CN110226129A - 感光性组合物、固化膜、滤色器、固体摄像元件及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够形成颜色不均匀受到抑制的固化膜的感光性组合物、固化膜、滤色器、固体摄像元件及图像显示装置。感光性组合物包含具有烯属不饱和基团的化合物、色材及光聚合引发剂,色材的含量相对于感光性组合物的总固体成分为50质量%以上,具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,具有烯属不饱和基团的重均分子量3000以上的化合物的含量为70质量%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种感光性组合物。更详细而言,涉及一种包含色材的感光性组合物。并且,本发明涉及一种使用了感光性组合物的固化膜、滤色器、固体摄像元件及图像显示装置。
背景技术
近年来,由于数码相机、带照相机的移动电话等的普及,电荷耦合元件(CCD)图像传感器等固体摄像元件的需求大幅增长。使用滤色器作为显示器和光学元件的关键器件。
滤色器利用包含具有烯属不饱和基团的化合物、色材及光聚合引发剂的感光性组合物等来制造(参考专利文献1、2)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-070601号公报
专利文献2:日本特开2012-173635号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
通过本发明人的研究,关于包含具有烯属不饱和基团的化合物、色材及光聚合引发剂的感光性组合物,可知随着固体成分中的色材浓度的提高,对得到的固化膜容易产生颜色不均匀。
用于解决技术课题的手段
因此,本发明的目的在于提供一种能够形成颜色不均匀受到抑制的固化膜的感光性组合物、固化膜、滤色器、固体摄像元件及图像显示装置。
通过本发明人的研究,发现后述的感光性组合物能够形成颜色不均匀受到抑制的固化膜,从而完成了本发明。本发明提供以下。
<1>一种感光性组合物,其包含具有烯属不饱和基团的化合物、色材及光聚合引发剂,其中,
色材的含量相对于感光性组合物的总固体成分为50质量%以上,
具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中的、具有烯属不饱和基团的重均分子量3000以上的化合物A的含量为70质量%以上。
<2>根据<1>所述的感光性组合物,其具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,化合物A的含量为90质量%以上。
<3>根据<1>或<2>所述的感光性组合物,其中,
化合物A包含在侧链具有烯属不饱和基团的重复单元。
<4>根据<3>所述的感光性组合物,其中,在侧链具有烯属不饱和基团的重复单元在侧链具有选自乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲代烯丙基、(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、肉桂酰基及马来酰亚胺基中的至少一种基团。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的感光性组合物,其中,
化合物A还包含具有接枝链的重复单元。
<6>根据<5>所述的感光性组合物,其中,
接枝链包含选自聚酯结构、聚醚结构、聚(甲基)丙烯酸结构、聚氨酯结构、聚脲结构及聚酰胺结构中的至少一种结构。
<7>根据<5>所述的感光性组合物,其中,
接枝链包含聚酯结构。
<8>根据<5>至<7>中任一项所述的感光性组合物,其中,
具有接枝链的重复单元的重均分子量为1000以上。
<9>根据<1>至<8>中任一项所述的感光性组合物,其中,
化合物A包含具有烯属不饱和基团的重复单元及具有接枝链的重复单元。
<10>根据<1>至<9>中任一项所述的感光性组合物,其中,
化合物A包含由下述式(A-1-1)表示的重复单元及由下述式(A-1-2)表示的重复单元;
[化学式1]
式(A-1-1)中,X1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基团,Y1表示包含烯属不饱和基团的基团;
式(A-1-2)中,X2表示重复单元的主链,L2表示单键或2价的连接基团,W1表示接枝链。
<11>根据<9>或<10>所述的感光性组合物,其中,
化合物A还包含具有酸基的重复单元。
<12>根据<1>至<11>中任一项所述的感光性组合物,其中,
化合物A的烯属不饱和基团含量为0.2~5.0mmol/g。
<13>根据<1>至<12>中任一项所述的感光性组合物,其中,
化合物A的酸值为20~150mgKOH/g。
<14>一种固化膜,其由<1>至<13>中任一项所述的感光性组合物得到。
<15>一种滤色器,其具有<14>所述的固化膜。
<16>一种固体摄像元件,其具有<14>所述的固化膜。
<17>一种图像显示装置,其具有<14>所述的固化膜。
发明效果
通过本发明,可提供一种能够形成颜色不均匀受到抑制的固化膜的感光性组合物。并且,能够提供一种颜色不均匀受到抑制的固化膜、滤色器、固体摄像元件及图像显示装置。
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。
本说明书中的基团(原子团)的标记中,未标有经取代及未经取代的标记包含不具有取代基的基团,并且包含具有取代基的基团。例如,“烷基”不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),也包含具有取代基的烷基(取代烷基)。
本说明书中所谓“曝光”除非另有说明,则不仅指使用光进行的曝光,也指曝光中包含使用电子束、离子束等粒子束的绘制。并且,作为曝光中使用的光,通常可举出水银灯的明线光谱、准分子激光代表的远紫外线、极紫外线(EUV光)、X射线、电子束等光化射线或放射线。
本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指记载于“~”的前后的数值作为下限值及上限值包含的范围。
本说明书中,总固体成分是指从组合物的总成分去除溶剂的成分的合计量。
本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯这两个或任一个,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸这两个或任一个,“(甲基)烯丙基”表示烯丙基及甲代烯丙基这两个或任一个,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基这两个或任一个。
本说明书中,“工序”这一词不仅指独立的工序,即使无法与其他工序明确区别的情况下,只要实现该工序的预期作用,则也包含于本术语中。
本说明书中,重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)定义为作为聚苯乙烯换算值通过凝胶渗透色谱(GPC)来进行测量。
<感光性组合物>
本发明的感光性组合物为包含具有烯属不饱和基团的化合物、色材及光聚合引发剂的感光性组合物,其特征在于,色材的含量相对于感光性组合物的总固体成分为50质量%以上,具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中的、具有烯属不饱和基团的重均分子量3000以上的化合物A的含量为70质量%以上。
通过本发明的感光性组合物,能够制造颜色不均匀受到抑制的固化膜。得到这种效果的原因推测如下。在感光性组合物中,推测具有烯属不饱和基团的化合物的烯属不饱和键基与色材相互作用,并且色材与具有烯属不饱和基团的化合物接近。本发明的感光性组合物作为具有烯属不饱和基团的化合物包含具有烯属不饱和基团的重均分子量3000以上的化合物A,并且,具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中的化合物A的含量为70质量%以上,因此推测化合物A存在于色材附近。即,推测感光性组合物中使色材被化合物A包围的方式存在。化合物A为分子量高的化合物,因此推测色材彼此的凝聚因化合物A存在于色材的附近而得到抑制。并且,推测化合物A在色材的附近固化,因此抑制膜中的色材的凝聚,其结果能够形成颜色不均匀受到抑制的固化膜。
并且,就本发明的感光性组合物而言,色材的含量相对于感光性组合物的总固体成分为50质量%以上,因此能够在维持期望的分光特性的同时使其薄膜化。因此,能够实现滤色器等的低高度化。
以下,对能够构成本发明的感光性组合物的各成分进行说明。
<<色材>>
本发明的感光性组合物含有色材。在本发明中,色材可以为颜料,也可以为染料。也可以同时使用颜料和染料。本发明中使用的色材优选为包含颜料。并且,色材中的颜料的含量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,尤其优选为90质量%以上。并且,色材可以仅为颜料。
作为颜料,可举出无机颜料、有机颜料,优选为有机颜料。作为颜料的平均粒径,优选为20~300nm,更优选为25~250nm,进一步优选为30~200nm。在此所说的“平均粒径”是指对颜料的初级颗粒集合而成的次级颗粒的平均粒径。并且,颜料的次级颗粒的粒径分布(以下,也简称为“粒径分布”。)为属于(平均粒径±100)nm的次级颗粒为整体的70质量%以上,优选为80质量%以上。另外,次级颗粒的粒径分布能够利用散射强度分布来测量。并且,利用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)观察初级颗粒的平均粒径,在粒子未凝聚的部分测量100个粒子的尺寸,通过计算平均值而求出平均粒径。
作为有机颜料,例如可举出以下所示的颜料。能够单独使用一种以下所示的有机颜料,还能够同时使用两种以上。
比色指数(C.I.)Pigment Yellow(颜料黄)1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等(以上为黄色颜料)、
C.I.Pigment Orange(颜料橙)2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73等(以上为橙色颜料)、
C.I.Pigment Red(颜料红)1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、269、270、272、279等(以上为红色颜料)、
C.I.Pigment Green(颜料绿)7、10、36、37、58、59等(以上为绿色颜料)、
C.I.Pigment Violet(颜料紫)1、19、23、27、32、37、42等(以上为紫色颜料)、
C.I.Pigment Blue(颜料蓝)1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80等(以上为蓝色颜料)。
并且,作为绿色颜料,能够使用1分子中的卤素原子数为平均10~14个,溴原子为平均8~12个,氯原子为平均2~5个的卤化锌酞菁颜料。作为具体例可举出国际公开WO2015/118720公报中记载的化合物。
并且,作为蓝色颜料还能够使用具有磷原子的铝酞菁化合物。作为具体例,可举出日本特开2012-247591号公报的0022~0030段、日本特开2011-157478号公报的0047段中记载的化合物等。
作为染料无特别限定,能够使用公知的染料。作为化学结构,能够使用吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三芳基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、亚苄基系、氧杂菁系、吡唑并***偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻嗪系、吡咯并吡唑甲亚胺系、呫吨系、酞菁系、苯并吡喃系、靛蓝系、吡咯亚甲基系等染料。并且,还能够优选地使用日本特开2012-158649号公报中记载的噻唑化合物、日本特开2011-184493号公报中记载的偶氮化合物、日本特开2011-145540号公报中记载的偶氮化合物。并且,作为黄色染料,还能够使用日本特开2013-054339号公报的0011~0034段中记载的喹酞酮化合物、日本特开2014-026228号公报的0013~0058段中记载的喹酞酮化合物等。
并且,在本发明中,还能够使用色素多聚体作为色材。色素多聚体优选为溶解于溶剂中来使用的染料,但色素多聚体也可形成粒子,当色素多聚体为粒子时,通常以分散于溶剂中的状态使用。粒子状态的色素多聚体例如能够通过乳化聚合来得到,可举出日本特开2015-214682号公报中记载的化合物及制造方法作为具体例。色素多聚体在一分子中具有2个以上色素结构,优选为具有3个以上的色素结构。上限并无特别限定,但能够设为100以下。一分子中具有的多个色素结构可以为同一色素结构,也可以为不同色素结构。
色素多聚体的重均分子量(Mw)优选为2000~50000。下限优选为3000以上,进一步优选为6000以上。上限优选为30000以下,进一步优选为20000以下。
色素多聚体具有的色素结构可举出来自在可见区域(优选为波长400~700nm的范围、更优选为400~650nm的范围)内具有吸收的色素化合物的结构。例如,可举出三芳基甲烷色素结构、呫吨色素结构、蒽醌色素结构、花青色素结构、方酸菁色素结构、喹酞酮色素结构、酞菁色素结构、亚酞菁色素结构、偶氮色素结构、吡唑并***色素结构、二吡咯亚甲基色素结构、异吲哚啉色素结构、噻唑色素结构、苯并咪唑色素结构、紫环铜色素结构、二酮吡咯并吡咯色素结构、二亚胺色素结构、萘酞菁色素结构、萘嵌苯(rylene)色素结构、二苯并呋喃酮色素结构、部花青色素结构、克酮鎓色素结构、氧杂菁色素结构等。
色素多聚体优选为包含由式(A)表示的重复单元、由式(B)表示的重复单元、及由式(C)表示的重复单元中的至少一个,或由式(D)表示。
