TW201906875A - 感光性樹脂組合物、硬化物、黑色矩陣及圖像顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種基板密接性優異,可實現高溫處理時之線寬變化之抑制及其控制之感光性樹脂組合物。本發明之感光性樹脂組合物之特徵在於:其係含有(a)鹼可溶性樹脂、(b)光聚合性單體、(c)光自由基聚合起始劑、(d)有機矽化合物、及(e)色料者,上述(a)鹼可溶性樹脂含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,且上述(d)有機矽化合物含有具有下述通式(1)所表示之重複單元之有機矽乙烯系聚合物(d-1)。 [化1]
Description
本發明係關於一種感光性樹脂組合物、硬化物、黑色矩陣及圖像顯示裝置。尤其是關於一種基板密接性優異,可實現高溫處理時之線寬變化之抑制及其控制之適於形成高精細圖案之感光性樹脂組合物、使該感光性樹脂組合物硬化而成之硬化物及黑色矩陣、具有該硬化物或該黑色矩陣之圖像顯示裝置。本發明之感光性樹脂組合物尤其是適於可形成高感度且高精細之細線之黑色矩陣(Black Matrix;以下有時簡稱為「BM」)形成用感光性樹脂組合物。 將2017年6月29日於日本專利廳提出申請之日本專利特願2017-127704之說明書、申請專利範圍、圖式及發明摘要之全部內容、以及本說明書中所引用之文獻等所揭示之內容的一部分或全部引用至此處,並作為本說明書之揭示內容編入。
彩色濾光片係通常於玻璃、塑膠等透明基板之表面形成黑色之黑色矩陣,繼而將紅、綠、藍等3種以上之不同顏色之像素依序以格子狀、條紋狀或鑲嵌狀等圖案形成所得者。圖案尺寸視彩色濾光片之用途以及各顏色而不同,但通常為5~700 μm左右。
作為彩色濾光片之代表性製造方法,目前已知有顏料分散法。於藉由顏料分散法製造彩色濾光片之情形時,首先將含有碳黑等黑色顏料之感光性樹脂組合物塗佈於透明基板上後使之乾燥,進而進行圖像曝光、顯影後,藉由200℃以上之高溫處理使之加熱硬化,藉此形成BM。於所形成之BM上,紅、綠、藍等每種顏色重複形成像素,從而形成具有BM及像素之彩色濾光片。
BM一般格子狀、條紋狀或鑲嵌狀地配置於紅、綠、藍等像素之間,有藉由各像素間之混色抑制來提高對比度或防止漏光之作用。因此,對於BM,要求較高之遮光性。又,形成BM後所形成之紅、綠、藍等像素之邊緣部由於一部分與該BM重疊,故而受到BM之膜厚之影響,於重疊部分形成階差。該重疊部分會損害像素之平坦性,導致產生液晶單元間隙之不均一化或液晶之配向混亂,而成顯示能力降低之原因。因此,近年來,尤其是要求使BM薄膜化,且為了即便於己薄膜化時亦顯現出充分之遮光性,有感光性樹脂組合物中之顏料含有比率變得更高之傾向。此種顏料增量會帶來可交聯之成分之減量,因此導致基板密接力降低。因此,要求有不會使基板密接力降低之對策。
於專利文獻1中記載有如下情況:藉由使用含有特定有機矽化合物之感光性樹脂組合物,而於高顏料濃度之情形、或高微細化之情形時,室溫下及高溫高濕下之基板密接性變得良好。 又,於專利文獻2中記載有如下情況:藉由使用含有具有烷氧基矽烷基及酸基之特定化合物之著色硬化性組合物,而即便於顏料濃度較高之情形時,亦可形成保存穩定性、及硬化性優異,且與基板之密接性、及顯影性優異之著色膜。
另一方面,為了省能源化或移動式電池之長壽命化,有背光裝置之輸出變低之傾向,為了即便於此種條件下亦可以高亮度進行圖像顯示,而進行作為遮光部之BM之細線化。又,近年來,於液晶顯示器之市場上,如平板等之小型化成為主流,且對於大型之電視,高解像度之要求變高。由於該等原因,對於BM之高精細化之期望變高,近年來,關於BM細線之線寬,要求已從先前之10 μm左右到目前之6 μm左右。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-24319號公報 [專利文獻2]日本專利特開2010-85723號公報
[發明所欲解決之問題]
若為正錐之形狀,則於膜厚約1 μm時穩定地形成線寬6 μm之BM細線圖案存在極限,而要求更接近垂直之錐形角之細線圖案。進而,細線圖案係藉由高溫處理進行硬化所獲得,但樹脂成分於硬化反應之開始前會暫時軟化,進行流動(熔合)而引起線寬變粗之現象。因此,要求抑制高溫處理時之熔合,又,對該抑制之程度進行控制之手法。 本發明者等人對專利文獻1及2所記載之感光性樹脂組合物進行研究,結果發現,雖對於基板之密接力大幅提昇,但由於高溫處理(加熱硬化)時之熔合而導致產生細線之線寬變粗,而變得難以形成細線圖案。 因此,本發明之目的在於提供一種基板密接性優異,可實現高溫處理時之線寬變化之抑制及其控制之感光性樹脂組合物。 [解決問題之技術手段]
本發明者等人為了解決上述課題而進行銳意研究,結果發現,藉由使感光性樹脂組合物含有特定之鹼可溶性樹脂及特定之有機矽化合物,可解決上述課題。即,本發明之主旨係存在於以下。
[1]一種感光性樹脂組合物,其特徵在於:其係含有(a)鹼可溶性樹脂、(b)光聚合性單體、(c)光自由基聚合起始劑、(d)有機矽化合物、及(e)色料者,且 上述(a)鹼可溶性樹脂含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂, 上述(d)有機矽化合物含有具有下述通式(1)所表示之重複單元之有機矽乙烯系聚合物(d-1)。
[化1]
式(1)中,R1
表示氫原子或可具有取代基之烷基, R2
~R4
分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烷氧基、可具有取代基之芳基、或可具有取代基之芳氧基, L表示2價連結基, x表示0或1。
[2]如[1]記載之感光性樹脂組合物,其中上述(e)色料含有碳黑。
[3]一種硬化物,其係使如[1]或[2]記載之感光性樹脂組合物硬化而成者。 [4]一種黑色矩陣,其包含如[3]記載之硬化物。 [5]一種圖像顯示裝置,其具有如[3]記載之硬化物或如[4]記載之黑色矩陣。 [發明之效果]
根據本發明,可提供一種基板密接性優異,可實現高溫處理時之線寬變化之抑制及其控制之感光性樹脂組合物。
以下,對本發明之實施形態具體地進行說明,但本發明並不限定於以下之實施形態,可於其主旨之範圍內進行各種變更並實施。 再者,於本發明中,所謂「(甲基)丙烯酸」意指「丙烯酸及/或甲基丙烯酸」,關於「(甲基)丙烯酸酯」、「(甲基)丙烯醯基」亦相同。
本發明中,所謂「總固形物成分」意指感光性樹脂組合物中或下述之墨水中所含有之溶劑以外之全部成分。 本發明中,所謂重量平均分子量係指利用GPC(凝膠滲透層析法)之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)。 又,本發明中,所謂「胺值」,只要無特別說明,則表示有效固形物成分換算之胺值,係以與分散劑之固形物成分每1 g之鹼量相當量之KOH的重量表示之值。再者,關於測定方法,於下文進行說明。 又,於本發明中,所謂「酸值」,只要無特別說明,則為藉由JIS K 2501-2003所記載之方法所測得之值。
[感光性樹脂組合物] 本發明之感光性樹脂組合物之特徵在於:其係含有(a)鹼可溶性樹脂、(b)光聚合性單體、(c)光自由基聚合起始劑、(d)有機矽化合物、及(e)色料者,且上述(a)鹼可溶性樹脂含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,上述(d)有機矽化合物含有具有下述通式(1)所表示之重複單元之有機矽乙烯系聚合物(d-1)。
本發明之感光性樹脂組合物亦可進而含有分散劑、硫醇類,亦可視需要含有其他之密接提高劑、界面活性劑(塗佈性提高劑)、顏料衍生物、顯影改良劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等調配成分,通常將各調配成分於溶解或分散於有機溶劑中之狀態下使用。 本發明之特徵之一在於如下方面:感光性樹脂組合物含有(d)有機矽化合物,尤其是上述(d)有機矽化合物含有具有下述通式(1)所表示之重複單元之有機矽乙烯系聚合物(d-1)。首先,對於(d)有機矽化合物進行說明。
<(d)有機矽化合物> 本發明之感光性樹脂組合物含有(d)有機矽化合物。藉由含有(d)有機矽化合物,可與成為支持體之玻璃等透明基板結合,而基板密接性變得良好。
<有機矽乙烯系聚合物(d-1)> 尤其是於本發明之感光性樹脂組合物中,上述(d)有機矽化合物含有具有下述通式(1)所表示之重複單元之有機矽乙烯系聚合物(d-1)(以下,有時簡記為「有機矽乙烯系聚合物(d-1)」)。藉由如上述般含有有機矽乙烯系聚合物(d-1),認為其含有有機矽原子之側鏈藉由縮合反應而形成大量交聯點,從而於塗膜內部形成立體網狀結構(團簇)。認為藉由使該立體網狀結構凝膠化而熔合得到抑制。又,認為由於為乙烯系聚合物,故而於感光性樹脂組合物之塗膜內融合擴散,而導致形成一樣之團簇。
[化2]
式(1)中,R1
表示氫原子或可具有取代基之烷基, R2
~R4
分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烷氧基、可具有取代基之芳基、或可具有取代基之芳氧基, L表示2價連結基, x表示0或1。
(R1
) 上述式(1)中,R1
表示氫原子或可具有取代基之烷基。 烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,又,較佳為5以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述下限值以上,有溶劑溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有加熱硬化時之反應速度變快之傾向。
作為烷基之具體例,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、戊基,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為甲基。
作為烷基可具有之取代基,可列舉鹵素原子、烷氧基、芳基、羥基、硫醇基、烷硫基。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
(R2
~R4
) 上述式(1)中,R2
~R4
分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烷氧基、可具有取代基之芳基、或可具有取代基之芳氧基。
烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,又,較佳為5以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述下限值以上,有溶劑溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有加熱硬化時之反應速度變快之傾向。
作為烷基之具體例,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、戊基,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為甲基。
作為烷基可具有之取代基,可列舉鹵素原子、烷氧基、芳基、羥基、硫醇基、烷硫基。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
烷氧基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述上限值以下,有加熱硬化時之反應速度變快之傾向。
作為烷氧基之具體例,可列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、戊氧基,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為甲氧基。
作為烷氧基可具有之取代基,可列舉鹵素原子、烷氧基、芳基、羥基、硫醇基、烷硫基。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
芳基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為4以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述上限值以下,有加熱硬化時之反應速度變快之傾向。芳基之碳數並無特別限定,較佳為3以上,更佳為4以上,進而較佳為5以上,又,較佳為18以下,更佳為14以下,進而較佳為12以下。藉由設為上述下限值以上,有保存穩定性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為芳基,可列舉芳香族烴環基、芳香族雜環基。 作為芳基中之芳香族環之具體例,可列舉:苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等。該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為苯環。
作為芳基可具有之取代基,可列舉烷基、烷氧基、羥基、硫醇基、烷硫基、鹵素原子。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
芳氧基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為4以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述上限值以下,有加熱硬化時之反應速度變快之傾向。芳氧基之碳數並無特別限定,較佳為3以上,更佳為4以上,進而較佳為5以上,又,較佳為18以下,更佳為14以下,進而較佳為12以下。藉由設為上述下限值以上,有保存穩定性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為芳氧基中之芳香族環,可列舉芳香族烴環、芳香族雜環。作為芳氧基中之芳香族環之具體例,可列舉:苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等。 作為芳氧基,可列舉苯氧基、1-萘氧基。該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為苯氧基。
作為芳氧基可具有之取代基,可列舉烷基、烷氧基、羥基、硫醇基、烷硫基、鹵素原子。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
又,為了有效率地藉由縮合反應形成交聯點,較佳為R2
~R4
中之至少任一個為可具有取代基之烷氧基、或可具有取代基之芳氧基,更佳為2個以上為可具有取代基之烷氧基、或可具有取代基之芳氧基,進而較佳為全部為可具有取代基之烷氧基、或可具有取代基之芳氧基。 該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,R2
~R4
較佳為分別獨立地為可具有取代基之烷氧基,更佳為甲氧基。
(L) 上述式(1)中,L表示2價連結基。 作為2價連結基,例如可列舉:伸烷基、伸芳基、-CONH-基、-CONH-R5
-基、-COO-基、-COO-R6
-基、組合有該等者。R5
及R6
分別獨立地表示伸烷基、-(CH2
CH2
O)Z1
-基(Z1為1~100之整數)、或-(CH2
CH2
CH2
O)Z1
-基(Z1為1~100之整數)。
作為2價連結基中之伸烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,伸烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,更佳為3以上,又,較佳為16以下,更佳為10以下,進而較佳為8以下。藉由設為上述下限值以上,有溶劑溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為伸烷基之具體例,可列舉亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、己烷-1,6-二基、甲基亞甲基、1-甲基伸乙基,就溶劑溶解性與顯影溶解性之平衡性之觀點而言,較佳為丙烷-1,3-二基。
2價連結基中之伸芳基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為4以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。伸芳基之碳數並無特別限定,較佳為3以上,更佳為4以上,進而較佳為5以上,又,較佳為18以下,更佳為14以下,進而較佳為12以下。藉由設為上述下限值以上,有保存穩定性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為伸芳基,可列舉2價芳香族烴環基、2價芳香族雜環基。 作為伸芳基中之芳香族環之具體例,可列舉苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等。該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為苯環。
作為R5
及R6
中之伸烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,伸烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,更佳為3以上,又,較佳為16以下,更佳為10以下,進而較佳為8以下。藉由設為上述下限值以上,有溶劑溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為伸烷基之具體例,可列舉亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、己烷-1,6-二基、甲基亞甲基、1-甲基伸乙基,就溶劑溶解性與顯影溶解性之平衡性之觀點而言,較佳為丙烷-1,3-二基。
Z1表示1~100之整數。較佳為2以上,更佳為4以上,進而較佳為6以上,又,較佳為70以下,更佳為50以下,進而較佳為30以下,進而更佳為15以下,尤佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有顯影溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有抑制顯影殘渣之生成之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為2~70,更佳為4~50,進而較佳為4~30,進而更佳為6~15,尤佳為6~10。
該等之中,就感光性樹脂組合物與其他素材之相溶性之觀點而言,較佳為L為-COO-R6
-基,更佳為-COO-R6
-基,且R6
為伸烷基,進而較佳為-COO-C3
H6
-基。
(x) 上述式(1)中,x表示0或1。該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為1。
有機矽乙烯系聚合物(d-1)中所含有之上述通式(1)所表示之重複單元之含有比率並無特別限定,於全部重複單元中較佳為0.2莫耳%以上,更佳為1莫耳%以上,進而較佳為10莫耳%以上,進而更佳為20莫耳%以上,尤佳為30莫耳%以上,最佳為40莫耳%以上,又,較佳為100莫耳%以下,更佳為90莫耳%以下,進而較佳為80莫耳%以下。藉由設為上述下限值以上,有基板密接性或加熱硬化時之熔合抑制效果提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有保存穩定性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為0.2~100莫耳%,更佳為1~90莫耳%,進而較佳為10~90莫耳%,進而更佳為20~90莫耳%,尤佳為30~80莫耳%,最佳為40~80莫耳%。
又,有機矽乙烯系聚合物(d-1)就保存穩定性之觀點而言,較佳為含有下述通式(2)所表示之重複單元。
[化3]
式(2)中,R11
表示氫原子或可具有取代基之烷基。 R12
表示氫原子、可具有取代基之烷基、或可具有取代基之芳基。 M表示2價連結基,y表示0或1。
(R11
) 上述式(2)中,R11
表示氫原子或可具有取代基之烷基。 烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,又,較佳為5以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述下限值以上,有溶劑溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有加熱硬化時之反應速度變快之傾向。
作為烷基之具體例,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、戊基,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為甲基。
作為烷基可具有之取代基,可列舉鹵素原子、烷氧基、芳基、羥基、硫醇基、烷硫基。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
(R12
) 上述式(2)中,R12
表示氫原子、可具有取代基之烷基、或可具有取代基之芳基。
烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、及組合有該等者中之任一種,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為直鏈狀。又,烷基之碳數並無特別限定,通常為1以上,又,較佳為20以下,更佳為10以下,進而較佳為6以下。藉由設為上述下限值以上,有溶劑溶解性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為烷基之具體例,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、2-乙基己基、癸基、十二烷基、十八烷基,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為甲基。
作為烷基可具有之取代基,可列舉鹵素原子、烷氧基、芳基、羥基、硫醇基、烷硫基。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
芳基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為4以下,更佳為3以下,進而較佳為2以下。藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。芳基之碳數並無特別限定,較佳為3以上,更佳為4以上,進而較佳為5以上,又,較佳為18以下,更佳為14以下,進而較佳為12以下。藉由設為上述下限值以上,有保存穩定性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。
