CN106933031A - 感光性组合物、固化膜制法、固化膜、触控板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
感光性组合物、使用上述感光性组合物的固化膜的制造方法、使上述感光性组合物固化的固化膜、以及使用上述固化膜的触控板及显示装置,所述感光性组合物含有:具有2个以上烯属不饱和基团的化合物、光聚合引发剂、含有下述式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1、粒子和溶剂,上述聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例为a1∶a2=3∶1~6∶1的范围,上述聚合物A1的酸酐值为1.30~3.00mmol/g,上述粒子的数均一次粒径为10~200nm。
Description
技术领域
本发明涉及感光性组合物、固化膜制法、固化膜、触控板以及显示装置。
背景技术
在薄膜晶体管(以下称作“TFT”)型液晶显示元件、磁头元件、集成电路元件、固体摄像元件等电子部件中,通常为了使以层状配置的布线之间绝缘而设置了层间绝缘膜。作为形成层间绝缘膜的材料,优选为用于得到所需图案形状的工序数少而且具有充分平坦性的材料,因而广泛使用感光性组合物。
例如,作为固化性树脂组合物,在日本特开2015-160869号公报中记载了一种固化性树脂组合物,其特征在于,其为包含碱可溶性树脂以及二官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的固化性树脂组合物,上述碱可溶性树脂是在侧链具有烯属不饱和基团的碱可溶性树脂(A)和在侧链不具有烯属不饱和基团的碱可溶性树脂(B)中的至少2种以上,上述碱可溶性树脂(B)是将包含芳香族乙烯基化合物、以及马来酸酐衍生物和/或其水解物的单体成分进行聚合而得到的。
另外,作为滤色器用着色组合物,在日本特开2011-123331号公报中记载了一种滤色器用着色组合物,其特征在于,其含有:马来酸酐与马来酸酐以外的1种以上的烯属不饱和单体的共聚物(A)、颜料、粘合剂树脂(B)、活性能量射线聚合性单体或热聚合性单体。
作为感光性树脂组合物,在日本特开2008-250189号公报中记载了可以用于形成垂直取向型液晶显示元件用的突起的可碱显影的感光性树脂组合物(Q),其为含有对环氧树脂进行改性而成的含有(甲基)丙烯酰基及羧基的亲水性树脂(A)、乙烯基树脂(B)以及光自由基聚合引发剂(C)的感光性树脂组合物,构成上述乙烯基树脂(B)的单体之中的45~100重量%为芳香族乙烯基单体(b1)。
作为多层图像形成性元件,在日本特开平2-178659号公报中记载了一种多层图像形成性元件,其特征在于,(i)具有剥离表面的透明支撑体、(ii)在上述剥离表面正上方的单一着色感光性组合物层以及(iii)上述着色感光性层正上方的热敏性粘接剂层。
作为树脂组合物,在日本特开平1-161038号公报中记载了一种树脂组合物,其特征在于,其包含:环氧树脂(A)和/或使环氧树脂的环氧基1化学当量与丙烯酸的0.1~1.0化学当量反应而成的环氧丙烯酸酯(B)、苯乙烯与马来酸酐的共聚物(C)、除(B)以外的含不饱和基团的化合物(D)以及光聚合引发剂(E)。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的实施方式所要解决的课题为提供:所得到的固化膜的耐汗性、铅笔硬度及透明性优异、固化膜的边缘形状的拖尾(すそ引き,footing)得到抑制的感光性组合物;使用上述感光性组合物的固化膜的制造方法;使上述感光性组合物固化而成的固化膜;以及使用上述固化膜的触控板及显示装置。
用于解决问题的手段
上述课题通过以下的<1>、<10>、<11>、<13>、<15>或<16>所述的手段解决。作为优选实施方式的<2>~<9>、<12>及<14>一并在以下记载。
<1>一种感光性组合物,其含有:具有2个以上烯属不饱和基团的化合物、光聚合引发剂、含有下述式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1、粒子和溶剂,上述聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例为a1∶a2=3∶1~6∶1的范围,上述聚合物A1的酸酐值为1.30~3.00mmol/g,上述粒子的数均一次粒径为10~200nm。
式1中,R1各自独立地表示羟基、烷基、芳基、烷氧基、羧基或卤原子,R2表示氢原子、烷基或芳基,n表示0~5的整数、
<2>如<1>所述的感光性组合物,其中,上述聚合物A1的含量相对于感光性组合物的总固体成分为0.5~8质量%。
<3>如<1>或<2>所述的感光性组合物,其中,上述粒子的含量相对于感光性组合物的总固体成分为10~40质量%。
<4>如<1>~<3>中任一项所述的感光性组合物,其中,上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物的含量相对于感光性组合物的总固体成分为30~70质量%。
<5>如<1>~<4>中任一项所述的感光性组合物,其还含有阻聚剂。
<6>如<1>~<5>中任一项所述的感光性组合物,感光性组合物的相对于总固体成分的酸值为100mgKOH/g以下。
<7>如<1>~<6>中任一项所述的感光性组合物,其中,上述结构单元a2为包含五元环的环状羧酸酐结构的结构单元。
<8>如<1>~<7>中任一项所述的感光性组合物,其中,上述结构单元a2含有下述式a2-1所示的结构单元和/或下述式a2-2所示的结构单元。
<9>如<1>~<8>中任一项所述的感光性组合物,其中,上述结构单元a2含有下述式a2-1所示的结构单元。
<10>一种固化膜的制造方法,其至少依次包含工序a~工序d:
工序a:将<1>~<9>中任一项所述的感光性组合物涂布于基板上的涂布工序;
工序b:从所涂布的感光性组合物除去溶剂的溶剂除去工序;
工序c:利用活化光线对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行曝光的曝光工序;
工序d:对感光性组合物进行热处理的热处理工序。
<11>一种固化膜的制造方法,其至少依次包含工序1~工序5:
工序1:将<1>~<9>中任一项所述的感光性组合物涂布于基板上的涂布工序;
工序2:从所涂布的感光性组合物除去溶剂的溶剂除去工序;
工序3:利用活化光线对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行曝光的曝光工序;
工序4:利用水性显影液对经曝光的感光性组合物进行显影的显影工序;
工序5:对经显影的感光性组合物进行热处理的热处理工序。
<12>如<11>所述的固化膜的制造方法,其中,工序5中的热处理温度为80~150℃。
<13>一种固化膜,其是将<1>~<9>中任一项所述的感光性组合物固化而成的。
<14>如<13>所述的固化膜,其为层间绝缘膜或外涂膜。
<15>一种触控板,其具有<13>或<14>所述的固化膜。
<16>一种显示装置,其具有<13>或<14>所述的固化膜。
发明效果
根据本发明的实施方式,能够提供:所得到的固化膜的耐汗性、铅笔硬度及透明性优异且固化膜的边缘形状的拖尾得到抑制的感光性组合物、使用上述感光性组合物的固化膜的制造方法、使上述感光性组合物固化而成的固化膜、以及使用上述固化膜的触控板及显示装置。
附图说明
图1示出有机EL(Electroluminescence,电致发光)显示装置的一例的构成概念图。示出底部发光型的有机EL显示装置中的基板的示意性截面图,具有平坦化膜4。
图2示出液晶显示装置的一例的构成概念图。表示液晶显示装置中的有源矩阵基板的示意性截面图,具有作为层间绝缘膜的固化膜17。
图3示出具有触控板的功能的液晶显示装置的一例的构成概念图。
图4示出具有触控板的功能的液晶显示装置的另一例的构成概念图。
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。以下记载的技术特征的说明有时是基于本发明的典型实施方式而进行的,而本发明不限于这样的实施方式。需要说明的是,本申请说明书中,“~”使用包含其前后记载的数值作为下限值及上限值的含义。
另外,也将“下述式1所示的结构单元a1”等简称为“结构单元a1”等。
本说明书中的基团(原子团)的表述中,没有记载取代及无取代的表述包括不具有取代基的基团(原子团)以及具有取代基的基团(原子团)。例如“烷基”不仅包括不具有取代基的烷基(无取代烷基),也包括具有取代基的烷基(取代烷基)。
另外,本说明书中的化学结构式有时以省略氢原子的简略结构式记载。
需要说明的是,本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表述丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,“(甲基)丙烯酸”表述丙烯酸及(甲基)丙烯酸,“(甲基)丙烯酰”表述丙烯酰及甲基丙烯酰。
另外,本发明中,也将“聚合性单体”等简称为“成分A”等。
另外,本发明中,“质量%”与“重量%”含义相同,“质量份”与“重量份”含义相同。
另外,本发明中,2个以上的优选方案的组合为更优选的方案。
本发明中,聚合物成分中的重均分子量及数均分子量是利用以四氢呋喃(THF)为溶剂时的凝胶渗透色谱(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量。
(感光性组合物)
本发明的感光性组合物(以下也简称为“组合物”)含有:具有2个以上烯属不饱和基团的化合物、光聚合引发剂、含有下述式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1、粒子和溶剂,上述聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例为a1∶a2=3∶1~6∶1的范围,上述聚合物A1的酸酐值(即聚合物A1含有的酸酐的价数)为1.30~3.00mmol/g,上述粒子的数均一次粒径为10~200nm。
另外,本发明的感光性组合物优选为负型感光性组合物。
本发明的感光性组合物优选能够进行利用使用水性显影液的光刻的图案化。需要说明的是,在对本发明的感光性组合物进行利用使用水性显影液的光刻的图案化的情况下,所形成的图案为感光部作为图案而残留的负型的图案。
需要说明的是,本发明中,感光性组合物中的“固体成分”是指,除溶剂等挥发性成分以外的成分。
随着触控板显示装置的大型化、省电力化,要求使静电电容式触控板的传感器基板所具有的布线低电阻化。具体而言,正在推进电阻值低的金属(银、铜、钼、钛、铝等以及它们的层叠体及合金等)的使用和研究。
然而,本发明人等发现如下问题点:在使用通常的固化膜作为使用上述金属电极的触控板的保护膜的情况下,经长期使用,布线伴随变色发生腐蚀,有时发生电阻值上升、金属布线断线。上述布线的变色推定为:使用者的汗、汗中的盐分穿过保护膜与布线接触,使布线发生腐蚀由此产生变色。需要说明的是,本发明中,将抑制这样的布线的腐蚀称作耐汗性。
本发明人等进行深入研究,结果发现,含有具有2个以上烯属不饱和基团的化合物、光聚合引发剂、含有下述式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1、粒子和溶剂,上述聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例为a1∶a2=3∶1~6∶1的范围,上述聚合物A1的酸酐值为1.30~3.00mmol/g,上述粒子的数均一次粒径为10~200nm的感光性组合物可得到所得到的固化膜的耐汗性及铅笔硬度优异、固化膜的边缘形状的拖尾得到抑制的感光性组合物。
详细机理并不明确,推测是由于上述各成分发挥协同作用而得到了上述效果。
需要说明的是,固化膜的边缘形状的拖尾(以下简称为“拖尾”。)是指,在组合物的固化后,固化膜的边缘的形状形成正锥状,拖尾距离长从而难以区分图像/非图像部的问题。“难以区分”是指,未曝光部(非图像部)在显影液中的溶解性与曝光部(图像部)在显影液中的耐溶解性之间的差小,难以区别显影后的图像部与非图像部。
以下,对本发明的感光性组合物含有的各成分进行说明。
<具有2个以上烯属不饱和基团的化合物>
本发明的感光性组合物含有具有2个以上烯属不饱和基团的化合物。
上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物优选为不具有酸酐结构的化合物。
本发明的感光性组合物可以含有仅具有1个烯属不饱和基团的化合物,相对于具有烯属不饱和基团的化合物的总质量,具有2个以上烯属不饱和基团的化合物的比例优选为50质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上,特别优选为95质量%以上。
本发明中使用的具有2个以上烯属不饱和基团的化合物的分子量(具有分子量分布的情况下,为重均分子量)从固化膜的硬度的观点出发为100~100,000,优选为200~50,000,更优选为300~30,000。
具有2个以上烯属不饱和基团的化合物不限于单体,也可以具有例如预聚物、即二聚物、三聚体及低聚物、聚合物或它们的混合物以及它们的共聚物等化学形态。
上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物中的烯属不饱和基团的数量没有特别限制,分子量3,000以下的化合物的情况下,优选为2~20,更优选为3~16,进一步优选为4~10。
