TWI811150B - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供新穎之熱硬化性樹脂組成物。
本發明之熱硬化性樹脂組成物包含具有以下述式(1)表示之構造單位、以下述式(2)表示之構造單位及以下述式(3)表示之構造單位的自我交聯性共聚物、三嗪系紫外線吸收劑及有機溶劑,前述三嗪系紫外線吸收劑係相對於前述自我交聯性共聚物之含量以3質量%至20質量%之比例含有,
(式中,Ar表示縮合環式烴基,R
1及R
2分別獨立表示氫原子或甲基,R
3表示單鍵或伸烷基,A
1表示具有環氧乙烷環之基,R
4表示烷基,A
2表示烷氧基)。
Description
本發明有關包含自我交聯性共聚物、1分子中具有至少1個三嗪環之紫外線吸收劑及有機溶劑,可使用於高折射率平坦化膜及高折射率微透鏡之製作的熱硬化性樹脂組成物。
近幾年來,液晶顯示器、有機EL顯示器、發光二極體、太陽電池、CCD/CMOS影像感測器等之電子顯示器領域中,於保護膜、平坦化膜、絕緣膜、抗反射膜、折射率控制膜、微透鏡、層內透鏡、光導波路、膜基材等之光學構件,大多使用已採用可見光區域之透明性優異之高分子材料的樹脂組成物。此等光學構件不僅要求透明性,亦要求優異之耐熱性及耐光性。進而,該光學構件為了提高光掠出效率及提高聚光性,大多情況亦要求高折射率。
一般,作為使高分子材料高折射率化之方法,係使用於該高分子材料之分子中,導入例如芳香環、氟原子以外之鹵原子、硫原子、金屬原子或氫鍵。關於芳香環之導入,相較於苯基等之單環式烴基,萘環、蒽環等之縮合環式烴基之導入對於高分子材料之高折射率化更為有效方法(專利文獻1及專利文獻2)。
又,作為CCD/CMOS影像感測器用微透鏡之製造方法之一,已知有回蝕法(專利文獻3及專利文獻4)。亦即,於在彩色濾光片層上形成之微透鏡用樹脂層上形成抗蝕圖型,藉由熱處理,使該抗蝕圖型回流而形成透鏡圖型。使該透鏡圖型回流而形成之透鏡圖型作為蝕刻遮罩,將下層之微透鏡用樹脂層予以蝕刻,將透鏡圖型形狀轉印於微透鏡用樹脂層,藉此製作微透鏡。以回蝕法,忠實地將透鏡圖型形狀轉印於下層之微透鏡用樹脂層時,要求抗蝕圖型之乾蝕刻率X與微透鏡用樹脂層之乾蝕刻率Y同等(X:Y=1:0.8~1.2)(專利文獻5)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-53517號公報
[專利文獻2]國際公開第2008/143095號
[專利文獻3]日本特開平1-10666號公報
[專利文獻4]日本特開平6-112459號公報
[專利文獻5]國際公開第2013/005619號
[發明欲解決之課題]
於高分子材料之分子中導入縮合環式烴基時,該高分子材料由於吸光波長經長波長化,故易因紫外線等之光而劣化。因此,使用經採用導入有縮合環式烴基之高分子材料的樹脂組成物所製作之光學構件,易引起變色等之品質劣化,故有難以兼具高折射率與高耐光性之課題。
本發明係基於前述情況而完成者,其目的在於提供熱硬化性樹脂組成物,其可形成具有高折射率同時具有優異透明性、耐熱性、耐光性、耐溶劑性、平坦性及與抗蝕劑同等乾蝕刻率之硬化膜。又,本發明之其他目的在於提供/具有高折射率同時具有優異透明性、耐熱性、耐光性及耐溶劑性之平坦化膜及微透鏡。
[用以解決課題之手段]
本發明人為解決前述課題而進行積極檢討之結果,因而完成本發明。亦即,本發明係一種熱硬化性樹脂組成物,其包含具有以下述式(1)表示之構造單位、以下述式(2)表示之構造單位及以下述式(3)表示之構造單位的自我交聯性共聚物、三嗪系紫外線吸收劑及有機溶劑,前述三嗪系紫外線吸收劑係相對於前述自我交聯性共聚物之含量以3質量%至20質量%之比例含有,
(式中,Ar表示縮合環式烴基,R
1及R
2分別獨立表示氫原子或甲基,R
3表示單鍵或伸烷基,A
1表示具有環氧乙烷環之基,R
4表示烷基,A
2表示烷氧基)。
前述縮合環式烴基為例如萘基,前述具有環氧乙烷環之基係例如環氧基。
前述自我交聯性共聚物例如包含至少70莫耳%之以前述式(1)表示之構造單位。該自我交聯性共聚物具有6,000至25,000之重量平均分子量。
前述三嗪系紫外線吸收劑係包含三嗪環及3個與該三嗪環之碳原子鍵結且可具有取代基之苯基的化合物,該3個苯基中之至少1個為以下述式(4)表示之基,
(式中,*表示與前述三嗪環之碳原子之鍵結鍵,A
3及A
4分別獨立表示氫原子或有機基)。
本發明之熱硬化性樹脂組成物進而含有界面活性劑。
本發明之熱硬化性樹脂組成物例如係平坦化膜用樹脂組成物或微透鏡用樹脂組成物。
[發明效果]
