用いて現像して現像膜を得る現像工程と、加熱により熱硬化させて硬化膜を得るキュア工程、とを含む硬化膜の製造方法がより好ましい。
 塗布工程で用いる塗布装置としては薄膜塗布性に優れる点で、スピンコーターまたはスリットコーターを好ましく用いることができる。塗布後はピンギャッププリベークあるいはコンタクトプリベークを行ってもよい。プリベーク温度は50~150℃が好ましく、プリベーク時間は30秒間~5分間が好ましい。
 露光工程で用いる露光装置としては、例えば、ステッパー、ミラープロジェクションマスクアライナー(MPA)、パラレルライトマスクアライナー(PLA)が挙げられる。露光時に照射する活性化学線としては、水銀灯のj線(波長313nm)、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)またはg線(波長436nm)が好ましく、少なくともi線を含む混合線がより好ましい。ネガ型露光マスクとしては、例えば、ガラス、石英またはフィルムなどの露光波長における透光性を有する基材の片側の表面にクロムなどの金属からなる遮蔽性を有する薄膜がパターン状に成膜されたマスクが挙げられ、開口部のみ活性化学線を透過させてパターン露光することにより、露光部と未露光部とを面内に有する露光膜が得られる。ここでいう露光部とは露光された部位のことをいい、未露光部とは露光されない部位のことをいう。
 現像工程においては現像により未露光部を除去して、パターン状の現像膜を得る。現像方法としては、例えば、シャワー、ディッピング、パドルなどの方式により、露光膜を10秒~3分間浸漬する方法が挙げられる。開口幅の面内均一性の観点からパドル方式が好ましい。現像液としては、前述の通り経済的に有利な点から低濃度の無機アルカリ水溶液が好ましい。本明細書中、低濃度のアルカリ水溶液とは、1重量%以下の濃度のアルカリ水溶液を意味する。一方、高濃度のアルカリ水溶液とは、1重量%を上回る濃度のアルカリ水溶液を意味する。アルカリ成分としては水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化カリウムが挙げられ、より経済的に有利である点から、0.01~1重量%水酸化カリウム水溶液が好ましい。現像液の高濃度原液の市販品としては、水酸化カリウムと界面活性剤とを含有する“CD-150CR(登録商標)”(JSR(株)製)が挙げられ、水酸化カリウムの濃度が、好ましくは0.01~1重量%、より好ましくは0.03~0.1重量%となるように脱イオン水で希釈して用いることができる。現像工程後は脱イオン水のシャワーによる洗浄処理および/またはエアー噴射による水切り処理を加えても構わない。
 キュア工程においては、加熱により現像膜を熱硬化させると同時に、水分などを揮散させて硬化膜を得る。加熱装置としては、例えば、熱風オーブン、IRオーブンなどが挙げられる。加熱温度は大気圧下200~300℃が好ましく、220~260℃がより好ましい。
 本発明の硬化膜を画素分割層として利用する場合、膜厚1.0μmあたりの光学濃度(Optical Density、OD)は、外光反射を抑制して表示装置としての価値を高める上で、0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましい。低駆動電圧化の観点から、1.5以下が好ましく、1.3以下がより好ましい。
 膜厚1.0μmあたりの光学濃度とは、透明基材上に膜厚1.5μmの膜厚となるように形成した硬化膜について、光学濃度計(X-Rite社製;X-Rite 361T」)を用いて入射光強度と透過光強度を測定し、以下の式から算出された値を、膜厚の値である1.5で除した値のことを意味し、光学濃度が高いほど遮光性が高いことを示す。透明基材としては、透明ガラス基材である「テンパックス(AGCテクノグラス(株)製)」を好ましく用いることができる。
光学濃度 = log10(I/I)
:入射光強度
I:透過光強度。
 画素分割層の膜厚は通常1~3μmで形成され、現像工程後に得られる現像膜の開口部エッジにおけるテーパー角度はキュア工程後における開口幅の面内均一性を高める上で、90°以下が好ましい。キュア工程後に得られる画素分割層の開口部エッジにおけるテーパー角度は画素の非点灯を抑制する上で、50°以下が好ましく、40°以下がより好ましく、35°以下がさらに好ましい。エッジ部の遮光性の低下を抑制する上で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い。また、画素分割層の開口部には発光画素が形成されるため、画素分割層はITO(インジウム-錫酸化物)などの電極表面の少なくとも一部を覆うよう隔壁状にパターニングされることが望ましい。
 本発明の有機EL表示装置は、本発明の硬化膜を具備する有機EL表示装置であり、低い駆動電圧で高い発光輝度を得ることができるという技術的特徴を有する。
 以下に本発明を、その実施例および比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
まず、各実施例および比較例における評価方法について説明する。
 <最適露光量の算出>
 150mm×150mmの無アルカリガラス基板の表面に、スパッタ法によりITOを全面成膜し、乾燥窒素雰囲気下200℃30分間のアニール処理を行い、膜厚10nmのITO膜を具備する基板を得た。ITO膜の表面に実施例または比較例のネガ型感光性組成物を、最終的に得られる硬化膜の厚さが1.5μmとなるように回転数を調節してスピンコーターで塗布して塗布膜を得た。ホットプレート(SCW-636;大日本スクリーン製造(株)製)を用いて、塗布膜を大気圧下100℃で2分間プリベークして、プリベーク膜形成基板を得た。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(株)製)に、感度測定用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g、h、i混合線でパターン露光し、露光膜を得た。次いで、フォトリソグラフィ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業(株)製)と、CD-150CRを脱イオン水で希釈して調製した0.04重量%水酸化カリウム水溶液とを用いてパドル方式で現像した。