作为上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如可以举出酯化合物、酰胺化合物、氨基甲酸酯化合物及其它化合物。
上述酯化合物例如可以举出(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、丁烯酸酯、异丁烯酸酯、马来酸酯以及其它酯化合物等。这些之中,优选多官能(甲基)丙烯酸酯(多官能(甲基)丙烯酸酯化合物)等。
作为上述多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可以举出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇三(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯以及新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。其中,特别优选三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯和/或二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
另外,作为上述多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的其它例子,可以举出:对甘油、三羟甲基乙烷、双酚A等多官能醇加成环氧乙烷、环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而成的物质、日本特公昭48-41708号公报、日本特公昭50-6034号公报、日本特开昭51-37193号公报中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、日本特开昭48-64183号公报、日本特公昭49-43191号公报、及日本特公昭52-30490号公报中记载的聚酯丙烯酸酯类、作为环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯类以及日本特开昭60-258539号公报中记载的(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、乙烯基酯等。
作为其它多官能烯属不饱和化合物,例如可以举出:三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯以及日本粘接协会刊(日本接着協会誌)Vol.20,No.7,第300~308页所记载的光固化性单体及低聚物等。
另外,作为上述酰胺化合物,例如可以举出:不饱和羧酸与脂肪族多元胺化合物所成的酰胺(单体)等,具体可以举出:亚甲基二(甲基)丙烯酰胺、1,6-六亚甲基二(甲基)丙烯酰胺、二亚乙基三胺三(甲基)丙烯酰胺以及亚二甲苯基双(甲基)丙烯酰胺等。另外可以举出日本特开昭60-258539号公报中记载的(甲基)丙烯酸酰胺等。
另外,作为上述氨基甲酸酯化合物,可例示使用异氰酸酯与羟基的加成反应制造的氨基甲酸酯链聚合性化合物,例如可以举出:季戊四醇三丙烯酸酯与六亚甲基二异氰酸酯所成的氨基甲酸酯化物、季戊四醇三丙烯酸酯与甲苯二异氰酸酯所成的氨基甲酸酯化物、季戊四醇三丙烯酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯所成的氨基甲酸酯化物、双季戊四醇五丙烯酸酯与六亚甲基二异氰酸酯所成的氨基甲酸酯化物、双季戊四醇五丙烯酸酯与甲苯二异氰酸酯所成的氨基甲酸酯化物以及双季戊四醇五丙烯酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯所成的氨基甲酸酯化物等。
具体而言,可例示:日本特开2011-126921号公报、日本特开昭51-37193号公报、日本特公平2-32293号公报以及日本特公平2-16765号公报中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类,这些记载并入本申请说明书。
另外,其它多官能烯属不饱和化合物可以举出日本特开昭60-258539号公报以及国际公开第2010/050580号中记载的烯丙基化合物、含烯基化合物等。
具体而言,可列举:1,2-二乙烯苯、1,4-二乙烯苯、1,2-二烯丙基苯、1,3-二烯丙基苯、1,4-二烯丙基苯、1,3,5-三乙烯基苯、1,3,5-三烯丙基苯、1,2,4,5-四烯丙基苯、六烯丙基苯、二乙烯基甲苯、双酚A二烯丙醚、1,2-二烯丙氧基苯、1,4-二烯丙氧基苯、对苯二甲酸二烯丙基酯、间苯二甲酸二烯丙基酯、1,4-双(二甲基乙烯基甲硅烷基)苯、二乙烯基甲基苯基硅烷、二乙烯基二苯基硅烷以及二烯丙基二苯基硅烷等。
另外,从减小后述的感光性组合物的酸值的观点出发,上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物优选包含酸值为0~300的化合物,更优选包含酸值为0~200的化合物。需要说明的是,上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物的酸值可以依据JIS K2501(2003)中记载的方法进行测定。
另外,上述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物也可以使用具有2个以上烯属不饱和基团的各种树脂。其中,优选具有2个以上烯属不饱和基团的丙烯酸系树脂,更优选含有具有烯属不饱和基团的结构单元的丙烯酸系树脂。
本发明的感光性组合物中,具有2个以上烯属不饱和基团的化合物可以含有单独1种,也可以含有2种以上。
本发明的感光性组合物中的具有2个以上烯属不饱和基团的化合物的含量相对于感光性组合物的总固体成分优选为20~85质量%,更优选为30~70质量%,特别优选为40~65质量%。若为上述范围,则所得到的固化物的密合性更优异,另外,所得到的固化物的硬度及透明性优异。
本发明中,具有2个以上烯属不饱和基团的化合物可以使用上市的产品,例如可以举出:作为东亚合成株式会社制的多元酸改性丙烯酸系低聚物的ARONIX(注册商标)系列的M-510、M-520、TO-2349以及TO-2359;作为氨基甲酸酯化合物的市售品的可从新中村化学工业株式会社获得的U-6HA、UA-1100H、U-6LPA、U-15HA、U-6H、U-10HA、U-10PA、UA-53H以及UA-33H(均为注册商标)、可从共荣社化学株式会社获得的UA-306H、UA-306T、UA-306I以及UA-510H、可从BASF公司获得的Laromer UA-9048、UA-9050以及PR9052、可从Daicel allnex株式会社获得的EBECRYL 220、5129、8301、KRM8200、8200AE以及8452等。
<光聚合引发剂>
本发明的感光性组合物含有光聚合引发剂。
光聚合引发剂优选包含光自由基聚合引发剂。
本发明中可以使用的光自由基聚合引发剂是利用光可引发、促进烯属不饱和化合物等的聚合的化合物。
“光”只要是通过其照射能够赋予可使得由光聚合引发剂产生引发物种的能量的活性能量射线就没有特别限制,宽泛地包括α射线、γ射线、X射线、紫外线(UV)、可见光或电子射线等。这些之中,优选为至少包含紫外线的光。
作为光聚合引发剂,例如可以举出:肟酯化合物、有机卤代化合物、噁二唑化合物、羰基化合物、缩酮化合物、苯偶姻化合物、吖啶化合物、有机过氧化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、叠氮化合物、茂金属化合物、六芳基联咪唑化合物、有机硼酸化合物、二磺酸化合物、鎓盐化合物以及酰基膦氧化物化合物。这些之中,从灵敏度的观点出发,优选肟酯化合物或六芳基联咪唑化合物,更优选肟酯化合物。
肟酯化合物可以使用日本特开2000-80068号公报、日本特开2001-233842号公报、日本特表2004-534797号公报、日本特开2007-231000号公报以及日本特开2009-134289号公报中记载的化合物。
肟酯化合物优选为下述式b-1或式b-2所示的化合物。
式b-1或式b-2中,Ar表示芳香族基团或杂芳香族基团,RB1表示烷基、芳香族基团或烷氧基,RB2表示氢原子或烷基,此外RB2可以与Ar基键合而形成环。
式b-1或式b-2中,Ar表示芳香族基团或杂芳香族基团,优选为从苯环化合物、萘环化合物或咔唑环化合物除去1个氢原子后的基团,更优选为与RB2一起形成环的萘基或咔唑基。杂芳香族基团中的杂原子可优选地举出:氮原子、氧原子以及硫原子。
RB1表示烷基、芳香族基团或烷氧基,优选甲基、乙基、苄基、苯基、萘基、甲氧基或乙氧基,更优选甲基、乙基、苯基或甲氧基。
RB2表示氢原子或烷基,优选氢原子或取代烷基,更优选为氢原子、与Ar一起形成环的取代烷基或甲苯硫代烷基。
另外,Ar优选为碳数4~20的基团,RB1优选为碳数1~30的基团,另外,RB2优选为碳数1~50的基团。
肟酯化合物进一步优选为下述式b-3、式b-4或式b-5所示的化合物。
式b-3~式b-5中,RB7表示烷基、芳香族基团或烷氧基,XB表示-CH2-、-C2H4-、-O-或-S-,RB3各自独立地表示卤原子,RB4各自独立地表示烷基、苯基、烷基取代氨基、芳硫基、烷硫基、烷氧基、芳氧基或卤原子,RB5表示氢原子、烷基或芳基,RB6表示烷基,n1及n2各自独立地表示0~6的整数,n3表示0~5的整数。
RB7优选为RB11-X’-亚烷基-所示的基团(RB11表示烷基或芳基,X’表示硫原子或氧原子)。RB11优选为芳基,更优选为苯基。作为RB11的烷基及芳基可以经卤原子(优选为氟原子、氯原子或溴原子)或烷基取代。
XB优选为硫原子。
RB3及RB4可以键合在芳环上的任意位置。
RB4优选为烷基、苯基、芳硫基或卤原子,更优选为烷基、芳硫基或卤原子,进一步优选为烷基或卤原子。RB4中的烷基优选为碳数1~5的烷基,更优选为甲基或乙基。卤原子优选为氯原子、溴原子或氟原子。
另外,RB4的碳数优选为0~50,更优选为0~20。
RB5优选为烷基。RB5中的烷基优选为碳数1~5的烷基,更优选为甲基或乙基。RB5中的芳基优选为碳数6~10的芳基。
RB6优选为碳数1~5的烷基,更优选为甲基或乙基。
n1及n2各自表示式b-3或式b-4中的芳环上的RB3的取代数,n3表示式b-5中的芳环上的RB4的取代数。
n1~n3各自独立地优选为0~2的整数,更优选为0或1。
以下示出在本发明中优选使用的肟酯化合物的例子。然而,在本发明中使用的肟酯化合物不限于此,这是不言而喻的。需要说明的是,Me表示甲基,Ph表示苯基。另外,这些化合物中的肟的双键的顺反异构性可以为EZ中的任一者,也可以为EZ的混合物。
作为有机卤代化合物的例子,具体而言可以举出:若林等著“BullChem.Soc.Japan”42,2924(1969)、美国专利第3,905,815号说明书、日本特公昭46-4605号公报、日本特开昭48-36281号公报、日本特开昭55-32070号公报、日本特开昭60-239736号公报、日本特开昭61-169835号公报、日本特开昭61-169837号公报、日本特开昭62-58241号公报、日本特开昭62-212401号公报、日本特开昭63-70243号公报、日本特开昭63-298339号公报以及M.P.Hutt,et al.,“Journal of Heterocyclic Chemistry”(1970),7,511等中记载的化合物,特别可以举出经三卤甲基取代的噁唑化合物、均三嗪化合物。
作为六芳基联咪唑化合物的例子,例如可以举出:日本特公平6-29285号公报、美国专利第3,479,185号、美国专利第4,311,783号以及美国专利第4,622,286号等的各说明书中记载的各种化合物。
酰基膦氧化物化合物可例示单酰基膦氧化物化合物以及双酰基膦氧化物化合物,具体可以举出例如BASF公司制的IRGACURE819、DAROCURE 4265以及DAROCURE TPO等。
光聚合引发剂可以使用1种或组合使用2种以上。
本发明的感光性组合物中的光聚合引发剂的总量相对于感光性组合物中的总固体成分100质量份优选为0.05~30质量份,更优选为0.1~20质量份,进一步优选为0.1~10质量份,特别优选为0.1~5质量份。
<含有式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1>
本发明的感光性组合物含有:含有式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1(以下也简称为“聚合物A1”)。
聚合物A1的重均分子量优选为1,000~500,000,更优选为3,000~300,000,进一步优选为5,000~200,000。
另外,聚合物A1优选不具有烯属不饱和基团。
聚合物A1优选酸值为0~300,更优选为0~100。需要说明的是,上述聚合物A1的酸值可以依据JIS K2501(2003)记载的方法进行测定。
[结构单元a1]
结构单元a1为下述式1所示的结构单元。
式1所示的结构单元a1优选为来自苯乙烯化合物的结构单元。
作为苯乙烯化合物,可例示:苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α,4-二甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯以及1,1-二苯基乙烯,优选苯乙烯或α-甲基苯乙烯,更优选苯乙烯。需要说明的是,苯乙烯化合物可以使用单独1种,也可以并用2种以上。