作為芳基,可列舉芳香族烴環基、芳香族雜環基。 作為芳基中之芳香族環之具體例,可列舉:苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等。該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為苯環。
作為芳基可具有之取代基,可列舉烷基、烷氧基、羥基、硫醇基、烷硫基、鹵素原子。就保存穩定性之觀點而言,較佳為未經取代。
該等之中,就加熱硬化時之反應速度之觀點而言,較佳為可具有取代基之烷基,更佳為未經取代之烷基,進而較佳為甲基。
(M) 上述式(2)中,M表示2價連結基。 作為2價連結基,例如可列舉:伸烷基、伸芳基、-CONH-基、-CONH-R5
-基、-COO-基、-COO-R6
-基、組合有該等者。R5
及R6
分別獨立地表示伸烷基、-(CH2
CH2
O)Z1
-基(Z1為1~100之整數)、或-(CH2
CH2
CH2
O)Z1
-基(Z1為1~100之整數)。 作為該等伸烷基、伸芳基、-CONH-R5
-基、-COO-R6
-基、R5
、R6
、Z1,可較佳地採用式(1)之L中所列舉者。 該等之中,就與其他成分之相溶性之觀點而言,較佳為-COO-基、-COO-R6
-基。 另一方面,就顯影溶解性、或由氧阻聚抑制帶來之感度提高之觀點而言,較佳為-COO-(CH2
CH2
O)Z1
-基或-COO-(CH2
CH2
CH2
O)Z1
-基,更佳為-COO-(CH2
CH2
O)Z1
-基。
(y) 上述式(2)中,y表示0或1。該等之中,就溶劑溶解性之觀點而言,較佳為1。
有機矽乙烯系聚合物(d-1)中所含有之上述通式(2)所表示之重複單元之含有比率並無特別限定,於全部重複單元中較佳為1莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,進而較佳為20莫耳%以上,又,較佳為99.8莫耳%以下,更佳為99莫耳%以下,進而較佳為90莫耳%以下,進而更佳為80莫耳%以下,尤佳為70莫耳%以下,最佳為60莫耳%以下。藉由設為上述下限值以上,有保存穩定性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有基板密接性或加熱硬化時之熔合抑制效果提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為1~99.8莫耳%,更佳為1~99莫耳%,進而較佳為10~90莫耳%,進而更佳為10~80莫耳%,尤佳為20~70莫耳%,最佳為20~60莫耳%。
又,於有機矽乙烯系聚合物(d-1)含有上述通式(2)所表示其M為-COO-(CH2
CH2
O)Z1
-基之重複單元之情形時,其含有比率並無特別限定,於全部重複單元中較佳為1莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,進而較佳為15莫耳%以上,尤佳為20莫耳%以上,又,較佳為50莫耳%以下,更佳為40莫耳%以下,進而較佳為35莫耳%以下,尤佳為30莫耳%以下。藉由設為上述下限值以上,有顯影溶解性變得良好,由於氧阻聚抑制而感度提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有基板密接性或加熱硬化時之熔合抑制效果提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為1~50莫耳%,更佳為10~40莫耳%,進而較佳為15~35莫耳%,尤佳為20~30莫耳%。
有機矽乙烯系聚合物(d-1)之重量平均分子量(Mw)並無特別限定,較佳為2000以上,更佳為5000以上,進而較佳為8000以上,又,較佳為100000以下,更佳為75000以下,進而較佳為40000以下,進而更佳為30000以下,尤佳為20000以下。藉由設為上述下限值以上,有熔合抑制效果提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影溶解性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為2000~100000,更佳為5000~75000,進而較佳為5000~40000,進而更佳為8000~30000,尤佳為8000~20000。
有機矽乙烯系聚合物(d-1)之酸值並無特別限定,較佳為3 mgKOH/g以下,更佳為1 mgKOH/g以下,進而較佳為0.5 mgKOH/g以下,尤佳為0.3 mgKOH/g以下,最佳為0 mgKOH/g。藉由設為上述上限值以下,有有機矽乙烯系聚合物(d-1)之保存穩定性提高之傾向。
有機矽乙烯系聚合物(d-1)之製造方法並無特別限定,例如可使含有矽原子之不飽和化合物與其他不飽和化合物進行共聚而獲得。
作為含有矽原子之不飽和化合物,例如可列舉:如以下所例示之化合物。該等可單獨使用1種,亦可將2種以上以任意之組合與比率使用。 再者,式中,C2
H4
表示1,2-伸乙基,C3
H6
表示正丙烷-1,3-二基,C8
H16
表示正辛烷-1,8-二基。
[化4]
作為其他不飽和化合物,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、丁氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸雙環戊酯。該等可單獨使用1種,亦可將2種以上以任意之組合與比率使用。又,就有機矽乙烯(d-1)之保存穩定性之觀點而言,作為不飽和化合物,較佳為使用不具有酸性基者並使之共聚。
本發明之感光性樹脂組合物中之(d)有機矽化合物之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中較佳為0.1質量%以上,更佳為0.3質量%以上,進而較佳為1質量%以上,尤佳為2質量%以上,又,較佳為15質量%以下,更佳為10質量%以下,進而較佳為8質量%以下,尤佳為5質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有基板密接性提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有抑制顯影殘渣之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為0.1~15質量%,更佳為0.3~10質量%,進而較佳為1~8質量%,尤佳為2~5質量%。
本發明之感光性樹脂組合物中之有機矽乙烯系聚合物(d-1)之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中較佳為0.1質量%以上,更佳為0.3質量%以上,進而較佳為1質量%以上,進而更佳為1.5質量%以上,尤佳為2質量%以上,又,較佳為10質量%以下,更佳為8質量%以下,進而較佳為5質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有加熱硬化時之熔合抑制效果提高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有抑制顯影殘渣之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為0.1~10質量%,更佳為0.3~10質量%,進而較佳為1~8質量%,進而更佳為1.5~5質量%,尤佳為2~5質量%。 又,有機矽乙烯系聚合物(d-1)亦可將2種以上以任意之組合及比率併用。
<其他有機矽化合物(d-2)> 又,作為(d)有機矽化合物,除有機矽乙烯系聚合物(d-1)以外,亦可含有其他有機矽化合物(d-2)。 作為其他有機矽化合物,可列舉矽烷偶合劑,例如可列舉:具有如以下之乙烯基、環氧基、苯乙烯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯基、一級~三級胺基、脲基、巰基、異氰酸基等者。再者,矽烷偶合劑可使用1種,亦可將2種以上以任意之組合及比率併用。 再者,式中,C2
H4
表示1,2-伸乙基,C3
H6
表示正丙烷-1,3-二基。
[化5]
<(a)鹼可溶性樹脂> 本發明之感光性樹脂組合物含有(a)鹼可溶性樹脂。(a)鹼可溶性樹脂只要為如對將感光性樹脂組合物塗佈、乾燥所獲得之硬化膜進行曝光後,曝光部與非曝光部之對於鹼顯影之溶解性產生變化者,則無特別限定,較佳為具有羧基之鹼可溶性樹脂。又,就光硬化性之觀點而言,較佳為具有乙烯性不飽和基者,就光硬化性與顯影溶解性之觀點而言,進而較佳為具有乙烯性不飽和基與羧基之鹼可溶性樹脂。具體而言,可列舉:具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂或丙烯酸系共聚樹脂。
於製作彩色濾光片時,通常為了使非曝光部溶解於鹼顯影液中,而應用具有羥基、羧基、磷酸基、磺酸基等酸性官能基之高分子樹脂作為鹼可溶性樹脂。該等之中,就對於鹼顯影液之溶解性之觀點而言,較佳為具有羧基之高分子樹脂。又,磷酸基或磺酸基雖酸性度高於羧基,但有容易與感光性樹脂組合物中之具有鹼性基之起始劑、單體、分散劑、其他添加劑等進行反應,而保存穩定性變差之情形。
本發明之感光性樹脂組合物中之(a)鹼可溶性樹脂含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂。具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂係具有乙烯性不飽和基者,認為藉此曝光時之交聯點增加,軟化起始溫度變高,而由樹脂流動引起之線寬變化得到抑制。又,具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂除利用羧基或酯基之氫鍵結或偶極-偶極相互作用以外,亦發揮芳香族環彼此之π-π相互作用,而樹脂之主鏈間之自由體積變少而氧難以透過,因此認為聚合反應時之氧阻聚得到抑制,交聯進一步進行,而由樹脂流動引起之線寬變化得到抑制。
具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂係使環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物之於反應中所生成之羥基進而與多元酸及/或其酐反應所獲得的樹脂。又,於使多元酸及/或其酐與羥基反應之前,使具有2個以上之可與該羥基反應之取代基之化合物反應後,使多元酸、及/或其酐反應所獲得的樹脂亦包含於環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂中。進而,使上述反應中所獲得之樹脂之羧基進而與具有可反應之官能基之化合物進行反應所獲得之樹脂亦包含於環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂中。 如上所述,具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂於化學結構上實質上不具有環氧基,且並不限定於「(甲基)丙烯酸酯」,但由於環氧樹脂為原料,且「(甲基)丙烯酸酯」為代表例,故而依據慣列如此命名。
作為具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,例如可列舉以下之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)及/或環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-2)。
<環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)> 藉由使α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯加成於環氧樹脂,進而使多元酸及/或其酐反應所獲得之鹼可溶性樹脂。 <環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-2)> 藉由使α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯加成於環氧樹脂,進而與多元醇、以及多元酸及/或其酐反應所獲得之鹼可溶性樹脂。
<環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)> 作為成為原料之環氧樹脂,可良好地使用雙酚A型環氧樹脂(例如,Mitsubishi Chemical公司製造之「jER(註冊商標;以下相同)828」、「jER1001」、「jER1002」、「jER1004」、日本化藥公司製造之「NER-1302」(環氧當量323,軟化點76℃)等)、雙酚F型樹脂(例如,Mitsubishi Chemical公司製造之「jER807」、「jER4004P」、「jER4005P」、「jER4007P」、日本化藥公司製造之「NER-7406」(環氧當量350,軟化點66℃)等)、雙酚S型環氧樹脂、聯苯縮水甘油醚(例如,Mitsubishi Chemical公司製造之「jERYX-4000」)、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如,日本化藥公司製造之「EPPN(註冊商標;以下相同)-201」、Mitsubishi Chemical公司製造之「jER-152」、「jER-154」、陶氏化學公司製造之「DEN-438」)、(鄰、間、對)甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如,日本化藥公司製造之「EOCN(註冊商標;以下相同)-102S」、「EOCN-1020」、「EOCN-104S」)、異氰尿酸三縮水甘油酯(例如,日產化學公司製造之「TEPIC(註冊商標)」)、三苯酚甲烷型環氧樹脂(例如,日本化藥公司製造之「EPPN-501」、「EPPN-502」、「EPPN-503」)、脂環式環氧樹脂(Daicel公司製造之「Celloxide(註冊商標;以下相同)2021P」、「Celloxide EHPE」)、藉由二環戊二烯與苯酚之反應使苯酚樹脂縮水甘油基化所得之環氧樹脂(例如,DIC公司製造之「EXA-7200」、日本化藥公司製造之「NC-7300」)、下述通式(a1)~(a5)所表示之環氧樹脂等。具體而言,作為下述通式(a1)所表示之環氧樹脂,可列舉日本化藥公司製造之「XD-1000」,作為下述通式(a2)所表示之環氧樹脂,可列舉日本化藥公司製造之「NC-3000」,作為下述通式(a4)所表示之環氧樹脂,可列舉新日鐵住金化學公司製造之「ESF-300」等。
[化6]
於上述通式(a1)中,b11為平均值,表示0~10之數,R11
表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基、或聯苯基。再者,存在於1分子中之複數個R11
相互可相同亦可不同。
[化7]
於上述通式(a2)中,b12為平均值,表示0~10之數,R21
表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基、或聯苯基。再者,存在於1分子中之複數個R21
相互可相同亦可不同。
[化8]
於上述通式(a3)中,X表示下述通式(a3-1)或(a3-2)所示之連結基,b13表示2或3之整數。其中,於分子結構中包含1個以上之金剛烷結構。
[化9]
於上述通式(a3-1)及(a3-2)中,R31
~R34
及R35
~R37
分別獨立地表示可具有取代基之金剛烷基、氫原子、可具有取代基之碳數1~12之烷基、或可具有取代基之苯基,式中之*表示上述通式(a3)中之鍵結部位。
[化10]
於上述通式(a4)中,p及q分別獨立地表示0~4之整數,R41
及R42
分別獨立地表示烷基或鹵素原子,R43
及R44
分別獨立地表示伸烷基,x及y分別獨立地表示0以上之整數。
[化11]
於上述通式(a5)中,R51
~R54
分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳原子6~20之芳基、或碳原子7~20之芳烷基,R55
表示碳數1~20之烷基、碳數6~20之芳基、或碳數7~20之芳烷基,R56
表示碳數1~5之伸烷基,k表示1~5之整數,l表示0~13之整數,m表示0~5之整數。 該等之中,較佳為使用通式(a1)~(a5)之任一者所表示之環氧樹脂。
作為α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸;丁烯酸;鄰乙烯基苯甲酸;間乙烯基苯甲酸;對乙烯基苯甲酸;(甲基)丙烯酸之α位鹵烷基、烷氧基、鹵素、硝基、氰基取代體等單羧酸;2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸;2-(甲基)丙烯醯氧基乙基己二酸;2-(甲基)丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸;2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸;2-(甲基)丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丙基琥珀酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丙基己二酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丙基四氫鄰苯二甲酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丙基鄰苯二甲酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丙基順丁烯二酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丁基琥珀酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丁基己二酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丁基氫鄰苯二甲酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丁基鄰苯二甲酸;2-(甲基)丙烯醯氧基丁基順丁烯二酸;使ε-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯等內酯類加成於(甲基)丙烯酸且於末端具有1個羥基之單體;或者使琥珀酸(酐)、鄰苯二甲酸(酐)、順丁烯二酸(酐)等酸(酐)加成於如(甲基)丙烯酸羥基烷基酯之於末端具有1個羥基之單體、或如季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯之末端具有1個羥基之化合物,且具有1個以上之乙烯不飽和基及於末端具有1個羧基之(甲基)丙烯酸酯等。又,亦可列舉(甲基)丙烯酸二聚物等。 該等之中,就感度之方面而言,尤佳者為(甲基)丙烯酸。
作為使α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯加成於環氧樹脂之方法,可使用公知之手法。例如可於酯化觸媒之存在下且於50~150℃之溫度下,使α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯與環氧樹脂進行反應。作為此處所使用之酯化觸媒,可使用三乙胺、三甲胺、二甲苄胺、二乙苄胺等三級胺;四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨等四級銨鹽等。
再者,環氧樹脂、α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯、及酯化觸媒均可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 關於α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之使用量,相對於環氧樹脂之環氧基1當量,較佳為0.5~1.2當量之範圍,進而較佳為0.7~1.1當量之範圍。 於α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之使用量為上述下限值以上之情形時,有不飽和基之導入量變得充分,接下來與多元酸及/或其酐之反應亦變得充分之傾向。另一方面,於該使用量為上述上限值以下之情形時,有可抑制α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯作為未反應物殘留之傾向。
作為多元酸及/或其酐,可列舉:選自順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、二苯甲酮四羧酸、甲基六氫鄰苯二甲酸、內亞甲基四氫鄰苯二甲酸、氯菌酸、甲基四氫鄰苯二甲酸、聯苯四羧酸、及該等之酸酐等中之1種或2種以上。
較佳為順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、聯苯四羧酸、或該等之酸酐。尤佳為四氫鄰苯二甲酸、聯苯四羧酸、四氫鄰苯二甲酸酐、或聯苯四羧酸二酐。
關於多元酸及/或其酐之加成反應,亦可使用公知之手法,可在與α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯對於環氧樹脂之加成反應同樣之條件下,繼續反應而獲得目標物。多元酸及/或其酐成分之加成量較佳為所生成之含有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值成為10~150 mgKOH/g之範圍的程度,進而較佳為所生成之含有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值成為20~140 mgKOH/g之範圍的程度。藉由設為上述下限值以上,有鹼顯影性變得良好之傾向,藉由設為上述上限值以下,有硬化性變得良好之傾向。
<環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-2)> 於上述(A1-1)樹脂之多元酸及/或其酐之加成反應時,亦可添加三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等多元醇而導入多分支結構,藉此獲得環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-2)。 環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)及(A1-2)通常藉由於環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物中混合多元酸及/或其酐後,或者於環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物中混合多元酸及/或其酐以及多元醇後,進行加溫而獲得。於該情形時,多元酸及/或其酐與多元醇之混合順序並無特別限制。藉由加溫,多元酸及/或其酐對於存在於環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物與多元醇之混合物中之任一羥基進行加成反應。
