本发明涉及负型感光性树脂组合物、固化膜、以及有机el显示器及其制造方法。
背景技术:
近年来,在智能手机、平板pc、和电视等具有薄型显示器的显示装置中,开发出大量使用了有机电致发光(以下,“el”)显示器的制品。
一般而言,有机el显示器在发光元件的光取出侧具有氧化铟锡(以下,“ito”)等的透明电极,在发光元件的非光取出侧具有镁与银的合金等的金属电极。此外,为了将发光元件的像素间进行分割,在透明电极与金属电极的层间形成像素分割层这样的绝缘层。在形成了像素分割层后,在相当于像素区域的、像素分割层开口而作为基底的透明电极或金属电极露出的区域,隔着蒸镀掩模将发光材料通过蒸镀而成膜,形成发光层。透明电极和金属电极一般通过溅射而成膜,但为了防止成膜了的透明电极或金属电极断线,对像素分割层要求低锥形的图案形状。
此外,有机el显示器具有用于控制发光元件的薄膜晶体管(以下,“tft”),形成驱动用tft、和开关用tft等。一般而言,这些tft作为位于作为上述像素分割层的基底的透明电极或金属电极的、更下层的叠层结构而形成。由这些tft、形成了将tft彼此连接的金属配线等的tft阵列引起的高低差使之后形成的透明电极、金属电极、像素分割层、和发光层的成膜时的均匀性等恶化,成为有机el显示器的显示特性降低、可靠性降低的因素。因此,一般在形成了tft阵列后,形成tft平坦化层和/或tft保护层,将由tft阵列引起的高低差降低或平滑化。
有机el显示器具有使用由从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴的再结合产生的能量而发光的自发光元件。因此,如果存在阻碍电子或空穴移动的物质、和形成阻碍电子与空穴的再结合的能级的物质等,则带来发光元件的发光效率的降低或发光材料的失活等影响,因此导致发光元件的寿命降低。像素分割层由于在与发光元件相邻的位置形成,因此从像素分割层的脱气、离子成分的流出可能成为有机el显示器的寿命降低的一个原因。因此,对像素分割层要求高耐热性。作为具有高耐热性的感光性树脂组合物,已知使用了高耐热性的聚酰亚胺和肟酯系光聚合引发剂的负型感光性树脂组合物(例如,参照专利文献1)。
此外,有机el显示器由于具有自发光元件,因此如果室外的太阳光等外光入射,则通过该外光反射而可见性和对比度降低。因此,要求降低外光反射的技术。
作为阻断外光而降低外光反射的技术,已知含有碱溶性聚酰亚胺和着色剂的感光性树脂组合物(例如,参照专利文献2)。即是,通过使用含有聚酰亚胺、和颜料等着色剂的感光性树脂组合物而形成具有高耐热性和遮光性的像素分割层,来降低外光反射这样的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-191905号公报
专利文献2:国际公开第2016/158672号
技术实现要素:
发明所要解决的课题
从提高有机el显示器的可靠性的观点考虑,除了对与发光元件相邻的像素分割层要求高耐热性以外,tft平坦化层和tft保护层也隔着像素分割层而在与发光层接近的位置形成,因此同样地要求高耐热性。然而,在为了赋予遮光性而使感光性树脂组合物含有颜料等着色剂的情况下,随着使着色剂的含量增加,图案曝光时的紫外线等也被阻断,因此曝光时的灵敏度降低。因此,以往已知的含有着色剂的感光性树脂组合物在作为形成有机el显示器的像素分割层、tft平坦化层、或tft保护层的材料而使用时特性都不充分。具体而言,灵敏度、遮光性、或低锥形形状的图案加工性的任意者不足。
例如,在使感光性树脂组合物的遮光性提高的情况下,在图案曝光时膜深部的固化不足,因此在显影时膜深部被侧蚀。因此,在显影后成为倒锥形形状,成为阻碍低锥形形状的图案形成的因素。另一方面,为了充分地固化直到膜深部,需要使图案曝光时的曝光量高而促进uv固化。然而,如果曝光量变高,则在uv固化时膜过剩交联而热固化时的回流性降低,因此形成高锥形形状的图案。因此,例如,对于专利文献2所记载的含有碱溶性聚酰亚胺、和颜料等着色剂的感光性树脂组合物,具有难以兼具灵敏度、遮光性、和低锥形形状的图案形成等特性这样的课题。
进一步,在显影后形成高锥形形状的图案,通过热固化时的回流而形成低锥形形状的图案的情况下,在热固化时图案底部也回流。因此,与显影后的图案开口尺寸宽度相比,热固化后的图案开口尺寸宽度变小,因此成为有机el显示器等显示装置的像素设计等产生误差的因素。此外,由热固化时的回流引起的图案开口尺寸宽度的不均化成为面板制造成品率降低的因素。因此,也具有难以兼有低锥形形状的图案形成、与热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化的抑制这样的课题。对于特性兼有而言,需要在显影后形成低锥形形状的图案,并且抑制热固化时的回流从而抑制图案开口尺寸宽度的变化。
本发明是鉴于上述情况而提出的,其目的是获得能够获得高灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案,能够抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且遮光性优异的固化膜的负型感光性树脂组合物。
此外,本发明的进一步的目的是提供高灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案,能够抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且遮光性优异的固化膜以及有机el显示器。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,达到上述目的,本发明的一方案涉及的负型感光性树脂组合物含有(a)碱溶性树脂、(c1)光聚合引发剂、和(da)黑色剂,上述(a)碱溶性树脂含有(a1)第1树脂,上述(a1)第1树脂包含选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
(i)选自萘羰基结构、三甲基苯甲酰结构、噻吩羰基结构、和呋喃羰基结构中的一种以上结构
(ii)硝基、咔唑结构、和通式(11)所示的基团
(iii)硝基、以及选自芴结构、二苯并呋喃结构、二苯并噻吩结构、萘结构、二苯基甲烷结构、二苯基胺结构、二苯基醚结构、和二苯基硫醚结构中的一种以上结构
(在通式(11)中,x7表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数4~10的亚环烷基、或碳原子数6~15的亚芳基。在x7为直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、或碳原子数4~10的亚环烷基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。在x7为碳原子数6~15的亚芳基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。r30表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基。a表示0或1,b表示整数0~10。)
本发明的一方案涉及的固化膜是由上述发明涉及的负型感光性树脂组合物固化而成的。
本发明的一方案涉及的有机el显示器具备上述发明涉及的固化膜作为选自像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、和栅极绝缘层中的一种以上,上述固化膜的每1μm膜厚的光密度为0.3~5.0。
本发明的一方案涉及的有机el显示器的制造方法是制造上述发明涉及的有机el显示器的方法,其包含下述工序:在基板上形成上述发明涉及的负型感光性树脂组合物的涂膜的工序;隔着光掩模对上述负型感光性树脂组合物的涂膜照射活性化学射线的工序;使用碱溶液进行显影而形成上述负型感光性树脂组合物的图案的工序;以及将上述图案加热而获得上述负型感光性树脂组合物的固化图案的工序。
发明的效果
根据本发明涉及的负型感光性树脂组合物,能够获得高灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,且遮光性优异的固化膜。
此外,根据本发明涉及的固化膜、以及有机el显示器及其制造方法,可以获得高灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,且遮光性优异的固化膜,能够获得具备该固化膜的有机el显示器。
附图说明
图1为将使用了本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜的有机el显示器中的工序1~工序7的制造工艺以示意性截面例示的工序图。
图2为将使用了本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜的液晶显示器中的工序1~工序13的制造工艺以示意性截面例示的工序图。
图3为显示具有高低差形状的固化图案的截面的一例的截面图。
图4为将发光特性评价所使用的有机el显示器的基板中的工序1~工序4的制造工艺以平面图例示的概略图。
图5为例示不具有偏光层的有机el显示器的示意性截面的概略图。
图6为例示半色调特性评价所使用的半色调光掩模中的、透光部、遮光部、和半透光部的、配置和尺寸的概略图。
具体实施方式
本发明的负型感光性树脂组合物含有(a)碱溶性树脂、(c1)光聚合引发剂、和(da)黑色剂,上述(a)碱溶性树脂含有(a1)第1树脂,上述(a1)第1树脂包含选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
(i)选自萘羰基结构、三甲基苯甲酰结构、噻吩羰基结构、和呋喃羰基结构中的一种以上结构
(ii)硝基、咔唑结构、和通式(11)所示的基团
(iii)硝基、以及选自芴结构、二苯并呋喃结构、二苯并噻吩结构、萘结构、二苯基甲烷结构、二苯基胺结构、二苯基醚结构、和二苯基硫醚结构中的一种以上结构
(在通式(11)中,x7表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数4~10的亚环烷基、或碳原子数6~15的亚芳基。在x7为直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、或碳原子数4~10的亚环烷基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。在x7为碳原子数6~15的亚芳基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。r30表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基。a表示0或1,b表示整数0~10。)
<(a1)第1树脂>
本发明的负型感光性树脂组合物至少含有(a1)第1树脂作为(a)碱溶性树脂。作为(a1)第1树脂,含有选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
作为(a)碱溶性树脂,从半色调特性提高、固化膜的耐热性提高、和发光元件的可靠性提高的观点考虑,作为(a1)第1树脂,优选含有选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