式1中,R1各自独立地表示羟基、烷基、芳基、烷氧基、羧基或卤原子,R2表示氢原子、烷基或芳基,n表示0~5的整数。
R1优选各自独立地表示碳数1~10的烷基、碳数6~12的芳基、碳数1~10的烷氧基、羧基、F原子、Cl原子、Br原子或I原子,更优选为碳数1~4的烷基、苯基、碳数1~4的烷氧基、Cl原子或Br原子。
R2优选为氢原子、碳数1~10的烷基或碳原子6~12的芳基,更优选为氢原子或碳数1~4的烷基,进一步优选为氢原子、甲基或乙基,特别优选为氢原子。
n优选为0~3的整数,更优选为0或1,进一步优选为0。
聚合物A1中的结构单元a1的含量相对于聚合物A1的总质量优选为20~90质量%,更优选为30~90质量%,进一步优选为40~80质量%。
[结构单元a2]
结构单元a2为具有羧酸酐结构的结构单元。
结构单元a2优选为仅具有1个羧酸酐结构的结构单元。
羧酸酐结构可以使用链状及环状中的任一种,优选为环状羧酸酐结构。上述环状羧酸酐结构的环元数优选为5~7元环,更优选为五元环或六元环,进一步优选为五元环。
另外,其它环结构可以与环状羧酸酐结构发生稠环或键合而形成多环结构,优选未形成多环结构。其它环结构发生了稠环或键合的情况下,优选:以形成双环结构的形态与其它环结构稠环,或者以形成螺结构的形态与其它环结构键合,发生稠环或键合的其它环结构的数量优选为1~5,更优选为1~3。其它环结构可以举出碳数3~20的环状的烃基、碳数3~20的杂环基等。杂环基没有特别限定,可以举出构成环的原子之中1个以上为杂原子的杂环基或芳香族杂环基。另外,杂环基优选为五元环或六元环,特别优选为五元环。具体而言,杂环基优选为含有至少一个氧原子的杂环基,例如可以举出氧杂环戊烷环、噁烷环以及二噁烷环。
另外,本发明中可以使用的羧酸酐结构可以具有取代基,也可以不具有取代基,优选不具有取代基。取代基没有特别限定,例如可以举出碳数1~8的烷基、碳数3~7的环烷基、碳数1~8的烷氧基、碳数2~8的烷氧羰基、羧基、卤原子、羟基以及氰基等。更优选为碳数1~4的烷基或氰基。烷基优选为直链状的碳数1~6的烷基、支链状的碳数3~6的烷基或环状的碳数3~6的烷基,更优选为直链状的碳数1~3的烷基。羧酸酐结构具有取代基的情况下,取代基的数量没有特别限定,优选为1~4,更优选为1或2。本发明中可以使用的羧酸酐结构具有多个取代基的情况下,多个取代基相互可以相同也可以不同。另外,在羧酸酐结构上稠合有其它环结构的情况下,该其它环结构可以具有取代基。
本发明中使用的具有羧酸酐结构的结构单元优选包含下述式2所示的局部结构。
式2中,RA1a表示取代基,n1a个RA1a各自独立,可以相同也可以不同。Z1a表示形成包含-C(=O)-O-C(=O)-的环的二价基团。n1a表示0以上的整数。
式2中,RA1a表示取代基,n1a个RA1a各自独立,可以相同也可以不同。RA1a与上述的羧酸酐结构可以具有的取代基含义相同,优选的范围也同样。
式2中,Z1a表示形成包含-C(=O)-O-C(=O)-的环的二价基团。Z1a优选表示碳数2~4的亚烷基,更优选为碳数2~3的亚烷基,进一步优选为碳数2的亚烷基。
上述局部结构可以以形成双环结构的形态与其它环结构发生稠环,或者以形成螺结构的形态与其它环结构发生键合,优选不与其它环结构发生稠环或键合。其它环结构与上述的其它环结构含义相同,优选的范围也同样。
式2中,n1a表示0以上的整数。在Z1a表示碳数2~4的亚烷基的情况下,n1a优选为0~4的整数,更优选为0~2的整数,进一步优选为0。在n1a具有2以上的整数的情况下,存在的多个取代基相互可以相同也可以不同。另外,存在的多个取代基可以相互键合形成环,但优选不相互键合形成环。
另外,结构单元a2优选为来自不饱和羧酸酐的结构单元,更优选为来自不饱和环式羧酸酐的结构单元,更优选为来自不饱和脂肪族环式羧酸酐的结构单元,进一步优选为来自马来酸酐或衣康酸酐的结构单元,特别优选为来自马来酸酐的结构单元。
以下列举结构单元a2的具体例,本发明中使用的聚合物A1中的结构单元a2不限于此。下述结构单元中,Rx表示氢原子、甲基、CH2OH基或CF3基,Me表示甲基。
结构单元a2优选含有选自上述式a2-1~式a2-21中的至少一式所表示的结构单元,更优选为上述式a2-1~式a2-21中任一式所表示的结构单元。
上述具体例之中,结构单元a2优选含有式a2-1所示的结构单元和/或下述式a2-2所示的结构单元,更优选含有式a2-1所示的结构单元。
另外,结构单元a2优选为式a2-1所示的结构单元和/或下述式a2-2所示的结构单元,更优选为式a2-1所示的结构单元。
聚合物A1中的结构单元a2的含量相对于聚合物A1的总质量优选为5~60质量%,更优选为5~40质量%,进一步优选为10~35质量%。
另外,聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的合计含量相对于聚合物A1的总质量优选为70质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上。上述合计含量的上限没有特别限定,为100质量%以下即可。
[结构单元a3]
聚合物A1除了结构单元a1及结构单元a2以外还可以含有结构单元a3。
从降低后述的感光性组合物的酸值的值的观点出发,结构单元a3优选不含有酸基。
结构单元a3没有特别限定,可以举出来自单官能烯属不饱和化合物的结构单元。上述单官能烯属不饱和化合物可以没有特别限定地使用公知的化合物,例如优选使用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、正乙烯基吡咯烷酮、正乙烯基己内酰胺等N-乙烯基化合物类、或者烯丙基缩水甘油醚等烯丙基化合物的衍生物。
聚合物A1中的结构单元a3的含量相对于聚合物A1的总质量优选为0~10质量%,更优选为0~5质量%,进一步优选为0~2质量%。
[聚合物A1的特性]
-含量-
本发明的感光性组合物中的聚合物A1的含量相对于感光性组合物的总固体成分优选为0.5~8质量%,更优选为1~7质量%,进一步优选为2~6质量%以上。若为上述范围,则所得到的固化物的耐汗性更优异,另外,拖尾的抑制变好。
-结构单元a1与结构单元a2之比-
聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例为a1∶a2=3∶1~6∶1,优选为a1∶a2=3.5∶1~6∶1,更优选为a1∶a2=4∶1~6∶1。如果为上述范围,则可得到所得到的固化膜的耐汗性及拖尾的抑制均优异的感光性组合物。
-酸酐值-
聚合物A1的酸酐值为1.30~3.00mmol/g,优选为1.40~2.60mmol/g,更优选为1.55~2.50mmol/g,特别优选为1.65~2.30mmol/g。
聚合物A1的酸酐值例如可以通过测定辛胺与酸酐的反应量来算出。具体而言,可以举出下文所述的方法。
制备下述组成的溶液A及溶液B,将溶液B在室温(25℃)条件下搅拌2小时使反应结束。利用0.5mol/l盐酸水溶液对溶液A及溶液B进行滴定,算出溶液A的胺的价数A(mmol/g)及溶液B的胺的价数B(mmol/g)。进而可以通过下述计算式算出聚合物A1的酸酐值。
溶液B的酸酐量(mmol)
=溶液A的胺的价数A×溶液B的制备中使用的溶液A的称量值(g)-溶液B的胺的价数B×(溶液B的制备中使用的溶液A的称量值(g)+溶液B的制备中使用的聚合物A1的称量值(g))
聚合物A1的酸酐值(mmol/g)
=溶液B的酸酐量÷溶液B的制备中使用的聚合物A1的称量值
溶液A:辛胺的10质量%MFG(甲基丙二醇)溶液
溶液B:聚合物A1与胺溶液A的混合物
溶液B的制备中使用的聚合物A1与溶液A的混合比例如可以进行调整使得溶液A的胺量与溶液B中的聚合物A1的酸量大致一致,或者溶液A的胺量过量。需要说明的是,聚合物A1的酸量是指,聚合物A1所具有的酸酐发生了水解的状态下的总酸量,可以根据聚合物A1所具有的酸酐发生了水解的状态下的聚合物A1的总酸值与聚合物A1的称量值之积等求出。溶液A的胺量可以根据溶液A的胺的价数与溶液A的称量值之积等求出。
<粒子>
本发明的感光性组合物含有粒子。通过含有粒子,固化膜的密合性及硬度更优异。
粒子优选为无机粒子和/或有机粒子,更优选为无机粒子。
本发明中可以使用的粒子的数均一次粒径为1~200nm,更优选为1~150nm,进一步优选为1~100nm,特别优选为1~50nm。数均一次粒径是指,利用电子显微镜对任意200个粒子的粒径进行测定的其算术平均值。另外,粒子的形状并非球形的情况下,将由投影面积算出的等效圆直径作为直径。
另外,从固化膜的硬度的观点出发,无机粒子的空隙率优选小于10%,更优选小于3%,最优选无空隙。此处所指的空隙是指,在对粒子的截面进行观察时所观察到的成为粒子内部的孔的部分。粒子的空隙率为:电子显微镜的截面图像的空隙部分与粒子整体的面积比的针对200个粒子的算术平均值。
[无机粒子]
从粒子的稳定性、固化膜的硬度、透明性、折射率调整性的观点出发,无机粒子可以举出金属粒子、金属氧化物粒子、云母的粒子等。
-金属粒子-
金属粒子可以应用过渡金属元素、典型金属元素中的任意种,例如优选应用广泛地用于各种用途的周期表第VIII族所属的铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱或铂、周期表第IB族所属的铜、银或金等。其中,优选导电性优异的金、银、铂、钯、铜或镍,更优选铜、银或镍,进一步优选银。另外,它们不限于1种,可以组合2种以上,可以为合金。
-金属氧化物粒子-
金属氧化物粒子优选为包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi或Te等原子的金属氧化物粒子,更优选为氧化硅、氧化钛、钛复合氧化物、氧化锌、氧化锆、铟/锡氧化物或锑/锡氧化物,进一步优选为氧化硅、氧化钛、钛复合氧化物或氧化锆,从粒子的稳定性、易获性、固化膜的硬度、透明性、折射率调整等观点出发特别优选为氧化硅、氧化钛或氧化锆。
作为氧化硅,可优选地举出二氧化硅,可更优选地举出二氧化硅粒子。
二氧化硅粒子只要是包含二氧化硅的无机氧化物的粒子就没有特别的问题,优选为包含二氧化硅或其水合物作为主要成分(优选为80质量%以上)的粒子。上述粒子可以包含铝酸盐作为少量成分(例如小于5质量%)。有时包含的作为少量成分的铝酸盐可以举出铝酸钠以及铝酸钾等。另外,二氧化硅粒子可以包含氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂以及氢氧化铵等无机盐类、四甲基氢氧化铵等有机盐类。这样的化合物的例子可例示胶态二氧化硅。
胶态二氧化硅的分散介质没有特别限制,可以为水、有机溶剂及它们的混合物中的任一种。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
-云母的粒子-
云母的粒子可以优选地使用国际公开第2015/076160号的段落0067中记载的云母的粒子。
无机粒子可以使用市售品,可例示:PMA-ST(日产化学工业株式会社制)、MIBK-ST-L(日产化学工业株式会社制)、TTO-51(石原产业株式会社制)以及银纳米粒子(安达新产业株式会社制)等。
[有机粒子]
有机粒子优选使用聚合物粒子。
聚合物粒子的材料可以举出:聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚碳酸酯以及聚酰胺等线状聚合物;使二乙烯苯、己三烯、二乙烯基醚、二乙烯砜、二烯丙基甲醇、亚烷基二丙烯酸酯、低聚或聚亚烷基二醇二丙烯酸酯、低聚或聚亚烷基二醇二甲基丙烯酸酯、亚烷基三丙烯酸酯、亚烷基四丙烯酸酯、亚烷基三甲基丙烯酸酯、亚烷基四甲基丙烯酸酯、亚烷基双丙烯酰胺、亚烷基双甲基丙烯酰胺以及两末端丙烯酸系改性聚丁二烯低聚物等单独或与其它聚合性单体聚合而得到的网状聚合物;苯酚甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯并胍胺甲醛树脂、尿素甲醛树脂等热固性树脂;γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基苯乙烯以及乙烯基三甲氧基硅烷等含硅烷单体的单独或与其它聚合性单体共聚而得到的树脂等。
聚合物粒子可以使用市售品,可例示ケミスノ一MP-1451(综研化学株式会社制)。
本发明中,粒子也可以制成通过使用球磨机以及棒磨机等混合装置在适当分散剂及溶剂中进行混合及分散由此制备的分散液以供使用。需要说明的是,在本发明的感光性组合物中,上述的胶态二氧化硅并不一定要以胶体状态存在。
配合粒子的情况下,从固化膜的硬度的观点出发,粒子的含量相对于感光性组合物的总固体成分优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为10质量%以上。另外,优选为80质量%以下,更优选为60质量%以下,进一步优选为40质量%以下,特别优选为35质量%以下。
粒子可以仅包含1种,也可以包含2种以上。包含2种以上的情况下,优选其合计量为上述范围。
<溶剂>
本发明的感光性组合物含有溶剂。
本发明的感光性组合物优选制备成将作为必要成分的具有2个以上烯属不饱和基团的化合物、光聚合引发剂、聚合物A1以及粒子与后述的可选成分溶于溶剂而成的溶液。