關於多元醇之使用量,相對於環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸及/或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物,通常為0.01~0.5質量倍左右,較佳為0.02~0.2質量倍左右。藉由設為上述下限值以上,有容易獲得添加效果之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有可抑制增黏或凝膠化之傾向。
本發明之感光性樹脂組合物就表面硬化性之觀點而言,較佳為含有作為具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(A1-1)及(A1-2)之至少任一種作為含有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂。
具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂可單獨使用1種,亦可將2種以上之樹脂混合使用。 具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值並無特別限定,通常為10 mgKOH/g以上,較佳為50 mgKOH/g以上,更佳為80 mgKOH/g以上,且較佳為200 mgKOH/g以下,更佳為150 mgKOH/g以下,進而較佳為130 mgKOH/g以下。藉由設為上述下限值以上,有顯影性變得良好之傾向,藉由設為上述上限值以下,有可使鹼耐性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為10~200 mgKOH/g,更佳為50~150 mgKOH/g,進而較佳為80~130 mgKOH/g。
具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之利用凝膠滲透層析法(GPC)測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)並無特別限定,較佳為1000以上,更佳為1500以上,進而較佳為2000以上。又,較佳為40000以下,更佳為20000以下,進而較佳為10000以下,進而更佳為8000以下,尤佳為6000以下。藉由設為上述下限值以上,有感度、塗膜強度、鹼耐性變得良好之傾向,藉由設為上述上限值以下,有可使顯影性或再溶解性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為1000~40000,更佳為1500~20000,進而較佳為1500~10000,進而更佳為2000~8000,尤佳為2000~6000。
具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之化學結構並無特別限定,就曝光感度之觀點而言,較佳為含有具有下述通式(a1-I)所表示之部分結構之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(以下,有簡記為「(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂」之情形)及/或具有下述通式(a1-II)所表示之部分結構之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂(以下,有簡記為「(a1-II)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂」之情形)。
[化12]
式(a1-I)中,R11
表示氫原子或甲基,R12
表示可具有取代基之2價烴基,*表示鍵結鍵。式(a1-I)中之苯環可進而經任意之取代基取代。
[化13]
式(a1-II)中,R13
分別獨立地表示氫原子或甲基,R14
表示具有環狀烴基作為側鏈之2價烴基,R15
及R16
分別獨立地表示可具有取代基之2價脂肪族基,m及n分別獨立地表示0~2之整數,*表示鍵結鍵。
<(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂> 首先,對具有上述通式(a1-I)所表示之部分結構之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂詳細地進行說明。
[化14]
式(a1-I)中,R11
表示氫原子或甲基,R12
表示可具有取代基之2價烴基,*表示鍵結鍵。式(a1-I)中之苯環亦可進而經任意之取代基取代。
(R12
) 上述式(a1-I)中,R12
表示可具有取代基之2價烴基。 作為2價烴基,可列舉:2價脂肪族基、2價芳香族環基、1個以上之2價脂肪族基與1個以上之2價芳香族環基連結而成之基。
2價脂肪族基可列舉:直鏈狀者、支鏈狀者、環狀者、組合有該等者。該等之中,就顯影溶解性之觀點而言,較佳為直鏈狀者。另一方面,就顯影液對於曝光部之滲透減少之觀點而言,較佳為環狀者。其碳數通常為1以上,較佳為3以上,更佳為6以上,又,較佳為20以下,更佳為15以下,進而較佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~20、更佳為3~15、進而較佳為6~10。
作為2價之直鏈狀之脂肪族基之具體例,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基、伸正庚基等。該等之中,就骨架之剛直性之觀點而言,較佳為亞甲基。 作為2價之支鏈狀之脂肪族基,可列舉:於上述2價之直鏈狀之脂肪族基具有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基等作為側鏈之結構。 2價之環狀之脂肪族基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為12以下,較佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有成為牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為2價之環狀之脂肪族基之具體例,可列舉自環己烷環、環庚烷環、環癸烷環、環十二烷環、降烷環、異烷環、金剛烷環、二環戊二烯環等環去除2個氫原子而成之基。該等之中,就骨架之剛直性之觀點而言,較佳為自二環戊二烯環、金剛烷環去除2個氫原子而成之基。
作為2價脂肪族基可具有之取代基,可列舉:甲氧基、乙氧基等碳數1~5之烷氧基;羥基;硝基;氰基;羧基等。該等之中,就合成容易性之觀點而言,較佳為未經取代。
又,作為2價之芳香族環基,可列舉2價之芳香族烴環基及2價之芳香族雜環基。其碳數通常為4以上,較佳為5以上,更佳為6以上,又,較佳為20以下,更佳為15以下,進而較佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~20、更佳為5~15、進而較佳為6~10。
作為2價之芳香族烴環基中之芳香族烴環,可為單環亦可為縮合環。作為芳香族烴環基,例如可列舉:具有2個自由原子價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等基。 又,作為芳香族雜環基中之芳香族雜環,可為單環亦可為縮合環。作為2價之芳香族雜環基,例如可列舉:具有2個自由原子價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、㗁二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異㗁唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、㖕啉環、喹㗁啉環、啡啶環、啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等基。 該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為具有2個自由原子價之苯環或萘環,更佳為具有2個自由原子價之苯環。
作為2價之芳香族環基可具有之取代基,可列舉:羥基、甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基等。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為未經取代。
又,作為將1個以上之2價脂肪族基與1個以上之2價芳香族環基連結而成之基,可列舉:將上述2價脂肪族基1個以上、與上述2價芳香族環基1個以上連結而成之基。 2價脂肪族基之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易進行聚合之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為2~3。 2價芳香族環基之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為2~3。
作為將1個以上之2價脂肪族基與1個以上之2價芳香族環基連結而成之基的具體例,可列舉:下述式(a1-I-A)~(a1-I-F)所表示之基等。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為下述式(a1-I-A)所表示之基。
[化15]
如上所述,式(a1-I)中之苯環可進而經任意之取代基取代。作為該取代基,例如可列舉:羥基、甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基等。取代基之數量亦無特別限定,可為1個,亦可為2個以上。 該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為未經取代。
又,關於上述式(a1-I)所表示之部分結構,就合成之容易性之觀點而言,較佳為下述式(a1-I-1)所表示之部分結構。
[化16]
式(a1-I-1)中,R11
及R12
係與上述式(a1-I)者含義相同,RX
表示氫原子或多元酸殘基,*表示鍵結鍵。式(a1-I-1)中之苯環可進而經任意之取代基取代。
所謂多元酸殘基,意指自多元酸或其酸酐去除1個OH基而成之1價基。作為多元酸,可列舉:選自順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、二苯甲酮四羧酸、甲基六氫鄰苯二甲酸、內亞甲基四氫鄰苯二甲酸、氯菌酸、甲基四氫鄰苯二甲酸、聯苯四羧酸中之1種或2種以上。 該等之中,就圖案化特性之觀點而言,較佳為順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、聯苯四羧酸,更佳為四氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、聯苯四羧酸。
(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂1分子中所含有之上述式(a1-I-1)所表示之部分結構可為1種亦可為2種以上,例如亦可RX
為氫原子者、與RX
為多元酸殘基者混合存在。
又,(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂1分子中所含有之上述式(a1-I)所表示之部分結構之數量並無特別限定,較佳為1以上,更佳為3以上,又,較佳為20以下,進而較佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有顯影溶解性變高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~20、更佳為3~15。
(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之藉由凝膠滲透層析法(GPC)所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)並無特別限定,較佳為1000以上,更佳為1500以上,進而較佳為2000以上,進而更佳為2500以上,尤佳為3000以上,最佳為3500以上,又,較佳為30000以下,更佳為20000以下,進而較佳為10000以下,進而更佳為9000以下,尤佳為8000以下,最佳為7000以下。藉由設為上述下限值以上,有解像性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有再溶解性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1000~30000、更佳為1500~20000、進而較佳為2000~10000、進而更佳為2500~9000、尤佳為3000~8000、最佳為3500~7000。
(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值並無特別限定,較佳為10 mgKOH/g以上,更佳為20 mgKOH/g以上,進而較佳為40 mgKOH/g以上,進而更佳為50 mgKOH/g以上,尤佳為80 mgKOH/g以上,又,較佳為200 mgKOH/g以下,更佳為150 mgKOH/g以下,進而更佳為130 mgKOH/g以下,尤佳為120 mgKOH/g以下。藉由設為上述下限值以上,有顯影溶解性提高,解像性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有感光性樹脂組合物之殘膜率變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為10~200 mgKOH/g、更佳為20~150 mgKOH/g、進而較佳為40~150 mgKOH/g、進而更佳為50~130 mgKOH/g、尤佳為80~120 mgKOH/g。
於以下列舉(a1-I)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之具體例。再者,例中之*係表示鍵結鍵。
[化17]
[化18]
[化19]
[化20]
<(a1-II)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂> 繼而,對具有上述通式(a1-II)所表示之部分結構之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂詳細地進行說明。
[化21]
式(a1-II)中,R13
分別獨立地表示氫原子或甲基,R14
表示具有環狀烴基作為側鏈之2價烴基,R15
及R16
分別獨立地表示可具有取代基之2價脂肪族基,m及n分別獨立地表示0~2之整數,*表示鍵結鍵。
(R14
) 上述通式(a1-II)中,R14
表示具有環狀烴基作為側鏈之2價烴基。 作為環狀烴基,可列舉脂肪族環基或芳香族環基。
脂肪族環基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為2~3。 又,脂肪族環基之碳數通常為4以上,較佳為6以上,更佳為8以上,又,較佳為40以下,更佳為30以下,進而較佳為20以下,尤佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~40、更佳為6~30、進而較佳為8~20。 作為脂肪族環基中之脂肪族環之具體例,可列舉:環己烷環、環庚烷環、環癸烷環、環十二烷環、降烷環、異烷環、金剛烷環等。該等之中,就感光性樹脂組合物之殘膜率與解像性之觀點而言,較佳為金剛烷環。
另一方面,芳香族環基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,更佳為3以上,又,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為4以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為3~4。 作為芳香族環基,可列舉芳香族烴環基、芳香族雜環基。又,芳香族環基之碳數通常為4以上,較佳為6以上,更佳為8以上,進而更佳為10以上,尤佳為12以上,又,較佳為40以下,更佳為30以下,進而較佳為20以下,尤佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有解像性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有再溶解性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~40、更佳為6~30、進而較佳為8~20、尤佳為10~15。 作為芳香族環基中之芳香族環之具體例,可列舉:苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等。該等之中,就顯影溶解性之觀點而言,較佳為茀環。
又,具有環狀烴基作為側鏈之2價烴基中之2價烴基並無特別限定,例如可列舉:2價脂肪族基、2價芳香族環基、將1個以上之2價脂肪族基與1個以上之2價芳香族環基連結而成之基。
2價脂肪族基可列舉:直鏈狀者、支鏈狀者、環狀者、該等之組合者。該等之中,就顯影溶解性之觀點而言,較佳為直鏈狀者,另一方面,就顯影液對於曝光部之滲透減少之觀點而言,較佳為環狀者。其碳數通常為1以上,較佳為3以上,更佳為6以上,又,較佳為25以下,更佳為20以下,進而較佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~25、更佳為3~20、進而較佳為6~15。
作為2價之直鏈狀之脂肪族基之具體例,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基、伸正庚基等。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為亞甲基。 作為2價之支鏈狀之脂肪族基,可列舉:於上述2價之直鏈狀之脂肪族基具有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基等作為側鏈之結構。 2價之環狀之脂肪族基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為10以下,較佳為5以下,進而較佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有成為牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為2~3。 作為2價之環狀之脂肪族基之具體例,可列舉:自環己烷環、環庚烷環、環癸烷環、環十二烷環、降烷環、異烷環、金剛烷環等環去除2個氫原子而成之基。該等之中,就感光性樹脂組合物之殘膜率與解像性之觀點而言,較佳為自金剛烷環去除2個氫原子而成之基。
作為2價脂肪族基可具有之取代基,可列舉:甲氧基、乙氧基等碳數1~5之烷氧基;羥基;硝基;氰基;羧基等。該等之中,就合成容易性之觀點而言,較佳為未經取代。
又,作為2價芳香族環基,可列舉2價芳香族烴環基及2價芳香族雜環基。其碳數通常為4以上,較佳為5以上,更佳為6以上,又,較佳為30以下,更佳為20以下,進而較佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~30、更佳為5~20、進而較佳為6~15。
作為2價芳香族烴環基中之芳香族烴環,可為單環亦可為縮合環。作為芳香族烴環基,例如可列舉:具有2個自由原子價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、䓛環、聯三伸苯環、苊環、螢蒽環、茀環等基。 又,作為芳香族雜環基中之芳香族雜環,可為單環亦可為縮合環。作為芳香族雜環基,例如可列舉:具有2個自由原子價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、㗁二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異㗁唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、㖕啉環、喹㗁啉環、啡啶環、啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等基。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為具有2個自由原子價之苯環或萘環,更佳為具有2個自由原子價之苯環。
作為2價芳香族環基可具有之取代基,可列舉:羥基、甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基等。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為未經取代。
又,作為將1個以上之2價脂肪族基與1個以上之2價芳香族環基連結而成之基,可列舉:將上述2價脂肪族基1個以上、與上述2價芳香族環基1個以上連結而成之基。 2價脂肪族基之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為2~3。 2價芳香族環基之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為2~3。
作為將1個以上之2價脂肪族基與1個以上之2價芳香族環基連結而成之基之具體例,可列舉:上述式(a1-I-A)~(a1-I-F)所表示之基等。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為上述式(a1-I-C)所表示之基。
作為側鏈之環狀烴基對於該等2價烴基之鍵結態樣並無特別限定,例如可列舉:脂肪族基或芳香族環基之1個氫原子經該側鏈取代之態樣;或包括脂肪族基之1個碳原子而構成作為側鏈之環狀烴基之態樣。
(R15
、R16
) 上述通式(a1-II)中,R15
及R16
分別獨立地表示可具有取代基之2價脂肪族基。
2價脂肪族基可列舉:直鏈狀者、支鏈狀者、環狀者、該等之組合者。該等之中,就顯影溶解性之觀點而言,較佳為直鏈狀者,另一方面,就感光性樹脂組合物之殘膜率與解像性之觀點而言,較佳為環狀者。其碳數通常為1以上,較佳為3以上,更佳為6以上,又,較佳為20以下,更佳為15以下,進而較佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~20、更佳為3~15、進而較佳為6~10。