ここでいうパドル方式とは、露光膜の表面に現像液を10秒間シャワー塗布した後、所定の現像時間に達するまで基板ごと静置させて現像する方式のことをいう。なお、現像時間は未露光部の膜が膜深さ方向に溶解除去される時間に1.5を乗じた時間とした。さらに、脱イオン水を用いて30秒間シャワー方式でリンスした後に200rpmで30秒間の条件で基板を空回しして乾燥させ、パターン状の現像膜を具備する現像膜形成基板を得た。次いで、FPD検査顕微鏡(MX-61L;オリンパス(株)製)を用いて現像膜を観察し、ライン・アンド・スペース1:1のネガ型露光マスク(遮光部40.0μm、透過部40.0μm)に対して、マスクバイアスが-2.0μm(開口幅38.0μm、現像膜の幅42.0μm)となるように開口したときの露光量(mJ/cm:i線換算値)を、ネガ型感光性組成物の最適露光量(露光感度)とした。
 (1)硬化膜の光学濃度(OD/μm)の評価
 実施例1~15、比較例1~5および7~11で得られた、厚さ1.5μmの硬化膜を形成した光学濃度評価用基板について、光学濃度計(X-Rite社製;X-Rite 361T)を用いて膜面側から面内3箇所において全光学濃度(Total OD値)を測定して平均値を算出し、その数値を1.5で除した値を、小数点第二位を四捨五入した小数点第一位までの数値を、硬化膜の厚さ1.0μmあたりのOD値(OD/μm)とした。OD/μmが高いほど遮光性に優れた硬化膜であるとの基準で評価を行った。硬化膜を形成していないテンパックスのOD値を別途測定した結果、0.00であったため、光学濃度評価用基板のOD値を、硬化膜のOD値とみなした。硬化膜の厚さは、触針式膜厚測定装置(東京精密(株);サーフコム)を用いて、面内3箇所において測定し、その平均値の小数点第二位を四捨五入して、小数点第一位までの数値を求めた。
 (2)X-Yの値の算出
 実施例1~15および比較例1~11のネガ型感光性組成物について、以下の方法で粒度分布を測定し、X-Yの値を算出した。
 <粒度分布測定試料の調製方法>
 ネガ型感光性組成物/希釈溶剤=1/99(重量比)となるよう、3回に分けて等分の希釈溶剤を混合して10分間シェーカー上で攪拌した。希釈溶剤としては、ネガ型感光性組成物が含有する溶剤と同一の溶剤を用いた。
 <測定条件>
 測定装置:動的光散乱法 粒度分布測定装置「SZ-100(堀場製作所製)」
光源:波長532nm/10mW(半導体励起固体レーザー)
測定試料の液温:25±1℃(大気圧下)
データ解析モード:単分散モード(粒度分布測定装置「SZ-100」)
算出方法:光散乱強度を基準とした累積50%粒子径を3回測定した平均値を算出し、小数点第一位を四捨五入した値を、「光散乱強度を基準とした累積50%粒子径X(nm)」とした。また、体積を基準とした累積50%粒子径を3回測定した平均値を算出し、小数点第一位を四捨五入した値を「体積を基準とした累積50%粒子径Y(nm)」とした。さらに、XからYを差し引いた数値を算出した。
 (3)画素分割層のテーパー角度の評価
 実施例1~15、比較例1~5および7~11で得られた画素分割層形成基板を割断し、電界放出型走査電子顕微鏡「S-4800」((株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いてパターン断面を15000倍の倍率で観察し、画素分割層のテーパー角度θを測定した(図2)。テーパー角度が低いほど優れており、以下の判定基準に基づいて評価し、A~Cを合格、D~Eを不合格とした。一方で、実施例1~15、比較例1~5および7~11で得られたキュア工程前の現像膜についても同じ方法で観察し、現像膜のパターン断面のテーパー角度が90°を超える場合には、画素分割層のテーパー角度の結果に関わらず評価をFとし、不合格とした。なお、全ての実施例、比較例において画素分割層のテーパー角度が20°を下回る水準は観られなかった。
A:画素分割層のテーパー角度が、35°未満である。
B:画素分割層のテーパー角度が、35°以上、40°未満である。
C:画素分割層のテーパー角度が、40°以上、50°未満である。
D:画素分割層のテーパー角度が、50°以上、80°未満である。
E:画素分割層のテーパー角度が、80°以上である。
F:現像膜のテーパー角度が、90°を超える。
 (4)有機EL表示装置の駆動電圧の評価
 実施例1~15、比較例1~5および7~11により得られた有機EL表示装置を、下限2.0Vから上限8.0Vへと駆動電圧を変えながら発光させた。評価に用いた有機EL表示装置はいずれも基板側から発光光を取り出すボトムエミッション型の発光方式である。分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS-1000A)を用いて発光画素220個分から放たれる緑色発光の輝度を測定して単位面積あたりの値に換算し、6000(cd/m)の輝度を得るために必要となる駆動電圧を測定した。
 なお、ここでいう単位面積あたりとは発光画素部の単位面積あたりのことを意味し、前述の換算にあたり画素分割層形成部の面積は含まれない。駆動電圧は小数点第二位を四捨五入した値を算出した。駆動電圧が低いほど優れており、以下の判定基準に基づいて評価し、AAおよびA~Cを合格、D~Eを不合格とした。なお、非点灯の画素が1つ以上発生した場合には正当な評価が困難であるためFとし、不合格とした。
AA:駆動電圧が、4.0V未満である。
A:駆動電圧が、4.0V以上、4.5V未満である。
B:駆動電圧が、4.5V以上、5.0V未満である。
C:駆動電圧が、5.0V以上、5.5V未満である。
D:駆動電圧が、5.5V以上、6.0V未満である。
E:駆動電圧が、6.0V以上である。
F:非点灯の画素が1つ以上発生した。