本发明的感光性组合物中使用的溶剂可以使用公知的溶剂,可例示乙二醇单烷基醚类、乙二醇二烷基醚类、乙二醇单烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇二烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、二乙二醇二烷基醚类、二乙二醇单烷基醚乙酸酯类、二丙二醇单烷基醚类、丁二醇二乙酸酯类、二丙二醇二烷基醚类、二丙二醇单烷基醚乙酸酯类、酯类、酮类、酰胺类以及内酯类等。作为这些溶剂的具体例,可以参照日本特开2009-098616号公报的段落0062。具体而言,可例示丙二醇单甲基醚乙酸酯或二甘醇甲基乙基醚。
从涂布性的观点出发,溶剂的沸点优选为100℃~300℃,更优选为120℃~250℃。
本发明中可以使用的溶剂可以为单独1种或并用2种以上。优选并用沸点不同的溶剂。
从调整至适合涂布的粘度的观点出发,本发明的感光性组合物中的溶剂的含量优选为相对于每100质量份固体成分为100~3,000质量份,更优选为200~2,000质量份,进一步优选为250~1,000质量份。
感光性组合物的固体含量浓度优选为3~50质量%,更优选为20~40质量%。
感光性组合物的粘度优选为1~200mPa·s,更优选为2~100mPa·s,最优选为3~800mPa·s。粘度例如优选使用东机产业株式会社制的RE-80L型旋转粘度计在25±0.2℃的条件下进行测定。关于测定时的旋转速度,优选:在小于5mPa·s的情况下以100rpm进行旋转,在5mPa·s以上且小于10mPa·s的情况下以50rpm进行旋转,在10mPa·s以上且小于30mPa·s的情况下以20rpm进行旋转,在30mPa·s以上的情况下以10rpm进行旋转。
<阻聚剂>
本发明的感光性组合物优选含有阻聚剂。通过含有阻聚剂,由此漏光导致的聚合反应被抑制,显影性优异。
阻聚剂是指,对于因曝光、热而由光聚合引发剂产生的聚合引发自由基成分实施供氢(或授氢)、供应能量(或授予能量)、供电子(或授电子)等,使聚合引发自由基失活从而发挥禁止聚合引发的作用的物质。例如可以使用日本特开2007-334322号公报的段落0154~0173中记载的化合物等。
作为阻聚剂的种类,优选采用高对比度且不降低灵敏度的种类。这样的阻聚剂可以举出:吩噻嗪、氯丙嗪、甲氧异丁嗪、氟非那嗪、甲硫哒嗪等吩噻嗪衍生物;吩噁嗪、3,7-双(二乙氨基)吩噁嗪-5-鎓高氯酸盐、5-氨基-9-(二甲氨基)-10-甲基苯并[a]吩噁嗪-7-鎓氯盐、7-(戊氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮、5,9-二氨基苯并[a]吩噁嗪-7-鎓乙酸盐、7-乙氧基-3H-吩噁嗪-3-酮等吩噁嗪衍生物;三对硝基苯基甲基、二苯基苦基肼、加尔万氧基(Galvinoxyl)等稳定自由基;醌、苯醌、氯苯醌、2,5-二氯苯醌、2,6-二氯苯醌、2,3-二甲基苯醌、2,5-二甲基苯醌、甲氧基苯醌、甲基苯醌、四溴基苯醌、四氯苯醌、四甲基苯醌、三氯苯醌、三甲基苯醌、戊基醌、戊氧基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、2,5-二苯基苯醌等醌类;α-萘酚、2-硝基-1-萘酚、β-萘酚、1-硝基-2-萘酚等萘酚类;4-甲氧基苯酚、4-乙氧基苯酚、对苯二酚、苯酚、叔丁基儿茶酚、甲基对苯二酚、正丁基苯酚、对苯二酚单丙基醚、叔丁基甲酚、对甲酚、2,6-二叔丁基对甲酚、儿茶酚间苯二酚、邻叔丁基苯酚、2,6-二对甲氧基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、3,5-二叔丁基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸、N,N’-双-3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基己二胺、2,2’-亚甲基双(6-叔丁基对甲酚)、3-(4-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)丙酸正十八烷基酯、(4-羟基-3-甲基-5-叔丁基)苄基丙二酸二硬脂酯、2,4,6-三叔丁基苯酚、1,6-己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三乙二醇双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,2-硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、3,9-双[1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基乙基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、2,2’-亚乙基双(2,4-二叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰酸酯、三[2-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基氢化肉桂酰氧基)乙基]异氰酸酯、三(4-叔丁基-2,6-二甲基-3-羟基苄基)异氰酸酯、四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等酚类;2,4-二硝基苯酚、邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚等硝基苯酚类;没食子酸、没食子酸甲酯、没食子酸丙酯、没食子酸异戊酯等没食子酸类;亚甲基蓝、孔雀绿等色素类;β-萘基胺、N-亚硝基环己胺盐、二对氟苯基胺等胺类;邻苯三酚、单苄基醚、苯醌、三苯基膦、氯化亚铜、吩噻嗪、四氯苯醌、吡啶、硝基苯、二硝基苯、对甲苯胺、苦味酸以及水杨酸甲酯等。
阻聚剂特别优选例示:选自吩噻嗪、吩噁嗪、受阻胺及它们衍生物中的至少1种。
吩噻嗪及其衍生物可例示:吩噻嗪、双(α-甲基苄基)吩噻嗪、3,7-二辛基吩噻嗪、双(α-二甲基苄基)吩噻嗪、氟非那嗪、甲硫哒嗪,优选吩噻嗪。
吩噁嗪及其衍生物可例示:吩噁嗪、3,7-双(二乙氨基)吩噁嗪-5-鎓高氯酸盐、5-氨基-9-(二甲氨基)-10-甲基苯并[a]吩噁嗪-7-鎓氯盐、7-(戊氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮、5,9-二氨基苯并[a]吩噁嗪-7-鎓乙酸盐以及7-乙氧基-3H-吩噁嗪-3-酮,优选吩噁嗪。
受阻胺及其衍生物可例示:CHIMASSORB 2020 FDL、TINUVIN 144、765、770(以上为BASF公司制),优选TINUVIN 144。
阻聚剂可以含有单独1种,也可以含有2种以上。
本发明的感光性组合物中的阻聚剂的含量没有特别限制,相对于感光性组合物的总固体成分优选为0.005~0.5质量%,更优选为0.01~0.5质量%。通过调整阻聚剂的配合量,可以不损害灵敏度地提高图案化性。
<烷氧基硅烷化合物>
本发明的感光性组合物优选含有烷氧基硅烷化合物。若使用烷氧基硅烷化合物,则可以提高由本发明的感光性组合物形成的膜与基板的密合性。
烷氧基硅烷化合物只要是具有烷氧基与硅原子直接键合的基团至少1个的化合物就没有特别限制,优选为具有二烷氧基甲硅烷基和/或三烷氧基甲硅烷基的化合物,更优选为具有三烷氧基甲硅烷基的化合物。
本发明的感光性组合物中可以使用的烷氧基硅烷化合物优选为使基材(例如硅、氧化硅、氮化硅等硅化合物、金、铜、钼、钛、铝等金属)与固化膜的密合性提高的化合物。具体而言,公知的硅烷偶联剂等也有效。优选为具有烯属不饱和基团的硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂例如可以举出γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基二烷氧基硅烷、γ-氯基丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷以及乙烯基三烷氧基硅烷。这些之中,更优选γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷或γ-环氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷。它们可以单独使用1种或组合使用2种以上。
市售品可例示信越化学工业株式会社制的KBM-403、KBM-5103。
烷氧基硅烷化合物可以仅包含1种,也可以包含2种以上。
本发明的感光性组合物中的烷氧基硅烷化合物的含量相对于感光性组合物的总固体成分优选为0.1~30质量%,更优选为2~20质量%,进一步优选为2~15质量%。包含2种以上烷氧基硅烷化合物的情况下,优选合计量为上述范围。
<表面活性剂>
本发明的感光性组合物可以含有表面活性剂。
表面活性剂可以使用阴离子系、阳离子系、非离子系或两性的表面活性剂中的任一种,优选的表面活性剂为非离子系表面活性剂。表面活性剂优选为非离子系表面活性剂,更优选为氟系表面活性剂。
本发明中可以使用的表面活性剂例如可以举出:作为市售品的Megafac F142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F176、Megafac F177、Megafac F183、MegafacF479、Megafac F482、Megafac F554、Megafac F780、Megafac F781、Megafac F781-F、Megafac R30、Megafac R08、Megafac F-472SF、Megafac BL20、Megafac R-61、Megafac R-90(DIC株式会社制);FLUORAD FC-135、FLUORAD FC-170C、FLUORAD FC-430、FLUORAD FC-431;Novec FC-4430(住友3M株式会社制);アサヒガ一ドAG7105、7000、950、7600、SurflonS-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145、Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-102、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-106(旭硝子株式会社制);F top EF351、F top 352、F top 801、F top 802(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals株式会社制);Ftergent 250(Neos株式会社制)。另外,除上述以外,还可列举:KP(信越化学工业株式会社制)、POLYFLOW(共荣社化学株式会社制)、F top(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals株式会社制)、Megafac(DIC株式会社制)、FLUORAD(住友3M株式会社制)、アサヒガ一ド、Surflon(旭硝子株式会社制)以及PolyFox(OMNOVA公司制)等各系列。
另外,作为表面活性剂,可列举含有下述式W所示的结构单元A及结构单元B且以四氢呋喃为溶剂通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)为1,000以上且10,000以下的共聚物作为优选例。
式W中,RW1及RW3各自独立地表示氢原子或甲基,RW2表示碳数1以上且4以下的直链亚烷基,RW4表示氢原子或碳数1以上且4以下的烷基,LW表示碳数3以上且6以下的亚烷基,p及q为表示聚合比的质量百分率,p表示10质量%以上且80质量%以下的数值,q表示20质量%以上且90质量%以下的数值,r表示1以上且18以下的整数,s表示1以上且10以下的整数。
上述LW优选为下述式W-2所示的支链亚烷基。式W-2中的RW5表示碳数1以上且4以下的烷基,从相容性和对被涂布面的润湿性的观点考虑,优选为碳数1以上且3以下的烷基,更优选为碳数2或3的烷基。
式W中的p与q之和(p+q)优选为p+q=100,即100质量%。
上述共聚物的重均分子量(Mw)更优选为1,500以上且5,000以下。
在配合表面活性剂的情况下,本发明的感光性组合物中的表面活性剂的含量相对于感光性组合物中的总固体成分100质量份优选为0.001~5.0质量份,更优选为0.01~2.0质量份。
表面活性剂可以仅包含1种,也可以包含2种以上。包含2种以上的情况下,优选合计量为上述范围。
<具有环氧基的化合物、具有氧杂环丁基的化合物以及封闭异氰酸酯化合物>
本发明的感光性组合物可以包含选自具有环氧基的化合物、具有氧杂环丁基的化合物以及封闭异氰酸酯化合物中的至少1种。若为上述方案,则所得到的固化膜的硬度更优异。
[具有环氧基的化合物]
本发明的感光性组合物可以包含具有环氧基的化合物。具有环氧基的化合物在分子中可以仅具有1个环氧基,优选具有2个以上。
作为在分子内具有2个以上环氧基的化合物的具体例,可列举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂以及脂肪族环氧树脂等。