[化学式2]
式(A)中,X1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基团,D1表示色素结构。对式(A)的详细内容能够参考日本特开2013-029760号公报的0138~0152段,该内容被编入本说明书中。
式(B)中,X2表示重复单元的主链,L2表示单键或2价的连接基团,D2表示具有能够与Y2离子键合或配位键合的基基团的色素结构,Y2表示能够与D2离子键合或配位键合而成的基团。对式(B)的详细内容,能够参考日本特开2013-029760号公报的0156~0161段,该内容被编入本说明书中。
式(C)中,L3表示单键或2价的连接基团,D3表示色素结构,m表示0或1。对式(C)的详细内容,能够参考日本特开2013-029760号公报的0165~0167段,该内容被编入本说明书中。
式(D)中,L4表示(n+k)价的连接基团,L41及L42分别独立地表示单键或2价的连接基团,D4表示色素结构,P4表示取代基,n表示2~15,k表示0~13,n+k表示2~15。n为2以上时,多个D4可以互不相同,也可相同。k为2以上时,多个P4可以互不相同,也可相同。
作为L4表示的(n+k)价的连接基团,可举出日本特开2008-222950号公报的0071~0072段中记载的连接基团、日本特开2013-029760号公报的0176段中记载的连接基团等。
P4表示的取代基可举出酸基、固化性基等。作为固化性基,可举出烯属不饱和基团、环氧基、恶唑啉基、羟甲基等。作为烯属不饱和基团,可举出乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等。作为酸基,可举出羧基、磺酸基、磷酸基等。P4表示的取代基可以为具有重复单元的1价的聚合物链。具有重复单元的1价的聚合物链优选为具有来自乙烯基化合物的重复单元的1价的聚合物链。
D4表示的色素结构为去除1个以上的色素化合物具有的任意原子而得的结构,色素化合物的一部分可以键合于L41。并且,也可以为包含在主链或侧链上具有色素结构(去除1个以上的色素化合物具有的任意原子而得的结构)的重复单元的聚合物链。上述聚合物链只要包含色素结构就没有特别限定,但优选为选自(甲基)丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、及、(甲基)丙烯酸/苯乙烯系树脂中的一种。作为聚合物链的重复单元没有特别限定,但可举出由式(A)表示的重复单元、由式(C)表示的重复单元等。并且,构成聚合物链的所有重复单元中的、具有色素结构的重复单元的合计优选为5~60摩尔%,更优选为10~50摩尔%,进一步优选为20~40摩尔%。
由式(D)表示的色素多聚体优选为由式(D-1)表示的结构。
[化学式3]
式(D-1)中,L4表示(n+k)价的连接基团。n表示2~15,k表示0~13。D4表示色素结构,P4表示取代基。B41及B42分别独立地表示单键、-O-、-S-、-CO-、-NR-、-O2C-、-CO2-、-NROC-、或-CONR-。R表示氢原子、烷基或芳基。C41及C42分别独立地表示单键或2价的连接基团。S表示硫原子。当n为2以上时,多个D4可以互不相同,也可相同。当k为2以上时,多个P4可以互不相同,也可相同。n+k表示2~15。
式(D-1)的L4、D4及P4与式(D)的L4、D4及P4含义相同。
式(D-1)的B41及B42优选为单键、-O-、-CO-、-O2C-、-CO2-、-NROC-或-CONR-,更优选为单键、-O-、-CO-、-O2C-或-CO2-。R表示氢原子、烷基或芳基。
作为式(D-1)的C41及C42表示的2价的连接基团,优选为亚烷基、亚芳基及将这些组合而成的基团。亚烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~10。亚烷基可以为直链、支链、环状中的任一种。亚芳基的碳原子数优选为6~30,更优选为6~12。
作为色素多聚体,还能够使用日本特开2011-213925号公报、日本特开2013-041097号公报、日本特开2015-028144号公报、日本特开2015-030742号公报等中记载的化合物。
色材的含量相对于感光性组合物的总固体成分为50质量%以上,优选为55质量%以上,更优选为60质量%以上。上限能够设为80质量%以下。
并且,色材总量中的红色色材的含量为60质量%以上时,更优选为还包含黄色色材,红色色材与黄色色材的合计量为80质量%以上时,能够优选地用作红色的着色层形成用感光性组合物。并且,色材总量中的绿色色材的含量为60质量%以上时,更优选为还包含黄色色材,绿色色材与黄色色材的合计量为80质量%以上时,能够优选地用作绿色的着色层形成用感光性组合物。
并且,色材总量中的蓝色色材的含量为60质量%以上时,更优选为还包含紫色色材,蓝色色材与紫色色材的合计量为80质量%以上时,能够优选地用作蓝色的着色层形成用感光性组合物。
<<具有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烯属不饱和基团的化合物。具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,具有烯属不饱和基团的重均分子量为3000以上的化合物A(以下也称为化合物A)的含量为70质量%以上,优选为80质量%以上,更优选为85质量%以上,进一步优选为90质量%以上。并且,用于本发明的感光性组合物的具有烯属不饱和基团的化合物实际上可以仅由化合物A构成。具有烯属不饱和基团的化合物实际上仅由化合物A构成是指,具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,化合物A的含量为99质量%以上,优选为99.5质量%以上,进一步优选为仅由化合物A构成。
(化合物A)
化合物A的重均分子量为3000以上,优选为3000~50,000,更优选为7000~40,000,进一步优选为10000~30000。如果化合物A的重均分子量为3000以上,则色材等的分散性良好,容易形成颜色不均匀受到抑制的固化膜。在本发明中,化合物A还能够用作分散剂。
作为化合物A具有的烯属不饱和基团,可优选举出乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲代烯丙基、(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、肉桂酰基及马来酰亚胺基,(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、马来酰亚胺基,更优选为(甲基)丙烯酰基,尤其优选为丙烯酰基。(甲基)丙烯酰基的反应性特别优异,并且,由于空间位阻效应小,因此在色材的附近容易固化,可更加显著地得到本发明的效果。
化合物A的烯属不饱和基团含量(以下也称为C=C值)优选为0.2~5.0mmol/g。上限更优选为4.0mmol/g以下,进一步优选为3.0mmol/g以下。下限更优选为0.3mmol/g以上。化合物A的C=C值为表示每1g化合物A的固体成分的C=C基团的摩尔量的数值。化合物A的C=C值通过碱处理从化合物A萃取C=C基团部位(例如,后述P-1中的甲基丙烯酸、P-2中的丙烯酸)的低分子成分(a),通过高效液相色谱法(HPLC)测量其含量,并能够由下述式计算。并且,当无法从化合物A通过碱处理萃取C=C基团部位时,使用NMR法(核磁共振)测量而得的值。
化合物A的C=C值[mmol/g]=(低分子成分(a)的含量[ppm]/低分子成分(a)的分子量[g/mol])/(化合物A的称量值[g]×(化合物A的固体成分浓度[质量%]/100)×10)
化合物A优选为包含于侧链具有烯属不饱和基团的重复单元,更优选为包含由下述式(A-1-1)表示的重复单元。并且,化合物A中,具有烯属不饱和基团的重复单元在化合物A的所有重复单元中优选为含有10摩尔%以上,更优选为含有10~80摩尔%,进一步优选为含有20~70摩尔%。
[化学式4]
式(A-1-1)中,X1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基团,Y1表示具有烯属不饱和基团的基团。
式(A-1-1)中,作为X1表示的重复单元的主链无特别限定。只要为公知的能够进行聚合的单体形成的连接基团则没有特别限制。例如可举出聚(甲基)丙烯酸系连接基团、聚亚烷基亚胺系连接基团、聚酯系连接基团、聚氨酯系连接基团、聚脲系连接基团、聚酰胺系连接基团、聚醚系连接基团、聚苯乙烯系连接基团等,从原材料的获取性和制造适用性方面考虑,优选为聚(甲基)丙烯酸系连接基团、聚亚烷基亚胺系连接基团,更优选为(甲基)丙烯酸系连接基团。
式(A-1-1)中,作为L1表示的2价的连接基团,可举出亚烷基(优选为碳原子数1~12的亚烷基)、亚烷氧基(优选为碳原子数1~12的亚烷氧基)、氧化烯羰基(优选为碳原子数1~12的氧化烯羰基)、亚芳基(优选为碳原子数6~20的亚芳基)、-NH-、-SO-、-SO2-、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-及将这些组合2个以上而成的基团。亚烷基、亚烷氧基中的亚烷基、氧化烯羰基中的亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一个,优选为直链状或支链状。并且,亚烷基、亚烷氧基中的亚烷基、氧化烯羰基中的亚烷基可以具有取代基,也可以无取代。作为取代基,可举出羟基、烷氧基等,从制造适用性方面考虑优选为羟基。
式(A-1-1)中,作为Y1表示的具有烯属不饱和基团的基团,可举出包含选自乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲代烯丙基、(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、肉桂酰基及马来酰亚胺基中的至少一种的基团,优选为(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、马来酰亚胺基,更优选(甲基)丙烯酰基,进一步优选为丙烯酰基。
作为由式(A-1-1)表示的重复单元的具体例,可举出由下述式(A-1-1a)表示的重复单元、由下述式(A-1-1b)表示的重复单元等。
[化学式5]
式(A-1-1a)中,Ra1~Ra3分别独立地表示氢原子或烷基,Q1a表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或亚苯基,L1表示单键或2价的连接基团,Y1表示具有自由基聚合性的烯属不饱和基团的基团。Ra1~Ra3表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3,进一步优选为1。Q1a优选为-COO-或-CONH-,更优选为-COO-。
式(A-1-1b)中,Ra10及Ra11分别独立地表示氢原子或烷基,m1表示1~5的整数,L1表示单键或2价的连接基团,Y1表示具有自由基聚合性的烯属不饱和基团的基团。Ra10及Ra11表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3。
化合物A优选为还包含具有接枝链的重复单元。化合物A包含具有接枝链的重复单元,因此能够通过接枝链引起的空间位阻效应更有效地抑制色材的凝聚等。化合物A优选为在化合物A的所有重复单元中,含有1.0~60摩尔%的具有接枝链的重复单元,更优选为含有1.5~50摩尔%。
在本发明中,化合物A中的接枝链是指从重复单元的主链分支而延伸的聚合物链。对于接枝链的长度没有特别限制,但接枝链越长,立体排斥效果越高,能够提高色材等的分散性。作为接枝链,去除氢原子后的原子数优选为40~10000,去除氢原子后的原子数更优选为50~2000,去除氢原子后的原子数进一步优选为60~500。
接枝链优选为包含选自聚酯结构、聚醚结构、聚(甲基)丙烯酸结构、聚氨酯结构、聚脲结构及聚酰胺结构中的至少一种结构,更优选为包含选自聚酯结构、聚醚结构及聚(甲基)丙烯酸结构中的至少一种结构,进一步优选为包含聚酯结构。作为聚酯结构,可举出由下述式(G-1)、式(G-4)或式(G-5)表示的结构。并且,作为聚醚结构可举出由下述式(G-2)表示的结构。并且,作为聚(甲基)丙烯酸结构可举出由下述式(G-3)表示的结构。
[化学式6]
在上述式中,RG1及RG2分别表示亚烷基。作为由RG1及RG2表示的亚烷基没有特别限制,但优选为碳原子数1~20的直链状或支链状的亚烷基,更优选为碳原子数2~16的直链状或支链状的亚烷基,进一步优选为碳原子数3~12的直链状或支链状的亚烷基。
上述式中,RG3表示氢原子或甲基。
上述式中,QG1表示-O-或-NH-,LG1表示单键或2价的连接基团。作为2价的连接基团,可举出亚烷基(优选为碳原子数1~12的亚烷基)、亚烷氧基(优选为碳原子数1~12的亚烷氧基)、氧化烯羰基(优选为碳原子数1~12的氧化烯羰基)、亚芳基(优选为碳原子数6~20的亚芳基)、-NH-、-SO-、-SO2-、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-及将这些组合2个以上而成的基团。
RG4表示氢原子或取代基。作为取代基,可举出烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、杂芳基硫醚基等。
例如,当接枝链包含聚酯结构时,可以仅包含一种聚酯结构,也可包含两种以上的RG1互不相同的聚酯结构。并且,当接枝链包含聚醚结构时,可以仅包含一种聚醚结构,也可包含两种以上的RG2互不相同的聚醚结构。并且,当接枝链包含聚(甲基)丙烯酸结构时,可以仅包含一种聚(甲基)丙烯酸结构,也可包含两种以上的选自RG3、QG1、LG1及RG4中的至少一种互不相同的聚(甲基)丙烯酸结构。