作為2價之直鏈狀之脂肪族基之具體例,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基、伸正庚基等。該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為亞甲基。 作為2價之支鏈狀之脂肪族基,可列舉:於上述2價之直鏈狀之脂肪族基具有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基等作為側鏈之結構。 2價之環狀之脂肪族基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為12以下,較佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有成為牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~12、更佳為2~10。 作為2價之環狀之脂肪族基之具體例,可列舉:自環己烷環、環庚烷環、環癸烷環、環十二烷環、降烷環、異烷環、金剛烷環、二環戊二烯等環去除2個氫原子而成之基。該等之中,就骨架之剛直性之觀點而言,較佳為自二環戊二烯環、金剛烷環去除2個氫原子而成之基。
作為2價脂肪族基可具有之取代基,可列舉:甲氧基、乙氧基等碳數1~5之烷氧基;羥基;硝基;氰基;羧基等。該等之中,就合成容易性之觀點而言,較佳為未經取代。
(m、n) 上述通式(a1-II)中,m及n分別獨立地表示0~2之整數。藉由設為上述下限值以上,有表面硬化性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。就顯影性之觀點而言,較佳為m及n為0。另一方面,就殘膜率之觀點而言,較佳為m及n為1以上。
又,關於上述通式(a1-II)所表示之部分結構,就與色料之親和性之觀點而言,較佳為下述通式(a1-II-1)所表示之部分結構。
[化22]
式(a1-II-1)中,R13
、R15
、R16
、m及n與上述式(a1-II)含義相同,Rα
表示可具有取代基之1價環狀烴基,p為1以上之整數,*表示鍵結鍵。式(a1-II-1)中之苯環可進而經任意之取代基取代。
(Rα
) 上述通式(a1-II-1)中,Rα
表示可具有取代基之1價環狀烴基。 作為環狀烴基,可列舉脂肪族環基或芳香族環基。
脂肪族環基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為6以下,較佳為4以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~6、更佳為2~4、進而較佳為2~3。 又,脂肪族環基之碳數通常為4以上,較佳為6以上,更佳為8以上,又,較佳為40以下,更佳為30以下,進而較佳為20以下,尤佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~40、更佳為6~30、進而較佳為8~20、尤佳為8~15。 作為脂肪族環基中之脂肪族環之具體例,可列舉:環己烷環、環庚烷環、環癸烷環、環十二烷環、降烷環、異烷環、金剛烷環等。該等之中,就牢固之膜特性之觀點而言,較佳為金剛烷環。
另一方面,芳香族環基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為1~5、進而較佳為1~3。 作為芳香族環基,可列舉:芳香族烴環基、芳香族雜環基。又,芳香族環基之碳數通常為4以上,較佳為5以上,更佳為6以上,又,較佳為30以下,更佳為20以下,進而較佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~30、更佳為5~20、進而較佳為6~15。 作為芳香族環基中之芳香族環之具體例,可列舉:苯環、萘環、蒽環、菲環、茀環等。該等之中,就顏料親和性之觀點而言,較佳為茀環。
作為環狀烴基可具有之取代基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基等碳數1~5之烷基;甲氧基、乙氧基等碳數1~5之烷氧基;羥基;硝基;氰基;羧基等。該等之中,就合成容易性之觀點而言,較佳為未經取代。
p表示1以上之整數,較佳為2以上,又,較佳為3以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~3、更佳為2~3。
該等之中,就解像性之觀點而言,Rα
較佳為1價之脂肪族環基,更佳為金剛烷基。
如上述般,式(a1-II-1)中之苯環可進而經任意之取代基取代。作為該取代基,例如可列舉:羥基、甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基等。取代基之數量亦無特別限定,可為1個,亦可為2個以上。 該等之中,就圖案化特性之觀點而言,較佳為未經取代。
於以下列舉上述式(a1-II-1)所表示之部分結構之具體例。
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
又,關於上述通式(a1-II)所表示之部分結構,就與色料之親和性、顯影性之觀點而言,較佳為下述通式(a1-II-2)所表示之部分結構。
[化28]
式(a1-II-2)中,R13
、R15
、R16
、m及n與上述式(a1-II)含義相同,Rβ
表示可具有取代基之2價環狀烴基,*表示鍵結鍵。式(a1-II-2)中之苯環可進而經任意之取代基取代。
(Rβ
) 上述式(a1-II-2)中,Rβ
表示可具有取代基之2價環狀烴基。 作為環狀烴基,可列舉脂肪族環基或芳香族環基。
脂肪族環基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,又,通常為10以下,較佳為5以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為1~5。 又,脂肪族環基之碳數通常為4以上,較佳為5以上,更佳為6以上,進而較佳為8以上,又,較佳為40以下,更佳為35以下,進而較佳為30以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~40、更佳為5~35、進而較佳為6~30。 作為脂肪族環基中之脂肪族環之具體例,可列舉:環己烷環、環庚烷環、環癸烷環、環十二烷環、降烷環、異烷環、金剛烷環等。該等之中,就殘膜率、解像性之觀點而言,較佳為金剛烷環。
另一方面,芳香族環基所具有之環之數量並無特別限定,通常為1以上,較佳為2以上,更佳為3以上,又,通常為10以下,較佳為5以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~10、更佳為2~5、進而較佳為3~5。 作為芳香族環基,可列舉:芳香族烴環基、芳香族雜環基。又,芳香族環基之碳數通常為4以上,較佳為6以上,更佳為8以上,進而較佳為10以上,又,較佳為40以下,更佳為30以下,進而較佳為20以下,尤佳為15以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為4~40、更佳為6~30、進而較佳為8~20、尤佳為8~15。 作為芳香族環基中之芳香族環之具體例,可列舉:苯環、萘環、蒽環、菲環、茚滿環、茀環等。該等之中,就顯影性之觀點而言,較佳為茚滿環、或茀環,更佳為茀環。
作為環狀烴基可具有之取代基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基等碳數1~5之烷基;甲氧基、乙氧基等碳數1~5之烷氧基;苯基;羥基;硝基;氰基;羧基等。該等之中,就合成容易性之觀點而言,較佳為未經取代。
該等之中,就殘膜率、解像性之觀點而言,Rβ
較佳為2價脂肪族環基,更佳為2價金剛烷環基。 另一方面,就顯影性之觀點而言,Rβ
較佳為2價芳香族環基,更佳為2價茀環基、2價苯基茚滿環基。
如上述般,式(a1-II-2)中之苯環可進而經任意之取代基取代。作為該取代基,例如可列舉:羥基、甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基等。取代基之數量亦無特別限定,可為1個,亦可為2個以上。 又,亦可經由取代基而2個苯環連接。作為該情形時之取代基,可列舉:-O-、-S-、-NH-、-CH2
-等2價基。 該等之中,就解像性之觀點而言,較佳為未經取代。又,使膜減少等難以產生之觀點而言,較佳為經甲基取代。
於以下列舉上述式(a1-II-2)所表示之部分結構之具體例。再者,例中之*表示鍵結鍵。
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
另一方面,關於上述式(a1-II)所表示之部分結構,就殘膜率與解像性之觀點而言,較佳為下述式(a1-II-3)所表示之部分結構。
[化34]
式(a1-II-3)中,R13
、R14
、R15
、R16
、m及n與上述式(a1-II)含義相同,RZ
表示氫原子或多元酸殘基。
所謂多元酸殘基,意指自多元酸或其酸酐去除1個OH基而成之1價基。再者,亦可進而去除另一個OH基,與式(a1-II-3)所表示之其他分子中之RZ
共用,即,亦可經由RZ
而複數個式(a1-II-3)連結。 作為多元酸,可列舉:選自順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、二苯甲酮四羧酸、甲基六氫鄰苯二甲酸、內亞甲基四氫鄰苯二甲酸、氯菌酸、甲基四氫鄰苯二甲酸、聯苯四羧酸中之1種或2種以上。 該等之中,就解像性之觀點而言,作為多元酸,較佳為順丁烯二酸、琥珀酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、聯苯四羧酸,更佳為四氫鄰苯二甲酸、聯苯四羧酸、聯苯四羧酸。
(a1-II)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂1分子中所含有之上述式(a1-II-3)所表示之部分結構可為1種,亦可為2種以上,例如亦可RZ
為氫原子者、與RZ
為多元酸殘基者混合存在。
又,(a1-II)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂1分子中所含有之上述式(a1-II)所表示之部分結構之數量並無特別限定,較佳為1以上,更佳為3以上,又,較佳為20以下,更佳為15以下,進而較佳為10以下。藉由設為上述下限值以上,有變得容易獲得牢固之膜之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1~20、更佳為3~15、進而較佳為3~10。
(a1-II)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之藉由凝膠滲透層析法(GPC)所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)並無特別限定,較佳為1000以上,更佳為2000以上,又,較佳為30000以下,更佳為20000以下,進而較佳為10000以下,進而更佳為7000以下,尤佳為6000以下。藉由設為上述下限值以上,有顯影性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有再溶解性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為1000~30000、更佳為1000~20000、進而較佳為2000~10000、進而更佳為2000~7000、尤佳為2000~6000。
(a1-II)環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值並無特別限定,較佳為10 mgKOH/g以上,更佳為20 mgKOH/g以上,進而較佳為40 mgKOH/g以上,進而更佳為60 mgKOH/g以上,尤佳為80 mgKOH/g以上,最佳為90 mgKOH/g以上,又,較佳為200 mgKOH/g以下,更佳為150 mgKOH/g以下,進而較佳為120 mgKOH/g以下。藉由設為上述下限值以上,有未硬化部之顯影溶解性變高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如可列舉:較佳為10~200 mgKOH/g、更佳為20~150 mgKOH/g、進而較佳為40~150 mgKOH/g、進而更佳為60~120 mgKOH/g、尤佳為80~120 mgKOH/g。
本發明之感光性樹脂組合物中之(a)鹼可溶性樹脂係含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂者,亦可進而含有其他鹼可溶性樹脂。作為其他鹼可溶性樹脂,例如可列舉丙烯酸系共聚樹脂。
作為丙烯酸系共聚樹脂,例如可使用日本專利特開平7-207211號、日本專利特開平8-259876號、日本專利特開平10-300922號、日本專利特開平11-140144號、日本專利特開平11-174224號、日本專利特開2000-56118號、日本專利特開2003-233179號、日本專利特開2007-270147號等各公報等所記載之各種高分子化合物,較佳為可列舉以下之(A2-1)~(A2-4)之樹脂等,其中,尤佳為(A2-1)之樹脂。
(A2-1):對於含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯、與其他自由基聚合性單體之共聚物,使不飽和一元酸加成於該共聚物所具有之環氧基之至少一部分而成之樹脂、或者使多元酸酐加成於藉由該加成反應所產生之羥基之至少一部分所獲得之樹脂 (A2-2):主鏈含有羧基之直鏈狀鹼可溶性樹脂 (A2-3):使含有環氧基之不飽和化合物加成於上述(A2-2)之樹脂之羧基部分而成之樹脂 (A2-4):(甲基)丙烯酸系樹脂
本發明之感光性樹脂組合物就感度及熔合抑制之觀點而言,較佳為含有包含乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂。作為含有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂,較佳為除上述具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂以外,亦含有(A2-1)之樹脂及(A2-3)之樹脂之至少任一種。
本發明之感光性樹脂組合物亦可併用上述丙烯酸系共聚樹脂以外之鹼可溶性樹脂作為其他鹼可溶性樹脂。於併用作為其他鹼可溶性樹脂之上述丙烯酸系共聚樹脂以外之鹼可溶性樹脂之情形時,只要自彩色濾光片用感光性樹脂組合物所通常使用之樹脂中進行選擇即可。例如可列舉:日本專利特開2007-271727號公報、日本專利特開2007-316620號公報、日本專利特開2007-334290號公報等所記載之鹼可溶性樹脂等。
關於(a)鹼可溶性樹脂之含有比率,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為5質量%以上,較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,進而較佳為20質量%以上,且通常為90質量%以下,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為30質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有未曝光部分對於顯影液之溶解性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有可抑制顯影液向曝光部過度滲透,圖像之鮮明製或密接性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為5~90質量%、更佳為10~70質量%、進而較佳為15~50質量%、尤佳為20~30質量%。
又,具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為5質量%以上,較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,進而較佳為20質量%以上,且通常為90質量%以下,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為30質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有抑制顯影殘渣之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為5~90質量%、更佳為10~70質量%、進而較佳為15~50質量%、尤佳為20~30質量%。
又,(a)鹼可溶性樹脂中之具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之含有比率亦無特別限定,於(a)鹼可溶性樹脂中,較佳為20質量%以上,更佳為40質量%以上,進而較佳為60質量%以上,進而更佳為80質量%以上,尤佳為90質量%以上,最佳為95質量%以上,又,通常為100質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有解像性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為20~100質量%、更佳為40~100質量%、進而較佳為60~100質量%、進而更佳為80~100質量%、尤佳為90~100質量%、最佳為95~100質量%。
再者,於如上述般本發明之感光性樹脂組合物在(a)鹼可溶性樹脂中含有其他鹼可溶性樹脂之情形時,其含有比率並無特別限定,相對於(a)鹼可溶性樹脂,通常為20質量%以下,較佳為10質量%以下,尤佳為0質量%。
又,相對於(b)光聚合性單體100質量份之(a)鹼可溶性樹脂之含有比率亦無特別限定,較佳為100質量份以上,更佳為130質量份以上,進而較佳為160質量份以上,尤佳為200質量份以上,又,較佳為2000質量份以下,更佳為1500質量份以下,進而較佳為1000質量份以下,尤佳為500質量份以下。藉由設為上述下限值以上,有抑制顯影殘渣之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有曝光感度變高之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為100~2000質量份、更佳為130~1500質量份、進而較佳為160~1000質量份、尤佳為200~500質量份。
<(b)光聚合性單體> 本發明之感光性樹脂組合物就感度等方面而言,含有(b)光聚合性單體。 作為本發明所使用之(b)光聚合性單體,可列舉於分子內具有至少1個乙烯性不飽和基之化合物(以下,有時稱為「乙烯性單體」)。具體而言,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯腈、苯乙烯、及具有1個乙烯性不飽和鍵之羧酸、與多元醇或一元之單酯等。
本發明中,尤其理想為使用於1分子中具有2個以上之乙烯性不飽和基之多官能乙烯性單體。多官能乙烯性單體中之乙烯性不飽和基之數量通常為2個以上,較佳為3個以上,更佳為4個以上,進而較佳為5個以上,尤佳為6個以上,又,通常為10個以下,較佳為8個以下。藉由設為上述下限值以上,而有成為高感度之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,而有聚合時之硬化收縮變小之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為2~10,更佳為3~10,進而較佳為4~8,進而更佳為5~8,尤佳為6~8。 作為多官能乙烯性單體之例,例如可列舉:脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯;芳香族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯;藉由脂肪族多羥基化合物、芳香族多羥基化合物等多價羥基化合物、與不飽和羧酸及多鹼性羧酸之酯化反應所獲得之酯等。
作為上述脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯,可列舉:乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、丙烯酸甘油酯等脂肪族多羥基化合物之丙烯酸酯、將該等例示化合物之丙烯酸酯換為甲基丙烯酸酯而成之甲基丙烯酸酯、同樣地將該等例示化合物之丙烯酸酯換為伊康酸酯而成之伊康酸酯、將該等例示化合物之丙烯酸酯換為丁烯酸酯而成之丁烯酸酯或者將該等例示化合物之丙烯酸酯換為順丁烯二酸酯而成之順丁烯二酸酯等。
作為芳香族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯,可列舉:對苯二酚二丙烯酸酯、對苯二酚二甲基丙烯酸酯、間苯二酚二丙烯酸酯、間苯二酚二甲基丙烯酸酯、鄰苯三酚三丙烯酸酯等芳香族多羥基化合物之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯等。 作為藉由多鹼性羧酸及不飽和羧酸、與多價羥基化合物之酯化反應所獲得之酯,未必為單一物,若列舉具代表性之具體例,則可列舉:丙烯酸、鄰苯二甲酸、及乙二醇之縮合物;丙烯酸、順丁烯二酸、及二乙二醇之縮合物;甲基丙烯酸、對苯二甲酸及季戊四醇之縮合物;丙烯酸、己二酸、丁二醇及甘油之縮合物等。
除此以外,作為本發明所使用之多官能乙烯性單體之例,有用的是如使多異氰酸酯化合物與含羥基之(甲基)丙烯酸酯或多異氰酸酯化合物與多元醇及含羥基之(甲基)丙烯酸酯進行反應所獲得之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯類;如多元環氧化合物與(甲基)丙烯酸羥酯或(甲基)丙烯酸之加成反應物之環氧丙烯酸酯類;伸乙基雙丙烯醯胺等丙烯醯胺類;鄰苯二甲酸二烯丙酯等烯丙酯類;鄰苯二甲酸二乙烯酯等含乙烯基之化合物等。 該等可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
(b)光聚合性單體之含有比率於感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為1質量%以上,較佳為5質量%以上,又,通常為90質量%以下,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為30質量%以下,進而更佳為20質量%以下,尤佳為10質量%以下。藉由將光聚合性單體之含有比率設為上述下限值以上,有使利用紫外線照射之光硬化提高並且鹼顯影性亦變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影液對於曝光部之滲透性變得適度而可獲得良好之圖像之傾向。作為上限與下限之組合,較佳為1~90質量%,更佳為1~70質量%,進而較佳為1~50質量%,進而更佳為1~30質量%,尤佳為5~20質量%,最佳為5~10質量%。
<(c)光自由基聚合起始劑> 本發明之感光性樹脂組合物含有(c)光自由基聚合起始劑。光自由基聚合起始劑係具有直接吸收光,引起分解反應或奪氫反應,而產生聚合活性自由基之功能之成分。亦可視需要添加增感色素等加成劑而使用。