它们可以作为市售品获得。例如,双酚A型环氧树脂为JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上为日本环氧树脂株式会社制)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051以及EPICLON1055(以上为DIC株式会社制)等,双酚F型环氧树脂为JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上为日本环氧树脂株式会社制)、EPICLON830、EPICLON835(以上为DIC株式会社制)、LCE-21以及RE-602S(以上为日本化药株式会社制)等,苯酚酚醛清漆型环氧树脂为JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上为日本环氧树脂株式会社制)、EPICLON N-740、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上为DIC株式会社制)等,甲酚酚醛清漆型环氧树脂为EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上为DIC株式会社制)以及EOCN-1020(以上为日本化药株式会社制)等,脂肪族环氧树脂为ADEKA RESIN EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKARESIN EP-4088S(以上为株式会社ADEKA制)、CELLOXIDE 2021P、CELLOXIDE 2081、CELLOXIDE 2083、CELLOXIDE 2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600以及EPOLEAD PB 4700(以上为Daicel化学工业株式会社制)等。此外,还可以举出:ADEKA RESIN EP-4000S、ADEKARESIN EP-4003S、ADEKA RESIN EP-4010S、ADEKA RESIN EP-4011S(以上为株式会社ADEKA制)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501以及EPPN-502(以上为株式会社ADEKA制)等。
另外,也可以适合地使用日本特公昭58-49860号公报、日本特公昭56-17654号公报、日本特公昭62-39417号公报、日本特公昭62-39418号公报中记载的具有环氧乙烷骨架的氨基甲酸酯化合物类,这些的内容并入本申请说明书。
本发明的感光性组合物包含具有环氧基的化合物的情况下,具有环氧基的化合物的含量优选为组合物的总固体成分的0.1~20质量%的范围,含量更优选为0.5~10质量%的范围,含量进一步优选为1~5质量%的范围。
本发明的感光性组合物可以仅包含1种具有环氧基的化合物,也可以包含2种以上具有环氧基的化合物。在包含2种以上的情况下,优选合计量为上述范围。
[具有氧杂环丁基的化合物]
本发明的感光性组合物可以包含具有氧杂环丁基的化合物。具有氧杂环丁基的化合物在分子中可以仅具有1个氧杂环丁基,优选具有2个以上。
具有氧杂环丁基的化合物的具体例可以使用ARONE OXETANE OXT-121、OXT-221、OX-SQ以及PNOX(以上为东亚合成株式会社制)。
另外,包含氧杂环丁基的化合物优选单独使用或与包含环氧基的化合物混合使用。
本发明的感光性组合物包含具有氧杂环丁基的化合物的情况下,具有氧杂环丁基的化合物的含量优选为组合物的总固体成分的0.1~20质量%的范围,含量更优选为0.5~10质量%的范围,含量进一步优选为1~5质量%的范围。
本发明的感光性组合物可以包含仅1种具有氧杂环丁基的化合物,也可以包含2种以上具有氧杂环丁基的化合物。在包含2种以上的情况下,优选合计量为上述范围。
[封闭异氰酸酯化合物]
本发明的感光性组合物可以包含封闭异氰酸酯化合物。
封闭异氰酸酯化合物只要为具有封闭异氰酸酯基的化合物就没有特别限制,从固化性的观点出发,优选为在1分子内具有2个以上的封闭异氰酸酯基的化合物。封闭异氰酸酯基的数量的上限没有特别限定,优选为6个以下。
另外,作为封闭异氰酸酯化合物,其骨架没有特别限定,只要在1分子中具有2个异氰酸酯基,则可以为任意的化合物,可以为脂肪族、脂环族或芳香族的多异氰酸酯。例如可合适地使用:2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-三亚甲基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,9-九亚甲基二异氰酸酯、1,10-十亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、2,2’-二乙基醚二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、邻二甲苯二异氰酸酯、间二甲苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、亚甲基双(环己基异氰酸酯)、环己烷-1,3-二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二亚甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、3,3’-亚甲基二亚甲苯基-4,4’-二异氰酸酯、4,4’-二苯基醚二异氰酸酯、四氯苯二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、氢化1,3-苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯等异氰酸酯化合物及由这些化合物衍生的预聚物型的骨架的化合物。这些之中,特别优选甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
本发明的感光性组合物中的封闭异氰酸酯化合物的母结构可列举:缩二脲型、异氰脲酸酯型、加合物型以及二官能预聚物型等。
形成上述封闭异氰酸酯化合物的封闭结构的封闭剂可列举:肟化合物、内酰胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亚甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物以及酰亚胺系化合物等。这些之中,特别优选选自肟化合物、内酰胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亚甲基化合物以及吡唑化合物中的封闭剂。
本发明的组合物可以使用的封闭异氰酸酯化合物可作为市售品而获得,例如可优选地使用:CORONATE AP Stable M、CORONATE 2503、CORONATE 2515、CORONATE 2507、CORONATE 2513、CORONAT E 2555、MILLIONATE MS-50(以上为日本聚氨酯工业株式会社制)、T AKENATE B-830、TAKENATE B-815N、TAKENATE B-820NSU、TAKENATE B-842N、TAKENATE B-846N、TAKENATE B-870N、TAKENATE B-874N、TAKENATE B-882N(以上为三井化学株式会社制)、DURANATE 17B-60P、DURANATE 17B-60PX、DURANATE 17B-60P、DURANATETPA-B80X、DURANATE TPA-B80E、DUR ANATE MF-B60X、DURANATE MF-B60B、DURANATE MF-K60X、DURANATE MF-K60B、DURANATE E402-B80B、DURANATE SBN-70D、DURANATE SBB-70P、DURANATE K6000(以上为旭化成化学株式会社制)、DESMODULE BL1100、DESMODULE BL1 265M PA/X、DESMODULE BL3575/1、DESMODULE BL3272MPA、DESMO DULE BL3370MPA、DESMODULEBL3475BA/SN、DESMODULE BL 5375MPA、DESMODULE VPLS2078/2、DESMODULE BL4265SN、DESMODULE PL340、DESMODULE PL350以及Sumidule BL3175(以上为Sumika Bayer Urethane株式会社制)等。
本发明的感光性组合物包含封闭异氰酸酯化合物的情况下,封闭异氰酸酯化合物的的含量优选为组合物的总固体成分的0.1~20质量%的范围,含量更优选为0.5~10质量%的范围,含量进一步优选为1~5质量%的范围。
本发明的感光性组合物可以包含仅1种封闭异氰酸酯化合物,也可以包含2种以上封闭异氰酸酯化合物。包含2种以上的情况下,优选合计量为上述范围。
本发明的感光性组合物在不脱离本发明的精神的范围内可以包含上述以外的其它化合物(例如含烷氧基甲基的化合物等)。含烷氧基甲基的化合物可列举日本特开2011-221494号公报的段落0192~0194中记载的含烷氧基甲基的化合物。
<抗氧化剂>
本发明的感光性组合物除了上述成分以外,可以还含有抗氧化剂。
作为抗氧化剂,可以含有公知的抗氧化剂。通过添加抗氧化剂,有能够防止固化膜的着色、或者能够降低因分解导致的膜厚变薄且耐热透明性优异的优点。
这样的抗氧化剂例如可以举出:磷系抗氧化剂、酰胺类、酰肼类、受阻酚系抗氧化剂、抗坏血酸类、硫酸锌、糖类、亚硝酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐以及羟胺衍生物等。这些之中,从固化膜的着色、膜厚变薄的观点出发,特别优选受阻酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂,更优选受阻酚系抗氧化剂。它们可以单独使用1种,也可以混合2种以上。
优选的市售品可列举:ADEKA STAB AO-60、ADEKA STAB AO-80(以上为株式会社ADEKA制)以及IRGANOX 1098(以上为BASF公司制)。
抗氧化剂的含量没有特别限制,相对于感光性组合物的总固体成分优选为0.1~10质量%,更优选为0.2~5质量%,进一步优选为0.5~4质量%。
<其它成分>
本发明的感光性组合物中除了上述以外也可以根据需要添加增塑剂、热产酸剂、酸增殖剂等其它成分。关于这些成分,例如可以使用日本特开2009-98616号公报、日本特开2009-244801号公报中记载的成分、其它公知的成分。另外,也可将“高分子添加剂的新展开(株式会社日刊工业新闻)”中记载的各种紫外线吸收剂、金属钝化剂等添加至本发明的感光性组合物中。
<感光性组合物的制备方法>
本发明的感光性组合物的制备方法没有特别限制,可以通过公知的方法进行制备,例如可以将各成分依规定比例且利用任意方法进行混合及搅拌,进行溶解和/或分散而制备感光性组合物。另外,例如也可以将各成分分别预先制成在溶剂中溶解或分散的液体后,将这些液体依规定比例混合而制备感光性组合物。如上进行制备的感光性组合物例如也可以在使用孔径0.2μm的过滤器等进行过滤后使用。
<感光性组合物的特性>
[酸值]
对于本发明的感光性组合物而言,组合物的相对于总固体成分的酸值优选为100mgKOH/g以下,更优选为60mgKOH/g以下,进一步优选为30mgKOH/g以下,特别优选为5mgKOH/g以下,最优选为1mgKOH/g以下。
组合物的相对于总固体成分的酸值的下限没有特别限定,只要为0mgKOH/g以上即可。
感光性组合物的相对于总固体成分的酸值可以如下测定:使用电势差自动滴定装置(AT-510、京都电子工业株式会社制),使用0.1mol/L的氢氧化钠/乙醇溶液作为滴定试剂,基于JIS K2501(2003)通过电势差滴定法对酸值进行测定。
(固化膜的制造方法)
本发明的固化物为使本发明的感光性组合物固化而成的固化物。另外,本发明的固化物优选为固化膜。本发明的固化膜优选为通过本发明的固化膜的制造方法所得到的固化膜。
本发明的固化膜的制造方法只要为使本发明的感光性组合物固化而制造固化膜的方法就没有特别限制,优选依次包括以下的工序a~工序d。
工序a:将本发明的感光性组合物涂布于基板上的涂布工序。
工序b:从所涂布的感光性组合物除去溶剂的溶剂除去工序。
工序c:利用活化光线对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行曝光的曝光工序。
工序d:对感光性组合物进行热处理的热处理工序。
另外,本发明的固化膜的制造方法优选依次包括以下的工序1~工序5。
工序1:将本发明的感光性组合物涂布于基板上的涂布工序。
工序2:从所涂布的感光性组合物除去溶剂的溶剂除去工序。
工序3:利用活化光线对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行曝光的曝光工序。
工序4:利用水性显影液对经曝光的感光性组合物进行显影的显影工序。
工序5:对经显影的感光性组合物进行热处理的热处理工序。
在包括工序a~工序d的固化膜的制造方法中,显影工序为可选工序,例如可例示在基材上对一面设置保护膜的情况等不需要图案化的情况。
在上述涂布工序中,优选将本发明的感光性组合物涂布于基板上形成包含溶剂的湿润膜。在将感光性组合物涂布于基板之前,可以进行碱清洗、等离子体清洗之类的基板的清洗。进而,在基板清洗后,可以利用六甲基二硅氮烷等对基板表面进行处理。通过进行该处理,感光性组合物的对基板的密合性趋于提高。