<(a1-1)聚酰亚胺和(a1-2)聚酰亚胺前体>
作为(a1-2)聚酰亚胺前体,可举出例如,通过使四羧酸、对应的四羧酸二酐或四羧酸二酯二氯化物等与二胺、对应的二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺等进行反应而获得的聚酰亚胺前体,其具有四羧酸残基和/或其衍生物残基、与二胺残基和/或其衍生物残基。作为(a1-2)聚酰亚胺前体,可举出例如,聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰胺酸酰胺或聚异酰亚胺。
作为(a1-1)聚酰亚胺,可举出例如,通过使上述聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰胺酸酰胺或聚异酰亚胺通过加热或使用了酸或碱等的反应进行脱水闭环而获得的聚酰亚胺,其具有四羧酸残基和/或其衍生物残基、与二胺残基和/或其衍生物残基。
(a1-2)聚酰亚胺前体为热固性树脂,在高温下使其热固化而脱水闭环从而形成高耐热性的酰亚胺键,获得(a1-1)聚酰亚胺。因此,通过使负型感光性树脂组合物包含具有高耐热性的酰亚胺键的(a1-1)聚酰亚胺,可以使所得的固化膜的耐热性显著提高。因此,在将固化膜用于要求高耐热性的用途的情况下等是适合的。此外,(a1-2)聚酰亚胺前体由于为在脱水闭环后耐热性提高的树脂,因此在用于想要使脱水闭环前的前体结构的特性与固化膜的耐热性兼有的用途的情况下等是适合的。
此外,(a1-1)聚酰亚胺和(a1-2)聚酰亚胺前体具有酰亚胺键和/或酰胺键作为具有极性的键。因此,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,这些具有极性的键与(d1)颜料强地相互作用,因此可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。
作为本发明所使用的(a1-1)聚酰亚胺,从固化膜的耐热性提高的观点考虑,优选含有下述通式(1)所示的结构单元。
在通式(1)中,r1表示4~10价的有机基,r2表示2~10价的有机基。r3和r4各自独立地表示酚性羟基、磺酸基、巯基或者通式(5)或通式(6)所示的取代基。p表示整数0~6,q表示整数0~8。
通式(1)的r1表示四羧酸残基和/或其衍生物残基,r2表示二胺残基和/或其衍生物残基。作为四羧酸衍生物,可举出四羧酸二酐、四羧酰二氯或四羧酸活性二酯。作为二胺衍生物,可举出二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
在通式(1)中,r1优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的4~10价的有机基。此外,r2优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价的有机基。q优选为1~8。上述脂肪族结构、脂环式结构、和芳香族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
在通式(5)和(6)中,r19~r21各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。在通式(5)和(6)中,r19~r21各自独立地优选为氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~4的酰基或碳原子数6~10的芳基。上述烷基、酰基、和芳基可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(a1-1)聚酰亚胺,优选含有通式(1)所示的结构单元作为主成分,(a1-1)聚酰亚胺中的通式(1)所示的结构单元在全部结构单元中所占的含有比率优选为50~100mol%,更优选为60~100mol%,进一步优选为70~100mol%。如果含有比率为50~100mol%,则可以使固化膜的耐热性提高。
作为本发明所使用的(a1-2)聚酰亚胺前体,从固化膜的耐热性提高和显影后的分辨率提高的观点考虑,优选含有下述通式(3)所示的结构单元。
在通式(3)中,r9表示4~10价的有机基,r10表示2~10价的有机基。r11表示上述通式(5)或通式(6)所示的取代基,r12表示酚性羟基、磺酸基、或巯基,r13表示酚性羟基、磺酸基、巯基、或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基。t表示整数2~8,u表示整数0~6,v表示整数0~8,2≤t u≤8。
通式(3)的r9表示四羧酸残基和/或其衍生物残基,r10表示二胺残基和/或其衍生物残基。作为四羧酸衍生物,可举出四羧酸二酐、四羧酰二氯或四羧酸活性二酯。作为二胺衍生物,可举出二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
在通式(3)中,r9优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的4~10价的有机基。此外,r10优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价的有机基。v优选为1~8。上述脂肪族结构、脂环式结构和芳香族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(a1-2)聚酰亚胺前体,优选含有通式(3)所示的结构单元作为主成分,(a1-2)聚酰亚胺前体中的通式(3)所示的结构单元在全部结构单元中所占的含有比率优选为50~100mol%,更优选为60~100mol%,进一步优选为70~100mol%。如果含有比率为50~100mol%,则可以使分辨率提高。
作为(a1-2)聚酰亚胺前体,在通式(3)所示的结构单元中的r11为通式(5)所示的取代基的情况下,将r19为氢原子的结构单元称为酰胺酸结构单元。(a1-2)聚酰亚胺前体中的酰胺酸结构单元具有羧基作为四羧酸残基和/或其衍生物残基。需要说明的是,将通式(3)所示的结构单元中的r11仅由通式(5)所示的取代基构成,r19为氢原子的(a1-2)聚酰亚胺前体称为(a1-2a)聚酰胺酸。
作为(a1-2)聚酰亚胺前体,在通式(3)所示的结构单元中的r11为通式(5)所示的取代基的情况下,将r19为碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基的结构单元称为酰胺酸酯结构单元。(a1-2)聚酰亚胺前体中的酰胺酸酯结构单元具有羧酸酯基作为四羧酸残基和/或其衍生物残基进行了酯化的基团。需要说明的是,将通式(3)所示的结构单元中的r11仅由通式(5)所示的取代基构成,r19为碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基的(a1-2)聚酰亚胺前体称为(a1-2b)聚酰胺酸酯。
作为(a1-2)聚酰亚胺前体,将通式(3)所示的结构单元中的r11为通式(6)所示的取代基的情况下的结构单元称为酰胺酸酰胺结构单元。(a1-2)聚酰亚胺前体中的酰胺酸酰胺结构单元具有羧酸酰胺基作为四羧酸残基和/或其衍生物残基进行了酰胺化的基团。需要说明的是,将通式(3)所示的结构单元中的r11仅由通式(6)所示的取代基构成的(a1-2)聚酰亚胺前体称为(a1-2c)聚酰胺酸酰胺。
从显影后的分辨率提高和显影后的低锥形形状的图案形成的观点考虑,作为(a1-2)聚酰亚胺前体,优选含有上述酰胺酸结构单元、以及上述酰胺酸酯结构单元和/或上述酰胺酸酰胺结构单元。需要说明的是,将含有酰胺酸结构单元、和酰胺酸酯结构单元的(a1-2)聚酰亚胺前体称为(a1-2-1)聚酰胺酸部分酯。另一方面,将含有酰胺酸结构单元、和酰胺酸酰胺结构单元的(a1-2)聚酰亚胺前体称为(a1-2-2)聚酰胺酸部分酰胺。此外,将含有酰胺酸结构单元、酰胺酸酯结构单元和酰胺酸酰胺结构单元的(a1-2)聚酰亚胺前体称为(a1-2-3)聚酰胺酸部分酯酰胺。含有酰胺酸结构单元、以及酰胺酸酯结构单元和/或酰胺酸酰胺结构单元的这些聚酰亚胺前体可以通过由具有羧基作为四羧酸残基和/或其衍生物残基的(a1-2a)聚酰胺酸,使羧基的一部分酯化和/或使羧基的一部分酰胺化来合成。
(a1-2)聚酰亚胺前体中的聚酰胺酸单元在全部结构单元中所占的含有比率优选为10mol%以上,更优选为20mol%以上,进一步优选为30mol%以上。如果含有比率为10mol%以上,则可以提高显影后的分辨率。另一方面,聚酰胺酸单元的含有比率优选为60mol%以下,更优选为50mol%以下,进一步优选为40mol%以下。如果含有比率为60mol%以下,则在显影后可以形成低锥形形状的图案。
(a1-2)聚酰亚胺前体中的聚酰胺酸酯单元和聚酰胺酸酰胺单元在全部结构单元中所占的含有比率的合计优选为40mol%以上,更优选为50mol%以上,进一步优选为60mol%以上。如果含有比率的合计为40mol%以上,则在显影后可以形成低锥形形状的图案。另一方面,聚酰胺酸酯单元和聚酰胺酸酰胺单元的含有比率的合计优选为90mol%以下,更优选为80mol%以下,进一步优选为70mol%。如果含有比率的合计为90mol%以下,则可以提高显影后的分辨率。
<(a1-3)聚苯并
作为(a1-4)聚苯并
作为(a1-3)聚苯并
(a1-4)聚苯并
此外,(a1-3)聚苯并
作为本发明所使用的(a1-3)聚苯并
在通式(2)中,r5表示2~10价的有机基,r6表示具有芳香族结构的4~10价的有机基。r7和r8各自独立地表示酚性羟基、磺酸基、巯基或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基。r表示整数0~8,s表示整数0~6。
通式(2)的r5表示二羧酸残基和/或其衍生物残基,r6表示双氨基酚化合物残基和/或其衍生物残基。作为二羧酸衍生物,可举出二羧酸酐、二羧酰氯、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酰氯、三羧酸活性酯、二甲酰化合物。
在通式(2)中,r5优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价的有机基。此外,r6优选为具有碳原子数6~30的芳香族结构的4~10价的有机基。s优选为1~8。上述脂肪族结构、脂环式结构和芳香族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(a1-3)聚苯并
作为本发明所使用的(a1-4)聚苯并
在通式(4)中,r14表示2~10价的有机基,r15表示具有芳香族结构的4~10价的有机基。r16表示酚性羟基、磺酸基、巯基、或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基,r17表示酚性羟基,r18表示磺酸基、巯基、或上述通式(5)或通式(6)所示的取代基。w表示整数0~8,x表示整数2~8,y表示整数0~6,2≤x y≤8。