本發明之熱硬化性樹脂組成物由於該組成物所含之共聚物為自我交聯型,故並無必要必須添加交聯劑,而具有熱硬化性。且本發明之熱硬化性樹脂組成物由於前述共聚物之以式(3)表示之構造單位中羧基經阻斷化(保護),故保存安定性優異。進而,由本發明之熱硬化性樹脂組成物形成之硬化膜,具有高折射率(1.65以上)、優異之透明性、耐熱性、耐溶劑性、平坦性及與抗蝕圖型同等之蝕刻率。因此,本發明之熱硬化性樹脂組成物可較好地使用作為形成微透鏡及平坦化膜之材料。
以下針對本發明之熱硬化性樹脂組成物之各成分詳細說明。本發明之熱硬化性樹脂組成物中,作為自該組成物去除溶劑後之全部成分而定義之固體成分之含量通常為1質量%至50質量%。又,本發明中,即使為液狀成分,方便起見亦可作為“固體成分”處理。
<自我交聯性共聚物>
本發明之熱硬化性樹脂組成物所含之自我交聯性共聚物係具有前述式(1)、式(2)及式(3)表示之構造單位的共聚物。
作為形成前述式(1)表示之構造單位的化合物(單體)之具體例舉例為1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、6-甲基-2-乙烯基萘、5,8-二甲基-2-乙烯基萘、6-甲氧基-2-乙烯基萘、5,8-二甲氧基-2-乙烯基萘、6-羥基-2-乙烯基萘、5,8-二羥基-2-乙烯基萘、6-溴-2-乙烯基萘、5,8-二溴-2-乙烯基萘、1-乙烯基蒽、2-乙烯基蒽、9-乙烯基蒽、N-乙烯基咔唑。該等化合物可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
作為形成前述式(2)表示之構造單位的化合物(單體)之具體例舉例為(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯縮水甘油醚、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環戊基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸5,6-環氧基-2-雙環[2.2.1]庚基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基三環[5.2.1.0
2,6]癸-8-基酯。該等單體可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。又,本說明書中,(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酸之記載表示甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯、甲基丙烯酸與丙烯酸兩者。
作為形成前述式(3)表示之構造單位的化合物(單體)之具體例舉例為丙烯酸或甲基丙烯酸與烯基醚化合物反應,而獲得具有經保護羧基之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。替代前述方法,亦可藉由使丙烯酸或甲基丙烯酸共具合之構造單位與烯基醚化合物反應之方法,形成前述式(3)表示之構造單位。
前述烯基醚化合物係以下述式(5)表示。
(式中,R
5表示氫原子或碳數1至10之烷基,R
6表式碳原子數1至10之烷基或碳原子數6至10之環狀烴基)。
具有羧基之化合物與烯基醚化合物之反應可如例如日本專利第3042033號公報記載般,將磷酸酯類之一的磷酸單辛酯作為觸媒,於70℃攪拌而進行。
作為前述式(5)表示之烯基醚化合物舉例為例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、異丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、第三丁基乙烯基醚、正己基乙烯基醚、環己基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚。
前述式(3)表示之構造單位以例如下述式(3-1)表示。
(式中,R
2表示氫原子或甲基,R
6表示碳原子數1至10之烷基或碳原子數6至10之環狀烴基)。
作為形成前述式(3)表示之構造單位的化合物(單體)之具體例舉例為(甲基)丙烯酸1-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-丙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-異丙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-正丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-第三丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-正己氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-環己氧基乙酯。該等單體可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