上述基板可以举出无机基板、树脂以及树脂复合材料等。
无机基板例如可以举出玻璃、石英、硅、氮化硅以及在这样的基板上蒸镀有钼、钛、铝或铜等的复合基板。
树脂可以举出包含如下树脂的基板:聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚吲哚、聚苯硫醚、聚环烯烃、降冰片烯树脂、聚三氟氯乙烯等氟树脂、液晶聚合物、丙烯酸系树脂、环氧树脂、硅酮树脂、离聚物树脂、氰酸酯树脂、交联富马酸二酯、环状聚烯烃、芳香族醚、马来酰亚胺-烯烃共聚物、纤维素以及环硫树脂等合成树脂。这些基板以上述形态原样使用的情况较少,通常根据最终产品的形态,形成例如TFT元件之类的多层层叠结构。
另外,在外嵌(on-cell)结构的触控板等那样的情况下,也可以在作为面板而暂且制成的LCD(液晶显示器)单元或OLED(有机发光二极管)单元上应用本发明的感光性组合物。
本发明的感光性组合物对通过溅射制膜成的金属膜、金属氧化物的密合良好,因此基板优选包含通过溅射制膜成的金属膜。金属优选为钛、铜、铝、铟、锡、锰、镍、钴、钼、钨、铬、银、钕及它们的氧化物或合金,更优选为钼、钛、铝、铜及它们的合金。需要说明的是,金属、金属氧化物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
对基板的涂布方法没有特别限定,例如可以使用狭缝涂布法、喷涂法、辊涂法、旋转涂布法、流延涂布法、狭缝及旋转法、喷墨法、印刷法(柔性版、凹版、丝网等)等方法。喷墨法、印刷法能够限制于所需部位地设置组合物,能够节省组合物液体,因此优选。
涂布时的湿润膜厚没有特别限定,可以涂布与用途相应的膜厚,优选为0.05~10μm的范围。
此外,在对基板涂布本发明的感光性组合物之前,也可以应用如日本特开2009-145395号公报所记载的所谓的预润湿法。
上述溶剂除去工序中,优选通过减压(真空)和/或加热等从所涂布的上述膜中除去溶剂而在基板上形成干燥涂膜。溶剂除去工序的加热条件优选为在70~130℃下30~300秒钟左右。另外,在上述溶剂除去工序中,没有必要完全除去感光性组合物中的溶剂,只要除去至少一部分即可。
需要说明的是,上述涂布工序与上述溶剂除去工序可以依次进行,也可以同时进行,也可以交替重复。例如可以在上述涂布工序中的喷墨涂布全部结束后,进行上述溶剂除去工序,也可以预先加热基板,一边进行上述涂布工序中的利用喷墨涂布方式的感光性组合物的喷出一边进行溶剂除去。
上述曝光工序中,预先对所得到的涂膜以规定图案状照射波长300nm以上且450nm以下的活化光线。
上述曝光工序中可以使用的曝光光源可以使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、化学灯、LED(发光二极管)光源、准分子激光发生装置等,可优选地使用i射线(365nm)、h射线(405nm)、g射线(436nm)等具有波长300nm以上且450nm以下的波长的活化光线。另外,根据需要也可以通过长波长截止滤波器、短波长截止滤波器、带通滤波器这样的分光过滤器来调整照射光。
曝光装置可以使用:镜面投影对准器(mirror projection aligner)、步进机(stepper)、扫描仪(scanner)、近接式(proximity)、接触式(contact)、微透镜阵列(microlens array)、透镜扫描仪(lens scanner)以及激光曝光等各种方式的曝光机。
上述曝光工序中可以使用的曝光光源可以使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、化学灯、LED光源、准分子激光发生装置等,可优选地使用i射线(365nm)、h射线(405nm)、g射线(436nm)等具有波长300nm以上且450nm以下的波长的活化光线。另外,根据需要也可以通过长波长截止滤波器、短波长截止滤波器、带通滤波器这样的分光过滤器来调整照射光。
曝光装置可以使用:镜面投影对准器(mirror projection aligner)、步进机(stepper)、扫描仪(scanner)、近接式(proximity)、接触式(contact)、微透镜阵列(microlens array)、透镜扫描仪(lens scanner)以及激光曝光等各种方式的曝光机。
另外,上述曝光工序中的曝光量也没有特别限制,优选为1~3,000mJ/cm2,更优选为1~500mJ/cm2。
从促进固化的观点出发,上述曝光工序中的曝光优选在阻隔氧的状态下进行。阻隔氧的方法可例示在氮气气氛下的曝光、设置阻氧膜的曝光。
另外,上述曝光工序中的曝光只要对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行即可,例如可为整面曝光,也可为图案曝光。
另外,上述曝光工序后,可进行曝光后加热处理(曝光后烘烤(Post ExposureBake,以下也称为“PEB”)。进行PEB时的温度优选为30℃以上且130℃以下,更优选为40℃以上且120℃以下,特别优选为50℃以上且110℃以下。
加热的方法没有特别限定,可以使用公知的方法。例如可以举出加热板、烘箱以及红外线加热器等。
另外,加热时间在加热板的情况下优选为1分钟~30分钟左右,除此以外的情况下优选为20分钟~120分钟左右。若为所述温度范围,则可以没有对基板、装置的损伤地进行加热。
显影工序中,使用水性显影液将未固化的感光性组合物显影除去,形成负型图像。显影工序中使用的显影液优选为碱性的水性显影液。
显影工序中使用的显影液中优选包含碱性化合物。碱性化合物例如可以使用:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物类;碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯等碱金属碳酸盐类;碳酸氢钠以及碳酸氢钾等碱金属碳酸氢盐类;四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵等四烷基氢氧化铵类:胆碱等(羟烷基)三烷基氢氧化铵类;硅酸钠、偏硅酸钠等硅酸盐类;乙胺、丙胺、二乙胺以及三乙胺等烷基胺类;二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺类;1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯等脂环式胺类。
这些之中,优选:氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵或胆碱(2-羟基乙基三甲基氢氧化铵)。
另外,也可以将在上述碱类的水溶液中添加有适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂、表面活性剂的水溶液用作显影液。
优选的显影液可以举出四甲基氢氧化铵的0.4质量%~2.5质量%水溶液。
显影液的pH优选为10.0~14.0。显影时间优选为30秒钟~500秒钟,另外,显影的方法可为填液法(桨式(paddle)法)、喷淋法、浸渍法等中的任一种。
显影后,也可以进行漂洗工序。漂洗工序中,以纯水等清洗显影后的基板,由此进行附着的显影液的除去、显影残渣的除去。漂洗方法可以使用公知的方法。例如可以举出喷淋漂洗(shower rinse)或浸渍漂洗等。
图案曝光及显影可以使用公知的方法或公知的显影液。例如可合适地使用日本特开2011-186398号公报、日本特开2013-83937号公报中记载的图案曝光方法及显影方法。
本发明的固化膜的制造方法优选在上述显影工序后包括对经显影的感光性组合物进行热处理的工序(后烘烤)。通过在对本发明的感光性组合物进行显影后进行热处理,可以得到强度更优异的固化膜。
上述热处理工序中的热处理温度优选为180℃以下,更优选为150℃以下,进一步优选为130℃以下。下限值优选为80℃以上,更优选为90℃以上。加热的方法没有特别限定,可以使用公知的方法。例如可以举出加热板、烘箱以及红外线加热器等。
另外,加热时间在加热板的情况下优选为1分钟~30分钟左右,除此以外的情况下优选为20分钟~120分钟左右。若为所述温度范围,则可以抑制对基板、装置的损伤地进行固化。
另外,也可以在热处理工序(后烘烤)之前,在相对较低的温度下进行烘烤后进行热处理工序(追加中烘烤工序)。在进行中烘烤的情况下,优选在80℃~150℃下加热1分钟~60分钟后,以100℃以上的温度进行热处理。另外,也可以将中烘烤、后烘烤分为三个阶段以上的多阶段来进行加热。通过设置这样的中烘烤、后烘烤,可以调整图案的形状。这些加热可以使用加热板、烘箱、红外线加热器等公知的加热方法。
另外,从提高膜硬度的观点出发,在显影工序后、热处理工序前,优选包括对经显影的感光性组合物进一步照射光的后曝光工序。
上述后曝光工序中,优选对经显影的感光性组合物的整个面进行曝光。通过在后曝光后进行后烘烤,可以由曝光部分中残留的光聚合引发剂产生引发物种,作为促进交联工序的催化剂发挥功能,从而可以促进膜的固化反应。另外,后曝光工序中,优选利用汞灯、LED灯等进行50mJ/cm2~3,000mJ/cm2左右的能量曝光。
(固化膜)
本发明的固化膜是将本发明的感光性组合物固化而得到的固化膜。
本发明的固化膜可以合适地用作层间绝缘膜(绝缘膜)、外涂膜(保护膜),更适合用作触控板用外涂膜,进一步适合用作外嵌结构触控板用外涂膜。所谓外嵌结构触控板,与后述的外嵌型的触控板显示装置为相同含义。另外,本发明的固化膜优选为通过本发明的固化膜的制造方法得到的固化膜。
利用本发明的感光性组合物,即便在低温下固化也可获得具有充分硬度的固化膜。例如可以获得硬度为H以上的固化膜。使本发明的感光性组合物固化而形成的保护膜由于固化膜物性优异,因此在有机EL显示装置、液晶显示装置的用途中有用。
其中,本发明的固化膜可以合适地用作触控板布线用保护膜,可以更适合地用作外嵌结构触控板中的布线用保护膜。
本发明的感光性组合物由于固化性及固化膜特性优异,因此作为微机电***(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)用器件的结构构件,将使本发明的感光性组合物固化而成的固化物或抗蚀图案作为隔离壁或机械驱动部件的一部分组入而使用。这种MEMS用器件例如可举出:表面声波(Surface Acoustic Wave,SAW)滤波器、本体声波(BulkAcoustic Wave,BAW)滤波器、陀螺传感器(gyrosensor)、显示器用微快门(microshutter)、图像传感器(image sensor)、电子纸、喷墨头、生物芯片(Bio-chip)以及封装剂等部件。更具体的例子例示在日本特表2007-522531号公报、日本特开2008-250200号公报、日本特开2009-263544号公报等中。
本发明的感光性组合物由于平坦性、透明性优异,因此也可用于形成例如日本特开2011-107476号公报的图2中记载的围堰(bank)层(16)及平坦化膜(57)、日本特开2010-9793号公报的图4(a)中记载的隔离壁(12)及平坦化膜(102)、日本特开2010-27591号公报的图10中记载的围堰层(221)及第3层间绝缘膜(216b)、日本特开2009-128577号公报的图4(a)中记载的第2层间绝缘膜(125)及第3层间绝缘膜(126)、或者日本特开2010-182638号公报的图3中记载的平坦化膜(12)及像素分离绝缘膜(14)等。此外,也可以合适地用于液晶显示装置中用来将液晶层保持于一定厚度的间隔件(spacer)、液晶显示装置的滤色器或滤色器保护膜、传真机(facsimile)、电子复印机、固体摄像元件等的芯片上滤色器(on-chipcolor filter)的成像光学***或光纤连接器的微透镜(microlens)。
(显示装置以及触控板)
本发明的显示装置具有本发明的固化膜。
本发明的显示装置例如可以举出有机EL显示装置、液晶显示装置以及触控板显示装置等各种显示装置。
本发明的有机EL显示装置具有本发明的固化膜。
本发明的有机EL显示装置除了具有使用本发明的感光性组合物所形成的平坦化膜或层间绝缘膜以外并无特别限制,可举出采用各种结构的公知的各种有机EL显示装置、液晶显示装置。
例如,本发明的有机EL显示装置所具有的TFT(Thin-Film Transistor,薄膜晶体管)的具体例可以举出:非晶硅-TFT、低温多晶硅-TFT、氧化物半导体TFT等。本发明的固化膜由于电特性优异,因此可组合到这些TFT中而优选地使用。
图1为有机EL显示装置的一例的构成概念图。表示底部发光型的有机EL显示装置中的基板的示意性截面图,具有平坦化膜4。
在玻璃基板6上形成底部栅极型的TFT1,以覆盖该TFT1的状态而形成包含Si3N4的绝缘膜3。在绝缘膜3中形成这里省略图示的接触孔后,在绝缘膜3上形成经由该接触孔而连接于TFT1的布线2(高度1.0μm)。布线2用来将TFT1间连接、或将后续工序中形成的有机EL元件与TFT1连接。
进而,为了使因形成布线2所致的凹凸平坦化,以嵌埋由布线2所致的凹凸的状态在绝缘膜3上形成平坦化膜4。
在平坦化膜4上,形成有底部发光型的有机EL元件。即,在平坦化膜4上,经由接触孔7与布线2连接地形成包含ITO的第一电极5。另外,第一电极5相当于有机EL元件的阳极。
形成覆盖第一电极5的边缘的形状的绝缘膜8,通过设置该绝缘膜8,可防止第一电极5与其后续工序中形成的第二电极之间的短路。