接枝链的末端结构可以为氢原子,也可以为取代基。作为取代基,可举出烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、杂芳基硫醚基等。其中,从提高色材等的分散性方面考虑,优选为具有立体排斥效果的基团,优选为碳原子数5~24的烷基或烷氧基。烷基及烷氧基可以为直链状、支链状及环状中的任一个,优选为直链状或支链状。
在本发明中,作为接枝链,优选为由下述式(G-1a)、式(G-2a)、式(G-3a)、式(G-4a)或式(G-5a)表示的结构。
[化学式7]
上述式中,RG1及RG2分别表示亚烷基,RG3表示氢原子或甲基,QG1表示-O-或-NH-,LG1表示单键或2价的连接基团,RG4表示氢原子或取代基,W100表示氢原子或取代基。n1~n5分别独立地表示2以上的整数。关于RG1~RG4、QG1、LG1,与式(G-1)~(G-5)中说明的RG1~RG4、QG1、LG1含义相同,优选范围也相同。
式(G-1a)~(G-5a)中,W100优选为取代基。作为取代基,可举出烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、杂芳基硫醚基等。其中,从提高色材等的分散性方面考虑,优选为具有立体排斥效果的基团,优选为碳原子数5~24的烷基或烷氧基。烷基及烷氧基可以为直链状、支链状及环状中的任一个,优选为直链状或支链状。
式(G-1a)~(G-5a)中,n1~n5分别优选为2~100的整数,更优选为2~80的整数,进一步优选为8~60的整数。
另外,式(G-1a)中,n1为2以上时的各重复单元中的RG1彼此可以相同,也可不同。并且,RG1包含两种以上的重复单元时,各重复单元的排列并无特别限定,可以为无规型、交替型及嵌段型中的任一种。在式(G-2a)~式(G-5a)中也相同。
作为具有接枝链的重复单元,可举出由下述式(A-1-2)表示的重复单元。
[化学式8]
作为式(A-1-2)中的X2表示的重复单元的主链,可举出式(A-1-1)的X1中说明的结构,优选范围也相同。作为式(A-1-2)中的L2表示的2价的连接基团,可举出亚烷基(优选为碳原子数1~12的亚烷基)、亚芳基(优选为碳原子数6~20的亚芳基)、-NH-、-SO-、-SO2-、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-及将这些组合2个以上而成的基团。作为式(A-1-2)中的W1表示的接枝链可举出上述接枝链。
作为由式(A-1-2)表示的重复单元的具体例,可举出由下述式(A-1-2a)表示的重复单元、由下述式(A-1-2b)表示的重复单元等。
[化学式9]
式(A-1-2a),Rb1~Rb3分别独立地表示氢原子或烷基,Qb1表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或亚苯基,L2表示单键或2价的连接基团,W1表示接枝链。Rb1~Rb3表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3,进一步优选为1。Qb1优选为-COO-或-CONH-,更优选为-COO-。
式(A-1-2b)中,Rb10及Rb11分别独立地表示氢原子或烷基,m2表示1~5的整数,L2表示单键或2价的连接基团,W1表示接枝链。Rb10及Rb11表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3。
在化合物A中,具有接枝链的重复单元的重均分子量(Mw)优选为1000以上,更优选为1000~10000,进一步优选为1000~7500。另外,在本发明中,具有接枝链的重复单元的重均分子量为由用于该重复单元的聚合的原料单体的重均分子量算出的值。例如,具有接枝链的重复单元能够通过大分子单体的聚合而形成。其中,大分子单体是指聚合性基导入至聚合物末端的高分子化合物。当使用大分子单体形成具有接枝链的重复单元时,大分子单体的重均分子量相当于具有接枝链的重复单元。
化合物A优选为包含具有烯属不饱和基团的重复单元及具有接枝链的重复单元。并且,化合物A优选为在化合物A的所有重复单元中,含有10~80摩尔%的具有烯属不饱和基团的重复单元,更优选为含有20~70摩尔%。并且,化合物A优选为在化合物A的所有重复单元中,含有1.0~60摩尔%的具有接枝链的重复单元,更优选为含有1.5~50摩尔%。
化合物A优选为还包含具有酸基的重复单元。化合物A还包含具有酸基的重复单元,因此能够进一步提高色材等的分散性。还能够提高显影性。作为酸基,可举出羧基、磺基、磷酸基等。
作为具有酸基的重复单元,可举出由下述式(A-1-3)表示的重复单元。
[化学式10]
作为式(A-1-3)中的X3表示的重复单元的主链,可举出式(A-1-1)的X1中说明的结构,优选范围也相同。
作为式(A-1-3)中的L3表示的2价的连接基团,可举出亚烷基(优选为碳原子数1~12的亚烷基)、亚烯基(优选为碳原子数2~12的亚烯基)、亚烷氧基(优选为碳原子数1~12的亚烷氧基)、氧化烯羰基(优选为碳原子数1~12的氧化烯羰基)、亚芳基(优选为碳原子数6~20的亚芳基)、-NH-、-SO-、-SO2-、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-及将这些组合2个以上而成的基团。亚烷基、亚烷氧基中的亚烷基、氧化烯羰基中的亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一个,优选为直链状或支链状。并且,亚烷基、亚烷氧基中的亚烷基、氧化烯羰基中的亚烷基可以具有取代基,也可以无取代。作为取代基可举出羟基等。
作为式(A-1-3)中的A1表示的酸基,可举出羧基、磺基、磷酸基。
作为由式(A-1-3)表示的重复单元的具体例,可举出由下述式(A-1-3a)表示的重复单元、由下述式(A-1-3b)表示的重复单元等。
[化学式11]
式(A-1-3a)中,Rc1~Rc3分别独立地表示氢原子或烷基,Qc1表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或亚苯基,L3表示单键或2价的连接基团,A1表示酸基。Rc1~Rc3表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3,进一步优选为1。Qc1优选为-COO-或-CONH-,更优选为-COO-。
式(A-1-3b)中,Rc10及Rc11分别独立地表示氢原子或烷基,m3表示1~5的整数,L3表示单键或2价的连接基团,A1表示酸基。Rc10及Rc11表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3。
作为由式(A-1-3a)表示的重复单元更优选为由下述式(A-1-3a-1)表示的重复单元。
[化学式12]
式(A-1-3a-1)中,Rc1~Rc3分别独立地表示氢原子或烷基,Qc1表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或亚苯基,L10表示单键或亚烷基,L11表示单键、-O-、-S-、-NH-、-CO-、-OCO-或-COO-,Rc4表示亚烷基或亚芳基,p表示0~5的整数。其中,p为0时,L11为-COO-,或者L10及L11为单键且Qc1为-COO-。
式(A-1-3a-1)中,Rc1~Rc3表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3,进一步优选为1。Qc1优选为-COO-或-CONH-,更优选为-COO-。
式(A-1-3a-1)中,L10表示的亚烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~5。亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一个,优选为直链状或支链状,更优选为直链状。L10优选为单键。
式(A-1-3a-1)中,L11优选为单键或-OCO-,更优选为单键。
式(A-1-3a-1)中,Rc4优选为亚烷基。亚烷基的碳原子数优选为1~12,更优选为1~8,进一步优选为2~8,尤其优选为2~6。Rc4表示的亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一个,优选为直链状或支链状,更优选为直链状。
式(A-1-3a-1)中,p表示0~5的整数,优选为0~3的整数,更优选为0~2的整数。
化合物A包含具有酸基的重复单元时,化合物A优选为在化合物A的所有重复单元中,含有80摩尔%以下的具有酸基的重复单元,更优选为含有10~80摩尔%。
作为化合物A的酸值,优选为20~150mgKOH/g。上限更优选为100mgKOH/g以下。下限优选为30mgKOH/g以上,更优选为35mgKOH/g以上。如果化合物A的酸值在上述范围内,则容易得到特别优异的分散性。还容易得到优异的显影性。
化合物A还可以包含其他重复单元。例如,化合物A作为具有接枝链的重复单元,包含由上述式(A-1-2b)表示的重复单元时,还能够包含由下述式(A-1-4b)和/或式(A-1-5b)表示的重复单元。
[化学式13]
式(A-1-4b)中,Rd10及Rd11分别独立地表示氢原子或烷基,m4表示1~5的整数。Rd10及Rd11表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3。
式(A-1-5b)中,Re10及Re11分别独立地表示氢原子或烷基,m5表示1~5的整数,De1表示阴离子基团,Le1表示单键或2价的连接基团,we1表示接枝链。Re10及Re11表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~3。作为De1表示的阴离子基团,可举出-SO3-、-COO-、-PO4-、-PO4H-等。作为Le1表示的2价的连接基团、we1表示的接枝链,分别可举出上述式(A-1-2)的L2、W1中说明的连接基团。
并且,化合物A作为其他重复单元能够包含来自单体成分的重复单元,该单体成分包含由下述式(ED1)表示的化合物和/或由下述式(ED2)表示的化合物(以下,有时还将这些化合物称为“醚二聚体”。)。
[化学式14]
式(ED1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或可以具有取代基的碳原子数1~25的烃基。
[化学式15]
式(ED2)中,R表示氢原子或碳原子数1~30的有机基团。作为式(ED2)的具体例,能够参考日本特开2010-168539号公报的记载。
作为醚二聚体的具体例,例如能够参考日本特开2013-029760号公报的0317段,并将该内容编入本说明书中。醚二聚体可仅为一种,也可为两种以上。
作为化合物A的具体例举出以下。
[化学式16]
[化学式17]
并且,化合物A中,作为不包含具有接枝链的重复单元的化合物的具体例可举出下述结构的聚合物等。
[化学式18]
在本发明中,作为具有烯属不饱和基团的化合物,能够使用具有烯属不饱和基团的分子量小于3000的化合物(以下也称为含有烯属不饱和基团的单体)。
作为含有烯属不饱和基团的单体,优选为能够通过自由基的作用聚合的化合物。即,含有烯属不饱和基团的单体优选为自由基聚合性单体。含有烯属不饱和基团的单体优选为具有2个以上的烯属不饱和基团的化合物,进一步优选为具有3个以上的烯属不饱和基团的化合物。含有烯属不饱和基团的单体中的烯属不饱和基团的个数的上限例如优选为15个以下,更优选为6个以下。作为含有烯属不饱和基团的单体中的烯属不饱和基团,优选为乙烯基、苯乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、(甲基)丙烯酰基,更优选为(甲基)丙烯酰基。含有烯属不饱和基团的单体优选为3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物,更优选为3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。
作为含有烯属不饱和基团的单体的例子,能够参考日本特开2013-253224号公报的0033~0034段的记载,该内容被编入本说明书中。作为含有烯属不饱和基团的单体,可举出乙烯氧基改性季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品为NKEster ATM-35E;Shin-NakamuraChemical Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品为KAYARAD D-330;NipponKayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品为KAYARAD D-320;NipponKayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为KAYARADDPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造,A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)及这些的(甲基)丙烯酰基介隔乙二醇残基和/或丙二醇残基键合而成的结构的化合物。并且,还能够使用这些寡聚物类。并且,能够参考日本特开2013-253224号公报的0034~0038段的记载,并将该内容编入本说明书中。并且,可举出日本特开2012-208494号公报的0477段(对应于美国专利申请公开第2012/0235099号说明书的0585段)中记载的聚合性单体等,并将这些内容编入本说明书中。并且,还优选为二甘油EO(环氧乙烷)改性(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为M-460;TOAGOSEI CO.,LTD.制造)、季戊四醇四丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造,A-TMMT)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(Nippon KayakuCo.,Ltd.制造,KAYARAD HDDA)。还能够使用这些寡聚物类。例如,可举出RP-1040(NipponKayaku Co.,Ltd.制造)等。并且,还能够使用ARONIX TO-2349(TOAGOSEI CO.,LTD.制造)。