作為光自由基聚合起始劑,例如可列舉:日本專利特開昭59-152396號公報、日本專利特開昭61-151197號各公報所記載之包含二茂鈦化合物之茂金屬化合物;日本專利特開2000-56118號公報所記載之六芳基聯咪唑衍生物類;日本專利特開平10-39503號公報記載之鹵甲基化㗁二唑衍生物類、鹵甲基-s-三衍生物類、N-苯基甘胺酸等N-芳基-α-胺基酸類、N-芳基-α-胺基酸鹽類、N-芳基-α-胺基酸酯類等自由基活性劑、α-胺烷基苯酮衍生物類;日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特開2006-36750號公報等所記載之肟酯衍生物類等。
具體而言,例如作為茂金屬化合物,可列舉:二氯化二環戊二烯基鈦、二環戊二烯基鈦聯苯、雙(2,3,4,5,6-五氟苯基)二環戊二烯基鈦、雙(2,3,5,6-四氟苯基)二環戊二烯基鈦、雙(2,4,6-三氟苯基)二環戊二烯基鈦、雙(2,6-二氟苯基)二環戊二烯基鈦、雙(2,4-二氟苯基)二環戊二烯基鈦、雙(2,3,4,5,6-五氟苯基)二(甲基環戊二烯基)鈦、雙(2,6-二氟苯基)二(甲基環戊二烯基)鈦、雙[2,6-二氟-3-(1-吡咯基)苯基]二環戊二烯基鈦等。
又,作為聯咪唑衍生物類,可列舉:2-(2'-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(2'-氯苯基)-4,5-雙(3'-甲氧基苯基)咪唑二聚物、2-(2'-氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(2'-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、(4'-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物等。
又,作為鹵甲基化㗁二唑衍生物類,可列舉:2-三氯甲基-5-(2'-苯并呋喃基)-1,3,4-㗁二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2'-苯并呋喃基)乙烯基]-1,3,4-㗁二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2'-(6''-苯并呋喃基)乙烯基)]-1,3,4-㗁二唑、2-三氯甲基-5-呋喃基-1,3,4-㗁二唑等。
又,作為鹵甲基-s-三衍生物類,可列舉:2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-乙氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-乙氧基羰基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三等。
又,作為α-胺烷基苯酮衍生物類,可列舉:2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮、4-二甲胺基乙基苯甲酸酯、4-二甲胺基異戊基苯甲酸酯、4-二乙胺基苯乙酮、4-二甲胺基苯丙酮、2-乙基己基-1,4-二甲胺基苯甲酸酯、2,5-雙(4-二乙胺基亞苄基)環己酮、7-二乙胺基-3-(4-二乙胺基苯甲醯基)香豆素、4-(二乙胺基)查耳酮等。
作為光自由基聚合起始劑,尤其是於感度之方面上,有效的是肟衍生物類(肟酯系化合物及酮肟酯系化合物)。肟衍生物類中,尤其是就與基板之密接性之觀點而言,較佳為肟酯系化合物。 肟酯系化合物由於在其結構中一併具有吸收紫外線之結構、傳遞光能之機構、及產生自由基之結構,故而少量時感度較高,且對於熱反應穩定,而能夠以少量實現高感度之感光性樹脂組合物之設計。尤其是就對於曝光光源之i線(365 nm)之光吸收性之觀點而言,於含有可經取代之咔唑基(具有可經取代之咔唑環之基)之肟酯系化合物之情形時,上述結構特性良好地顯現出,故而更佳。目前,在市場上,要求遮光度較高且薄膜之BM,且色料之含有比率亦日益變高。於此種狀況下,肟酯系化合物尤其有效。
作為肟酯系化合物,可列舉包含下述通式(22)所示之部分結構之化合物,較佳為可列舉下述通式(23)所示之肟酯系化合物。
[化35]
上述式(22)中,R22
表示分別可經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數3~20之烷氧基羰基烷醯基、碳數8~20之苯氧基羰基烷醯基、碳數3~20之雜芳氧基羰基烷醯基、碳數2~10之胺基烷基羰基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、或碳數7~20之芳氧基羰基。
[化36]
式(23)中,R21a
表示氫原子、或分別可經取代之碳數1~20之烷基、碳數2~25之烯基、碳數1~20之雜芳基烷基、碳數3~20之烷氧基羰基烷基、碳數8~20之苯氧基羰基烷基、碳數1~20之雜芳氧基羰基烷基或雜芳硫基烷基、碳數1~20之胺基烷基、碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、或碳數1~10之環烷基烷基,R21b
表示含有芳香族環之任意取代基,R22a
表示與上述式(22)中之R22
相同之基。
再者,R21a
亦可與R21b
一併形成環,作為其連結基,可列舉:分別可具有取代基之碳數1~10之伸烷基、聚伸乙基(-(CH=CH)r
-)、聚伸乙炔基(-(C≡C)r
-)或組合該等而成之基(再者,r為0~3之整數)。 作為上述通式(22)中之R22
及上述通式(23)中之R22a
,較佳為可列舉:碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~8之環烷醯基。
作為上述通式(23)中之R21a
,較佳為可列舉:未經取代之甲基、乙基、丙基等直鏈烷基;環烷基烷基;經N-乙醯基-N-乙醯氧基胺基取代之丙基。 又,作為上述通式(23)中之R21b
,較佳為可列舉:可經取代之咔唑基、可經取代之9-氧硫基、可經取代之苯硫醚基。
作為肟酯系化合物,就上述理由而言,更佳為含有可經取代之咔唑基作為R21b
者。進而較佳為具有選自由可經取代之碳數6~25之芳基、可經取代之碳數7~25之芳基羰基、可經取代之碳數5~25之雜芳基、可經取代之碳數6~25之雜芳基羰基、及硝基所組成之群中之至少1種基之咔唑基。尤佳為具有選自由苯甲醯基、甲苯醯基、萘甲醯基、噻吩基羰基、及硝基所組成之群中之至少1種基之咔唑基。又,該等基較理想為鍵結於咔唑基之3位。
作為此種肟酯系化合物之市售品,有BASF公司製造之OXE-02、常州強力電子新材料公司製造之TR-PBG-304或TR-PBG-314等。
作為適於本發明之肟酯系化合物,具體而言,可列舉如以下所例示之化合物,但不受該等化合物任何限定。
[化37]
[化38]
[化39]
作為酮肟酯系化合物,可列舉含有下述通式(24)所示之部分結構之化合物,較佳為可列舉下述通式(25)所示之肟酯系化合物。
[化40]
上述通式(24)中,R24
係與上述通式(22)中之R22
含義相同。
[化41]
上述通式(25)中,R23a
表示分別可經取代之苯基、碳數1~20之烷基、碳數2~25之烯基、碳數1~20之雜芳基烷基、碳數3~20之烷氧基羰基烷基、碳數8~20之苯氧基羰基烷基、碳數2~20之烷硫基烷基、碳數1~20之雜芳氧基羰基烷基或雜芳硫基烷基、碳數1~20之胺基烷基、碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、或碳數1~10之環烷基烷基。
R23b
表示含有芳香環之任意取代基。 再者,R23a
亦可與R23b
一併形成環,其連結基可列舉:分別可具有取代基之碳數1~10之伸烷基、聚伸乙基(-(CH=CH)r
-)、聚伸乙炔基(-(C≡C)r
-)或組合該等而成之基(再者,r為0~3之整數)。
R24a
表示分別可經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數4~8之環烷醯基、碳數7~20之苯甲醯基、碳數3~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、碳數2~20之雜芳基、或碳數2~20之烷基胺基羰基。 作為上述通式(24)中之R24
及上述通式(25)中之R24a
,較佳為可列舉:碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基。
作為上述通式(25)中之R23a
,較佳為可列舉:未經取代之乙基、丙基、丁基;經甲氧基羰基取代之乙基或丙基。 又,作為上述通式(25)中之R23b
,較佳為可列舉:可經取代之咔唑基、可經取代之苯硫醚基。 作為適於本發明之酮肟酯系化合物,具體而言,可列舉如以下所例示之化合物,但不受該等化合物任何限定。
[化42]
[化43]
[化44]
作為此種酮肟酯系化合物之市售品,有BASF公司製造之OXE-01、常州強力電子新材料公司製造之TR-PBG-305等。
該等肟酯系化合物及酮肟酯系化合物係其本身公知之化合物,例如為日本專利特開2000-80068號公報、或日本專利特開2006-36750號公報所記載之一系列化合物之一種。 上述肟衍生物類可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
作為光自由基聚合起始劑,除此以外,亦可列舉:安息香甲醚、安息香苯醚、安息香異丁醚、安息香異丙醚等安息香烷基醚類;2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-第三丁基蒽醌、1-氯蒽醌等蒽醌衍生物類;二苯甲酮、米其勒酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮等二苯甲酮衍生物類;2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、α-羥基-2-甲基苯基丙酮、1-羥基-1-甲基乙基-(對異丙基苯基)酮、1-羥基-1-(對十二烷基苯基)酮、2-甲基-(4'-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮、1,1,1-三氯甲基-(對丁基苯基)酮等苯乙酮衍生物類;9-氧硫、2-乙基9-氧硫、2-異丙基9-氧硫、2-氯9-氧硫、2,4-二甲基9-氧硫、2,4-二乙基9-氧硫、2,4-二異丙基9-氧硫等9-氧硫衍生物類;對二甲胺基苯甲酸乙酯、對二乙胺基苯甲酸乙酯等苯甲酸酯衍生物類;9-苯基吖啶、9-(對甲氧基苯基)吖啶等吖啶衍生物類;9,10-二甲基苯并啡等啡衍生物類;苯并蒽酮等蒽酮衍生物類等。 該等光自由基聚合起始劑之中,就上述之理由而言,尤佳為肟衍生物類。
<增感色素> 於光自由基聚合起始劑中,可視需要,以提高感應感度為目的而併用與圖像曝光光源之波長對應之增感色素。作為該等增感色素,可列舉:日本專利特開平4-221958號公報、日本專利特開平4-219756號公報所記載之色素;日本專利特開平3-239703號公報、日本專利特開平5-289335號公報所記載之具有雜環之香豆素色素;日本專利特開平3-239703號公報、日本專利特開平5-289335號公報所記載之3-酮香豆素化合物;日本專利特開平6-19240號公報所記載之吡咯亞甲基色素;此外,日本專利特開昭47-2528號公報、日本專利特開昭54-155292號公報、日本國特公昭45-37377號公報、日本專利特開昭48-84183號公報、日本專利特開昭52-112681號公報、日本專利特開昭58-15503號公報、日本專利特開昭60-88005號公報、日本專利特開昭59-56403號公報、日本專利特開平2-69號公報、日本專利特開昭57-168088號公報、日本專利特開平5-107761號公報、日本專利特開平5-210240號公報、日本專利特開平4-288818號公報所記載之具有二烷基胺基苯骨架之色素等。
該等增感色素中,較佳者為含有胺基之增感色素,進而較佳者為於分子內具有胺基及苯基之化合物。尤佳者例如為4,4'-二甲胺基二苯甲酮、4,4'-二乙胺基二苯甲酮、2-胺基二苯甲酮、4-胺基二苯甲酮、4,4'-二胺基二苯甲酮、3,3'-二胺基二苯甲酮、3,4-二胺基二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;2-(對二甲胺基苯基)苯并㗁唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并㗁唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并[4,5]苯并㗁唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并[6,7]苯并㗁唑、2,5-雙(對二乙胺基苯基)-1,3,4-㗁唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并噻唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并噻唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并咪唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并咪唑、2,5-雙(對二乙胺基苯基)-1,3,4-噻二唑、(對二甲胺基苯基)吡啶、(對二乙胺基苯基)吡啶、(對二甲胺基苯基)喹啉、(對二乙胺基苯基)喹啉、(對二甲胺基苯基)嘧啶、(對二乙胺基苯基)嘧啶等含有對二烷基胺基苯基之化合物等。 其中,最佳者為4,4'-二烷基胺基二苯甲酮。 增感色素可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
(c)光自由基聚合起始劑之含有比率並無特別限定,於本發明之感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為1質量%以上,較佳為2質量%以上,更佳為3質量以上,進而較佳為4質量%以上,且通常為30質量%以下,較佳為20質量%以下,更佳為15質量%以下,進而較佳為10質量%以下,尤佳為8質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有可抑制感度降低之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有可使未曝光部分對於顯影液之溶解性變得良好之傾向。作為上限與下限之組合,較佳為1~30質量%、更佳為2~20質量%、進而較佳為3~15質量%、進而更佳為4~10質量%、尤佳為4~8質量%。
又,於使用增感色素之情形時,增感色素之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為0~20質量%,較佳為0~15質量%,進而較佳為0~10質量%。
<(e)色料> 本發明之感光性樹脂組合物含有(e)色料。色料係對本發明之感光性樹脂組合物進行著色者。 作為(e)色料,可使用顏料或染料,就耐熱性、耐光性等方面而言,較佳為顏料。
作為顏料,可使用藍色顏料、綠色顏料、紅色顏料、黃色顏料、紫色顏料、橙色顏料、棕色顏料、黑色顏料等各種顏色之顏料。又,作為其結構,除偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑酮系、異吲哚啉酮系、二㗁系、陰丹士林系、苝系等有機顏料以外,亦可應用各種無機顏料等。
於以下以顏料編號表示可用於本發明之顏料之具體例。再者,以下所列舉之「C.I.顏料紅2」等用語意指色指數(C.I.)。 作為紅色顏料,可列舉:C.I.顏料紅1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276。其中,較佳為可列舉C.I.顏料紅48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242、254,進而較佳為可列舉C.I.顏料紅177、209、224、254。
作為藍色顏料,可列舉:C.I.顏料藍1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79。其中,較佳為可列舉C.I.顏料藍15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6,進而較佳為可列舉C.I.顏料藍15:6。 作為綠色顏料,可列舉:C.I.顏料綠1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58、59。其中,較佳為可列舉:C.I.顏料綠7、36、58、59。
作為黃色顏料,可列舉:C.I.顏料黃1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75、81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208。其中,較佳為可列舉C.I.顏料黃83、117、129、138、139、150、154、155、180、185,進而較佳為可列舉C.I.顏料黃83、138、139、150、180。
作為橙色顏料,可列舉:C.I.顏料橙1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79。其中,較佳為可列舉C.I.顏料橙38、71。
作為紫色顏料,可列舉:C.I.顏料紫1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50。其中,較佳為可列舉C.I.顏料紫19、23,進而較佳為可列舉C.I.顏料紫23。
又,除該等顏料以外,亦可使用染料。作為染料,可列舉:偶氮系染料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。
作為偶氮系染料,例如可列舉:C.I.酸性黃11、C.I.酸性橙7、C.I.酸性紅37、C.I.酸性紅180、C.I.酸性藍29、C.I.直接紅28、C.I.直接紅83、C.I.直接黃12、C.I.直接橙26、C.I.直接綠28、C.I.直接綠59、C.I.活性黃2、C.I.活性紅17、C.I.活性紅120、C.I.活性黑5、C.I.分散橙5、C.I.分散紅58、C.I.分散藍165、C.I.鹼性藍41、C.I.鹼性紅18、C.I.媒介紅7、C.I.媒介黃5、C.I.媒介黑7等。
作為蒽醌系染料,例如可列舉:C.I.還原藍4、C.I.酸性藍40、C.I.酸性綠25、C.I.活性藍19、C.I.活性藍49、C.I.分散紅60、C.I.分散藍56、C.I.分散藍60等。 此外,作為酞菁系染料,例如可列舉C.I.還原藍5等,作為醌亞胺系染料,例如可列舉C.I.鹼性藍3、C.I.鹼性藍9等,作為喹啉系染料,例如可列舉C.I.溶劑黃33、C.I.酸性黃3、C.I.分散黃64等,作為硝基系染料,例如可列舉C.I.酸性黃1、C.I.酸性橙3、C.I.分散黃42等。
又,於將本發明之感光性樹脂組合物用於彩色濾光片之樹脂黑色矩陣等遮光用途之情形時,作為(e)色料,可使用黑色之色料。黑色色料可為單獨之黑色色料,亦可與紅色、綠色、藍色等混合。又,該等色料可自無機或有機之顏料、染料之中適當選擇。 作為用以製備黑色色料之可混合使用之色料,可列舉:維多利亞純藍(42595)、金胺O(41000)、凱絲倫亮黃(Cathilon brilliant flavin)(鹼性13)、玫瑰紅6GCP(45160)、玫瑰紅B(45170)、番紅OK70:100(50240)、罌紅X(42080)、No.120/雷奧諾爾黃(21090)、雷奧諾爾黃GRO(21090)、斯姆勒耐曬黃8GF(21105)、聯苯胺黃4T-564D(21095)、斯姆勒耐曬紅4015(12355)、雷奧諾爾紅7B4401(15850)、Fastogen blue TGR-L(74160)、雷奧諾爾藍SM(26150)、雷奧諾爾藍ES(顏料藍15:6)、Lionogen red GD(顏料紅168)、雷奧諾爾綠2YS(顏料綠36)等(再者,上述( )內之數字意指色指數(C.I.))。
又,若進而以C.I.編號表示其他可混合使用之顏料,則例如可列舉:C.I.顏料黃20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、153、154、166、C.I.顏料橙36、43、51、55、59、61、C.I.顏料紅9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、C.I.顏料紫19、23、29、30、37、40、50、C.I.顏料藍15、15:1、15:4、22、60、64、C.I.顏料綠7、C.I.顏料棕23、25、26等。
又,作為可單獨使用之黑色色料,可列舉:碳黑、乙炔黑、燈黑、骨黑、石墨、鐵黑、苯胺黑、花青黑、鈦黑、苝黑、內醯胺黑等。 於使用該等(e)色料中之黑色之色料之情形時,就遮光率、圖像特性之觀點而言,較佳為碳黑。
又,於含有碳黑之情形時,有塗膜之疏水性變高,基板密接力變差之傾向,又,由於充分吸收紫外光~可見光範圍之光,故而有即便於曝光後,塗膜內部之光硬化亦變得不充分,而於加熱硬化步驟中容易產生由熔合引起之線寬變化之傾向。因此,藉由使用有機矽乙烯系聚合物(d-1),於加熱開始時於基板界面及塗膜內部進行交聯反應,該等問題得到解決,而有容易兼顧基板密接性之提高與加熱硬化時之線寬變化之抑制之傾向。
作為碳黑之例,可列舉如以下者。 Mitsubishi Chemical公司製造:MA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B 德固賽公司製造:Printex(註冊商標;以下相同)3、Printex3OP、Printex30、Printex30OP、Printex40、Printex45、Printex55、Printex60、Printex75、Printex80、Printex85、Printex90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、Printex G、SpecialBlack550、SpecialBlack350、SpecialBlack250、SpecialBlack100、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S160、Color Black S170 Cabot公司製造:Monarch(註冊商標;以下相同)120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL(註冊商標;以下相同)99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL55R0、REGAL660R、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCAN(註冊商標)XC72R、ELFTEX(註冊商標)-8