进而,图1中虽未图示,但可以隔着所需的图案掩模依次蒸镀设置空穴传输层、有机发光层以及电子传输层,然后在基板上方的整个面上形成包含A1的第二电极,使用密封用玻璃板和紫外线固化型环氧树脂进行贴合,由此进行密封,可获得对各有机EL元件连接用于驱动该有机EL元件的TFT1而成的有源矩阵型有机EL显示装置。
本发明的液晶显示装置具有本发明的固化膜。
本发明的液晶显示装置除了具有使用本发明的感光性组合物所形成的外涂膜(保护膜)、平坦化膜、层间绝缘膜以外,并无特别限制,可列举采用各种结构的公知的液晶显示装置。
例如本发明的液晶显示装置所具备的TFT(Thin-Film Transistor,薄膜晶体管)的具体例可举出:非晶硅-TFT、低温多晶硅-TFT、氧化物半导体TFT(例如铟镓锌氧化物、所谓IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide))等。本发明的固化膜由于电特性优异,因此可组合到这些TFT中而优选地使用。
另外,本发明的液晶显示装置可采用的液晶驱动方式可举出:扭转向列(TwistedNematic,TN)方式、垂直排列(Vertical Alignment,VA)方式、共面切换(In-Plane-Switching,IPS)方式、边缘场切换(Fringe Field Switching,FFS)方式、光学补偿弯曲(Optically Compensated Bend,OCB)方式等。
在面板构成中,在滤色器阵列(Color Filter on Array,COA)方式的液晶显示装置中也可以使用本发明的固化膜,例如可用作日本特开2005-284291号公报的有机绝缘膜(115)、日本特开2005-346054号公报的有机绝缘膜(212)。另外,本发明的液晶显示装置可采用的液晶取向膜的具体取向方式可举出摩擦取向法、光取向法等。另外,也可通过日本特开2003-149647号公报、日本特开2011-257734号公报中记载的聚合物支持取向(PolymerSustained Alignment,PSA)技术来进行聚合物取向支持。
另外,本发明的感光性组合物及本发明的固化膜不限定于上述用途,可以用于各种用途。例如除了平坦化膜、层间绝缘膜以外,也可以合适地用于保护膜、液晶显示装置中用于将液晶层保持于一定厚度的间隔件、固体摄像元件中设置在滤色器上的微透镜等。
图2为表示有源矩阵方式的液晶显示装置10的一例的概念性截面图。该彩色液晶显示装置10为在背面上具有背光单元12的液晶面板,并且液晶面板中,配置着与在贴附着偏振膜的2片玻璃基板14、玻璃基板15之间配置的所有像素相对应的TFT16的元件。对于形成在玻璃基板上的各元件,通过固化膜17中形成的接触孔18而将形成像素电极的ITO透明电极19布线。在ITO透明电极19上,设有液晶20的层及配置有黑色矩阵的红绿蓝(Red GreenBlue,RGB)滤色器22。
背光的光源并无特别限定,可以使用公知的光源。例如可举出:白色LED、蓝色·红色·绿色等的多色LED、荧光灯(冷阴极管)、有机EL等。
另外,液晶显示装置可设定为三维(three dimensional,3D)(立体视觉)型,也可设定为触控板型(触控板显示装置)。此外,也可设定为柔性型,可用作日本特开2011-145686号公报中记载的第2层间绝缘膜(48)、日本特开2009-258758号公报中记载的层间绝缘膜(520)。
本发明的触控板为绝缘层和/或保护层的全部或一部分包含本发明的感光性组合物的固化物的触控板。另外,本发明的触控板优选为至少具有透明基板、电极以及绝缘层和/或保护层。
本发明的触控板显示装置优选为具有本发明的触控板的触控板显示装置。本发明的触控板可为电阻膜方式、静电电容方式、超声波方式、电磁感应方式等公知的方式的任一种。其中,优选静电电容方式。
静电电容方式的触控板可举出日本特开2010-28115号公报中公开的触控板、国际公开第2012/057165号中公开的触控板。
触控板显示装置可举出:所谓内嵌(in-cell)型(例如日本特表2012-517051号公报的图5、图6、图7、图8)、所谓外嵌型(例如日本特开2012-43394号公报的图14、国际公开第2012/141148号的图2(b))、玻璃一体触控板(One Glass Solution,OGS)型、覆盖层触控(Touch on Lens,TOL)型、其他构成(例如日本特开2013-164871号公报的图6)。
另外,图3表示触控板显示装置的一例的构成概念图。
例如,本发明的固化膜适合应用于图3中的各层之间的保护膜,且也适合应用于将触控板的检测电极间隔开的层间绝缘膜。需要说明的是,触控板的检测电极优选为银、铜、铝、钛、钼、它们的合金。
图3中,110表示像素基板,140表示液晶层,120表示相对置基板,130表示传感部。像素基板110从图3的下侧开始依次具有偏振板111、透明基板112、共通电极113、绝缘层114、像素电极115、取向膜116。相对置基板120从图3的下侧开始依次具有取向膜121、滤色器122、透明基板123。传感部130分别具有相位差膜124、粘接层126、偏振板127。另外,图3中,125为传感用检测电极。本发明的固化膜可用于像素基板部分的绝缘层(114)(也称为层间绝缘膜)、各种保护膜(未图示)、像素基板部分的各种保护膜(未图示)、相对置基板部分的各种保护膜(未图示)、传感部分的各种保护膜(未图示)等。
此外,即便在静态驱动方式的液晶显示装置中,也可通过应用本发明而显示外观性高的图案。作为例子,可应用本发明作为日本特开2001-125086号公报中记载那样的聚合物网络型液晶的绝缘膜。
另外,图4为触控板显示装置的其它一例的构成概念图。
触控板显示装置包含:下部显示板200,具备薄膜晶体管(TFT)440,相当于薄膜晶体管显示板;上部显示板300,与下部显示板200相对置,在与下部显示板200相对置的面上具备多个滤色器330,相当于滤色器显示板;以及液晶层400,形成在下部显示板200与上部显示板300之间。液晶层400含有液晶分子(未图示)。
下部显示板200包含第1绝缘基板210、配置在第1绝缘基板210上的薄膜晶体管(TFT)、形成在薄膜晶体管(TFT)的上表面上的绝缘膜280、及配置在绝缘膜280上的像素电极290。薄膜晶体管(TFT)可含有栅电极220、覆盖栅电极220的栅极绝缘膜240、半导体层250、欧姆接触层260、欧姆接触层262、源电极270及漏电极272。绝缘膜280中,以薄膜晶体管(TFT)的漏电极272露出的方式形成有接触孔282。
上部显示板300包含:配置在第2绝缘基板310的一个面上且以矩阵状排列的遮光构件320、配置在第2绝缘基板310上的取向膜350、配置在取向膜上的滤色器330、及配置在滤色器330上且与下部显示板200的像素电极290相对应而对液晶层400施加电压的共通电极370。
在图4所示的触摸屏显示装置中,在第2绝缘基板310的另一面上配置传感电极410、绝缘膜420、驱动电极430及绝缘膜(保护膜)280。像这样,在图4所示的液晶显示装置的制造中,在形成上部显示板300时,可一并形成作为触控屏(touch screen)的构成要素的传感电极410、绝缘膜420及驱动电极430等。尤其使本发明的感光性组合物固化而成的固化膜可合适地用于绝缘膜280、绝缘膜420。
实施例
以下举出实施例对本发明加以更具体说明。以下的实施例中所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不偏离本发明的精神,则可适当变更。因此,本发明的范围不限定于以下所示的具体例。需要说明的是,只要无特别说明,则“份”、“%”为质量基准。
以下,在实施例中使用的缩略语的细节如下所述。
<具有2个以上烯属不饱和基团的化合物>
·DPHA:二季戊四醇六丙烯酸酯、日本化药株式会社制、6官能
·A-TMMT:季戊四醇四丙烯酸酯、新中村化学工业株式会社制、4官能
·M309:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、东亚合成株式会社制、5官能
·M-510:ARONIX M-510、东亚合成株式会社制、3官能
·M-520:ARONIX M-520、东亚合成株式会社制、5官能
·A-NOD-N:1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新中村化学工业株式会社制、2官能
·A-1:下述合成物A-1、丙烯酸系共聚物
·A-2:下述合成物A-2
·M-5300:ARONIX M-5300、东亚合成株式会社制、1官能、比较例
<光聚合引发剂>
·B-1:下述式B-1所示的化合物,肟酯化合物,通过日本特开2013-249471号公报的段落0368~0374中记载的方法合成。
·B-2:Irgacure OXE-01,肟酯化合物,BASF公司制
·B-3:Irgacure OXE-02,肟酯化合物,BASF公司制
<聚合物A1>
·SMA-3000P:苯乙烯-马来酸酐共聚物、a1∶a2=3∶1、Mw=9,500、CrayValley公司制
·SMA-EF-40:苯乙烯-马来酸酐共聚物、a1∶a2=4∶1、Mw=10,500、CrayValley公司制
·SMA-EF-60:苯乙烯-马来酸酐共聚物、a1∶a2=6∶1、Mw=11,500、CrayValley公司制
·C-1:下述合成物C-1、a1∶a2=3∶1
·C-2:下述合成物C-2、a1∶a2=4∶1
·C-3:下述合成物C-3、a1∶a2=5∶1
·SMA-1000P:苯乙烯-马来酸酐共聚物、a1∶a2=1∶1、Mw=5,500、CrayValley公司制、比较例
·SMA-2000P:苯乙烯-马来酸酐共聚物、a1∶a2=2∶1、Mw=7,500、CrayValley公司制、比较例
·SMA-EF-80:苯乙烯-马来酸酐共聚物、a1∶a2=8∶1、Mw=14,400、CrayValley公司制、比较例
·SMA-2625:苯乙烯-马来酸酐共聚物的半酯体、a1∶a2=2∶1、Mw=9,000、CrayValley公司、比较例
·SMA-17352:苯乙烯-马来酸酐共聚物的半酯体、a1∶a2=1∶1、Mw=7,000、CrayValley公司制、比较例
·聚苯乙烯:重均分子量35,000、Sigma-Aldrich公司制、比较例
<粒子>
·PMA-ST:二氧化硅粒子、日产化学工业株式会社制、数均一次粒径10~15nm
·MIBK-ST-L:有机硅溶胶、日产化学工业株式会社制、数均一次粒径40~50nm
·E-3:TTO-51、氧化钛、石原产业株式会社制、数均一次粒径20nm
·E-4:银纳米粒子、安达新产业株式会社制、数均一次粒径200nm
·E-5:ケミスノ一MP-1451、聚合物交联粒子、综研化学株式会社制、数均一次粒径0.15μm
·E-6:通过下述制备方法制备的粒子E-6、数均一次粒径300nm
<阻聚剂>
·吩噻嗪:吩噻嗪(精工化学株式会社制)
·吩噁嗪:吩噁嗪(东京化成工业株式会社制)
<烷氧基硅烷化合物>
·KBM-5103:3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、信越化学工业株式会社制
·KBM-403:3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、下文所示的结构、信越化学工业株式会社制
<表面活性剂>
·W-1:Megafac F-554、含全氟烷基的非离子表面活性剂的2%PGMEA溶液、DIC株式会社制
·W-2:Megafac F-552、氟系低聚物型表面活性剂、DIC株式会社制
<A-1的合成>
将甲基丙烯酸(86.1质量份(1.0摩尔当量))及二乙二醇乙基甲基醚(99.9质量份)的混合溶液在氮气流下加热至70℃。一边搅拌该混合溶液,一边用时2.5小时滴加自由基聚合引发剂V-65(和光纯药工业株式会社制、4.5质量份)及二乙二醇乙基甲基醚(90.0质量份)的混合溶液。滴加结束后,在70℃进行5小时反应由此得到粘合剂a-1的二乙二醇乙基甲基醚溶液(固体含量浓度:40质量%)。
在上述粘合剂a-1溶液中进一步加入甲基丙烯酸缩水甘油酯(113.7质量份(0.8摩尔当量))、苄基三乙基铵(4.82质量)、二乙二醇乙基甲基醚(85.3质量),在75℃进行反应,由此得到A-1的二乙二醇乙基甲基醚溶液(固体含量浓度:40质量%)。所得到的A-1的通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的重均分子量为20,000。
<A-2的合成>
将六亚甲基二异氰酸酯三聚物(旭化成株式会社制、TPA-100)50.4份和双季戊四醇五丙烯酸酯(将Aldrich公司产品进行柱纯化后使用)157.4份在甲苯溶剂中进行混合,添加作为固化催化剂的U-CAT SA 102(Sanapro株式会社制)0.2份,在氮气氛下于60℃加热6小时。
放置冷却后,将反应混合物用硅胶柱色谱进行纯化、分离而得到A-2。
<C-1的合成>
在三口烧瓶中加入丙二醇单甲基醚乙酸酯(119.9g),在氮气氛下升温至85℃。制备加入甲基丙烯酸(22.3g:达到全部单体成分中的11.2质量%的量)、甲基丙烯酸甲酯(41.8g:达到全部单体成分中的20.9质量%的量)、苯乙烯(99.9g:相当于全部单体成分中的50.0质量%)、V-601(11.17g)(和光纯药工业株式会社制)、4-甲氧基苯酚(0.01g)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(15.0g)的溶液作为滴加液1,制备加入衣康酸酐(35.8g:相当于全部单体成分中的17.9质量%)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(236.3g)、4-甲氧基苯酚(0.01g)的溶液作为滴加液2。