具有前述式(1)、式(2)及式(3)表示之構造單位的自我交聯性共聚物中,相對於以前述式(1)表示之構造單位、以前述式(2)表示之構造單位及以前述式(3)表示之構造單位的和100莫耳%,以前述式(1)表示之構造單位之含有率為60莫耳%至95莫耳%,較好為70莫耳%至90莫耳%,以前述式(2)表示之構造單位之含有率為2莫耳%至20莫耳%,較好為5莫耳%至15莫耳%,以前述式(3)表示之構造單位之含有率為2莫耳%至30莫耳%,較好為5莫耳%至15莫耳%。
前述自我交聯性共聚物之重量平均分子量通常為1,000至100,000,較好為6,000至25,000,更好為6,000至20,000。又,重量平均分子量係藉由凝膠滲透層析儀(GPC)使用作為標準試料之聚苯乙烯所得之值。
又,本發明之熱硬化性樹脂組成物中前述自我交聯性共聚物之含量,基於該熱硬化性樹脂組成物之固體成分含量,通常為50質量%至99質量%,較好為70質量%至95質量%。
本發明中,獲得前述自我交聯性共聚物之方法並未特別限定,一般係將形成前述式(1)、式(2)及式(3)表示之構造單位之化合物(單體)以及根據期望之前述化合物以外之化合物(以下於本說明書中簡稱為化合物X)在聚合起始劑存在下之溶劑中,通常於50℃至120℃之溫度下聚合反應而得。如此獲得之共聚物通常係溶解於溶劑之溶液狀態,亦可不單離而以該狀態使用於本發明之熱硬化性樹脂組成物。
又,將如前述所得之自我交聯性共聚物之溶液,投入攪拌中之二***、甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、乙腈、水等之弱溶劑中,使該共聚物再沉澱,生成之沉澱物進行傾析或過濾,根據需要予以洗淨後,於常壓或減壓下於常溫乾燥或加熱乾燥,可使該共聚物成為油狀物或粉體。藉由此等操作,可將與前述共聚物共存之聚合起始劑或未反應化合物去除。本發明中,前述共聚物之油狀物或粉體可直接使用,或者可將油狀物或粉體再溶解於例如後述溶劑中作為溶液狀態使用。
作為前述化合物X之具體例舉例為苯乙烯、4-乙烯基聯苯、2-以烯基芴、苊烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸二環戊基酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯基酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸γ-丁內酯、茚、馬來醯亞胺、N-甲基馬來醯亞胺、N-乙基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺、N-(4-羥基苯基)馬來醯亞胺、2-羥基乙基乙烯基醚、3-羥基丙基乙烯基醚、4-羥基丁基乙烯基醚、5-羥基戊基乙烯基醚、6-羥基己基乙烯基醚、4-羥基環己基乙烯基醚、1,4-環己烷二甲醇單乙烯基醚、二乙二醇單乙烯基醚及二丙二醇單乙烯基醚。
<三嗪系紫外線吸收劑>
本發明之熱硬化性樹脂組成物所含之三嗪系紫外線吸收劑舉例為例如下述式(T-1)至式(T-13)表示之化合物。
作為前述三嗪系紫外線吸收劑之市售品舉例為例如Tinuvin[註冊商標]400、Tinuvin 405、Tinuvin 460、Tinuvin 477、Tinuvin 479、Tinuvin 1577ED、Tinuvin 1600(以上為BASF Japan(股)製)、Adeka Stab[註冊商標]LA-46、Adeka Stab LA-F70(以上為ADEKA(股)製)、KEMISORE[註冊商標]102(Chemipro化成(股)製)。該等三嗪系紫外線吸收劑可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
本發明之熱硬化性樹脂組成物所含之三嗪系紫外線吸收劑含量,相對於前述自我交聯性共聚物之含量,較好為3質量%至20質量%,更好為5質量%至20質量%。
本發明之熱硬化性樹脂組成物之調製方法並未特別限定,但可舉例為例如將具有前述式(1)、式(2)及式(3)表示之構造單位之自我交聯性共聚物溶解於後述有機溶劑中,於所得溶液中以特定比例混合前述三嗪系紫外線吸收劑,作成均一溶液之方法。再者舉例為於該調製方法之適當階段,根據需要進而添加其他添加劑並混合之方法。
<有機溶劑>