通式(4)的r14表示二羧酸残基和/或其衍生物残基,r15表示双氨基酚化合物残基和/或其衍生物残基。作为二羧酸衍生物,可举出二羧酸酐、二羧酰氯、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酰氯、三羧酸活性酯、二甲酰化合物。
在通式(4)中,r14优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价的有机基。此外,r15优选为具有碳原子数6~30的芳香族结构的4~10价的有机基。上述脂肪族结构、脂环式结构、和芳香族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(a1-4)聚苯并
<四羧酸和二羧酸以及它们的衍生物>
作为四羧酸,可举出例如,芳香族四羧酸、脂环式四羧酸、或脂肪族四羧酸。这些四羧酸除了羧基的氧原子以外可以具有杂原子。
作为(a1-3)聚苯并
作为四羧酸、二羧酸、和三羧酸、以及它们的衍生物,可举出例如,国际公开第2017/057281号所记载的化合物。
<二胺及其衍生物>
作为二胺及其衍生物,可举出例如,芳香族二胺、双氨基酚化合物、脂环式二胺、脂环式二羟基二胺、脂肪族二胺或脂肪族二羟基二胺。这些二胺及其衍生物除了氨基及其衍生物所具有的氮原子、氧原子以外,还可以具有杂原子。
作为二胺及其衍生物,可举出例如,国际公开第2017/057281号所记载的化合物。
<具有氟原子的结构单元>
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
此外,一般而言,在使用(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
通过选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
作为(a1-1)聚酰亚胺和/或(a1-2)聚酰亚胺前体所含有的、具有氟原子的结构单元,可举出来源于具有氟原子的四羧酸的结构单元和/或来源于其衍生物的结构单元、或来源于具有氟原子的二胺的结构单元和/或来源于其衍生物的结构单元。
作为(a1-3)聚苯并
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
<来源于芳香族羧酸及其衍生物的结构单元>
(a1-1)聚酰亚胺和/或(a1-2)聚酰亚胺前体优选含有来源于芳香族羧酸的结构单元和/或来源于其衍生物的结构单元。通过(a1-1)聚酰亚胺和/或(a1-2)聚酰亚胺前体含有来源于芳香族羧酸的结构单元和/或来源于其衍生物的结构单元,从而利用芳香族基的耐热性,可以使固化膜的耐热性提高。作为芳香族羧酸及其衍生物,优选为芳香族四羧酸和/或其衍生物。
(a1-1)聚酰亚胺和/或(a1-2)聚酰亚胺前体中的、来源于芳香族羧酸的结构单元和/或来源于其衍生物的结构单元在来源于全部羧酸的结构单元及来源于其衍生物的结构单元的合计中所占的含有比率优选为50~100mol%,更优选为60~100mol%,进一步优选为70~100mol%。如果含有比率为50~100mol%,则可以使固化膜的耐热性提高。
(a1-3)聚苯并
(a1-3)聚苯并
<来源于芳香族胺及其衍生物的结构单元>
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
<来源于具有甲硅烷基或硅氧烷键的二胺及其衍生物的结构单元>
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
<来源于具有氧化烯结构的胺及其衍生物的结构单元>
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
<封端剂>
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
来源于各种羧酸或胺和它们的衍生物的结构单元在(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
<烯属不饱和双键基的导入>
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
作为具有烯属不饱和双键基的化合物,从反应性的观点考虑,优选为具有烯属不饱和双键基的亲电子性化合物。作为亲电子性化合物,可举出例如,异氰酸酯化合物、异硫氰酸酯化合物、环氧化合物、醛化合物、硫醛化合物、酮化合物、硫酮化合物、乙酸酯化合物、羧酰氯、羧酸酐、羧酸活性酯化合物、羧酸化合物、卤代烷化合物、烷基叠氮化合物、三氟甲磺酸烷基酯化合物、甲磺酸烷基酯化合物、甲苯磺酸烷基酯化合物、或烷基氰化合物,但从反应性和化合物的利用性的观点考虑,优选为异氰酸酯化合物、环氧化合物、醛化合物、酮化合物、或羧酸酐,更优选为异氰酸酯化合物或环氧化合物。
<(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
作为选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
此外,作为数均分子量(以下,“mn”),通过gpc测定且以聚苯乙烯换算优选为1,000以上,更优选为3,000以上,进一步优选为5,000以上。如果mn为1,000以上,则可以使显影后的分辨率提高。另一方面,作为mn,优选为500,000以下,更优选为300,000以下,进一步优选为100,000以下。如果mn为500,000以下,则可以使涂布时的流平性和采用碱性显影液的图案加工性提高。
(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
(a1-1)聚酰亚胺和(a1-2)聚酰亚胺前体可以通过公知的方法合成。可举出例如,在n-甲基-2-吡咯烷酮等极性溶剂中,使四羧酸二酐与二胺(将一部分置换成作为封端剂的单胺)在80~200℃下反应的方法,或者使四羧酸二酐(将一部分置换成作为封端剂的二羧酸酐、单羧酸、单羧酰氯、或单羧酸活性酯)与二胺在80~200℃下反应的方法等。
(a1-3)聚苯并
<(a2)第2树脂>
本发明的负型感光性树脂组合物中,作为(a)碱溶性树脂,优选含有(a2)第2树脂。作为(a2)第2树脂,从曝光时的灵敏度提高和通过显影后的图案形状控制而带来的低锥形化的观点考虑,优选含有选自(a2-1)聚硅氧烷、(a2-2)含有多环侧链的树脂、(a2-3)酸改性环氧树脂、和(a2-4)丙烯酸系树脂中的一种以上。在本发明中,(a2-1)聚硅氧烷、(a2-2)含有多环侧链的树脂、(a2-3)酸改性环氧树脂、和(a2-4)丙烯酸系树脂可以为单一树脂或它们的共聚物的任一者。
作为(a)碱溶性树脂,从半色调特性提高、曝光时的灵敏度提高和通过显影后的图案形状控制而带来的低锥形化的观点考虑,作为(a2)第2树脂,优选含有选自(a2-1)聚硅氧烷、(a2-2)含有多环侧链的树脂、(a2-3)酸改性环氧树脂、和(a2-4)丙烯酸系树脂中的一种以上,更优选含有选自(a2-1)聚硅氧烷、(a2-2)含有多环侧链的树脂、和(a2-3)酸改性环氧树脂中的一种以上,进一步优选含有(a2-1)聚硅氧烷、和/或(a2-2)含有多环侧链的树脂,特别优选含有(a2-1)聚硅氧烷。此外,通过含有(a2-1)聚硅氧烷,在热固化后可以形成低锥形形状的图案,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
<(a2-1)聚硅氧烷>
作为本发明所使用的(a2-1)聚硅氧烷,可举出例如,将选自三官能有机硅烷、四官能有机硅烷、二官能有机硅烷、和一官能有机硅烷中的一种以上水解,并使其脱水缩合而获得的聚硅氧烷。
(a2-1)聚硅氧烷为热固性树脂,通过在高温下热固化而脱水缩合,从而形成高耐热性的硅氧烷键(si-o)。因此,通过使负型感光性树脂组合物含有具有高耐热性的硅氧烷键的(a2-1)聚硅氧烷,可以使所得的固化膜的耐热性提高。此外,由于为在脱水缩合后耐热性提高的树脂,因此在用于想要使脱水缩合前的特性与固化膜的耐热性兼有的用途的情况下等是适合的。
此外,(a2-1)聚硅氧烷具有硅烷醇基作为反应性基。因此,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,硅烷醇基能够与(d1)颜料的表面相互作用和/或结合,并且能够与(d1)颜料的表面修饰基相互作用和/或结合。因此,可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。
<三官能有机硅烷单元、四官能有机硅烷单元、二官能有机硅烷单元和一官能有机硅烷单元>
作为本发明所使用的(a2-1)聚硅氧烷,从固化膜的耐热性提高和显影后的分辨率提高的观点考虑,优选含有三官能有机硅烷单元和/或四官能有机硅烷单元。作为三官能有机硅烷,优选为通式(7)所示的有机硅烷单元。作为四官能有机硅烷单元,优选为通式(8)所示的有机硅烷单元。此外,从图案形状的低锥形化和固化膜的机械特性提高的观点考虑,可以含有二官能有机硅烷单元。作为二官能有机硅烷,优选为通式(9)所示的有机硅烷单元。此外,从树脂组合物的涂液的保存稳定性提高的观点考虑,可以含有一官能有机硅烷单元。作为一官能有机硅烷单元,优选为通式(10)所示的有机硅烷单元。
在通式(7)~(10)中,r22~r27各自独立地表示氢原子、烷基、环烷基、烯基或芳基。在通式(7)~(10)中,r22~r27优选各自独立地为氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数2~10的烯基或碳原子数6~15的芳基。上述烷基、环烷基、烯基和芳基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为具有通式(7)、通式(8)、通式(9)、或通式(10)所示的有机硅烷单元的有机硅烷,可举出例如,国际公开第2017/057281号所记载的化合物。
通式(7)所示的有机硅烷单元在(a2-1)聚硅氧烷中所占的含有比率以si原子mol比计优选为50~100mol%,更优选为60~100mol%,进一步优选为70~100mol%。如果含有比率为50~100mol%,则可以使固化膜的耐热性提高。作为通式(7)所示的有机硅烷单元,优选为具有环氧基的有机硅烷单元。通过(a2-1)聚硅氧烷含有具有环氧基的有机硅烷单元,能够提高碱显影时的图案加工性和提高曝光时的灵敏度。
通式(8)所示的有机硅烷单元在(a2-1)聚硅氧烷中所占的含有比率以si原子mol比计优选为0~40mol%,更优选为0~30mol%,进一步优选为0~20mol%。如果含有比率为0~40mol%,则能够提高碱显影时的图案加工性,提高曝光时的灵敏度和提高固化膜的耐热性。此外,在显影后可以形成低锥形形状的图案,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
通式(9)所示的有机硅烷单元在(a2-1)聚硅氧烷中所占的含有比率以si原子mol比计优选为0~60mol%,更优选为0~50mol%,进一步优选为0~40mol%。如果含有比率为0~60mol%,则可以使固化膜的耐热性和显影后的分辨率提高。