 以下に、実施例および比較例で用いた各種原料について化学構造や固形分などの情報を示す。なお、H-NMRおよびLC-MSで解析を行い、以下のZCR-1569H、ZCR-1642H、バインダー樹脂-3、SPC-3410、アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液C、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂B、ポリマー型分散剤A、ポリマー型分散剤溶液B、フルオレンアクリレート溶液I、フルオレンアクリレート溶液J、フルオレンアクリレート溶液K、フルオレンアクリレート溶液L、フルオレンアクリレート溶液Mおよびアダマンタンアクリレート溶液4は、いずれも(a)成分を含有しないことを確認した。
 「S0100」:“Irgaphor(登録商標)”Black S0100CF。式(9)で表される化合物を含むラクタム系有機黒色顔料に相当する。
 「非ポリマー型分散剤1」:式(10)で表される化合物。アントラキノン系スルホン酸誘導体。式(12)で表される構造を有する化合物に相当しない。
 「非ポリマー型分散剤2」:式(15)で表される化合物。スルホ基を有するアントラキノン系トリアジン誘導体。式(12)で表される構造を有する化合物に相当する。
 「非ポリマー型分散剤3」:式(16)で表される化合物。N,N-ジアルキルアミノ基を有するアントラキノン系トリアジン誘導体。式(12)で表される構造を有する化合物に相当する。
 「ポリマー型分散剤A」:特開2020/70352号の合成例2で開示された顔料分散剤1(固形分100重量%)。直鎖状ポリアルキレンアミン構造とポリエーテル系高分子鎖とを有するポリマー型分散剤である。
 「ZCR-1569H」:主鎖にビフェニル骨格を有するアルカリ可溶性エポキシアクリレート樹脂のPGMEA溶液(日本化薬(株)製:溶剤を除く固形分の酸価98mgKOH/g、重量平均分子量3900、固形分70重量%)。
 「バインダー樹脂-3」:特許文献3の合成例1(バインダー樹脂-3の合成)で開示された合成方法と同じ方法で合成した樹脂溶液(溶剤を除く固形分の酸価110mgKOH/g、重量平均分子量4000。固形分50重量%のメトキシブチルアセテート溶液)。アダマンタン骨格を有するアクリレート化合物と、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを由来とする繰り返し単位を有するアルカリ可溶性エポキシアクリレート樹脂である。
 「SPC-3410」:グリシジルメタクリレートを由来とする構造単位のグリシジル基にアクリル酸を反応させて得られる構造単位1/スチレンを由来とする構造単位2/トリシクロデカニルメタクリレートを由来とする構造単位3=60/10/30(mol%)からなる共重合体の水酸基に、さらに36mol%のテトラヒドロフタル酸無水物由来のカルボキシル基を開環付加反応させた構造を有するアルカリ可溶性(メタ)アクリル樹脂のPGMEA溶液(昭和電工(株)製:固形分42重量%、重量平均分子量(Mw)7300、溶剤を除いた固形分の酸価75mgKOH/g)。
 「アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液C」:スチレン/α-メチルスチレン/アクリル酸=70/10/20(Mol比率)の共重合体の、固形分30重量%PGMEA溶液。重量平均分子量4600、溶剤を除いた固形分の酸価108mgKOH/g。
 「フルオレンアクリレート溶液A」:式(19)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(3)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
「フルオレンアクリレート溶液B」:式(20)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(3)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
「フルオレンアクリレート溶液C」:式(21)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(5)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
「フルオレンアクリレート溶液D」:式(22)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(5)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
「フルオレンメタクリレート溶液E」:式(23)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(5)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
「フルオレンアクリレート溶液F」:式(24)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(5)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
「フルオレンアクリレート溶液G」:式(24)で表される化合物/式(25)で表される化合物=1/1(重量比率)のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(5)で表される化合物と、式(5)で表される化合物のアンモニウム塩との混合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
「フルオレンアクリレート溶液H」:式(26)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。(a)成分であり、式(5)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
「フルオレンアクリレート溶液I」:式(27)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%、オグソールEA-0250P(大阪ガスケミカル(株)製))。
特許文献1で開示されたA-BPEF(新中村化学工業(株)製)、ならびに特許文献2で開示されたオグソール0200A(大阪ガスケミカル(株)製)と同一構造の化合物であり、(a)成分に属さない化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