作為本發明之熱硬化性樹脂組成物所含之有機溶劑,若為可溶解該熱硬化性樹脂組成物所含之自我交聯性共聚物及三嗪系紫外線吸收劑者,則未特別限定。作為此等有機溶劑舉例為例如乙二醇單甲醚、乙二醇單***、甲基纖維素乙酸酯、乙基纖維素乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、丙二醇、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***、丙二醇單***乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羥基乙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、2-庚酮、γ-丁內酯、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮及N-乙基-2-吡咯啶酮。該等有機溶劑可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
基於提高將本發明之熱硬化性樹脂組成物塗佈於基板上而形成之塗膜之平坦性之觀點,前述有機溶劑中,較好為丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***、丙二醇單丙醚、2-庚酮、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、環戊酮、環己酮、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮及γ-丁內酯。
<界面活性劑>
又,基於提高塗佈性之目的,本發明之熱硬化性樹脂組成物亦可含有界面活性劑。作為該界面活性劑,舉例為例如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯油基醚等之聚氧乙烯烷基醚類,聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等之聚氧乙烯烷基芳基醚類,聚氧乙烯.聚氧丙烯嵌段共聚物類,山梨糖醇酐單月桂酸酯、山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、山梨糖醇酐單硬脂酸酯、山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯、山梨糖醇酐三硬脂酸酯等之山梨糖醇酐脂肪酸酯類,聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯等之聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯類等之非離子系界面活性劑,EF TOP[註冊商標]EF301、EF TOP EF303、EF TOP EF352(以上為三菱材料電子化成(股)製)、MEGAFAC[註冊商標]F171、MEGAFAC F173、MEGAFAC R-30、MEGAFAC R-40、MEGAFAC R-40-LM(以上為DIC(股)製)、FLUORAD FC430、FLUORAD FC431(以上為住友3M(股)製)、ASHHI GUARD[註冊商標]AG710、SURFLON[註冊商標]S-382、SURFLON SC101、SURFLON SC102、SURFLON SC103、SURFLON SC104、SURFLON SC105、SURFLON SC106 (AGC(股)製)、DFX-18、FTX-206D、FTX-212D、FTX-218、FTX-220D、FTX-230D、FTX-240D、FTX-212P、FTX-220P、FTX-228P、FTX-240G等Ftergent系列(NEOS(股)製)等之氟系界面活性劑,有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股)製)。該等界面活性劑可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
又,使用前述界面活性劑時,於本發明之熱硬化性樹脂組成物中之含量,基於該樹脂組成物之固體成分之含量,通常為0.0001質量%至3質量%,較好為0.001質量%至1質量%,更好為0.01質量%至0.5質量%。
又,本發明之熱硬化性樹脂組成物於不損及本發明效果內,根據需要可添加硬化劑、硬化助劑、增感劑、可塑劑、抗氧化劑、光安定劑(HALS)、密著助劑等之添加劑。
以下針對本發明之熱硬化性樹脂組成物之使用加以說明。
<硬化膜之製作方法>