通式(10)所示的有机硅烷单元在(a2-1)聚硅氧烷中所占的含有比率以si原子mol比计优选为0~20mol%,更优选为0~10mol%,进一步优选为0~5mol%。如果含有比率为0~20mol%,则可以使固化膜的耐热性提高。
作为本发明所使用的(a2-1)聚硅氧烷,优选为将选自通式(7a)所示的有机硅烷、通式(8a)所示的有机硅烷、通式(9a)所示的有机硅烷、和通式(10a)所示的有机硅烷中的一种以上水解,并使其脱水缩合而获得的(a2-1)聚硅氧烷。
在通式(7a)~(10a)中,r22~r27各自独立地表示氢原子、烷基、环烷基、烯基、或芳基,r115~r124各自独立地表示氢原子、烷基、酰基、或芳基。在通式(7a)~(10a)中,r22~r27优选各自独立地为氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数2~10的烯基、或碳原子数6~15的芳基。此外,r115~r124优选各自独立地为氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基、或碳原子数6~15的芳基。上述烷基、环烷基、烯基、芳基、和酰基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
在(a2-1)聚硅氧烷中,通式(7)所示的有机硅烷单元、通式(8)所示的有机硅烷单元、通式(9)所示的有机硅烷单元和通式(10)所示的有机硅烷单元可以为规则的排列或不规则的排列的任一者。作为规则的排列,可举出例如,交替共聚、周期共聚、嵌段共聚、或接枝共聚等。作为不规则的排列,可举出例如无规共聚等。
此外,在(a2-1)聚硅氧烷中,通式(7)所示的有机硅烷单元、通式(8)所示的有机硅烷单元、通式(9)所示的有机硅烷单元、和通式(10)所示的有机硅烷单元可以为二维的排列或三维的排列的任一者。作为二维的排列,可举出例如,直链状。作为三维的排列,可举出例如,梯子状、笼状、或网状等。
<具有芳香族基的有机硅烷单元>
作为本发明所使用的(a2-1)聚硅氧烷,优选含有具有芳香族基的有机硅烷单元。那样的(a2-1)聚硅氧烷优选为使用具有芳香族基的有机硅烷作为具有通式(7)、通式(9)、或通式(10)所示的有机硅烷单元的有机硅烷而获得的聚硅氧烷。通过(a2-1)聚硅氧烷含有具有芳香族基的有机硅烷单元,从而利用芳香族基的耐热性,可以使固化膜的耐热性提高。
此外,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,通过(a2-1)聚硅氧烷含有具有芳香族基的有机硅烷单元,从而通过芳香族基的立体位阻,可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。进一步在(d1)颜料为(d1-1)有机颜料的情况下,由于(a2-1)聚硅氧烷中的芳香族基与(d1-1)有机颜料的芳香族基相互作用,因此可以使(d1-1)有机颜料的分散稳定性提高。
具有芳香族基的有机硅烷单元在(a2-1)聚硅氧烷中所占的含有比率以si原子mol比计优选为5mol%以上,更优选为10mol%以上,进一步优选为15mol%以上。如果含有比率为5mol%以上,则可以使固化膜的耐热性提高。另一方面,含有比率优选为80mol%以下,更优选为75mol%以下,进一步优选为70mol%以下。如果含有比率为80mol%以下,则可以使采用碱性显影液的图案加工性提高。特别是,来源于由通式(7)、通式(9)、或通式(10)表示并且具有芳香族基的有机硅烷单元的si原子mol比优选为5mol%以上且80mol%以下。
各种有机硅烷单元在(a2-1)聚硅氧烷中所占的含有比率可以通过组合1h-nmr、13c-nmr、29si-nmr、ir、tof-ms、元素分析法和灰分测定等而求出。
<(a2-1)聚硅氧烷的物性>
作为本发明所使用的(a2-1)聚硅氧烷的mw,通过gpc测定且以聚苯乙烯换算优选为500以上,更优选为700以上,进一步优选为1,000以上。如果mw为500以上,则可以使显影后的分辨率提高。另一方面,作为mw,优选为100,000以下,更优选为50,000以下,进一步优选为20,000以下。如果mw为100,000以下,则可以使涂布时的流平性和采用碱性显影液的图案加工性提高。
(a2-1)聚硅氧烷可以通过公知的方法合成。可举出例如,在反应溶剂中将有机硅烷水解,并使其脱水缩合的方法等。作为将有机硅烷水解,并进行脱水缩合的方法,可举出例如,在包含有机硅烷的混合物中添加反应溶剂和水、以及根据需要的催化剂,在50~150℃,优选为90~130℃下加热搅拌0.5~100小时左右的方法等。需要说明的是,也可以在加热搅拌中,根据需要通过蒸馏将水解副产物(甲醇等醇)、缩合副产物(水)通过蒸馏而蒸馏除去。
<(a2-2)含有多环侧链的树脂>
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,可举出例如,以下的(i)~(iv)的含有多环侧链的树脂。
(i)使环氧化合物与使多官能酚化合物与多官能羧酸酐反应而获得的化合物反应而获得的含有多环侧链的树脂。
(ii)使多官能羧酸酐与使多官能酚化合物与环氧化合物反应而获得的化合物反应而获得的含有多环侧链的树脂。
(iii)使环氧化合物与使多官能环氧化合物与多官能羧酸化合物反应而获得的化合物反应而获得的含有多环侧链的树脂。
(iv)使多官能羧酸酐与使多官能环氧化合物与羧酸化合物反应而获得的化合物反应而获得的含有多环侧链的树脂。
作为酚化合物、环氧化合物、羧酸酐、和羧酸化合物,可举出例如,国际公开第2017/057281号所记载的化合物。
(a2-2)含有多环侧链的树脂为热固性树脂,并且具有主链与体积大的侧链被1个原子连接了的结构,作为体积大的侧链,具有高耐热性并且刚直的芴环等环状结构。因此,通过使负型感光性树脂组合物含有具有高耐热性并且刚直的芴环等环状结构的(a2-2)含有多环侧链的树脂,可以使所得的固化膜的耐热性提高。因此,在将固化膜用于要求耐热性的用途的情况下等是适合的。
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,优选具有烯属不饱和双键基。通过使负型感光性树脂组合物含有具有烯属不饱和双键基的(a2-2)含有多环侧链的树脂,可以使曝光时的灵敏度提高。此外,形成的三维交联结构由于以脂环式结构或脂肪族结构为主成分,因此可以抑制树脂的软化点的高温化,获得低锥形的图案形状,并且可以使所得的固化膜的机械特性提高。因此,在将固化膜用于要求机械特性的用途的情况下等是适合的。
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,从固化膜的耐热性提高的观点考虑,优选含有选自通式(47)所示的结构单元、通式(48)所示的结构单元、通式(49)所示的结构单元、和通式(50)所示的结构单元中的一种以上。此外,作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,从曝光时的灵敏度提高和固化膜的机械特性提高的观点考虑,优选在主链、侧链、和末端的任一处以上含有烯属不饱和双键基。
在通式(47)~(50)中,x69、x70、x72、x73、x75、x76、x78、和x79各自独立地表示单环式或稠合多环式的烃环。x71、x74、x77、和x80各自独立地表示羧酸残基和/或其衍生物残基的2~10价的有机基。w1~w4各自独立地表示具有2个以上芳香族基的有机基。r160~r167各自独立地表示氢原子或碳原子数1~6的烷基,r170~r175、r177、和r178各自独立地表示氢原子或具有烯属不饱和双键基的有机基。r176表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。a、b、c、d、e、f、g、和h各自独立地表示整数0~10,α、β、γ、和δ各自独立地表示0或1。
在通式(47)~(50)中,x69、x70、x72、x73、x75、x76、x78、和x79各自独立地优选为碳原子数6~15且2~10价的、单环式或稠合多环式的烃环。此外,x71、x74、x77、和x80各自独立地优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构、和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价的有机基。此外,w1~w4各自独立地优选为通式(51)~(56)的任一通式所示的取代基。此外,r170~r175、r177和r178各自独立地优选为通式(57)所示的取代基。上述烷基、脂肪族结构、脂环式结构、芳香族结构、单环式、或稠合多环式的芳香族烃环、和具有烯属不饱和双键基的有机基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
在通式(51)~(56)中,r179~r182、r185和r188各自独立地表示碳原子数1~10的烷基。r183、r184、r186、r187、r189、r191和r193~r196各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基。r190和r192各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基,可以由r190和r192形成环。作为由r190和r192形成的环,可举出例如,苯环或环己烷环。r183和r184的至少1个为碳原子数6~15的芳基。r186和r187的至少1个为碳原子数6~15的芳基。r189和r190的至少1个为碳原子数6~15的芳基,r191和r192的至少1个为碳原子数6~15的芳基,可以由r190和r192形成环。r193和r194的至少1个为碳原子数6~15的芳基,r195和r196的至少1个为碳原子数6~15的芳基。i、j、k、l、m、和n各自独立地表示整数0~4。在通式(51)~(56)中,r190和r192各自独立地优选为氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、或碳原子数6~10的芳基,作为由r190和r192形成的环,优选为苯环。上述烷基、环烷基和芳基可以为未取代体或取代体的任一者。
在通式(57)中,x81表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链、或碳原子数6~15的亚芳基链,x82表示直接键合或碳原子数6~15的亚芳基链。r197表示乙烯基、芳基、或(甲基)丙烯酰基。在通式(57)中,x81优选为直接键合、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链、或碳原子数6~10的亚芳基链。此外,x82优选为直接键合或碳原子数6~10的亚芳基链。上述亚烷基链、亚环烷基链、亚芳基链、乙烯基、芳基、和(甲基)丙烯酰基可以为未取代体或取代体的任一者。
<来源于选自具有芳香族基羧酸及其衍生物的四羧酸、具有芳香族基的四羧酸二酐、具有芳香族基的三羧酸、和具有芳香族基的二羧酸中的一种以上的结构单元>