「フルオレンアクリレート溶液J」:式(28)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。特許文献1で開示されたFLN-5と同一の化合物であり、(a)成分に属さない化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
「フルオレンアクリレート溶液K」:式(29)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、ジカルボン酸無水物由来のカルボキシル基を有する部分構造を分子内に2つ有する化合物であり、(a)成分に属さない化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
「フルオレンアクリレート溶液L」:式(30)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)。9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有さないフルオレン化合物であり、(a)成分に属さない化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 (合成例1:「ポリマー型分散剤溶液B」の合成)
 乾燥窒素気流下、液温100℃に維持した185.44gのPGMEA中に、12.91gのメタクリル酸(0.15mol)と、55.07gのメチルメタクリレート(0.55mol)と、21.01gのアシッドホスホキシエチルメタクリレート(0.10mol)と、26.43gのベンジルメタクリレート(0.15mol)と、8.21gのアゾビスイソブチロニトリルとの混合液を30分間かけて滴下していき、さらに液温を100℃に維持したまま1時間撹拌することで熱重合反応を進行させた後に冷却し、重量平均分子量(Mw)が9500であり、側鎖にリン酸基を有するメタクリル系共重合体のPGMEA溶液を得た。これを固形分30重量%となるようにPGMEAで希釈したものをポリマー型分散剤溶液Bとした。
 (合成例2:「アルカリ可溶性ポリイミド樹脂B」の合成)
 乾燥窒素気流下、三口フラスコに31.13g(0.085mol)の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と、1.24g(0.0050mol)の1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンと、2.18g(0.02mol)の3-アミノフェノールを、150.00gのN-メチルピロリドンに溶解させた。ここに、50.00gのN-メチルピロリドンに31.02gのオキシジフタル酸無水物を溶解させた溶液を添加し、液温20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で4時間攪拌した。その後、キシレン15gを添加し、副生する水をキシレンとともに共沸しながら、150℃で5時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を脱イオン水3Lに投入し、析出した固体沈殿物を濾過して得た。得られた固体沈殿物を脱イオン水で3回洗浄した後に80℃の真空乾燥機で24時間乾燥させ、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂Bを得た。アルカリ可溶性ポリイミド樹脂Bは固形分100%の粉末状であり、重量平均分子量(Mw)は27000であった。
 (合成例3:「アダマンタンアクリレート溶液1」の合成)
 乾燥窒素気流下、三口フラスコに、溶剤である123.79gのPGMEA中に、
147.20g(0.30mol)の式(55)で表される化合物(出光興産(株)製)と、
43.24g(0.60mol)のアクリル酸(東京化成工業(株)製)と、相間移動触媒である0.17g(1.12mmol)の臭化テトラメチルアンモニウム(東京化成工業(株)製)と、熱重合禁止剤である0.04g(0.35mmol)のメトキノン(東京化成工業(株)製)を添加し、液温を60℃に昇温して10分間攪拌した。次いで、液温を100℃に昇温し、加熱還流下で攪拌しながら9時間加熱して、エポキシアクリレートである中間反応物を含む溶液を得た(第一の反応工程)。次いで、45.64g(0.30mol)の1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物を添加し、液温90℃で12時間加熱して目的とする反応物を含む溶液を得た(第二の反応工程)。これを減圧下で10時間乾燥させて得られた200.00gの白色粉末を、溶剤である2000.00gのトルエンに溶解させた。シリカゲルクロマトグラフィに通液し、式(56)で表される化合物のみを含むトルエン溶液を得て減圧下で10時間乾燥させ、白色粉末状の式(56)で表される化合物を得た。式(56)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)を調製し、アダマンタンアクリレート溶液1とした。式(56)で表される化合物は(a)成分であり、式(40)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 (合成例4:「アダマンタンアクリレート溶液2」の合成)
 式(55)で表される化合物に替えて、106.94g(0.30mol)の式(57)で表される化合物(出光興産(株)製)を用いた以外は合成例3と同じ方法で、式(58)で表される化合物を得た。式(58)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)を調製し、アダマンタンアクリレート溶液2とした。式(58)で表される化合物は(a)成分であり、式(40)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 (合成例5:「アダマンタンアクリレート溶液3」の合成)