針對使用本發明之熱硬化性樹脂組成物之硬化膜的製作方法加以說明。於基材(例如PET膜、TAC膜、半導體基板、玻璃基板、石英基板、矽晶圓及於該等表面形成有各種金屬膜或彩色濾光片等之基板)上,藉由旋轉塗佈器、塗佈器等之適當塗佈方法塗佈本發明之熱硬化性樹脂組成物後,使用加熱板、烘箱等之加熱手段進行烘烤製作硬化膜。烘烤條件係自烘烤溫度50℃至300℃、烘烤時間0.1分鐘至360分鐘之中適當選擇。製作前述硬化膜時之烘烤亦可進行兩步驟以上之處理。又,自本發明之熱硬化性樹脂組成物形成之硬化膜之膜厚舉例為例如0.001μm至1000μm,較好0.01μm至100μm,更好0.1μm至10μm。
<微透鏡之製作方法>
針對使用本發明之熱硬化性樹脂組成物之微透鏡之製作方法加以說明。於經過前述硬化膜之製作方法所製作之硬化膜上塗佈抗蝕劑,使該抗蝕劑通過特定遮罩進行曝光,根據需要進行曝光後加熱(PEB),進而藉由鹼顯像、清洗及乾燥,於該硬化膜上形成特定抗蝕圖型。曝光可使用例如g線、i線、KrF準分子雷射、ArF準分子雷射。其次,藉由加熱處理,使前述抗蝕圖型回流形成透鏡圖型。將該透鏡圖型作為蝕刻遮罩,將該透鏡圖型之下層的前述硬化膜進行回蝕,將該透鏡圖型形狀轉印於前述硬化膜,而製作微透鏡。
[實施例]
基於以下實施例及比較例更詳細說明本發明,但本發明並非限定於該等實施例。
[下述合成例所得之共聚物之重量平均分子量之測定]
裝置:日本分光(股)製GPC系統
管柱:Shodex[註冊商標]GPC KF-804L及GPC KF-803L
管柱烘箱:40℃
流量:1mL/min
溶離液:四氫呋喃
[自我交聯共聚物之合成]
<合成例1>
將2-乙烯基萘15.0g、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯3.9g、甲基丙烯酸縮水甘油酯3.0g及2,2’-偶氮雙異丁腈1.5g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯23.3g中。所得溶液以4小時滴加於於70℃保存丙二醇單甲醚乙酸酯31.1g之燒瓶中。滴加結束後,反應18小時,獲得共聚物溶液(固體成分濃度30質量%)。所得共聚物之重量平均分子量Mw為6,000(聚苯乙烯換算)。
<合成例2>
將2-乙烯基萘18.0g、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯2.7g、甲基丙烯酸縮水甘油酯2.1g及2,2’-偶氮雙異丁腈0.7g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯23.5g中。所得溶液以4小時滴加於於70℃保存丙二醇單甲醚乙酸酯31.4g之燒瓶中。滴加結束後,反應18小時,獲得共聚物溶液(固體成分濃度30質量%)。所得共聚物之重量平均分子量Mw為16,000(聚苯乙烯換算)。
<合成例3>
將2-乙烯基萘20.0g、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯1.4g、甲基丙烯酸縮水甘油酯1.1g及2,2’-偶氮雙異丁腈0.5g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯23.5g後,所得溶液以4小時滴加於於70℃保存丙二醇單甲醚乙酸酯31.4g之燒瓶中。滴加結束後,反應18小時,獲得共聚物溶液(固體成分濃度30質量%)。所得共聚物之重量平均分子量Mw為20,000(聚苯乙烯換算)。
[熱硬化性樹脂組成物之調製]
<實施例1>
將合成例1所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-9)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例2>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-9)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例3>
將合成例3所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-9)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例4>
將合成例1所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-9)表示之化合物0.18g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.0g及環己酮14.0g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例5>