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,优选含有来源于芳香族基羧酸及其衍生物的结构单元。通过(a2-2)含有多环侧链的树脂含有来源于芳香族基羧酸及其衍生物的结构单元,从而利用芳香族基的耐热性,可以使固化膜的耐热性提高。作为芳香族羧酸及其衍生物,优选为选自具有芳香族基的四羧酸、具有芳香族基的四羧酸二酐、具有芳香族基的三羧酸、和具有芳香族基的二羧酸中的一种以上。
此外,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,通过(a2-2)含有多环侧链的树脂含有来源于芳香族羧酸及其衍生物的结构单元,从而通过芳香族基的立体位阻,可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。进一步在(d1)颜料为(d1-1)有机颜料的情况下,由于(a2-2)含有多环侧链的树脂中的芳香族基与(d1-1)有机颜料的芳香族基相互作用,因此可以使(d1-1)有机颜料的分散稳定性提高。
作为芳香族基羧酸及其衍生物,可举出上述的、芳香族四羧酸和/或其衍生物、芳香族三羧酸和/或其衍生物、或芳香族二羧酸和/或其衍生物所包含的化合物。
(a2-2)含有多环侧链的树脂中的、来源于芳香族羧酸和/或其衍生物的结构单元在来源于全部四羧酸和全部二羧酸以及它们的衍生物的结构单元中所占的含有比率优选为10~100mol%,更优选为20~100mol%,进一步优选为30~100mol%。如果含有比率为10~100mol%,则可以使固化膜的耐热性提高。
<来源于羧酸及其衍生物的酸性基>
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,优选的是,含有来源于羧酸及其衍生物的结构单元,(a2-2)含有多环侧链的树脂具有酸性基。通过(a2-2)含有多环侧链的树脂具有酸性基,可以使采用碱性显影液的图案加工性和显影后的分辨率提高。
作为酸性基,优选为显示ph小于6的酸度的基团。作为显示ph小于6的酸度的基团,可举出例如,羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羟基、或羟基酰亚胺基。从采用碱性显影液的图案加工性提高和显影后的分辨率提高的观点考虑,优选为羧基、羧酸酐基、或酚性羟基,更优选为羧基或羧酸酐基。
来源于各种单体成分的结构单元在(a2-2)含有多环侧链的树脂中所占的含有比率可以通过组合1h-nmr、13c-nmr、29si-nmr、ir、tof-ms、元素分析法和灰分测定等而求出。
<(a2-2)含有多环侧链的树脂的具体例>
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂,可举出例如,“adekaarkls”(注册商标)wr-101或“adekaarkls”wr-301(以上,都是adeka社制)、ogsol(注册商标)cr-1030、ogsolcr-tr1、ogsolcr-tr2、ogsolcr-tr3、ogsolcr-tr4、ogsolcr-tr5、ogsolcr-tr6、ogsolcr-tr7、ogsolcr-tr8、ogsolcr-tr9或ogsolcr-tr10(以上,都是大阪ガスケミカル社制)或tr-b201或tr-b202(以上,都是tronly社制)。
<(a2-2)含有多环侧链的树脂的物性>
作为本发明所使用的(a2-2)含有多环侧链的树脂的mw,通过gpc测定且以聚苯乙烯换算优选为500以上,更优选为1,000以上,进一步优选为1,500以上。如果mw为500以上,则可以使显影后的分辨率提高。另一方面,作为mw,优选为100,000以下,更优选为50,000以下,进一步优选为20,000以下。如果mw为100,000以下,则可以使涂布时的流平性和采用碱性显影液的图案加工性提高。
<(a2-3)酸改性环氧树脂>
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂,可举出例如,以下的(i)~(vi)的酸改性环氧树脂。
(i)使环氧化合物与使多官能酚化合物与多官能羧酸酐进行反应而获得的化合物进行反应而获得的酸改性环氧树脂。
(ii)使多官能羧酸酐与使多官能酚化合物与环氧化合物进行反应而获得的化合物进行反应而获得的酸改性环氧树脂。
(iii)使环氧化合物与使多官能醇化合物与多官能羧酸酐进行反应而获得的化合物进行反应而获得的酸改性环氧树脂。
(iv)使多官能羧酸酐与使多官能醇化合物与环氧化合物进行反应而获得的化合物进行反应而获得的酸改性环氧树脂。
(v)使环氧化合物与使多官能环氧化合物与多官能羧酸化合物进行反应而获得的化合物进行反应而获得的酸改性环氧树脂。
(vi)使多官能羧酸酐与使多官能环氧化合物与羧酸化合物进行反应而获得的化合物进行反应而获得的酸改性环氧树脂。
作为酚化合物、醇化合物、环氧化合物、羧酸酐、和羧酸化合物,可举出例如,国际公开第2017/057281号所记载的化合物。
(a2-3)酸改性环氧树脂为热固性树脂,在主链的环氧树脂骨架中具有高耐热性的芳香族环状结构。因此,通过使树脂组合物含有(a2-3)酸改性环氧树脂,可以使所得的固化膜的耐热性提高。因此,在将固化膜用于要求耐热性的用途的情况下等是适合的。
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂,优选具有烯属不饱和双键基。通过使树脂组合物含有具有烯属不饱和双键基的(a2-3)酸改性环氧树脂,可以使曝光时的灵敏度提高。此外,形成的三维交联结构由于以脂环式结构或脂肪族结构为主成分,因此可以抑制树脂的软化点的高温化,获得低锥形的图案形状,并且可以使所得的固化膜的机械特性提高。因此,在将固化膜用于要求机械特性的用途的情况下等是适合的。
本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂具有羧基和/或羧酸酐基作为碱溶性基。通过具有羧基和/或羧酸酐基,可以使显影后的分辨率提高。
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂,从固化膜的耐热性提高的观点考虑,优选含有选自通式(35)所示的结构单元、通式(36)所示的结构单元、通式(37)所示的结构单元、通式(38)所示的结构单元、通式(41)所示的结构单元、通式(42)所示的结构单元、和通式(43)所示的结构单元中的一种以上。此外,从曝光时的灵敏度提高和固化膜的机械特性提高的观点考虑,本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂优选在主链、侧链和末端的任一处以上具有烯属不饱和双键基。
在通式(35)~(38)中,x51~x54各自独立地表示碳原子数1~6的脂肪族结构。z53表示碳原子数10~25且3~16价的、芳香族结构。r71~r75各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基,r76和r77各自独立地表示碳原子数1~10的烷基,r78~r82各自独立地表示卤素、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基,r83~r88各自独立地表示通式(39)所示的取代基。a、b、c、d和e各自独立地表示整数0~10,f表示整数0~8,g表示整数0~6,h、i、j和k各自独立地表示整数0~3,l表示整数0~4。上述烷基、环烷基、芳基、脂肪族结构和芳香族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为通式(38)的z53的芳香族结构,包含选自三联苯结构、萘结构、蒽结构、和芴结构中的一种以上。此外,作为通式(38)的z53的其它芳香族结构,可举出例如,1,2,3,4-四氢萘结构、2,2-二苯基丙烷结构、二苯基醚结构、二苯基酮结构或二苯基砜结构。
在通式(39)中,x55表示碳原子数1~6的亚烷基链或碳原子数4~10的亚环烷基链。r89~r91各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~15的芳基。r92表示氢原子或通式(40)所示的取代基。在通式(39)中,r89和r90各自独立地优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,更优选为氢原子。r91优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,更优选为氢原子或甲基。在通式(40)中,x56表示碳原子数1~6的亚烷基链或碳原子数4~10的亚环烷基链。在通式(40)中,x56优选为碳原子数1~4的亚烷基链或碳原子数4~7的亚环烷基链。上述亚烷基链、亚环烷基链、烷基和芳基可以为未取代体或取代体的任一者。
在通式(41)~(43)中,x57~x61各自独立地表示碳原子数1~6的脂肪族结构,x62和x63各自独立地表示碳原子数1~6的亚烷基链或碳原子数4~10的亚环烷基链。r93~r97各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基,r98~r104各自独立地表示卤素、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基,r105表示氢原子或碳原子数1~6的烷基,r106和r107各自独立地表示通式(39)所示的取代基,r108表示氢原子、通式(39)所示的取代基或通式(40)所示的取代基。m、n、o、p和q各自独立地表示整数0~10,r和s各自独立地表示整数0~3,t、u、v、w和x各自独立地表示整数0~4。上述亚烷基链、亚环烷基链、烷基、环烷基、芳基和脂肪族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂之中,作为具有通式(43)所示的结构单元的(a2-3)酸改性环氧树脂,优选末端具有通式(44)所示的取代基和/或通式(45)所示的取代基。
在通式(44)中,r109表示通式(39)所示的取代基。在通式(45)中,x64表示碳原子数1~6的脂肪族结构。r110表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基,r111和r112各自独立地表示卤素、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基。r113表示通式(39)所示的取代基。α表示整数0~10。β和γ表示整数0~4。在通式(45)中,x64优选为碳原子数1~4的脂肪族结构。r110优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基或碳原子数6~10的芳基,r111和r112各自独立地优选为卤素、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基或碳原子数6~10的芳基。
<来源于芳香族羧酸及其衍生物的结构单元>