 式(55)で表される化合物に替えて、173.64g(0.30mol)の式(59)で表される化合物(出光興産(株)製)を用いた以外は合成例3と同じ方法で、式(60)で表される化合物を得た。式(60)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)を調製し、アダマンタンアクリレート溶液3とした。式(60)で表される化合物は(a)成分であり、式(40)で表される化合物に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 (合成例6:「アダマンタンアクリレート溶液4」の合成)
 1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物の添加量を91.28g(0.60mol)に変更したこと、シリカゲルクロマトグラフィに通液し、式(61)で表される化合物のみを含むトルエン溶液を得たこと以外は合成例3と同じ方法で、式(61)で表される化合物を得た。なお、H-NMRおよびLC-MSで分析したところ、第二の反応工程後の溶液中に(a)成分の生成は観られなかった。
式(61)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)を調製し、アダマンタンアクリレート溶液4とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 (合成例7:「フルオレンアクリレート溶液M」の合成)
 乾燥窒素気流下、三口フラスコに、118.30gのPGMEA中に、138.77g(0.30mol)の式(62)で表される化合物(大阪ガスケミカル(株)製)と、43.24g(0.60mol)のアクリル酸と、0.17g(1.12mmol)の臭化テトラメチルアンモニウムと、0.04g(0.35mmol)のメトキノンを添加し、液温を60℃に昇温して10分間攪拌した。次いで、液温を100℃に昇温し、加熱還流下で攪拌しながら12時間加熱して、式(63)で表される化合物を含む溶液を得た(第一の反応工程のみ)。
式(63)で表される化合物のPGMEA溶液(固形分50重量%)を調製し、フルオレンアクリレート溶液Mとした。式(63)で表される化合物は(a)成分に属する化合物ではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 (調製例1:顔料分散液1の調製)
 溶剤である785.17gのPGMEAに、9.60gの非ポリマー型分散剤1と、35.80gのポリマー型分散剤Aとを混合して5分間攪拌した後に、49.43gのZCR-1569Hを添加して10分間撹拌した。さらに、(c)顔料である40.00gのS0100と、40.00gのC.I.ピグメントレッド177と、40.00gのC.I.ピグメントブルー60とを順に添加した後、30分間撹拌して予備攪拌液を得た。0.4mmφのジルコニアビーズが充填率75体積%でベッセル内に充填されたビーズミルに予備攪拌液を送液し、循環方式で湿式メディア分散処理を周速8m/sで1時間行った。さらに、0.05mmφのジルコニアビーズがベッセル充填率75体積%でベッセル内に充填されたビーズミルに送液し、循環方式で周速8m/sで湿式メディア分散処理を4時間行い、固形分20.00重量%の顔料分散液1を調製した。顔料分散液1は固形分20.00重量%であり、顔料/非ポリマー型分散剤/ポリマー型分散剤/アルカリ可溶性樹脂=60.00/4.80/17.90/17.30(重量比率)である。各原料の配合重量を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000071
 (調製例2:顔料分散液2の調製)
 非ポリマー型分散剤1に替えて、非ポリマー型分散剤2を用いた以外は調製例2と同様にして顔料分散液2を得た。顔料分散液2は固形分20.00重量%であり、顔料/非ポリマー型分散剤/ポリマー型分散剤/アルカリ可溶性樹脂=60.00/4.80/17.90/17.30(重量比率)である。各原料の配合重量を表1に示す。
 (調製例3:顔料分散液3の調製)
 溶剤である701.64gのPGMEAに、9.60gの非ポリマー型分散剤3と、119.33gのポリマー型分散剤溶液Bとを混合して5分間攪拌した後に、49.43gのZCR-1569Hを添加して10分間撹拌した。さらに、40.00gのS0100と、40.00gのC.I.ピグメントレッド177と、40.00gのC.I.ピグメントブルー60とを順に添加した後、30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降は調製例1と同様の方法で湿式メディア分散処理を行い、固形分20.00重量%の顔料分散液3を調製した。顔料分散液3は固形分20.00重量%であり、有機顔料/非ポリマー型分散剤/ポリマー型分散剤/アルカリ可溶性樹脂=60.00/4.80/17.90/17.30(重量比率)である。各原料の配合重量を表1に示す。
 (調製例4:顔料分散液4の調製)
 S0100を用いず、(c)顔料として60.00gのC.I.ピグメントレッド177と、60.00gのC.I.ピグメントブルー60を用いたこと以外は調製例1と同様の手順で顔料分散液4を調製した。顔料分散液4は固形分20.00重量%であり、有機顔料/非ポリマー型分散剤/ポリマー型分散剤/アルカリ可溶性樹脂=60.00/4.80/17.90/17.30(重量比率)である。各原料の配合重量を表1に示す。
 (調製例5:顔料分散液5の調製)
 ポリマー型分散剤である34.50gのSOLSPERSE20000(ルーブリゾール製:固形分100重量%)と、溶剤である782.00gのMBAを混合し、10分間攪拌した後、103.50gのS0100を混合して30分間攪拌し、0.40mm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、顔料分散液5を得た。顔料分散液5は固形分15.00重量%であり、有機顔料/ポリマー型分散剤=75/25(重量比率)である。各原料の配合重量を表1に示す。特許文献1に記載の方法に基づき、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(株)製)を用いて顔料分散液5中に含有する顔料の数平均粒子径を測定した結果、100nmであった。
 (実施例1)