將合成例1所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-9)表示之化合物0.6g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯5.3g及環己酮12.9g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例6>
將合成例1所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-9)表示之化合物1.2g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯3.3g及環己酮11.5g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例7>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-7)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例8>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-6)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例9>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-11)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例10>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-13)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例11>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-5)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<實施例12>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、三嗪系紫外線吸收劑的前述式(T-4)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例1>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯6.4g及環己酮13.6g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。本比較例所調製之熱硬化性樹脂組成物不含紫外線吸收劑。
<比較例2>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、苯并***系紫外線吸收劑的以下述式(BT-1)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例3>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、苯并***系紫外線吸收劑的以下述式(BT-2)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例4>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、苯并***系紫外線吸收劑的以下述式(BT-3)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例5>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、苯并***系紫外線吸收劑的以下述式(BT-4)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例6>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、二苯甲酮系紫外線吸收劑的以下述式(BP-1)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例7>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、二苯甲酮系紫外線吸收劑的以下述式(BP-2)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例8>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、二苯甲酮系紫外線吸收劑的以下述式(BP-3)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
<比較例9>
將合成例2所得之共聚物溶液20.0g、二苯甲酮系紫外線吸收劑的以下述式(BP-4)表示之化合物0.3g及作為界面活性劑之MEGAFAC[註冊商標]R-40(DIC(股)製)0.003g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯7.4g及環己酮14.3g中,獲得溶液。隨後,所得溶液使用孔徑0.10μm之聚乙烯製微過濾器過濾,調製熱硬化性樹脂組成物。
[耐溶劑性試驗]
將實施例1至實施例12及比較例1至比較例9所調製之熱硬化性樹脂組成物各使用旋轉塗佈器塗佈於矽晶圓上,於加熱板上於100℃烘烤1分鐘,進而於220℃烘烤5分鐘,形成膜厚1μm之硬化膜。對於該等硬化膜,於丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、環己酮、2-丙醇及2.38質量%濃度之氫氧化四甲銨(以下簡稱為TMAH)水溶液中,分別於23℃之溫度條件下浸漬5分鐘後,於100℃烘烤1分鐘而乾燥。測定浸漬前後及乾燥後各前述硬化膜之膜厚,算出膜厚變化。即使前述浸漬中使用之溶劑中之1種,乾燥後之膜厚相對於浸漬前之膜厚增減5%以上時評價為“×”,針對前述浸漬所使用之溶劑全部,乾燥後之膜厚相對於浸漬前之膜厚增減小於5%時評價為“○”,而評價耐溶劑性。評價結果示於表1。
[折射率測定]
將實施例1至實施例12及比較例1至比較例9所調製之熱硬化性樹脂組成物各使用旋轉塗佈器塗佈於矽晶圓上,於加熱板上於100℃烘烤1分鐘,進而於220℃烘烤5分鐘,形成膜厚1μm之硬化膜。對於該等硬化膜,使用分光橢圓偏振儀M-2000(J.A. Woollam Japan(股))測定波長550nm之折射率。評價結果示於表1。
[耐熱性試驗]
將實施例1至實施例12及比較例1至比較例9所調製之熱硬化性樹脂組成物各使用旋轉塗佈器塗佈於石英基板上,於加熱板上於100℃烘烤1分鐘,進而於220℃烘烤5分鐘,形成膜厚1μm之硬化膜。對於該等硬化膜,使用紫外線可見光分光光度計UV-2600(島津製作所(股)製),測定波長400nm至800nm之範圍的透過率。進而該等硬化膜於260℃烘烤5分鐘後,再次測定波長400nm至800nm之範圍的透過率。針對於220℃烘烤5分鐘後及於260℃烘烤5分鐘後之各者,於波長400nm至800nm之範圍測定的最低透過率為90%以上時評價為“○”,小於90%時評價為“×”,評價耐熱性。評價結果示於表1。
[耐光性試驗]
將實施例1至實施例12及比較例1至比較例9所調製之熱硬化性樹脂組成物各使用旋轉塗佈器塗佈於石英基板上,於加熱板上於100℃烘烤1分鐘,進而於220℃烘烤5分鐘,形成膜厚1μm之硬化膜。對於該等硬化膜,使用紫外線可見光分光光度計UV-2600(島津製作所(股)製),測定波長400nm至800nm之範圍的透過率。進而對於該等硬化膜於下述條件進行耐光試驗後,再次測定波長400nm至800nm之範圍的透過率。針對於耐光性試驗前及耐光性試驗後之各者,於波長400nm至800nm之範圍測定的最低透過率為90%以上時評價為“○”,小於90%時評價為“×”,評價耐光性。評價結果示於表1。
[耐光性試驗條件]
裝置:氙氣促進耐候試驗機Q-Sun Xe-1-B(Q-Lab Corporation製)
光源:氙氣弧燈
光學過濾片:Window-B/SL
照度:60W/m
2(波長300nm至400nm)
黑面板溫度:63℃
試驗時間:20小時
[階差平坦化性]
將實施例1至實施例12所調製之熱硬化性樹脂組成物各使用旋轉塗佈器塗佈於高0.3μm、線寬10μm、線間間隔10μm之階差基板(參考圖1)上,於加熱板上於100℃烘烤1分鐘,進而於220℃烘烤5分鐘,形成膜厚1μm之硬化膜。由圖1之階差基板1所示之h1(階差基板之階差)與h2(硬化膜之階差,即線上之硬化膜高度與間隔上之硬化膜高度之高低差)之值,使用“式:(1-(h2/h1))×100”求出平坦化率。平坦化率為80%以上時評價為“○”,50%以上且小於80%時評價為“△”,小於50%時評價為“×”,評價階差平坦化性。評價結果示於表1。
[乾蝕刻率之測定]
將實施例1至實施例12所調製之熱硬化性樹脂組成物各使用旋轉塗佈器塗佈於矽晶圓上,於加熱板上於100℃烘烤1分鐘,進而於220℃烘烤5分鐘,形成膜厚1μm之硬化膜。對於該等硬化膜,使用乾蝕刻裝置RIE-10NR (SAMOCO(股)製)(蝕刻氣體:CF
4)進行乾蝕刻,測定乾蝕刻率。同樣將抗蝕溶液(THMR-iP1800(東京應化工業(股)製))使用旋轉塗佈器塗佈於矽晶圓上,於加熱板上於90℃烘烤1.5分鐘,進而於110℃烘烤1.5分鐘,再於180℃烘烤1分鐘,形成膜厚1μm之抗蝕膜,測定乾蝕刻率。接著,求出自實施例1至實施例12所調製之熱硬化性樹脂組成物所得之硬化膜對於前述抗蝕膜之乾蝕刻率。評價結果示於表1。