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂,优选含有来源于芳香族羧酸及其衍生物的结构单元。通过(a2-3)酸改性环氧树脂含有来源于芳香族羧酸及其衍生物的结构单元,从而利用芳香族基的耐热性,可以使固化膜的耐热性提高。作为芳香族羧酸及其衍生物,优选为选自具有芳香族基的四羧酸、具有芳香族基的三羧酸、具有芳香族基的三羧酸酐、具有芳香族基的二羧酸和具有芳香族基的二羧酸酐中的一种以上。
此外,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,通过(a2-3)酸改性环氧树脂含有来源于芳香族羧酸及其衍生物的结构单元,从而通过芳香族基的立体位阻,可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。进一步在(d1)颜料为(d1-1)有机颜料的情况下,由于(a2-3)酸改性环氧树脂中的芳香族基与(d1-1)有机颜料的芳香族基相互作用,因此可以使(d1-1)有机颜料的分散稳定性提高。
作为芳香族羧酸及其衍生物,可举出上述的、芳香族四羧酸和/或其衍生物、芳香族三羧酸和/或其衍生物、芳香族二羧酸和/或其衍生物所包含的化合物。
(a2-3)酸改性环氧树脂中的、来源于芳香族羧酸和/或其衍生物的结构单元在来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选为10~100mol%,更优选为20~100mol%,进一步优选为30~100mol%。如果含有比率为10~100mol%,则可以使固化膜的耐热性提高。
<来源于羧酸及其衍生物的酸性基>
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂,优选的是,含有来源于羧酸及其衍生物的结构单元,(a2-3)酸改性环氧树脂具有酸性基。通过(a2-3)酸改性环氧树脂具有酸性基,可以使采用碱性显影液的图案加工性和显影后的分辨率提高。
作为酸性基,优选为显示ph小于6的酸度的基团。作为显示ph小于6的酸度的基团,可举出例如,羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羟基或羟基酰亚胺基。从采用碱性显影液的图案加工性提高和显影后的分辨率提高的观点考虑,优选为羧基、羧酸酐基或酚性羟基,更优选为羧基或羧酸酐基。
来源于各种单体成分的结构单元在(a2-3)酸改性环氧树脂中所占的含有比率可以通过组合1h-nmr、13c-nmr、29si-nmr、ir、tof-ms、元素分析法和灰分测定等而求出。
<(a2-3)酸改性环氧树脂的具体例>
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂,可举出例如,“kayarad”(注册商标)pcr-1222h、“kayarad”ccr-1171h、“kayarad”tcr-1348h、“kayarad”zar-1494h、“kayarad”zfr-1401h、“kayarad”zcr-1798h、“kayarad”zxr-1807h、“kayarad”zcr-6002h、或“kayarad”zcr-8001h(以上,都是日本化药社制)或“nkoligo”(注册商标)ea-6340、“nkoligo”ea-7140、或“nkoligo”ea-7340(以上,都是新中村化学工业社制)。
<(a2-3)酸改性环氧树脂的物性>
作为本发明所使用的(a2-3)酸改性环氧树脂的mw,通过gpc测定且以聚苯乙烯换算优选为500以上,更优选为1,000以上,进一步优选为1,500以上。如果mw为上述范围内,则可以使显影后的分辨率提高。另一方面,作为mw,优选为100,000以下,更优选为50,000以下,进一步优选为20,000以下。如果mw为上述范围内,则可以使涂布时的流平性和采用碱性显影液的图案加工性提高。
<(a2-4)丙烯酸系树脂>
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,可举出例如,使选自具有酸性基的共聚成分、来源于(甲基)丙烯酸酯的共聚成分、和其它共聚成分中的一种以上共聚成分进行自由基共聚而获得的丙烯酸系树脂。
作为具有酸性基的共聚成分、来源于(甲基)丙烯酸酯的共聚成分、和其它共聚成分,可举出例如,国际公开第2017/057281号所记载的化合物。
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选具有烯属不饱和双键基。通过使负型感光性树脂组合物含有具有烯属不饱和双键基的(a2-4)丙烯酸系树脂,可以使曝光时的灵敏度提高。此外,形成的三维交联结构由于以脂环式结构或脂肪族结构为主成分,因此可以抑制树脂的软化点的高温化,获得低锥形的图案形状,并且可以使所得的固化膜的机械特性提高。因此,在将固化膜用于要求机械特性的用途的情况下等是适合的。
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,从曝光时的灵敏度提高和固化膜的机械特性提高的观点考虑,优选含有通式(61)所示的结构单元和/或通式(62)所示的结构单元。
在通式(61)和(62)中,rd1和rd2各自独立地表示具有烯属不饱和双键基的、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~15的环烷基、或碳原子数6~15的芳基。r200~r205各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基。x90和x91各自独立地表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链、或碳原子数6~15的亚芳基链。
在通式(61)和(62)中,rd1和rd2各自独立地优选为具有烯属不饱和双键基的、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~10的芳基。此外,r200~r205各自独立地优选为氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、或碳原子数6~10的芳基。此外,x90和x91各自独立地优选为直接键合、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链、或碳原子数6~10的亚芳基链。上述烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链和亚芳基链可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选为使具有酸性基的共聚成分或其它共聚成分进行自由基共聚而获得的(a2-4)丙烯酸系树脂。作为其它共聚成分,优选为具有芳香族基的共聚成分或具有脂环式基的共聚成分。
<来源于具有酸性基的共聚成分的结构单元>
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选的是,含有来源于具有酸性基的共聚成分的结构单元,(a2-4)丙烯酸系树脂具有酸性基。通过(a2-4)丙烯酸系树脂具有酸性基,可以使采用碱性显影液的图案加工性和显影后的分辨率提高。
作为酸性基,优选为显示ph小于6的酸度的基团。作为显示ph小于6的酸度的基团,可举出例如,羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羟基、或羟基酰亚胺基。从采用碱性显影液的图案加工性提高和显影后的分辨率提高的观点考虑,优选为羧基、羧酸酐基、或酚性羟基,更优选为羧基或羧酸酐基。
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,在(a2-4)丙烯酸系树脂具有羧基的情况下,优选为不具有环氧基的(a2-4)丙烯酸系树脂。如果(a2-4)丙烯酸系树脂具有羧基和环氧基两者,则有在负型感光性树脂组合物的涂液的保存中羧基与环氧基反应的可能性。因此,成为树脂组合物的涂液的保存稳定性降低的原因。作为不具有环氧基的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选为使具有羧基或羧酸酐基的共聚成分与不具有环氧基的其它共聚成分进行自由基共聚而得的(a2-4)丙烯酸系树脂。
<来源于具有芳香族基的共聚成分的结构单元>
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选含有来源于具有芳香族基的共聚成分的结构单元。通过(a2-4)丙烯酸系树脂含有来源于具有芳香族基的共聚成分的结构单元,从而利用芳香族基的耐热性,可以使固化膜的耐热性提高。
此外,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,通过(a2-4)丙烯酸系树脂含有来源于具有芳香族基的共聚成分的结构单元,从而通过芳香族基的立体位阻,可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。进一步在(d1)颜料为(d1-1)有机颜料的情况下,由于(a2-4)丙烯酸系树脂中的芳香族基与(d1-1)有机颜料的芳香族基相互作用,因此可以使(d1-1)有机颜料的分散稳定性提高。
(a2-4)丙烯酸系树脂中的来源于具有芳香族基的共聚成分的结构单元在来源于全部共聚成分的结构单元中所占的含有比率优选为10mol%以上,更优选为20mol%以上,进一步优选为30mol%以上。如果含有比率为10mol%以上,则可以使固化膜的耐热性提高。另一方面,含有比率优选为80mol%以下,更优选为75mol%以下,进一步优选为70mol%以下。如果含有比率为80mol%以下,则可以使曝光时的灵敏度提高。
<来源于具有脂环式基的共聚成分的结构单元>
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选含有来源于具有脂环式基的共聚成分的结构单元。通过(a2-4)丙烯酸系树脂含有来源于具有脂环式基的共聚成分的结构单元,从而利用脂环式基的耐热性和透明性,可以使固化膜的耐热性和透明性提高。
(a2-4)丙烯酸系树脂中的来源于具有脂环式基的共聚成分的结构单元在来源于全部共聚成分的结构单元中所占的含有比率优选为5mol%以上,更优选为10mol%以上,进一步优选为15mol%以上。如果含有比率为5mol%以上,则可以使固化膜的耐热性和透明性提高。另一方面,含有比率优选为90mol%以下,更优选为85mol%以下,进一步优选为75mol%以下。如果含有比率为90mol%以下,则可以使固化膜的机械特性提高。
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂,优选为在使具有酸性基的共聚成分或其它共聚成分进行自由基共聚而获得的树脂上进一步使具有烯属不饱和双键基和环氧基的不饱和化合物发生开环加成反应而获得的树脂。通过使具有烯属不饱和双键基和环氧基的不饱和化合物发生开环加成反应,可以向(a2-4)丙烯酸系树脂的侧链导入烯属不饱和双键基。
来源于各种共聚成分的结构单元在(a2-4)丙烯酸系树脂中所占的含有比率可以通过组合1h-nmr、13c-nmr、29si-nmr、ir、tof-ms、元素分析法和灰分测定等而求出。