Birla公司製造:RAVEN11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000
碳黑亦可使用經樹脂被覆者。若使用經樹脂被覆之碳黑,則有提高對於玻璃基板之密接性或體積電阻值之效果。作為經樹脂被覆之碳黑,例如可較佳地使用日本專利特開平09-71733號公報所記載之碳黑等。 作為供進行被覆處理之碳黑,較佳為Na與Ca之合計含量為100 ppm以下。碳黑係將通常製造時之原料油或燃燒油(或者瓦斯)、反應終止水或造粒水、進而自反應爐之爐材等混入之Na、或以Ca、K、Mg、Al、Fe等作為組成之灰分以百分比之等級含有。其中,關於Na或Ca,一般分別含有數百ppm以上,其原因在於:若該等大量存在,則有滲透至透明電極(ITO)或其他電極,而成為電氣短路之原因之情形。
作為減少該等含有Na或Ca之灰分之含量之方法,可藉由如下方式實現:嚴格選擇製造碳黑時之原料油或燃料油(或瓦斯)以及反應終止水之含量極少者;及極力減少調整結構之鹼性物質之添加量。作為其他方法,可列舉:利用水或鹽酸等清洗自爐製造出來之碳黑而將Na或Ca溶解去除之方法。
(e)色料之含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中較佳為1質量%以上,更佳為20質量%以上,進而較佳為40質量%以上,進而更佳為45質量%以上,尤佳為50質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,進而較佳為55質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有著色性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有圖案形成性或基板密接性提高之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為1~70質量%、更佳為20~60質量%、進而較佳為45~60質量%、尤佳為50~55質量%。
又,於(e)色料含有碳黑之情形時,碳黑之含有比率亦無特別限定,於感光性樹脂組合物中之總固形物成分中較佳為35質量%以上,更佳為45質量%以上,進而較佳為50質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,進而較佳為55質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有遮光性變高之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有圖案形成性或基板密接性提高之傾向。作為上限與下限之組,例如較佳為35~70質量%、更佳為40~60質量%、進而較佳為50~55質量%。
再者,於感光性樹脂組合物中,(e)色料之含有比率係(a)鹼可溶性樹脂每100質量份,通常為20~500質量份,較佳為30~300質量份,更佳為40~280質量份之範圍。藉由設為上述下限值以上,有容易抑制未曝光部分對於顯影液之溶解性降低之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有容易獲得所需之圖像膜厚之傾向。
<(f)分散劑> 於本發明中,為了確保品質之穩定性,重要的是使(e)色料微細地分散,且使其分散狀態穩定,因此較佳為含有(f)分散劑。 作為分散劑,較佳為具有官能基之高分子分散劑,進而就分散穩定性之方面而言,較佳為具有羧基;磷酸基;磺酸基;或該等之鹽基;一級、二級或三級胺基;四級銨鹽基;源自吡啶、嘧啶、吡等含氮雜環之基等官能基之高分子分散劑。其中,尤佳為具有一級、二級或三級胺基;四級銨鹽基;源自吡啶、嘧啶、吡等含氮雜環之基等鹼性官能基之高分子分散劑。藉由使用該等具有鹼性官能基之高分子分散劑,有可使分散性變得良好,可達成較高之遮光性之傾向。
又,作為高分子分散劑,例如可列舉:胺基甲酸酯系分散劑、丙烯酸系分散劑、聚伸乙基亞胺系分散劑、聚烯丙胺系分散劑、包含具有胺基之單體與巨單體之分散劑、聚氧乙烯烷基醚系分散劑、聚氧乙烯二酯系分散劑、聚醚磷酸系分散劑、聚酯磷酸系分散劑、山梨醇酐脂肪族酯系分散劑、脂肪族改性聚酯系分散劑等。
作為此種分散劑之具體例,可列舉:商品名為EFKA(註冊商標;EFKA公司製造)、DISPERBYK(註冊商標;BYK-Chemie公司製造)、Disparlon(註冊商標;楠本化成公司製造)、SOLSPERSE(註冊商標;Lubrizol公司製造)、KP(信越化學工業公司製造)、Polyflow或Flowlen(註冊商標;共榮社化學公司製造)、Ajisper(註冊商標;Ajinomoto Fine-Techno公司製造)等。 該等高分子分散劑可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
該等之中,就密接性及直線性之方面而言,尤佳為(f)分散劑含有具有鹼性官能基之胺基甲酸酯系高分子分散劑及/或丙烯酸系高分子分散劑。胺基甲酸酯系高分子分散劑尤其是於密接性之方面上較佳。又,就分散性、保存性之方面而言,較佳為具有鹼性官能基,且具有聚酯鍵及/或聚醚鍵之高分子分散劑。
高分子分散劑之重量平均分子量(Mw)通常為700以上,較佳為1000以上,又,通常為100000以下,較佳為50000以下,更佳為30000以下。藉由設為上述上限值以下,有即便於色料之含有比率較高時鹼顯影性亦變得良好之傾向。 作為胺基甲酸酯系及丙烯酸系高分子分散劑,例如可列舉:DISPERBYK160~167、182系列(均為胺基甲酸酯系)、DISPERBYK2000、2001等(均為丙烯酸系)(以上全部BYK-Chemie公司製造)。作為上述具有鹼性官能基,具有聚酯鍵及/或聚醚鍵之胺基甲酸酯系高分子分散劑且重量平均分子量30000以下之尤佳者,可列舉DISPERBYK167、182等。
<胺基甲酸酯系高分子分散劑> 若具體地例示作為胺基甲酸酯系高分子分散劑較佳之化學結構,則例如可列舉:藉由使多異氰酸酯化合物、於分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量300~10000之化合物、及於分子內具有活性氫及三級胺基之化合物進行反應所獲得之重量平均分子量1000~200000之分散樹脂等。
作為上述多異氰酸酯化合物之例,可列舉:對苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯;六亞甲基二異氰酸酯、離胺酸甲酯二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二聚物酸二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯;異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、ω,ω'-二異氰酸基二甲基環己烷等脂環族二異氰酸酯;苯二甲基二異氰酸酯、α,α,α',α'-四甲基苯二甲基二異氰酸酯等具有芳香族環之脂肪族二異氰酸酯;離胺酸酯三異氰酸酯、1,6,11-十一烷三異氰酸酯、1,8-二異氰酸基-4-異氰酸基甲基辛烷、1,3,6-六亞甲基三異氰酸酯、二環庚烷三異氰酸酯、三(異氰酸基苯基甲烷)、三(異氰酸基苯基)硫代磷酸酯等三異氰酸酯;及該等之三聚物、水加成物、及該等之多元醇加成物等。作為多異氰酸酯,較佳為有機二異氰酸酯之三聚物,最佳為甲苯二異氰酸酯之三聚物及異佛爾酮二異氰酸酯之三聚物。該等可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
作為異氰酸酯之三聚物之製造方法,可列舉如下方法:使用適當之三聚作用觸媒、例如三級胺類、膦類、烷氧化物類、金屬氧化物、羧酸鹽類等,對上述多異氰酸酯類進行異氰酸基之局部三聚作用,藉由添加觸媒毒而使三聚作用終止後,藉由溶劑萃取、薄膜蒸餾去除未反應之多異氰酸酯,而獲得目標之含有異氰尿酸酯基之多異氰酸酯。
作為於分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量300~10000之化合物,可列舉:聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚烯烴二醇等、及該等化合物之單末端羥基經碳數1~25之烷基烷氧基化而成者及該等2種以上之混合物。
作為聚醚二醇,可列舉:聚醚二醇、聚醚酯二醇、及該等2種以上之混合物。作為聚醚二醇,可列舉:使環氧烷單獨或共聚所得者、例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯-丙二醇、聚氧四亞甲基二醇、聚氧六亞甲基二醇、聚氧八亞甲基二醇及該等2種以上之混合物。
作為聚醚酯二醇,可列舉:藉由使含有醚基之二醇或與其他二醇之混合物與二羧酸或該等之酸酐進行反應,或者使聚酯二醇與環氧烷進行反應所獲得者、例如聚(聚氧四亞甲基)己二酸酯等。作為聚醚二醇,最佳為聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧四亞甲基二醇或該等化合物之單末端羥基經碳數1~25之烷基烷氧基化而成之化合物。
作為聚酯二醇,可列舉:使二羧酸(琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、鄰苯二甲酸等)或該等之酸酐與二醇(乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基 -1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,8-八亞甲基二醇、2-甲基-1,8-八亞甲基二醇、1,9-壬二醇等脂肪族二醇、雙羥基甲基環己烷等脂環族二醇、苯二甲醇、雙羥基乙氧基苯等芳香族二醇、N-甲基二乙醇胺等N-烷基二烷醇胺等)進行縮聚所獲得者、例如聚己二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、聚己二酸六亞甲酯、聚己二酸丁二酯/聚己二酸丙二酯等、或者使用上述二醇類或碳數1~25之一元醇作為起始劑所獲得之聚內酯二醇或聚內酯單醇、例如聚己內酯二醇、聚甲基戊內酯及該等2種以上之混合物。作為聚酯二醇,最佳為聚己內酯二醇或以碳數1~25之醇為起始劑所得之聚己內酯。
作為聚碳酸酯二醇,可列舉聚碳酸(1,6-伸己基)酯、聚碳酸(3-甲基-1,5-伸戊基)酯等,作為聚烯烴二醇,可列舉聚丁二烯二醇、氫化型聚丁二烯二醇、氫化型聚異戊二烯二醇等。 該等可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
於分子內具有1個或2個羥基之化合物之數量平均分子量通常為300~10,000,較佳為500~6,000,進而較佳為1,000~4,000。 對本發明所使用之於分子內具有活性氫及三級胺基之化合物進行說明。作為活性氫、即直接鍵結於氧原子、氮原子或硫原子之氫原子,可列舉羥基、胺基、硫醇基等官能基中之氫原子,其中,較佳為胺基之氫原子,尤佳為一級胺基之氫原子。
三級胺基並無特別限定,例如可列舉:具有碳數1~4之烷基之胺基、或雜環結構,更具體而言,可列舉咪唑環或***環等。 若例示此種於分子內具有活性氫及三級胺基之化合物,則可列舉:N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、N,N-二丙基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基-1,3-丙二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二丙基乙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N,N-二甲基-1,4-丁二胺、N,N-二乙基-1,4-丁二胺、N,N-二丙基-1,4-丁二胺、N,N-二丁基-1,4-丁二胺等。
又,作為三級胺基為含氮雜環結構之情形時之該含氮雜環,可列舉:吡唑環、咪唑環、***環、四唑環、吲哚環、咔唑環、吲唑環、苯并咪唑環、苯并***環、苯并㗁唑環、苯并噻唑環、苯并噻二唑環等含N雜5員環;吡啶環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、吖啶環、異喹啉環等含氮雜6員環。該等含氮雜環中,較佳者為咪唑環或***環。
若具體地例示該等具有咪唑環及胺基之化合物,則可列舉:1-(3-胺基丙基)咪唑、組胺酸、2-胺基咪唑、1-(2-胺基乙基)咪唑等。又,若具體地例示具有***環及胺基之化合物,則可列舉:3-胺基-1,2,4-***、5-(2-胺基-5-氯苯基)-3-苯基-1H-1,2,4-***、4-胺基-4H-1,2,4-***-3,5-二醇、3-胺基-5-苯基-1H-1,3,4-***、5-胺基-1,4-二苯基-1,2,3-***、3-胺基-1-苄基-1H-2,4-***等。其中,較佳為N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、1-(3-胺基丙基)咪唑、3-胺基-1,2,4-***。
該等可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。 關於製造胺基甲酸酯系高分子分散劑時之原料之較佳調配比率,相對於多異氰酸酯化合物100質量份,於分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量300~10000之化合物為10~200質量份,較佳為20~190質量份,進而較佳為30~180質量份,於分子內具有活性氫及三級胺基之化合物為0.2~25質量份,較佳為0.3~24質量份。
胺基甲酸酯系高分子分散劑之製造係依據聚胺基甲酸酯樹脂製造之公知方法進行。作為製造時之溶劑,通常使用丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮、異佛爾酮等酮類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纖劑等酯類;苯、甲苯、二甲苯、己烷等烴類;二丙酮醇、異丙醇、第二丁醇、第三丁醇等一部分醇類;二氯甲烷、氯仿等氯化物;四氫呋喃、二乙基醚等醚類;二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸等非質子性極性溶劑等。該等可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
上述製造時,通常使用胺基甲酸酯化反應觸媒。作為該觸媒,例如可列舉:二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二辛酸二丁基錫、辛酸亞錫等錫系;乙醯丙酮酸鐵、氯化鐵等鐵系;三乙胺、三乙二胺等三級胺系等之1種或2種以上。
<胺值之測定方法>分散劑之胺值係以與分散劑試樣中之除溶劑外之固形物成分每1 g之鹼量相當量之KOH的質量表示,可藉由如下方法進行測定。 將分散劑試樣之0.5~1.5 g精確稱量至100 mL之燒杯中,於50 mL之乙酸中進行溶解。使用具備pH電極之自動滴定裝置,利用0.1 mol/L之HClO4
(過氯酸)乙酸溶液對該溶液進行中和滴定。將滴定pH曲線之反曲點設為滴定終點,藉由下式求出胺值。
胺值[mgKOH/g]=(561×V)/(W×S) [其中,W:分散劑試樣稱取量[g]、V:於滴定終點之滴定量[mL]、S:分散劑試樣之固形物成分濃度[質量%]] 於分子內具有活性氫及三級胺基之化合物之導入量較佳為將反應後之胺值控制在1~100 mgKOH/g之範圍內。更佳為5~95 mgKOH/g之範圍。胺值係藉由酸對鹼性胺基進行中和滴定,以與酸值相對應之KOH之mg數表示之值。藉由設為上述下限值以上,有分散性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有顯影性變得良好之傾向。
再者,於在以上之反應中在高分子分散劑中殘留異氰酸基之情形時,若進而利用醇或胺基化合物破壞異氰酸基,則生成物之經時穩定性變高,故而較佳。 胺基甲酸酯系高分子分散劑之重量平均分子量(Mw)為通常1000~200000、較佳為2000~100000、更佳為3000~50000之範圍。尤佳為30000以下。藉由設為上述下限值以上,有分散性及分散穩定性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有溶解性變得良好之傾向。若分子量為30000以下,則有即便於尤其是色料之含有比率較高之情形時,鹼顯影性亦變得良好之傾向。作為此種尤佳之市售之胺基甲酸酯分散劑之例,可列舉DISPERBYK167、182(BYK-Chemie公司)等。
於本發明之感光性樹脂組合物含有(f)分散劑之情形時,關於(f)分散劑之含有比率,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為1質量%以上,較佳為3質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為7質量%以上,又,通常為50質量%以下,較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下,進而較佳為15質量%以下,尤佳為10質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有容易確保充分之分散性之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有不會減少其他成分之比率,容易使色濃度、感度、成膜性等變得充分之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為1~50質量%、更佳為3~30質量%、進而較佳為5~20質量%、進而更佳為7~15質量%、尤佳為7~10質量%。
又,於本發明之感光性樹脂組合物含有(f)分散劑之情形時,關於(f)分散劑之含有比率,相對於(e)色料100質量份,通常為5質量份以上,較佳為10質量份以上,且通常為200質量份以下,較佳為80質量份以下,更佳為50質量份以下,進而較佳為30質量份以下。藉由設為上述下限值以上,有容易確保充分之分散性之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有不會減少其他成分之比率,容易使色濃度、感度、成膜性等變得充分之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為5~200質量份、更佳為5~80質量份、進而較佳為10~50質量份、尤佳為10~30質量份。
<硫醇類> 本發明之感光性樹脂組合物為了高感度化、對於基板之密接性之提高,較佳為含有硫醇類。作為硫醇類之種類,可列舉:己二硫醇、癸二硫醇、1,4-二甲基巰基苯、丁二醇雙硫代丙酸酯、丁二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代乙醇酸酯、三羥甲基丙烷三硫代乙醇酸酯、丁二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫代乙醇酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、季戊四醇四硫代乙醇酸酯、三羥基乙基三硫代丙酸酯、乙二醇雙(3-巰基丁酸酯)、丙二醇雙(3-巰基丁酸酯)(縮寫為PGMB)、丁二醇雙(3-巰基丁酸酯)、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷(商品名:Karenz MT BD1、昭和電工公司製造)、丁二醇三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)(商品名:Karenz MT PE1,昭和電工公司製造)、季戊四醇三(3-巰基丁酸酯)、乙二醇雙(3-巰基異丁酸酯)、丁二醇雙(3-巰基異丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基異丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)(縮寫為TPMB)、三羥甲基丙烷三(2-巰基異丁酸酯)(縮寫為TPMIB)、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(商品名:Karenz MT NR1,昭和電工公司製造)等,該等各種者可單獨使用1種,或者將2種以上混合使用。較佳為上述,且較佳為PGMB、TPMB、TPMIB、Karenz MT BD1、Karenz MT PE1、Karenz MT NR1等多官能硫醇,其中,進而較佳為Karenz MT BD1、Karenz MT PE1、Karenz MT NR1,尤佳為Karenz MT PE1。
於使用硫醇化合物之情形時,關於硫醇化合物之含有比率,於本發明之感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為0.1質量%以上,較佳為0.3質量%以上,進而較佳為0.5質量以上,且通常為10質量%以下,較佳為5質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有可抑制感度降低之傾向,藉由設為上述上限值以下,有容易使保存穩定性變得良好之傾向。
<溶劑> 本發明之感光性樹脂組合物通常以於有機溶劑中溶解或分散有(a)鹼可溶性樹脂、(b)光聚合性單體、(c)光自由基聚合起始劑、(d)有機矽化合物、(e)色料及視需要使用之各種成分之狀態使用。 作為有機溶劑,較佳為選擇沸點(於壓力1013.25[hPa]條件下;以下,關於沸點,全部相同)為100~300℃之範圍者。更佳為具有120~280℃之沸點之溶劑。 作為此種有機溶劑,例如可列舉如下者。
如乙二醇單甲醚、乙二醇單***、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單***、丙二醇單正丁基醚、丙二醇第三丁基醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單正丁基醚、甲氧基甲基戊醇、二丙二醇單***、二丙二醇單甲醚、3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單***、三丙二醇甲醚之二醇單烷基醚類;
如乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、二丙二醇二甲基醚之二醇二烷基醚類; 如乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單***乙酸酯、乙二醇單正丁基醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲氧基戊酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單***乙酸酯、二乙二醇單正丁基醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、三乙二醇單甲醚乙酸酯、三乙二醇單***乙酸酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯之二醇烷基醚乙酸酯類;