含有烯属不饱和基团的单体可以具有羧基、磺基、磷酸基等酸基。作为具有酸基的含有烯属不饱和基团的单体的市售品,可举出ARONIX M-305、M-510、M-520(以上为TOAGOSEI CO.,LTD.制造)等。具有酸基的含有烯属不饱和基团的单体的酸值优选为0.1~40mgKOH/g。下限优选为5mgKOH/g以上。上限优选为30mgKOH/g以下。
含有烯属不饱和基团的单体还优选为具有己内酯结构的化合物。作为具有己内酯结构的含有烯属不饱和基团的单体,只要在分子内具有己内酯结构,则并没有特别限定,但例如可举出通过将三羟甲基乙烷、二-三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油、二丙三醇、三羟甲基三聚氰胺等多元醇和(甲基)丙烯酸及ε-己内酯进行酯化而得到的ε-己内酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。作为具有己内酯结构的含有烯属不饱和基团的单体,能够参考日本特开2013-253224号公报的0042~0045段的记载,该内容被编入本说明书中。具有己内酯结构的含有烯属不饱和基团的单体,例如可举出由Nippon Kayaku Co.,Ltd.作为KAYARAD DPCA系列市售的、DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等、Sartomer Co.,Inc.制造的作为具有4个乙烯氧链的4官能丙烯酸酯的SR-494、作为具有3个异丁烯氧链的3官能丙烯酸酯的TPA-330等。
作为含有烯属不饱和基团的单体,还能够使用日本特公昭48-041708号公报、日本特开昭51-037193号公报、日本特公平2-032293号公报、日本特公平2-016765号公报中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、或日本特公昭58-049860号公报、日本特公昭56-017654号公报、日本特公昭62-039417号公报、日本特公昭62-039418号公报中记载的具有环氧乙烷系骨架的氨基甲酸酯化合物类。并且,还能够使用日本特开昭63-277653号公报、日本特开昭63-260909号公报、日本特开平1-105238号公报中记载的在分子内具有氨基结构或硫化物结构的加成聚合性化合物类。作为这些市售品,可举出氨基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(Sanyo Kokusaku Pulp Co.,Ltd.制造)、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(KYOEISHA CHEMICAL Co.,Ltd.制造)等。
在本发明的感光性组合物中,具有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10~50质量%。下限优选为12质量%以上,更优选为14质量%以上。上限优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下。如果具有烯属不饱和基团的化合物的含量在上述范围内,则容易制造颜色不均匀受到抑制的固化膜。
并且,在本发明的感光性组合物中,上述化合物A(具有烯属不饱和基团的重均分子量为3000以上的化合物)的含量相对于感光性组合物的总固体成分,优选为10~45质量%。下限优选为12质量%以上,更优选为14质量%以上。上限优选为40质量%以下,更优选为35质量%以下。如果化合物A的含量在上述范围内,则容易制造颜色不均匀受到抑制的固化膜。并且,化合物A优选为含有包含具有烯属不饱和基团的重复单元及具有接枝链的重复单元的重均分子量3000以上的化合物(以下也称为化合物a),更优选为在化合物A的总质量中,含有60质量%以上的前述化合物a,进一步优选为含有70质量%以上。通过这种方式,感光性组合物中的色材的分散性良好,并且更容易制造颜色不均匀受到抑制的固化膜。
并且,在本发明的感光性组合物中,前述化合物a的含量相对于感光性组合物的总固体成分优选为10~40质量%。下限优选为12质量%以上,更优选为14质量%以上。上限优选为35质量%以下,更优选为30质量%以下。如果上述化合物的含量在上述范围内,则感光性组合物中的色材的分散性特别良好,并且更容易制造颜色不均匀受到抑制的固化膜。
本发明的感光性组合物相对于色材100质量份优选为含有20~80质量份的具有烯属不饱和基团的化合物。下限优选为22质量份以上,更优选为24质量份以上。上限优选为70质量份以下,更优选为60质量份以下。
并且,本发明的感光性组合物相对于色材100质量份优选为含有20~60质量份的上述化合物A。下限优选为22质量份以上,更优选为24质量份以上。上限优选为55质量份以下,更优选为50质量份以下。
并且,本发明的感光性组合物相对于色材100质量份优选为含有20~55质量份的上述化合物a。下限优选为22质量份以上,更优选为24质量份以上。上限优选为50质量份以下,更优选为45质量份以下。
<<其他树脂>>
本发明的感光性组合物能够进一步含有不包含烯属不饱和基团的树脂(以下也称为其他树脂)。其他树脂例如作为将颜料等粒子分散于组合物中的用途或粘合剂的用途来进行调合。另外,还将主要用于使颜料等的粒子分散而使用的树脂称为分散剂。其中,树脂的这些用途为一例,还能够以除了这些用途以外的目的使用树脂。
其他树脂的重均分子量(Mw)优选为2,000~2,000,000。上限优选为1,000,000以下,更优选为500,000以下。下限优选为3,000以上,更优选为5,000以上。
作为其他树脂,可举出(甲基)丙烯酸树脂、环氧树脂、烯-硫醇树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚亚苯基树脂、聚亚芳基醚氧化膦树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、环状烯烃树脂、聚酯树脂、苯乙烯树脂等。从这些树脂可以单独使用一种,也可混合两种以上使用。
其他树脂可以具有酸基。作为酸基,例如可举出羧基、磷酸基、磺基、酚性羟基等,优选为羧基。这些酸基可仅为一种,也可为两种以上。具有酸基的树脂还能够用作碱可溶性树脂。
作为具有酸基的树脂,优选为在侧链上具有羧基的聚合物。作为具体例,可举出甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物、酚醛清漆树脂等碱可溶性酚醛树脂、在侧链中具有羧基的酸性纤维素衍生物、使酸酐加成在具有羟基的聚合物中的树脂。尤其,作为碱可溶性树脂而优选为(甲基)丙烯酸和能够与其进行共聚合的其他单体而成的共聚物。作为可与(甲基)丙烯酸共聚合的其他单体可举出(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、乙烯基化合物等。作为烷基(甲基)丙烯酸酯及芳基(甲基)丙烯酸酯,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。作为乙烯化合物,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯腈、乙烯乙酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮、聚苯乙烯大分子单体、聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体等。并且,其他单体还能够使用日本特开平10-300922号公报中记载的N位取代马来酰亚胺单体,例如N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。另外,能够与这些(甲基)丙烯酸酸共聚合的其他单体可以为仅一种,也可以为两种以上。
具有酸基的树脂能够优选地使用(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯共聚物、(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/由其他单体组成的的多元共聚物。另外,还能够优选地使用与(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯共聚合而成的、日本特开平7-140654号公报中记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
具有酸基的树脂优选为包含上述化合物A中说明的来自含有醚二聚体的单体成分的重复单元的聚合物。
具有酸基的树脂可以包含来自下述式(X)表示的化合物的重复单元。
[化学式19]
式(X)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~10的亚烷基,R3表示氢原子或可以包含苯环的碳原子数1~20的烷基。n表示1~15的整数。
对具有酸基的树脂,能够参考日本特开2012-208494号公报的0558~0571段(对应于美国专利申请公开第2012/0235099号说明书的0685~0700段)的记载、日本特开2012-198408号公报的0076~0099段的记载,并将这些内容编入本说明书中。并且,具有酸基的树脂还能够使用市售品。
具有酸基的树脂的酸值优选为30~200mgKOH/g。下限优选为50mgKOH/g以上,更优选为70mgKOH/g以上。上限优选为150mgKOH/g以下,更优选为120mgKOH/g以下。
作为具有酸基的树脂,例如可举出下述结构的树脂等。以下的结构式中,Me表示甲基。
[化学式20]
本发明的感光性组合物还能够包含作为分散剂的树脂。分散剂,可举出酸性分散剂(酸性树脂)、碱性分散剂(碱性树脂)。其中,酸性分散剂(酸性树脂)表示酸基的量多于碱性基团的量的树脂。酸性分散剂(酸性树脂),将酸基的量与碱性基团的量的合计量设为100摩尔%时,酸基的量优选为占70摩尔%以上的树脂,更优选为实质上仅由酸基组成的树脂。酸性分散剂(酸性树脂)具有的酸基优选为羧基。酸性分散剂(酸性树脂)的酸值优选为40~105mgKOH/g,更优选为50~105mgKOH/g,进一步优选为60~105mgKOH/g。并且,碱性分散剂(碱性树脂)是指表示碱性基团的量多于酸基的量的树脂。碱性分散剂(碱性树脂),将酸基的量与碱性基团的量的合计量设为100摩尔%时,优选为碱性基团的量超过50摩尔%的树脂。碱性分散剂具有的碱性基团优选为氨基。
用作分散剂的树脂优选为包含具有酸基的重复单元。用作分散剂的树脂包含具有酸基的重复单元,因此能够在通过光刻法形成图案时,进一步减少在像素的基底上产生残渣。
用作分散剂的树脂还优选为接枝共聚物。接枝共聚物通过接枝链具有与溶剂的亲和性,因此颜料的分散性及经时后的分散稳定性优异。接枝共聚物的详细内容能够参考日本特开2012-255128号公报的0025~0094段的记载,并将该内容编入本说明书中。并且,接枝共聚物的具体例可举出下述树脂。以下树脂还是具有酸基的树脂(碱可溶性树脂)。并且,作为接枝共聚物可举出日本特开2012-255128号公报的0072~0094段中记载的树脂,该内容被编入本说明书中。
[化学式21]
并且,本发明中,树脂(分散剂)还优选为在主链及侧链中的至少一方使用含有氮原子的寡聚亚胺系分散剂。作为寡聚亚胺系分散剂,优选为具有如下结构单元及侧链,且在主链及侧链的至少一个上具有碱性氮原子的树脂,该结构单元包括具有pKa14以下的官能基的部分结构X,该侧链包含原子数40~10,000的侧链Y。碱性氮原子只要呈碱性的氮原子,则并没有特别限制。有关寡聚亚胺系分散剂,可以参考日本特开2012-255128号公报的0102~0166段的记载,并将该内容编入本说明书中。作为寡聚亚胺系分散剂,能够使用日本特开2012-255128号公报的0168~0174段中记载的树脂。
分散剂还能够以市售品得到,作为如该具体例,可举出Disperbyk-111(BYKChemie GmbH公司制造)、SOLSPERSE76500(Lubrizol Japan Ltd.制造)等。并且,还能够使用日本特开2014-130338号公报的0041~0130段中记载的颜料分散剂,并将该内容编入本说明书中。并且,还能够将上述的具有酸基的树脂等用作分散剂。
本发明的感光性组合物包含其他树脂时,其他树脂的含量相对于本发明的感光性组合物的总固体成分,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下。并且,本发明的感光性组合物还能够实际上不包含其他树脂。本发明的感光性组合物实际上不包含其他树脂时,相对于本发明的感光性组合物的总固体成分的其他树脂的含量优选为0.1质量%以下,更优选为0.05质量%以下,尤其优选为不含有其他树脂。
<<光聚合引发剂>>
本发明的感光性组合物含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,能够从公知的光聚合引发剂中适当选择。例如,优选为对紫外线区域至可视区域的光线具有感光性的化合物。作为光聚合引发剂,优选为光自由基聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,例如可举出卤化烃衍生物(例如,具有三嗪骨架的化合物、具有恶二唑骨架的化合物等)、酰基膦化合物、六芳基联咪唑、肟化合物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物等。从曝光灵敏度的观点而言,光聚合引发剂优选为三卤甲基三嗪化合物、苄基二甲基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、茂金属化合物、肟化合物、三芳咪唑二聚体、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物、环戊二烯-苯-铁络合物、卤甲基恶二唑化合物及3-芳基取代香豆素化合物,更优选为选自肟化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物及酰基膦化合物的化合物,尤其优选为肟化合物。作为光聚合引发剂,能够参考日本特开2014-130173号公报的0065~0111段的记载,该内容被编入本说明书中。