<(a2-4)丙烯酸系树脂的物性>
作为本发明所使用的(a2-4)丙烯酸系树脂的mw,通过gpc测定且以聚苯乙烯换算优选为1,000以上,更优选为3,000以上,进一步优选为5,000以上。如果mw为1,000以上,则可以使显影后的分辨率提高。另一方面,作为mw,优选为100,000以下,更优选为70,000以下,进一步优选为50,000以下。如果mw为100,000以下,则可以使涂布时的流平性和采用碱性显影液的图案加工性提高。
(a2-4)丙烯酸系树脂可以通过公知的方法合成。可举出例如,在空气下或氮气下,在自由基聚合引发剂的存在下,使共聚成分进行自由基共聚的方法等。作为自由基共聚的方法,可举出例如,在空气下,或通过鼓泡、减压脱气等将反应容器内充分进行了氮气置换后,在反应溶剂中,添加共聚成分和自由基聚合引发剂,在60~110℃下反应30~500分钟的方法等。此外,根据需要可以使用硫醇化合物等链转移剂和/或酚化合物等阻聚剂。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,(a1)第1树脂在(a1)第1树脂和(a2)第2树脂的合计100质量%中所占的含有比率优选为25质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为60质量%以上,进一步更优选为70质量%以上,特别优选为80质量%以上。如果含有比率为25质量%以上,则可以使固化膜的耐热性和发光元件的可靠性提高。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。另一方面,(a1)第1树脂的含有比率优选为99质量%以下,更优选为98质量%以下,进一步优选为97质量%以下,进一步更优选为95质量%以下,特别优选为90质量%以下。如果含有比率为99质量%以下,则可以提高曝光时的灵敏度,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以提高半色调特性。
如果本发明的负型感光性树脂组合物中的(a1)第1树脂和(a2)第2树脂的含有比率在上述的优选范围内,则可以使固化膜的耐热性提高,并且可以获得低锥形的图案形状。因此,由本发明的负型感光性树脂组合物获得的固化膜适合于有机el显示器的像素分割层等绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等要求高耐热性和低锥形的图案形状的用途。特别是,在假定有起因于由热分解引起的脱气的元件不良或特性降低、由高锥形的图案形状引起的电极配线的断线等起因于耐热性和图案形状的问题的用途中,通过使用本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜,能够制造不发生上述问题的高可靠性的元件。此外,本发明的负型感光性树脂组合物由于含有后述的(d)着色剂,因此能够防止电极配线的可视化或降低外光反射,可以使图像显示中的对比度提高。
<(b)自由基聚合性化合物>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有(b)自由基聚合性化合物。所谓(b)自由基聚合性化合物,是指分子中具有多个烯属不饱和双键基的化合物。在曝光时,通过由后述的(c1)光聚合引发剂产生的自由基,(b)自由基聚合性化合物的自由基聚合进行,树脂组合物的膜的曝光部对碱性显影液不溶,可以形成负型的图案。
通过含有(b)自由基聚合性化合物,可以促进曝光时的uv固化,使曝光时的灵敏度提高。此外,热固化后的交联密度提高,可以使固化膜的硬度提高。
作为(b)自由基聚合性化合物,优选为自由基聚合容易进行的、具有(甲基)丙烯酰基的化合物。从曝光时的灵敏度提高和固化膜的硬度提高的观点考虑,更优选为分子中具有2个以上(甲基)丙烯酰基的化合物。作为(b)自由基聚合性化合物的双键当量,从曝光时的灵敏度提高、和低锥形形状的图案形成的观点考虑,优选为80~800g/mol。
作为(b)自由基聚合性化合物,除了后述的(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物以外,可举出例如,二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十一(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚a二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、或1,3-双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、或它们的酸改性体。此外,从显影后的分辨率提高的观点考虑,也优选为使多元酸羧酸或多元羧酸酐与使分子中具有2个以上环氧丙氧基的化合物与具有烯属不饱和双键基的不饱和羧酸进行开环加成反应而获得的化合物进行反应而获得的化合物。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(b)自由基聚合性化合物在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为15质量份以上,更优选为20质量份以上,进一步优选为25质量份以上,特别优选为30质量份以上。如果含量为15质量份以上,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以获得低锥形的图案形状的固化膜。另一方面,(b)自由基聚合性化合物的含量优选为65质量份以下,更优选为60质量份以下,进一步优选为55质量份以下,特别优选为50质量份以下。如果含量为65质量份以下,则可以使固化膜的耐热性提高,并且可以获得低锥形的图案形状。
<(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物>
本发明的负型感光性树脂组合物优选进一步含有选自(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物中的一种以上作为(b)自由基聚合性化合物。
所谓(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物,是指分子中具有多个烯属不饱和双键基和芴骨架的化合物。所谓(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物,是指分子中具有多个烯属不饱和双键基和茚满骨架的化合物。
通过含有(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物或(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物,能够提高曝光时的灵敏度、和控制显影后的图案形状,并且在热固化后能够形成低锥形形状的图案。此外,由于能够通过显影后的图案形状控制而形成顺锥形形状的图案,因此可以使半色调特性提高。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
进一步,作为后述的(da)黑色剂,特别是在含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料的情况下,有时产生起因于上述颜料的耐碱性不足的、来源于颜料的显影残渣。在那样的情况下,通过含有后述的(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物、和(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物或(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物,可以抑制上述来源于颜料的显影残渣产生。
作为(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物,优选为自由基聚合容易进行的、具有(甲基)丙烯酰基的化合物。从曝光时的灵敏度提高和显影后的残渣抑制的观点考虑,更优选为分子中具有2个以上(甲基)丙烯酰基的化合物。
作为(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物,可举出例如,9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]芴、9,9-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)芴、9,9-双[4-(2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]芴、或9,9-双[3,4-双(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、或ogsol(注册商标)ea-50p、ogsolea-0200、ogsolea-0250p、ogsolea-0300、ogsolea-500、ogsolea-1000、ogsolea-f5510或ogsolga-5000(以上,都是大阪ガスケミカル社制)。
作为(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物,可举出例如,1,1-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]茚满、1,1-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)茚满、1,1-双[4-(2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]茚满、1,1-双[3,4-双(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]茚满、2,2-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]茚满、或2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)茚满。
(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物可以通过公知的方法合成。可举出例如,国际公开第2008/139924号所记载的合成方法。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量的合计优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,进一步优选为2质量份以上,进一步更优选为3质量份以上,特别优选为5质量份以上。如果含量为0.5质量份以上,则可以提高曝光时的灵敏度并且在热固化后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且可以提高半色调特性。另一方面,(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物的含量的合计优选为25质量份以下,更优选为22质量份以下,进一步优选为20质量份以下,进一步更优选为18质量份以下,特别优选为15质量份以下。如果含量为25质量份以下,则可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且可以抑制显影后的残渣产生。