乙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己醇二乙酸酯等二醇二乙酸酯類; 環己醇乙酸酯等乙酸烷基酯類; 如戊基醚、二乙基醚、二丙基醚、二異丙基醚、二丁基醚、二戊基醚、乙基異丁基醚、二己基醚之醚類; 如丙酮、甲基乙基酮、甲基戊基酮、甲基異丙基酮、甲基異戊基酮、二異丙基酮、二異丁基酮、甲基異丁基酮、環己酮、乙基戊基酮、甲基丁基酮、甲基己基酮、甲基壬基酮、甲氧基甲基戊酮之酮類; 如乙醇、丙醇、丁醇、己醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、甲氧基甲基戊醇、甘油、苄醇之一元或多元醇類; 如正戊烷、正辛烷、二異丁烯、正己烷、己烯、異戊二烯、雙戊烯、十二烷之脂肪族烴類; 如環己烷、甲基環己烷、甲基環己烯、聯環己烷之脂環式烴類;
如苯、甲苯、二甲苯、異丙苯之芳香族烴類; 如甲酸戊酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、異丁酸甲酯、乙二醇乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、丁酸異丁酯、異丁酸甲酯、辛酸乙酯、硬脂酸丁酯、苯甲酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、γ-丁內酯之鏈狀或環狀酯類; 如3-甲氧基丙酸、3-乙氧基丙酸之烷氧基羧酸類;
如氯丁烷、氯戊烷之鹵化烴類; 如甲氧基甲基戊酮之醚酮類; 如乙腈、苯甲腈之腈類等: 作為符合上述之市售溶劑,可列舉:礦油精、BARSOL#2、Apco#18溶劑、Apco稀釋劑、Socal溶劑No.1及No.2、Solvesso#150、Shell TS28 溶劑、卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇、甲基溶纖劑(「溶纖劑」為註冊商標;以下相同)、乙基溶纖劑、乙基溶纖劑乙酸酯、甲基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇二甲醚(均為商品名)等。
該等有機溶劑可單獨使用,亦可將2種以上併用。 於利用光微影法形成彩色濾光片之像素或黑色矩陣之情形時,作為有機溶劑,較佳為選擇沸點為100~250℃之範圍者。更佳為具有120~230℃之沸點者。 上述有機溶劑中,就塗佈性、表面張力等之平衡性良好,組合物中之構成成分之溶解度相對較高之方面而言,較佳為二醇烷基醚乙酸酯類。
又,二醇烷基醚乙酸酯類可單獨地使用,亦可併用其他有機溶劑。作為可併用之其他有機溶劑,尤佳為二醇單烷基醚類。其中,尤其是就組合物中之構成成分之溶解性而言,較佳為丙二醇單甲醚。再者,二醇單烷基醚類有極性較高,若添加量過多,則顏料容易凝集,之後所獲得之感光性樹脂組合物之黏度上升等保存穩定性降低之傾向,因此溶劑中之二醇單烷基醚類之比率較佳為5質量%~30質量%,更佳為5質量%~20質量%。
又,亦較佳為併用具有200℃以上之沸點之有機溶劑(以下有稱為「高沸點溶劑」之情形)。藉由併用此種高沸點溶劑,而感光性樹脂組合物變得難以乾燥,但有防止組合物中之顏料之均一分散狀態因急遽乾燥而被破壞之效果。即,例如有防止於狹縫噴嘴前端由色料等之析出、固化引起之異物缺陷產生的效果。就此種效果較高之方面而言,上述各種溶劑之中,尤佳為二丙二醇甲醚乙酸酯、二乙二醇單正丁基醚乙酸酯、及二乙二醇單***乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、三乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯。
於併用高沸點溶劑之情形時,有機溶劑中之高沸點溶劑之含有比率較佳為0質量%~50質量%,更佳為0.5質量%~40質量%,尤佳為1質量%~30質量%。藉由將高沸點溶劑之含有比率設為上述下限值以上,例如有可抑制於狹縫噴嘴前端色料等析出、固化而引起異物缺陷之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有可抑制組合物之乾燥速度變得過慢,容易避免彩色濾光片製造步驟中之減壓乾燥製程之節拍(tact)不良、或預烘烤之氣孔痕跡等問題之傾向。
於本發明之感光性樹脂組合物中,有機溶劑之含有比率並無特別限定,就塗佈容易性或黏度穩定性之觀點而言,以感光性樹脂組合物中之總固形物成分量成為較佳為5質量%以上、更佳為8質量%以上、進而較佳為10質量%以上,又,較佳為40質量%以下、更佳為30質量%以下、進而較佳為25質量%以下、尤佳為20質量%以下之方式進行調液。作為上限與下限之組合,例如較佳為5~40質量%、更佳為8~30質量%、進而較佳為10~25質量%、尤佳為10~20質量%。
<感光性樹脂組合物之其他調配成分> 於本發明之感光性樹脂組合物中,除上述成分以外,亦可適當調配密接提高劑、界面活性劑(塗佈性提高劑)、顏料衍生物、進而顯影改良劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等。
<密接提高劑> 為了改善與基板之密接性,亦可含有(d)有機矽化合物以外之密接提高劑,例如可列舉:磷酸系密接提高劑、其他密接提高劑等。
作為磷酸系密接提高劑,較佳為含有(甲基)丙烯醯氧基之磷酸酯類,其中,較佳為下述通式(g1)、(g2)、(g3)所表示者。
[化45]
於上述通式(g1)、(g2)、(g3)中,R51
表示氫原子或甲基,l及l'為1~10之整數,m為1、2或3。 作為其他密接提高劑,可列舉:TEGO*
Add Bond LTH(Evonik公司製造)等。該等含磷酸基之化合物或其他密接劑可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
<界面活性劑> 於本發明之感光性樹脂組合物中,為了提高塗佈性,亦可含有界面活性劑。作為界面活性劑,例如可使用陰離子系、陽離子系、非離子系及兩性界面活性劑等各種者。其中,就對於各種特性造成不良影響之可能性較低之方面而言,較佳為使用非離子系界面活性劑,其中,氟系或矽系之界面活性劑於塗佈性之方面上有效。
作為此種界面活性劑,例如可列舉:TSF4460(邁圖高新材料公司製造)、DFX-18(NEOS公司製造)、BYK-300、BYK-325、BYK-330(BYK-Chemie公司製造)、KP340(Shin-Etsu Silicones公司製造)、F-470、F-475、F-478、F-554、F-559(DIC公司製造)、SH7PA(東麗道康寧公司製造)、DS-401(Daikin公司製造)、L-77(Nippon Unicar公司製造)及FC4430(3M Japan公司製造)等。再者,界面活性劑可使用1種,亦可將2種以上以任意之組合及比率併用。 於本發明之感光性樹脂組合物含有界面活性劑之情形時,其含有比率並無特別限定,於感光性樹脂組合物之總固形物成分中,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,又,較佳為1.0質量%以下,更佳為0.7質量%以下,進而較佳為0.5質量%以下,尤佳為0.3質量%以下。藉由設為上述下限值以上,有塗佈均一性變得良好之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有容易抑制感度降低之傾向。作為上限與下限之組合,例如較佳為0.01~1.0質量%、更佳為0.01~0.7質量%、進而較佳為0.05~0.5質量%、尤佳為0.05~0.3質量%。
<顏料衍生物> 於本發明之感光性樹脂組合物中,為了提高分散性、保存性,亦可含有顏料衍生物。作為顏料衍生物,可列舉:偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑酮系、喹酞酮系、異吲哚啉酮系、二㗁系、蒽醌系、陰丹士林系、苝系、芘系、吡咯并吡咯二酮系、二㗁系等衍生物,其中,較佳為酞菁系、喹酞酮系。
作為顏料衍生物之取代基,可列舉:磺酸基、磺醯胺基及其四級鹽、鄰苯二甲醯亞胺甲基、二烷基胺基烷基、羥基、羧基、醯胺基等直接或經由烷基、芳基、雜環基等鍵結於顏料骨架上而成者,較佳為磺酸基。又,該等取代基亦可於一個顏料骨架上進行複數取代。作為顏料衍生物之具體例,可列舉:酞菁之磺酸衍生物、喹酞酮之磺酸衍生物、蒽醌之磺酸衍生物、喹吖啶酮之磺酸衍生物、吡咯并吡咯二酮之磺酸衍生物、二㗁 之磺酸衍生物等。該等可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
顏料衍生物較佳為與分散劑一併使用。 於本發明之感光性樹脂組合物含有顏料衍生物之情形時,其含有比率並無特別限定,於本發明之感光性樹脂組合物之總固形物成分中,通常為0.1質量%以上,較佳為0.5質量%以上,且通常為10質量%以下,較佳為5質量%以下。作為上限與下限之組合,例如,較佳為0.1~10質量%,更佳為0.5~5質量%。
<感光性樹脂組合物之物性> 本發明之感光性樹脂組合物可較佳地用於黑色矩陣形成用,就此種觀點而言,較佳為呈黑色。又,其硬化膜之膜厚每1 μm之光學濃度(OD)較佳為1.0以上,更佳為2.0以上,進而較佳為3.0以上,尤佳為4.0以上,最佳為4.5以上,且通常為6.0以下。藉由設為上述下限值以上,有可確保充分之遮光性之傾向。
<感光性樹脂組合物之製造方法> 本發明之感光性樹脂組合物係依據常規方法而製造。 通常,(e)色料較佳為預先使用塗料調節器、砂磨機、球磨機、輥磨機、石磨機、噴射磨機、均質器等進行分散處理。由於藉由分散處理而將(e)色料微粒子化,故而感光性樹脂組合物之塗佈特性提高。又,於使用黑色色料作為(e)色料之情形時,有助於提高遮光能力。
分散處理較佳為於通常併用有(e)色料、有機溶劑、及視需要之(f)分散劑、(a)鹼可溶性樹脂之一部分或全部之系統內進行(以下,有時將供於分散處理之混合物、及藉由該處理所獲得之組合物稱為「墨水」或「顏料分散液」)。尤其是若使用高分子分散劑作為分散劑,則所獲得之墨水及感光性樹脂組合物之經時增黏得到抑制(分散穩定性優異),故而較佳。 再者,於對含有調配於感光性樹脂組合物之全部成分之液體進行分散處理之情形時,由於分散處理時所產生之發熱,故而有高反應性之成分改性之可能性。因此,較佳為於含有高分子分散劑之系統內進行分散處理。
於利用砂磨機使(e)色料分散之情形時,可較佳地使用0.1~8 mm左右直徑之玻璃珠或氧化鋯珠。關於分散處理條件,溫度通常為0℃至100℃、較佳為室溫至80℃之範圍。關於分散時間,視液體之組成及分散處理裝置之尺寸等而精確時間不同,故而適當進行調節。以感光性樹脂組合物之20度鏡面光澤度(JIS Z8741)成為100~200之範圍之方式控制墨水之光澤為分散之標準。於感光性樹脂組合物之光澤度較低之情形時,有大多情況下分散處理不充分而粗糙顏料(色料)粒子殘留,而顯影性、密接性、解像性等變得不充分之可能性。又,若進行分散處理至光澤值超過上述範圍,則顏料粉碎而產生大量超微粒子,因此反而有損害分散穩定性之傾向。
繼而,將藉由上述分散處理所獲得之墨水、與感光性樹脂組合物中所含有之上述其他成分進行混合,而製成均一之溶液。於感光性樹脂組合物之製造步驟中,大多情況下微細之污物會混入至液體中,因此所獲得之感光性樹脂組合物較理想為藉由過濾器等進行過濾處理。
[硬化物] 本發明之硬化物係藉由使本發明之感光性樹脂組合物硬化而獲得。使感光性樹脂組合物硬化而成之硬化物可較佳地用作像素、黑色矩陣、著色間隔件等構成彩色濾光片之構件。
[黑色矩陣] 針對包含本發明之硬化物之本發明之黑色矩陣,依據其製造方法進行說明。
(1)支持體 作為用以形成黑色矩陣之支持體,只要有適度之強度,則其材質並無特別限定。主要使用透明基板,作為材質,例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯系樹脂、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烴系樹脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碸等熱塑性樹脂製片材、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚(甲基)丙烯酸系樹脂等熱硬化性樹脂片材、或各種玻璃等。其中,就耐熱性之觀點而言,較佳為玻璃、耐熱性樹脂。又,亦有於基板之表面成膜有ITO、IZO等透明電極之情形。於透明基板以外,亦可形成於TFT陣列上。
對於支持體,為了改良接著性等表面物性,亦可視需要進行電暈放電處理、臭氧處理、大氣壓電漿處理、矽烷偶合劑、或胺基甲酸酯系樹脂等各種樹脂之薄膜形成處理等。 透明基板之厚度係視為通常0.05~10 mm、較佳為0.1~7 mm之範圍。又,於進行各種樹脂之薄膜形成處理之情形時,其膜厚係通常0.01~10 μm、較佳為0.05~5 μm之範圍。
(2)黑色矩陣 於藉由上述本發明之感光性樹脂組合物形成本發明之黑色矩陣時,於透明基板上塗佈本發明之感光性樹脂組合物並乾燥後,於該試樣之上設置光罩,經由該光罩進行圖像曝光、顯影,且視需要進行熱硬化或光硬化,藉此形成黑色矩陣。
(3)黑色矩陣之形成 (3-1)感光性樹脂組合物之塗佈 黑色矩陣用之感光性樹脂組合物向透明基板上之塗佈可藉由旋轉塗佈法、線棒塗佈法、流塗法、模嘴塗佈法、輥塗法、或噴塗法等進行。其中,根據模嘴塗佈法,而大幅削減塗佈液使用量,且完全沒有藉由旋轉塗佈法時所附著之霧等影響,而抑制異物產生等,就綜合性之觀點而言較佳。
若塗膜之厚度過厚,則有時圖案顯影變得困難,並且於液晶單元化步驟中之間隙調整變得困難,若過薄,則有時難以提高顏料濃度而無法實現所需之顏色顯現。關於塗膜之厚度,以乾燥後之膜厚計,通常較佳為設為0.2~10 μm之範圍,更佳為0.5~6 μm之範圍、進而較佳為0.5~4 μm之範圍。
(3-2)塗膜之乾燥 於基板塗佈感光性樹脂組合物後之塗膜之乾燥較佳為利用使用加熱板、IR烘箱、或對流烘箱之乾燥法。乾燥之條件可視上述溶劑成分之種類、所使用之乾燥機之性能等而適當選擇。乾燥時間係視溶劑成分之種類、所使用之乾燥機之性能等,於通常40~200℃之溫度下於15秒~5分鐘之範圍內選擇,較佳為於50~130℃之溫度下於30秒~3分鐘之範圍內選擇。
乾燥溫度越高,塗膜對於透明基板之接著性越提高,若乾燥溫度過高,則有鹼可溶性樹脂分解,誘發熱聚合而產生顯影不良之情形。再者,該塗膜之乾燥步驟亦可為不提高溫度,於減壓腔室內進行乾燥之減壓乾燥法。
(3-3)曝光 圖像曝光係於感光性樹脂組合物之塗膜上重疊負之遮罩圖案,經由該遮罩圖案照射紫外光範圍至可見光範圍之波長之光而進行。此時,亦可視需要,為了防止由氧導致之光聚合性層之感度降低,而於光聚合性之塗膜上形成聚乙烯醇層等隔氧層後進行曝光。上述圖像曝光所使用之光源並無特別限定。作為光源,例如可列舉:氙氣燈、鹵素燈、鎢絲燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧等燈光源等。於照射特定波長之光而使用之情形時,亦可利用光學濾光片。
(3-4)顯影 本發明之黑色矩陣可以下述方式製作,即藉由上述光源對由感光性樹脂組合物形成之塗膜進行圖像曝光後,藉由使用有機溶劑、或包含界面活性劑與鹼性化合物之水溶液之顯影於基板上形成圖像而製作。於該水溶液中,可進而含有有機溶劑、緩衝劑、錯合劑、染料或顏料。
作為鹼性化合物,可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、矽酸鈉、矽酸鉀、偏矽酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、氫氧化銨等無機鹼性化合物;或者單、二或三乙醇胺、單、二或三甲胺、單、二或三乙胺、單或二異丙基胺、正丁基胺、單、二或三異丙醇胺、伸乙基亞胺、伸乙基二亞胺、四甲基氫氧化銨(TMAH)、膽鹼等有機鹼性化合物。該等鹼性化合物亦可為2種以上之混合物。
作為界面活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基芳基醚類、聚氧乙烯烷基酯類、山梨醇酐烷基酯類、單甘油酯烷基酯類等非離子系界面活性劑;烷基苯磺酸鹽類、烷基萘磺酸鹽類、烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類、磺基琥珀酸酯鹽類等陰離子性界面活性劑;烷基甜菜鹼類、胺基酸類等兩性界面活性劑。
作為有機溶劑,例如可列舉:異丙醇、苄醇、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、苯基溶纖劑、丙二醇、二丙酮醇等。有機溶劑可單獨使用,又,亦可與水溶液併用。 顯影處理之條件並無特別限制,通常顯影溫度為10~50℃之範圍,其中,為15~45℃、尤佳為20~40℃,且顯影方法可藉由浸漬顯影法、噴霧顯影法、刷顯影法、超音波顯影法等任一種方法。
(3-5)熱硬化處理 對於顯影後之基板,實施熱硬化處理或光硬化處理、較佳為熱硬化處理。關於此時之熱硬化處理條件,溫度係於100~280℃之範圍、較佳為150~250℃之範圍內進行選擇,時間係於5~60分鐘之範圍內選擇。 以上述方式形成之黑色矩陣之高度通常為0.5~5 μm,較佳為0.7~4 μm,更佳為0.8~2 μm。 進而,厚度每1 μm之光學濃度(OD)為3.0以上,較佳為3.5以上,更佳為3.8以上,尤佳為4.0以上。
[其他彩色濾光片圖像之形成] 於設置有黑色矩陣之透明基板上,以與上述(3-1)~(3-5)相同之製程塗佈含有紅色、綠色、藍色中之一種顏色之色料之感光性樹脂組合物,乾燥後,於塗膜之上重疊光罩,經由該光罩進行圖像曝光、顯影,且視需要進行熱硬化或光硬化,藉此形成像素圖像,而製作著色層。紅色、綠色、藍色之三種顏色之感光性樹脂組合物分別進行該操作,藉此可形成彩色濾光片圖像。該等之順序並不限定於上述。
彩色濾光片係直接於圖像上形成ITO等透明電極,而作為彩色顯示器、液晶顯示裝置等之零件之一部分使用,但為了提高表面平滑性或耐久性,亦可視需要於圖像上設置聚醯胺、聚醯亞胺等面塗層。又,於一部分平面配向型驅動方式(IPS模式)等用途中,亦有時不形成透明電極。
[著色間隔件] 本發明之感光性樹脂組合物除黑色矩陣以外,亦可用作著色間隔件用之感光性樹脂組合物。於將間隔件用於TFT型LCD之情形時,有時由於入射至TFT之光而作為開關元件之TFT產生誤動作,著色間隔件係用以防止上述情況產生,例如於日本專利特開平8-234212號公報中記載將間隔件設為遮光性。著色間隔件除使用著色間隔件用之遮罩以外,可利用與上述黑色矩陣相同之方法形成。
[圖像顯示裝置] 本發明之圖像顯示裝置係具有本發明之硬化物者,例如可列舉具有本發明之黑色矩陣者。 作為圖像顯示裝置,只要為顯示圖像或影像之裝置,則不受特別限定,可列舉下述之液晶顯示裝置或有機EL顯示器等。
[液晶顯示裝置] 本發明之液晶顯示裝置係具有上述本發明之黑色矩陣者,彩色像素或黑色矩陣之形成順序或形成位置等不受特別制限。
液晶顯示裝置係通常於彩色濾光片上形成配向膜,於該配向膜上散佈間隔件後,與對向基板貼合而形成液晶單元,將液晶注入至所形成之液晶單元中,與對向電極接線而完成。作為配向膜,較佳為聚醯亞胺等樹脂膜。為了形成配向膜,通常採用凹版印刷法及/或軟版印刷法,配向膜之厚度係視為數10 nm。藉由熱燒成而進行配向膜之硬化處理後,藉由紫外線之照射或利用磨擦布之處理而進行表面處理,加工成可調整液晶之斜率之表面狀態。
作為間隔件,使用對應於與對向基板之間隙(clearance)之尺寸者,通常2~8 μm者較佳。亦可於彩色濾光片基板上藉由光微影法形成透明樹脂膜之感光性間隔件(PS),用其替代間隔件進行利用。作為對向基板,通常使用陣列基板,尤其是TFT(薄膜電晶體)基板較佳。
與對向基板之貼合間隙係視液晶顯示裝置之用途而不同,通常於2~8 μm之範圍內選擇。與對向基板貼合後,液晶注入口以外之部分係藉由環氧樹脂等密封材進行密封。密封材係藉由UV照射及/或加熱而硬化,從而將液晶單元周邊密封。 周邊已被密封之液晶單元係切割成面板單位後,於真空腔室內進行減壓,將上述液晶注入口浸漬至液晶中後,藉由使腔室內洩漏而將液晶注入至液晶單元內。液晶單元內之減壓度通常為1×10-2
~1×10-7
Pa,較佳為1×10-3
~1×10-6
Pa。又,較佳為於減壓時對液晶單元進行加溫,加溫溫度通常為30~100℃,更佳為50~90℃。減壓時之加溫保持係通常設為10~60分鐘之範圍,於其後浸漬於液晶中。注入有液晶之液晶單元係藉由使UV硬化樹脂硬化來密封液晶注入口而完成液晶顯示裝置(面板)。
液晶之種類並無特別限制,可為芳香族系、脂肪族系、多環狀化合物等先前以來已知之液晶,亦可為溶致型液晶、熱致型液晶等之任一種。關於熱致型液晶,已知向列型液晶、層列型液晶及膽固醇狀液晶等,可為該等中之任一種。
[有機EL顯示器] 本發明之有機EL顯示器係使用本發明之彩色濾光片所製作者。
於使用本發明之彩色濾光片而製作有機EL顯示器之情形時,例如如圖1所示,首先製作於透明支持基板10上形成由感光性樹脂組合物所形成之圖案(即,像素20、及設置於鄰接之像素20間之樹脂黑色矩陣(未圖示))而成之彩色濾光片,於該彩色濾光片上經由有機保護層30及無機氧化膜40而積層有機發光體500,藉此可製作有機EL元件100。再者,於像素20及樹脂黑色矩陣中,至少一個係使用本發明之感光性樹脂組合物所製作者。作為有機發光體500之積層方法,可列舉:於彩色濾光片上表面依序形成透明陽極50、電洞注入層51、電洞傳輸層52、發光層53、電子注入層54、及陰極55之方法,或者將形成於另一基板上之有機發光體500貼合於無機氧化膜40上之方法等。可使用以上述方式製作之有機EL元件100,例如藉由「有機EL顯示器」(歐姆社,2004年8月20日發行,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)所記載之方法等而製作有機EL顯示器。
再者,本發明之彩色濾光片可應用於被動驅動方式之有機EL顯示器,亦可應用於主動驅動方式之有機EL顯示器。 [實施例]
繼而,列舉實施例及比較例而對本發明更具體地進行說明,但本發明只要不超越其主旨,則並不限定於以下之實施例。
<碳黑墨水之製備> 以下述之組成及方法調合顏料、分散劑、分散助劑、溶劑而製備碳黑墨水。具體而言,首先將顏料、分散劑、分散助劑之固形物成分與溶劑以成為以下之質量比之方式進行調合。 ・顏料:RAVEN1060U(R1060)(Birla公司製造之碳黑);100.0質量份 ・分散劑:DISPERBYK-167(BYK-Chemie公司製造之鹼性胺基甲酸酯系分散劑);14.0質量份(固形物成分換算) ・分散助劑(顏料衍生物):Solsperse12000(Lubrizol公司製造,具有酸性基之酞菁系顏料衍生物);2.0質量份 ・溶劑:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA);215.5質量份