在维持85℃±1℃的三口烧瓶溶液中,用时2小时滴加滴加液1,在滴加液1的滴加开始15分钟后起用时2小时15分钟滴加滴加液2。
滴加液2的滴加结束后,在85℃±1℃搅拌1小时30分钟后,加入V-601(4.50g),进一步在85℃±1℃搅拌4小时。通过将其冷却至室温,由此得到聚合物C-1(固体含量浓度35.0质量%、Mw=13,000)。
<C-2的合成>
除了将苯乙烯的使用量改为124.9g、将甲基丙烯酸甲酯的使用量改为19.0g、将衣康酸酐的使用量改为33.6g以外,与聚合物C-1的情况同样地进行,得到聚合物C-2(固体含量浓度35.0质量%、Mw=12,000)。
<C-3的合成>
除了将甲基丙烯酸的使用量改为17.2g、将苯乙烯的使用量改为145.7g、将甲基丙烯酸甲酯的使用量改为5.6g、将衣康酸酐的使用量改为31.4g以外,与聚合物C-1的情况同样地进行,得到聚合物C-3(固体含量浓度35.0质量%、Mw=11,200)。
<E-6的制备>
在Seahostar KE-P30(无定形二氧化硅粒子、株式会社日本触媒制、平均粒径0.3μm)100质量份中加入甲醇480质量份,在混合罐中进行搅拌,制成20质量%的二氧化硅分散液。
进而加入丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷20质量份及二异丙氧基铝乙酸乙酯1.5质量份进行混合后,加入离子交换水9质量份。在60℃进行8小时反应后冷却至室温,添加乙酰丙酮1.8质量份。以总液量为大致恒定的方式一边添加甲乙酮一边进行减压蒸馏,由此将溶剂置换。
最终调节使得固体成分达到20质量%从而制备了分散液E-6。
(实施例1~44以及比较例1~10)
<感光性组合物的制备>
将下述表1~表2所述的各成分和作为溶剂的丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)进行配合、搅拌而制成溶剂的溶液和/或分散液,利用孔径0.3μm的聚四氟乙烯制过滤器进行过滤,得到了实施例1~44以及比较例1~10的各感光性组合物。对PGMEA的配合量进行调整使得各感光性组合物的固体含量为20%。
下述表1~表2的各成分的添加量的单位为质量份。
另外,表中的各成分的“种类”一栏中记载“-”的例子是指不含有该成分。
“聚合物A1”一栏中的“a1∶a2”一栏中记载“聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例”,“酸酐值(mmol/g)”一栏中记载通过上述方法测定的聚合物A1的酸酐值。
需要说明的是,聚合物不含有结构单元a1和/或结构单元a2的情况下,“a1∶a2”一栏中记载“-”。
使用所得到的各感光性组合物进行以下评价。将评价结果示于表3中。
另外,对于各感光性组合物,测定相对于总固体成分的酸值,记载于“各感光性组合物中的酸值(mgKOH/g)”一栏。酸值的测定通过上述的方法进行。“各感光性组合物中的酸值(mgKOH/g)”一栏中记载的“<1.0”的例子表示感光性组合物的相对于总固体成分的酸值小于1.0mgKOH/g。
<耐汗性的评价>
将各感光性组合物旋涂至经溅射制膜的铜基板上,进行90℃、120秒的预烘烤,得到了膜厚2.0μm的涂布膜。
接着,利用高压汞灯进行500mJ/cm2(i射线换算)的光照射,进而在烘箱进行120℃、60分钟烘烤由此制作固化膜,得到了人工汗液耐性评价用试样。
接着,以JIS标准(JIS L0848)为参考制成了酸性的人工汗。将该人工汗30μl滴加至该评价试样表面,之后用时24小时使汗自然干燥。
使经干燥的评价用试样在高温高湿(85℃RH85%)下静置72小时。
铜腐蚀以滴加汗并进行干燥的点为中心,腐蚀以同心圆状推进。进行评价用基板的表面状态的观察,测定从中心起腐蚀推进的距离,依据以下的评分进行评价。
3、4、及5为实用水平,优选为4或5,更优选为5。
5:保护膜表面完全没有变化。
4:保护膜表面可看到极微弱的痕迹,并且腐蚀的距离为0.5mm以下。
3:保护膜表面可看到痕迹,并且腐蚀的距离为0.5mm以上且10mm以下。
2:保护膜表面有铜些许变蓝的痕迹,并且腐蚀的距离为10mm以上且20mm以下。
1:保护膜表面有铜严重变蓝的痕迹,并且腐蚀的距离为20mm以上。
<拖尾的评价>
在玻璃基板(EAGLE XG、0.7mm厚(康宁公司制))上旋涂涂布各感光性组合物后,在90℃/120秒加热板上进行预烘烤使溶剂挥发,形成了膜厚2.0μm的感光性组合物层。
接着,使用超高压汞灯,隔着规定掩模,以使得40μm线宽与间距(L/S=1/1)以底部尺寸计恰好为40μm的曝光量对所得到的感光性组合物层进行了曝光。
并且,利用碱显影液(2.38%的四甲基氢氧化铵水溶液)对曝光后的感光性组合物层进行23℃/60秒钟的显影后,利用超纯水进行20秒漂洗。
在经这些操作所得到的图案化基板上,使用扫描电子显微镜对接触孔图案的截面进行观察,将所观察的膜厚的一半的位置起的锥形长度作为拖尾进行评价。评价基准如下所述,3、4及5为实用水平,优选为4或5,更优选为5。
评价基准如下所述。
5:拖尾的长度小于1μm。
4:拖尾的长度为1μm以上且小于2μm。
3:拖尾的长度为2μm以上且小于3μm。
2:拖尾的长度为3μm以上且小于5μm。
1:拖尾的长度为5μm以上。
<铅笔硬度的评价>
将通过上述方法制备的各感光性组合物旋涂在玻璃基板上,进行90℃、120秒钟的预烘烤,得到膜厚2.0μm的涂布膜。然后,利用高压汞灯进行500mJ/cm2(i射线换算)的光照射,进而使用烘箱进行120℃、60分钟的烘烤,由此制作固化膜。
对于所得到的固化膜,通过依据JIS K5600:1999的方法(负重750g)进行铅笔硬度试验,评价了膜硬度。4H以上为实用范围,优选为5H以上,更优选为6H以上。
<透射率的评价>
将所调制的各组合物旋涂至玻璃基板上,进行90℃、120秒的预烘烤,得到膜厚2.0μm的涂布膜。然后利用高压汞灯进行500mJ/cm2(i射线换算)的光照射,进而使用烘箱进行120℃、60分钟的烘烤,由此制成固化膜。
对于所得到的固化膜,使用雾度计NDH7000(日本电色工业株式会社制)测定了总光线透射率。上述透射率越高,则可以说固化膜的透明性越优异。
3、4及5为实用水平,优选为4或5,更优选为5。
评价基准如下所述。
5:总光线透射率为98%以上。
4:总光线透射率为95%以上且小于98%。
3:总光线透射率为90%以上且小于95%。
2:总光线透射率为80%以上且小于90%。
1:总光线透射率为小于80%。
表1
表2
表3
<显示装置的制作>
在图4所示的显示装置中,将本发明的各实施例中得到的感光性组合物用于触摸检测电极保护膜(绝缘膜、420),分别制作了显示装置。具体而言,保护膜(420)如下形成:将各实施例中得到的感光性组合物进行狭缝涂布,进行90℃、120秒的预烘烤,利用高压汞灯进行500mJ/cm2(i射线换算)的光照射,进而利用烘箱进行120℃、60分钟烘烤,由此形成。显示装置的其它部分依据在日本特开2013-168125号公报中作为图19而记载的制造方法进行制作。制作的显示装置的显示性能、触摸检测性能均优异。
<触控板的制造>
在形成有200nm厚度的铜膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板(100mm×100mm)上涂布下述抗蚀组合物并进行曝光、显影,进行抗蚀层的图案化。此处,抗蚀层的图案以具有网状的触控传感器部分、0.02mm~0.05mm宽度的引出用布线部分、与连接端子对应的图案的方式进行图案化。
之后,利用铜蚀刻剂(Clean Etch SE-07、菱江化学株式会社制、7倍稀释品)进行蚀刻后,除去抗蚀层,由此制作了包含铜布线层的基板。该布线层具有:具有线宽5μm、布线膜厚200nm、布线间距1∶600的铜布线图案的触控传感器部、引出用布线部以及与连接端子对应的图案部。
在该基板上将各实施例中得到的感光性组合物进行狭缝涂布,进行90℃、120秒的预烘烤,利用高压汞灯进行500mJ/cm2(i射线换算)的光照射,进而利用烘箱进行120℃、60分钟的烘烤,由此形成第1触控板部件。另外,以与上述同样的方法形成第2触控板部件,贴合第1及第2触控板部件。将上述第1及第2触控板部件中的与连接端子对应的图案部利用柔性的印刷基板(FPC)与驱动IC(集成电路)连接,制造了触控板。
然后,对于上述触控板,对存在触摸操作时产生的静电电容的变化进行测量,对有无触摸操作进行确认。另外,在触摸操作时,对可否检测触摸位置进行了测试。
在上述触控板中,也确认没有问题地进行运转。
<抗蚀剂组合物>
将下述各成分溶解混合,利用口径0.2μm的聚四氟乙烯制过滤器进行过滤,得到了抗蚀剂组合物。
·PHS-EVE(对羟基苯乙烯的1-乙氧基乙基保护体/对羟基苯乙烯共聚物(30摩尔%/70摩尔%)、下述结构):71.4份
·下述丙烯酸聚合物:28.6份
·IRGACURE PAG103(BASF公司制):2.7份
·二丁氧基蒽:2.7份
·环氧树脂(JER157S65、日本环氧树脂株式会社制):2.7份
·溶剂PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯):进行调整使得不挥发成分相对于组合物整体为10质量%。
需要说明的是,上述丙烯酸系聚合物(Acrylic polymer)的各结构单元中的括弧右下的数字表示摩尔比。
2015年11月30日申请的日本国专利申请第2015-233626号的公开其整体通过参考的方式并入本说明书中。
本说明书中记载的所有文献、专利申请以及技术标准以各个文献、专利申请以及技术标准通过参考的方式并入与具体且分别记载的情况相同的程度通过参考的方式并入本说明书中。
Claims (16)
1.一种感光性组合物,其含有:
具有2个以上烯属不饱和基团的化合物、
光聚合引发剂、
含有下述式1所示的结构单元a1及具有羧酸酐结构的结构单元a2的聚合物A1、
粒子、和
溶剂,
所述聚合物A1中的结构单元a1与结构单元a2的摩尔含量比例为a1∶a2=3∶1~6∶1的范围,
所述聚合物A1的酸酐值为1.30~3.00mmol/g,
所述粒子的数均一次粒径为10~200nm,
式1中,R1各自独立地表示羟基、烷基、芳基、烷氧基、羧基或卤原子,R2表示氢原子、烷基或芳基,n表示0~5的整数。
2.根据权利要求1所述的感光性组合物,其中,
所述聚合物A1的含量相对于感光性组合物的总固体成分为0.5~8质量%。
3.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述粒子的含量相对于感光性组合物的总固体成分为10~40质量%。
4.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述具有2个以上烯属不饱和基团的化合物的含量相对于感光性组合物的总固体成分为30~70质量%。
5.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其还含有阻聚剂。
6.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,
感光性组合物的相对于总固体成分的酸值为100mgKOH/g以下。
7.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述结构单元a2为包含五元环的环状羧酸酐结构的结构单元。
8.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述结构单元a2含有下述式a2-1所示的结构单元和/或下述式a2-2所示的结构单元,
9.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述结构单元a2含有下述式a2-1所示的结构单元,
10.一种固化膜的制造方法,其至少依次包括工序a~工序d:
工序a:将权利要求1或2所述的感光性组合物涂布于基板上的涂布工序;
工序b:从所涂布的感光性组合物除去溶剂的溶剂除去工序;
工序c:利用活化光线对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行曝光的曝光工序;以及
工序d:对感光性组合物进行热处理的热处理工序。
11.一种固化膜的制造方法,其至少依次包括工序1~工序5:
工序1:将权利要求1~9中任一项所述的感光性组合物涂布于基板上的涂布工序;
工序2:从所涂布的感光性组合物除去溶剂的溶剂除去工序;
工序3:利用活化光线对除去溶剂后的感光性组合物的至少一部分进行曝光的曝光工序;
工序4:利用水性显影液对经曝光的感光性组合物进行显影的显影工序;以及
工序5:对经显影的感光性组合物进行热处理的热处理工序。
12.根据权利要求11所述的固化膜的制造方法,其中,
工序5中的热处理温度为80~150℃。
13.一种固化膜,其是将权利要求1~9中任一项所述的感光性组合物固化而成的。
14.根据权利要求13所述的固化膜,其是层间绝缘膜或外涂膜。
15.一种触控板,其具有权利要求13或14所述的固化膜。
16.一种显示装置,其具有权利要求13或14所述的固化膜。
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