作为α-羟基酮化合物的市售品,可举出IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(以上为BASF公司制造)。作为α-氨基酮化合物的市售品,可举出IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379及IRGACURE-379EG(以上为BASF公司制造)等。作为酰基膦化合物的市售品,可举出IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(以上为BASF公司制造)等。
作为肟化合物,例如能够使用日本特开2001-233842号公报中记载的化合物、日本特开2000-080068号公报中记载的化合物、日本特开2006-342166号公报中记载的化合物。作为肟化合物的具体例,例如可举出3-苯甲酰氧基亚胺基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚胺基丁烷-2-酮、3-丙酰氧基亚胺基丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚胺基戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚胺基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亚胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。
作为肟化合物,还能够使用J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)、Journal of Photopolymer Science andTechnology(1995年、pp.202-232)、日本特开2000-066385号公报、日本特开2000-080068号公报、日本特表2004-534797号公报、日本特开2006-342166号公报中记载的化合物等。作为市售品,也可以优选地使用IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上为BASF公司制造)。并且,还能够使用TRONLY TR-PBG-304、TRONLY TR-PBG-309、TRONLY TR-PBG-305(常州强力电子新材料有限公司(CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONICMATERIALS CO.,LTD)制造)、ADEKA ARKLS NCI-930、ADEKA OPTOMER N-1919(日本特开2012-014052号公报的光聚合引发剂2)(以上,ADEKA CORPORATION制造)。
并且,作为除了上述以外的肟化合物也可以使用如下化合物,在咔唑环的N位上连接有肟的日本特表2009-519904号公报中记载的化合物、在二苯甲酮部位导入杂取代基的美国专利第7626957号公报中记载的化合物、在色素部位导入硝基的日本特开2010-015025号公报及美国专利公开2009-0292039号中记载的化合物、国际公开WO2009/131189号公报中记载的酮肟化合物、在相同分子内含有三嗪骨架和肟骨架的美国专利7556910号公报中记载的化合物、在405nm具有最大吸收且相对于g射线光源具有良好的灵敏度的日本特开2009-221114号公报中记载的化合物等。例如优选为能够参考日本特开2013-029760号公报的0274~0306段,并将该内容编入本说明书中。
本发明中,作为光聚合引发剂还能够使用具有芴环的肟化合物。作为具有芴环的肟化合物的具体例,可举出日本特开2014-137466号公报中记载的化合物。并将该内容编入本说明书中。
本发明中,作为光聚合引发剂还能够使用具有苯并呋喃骨架的肟化合物。作为具体例,可举出国际公开WO2015/036910号公报中记载的化合物OE-01~OE-75。
本发明中,作为光聚合引发剂能够使用具有氟原子的肟化合物。作为具有氟原子的肟化合物的具体例,可举出日本特开2010-262028号公报中记载的化合物、日本特表2014-500852号公报中记载的化合物24、36~40、日本特开2013-164471号公报中记载的化合物(C-3)等。将该内容编入本说明书中。
本发明中,作为光聚合引发剂能够使用具有硝基的肟化合物。还优选具有硝基的肟化合物作为二聚体。作为具有硝基的肟化合物的具体例,可举出日本特开2013-114249号公报的0031~0047段、日本特开2014-137466号公报的0008~0012段、0070~0079段中记载的化合物、日本专利4223071号公报的0007~0025段中记载的化合物、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制造)等。
以下示出在本发明中优选使用的肟化合物的具体例,但本发明不限定于这些。
[化学式22]
[化学式23]
肟化合物优选为在350nm~500nm的波长范围具有最大吸收波长的化合物,更优选为在360nm~480nm的波长范围具有最大吸收波长的化合物。并且,肟化合物优选为365nm及405nm的吸光度较高的化合物。
从灵敏度方面考虑,肟化合物在365nm或405nm下的摩尔吸光系数优选为1,000~300,000,更优选为2,000~300,000,尤其优选为5,000~200,000。化合物的摩尔吸光系数能够使用公知的方法进行测量。例如,通过紫外可见分光光度计(Varian公司制造的Cary-5分光光度计(spectrophotometer)),优选为使用乙酸乙酯溶剂以0.01g/L的浓度测量。
光聚合引发剂的含量相对于感光性组合物的总固体成分,优选为0.1~50质量%,更优选为0.5~30质量%,进一步优选为1~20质量%。如果光聚合引发剂的含量在上述范围内,则可得到良好的灵敏度和良好的图案形成性。本发明的感光性组合物可以仅包含一种光聚合引发剂,也可以包含两种以上。当包含两种以上光聚合引发剂时,他们的合计量优选在上述范围。
<<溶剂>>
本发明的感光性组合物优选为含有溶剂。溶剂优选为有机溶剂。溶剂只要满足各成分的溶解性和感光性组合物的涂布性,就无特别限制。
作为有机溶剂的例,例如可举出以下的有机溶剂。作为酯类,例如可举出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸环己酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯类(例如3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯类(例如:2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。作为醚类,例如可举出二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单***、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单***、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单***乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯等。作为酮类,例如可举出甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等。作为芳香族烃类,例如可优选地举出甲苯、二甲苯等。但是从环境方面等的理由考虑,有时降低作为溶剂的芳香族烃类(苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等)为好(例如,相对于有机溶剂总量,能够设为50质量ppm以下,10质量ppm以下,或者1质量ppm以下)。
有机溶剂可以单独使用一种,也可将两种以上组合使用。组合两种以上的有机溶剂而使用的情况下,尤其优选为由选自上述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯的两种以上构成的混合溶液。
本发明中,有机溶剂中过氧化物的含有率优选为0.8mmol/L以下,更优选为实际上不含有过氧化物。并且,优选为使用金属含量较少的有机溶剂,例如有机溶剂的金属含量优选为10质量ppb以下。根据需要也可以使用有机溶剂的金属含量为ppt水平的有机溶剂,这种高纯度溶剂例如由Toyo Gosei Co.,Ltd.提供(化学工业日报、2015年11月13日)。
溶剂的含量优选为感光性组合物的总固体成分成为5~80质量%的量。下限优选为10质量%以上。上限优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下,进一步优选为40质量%以下。
<<具有环氧基的化合物>>
本发明的感光性组合物能够含有具有环氧基的化合物(以下也称为环氧化合物)。环氧化合物优选为在1分子内具有1~100个环氧基的化合物。环氧基的下限更优选为2个以上。环氧基的上限例如能够设为10个以下,还能够设为5个以下。
环氧化合物的环氧当量(=环氧化合物的分子量/环氧基的数量)优选为500g/当量以下,更优选为100~400g/当量,进一步优选为100~300g/当量。
环氧化合物可以为低分子化合物(例如分子量小于1000),也可以为高分子化合物(macromolecule)(例如,分子量1000以上,聚合物时,重均分子量为1000以上)。环氧化合物的重均分子量优选为200~100000,更优选为500~50000。重均分子量的上限进一步优选为10000以下,进一步优选为5000以下,更进一步优选为3000以下。
作为环氧化合物的市售品,例如可举出EHPE3150(Daicel Corporation制造)等。作为环氧化合物,还能够使用日本特开2013-011869号公报的0034~0036段、日本特开2014-043556号公报的0147~0156段、日本特开2014-089408号公报的0085~0092段中记载的化合物。并将这些内容编入本说明书中。
本发明的感光性组合物含有环氧化合物时,环氧化合物的含量相对于感光性组合物的总固体成分,优选为0.1~40质量%。下限例如更优选为0.5质量%以上,进一步优选为1质量%以上。上限例如更优选为30质量%以下,进一步优选为20质量%以下。环氧化合物可以为单独一种,也可以同时使用两种以上。当同时使用两种以上环氧化合物时,他们说我合计优选在上述范围。
<<固化促进剂>>
本发明的感光性组合物以提高图案的硬度为目的或以降低固化温度为目的,可以包含固化促进剂。作为固化促进剂可举出硫醇化合物等。
作为硫醇化合物,可举出在分子内具有2个以上的巯基的多官能硫醇化合物等。多官能硫醇化合物,以改善稳定性、臭味、分辨率、显影性、粘性等为目的而添加。多官能硫醇化合物优选为仲烷烃硫醇类,更优选为具有由下述式(T1)表示的结构的化合物。
式(T1)
[化学式24]
(式(T1)中,n表示2~4的整数,L表示2~4价的连接基团。)
上述式(T1)中,L优选为碳原子数2~12的脂肪族基。在上述式(T1)中,n为2,L更优选为碳原子数2~12的亚烷基。作为多官能硫醇化合物的具体例,可举出由下述结构式(T2)~(T4)表示的化合物,优选为由式(T2)表示的化合物。硫醇化合物可以使用一种,也可以组合两种以上来使用。
[化学式25]
并且,固化促进剂还能够使用羟甲基系化合物(例如在日本特开2015-034963号公报的0246段中,作为交联剂而例示的化合物)、胺类、鏻盐、脒盐、酰胺化合物(以上,例如为日本特开2013-041165号公报的0186段中记载的固化剂)、碱产生剂(例如为日本特开2014-055114号公报中记载的离子性化合物)、异氰酸酯化合物(例如为日本特开2012-150180号公报的0071段中记载的化合物)、烷氧基硅烷化合物(例如为日本特开2011-253054号公报中记载的具有环氧基的烷氧基硅烷化合物)、鎓盐化合物(例如,在日本特开2015-034963号公报的0216段中作为酸产生剂而例示的化合物、日本特开2009-180949号公报中记载的化合物)等。
本发明的感光性组合物含有固化促进剂的情况下,相对于感光性组合物的总固体成分,固化促进剂的含量优选为0.3~8.9质量%,更优选为0.8~6.4质量%。
<<颜料衍生物>>
本发明的感光性组合物优选为含有颜料衍生物。作为颜料衍生物,可举出具有由酸基、碱性基团或邻苯二甲酰亚胺甲基取代了发色团的一部分的结构的化合物。
作为构成颜料衍生物的发色团,可举出喹啉系骨架、苯并咪唑酮系骨架、二酮吡咯并吡咯系骨架、偶氮系骨架、酞菁系骨架、蒽醌系骨架、喹吖酮系骨架、二恶嗪骨架、紫环酮系骨架、苝系骨架、硫靛蓝系骨架、异吲哚啉系骨架、异吲哚啉酮系骨架、喹酞酮系骨架、士林系骨架、金属络合物系骨架等,优选为喹啉系骨架、苯并咪唑酮系骨架、二酮吡咯并吡咯系骨架、偶氮系骨架、喹酞酮系骨架、异吲哚啉系骨架及酞菁系骨架,更优选为偶氮系骨架及苯并咪唑酮系骨架。作为具有颜料衍生物的酸基,优选为磺基、羧基,更优选为磺基。作为颜料衍生物具有的碱性基团,优选为氨基,更优选为叔氨基。作为颜料衍生物的具体例,例如能够参考日本特开2011-252065号公报的0162~0183段的记载,该内容被编入本说明书中。
当本发明的感光性组合物含有颜料衍生物时,颜料衍生物的含量相对于颜料100质量份,优选为1~30质量份,进一步优选为3~20质量份。颜料衍生物可以仅使用一种,也可同时使用两种以上。