將該等充分地進行攪拌、混合而獲得分散液。 繼而,對於該分散液,藉由塗料振盪機於25~45℃之範圍內進行6小時分散處理。作為珠粒,使用直徑0.5 mm之氧化鋯珠,且以相對於分散液60質量份,珠粒為180質量份之比率進行添加。分散處理結束後,藉由過濾器將珠粒與分散液分離,而製備總固形物成分之含有比率為35質量%之碳黑墨水。
<鹼可溶性樹脂(1)> 以下述之程序合成鹼可溶性樹脂(1)。
[化46]
將上述化學結構之環氧化合物(環氧當量264)50 g、丙烯酸13.65 g、乙酸3-甲氧基丁酯60.5 g、三苯基膦0.936 g、及對甲氧基苯酚0.032 g加入至安裝有溫度計、攪拌機、冷凝管之燒瓶中,一面進行攪拌一面於90℃下進行反應直至酸值成為5 mgKOH/g以下。反應需要12小時,獲得環氧丙烯酸酯溶液。 將上述環氧丙烯酸酯溶液25質量份及三羥甲基丙烷(TMP)0.76質量份、聯苯四羧酸二酐(BPDA)3.3質量份、四氫鄰苯二甲酸酐(THPA)3.5質量份加入至安裝有溫度計、攪拌機、冷凝管之燒瓶中,一面進行攪拌一面緩慢地升溫至105℃而進行反應。 於樹脂溶液變得透明時,利用乙酸3-甲氧基丁酯(MBA)進行稀釋,以固形物成分成為50質量%之方式進行製備,獲得酸值115 mgKOH/g且藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)2600之鹼可溶性樹脂(1)。
<鹼可溶性樹脂(2)> 以下述之程序合成鹼可溶性樹脂(2)。
[化47]
將上述化學結構之環氧化合物(環氧當量240)7.3 g、丙烯酸2.2 g、丙二醇單甲醚乙酸酯6.4 g、四乙基氯化銨0.18 g、及對甲氧基苯酚0.007 g加入至安裝有溫度計、攪拌機、冷凝管之燒瓶中,一面進行攪拌一面於100℃下進行反應直至酸值成為5 mgKOH/g以下。反應需要9小時,獲得環氧丙烯酸酯溶液。 將所獲得之環氧丙烯酸酯溶液16質量份、三羥甲基丙烷(TMP)0.4質量份、聯苯四羧酸二酐(BPDA)3.5質量份、四氫鄰苯二甲酸酐(THPA)0.06質量份、及丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)14質量份加入至安裝有溫度計、攪拌機、冷凝管之燒瓶中,一面進行攪拌一面緩慢地升溫至105℃而進行反應,獲得固形物成分40質量%、酸值100 mgKOH/g、藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)10400之鹼可溶性樹脂(2)。
<鹼可溶性樹脂(3)> 以下述之程序合成鹼可溶性樹脂(3)。 將丙二醇單甲醚乙酸酯114.0 g加入至500 mL之四口燒瓶中,一面通入氮氣一面升溫至85℃。向其中歷時4小時滴加使甲基丙烯酸苄酯96.8 g(0.55 mol)、甲基丙烯酸33.3 g(0.45 mol)、2,2'-偶氮雙(異丁腈)4.93 g(0.03 mol)溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯96.45 g中所得者。滴加後於將反應液保持在85℃之狀態下進而攪拌2小時,其後終止通入氮氣,升溫至100℃,攪拌1小時來進行反應,獲得固形物成分39質量%、酸值180 mgKOH/g、藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)15000之鹼可溶性樹脂(3)。
<鹼可溶性樹脂(4)> 以下述之程序合成鹼可溶性樹脂(4)。
[化48]
將上述化學結構之環氧化合物(NC-3000-H,日本化藥公司製造)400質量份、丙烯酸100質量份、對甲氧基苯酚0.3質量份、三苯基膦5質量份、丙二醇單甲醚乙酸酯264質量份添加至反應容器中,於95℃下進行攪拌直至酸值成為3 mgKOH/g以下。直至達到目標酸值2.2 mgKOH/g需要9小時。繼而,添加四氫鄰苯二甲酸酐190質量份,於95℃下反應4小時,獲得酸值98 mgKOH/g、藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)4500之鹼可溶性樹脂(4)。
<鹼可溶性樹脂(5)> 以下述之程序合成鹼可溶性樹脂(5)。
[化49]
將上述化學結構之環氧化合物(雙酚茀型環氧樹脂,環氧當量235)235 g、三苯基膦3.73 g、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚100 mg及丙烯酸72.0 g添加至500 ml四口燒瓶中,一面將含有氧5%之氮氣吹入至其中一面以90~100℃進行加熱後,加熱至120℃而使之完全溶解。測定酸值,繼續加熱攪拌直至未達1.0 mgKOH/g。直至酸值達到目標需要12小時。然後,冷卻至室溫,獲得無色透明且固體狀之雙酚茀型環氧丙烯酸酯。繼而,於以上述方式獲得之上述雙酚茀型環氧丙烯酸酯307.0 g中添加丙二醇單甲醚乙酸酯600 g,使之溶解後,混合二苯甲酮四羧酸二酐80.5 g,緩慢地升溫,以110~115℃進行反應。其後,混合1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐38.0 g,於90℃下進行反應,獲得固形物成分41.5質量%、酸值100 mgKOH/g、藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)5000之鹼可溶性樹脂(5)。
<光聚合性單體(1)、(2)> 準備以下之光聚合性單體。 光聚合性單體(1):KAYARAD DPCA20(日本化藥公司製造)
[化50]
光聚合性單體(2):Light acrylate PE4A(季戊四醇四丙烯酸酯)(共榮社化學公司製造)
[化51]
<光自由基聚合起始劑(1)> 準備以下之光自由基聚合起始劑(1)。 光自由基聚合起始劑(1):TR-PBG-314(常州強力電子新材料公司製造)
[化52]
<有機矽乙烯系聚合物(1)~(4)> 作為有機矽乙烯系聚合物(d-1),以下述程序準備有機矽乙烯系聚合物(1)~(4)。
有機矽乙烯系聚合物(1): 稱取作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)200 g至具備攪拌裝置、滴液漏斗、冷凝器、溫度計、氣體導入管之燒瓶中,一面進行氮氣置換一面進行攪拌,升溫至120℃。繼而,於包含KBM-503(信越化學工業公司製造,下述式(d1)之化合物;再者,式中,C3
H6
表示正丙烷-1,3-二基)111.6 g與甲基丙烯酸甲酯(MMA,下述式(d2)之化合物)45.0 g(混合莫耳比率為KBM-503:MMA=50:50)之聚合性單體混合物中添加熱自由基聚合起始劑第三丁基過氧化氫(日本油脂公司製造之PERBUTYL O)7.0 g並進行混合。將該混合物自滴液漏斗歷時2小時滴加至上述燒瓶中,進而於120℃下攪拌2小時後恢復至室溫,獲得具有下述式(d3)所表示之重複單元之共聚物(m:n=50:50)之溶液。所獲得之共聚物溶液之固形物成分濃度為45質量%。又,共聚物之藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為12000。
[化53]
[化54]
[化55]
有機矽乙烯系聚合物(2): 於上述有機矽乙烯系聚合物(1)之合成中,將KBM-503變更為89.6 g且將MMA變更為67.0 g(混合莫耳比率為KBM-503:MMA=35:65)並投入,除此以外,以相同之程序獲得具有上述式(d3)所表示之重複單元之共聚物(m:n=35:65)之溶液。所獲得之共聚物溶液之固形物成分濃度為45質量%。又,共聚物之藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為12000。
有機矽乙烯系聚合物(3): 於上述有機矽乙烯系聚合物(1)之合成中,將KBM-503變更為133.5 g且將MMA變更為23.1 g(混合莫耳比率為KBM-503:MMA=70:30)並投入,除此以外,以相同之程序獲得具有上述式(d3)所表示之重複單元之共聚物(m:n=70:30)之溶液。所獲得之共聚物溶液之固形物成分濃度為45質量%。又,共聚物之藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為12000。
有機矽乙烯系聚合物(4): 於上述有機矽乙烯系聚合物(1)之合成中,將KBM-503變更為78.3 g,將MMA變更為15.8 g,將Lightester 130MA(共榮社化學公司製造,下述式(d4)之化合物)變更為62.5 g(混合莫耳比率為KBM-503:MMA:Lightester 130MA=50:25:25)並投入,除此以外,以相同之程序獲得具有下述式(d5)所表示之重複單元之共聚物(p:q:r=50:25:25)之溶液。所獲得之共聚物溶液之固形物成分濃度為45質量%。又,共聚物之藉由GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為12000。
[化56]
[化57]
<其他有機矽化合物> 準備以下之有機矽化合物。 有機矽化合物(1):具有以下之化學結構之化合物(再者,式中,C2
H4
表示1,2-伸乙基,C3
H6
表示正丙烷-1,3-二基)
[化58]
有機矽化合物(2):Z-6040(東麗道康寧公司製造)(再者,式中,C3
H6
表示正丙烷-1,3-二基)
[化59]
<界面活性劑> 作為界面活性劑,準備以下之界面活性劑(1)。 界面活性劑(1):MEGAFAC F-554(DIC公司製造,氟系界面活性劑)
<實施例1> (黑色抗蝕劑1之調合) 使用上述<碳黑墨水之製備>中所製備之碳黑墨水,以成為表1所記載之比率之方式添加各成分,藉由攪拌器進行攪拌,藉此使之溶解或分散,而製備黑色抗蝕劑1。黑色抗蝕劑1中之總固形物成分之含有比率為15質量%。
[表1]
再者,表1中之縮寫之含義係如下所示。 PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯 MBA:乙酸3-甲氧基丁酯 EDGAC:二乙二醇單***乙酸酯
<實施例2> (黑色抗蝕劑2之調合) 於實施例1中,將有機矽乙烯系聚合物(1)變更為有機矽乙烯系聚合物(2),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑2。
<實施例3> (黑色抗蝕劑3之調合) 於實施例1中,將有機矽乙烯系聚合物(1)變更為有機矽乙烯系聚合物(3),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑3。
<實施例4> (黑色抗蝕劑4之調合) 於實施例1中,以有機矽乙烯系聚合物(1)之量於總固形物成分中成為0.75質量%之方式減量,且以鹼可溶性樹脂(1)之量於總固形物成分中成為18.15質量%之方式增量,除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑4。
<實施例5> (黑色抗蝕劑5之調合) 於實施例1中,以有機矽乙烯系聚合物(1)之量於總固形物成分中成為3.00質量%之方式增量,且以鹼可溶性樹脂(1)之量於總固形物成分中成為15.90質量%之方式減量,除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑5。
<實施例6> (黑色抗蝕劑6之調合) 於實施例1中,將有機矽乙烯系聚合物(1)變更為有機矽乙烯系聚合物(4),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑6。
<實施例7> (黑色抗蝕劑7之調合) 於實施例1中,將鹼可溶性樹脂(1)及鹼可溶性樹脂(2)之總量(固形物成分量)變更為鹼可溶性樹脂(4),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑7。
<實施例8> (黑色抗蝕劑8之調合) 於實施例1中,將鹼可溶性樹脂(1)及鹼可溶性樹脂(2)之總量(固形物成分量)變更為鹼可溶性樹脂(5),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑8。
<比較例1> (黑色抗蝕劑9之調合) 於實施例1中,不添加有機矽乙烯系聚合物(1)(於有機矽乙烯系聚合物(1)所占之1.5質量%量中添加PGMEA),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑9。
<比較例2> (黑色抗蝕劑10之調合) 於實施例1中,將有機矽乙烯系聚合物(1)變更為有機矽化合物(1),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑10。
<比較例3> (黑色抗蝕劑11之調合) 於實施例1中,將有機矽乙烯系聚合物(1)變更為有機矽化合物(2),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑11。
<比較例4> (黑色抗蝕劑12之調合) 於實施例1中,將鹼可溶性樹脂(1)及鹼可溶性樹脂(2)之總量(固形物成分量)變更為鹼可溶性樹脂(3),除此以外,以與實施例1之黑色抗蝕劑1相同之方式製備黑色抗蝕劑12。
(抗蝕劑之評價) (1)黑色抗蝕劑硬化膜之製作 利用旋轉塗佈機將所製備之黑色抗蝕劑1~12塗佈於玻璃基板上,進行減壓乾燥後,利用加熱板以100℃乾燥120秒鐘。再者,以塗佈膜厚分別成為約1.2 μm之方式調整塗佈條件。繼而,對於所獲得之乾燥塗佈膜,使用曝光機(ORC製作所公司製造之EXF-2829-F-00),並藉由高壓水銀燈(ORC製作所製造之ADH-3000M-F-N,無光學濾光片),無曝光遮罩而以40 mJ/cm2
進行全面曝光。其後,使用利用超純水調整至0.04質量%之KOH水溶液作為鹼顯影液,於室溫(23℃)下以溶解時間之1.8倍之時間進行噴霧顯影(噴霧壓力:0.1 MPa),進而利用超純水進行噴霧洗淨(噴霧壓力:0.1 MPa),而獲得黑色抗蝕劑膜。其後,於230℃之烘箱中進行30分鐘加熱硬化,而製作附帶膜厚1.0 μm之黑色抗蝕劑硬化膜之基板。再者,所謂溶解時間,係於顯影處理時未曝光部之感光層溶解而開始可見基板整體之時間,各黑色抗蝕劑之溶解時間為38~67秒之間。 再者,黑色抗蝕劑硬化膜之膜厚係利用切割器切削膜之一部分而設置階差部後,利用階差測定裝置Alpha-Step-500(KLA-Tencor公司製造)所測得。再者,膜厚可藉由改變旋轉塗佈機之轉數而進行調整。
(2)基板密接性之評價 針對上述(1)中所製作之附帶各黑色抗蝕劑硬化膜之基板,於恢復至室溫後切出2.5 cm見方之測定用基板,利用熱硬化型密封劑Stractbond XN-21-S(三井化學公司製造)接合鋁製柱螺栓銷(P/N:901106U,直徑2.7 mm,Quad Group公司製造),而製作測定用樣品。針對所製作之樣品,使用薄膜密接強度測定機Romulus(Quad Group公司製造),以2.0 kg/s之速度進行拉伸試驗,根據黑色抗蝕劑硬化膜與玻璃基板斷裂時之斷裂強度及接著面積,藉由以下之式求出基板密接應力。 基板密接應力(kg/cm2
)=斷裂強度(kg)/接著面積(cm2
)
此處,將基板密接強度(%)作為以比較例1中之基板密接應力(kg/cm2
)之值為100%時之相對值(%)求出。將其結果及評價結果示於表2。評價基準係如下所示。
(基板密接性之評價判定基準) ・A:基板密接強度為150%以上。 ・B:基板密接強度為120%以上且未達150%。 ・C:基板密接強度為110%以上且未達120%。 ・D:基板密接強度未達110%。
(3)黑色矩陣(BM)硬化膜之製作 針對以與上述(1)相同之程序獲得之乾燥塗佈膜,使用曝光機(ORC製作所公司製造之EXF-2829-F-00),藉由高壓水銀燈(ORC製作所製造之ADH-3000M-F-N,無光學濾光片),以40 mJ/cm2
經由具有圖案寬度8 μm之直線狀開口部之曝光遮罩進行圖案曝光(近接間隙180 μm)。其後,使用利用超純水調整至0.04質量%之KOH水溶液作為鹼顯影液,於室溫(23℃)下進行溶解時間之1.8倍時間之噴霧顯影(噴霧壓力:0.1 MPa),進而利用超純水進行噴霧洗淨(噴霧壓力:0.1 MPa)而獲得BM膜。 其後,於230℃之烘箱中進行30分鐘加熱硬化,而製作膜厚1.0 μm之BM硬化膜。
(4)BM線路線寬變化量之評價 利用光學顯微鏡對上述BM膜及上述BM硬化膜之BM線路圖案之線寬進行測定,測定加熱硬化前後之線寬變化量。將其結果示於表2。
(5)BM線路線寬之評價 對實施例6之BM膜測定線寬,結果較比較例1之BM膜增加了0.5 μm線寬。
[表2]
如表2所示,本發明之感光性樹脂組合物(實施例1~8)含有有機矽乙烯系聚合物(d-1),藉此加熱硬化後之基板密接性提高。進而,可實現使加熱硬化前後之線寬變化量縮小之控制,尤其是確認到藉由增加上述有機矽乙烯系聚合物(d-1)之添加量而線寬變化量減少。
相對於此,於比較例1中,由於完全不含有(d)有機矽化合物,故而基板密接性較低。 又,可知於比較例2、3中,由於含有作為矽烷偶合劑之有機矽化合物(1)、(2),故而基板密接性係A~B判定,與比較例1相比,基板密接性能得到提高。另一方面,關於BM線路線寬變化量,可知為與比較例1相同程度之大小,沒有特別之附加效果。
另一方面,於比較例4中,藉由含有有機矽乙烯系聚合物(d-1)而基板密接性成為A判定,但由於不含有作為(a)鹼可溶性樹脂之具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,故而判明BM線路線寬變化量較大,利用有機矽乙烯系聚合物(d-1)之線寬變化抑制效果較小。
相對於此,於實施例1~8中,發現藉由添加有機矽乙烯系聚合物(d-1)而基板密接性成為A判定,基板密接性能提高。進而,藉由除有機矽乙烯系聚合物(d-1)以外,亦含有作為(a)鹼可溶性樹脂之具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,而即便對於BM線路線寬,亦發現抑制加熱硬化時之線寬變化之效果。尤其是根據實施例1、4及5之結果之比較可知,可藉由有機矽乙烯系聚合物(d-1)之添加量來調整線寬變化量,亦可設為線寬基本上不會因增量而變化之程度。
根據以上之結果可知,藉由於含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之感光性樹脂組合物中添加有機矽乙烯系聚合物(d-1),可實現基板密接性之提高,並且可調整為縮小加熱硬化時之線寬變化量之方向。伴隨著液晶面板之多樣化,BM裾部形狀之要求亦多樣化,亦可藉由熔合控制而調整BM裾部之弧度情況或錐形角度等。
本發明中之有機矽乙烯系聚合物(d-1)之作用係認為如下。 首先,於不含有(d)有機矽化合物之情形時,基板密接力係基於分子間相互作用者,不可謂充分。又,認為於加熱硬化步驟中,於在升溫中超過樹脂成分之軟化溫度之階段發生樹脂流動,而導致較大之線寬變化。尤其是於含有碳黑之情形時,有塗膜之疏水性變高,基板密接力變差之傾向,又,由於充分吸收紫外光範圍~可見光範圍之光,故而曝光後塗膜內部之光硬化亦變得不充分,因此於加熱硬化步驟容易引起線寬變化。
相對於此,於含有(d)有機矽化合物之情形時,由於具有烷氧基矽烷基等含有矽原子之官能基,故而可與玻璃等無機材料基板之表面形成化學鍵。又,藉由該官能基與BM膜中之有機素材鍵結或相互作用,而於有機素材與無機材料基板之間搭橋,從而有助於提高基板密接力。在此方面上,與實施例1~8、比較例2~4共通。
(d)有機矽化合物之中,有機矽乙烯系聚合物(d-1)由於該聚合物於分子內具有複數個烷氧基矽烷基等含有矽原子之側鏈,故而可實現與無機材料基板之多點鍵結,而有助於提高基板密接性。 進而,認為未與基板多點鍵結而殘留之含有矽原子之側鏈彼此於加熱硬化之升溫中產生自縮合反應而使交聯進行,從而相互鍵結而於膜內形成巨大之立體網狀結構(團簇)。認為藉由該立體網狀結構凝膠化而由熔合引起之線寬變化得到抑制。又,認為藉由為乙烯系聚合物,可於感光性樹脂組合物之塗膜內融合擴散,從而同樣地於塗膜內形成立體網狀結構,而有效地顯現出線寬變化之抑制。進而,認為藉由改變有機矽乙烯系聚合物(d-1)之添加量,亦可調整所形成之團簇之尺寸,而變得可實現線寬變化量之控制。 尤其是認為藉由使用具有乙烯性不飽和基者作為(a)鹼可溶性樹脂,而曝光時之交聯點增加,軟化起始溫度變高。具有乙烯性不飽和基之樹脂中,藉由含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,除利用酯基之氫鍵結或偶極-偶極相互作用、芳香族環彼此之π-π相互作用以外,利用羧基之氫鍵結亦發揮作用,而樹脂之主鏈間之自由體積變少,而氧難以透過,因此認為聚合反應時之氧阻聚得到抑制,交聯進一步進行而由熔合引起之線寬變化變小。
另一方面,於如比較例1~3般為並非聚合物之有機矽化合物即有機矽化合物(1)、(2)之情形時,原本之分子尺寸較小。因此,認為即便於加熱硬化之升溫中,產生與有機矽乙烯系聚合物(d-1)之情形相同次數之交聯反應,亦不至於形成團簇,結果軟化熔融開始,對於線寬變化量之影響變得微小。
另一方面,認為即便為如比較例4般含有有機矽乙烯系聚合物(d-1)者,於不含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂作為鹼可溶性樹脂之情形時,曝光時之交聯點亦變少,而於較基於含有矽原子之側鏈彼此之交聯反應起始之溫度低的溫度下熔合進行,而線寬變化量變大。
如上所述,藉由使用本發明之感光性樹脂組合物,基板密接性提高,可控制加熱硬化時之線寬變化,而可形成高精細圖案。
10‧‧‧透明支持基板
20‧‧‧像素
30‧‧‧有機保護層
40‧‧‧無機氧化膜
50‧‧‧透明陽極
51‧‧‧電洞注入層
52‧‧‧電洞傳輸層
53‧‧‧發光層
54‧‧‧電子注入層
55‧‧‧陰極
100‧‧‧有機EL元件
500‧‧‧有機發光體
圖1係表示具備本發明之彩色濾光片之有機電致發光(有機EL)元件之一例的剖面概略圖。
Claims (5)
- 一種感光性樹脂組合物,其特徵在於:其係含有(a)鹼可溶性樹脂、(b)光聚合性單體、(c)光自由基聚合起始劑、(d)有機矽化合物、及(e)色料者, 上述(a)鹼可溶性樹脂含有具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,且 上述(d)有機矽化合物含有具有下述通式(1)所表示之重複單元之有機矽乙烯系聚合物(d-1); [化1](式(1)中,R1 表示氫原子或可具有取代基之烷基,R2 ~R4 分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烷氧基、可具有取代基之芳基、或可具有取代基之芳氧基,L表示2價連結基,x表示0或1)。
- 如請求項1之感光性樹脂組合物,其中上述(e)色料含有碳黑。
- 一種硬化物,其係使如請求項1或2之感光性樹脂組合物硬化而成者。
- 一種黑色矩陣,其包含如請求項3之硬化物。
- 一種圖像顯示裝置,其具有如請求項3之硬化物或如請求項4之黑色矩陣。
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