 黄色灯下、6.38gのMBAと、19.01gのPGMEAとの混合溶剤中に、(b)光重合開始剤である0.38gのNCI-831Eを添加して10分間攪拌して溶解させた。これに、(a)成分である1.27gのフルオレンアクリレート溶液Aと、(e)成分である5.14gのSPC-3410と、(f)成分である0.95gのDPCA-60(固形分100重量%)を添加して攪拌し調合液を得た。この調合液に16.88gの顔料分散液1を混合して30分間撹拌して、固形分15.00重量%であるネガ型感光性組成物1を調製した。各原料の配合重量を表2に示す。ネガ型感光性組成物1について、前述の方法で粒度分布を測定し、X-Yの値を算出した結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
 透明ガラス基材である「テンパックス(AGCテクノグラス(株)製)の表面に、ネガ型感光性組成物1を、最終的に得られる硬化膜の厚さが1.5μmとなるように回転数を調節してスピンコーターで塗布して塗布膜を得た。ホットプレート(SCW-636;大日本スクリーン製造(株)製)を用いて塗布膜を大気圧下100℃で120秒間プリベークして、プリベーク膜を得た。両面アライメント片面露光装置を用い、超高圧水銀灯のg,h,i混合線を前述の方法で求めた最適露光量で、ネガ型露光マスクを用いずにプリベーク膜の全面に照射して露光膜を得た。次いで、最適露光量の算出時と同じ方法で現像、リンスおよび乾燥を行い、ベタ状の現像膜を得た。高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム(株)製)を用いて、現像膜を空気下230℃で30分間加熱して、厚さ1.5μmのベタ状の硬化膜を具備する光学濃度評価用基板を得て、前述の方法で光学濃度(OD/μm)を評価した。評価結果を表3に示す。
 さらに、以下の方法で、ネガ型感光性組成物1の硬化物を含む硬化膜からなる画素分割層、および画素分割層を具備するボトムエミッション型有機EL表示装置を作製した。
 図1に、画素分割層の形成工程を含む有機EL表示装置の作製工程を示す。
 縦70mm/横70mmの無アルカリガラス基板1の表面に、スパッタ法により銀合金(99.00重量%の銀と、1.00重量%の銅からなる合金)を全面成膜した。アルカリ可溶性ノボラック系ポジ型レジストを用いて、液温30℃の銀合金エッチング液SEA-1に浸漬してエッチングして、膜厚50nmのパターン状の銀合金膜2を得た。さらに、スパッタ法によりITO膜を全面成膜した。アルカリ可溶性ノボラック系ポジ型レジストを用いて液温50℃の5重量%シュウ酸水溶液に5分間浸漬し、脱イオン水で2分間シャワー水洗した後にエアーブローで乾燥させ、乾燥窒素雰囲気下200℃30分間加熱して膜厚10nmの同パターン状のITO膜3を得た。以上の工程により、無アルカリガラス基板の表面に、銀合金膜/ITO膜の積層パターンからなる第一電極を具備する第一電極形成基板を得た。
 ネガ型感光性組成物1を、スピンコーターを用いて、最終的に得られる画素分割層の厚さが1.5μmとなるように回転数を調節して、第一電極形成基板の表面に塗布し、塗布膜を得た。さらに、ホットプレートを用いて、塗布膜を大気圧下100℃で120秒間プリベークして、プリベーク膜を得た。両面アライメント片面露光装置を用いて、ネガ型露光マスク(縦260μm、横70μmの開口部が220個配列)を介して、前述の方法で求めた最適露光量でプリベーク膜にパターン露光して、露光膜を得た。次いで、最適露光量の算出時と同じ方法で現像、リンスおよび乾燥を行い、パターン状の現像膜を得た。高温イナートガスオーブンを用いて、現像膜を空気下230℃で30分間加熱して、第一電極形成基板中央部の縦30mm/横30mmのエリア内に、開口部を220個有する、厚さ1.5μmの画素分割層4を具備する画素分割層形成基板を得た。以上の手順から得られる画素分割層形成基板を2枚作製し、1枚は画素分割層のテーパー角度の評価に用い、もう1枚は有機EL表示装置の作製に用いた。前述の方法で評価したテーパー角度の評価結果を表3に示す。
 次に、真空蒸着法により発光層を含む有機EL層5を、画素分割層4の開口部に形成するため、真空度1×10-3Pa以下の蒸着条件下で、蒸着源に対して画素分割層形成基板を回転させ、まず、正孔注入層として、式(31)で表される化合物(HT-1)を10nm、正孔輸送層として、式(32)で表される化合物(HT-2)を50nmの厚さで成膜した。次に、発光層上に、ホスト材料として、式(33)で表される化合物(GH-1)、ドーパント材料として式(34)で表される化合物(GD-1)を40nmの厚さで蒸着した。次いで、電子輸送材料として、式(35)で表される化合物(ET-1)と、式(36)で表される化合物(LiQ)を、体積比1:1で40nmの厚さで積層した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 次に、化合物(LiQ)を2nm蒸着した後、銀/マグネシウム合金(体積比10:1)を厚さ150nmとなるように蒸着して第二電極6を形成した。次いで、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により封止し、有機EL表示装置を得た。なお、有機EL層5を構成する層は、前述の画素分割層と比べて非常に薄く、触針式膜厚測定装置では高い測定精度が得られないため、100nm未満の薄膜に好適な水晶発振式膜厚モニターを用いてそれぞれ測定し、面内3点の平均値の少数点第一位を四捨五入して得られた値を膜の厚さとした。作製した有機EL表示装置の駆動電圧を前述の方法で評価した。評価結果を表3に示す。
 (実施例2~8)
 フルオレンアクリレート溶液Aに替えて、フルオレンアクリレート溶液B~D、フルオレンメタクリレート溶液Eおよびフルオレンアクリレート溶液F~Hを用いて、表2および表4に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物2~8をそれぞれ調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表3および表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000081