<<表面活性剂>>
优选本发明的感光性组合物含有表面活性剂。作为表面活性剂,能够使用氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、硅氧烷系表面活性剂等各种表面活性剂,从能够更加提高涂布性的原因考虑,优选为氟系表面活性剂。
通过本发明的感光性组合物中含有氟系表面活性剂,能够提高作为涂布液制备时的液体特性,并进一步改善涂布厚度的均匀性。即,使用适用了含有氟系表面活性剂的感光性组合物的涂布液而形成膜的情况下,涂布膜表面的界面张力降低,干燥的均匀性得到提高。因此,能够更适当地进行形成涂布不均匀的较小的膜。
氟系表面活性剂中的氟含有率优选为3~40质量%,优选为5~30质量%,尤其优选为7~25质量%。氟含有率在上述范围内的氟系表面活性剂,从涂布膜的厚度的均匀性和省液性的方面而言为有效,感光性组合物中的溶解性也良好。
作为氟系表面活性剂,例如可举出Megaface F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780(以上,DIC CORPORATION制造)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上,Sumitomo 3M Limited制造)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上,OMNOVA SOLUTIONS INC.制造)等。氟系表面活性剂还能够使用日本特开2015-117327号公报的0015~0158段中记载的化合物、日本特开2011-132503号公报的0117~0132段中记载的化合物。作为氟系表面活性剂还能够使用嵌段聚合物,作为具体例,例如可举出日本特开2011-089090号公报中记载的化合物。
氟系表面活性剂还能够优选地使用具有含有氟原子的官能基的分子结构,且在加热时含有氟原子的官能基的一部分被切断而氟原子挥发的丙烯酸系化合物。作为这种氟系表面活性剂,DIC Corporation制的Megaface DS系列(化学工业日报、2016年2月22日)(日经产业新闻、2016年2月23日)、例如可举出Megaface DS-21,也可以使用他们。
作为氟系表面活性剂,还能够优选地使用包含来自具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元及来自具有2个以上(优选为5个以上)亚烷氧基(优选为乙烯氧基、丙烯氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元的含氟高分子化合物,下述化合物也作为本发明中使用的氟系表面活性剂而例示。下述式中,表示重复单元的比例的%为摩尔%。
[化学式26]
上述的化合物的重均分子量优选为3,000~50,000,例如为14,000。
作为氟系表面活性剂,还能够使用侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的含氟聚合物。作为具体例,可举出日本特开2010-164965号公报的0050~0090段及0289~0295段中记载的化合物。作为市售品,例如可举出DIC CORPORATION制的Megaface RS-101、RS-102、RS-718-K、RS-72-K等。
作为非离子系表面活性剂,可举出甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷以及这些的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司制造)、TETRONIC 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司制造)、SOLSPERSE 20000(Lubrizol Japan Ltd.制造)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(WakoPure Chemical Industries,Ltd.制造)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(TakemotoOil&Fat Co.,Ltd.制造)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical Co.,Ltd.制造)等。
作为阳离子系表面活性剂,可举出有机硅氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.制造)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(Kyoeishachemical Co.,Ltd.制造)、W001(Yusho Co.,Ltd.制造)等。
作为阴离子系表面活性剂,可举出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.制造)、SANDET BL(SANYO KASEI Co.Ltd.制造)等。
作为硅氧烷系表面活性剂,例如可举出Toray Silicone DC3PA、Toray SiliconeSH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、ToraySilicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上,Dow CorningToray Co.,Ltd制造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上,Momentive Performance Materials Inc.制造)、KP341、KF6001、KF6002(以上,Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、BYK Chemie GmbH制造)等。
表面活性剂的含量相对于感光性组合物的总固体成分优选为0.001质量%~2.0质量%,更优选为0.005质量%~1.0质量%。表面活性剂可以仅使用一种,也可以组合两种以上。包含两种以上的表面活性剂时,他们的合计量优选在上述范围。
<<硅烷偶联剂>>
本发明的感光性组合物能够含有硅烷偶联剂。本发明中,硅烷偶联剂是指具有水解性基和其以外的官能基的硅烷化合物。并且,水解性基是指与硅原子直接连接且能够通过水解反应和/或缩合反应产生硅氧烷键的取代基。作为水解性基,例如可举出卤素原子、烷氧基、酰氧基等。
硅烷偶联剂优选为具有选自乙烯基、环氧基、苯乙烯基、甲基丙烯酰基、氨基、异氰脲酸酯基、脲基、巯基、硫醚基及异氰酸酯基中的至少一种基团和烷氧基的硅烷化合物。作为硅烷偶联剂的具体例,例如可举出N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制、KBM-602)、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制、KBM-603)、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制、KBE-602)、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.制、KBM-903)、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制、KBE-903)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制、KBM-503)、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制、KBM-403)等。对硅烷偶联剂的详细内容,能够参考日本特开2013-254047号公报的0155~0158段的记载,并将该内容编入本说明书中。
本发明的感光性组合物含有硅烷偶联剂的情况下,相对于感光性组合物的总固体成分,硅烷偶联剂的含量优选为0.001~20质量%,更优选为0.01~10质量%,尤其优选为0.1~5质量%。本发明的感光性组合物可以仅包含一种硅烷偶联剂,也可以包含两种以上。当包含两种以上硅烷偶联剂时,他们的合计量优选在上述范围内。
<<阻聚剂>>
本发明的感光性组合物能够含有阻聚剂。作为阻聚剂,可举出对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺盐(铵盐、第一铈盐等)等。
本发明的感光性组合物具有阻聚剂的情况下,相对于感光性组合物的总固体成分,阻聚剂的含量优选为0.01~5质量%。本发明的感光性组合物中,也可以仅包含一种,也可以包含两种以上的阻聚剂。当包含两种以上阻聚剂时,他们的合计量优选在上述范围。
<<紫外线吸收剂>>
本发明的感光性组合物能够含有紫外线吸收剂。紫外线吸收剂能够使用共轭二烯化合物、氨基丁二烯化合物、甲基二苯甲酰基化合物、香豆素化合物、水杨酸酯化合物、二苯甲酮化合物、苯并***化合物、丙烯腈化合物、羟基苯基三嗪化合物等。有关这些的详细内容,能够参考日本特开2012-208374号公报的0052~0072段、日本特开2013-068814号公报的0317~0334段的记载,并将这些内容编入本说明书中。作为紫外线吸收剂的市售品,例如可举出UV-503(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.制造)等。并且,作为苯并***化合物,也可以使用MIYOSHI OIL&FAT CO.,LTD.制造的MYUA系列(化学工业日报、2016年2月1日)。
本发明的感光性组合物含有紫外线吸收剂的情况下,相对于感光性组合物的总固体成分,紫外线吸收剂的含量优选为0.1~10质量%,更优选为0.1~5质量%,尤其优选为0.1~3质量%。并且,紫外线吸收剂可以仅使用一种,也可以使用两种以上。当包含两种以上紫外线吸收剂时,他们的合计量优选在上述范围。
<<其他添加剂>>
本发明的感光性组合物中能够根据需要调合各种添加剂,例如填充剂、粘合促进剂、抗氧化剂、抗凝剂等。作为这些添加剂,可举出日本特开2004-295116号公报的0155~0156段中记载的添加剂,该内容被编入本说明书中。并且,作为抗氧化剂,例如能够使用酚醛化合物、磷系化合物(例如日本特开2011-090147号公报的0042段中记载的化合物)、硫醚化合物等。作为市售品,例如可举出ADEKA CORPORATION制的Adekastab系列(AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-80、AO-330等)。抗氧化剂可以仅使用一种,也可以使用两种以上。本发明的感光性组合物能够含有日本特开2004-295116号公报的0078段中记载的增感剂或光稳定剂、日本特开2004-295116号公报的0081段中记载的热聚合抑制剂。
有时因使用的原料等而在感光性组合物中含有金属元素,但从抑制缺陷产生等方面考虑,感光性组合物中的第2族元素(钙、镁等)的含量优选为50质量ppm以下,更优选为0.01~10质量ppm。并且,感光性组合物中的无机金属盐的总量优选为100质量ppm以下,更优选为0.5~50质量ppm。
本发明的感光性组合物的含水率通常为3质量%以下,优选为0.01~1.5质量%,更优选为0.1~1.0质量%的范围。含水率能够由Karl Fischer法进行测量。
本发明的感光性组合物能够以调整膜面形状(平坦性等)、调整膜厚等为目的调整粘度而使用。能够根据需要适当选择粘度的值,但例如在25℃下优选为0.3mPa·s~50mPa·s,更优选为0.5mPa·s~20mPa·s。作为粘度的测量方法,例如能够使用TOKISANGYO CO.,LTD.制造的粘度仪RE85L(转子:1°34’×R24、测量范围0.6~1200mPa·s),并在实施调整温度为25℃的状态下进行测量。
作为本发明的感光性组合物的收容容器并无特别限定,能够使用公知的收容容器。并且,作为收容容器,以抑制杂质混入原材料或组合物中为目的,还优选为使用由6种6层的树脂构成容器内壁的多层瓶或将6种树脂设为7层结构的瓶。作为这种容器,例如可举出日本特开2015-123351号公报中记载的容器。
本发明的感光性组合物能够优选地用作滤色器中的着色层形成用的感光性组合物。作为着色层,例如可举出红色着色层、绿色着色层、蓝色着色层、品红色着色层、青色着色层、黄色着色层等。
将本发明的感光性组合物用作液晶显示装置用途的滤色器的情况下,具备了滤色器的液晶显示元件的电压保持率优选为70%以上,更优选为90%以上。能够适当组合用于得到高电压保持率的公知的方法,作为典型的方法,可举出纯度高的原材料的使用(例如离子性不纯物的减少)和组合物中的酸性官能基量的控制。电压保持率例如能够由日本特开2011-008004号公报的0243段、日本特开2012-224847号公报的0123~0129段中记载的方法等进行测量。
<感光性组合物的制备方法>
本发明的感光性组合物能够混合前述成分而制备。在制备感光性组合物时,可以将所有成分同时溶解和/或分散于溶剂中来制备感光性组合物,也可以根据需要先将各成分作成适当的2种以上的溶液或分散液,并在使用时(涂布时)将这些混合而制备感光性组合物。
并且,当制备感光性组合物时,优选为包含使颜料分散的步骤。在使颜料分散的步骤中,作为颜料的分散中使用的机械力,可举出压缩、挤压、冲击、剪切、气蚀等。作为这些步骤的具体例,可举出珠磨机、砂磨机、辊磨机、球磨机、油漆搅拌器、微射流机、高速叶轮、混砂机、喷流混合器(flowjetmixer)、高压湿式微粒化、超音波分散等。并且,在砂磨机(珠磨机)中粉碎颜料时优选以通过使用直径小的珠子、增加珠子的填充率等来提高了粉碎效率的条件进行处理。并且,粉碎处理后,优选为通过过滤、离心分离等去除粗粒子。并且,使颜料分散的步骤及分散机能够优选地使用《分散技术大全集,JOHOKIKO CO.,LTD.发行,2005年7月15日》或《以悬浮液(固/液分散体系)为中心的分散技术与工业上应用的实际的综合资料集、经营开发中心出版部发行,1978年10月10日》、日本特开2015-157893号公报的0022段中记载的步骤及分散机。并且,在使颜料分散的步骤中,可以通过盐磨(salt milling)工序进行粒子的微细化处理。盐磨工序中使用的原材料、机器、处理条件等例如能够参考日本特开2015-194521号公报、日本特开2012-046629号公报的记载。