由表1之結果可知,由本發明之熱硬化性樹脂組成物形成之硬化膜為高耐溶劑性、高折射率、高透明性並且於260℃加熱後及耐光性試驗後,於波長400nm至800nm之範圍內之最低透過率均為90%以上,係具有高耐熱性及高耐光性者。再者,由本發明之熱硬化性樹脂組成物形成之硬化膜均係具有平坦化率80%以上之優異階差平坦化性者。且,回蝕法中,將抗蝕圖型形狀忠實地轉印至下層之微透鏡用樹脂層時,雖要求抗蝕劑之乾蝕刻率X與微透鏡用樹脂層之乾蝕刻率Y為同等(X:Y=1:0.8~1.2),但由本發明之熱硬化性樹脂組成物形成之硬化膜成為滿足該等之結果。
另一方面,針對由比較例1至比較例9調製之熱硬化性樹脂組成物形成之硬化膜雖具有高耐溶劑性、高折射率及高耐熱性,但進行耐光性試驗時,於波長400nm至800nm之範圍內之最低透過率低至小於90%,成為缺乏耐光性之結果者。
由以上,本發明之熱硬化性樹脂組成物可使用作為用以形成保護膜、平坦化膜、絕緣膜、抗反射膜、折射率控制膜、微透鏡、層內透鏡、光導波路、膜基材等之光學構件之樹脂組成物。
1:階差基板
2:硬化膜
3:線寬
4:線間間隔
h1:階差基板之階差
h2:硬化膜之階差
[圖1]係顯示於階差基板上塗佈本發明之樹脂組成物,經烘烤而形成之硬化膜的示意圖。
1:階差基板
2:硬化膜
3:線寬
4:線間間隔
h1:階差基板之階差
h2:硬化膜之階差
Claims (9)
- 一種熱硬化性樹脂組成物,其包含具有以下述式(1)表示之構造單位、以下述式(2)表示之構造單位及以下述式(3)表示之構造單位的自我交聯性共聚物、三嗪系紫外線吸收劑及有機溶劑,前述三嗪系紫外線吸收劑係相對於前述自我交聯性共聚物之含量以3質量%至20質量%之比例含有,其中 形成前述式(1)表示之構造單位的化合物為,選自由1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、6-甲基-2-乙烯基萘、5,8-二甲基-2-乙烯基萘、6-甲氧基-2-乙烯基萘、5,8-二甲氧基-2-乙烯基萘、6-羥基-2-乙烯基萘、5,8-二羥基-2-乙烯基萘、6-溴-2-乙烯基萘、5,8-二溴-2-乙烯基萘、1-乙烯基蒽、2-乙烯基蒽、9-乙烯基蒽及N-乙烯基咔唑所構成之群組, 形成前述式(2)表示之構造單位的化合物為,選自由(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯縮水甘油醚、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環戊基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸5,6-環氧基-2-雙環[2.2.1]庚基甲酯及(甲基)丙烯酸3,4-環氧基三環[5.2.1.0 2,6]癸-8-基酯所構成之群組, (式中,Ar表示縮合環式烴基,R 1及R 2分別獨立表示氫原子或甲基,R 3表示單鍵或伸烷基,A 1表示具有環氧乙烷環之基,R 4表示烷基,A 2表示烷氧基)。
- 如請求項1之熱硬化性樹脂組成物,其中前述縮合環式烴基為萘基。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其中前述具有環氧乙烷環之基係環氧基。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其中前述自我交聯性共聚物包含至少70莫耳%之以前述式(1)表示之構造單位。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其中前述自我交聯性共聚物具有6,000至25,000之重量平均分子量。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其中前述三嗪系紫外線吸收劑係包含三嗪環及3個與該三嗪環之碳原子鍵結且可具有取代基之苯基的化合物,該3個苯基中之至少1個為以下述式(4)表示之基, (式中,*表示與前述三嗪環之碳原子之鍵結鍵,A 3及A 4分別獨立表示氫原子或有機基)。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其進而包含界面活性劑。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其係平坦化膜用。
- 如請求項1或2之熱硬化性樹脂組成物,其係微透鏡用。
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