 (実施例9~11)
 フルオレンアクリレート溶液Aに替えて、フルオレンアクリレート溶液Dを用い、顔料分散液1に替えて、顔料分散液2~4を用い、表4に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物9~11をそれぞれ調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表5に示す。
 (比較例1~5)
 フルオレンアクリレート溶液Aに替えて、フルオレンアクリレート溶液I~Lを用い、表6に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物12~16をそれぞれ調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
 (比較例6)
 黄色灯下、6.38gのMBAと、23.20gのPGMEAとの混合溶剤中に、0.57gのNCI-831Eを添加して10分間攪拌して溶解させた。これに、3.08gのアルカリ可溶性ポリイミド樹脂Bと、0.95gのフルオレンアクリレート溶液Iと、1.18gのKAYARAD DPHAとを添加して攪拌し調合液を得た。この調合液と14.65gの顔料分散液5とを混合して30分間撹拌して、固形分15.00重量%であるネガ型感光性組成物17を調製した。各原料の配合重量を表8に示す。ネガ型感光性組成物17について最適露光量の測定を試みたが未露光部の溶解性不足によりパターン状の現像膜を得ることができず、困難であった。つまり、現像液として低濃度の無機アルカリ水溶液である0.04重量%水酸化カリウムを用いてネガ型感光性組成物17の評価をし、溶解性不足で画素分割層を形成できなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
 (比較例7)
 0.04重量%水酸化カリウム水溶液に替えて、2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いた以外は実施例1と同じ方法で、ネガ型感光性組成物17について、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表9に示す。つまり、比較例6と比較し、現像液として高濃度の有機アルカリ水溶液である2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて、ネガ型感光性組成物17の評価をし、現像液の変更により画素分割層が形成できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000085
 (比較例8)
 黄色灯下、23.59gのPGMEA中に、0.53gのOXE01を添加して10分間攪拌して溶解させた。これに、8.43gのアルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Cと、1.13gのフルオレンアクリレート溶液Iと、1.69gのKAYARAD DPHAとを添加して攪拌し調合液を得た。この調合液と14.65gの顔料分散液5とを混合して30分間撹拌して、固形分15.00重量%であるネガ型感光性組成物18を調製した。各原料の配合重量を表8に示す。実施例1と同じ方法で、ネガ型感光性組成物18について、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表9に示す。
 (実施例12~15)
 フルオレンアクリレート溶液Aに替えて、アダマンタンアクリレート溶液1~3を用いて、表10に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物19~22をそれぞれ調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表11に示す。なお、ネガ型感光性組成物22のみ、式(54)で表される化合物に相当するトリフェニルホスフィンを配合して調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000087
 (比較例9)
 フルオレンアクリレート溶液Aに替えて、アダマンタンアクリレート溶液4を用いて、表12に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物23を調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表13に示す。
 (比較例10)
 フルオレンアクリレート溶液Aを用いず、表12に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物24を調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度、および有機EL表示装置の駆動電圧を評価した。評価結果を表13に示す。
 (比較例11)
 フルオレンアクリレート溶液Aを用いず、表12に示す配合量で、実施例1と同様の方法でネガ型感光性組成物25を調製し、硬化膜の光学濃度、X-Yの値、画素分割層のテーパー角度を評価した。評価結果を表13に示す。なお、非点灯の画素が1つ以上発生し、有機EL表示装置の駆動電圧の正当な評価が困難であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000089
 実施例1~15は、低濃度の無機アルカリ水溶液を用いた現像工程を含むフォトリソグラフィにより、アンダーカットの発生が無い現像膜、および低いテーパー角度の画素分割層を得ていながら、有機EL表示装置において所望の発光輝度を得るために必要な駆動電圧が低く、比較例1~11と比べて優れている。以上の結果から、本発明のネガ型感光性組成物が有用であることがわかる。
1:無アルカリガラス基板
2:銀合金膜
3:ITO膜
4:画素分割層
5:有機EL層
6:第二電極
7:無アルカリガラス基板
8:ITO膜/銀合金膜
9:画素分割層

Claims (13)