制备感光性组合物时,以去除异物和减少缺陷等为目的,优选利用过滤器进行过滤。作为过滤器,只要为至今用于过滤用途等的过滤器,则能够无特别限定的使用。例如可举出使用了聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂、尼龙(例如尼龙-6、尼龙-6,6)等聚酰胺系树脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂(包含高密度和/或超高分子量的聚烯烃树脂)等原材料的过滤器。这些原材料中优选为聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龙。
过滤器的孔径0.01~7.0μm左右较为适合,优选为0.01~3.0μm左右,更优选为0.05~0.5μm左右。
并且,作为过滤器,还优选为使用利用了纤维状过滤材料的过滤器。作为纤维状过滤材料,例如可举出聚丙烯纤维、尼龙纤维、玻璃纤维等。作为利用了纤维状过滤材料的过滤器,具体而言,可举出ROKI TECHNO CO.,LTD.制造的SBP型系列(SBP008等)、TPR型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX型系列(SHPX003等)的滤芯。
使用过滤器时,可以组合不同的过滤器。此时,各过滤器中的过滤可以仅为一次,也可以为两次以上。
例如,可以在上述范围内组合不同的孔径的过滤器。此处的孔径能够参考过滤器厂商的标称值。作为市售的过滤器,例如能够从NIHON PALL LTD.(DFA4201NXEY等)、ToyoRoshi Kaisha,Ltd.、Nihon Entegris K.K.(旧Japan Microlis Co.,Ltd.)或KITZ MICROFILTER Corporation等提供的各种过滤器之中进行选择。
并且,第1过滤器中的过滤也可以为仅由分散液进行,混合其他成分之后由第2过滤器进行过滤。作为第2过滤器,能够使用由与第1过滤器相同的材料等形成的过滤器。
<固化膜>
本发明的固化膜为由上述本发明的感光性组合物得到的固化膜。本发明的固化膜能够优选地用作滤色器的着色层。
固化膜的膜厚能够根据目的适当调整。例如,膜厚优选为20μm以下,更优选为10μm以下,进一步优选为5μm以下。膜厚的下限优选为0.1μm以上,更优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上。
<滤色器>
接着,对本发明的滤色器进行说明。
本发明的滤色器具有上述本发明的固化膜。本发明的滤色器中,固化膜的膜厚能够根据目的适当调整。膜厚优选为20μm以下,更优选为10μm以下,进一步优选为5μm以下。膜厚的下限优选为0.1μm以上,更优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上。本发明的滤色器能够用于CCD(电荷耦合元件)或CMOS(互补金属氧化膜半导体)等固体摄像元件或图像显示装置等。
<图案形成方法>
接着,对使用了本发明的感光性组合物的图案形成方法进行说明。作为图案形成方法包含:利用本发明的感光性组合物在支撑体上形成感光性组合物层的工序;及通过光刻法或干式蚀刻法,对感光性组合物层形成图案的工序。
基于光刻法的图案形成优选为包含:利用感光性组合物在支撑体上形成感光性组合物层的工序;将感光性组合物层曝光成图案状的工序及对未曝光部进行显影去除来形成图案的工序。感光性组合物层可以根据需要设置进行烘烤的工序(预烘烤工序)及对显影的图案进行烘烤的工序(后烘烤工序)。并且,基于干式蚀刻法的图案形成优选为包含:使用感光性组合物在支撑体上形成感光性组物层并进行固化感光性组合物层而形成固化物层的工序;在固化物层上形成光阻剂层的工序;通过进行曝光及显影将光阻剂层图案化来得到抗蚀剂图案的工序;抗蚀剂图案作为蚀刻掩膜对固化物层进行干式蚀刻来形成图案的工序。以下,对各工序进行说明。
<<形成感光性组合物层的工序>>
在形成感光性组合物层的工序中,使用感光性组合物在支撑体上形成感光性组合物层。
作为支撑体,并无特别限定,能够根据用途适当选择。例如可举出玻璃基板、设置有CCD或CMOS等固体摄像元件(受光元件)的固体摄像元件用基板、硅基板等。并且,为了改善与上部层的粘合、防止物质的扩散或将表面平坦化,可以根据需要在这些基板上设置底涂层。
作为适用于支撑体上的感光性组合物的方法,能够使用狭缝涂布、喷墨法、旋转涂布、流延涂布、辊涂布、网版印刷法等各种方法。
形成于支撑体上的感光性组合物层可以进行干燥(预烘烤)。通过低温步骤形成图案时,可不进行预烘烤。进行预烘烤时,预烘烤温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为110℃以下。下限例如能够设为50℃以上,还能够设为80℃以上。通过将预烘烤温度设为150℃以下来进行例如,以有机原材料构成图像传感器的光电转换膜时,能够更有效地维持这些特性。预烘烤时间优选为10秒~300秒,更优选为40~250秒,进一步优选为80~220秒。干燥能够通过加热板、烘箱等进行。
(利用光刻法形成图案的情况)
<<曝光工序>>
接着,将感光性组合物层曝光成图案状(曝光工序)。例如,使用步进机等曝光装置经由具有规定的掩膜图案的掩膜,对感光性组合物层进行曝光,因此能够进行图案曝光。因此,能够使曝光部分固化。作为曝光时能够使用的放射线(光),可优选地使用g射线、i射线等紫外线(尤其优选为i射线)。照射量(曝光量)例如优选为0.03~2.5J/cm2,更优选为0.05~1.0J/cm2。对曝光时的氧浓度,能够进行适当选择,除了在大气下进行以外,例如也可以在氧浓度为19体积%以下的低氧环境下(例如15体积%、5体积%、或者实质上无氧)进行曝光,也可以在氧浓度大于21体积%的高氧环境下(例如22体积%、30体积%、或者50体积%)进行曝光。并且,能够适当设定曝光照度,通常能够从1000W/m2~100000W/m2(例如,5000W/m2,15000W/m2,或者35000W/m2)的范围选择。氧浓度与曝光照度也可以组合适当条件,例如能够在氧浓度10体积%下设为照度10000W/m2,在氧浓度35体积%下设为照度20000W/m2等。
<<显影工序>>
接着,显影去除未曝光部来形成图案。未曝光部的显影去除能够利用显影液进行。因此,曝光工序中的未曝光部的感光性组合物层溶出于显影液,仅残留光固化的部分。
作为显影液,优选为不会对基底的固体摄像元件或电路等带来损伤的有机碱性显影液。
显影液的温度例如优选为20~30℃。显影时间优选为20~180秒。并且,为了提高残渣去除性,也可以重复多次每60秒甩掉显影液并再重新供给显影液的工序。
作为显影液,选优地使用纯水稀释了碱剂而得到的碱性水溶液。作为碱剂,例如可举出氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二甘醇胺、二乙醇胺、羟胺、乙二胺、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、苄基三甲基氢氧化铵、二甲基双(2-羟基乙基)氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯等有机碱性化合物或氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠等无机碱性化合物。碱性水溶液的碱剂的浓度优选为0.001~10质量%,更优选为0.01~1质量%。并且,显影液还可以包含表面活性剂。作为表面活性剂的例子,可优选举出上述表面活性剂,非离子系表面活性剂。从方便运输和保管等方面考虑,显影液可以暂且作为浓缩液制造,并在使用时稀释成所需的浓度。稀释倍率并无特别限定,但例如能够设定在1.5~100倍的范围。另外,当使用了由这种碱性水溶液组成的显影液时,优选为显影后利用纯水进行清洗(冲洗)。
显影后,还能够在实施干燥之后进行加热处理(后烘烤)。后烘烤是为了使膜完全固化的显影后的加热处理。进行后烘烤时,后烘烤温度例如优选为100~240℃。从膜固化方面考虑,更优选为200~230℃。后烘烤后的膜的杨氏模量,优选为0.5~20GPa,更优选为2.5~15GPa。并且,形成固化膜的支撑体包含有机电致发光(有机EL)元件或具有由有机元件构成的光电转换膜的图像传感器等时,后烘烤温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为100℃以下,尤其优选为90℃以下。下限例如能够设为50℃以上。关于后烘烤,能够以使显影后的膜(固化膜)成为上述条件的方式,使用加热板或对流式烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热机构,以连续式或间歇式进行后烘烤。
固化膜优选为具有高平坦性。具体而言,表面粗糙度Ra优选为100nm以下,更优选为40nm以下,进一步优选为15nm以下。下限无规定,但例如优选为0.1nm以上。表面粗糙度的测量能够使用例如Veeco公司制造的AFM(原子力显微镜)Dimension3100来进行测量。
并且,固化膜上的水的接触角能够适当设定成优选的值,典型的为50~110°的范围。接触角能够使用例如接触角仪CV-DT·A型(KyowaInterfaceScienceCo.,LTD.制造)来进行测量。
期望各图案(像素)的体积电阻值高。具体而言,像素的体积电阻值优选为109Ω·cm以上,更优选为1011Ω·cm以上。上限无规定,但例如优选为1014Ω·cm以下。像素的体积电阻值能够使用例如超高电阻仪5410(Advantest Corporation制造)来进行测量。
(利用干式蚀刻法形成图案的情况)
利用干式蚀刻法的图案形成能够通过如下等方法来进行:对支撑体上等涂布感光性组合物而形成的感光性组合物层进行固化而形成固化物层,接着该固化物层上形成图案化的光阻剂层之后,将图案化的光阻剂层作为掩膜,使用蚀刻气体对固化物层进行干式蚀刻。
光阻剂层通过在固化物层上涂布正型或负型感光性组合物,优选为使其干燥来形成光阻剂层。作为用于形成光阻剂层的感光性组合物,优选地使用正型感光性组合物。作为正型感光性组合物,优选为对紫外线(g射线、h射线、i射线)、KrF射线、包括ArF射线等的远紫外线、电子束、离子束及X射线等放射线敏感的感光性组合物。上述正型感光性组合物优选为对KrF射线、ArF射线、i射线、X射线敏感的感光性组合物,从微细加工性方面考虑,更优选为对KrF射线敏感的感光性组合物。作为正型感光性组合物,能够优选地使用日本特开2009-237173号公报或日本特开2010-134283号公报中记载的正型抗蚀剂组合物。形成光阻剂层时,曝光优选为通过KrF射线、ArF射线、i射线、X射线等进行,更优选为通过KrF射线、ArF射线、X射线等进行,进一步优选为通过KrF射线进行。
<固体摄像元件>
本发明的固体摄像元件具备具有上述本发明的固化膜的滤色器。作为本发明的固体摄像元件的结构,只要具备本发明的滤色器,且作为固体摄像元件发挥作用的结构,则并无特别限定,但例如可举出以下结构。
在基材上具有构成固体摄像元件(CCD(电荷耦合元件)图像传感器、CMOS(互补式金属氧化物半导体)图像传感器等)的受光区域的多个光电二极管及由多晶硅等组成的转移电极,在光电二极管及转移电极上具有仅在光电二极管的受光部开口的遮光膜,在遮光膜上具有以覆盖遮光膜的整面及光电二极管受光部的方式形成的由氮化硅组成的装置保护膜,在装置保护膜上具有滤色器的结构。而且,也可以为在装置保护膜上且在滤色器的下侧(靠近基材的一侧)具有聚光机构(例如,微透镜等。以下相同)的结构或在滤色器上具有聚光机构的结构等。并且,滤色器也可以具有在通过隔壁例如分隔为格子状的空间埋入有形成各着色像素的固化膜的结构。此时的隔壁相对于各着色像素优选为低折射率。作为具有这种结构的摄像装置的例,可举出日本特开2012-227478号公报、日本特开2014-179577号公报中记载的装置。具备本发明的固体摄像元件的摄像装置,除了用作数码相机或具有摄像功能的电子设备(移动电话等)以外,还能够用作车载摄像或监控摄像。
<图像显示装置>
具有本发明的固化膜的滤色器能够用于液晶显示装置或有机电致发光显示装置等图像显示装置。关于图像显示装置的定义和各图像显示装置的详细内容,例如记载于《电子显示器设备(佐佐木昭夫著、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1990年发行)》、《显示器设备(伊吹顺章著、Sanyo Tosho Publishing Co.,Ltd.1989年发行)》等。并且,关于液晶显示装置,例如记载于《下一代液晶显示器技术(内田龙男编辑Kogyo ChosakaiPublishing Co.,Ltd.1994年发行)》。能够适用本发明的液晶显示装置并无特别限制,例如能够适用于上述《下一代液晶显示器技术》中记载的各种方式的液晶显示装置。
实施例
以下举出实施例,对本发明进行更具体说明。对以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等,只要不脱离本发明的宗旨,则能够进行适当变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。另外,只要没有特别指明,“份”、“%”为质量基准。
<重均分子量的测量>
按照以下条件,通过凝胶渗透色谱(GPC)测量了化合物A及树脂的重均分子量。
管柱的种类:将TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000与TOSOH TSKgel Super HZ2000连接而成的管柱