  1. (a)9,9-ビスアリールフルオレン骨格を分子内に1つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物、およびそれらの塩からなる群より選択される1種以上と、(b)光重合開始剤とを含有するネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、Rは炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。)
  2. 前記アダマンタン骨格を分子内に1つまたは2つ有し、式(1)で表される構造を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート化合物が、式(38)で表される構造を有する請求項1に記載のネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(38)中、nは整数であり、1または2を表す。nは整数であり、0または1を表す。R22は炭素数1~3のアルキル基を表す。*は炭素原子との結合部位を表す。)
  3. 前記(a)成分が式(40)で表される化合物および/またはその塩を含有する請求項1または2に記載のネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(40)中、nおよびnは整数であり、それぞれ独立に、0または1を表す。
    25およびR26は、それぞれ独立に、エチレン基またはプロピレン基を表す。
    27およびR28は、いずれか一方が水素原子であり、もう一方が式(41)で表される構造である。nは整数であり、1または2を表す。nは整数であり、0または1を表す。
    29およびR30は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    31は炭素数1~3のアルキル基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(41)中、R32は炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。)
  4. 前記(a)成分が式(3)で表される化合物および/またはその塩を含有する請求項1~3のいずれかに記載のネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(3)中、aおよびbは整数であり、それぞれ独立に、0または1を表す。
    およびRは、それぞれ独立に、エチレン基またはプロピレン基を表す。
    cおよびdは整数であり、それぞれ独立に、0~3を表す。
    およびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    およびRは、いずれか一方が水素原子であり、もう一方が式(4)で表される構造である。RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数1~3のアルキル基を表す。
    eおよびfは整数であり、それぞれ独立に、0~2を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式(4)中、R10は炭素数が2~8である二価の炭化水素基を表す。*は酸素原子との結合部位を表す。)
  5. 前記(a)成分が式(5)で表される化合物および/またはその塩を含有する請求項1~4のいずれかに記載のネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式(5)中、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    13およびR14は、いずれか一方が水素原子であり、もう一方が式(6)で表される構造、式(7)で表される構造または式(8)で表される構造を表す。R15およびR16は、メチル基を表す。gおよびhは整数であり、それぞれ独立に、0~2を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式(6)~(8)中、*は酸素原子との結合部位を表す。)
  6. さらに、(c)顔料を含有する請求項1~5のいずれかに記載のネガ型感光性組成物。
  7. 前記(c)顔料がラクタム系有機黒色顔料を含有する請求項1~6のいずれかに記載のネガ型感光性組成物。
  8. さらに、(d)顔料分散剤を含有し、該顔料分散剤が式(12)で表される構造を有する化合物を含有する請求項6または7に記載のネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    (式(12)中、R17は二価の炭化水素基を表す。R18はスルホ基またはN,N-ジアルキルアミノ基を表す。*は結合部位を表す。)
  9. 動的光散乱法により測定されるネガ型感光性組成物中に含有する全粒子成分の粒度分布において、光散乱強度を基準とした累積50%粒子径X(nm)と、体積を基準とした累積50%粒子径Y(nm)とが、10nm<X-Y<30nmの関係を満たす請求項6~8のいずれかに記載のネガ型感光性組成物。
  10. さらに、(g)式(54)で表される化合物を含有する請求項1~9のいずれかに記載のネガ型感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (式(54)中、n~n11は整数であり、それぞれ独立に、0~2を表す。
    33~R35は、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、メトキシ基またはエトキシ基を表す。)
  11. 請求項1~10のいずれかに記載のネガ型感光性組成物の硬化物を含む硬化膜。
  12. 請求項11に記載の硬化膜を具備する有機EL表示装置。
  13. 請求項1~10のいずれかに記載のネガ型感光性組成物を塗布して塗布膜を得る塗布工程と、活性化学線をパターン露光することにより露光部と未露光部とを面内に有する露光膜を得る露光工程と、水酸化カリウムを含有するアルカリ現像液を用いて現像して現像膜を得る現像工程と、加熱により熱硬化させて硬化膜を得るキュア工程、とを含む硬化膜の製造方法。
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