展开溶剂:四氢呋喃
管柱温度:40℃
流量(样品注入量):1.0μL(样品浓度0.1质量%)
装置名称:TOSOH CORPORATION制造HLC-8220GPC
检测器:RI(折射率)检测器
基于校准曲线的树脂:聚苯乙烯树脂
<酸值的测量方法>
化合物A及树脂的酸值表示中和每1g固体成分的酸性成分所需的氢氧化钾的质量。以如下方式测量了化合物A及树脂的酸值。即,将测量样品溶解于四氢呋喃/水=9/1(质量比)混合溶剂中,并使用电位滴定装置(商品名称:AT-510,KYOTO ELECTRONICSMANUFACTURING CO.,LTD.制造),在25℃下将得到的溶液在0.1mol/L氢氧化钠水溶液中进行了中和滴定。将滴定pH曲线的拐点设为滴定终点,利用下式计算出了酸值。
A=56.11×Vs×0.5×f/w
A:酸值(mgKOH/g)
Vs:滴定所需的0.1mol/L氢氧化钠水溶液的使用量(mL)
f:0.1mol/L氢氧化钠水溶液的滴定量(titer)
w:测量样品质量(g)(固体成分换算)
<C=C值的测量>
化合物A的C=C值表示每1g化合物A的固体成分的C=C基团的摩尔量,通过碱处理从化合物A萃取C=C基团部位(例如,在上述化合物A的具体例所示的P-1中的甲基丙烯酸、P-2中的丙烯酸)的低分子成分(a),并通过高效液相色谱法(HPLC)测量其含量,并根据该测量值由下述式计算出了C=C值。具体而言,将测量样品0.1g溶解于四氢呋喃/甲醇混合液(50mL/15mL),添加4mol/L氢氧化钠水溶液10mL,在40℃下反应了2小时。利用4mol/L甲磺酸水溶液10.2mL中和反应液,然后将添加了离子交换水5mL和甲醇2mL而得的混合液转移到100mL容量瓶中,并且通过使用甲醇混合而制备HPLC测量样品,并在以下条件下进行了测量。另外,低分子成分(a)的含量由另外制作的低分子成分(a)的校准曲线计算,C=C值由下述式计算。
(C=C值计算式)
C=C值[mmol/g]=(低分子成分(a)含量[ppm]/低分子成分(a)的分子量[g/mol])/(制备聚合物的称量值[g]×(聚合物液的固体成分浓度[%]/100)×10)(HPLC测量条件)
测量设备:Agilent-1200
管柱:Phenomenex制造Synergi 4u Polar-RP 80A,250mm×4.60mm(内径)+保护管柱
管柱温度:40℃
分析时间:15分钟
流速:1.0mL/min(最大流体输送压力:182bar)
注入量:5μl
检测波长:210nm
洗脱液:四氢呋喃(不含稳定剂HPLC用)/缓冲溶液(含有磷酸0.2vol%及三乙胺0.2vol%的离子交换水溶液)=55/45(vol%)
<分散液的制备>
混合下述表中记载的成分之后,向其中添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并使用油漆搅拌器进行了5小时的分散处理。接着,通过过滤分离出氧化锆珠而制备了分散液。
[表8]
<感光性组合物的制备>
混合下述表中记载的成分来制备了感光性组合物。另外,下述表中的色材浓度的值为感光性组合物的总固体成分中的色材的含量的值。并且,化合物A的含量的值为具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,具有烯属不饱和基团的重均分子量为3000以上的化合物的含量的值。
上述表中记载的成分为如下。
(色材)
PR254:C.I.颜料红254
PR264:C.I.颜料红264
PY139:C.I.颜料黄139
PY150:C.I.颜料黄150
PY185:C.I.颜料黄185
PB15:6:C.I.颜料蓝15:6
PV23:C.I.颜料紫23
PG36:C.I.颜料绿36
PG58:C.I.颜料绿58
B-1:下述结构的化合物(色素多聚体,Mw=12000,与主链的重复单元所示的数值为摩尔比。)
[化学式27]
B-2:下述结构的化合物(色素多聚体,Mw=13200,与主链的重复单元所示的数值为摩尔比。)
[化学式28]
B-3:下述结构的化合物(色素多聚体,Mw=13200,与主链的重复单元所示的数值为摩尔比。)
[化学式29]
B-4:下述结构的化合物(色素多聚体(呫吨骨架/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的加成物的摩尔比=5/6/6、来自甲基丙烯酸的重复单元、来自甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的加成物的重复单元的平均个数为12个),Mw=11600)
[化学式30]
(颜料衍生物)
衍生物1:下述结构的化合物。
[化学式31]
(分散剂、树脂)
P-1、P-2、P-6、P-7、P-8、P-15、P-16、P-20、P-22、P-24:作为上述化合物A的具体例举出P-1、P-2、P-6、P-7、P-8、P-15、P-16、P-22、P-24。这些均为包含具有烯属不饱和基团的重复单元及具有接枝链的重复单元的重均分子量为3000以上的化合物。
分散剂1:下述结构的树脂。附加到主链的数值为摩尔比,附加到侧链的数值为重复单元的数。Mw=20,000。
[化学式32]
分散剂2:下述结构的树脂。附加到主链的数值为摩尔比,附加到侧链的数值为重复单元的数。Mw=24,000。
[化学式33]
D1:下述结构的树脂。附加到主链的数值为摩尔比。Mw=30,000。
D2:下述结构的树脂。附加到主链的数值为摩尔比。Mw=11,000。D2为包含具有烯属不饱和基团的重复单元的重均分子量为3000以上的化合物。
[化学式34]
(聚合性化合物)
E1:KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)
E2:NK ESTER A-TMMT(Shin-Nakamura Chemical Co,Ltd.制造)(分子量:352)
E3:NK ESTER A-DPH-12E(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)
聚合性化合物E1~E3均为具有烯属不饱和基团的分子量小于3000的化合物。
(光聚合引发剂)
F1:IRGACURE OXE02(BASF制造)
F2:IRGACURE 369(BASF制造)
F3:IRGACURE OXE01(BASF制造)
(表面活性剂)
H1:下述混合物(Mw=14000)的1质量%PGMEA溶液。下述式中,表示重复单元的比例的%为摩尔%。
[化学式35]
(阻聚剂)
I1:对甲氧基苯酚
(添加剂)
J1:EHPE-3150(Daicel Corporation制造,环氧化合物)
(溶剂)
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
CHN:环己酮
<颜色不均匀的评价>
在玻璃基板上通过旋涂法以膜厚成为0.1μm的方式涂布CT-4000(FUJIFILMElectronic Materials Co.,Ltd.制造),并利用加热板在220℃下加热1小时而形成了基底层。在该带基底层的玻璃基板上通过旋涂法涂布各感光性组合物,然后,利用加热板在100℃下加热2分钟,得到了具有下述表记载的膜厚的感光性组合物层(以下,简称为“组合物层”。)。
对该组合物层照射365nm的波长的光,以曝光量500mJ/cm2进行了曝光。接着,利用加热板在220℃下进行300秒钟的后烘烤,从而形成了膜。使用形成有该膜的玻璃基板(评价用基板)通过下述方法分析亮度分布,根据偏离平均±10%以上的像素数进行了颜色不均匀的评价。
对亮度分布的测量方法进行说明。将评价用基板设置于光学显微镜的观察透镜与光源之间,并朝向观察透镜照射光,利用设置有数码相机的光学显微镜MX-50(OlympusCorporation制造)观察了该透射光状态。对任意选择的5个区域进行了膜表面的拍摄。将拍摄图像的亮度作为0~255为止的256个灰度的浓度分布进行数值化并保存。由该图像分析亮度分布,利用偏离平均超过±10%的像素数评价了颜色不均匀。评价基准为如下。
5:偏离平均超过±10%的像素数为1000以下。
4:偏离平均超过±10%的像素数超过1000且为3000以下。
3:偏离平均超过±10%的像素数超过3000且为5000以下。
2:偏离平均超过±10%的像素数超过5000且为15000以下。
1:偏离平均超过±10%的像素数超过15000。
<粘合性的评价>
在硅晶片上通过旋涂法以膜厚成为0.1μm的方式涂布CT-4000(FUJIFILMElectronic Materials Co.,Ltd.制造),利用加热板在220℃下加热1小时而形成了基底层。在该带基底层的硅晶片上通过旋涂法涂布各感光性组合物,然后,利用加热板在100℃下加热2分钟,从而得到了具有下述表中记载的膜厚的组合物层。
使用i射线步进机FPA-3000i5+(Canon Co.,Ltd.制造),通过一边为1.1μm的正方形像素分别排列在基板上的4mm×3mm的区域的掩膜图案,对该组合物照射365nm的波长的光,并以曝光量500mJ/cm2进行了曝光。
对曝光之后的组合物层,使用四甲基氢氧化铵的0.3质量%水溶液,在23℃下进行60秒钟的旋覆浸没式显影。然后,通过旋转喷淋用水进行冲洗,进一步用纯水进行了水洗。接着,通过高压空气甩掉水滴,并自然干燥硅晶片之后,利用加热板在220℃下进行300秒钟后烘烤,从而形成了图案。使用光学显微镜对得到的图案进行观察,对所有图案中粘合的图案进行计数。根据下述评价基准评价了粘合性。
5:所有图案粘合。
4:粘合的图案为所有图案的90%以上且少于100%。
3:粘合的图案为所有图案的80%以上且少于90%。
2:粘合的图案为所有图案的70%以上且少于80%。
1:粘合的图案少于所有图案的70%。
[表10]
如上述表所示,通过使用实施例的感光性组合物能够制造颜色不均匀少的固化膜。而且,该固化膜与基板的粘合性也优异。并且,由实施例1~3、8~11、17、19的感光性组合物得到的固化膜,作为红色着色层具有优选的分光特性。并且,由实施例4、5、12、18的感光性组合物得到的固化膜,作为绿色着色层具有优选的分光特性。并且,由实施例6、7、13~16的感光性组合物得到的固化膜,作为蓝色着色层具有优选的分光特性。并且,不含聚合性化合物的实施例2、3、5、7~18的感光性组合物中,能够制作出膜更薄且作为滤色器的分光特性优异的固化膜。这些实施例在滤色器的低高度化和串扰抑制方面考虑优异。
Claims (17)
1.一种感光性组合物,其包含具有烯属不饱和基团的化合物、色材及光聚合引发剂,其中,
所述色材的含量相对于所述感光性组合物的总固体成分为50质量%以上,
所述具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,具有烯属不饱和基团的重均分子量3000以上的化合物A的含量为70质量%以上。
2.根据权利要求1所述的感光性组合物,其中,
所述具有烯属不饱和基团的化合物的总质量中,所述化合物A的含量为90质量%以上。
3.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A包含在侧链具有烯属不饱和基团的重复单元。
4.根据权利要求3所述的感光性组合物,其中,
所述在侧链具有烯属不饱和基团的重复单元,在侧链具有选自乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲代烯丙基、(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、肉桂酰基及马来酰亚胺基中的至少一种基团。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A还包含具有接枝链的重复单元。
6.根据权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A包含具有烯属不饱和基团的重复单元及具有接枝链的重复单元。
7.根据权利要求5或6所述的感光性组合物,其中,
所述接枝链包含选自聚酯结构、聚醚结构、聚(甲基)丙烯酸结构、聚氨酯结构、聚脲结构及聚酰胺结构中的至少一种结构。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述接枝链包含聚酯结构。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述具有接枝链的重复单元的重均分子量为1000以上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A包含由下述式(A-1-1)表示的重复单元及由下述式(A-1-2)表示的重复单元;
式(A-1-1)中,X1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基团,Y1表示包含烯属不饱和基团的基团;
式(A-1-2)中,X2表示重复单元的主链,L2表示单键或2价的连接基团,W1表示接枝链。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A还包含具有酸基的重复单元。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A的烯属不饱和基团量为0.2mmol/g~5.0mmol/g。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的感光性组合物,其中,
所述化合物A的酸值为20mgKOH/g~150mgKOH/g。
14.一种固化膜,其由权利要求1至13中任一项所述的感光性组合物得到。
15.一种滤色器,其具有权利要求14所述的固化膜。
16.一种固体摄像元件,其具有权利要求14所述的固化膜。
17.一种图像显示装置,其具有权利要求14所述的固化膜。
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