<(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物>
本发明的负型感光性树脂组合物优选进一步含有(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物作为(b)自由基聚合性化合物。所谓(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物,是指分子中具有多个烯属不饱和双键基、和脂肪族链或氧化烯链等柔软骨架的化合物。
通过含有(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物,从而曝光时的uv固化有效地进行,可以使曝光时的灵敏度提高。此外,作为后述的(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,(d1)颜料通过(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物的uv固化时的交联而被固定化于固化部,从而可以抑制来源于(d1)颜料的显影后的残渣产生。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
进一步,作为后述的(da)黑色剂,特别是在含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料的情况下,如上所述,有时产生起因于该颜料的耐碱性不足的、来源于颜料的显影残渣。在那样的情况下,也通过含有(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物,可以抑制上述来源于颜料的显影残渣产生。
作为(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物,优选为分子中具有通式(24)所示的基团、和3个以上通式(25)所示的基团的化合物。
在通式(24)中,r125表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。z17表示通式(29)所示的基团或通式(30)所示的基团。a表示整数1~10,b表示整数1~4,c表示0或1,d表示整数1~4,e表示0或1。在c为0的情况下,d为1。在通式(25)中,r126~r128各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、或碳原子数6~15的芳基。在通式(30)中,r129表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。在通式(24)中,c优选为1,e优选为1。在通式(25)中,r126优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,更优选为氢原子或甲基。r127和r128各自独立地优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,更优选为氢原子。在通式(30)中,r129优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,更优选为氢原子或甲基。在通式(24)中,如果c为1,则可以抑制显影后的残渣产生。
作为(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物,优选具有至少1个内酯改性链和/或至少1个内酰胺改性链。通过(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物具有至少1个内酯改性链和/或至少1个内酰胺改性链,可以抑制显影后的残渣产生。在上述通式(24)中,如果c为1,并且e为1,则(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物具有至少1个内酯改性链和/或至少1个内酰胺改性链。
(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物在分子中所具有的烯属不饱和双键基数优选为2个以上,更优选为3个以上,进一步优选为4个以上。如果烯属不饱和双键基数为2个以上,则可以使曝光时的灵敏度提高。另一方面,(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物在分子中所具有的烯属不饱和双键基数优选为12个以下,更优选为10个以下,进一步优选为8个以下,特别优选为6个以下。如果烯属不饱和双键基数为12个以下,则在热固化后可以形成低锥形形状的图案,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
作为(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物,作为分子中具有的烯属不饱和双键基数为3个以上的化合物,可举出例如,乙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、δ-戊内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、γ-丁内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、β-丙内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酰胺改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性甘油三(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或ε-己内酯改性1,3,5-三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、“kayarad”(注册商标)dpea-12、“kayarad”dpca-20、“kayarad”dpca-30、“kayarad”dpca-60、或“kayarad”dpca-120(以上,都是日本化药社制)、或“nkester”(注册商标)a-dph-6e、“nkester”a-dph-6p、“nkester”m-dph-6e、“nkester”a-9300-1cl、或“nkester”a-9300-3cl(以上,都是新中村化学工业社制)。
作为分子中所具有的烯属不饱和双键基数为2个的化合物,可举出例如,ε-己内酯改性羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性双三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性甘油二(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性1,3-双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、或ε-己内酯改性1,3-双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、或“kayarad”(注册商标)hx-220、或“kayarad”hx-620(以上,都是日本化药社制)。
(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物可以通过公知的方法合成。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为5质量份以上,更优选为10质量份以上,进一步优选为15质量份以上,特别优选为20质量份以上。如果含量为5质量份以上,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以抑制显影后的残渣产生。此外,可以抑制热固化前后的、图案开口尺寸宽度的变化。另一方面,(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物的含量优选为45质量份以下,更优选为40质量份以下,进一步优选为35质量份以下,特别优选为30质量份以下。如果含量为45质量份以下,则可以获得低锥形的图案形状的固化膜。
<(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物>
本发明的负型感光性树脂组合物优选进一步含有(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物作为(b)自由基聚合性化合物。所谓(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物,是指分子中具有多个烯属不饱和双键基、和脂环式基的化合物。
通过含有(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。可以认为这是因为,通过曝光时的uv固化而脂环式基被导入到膜中从而耐热性提高,抑制了图案底部中的回流。此外除上述以外,能够通过显影后的图案形状控制进行顺锥形化,并且在热固化后可以形成低锥形形状的图案。推测这是因为,通过脂环式基的疏水性,阻碍显影时的碱性显影液向膜的渗透,并且通过脂环式基的立体位阻,阻碍了热固化时的过剩固化。
本发明的负型感光性树脂组合物优选含有(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物和后述(f)多官能硫醇化合物。通过将(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物与(f)多官能硫醇化合物组合使用,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。可以认为这是因为,通过(f)多官能硫醇化合物,膜表面的氧阻聚被抑制,从而促进了曝光时的(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物的uv固化。即,推测通过曝光时的uv固化,来源于脂环式基的耐热性和疏水性提高了。可以认为原因是,(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物除了膜表面的氧阻聚以外,由于脂环式基的立体位阻而uv固化易于被阻碍,因此通过(f)多官能硫醇化合物的并用而显著促进了uv固化。
(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物在分子中所具有的烯属不饱和双键基数更优选为2个以上,进一步优选为3个以上。如果烯属不饱和双键基数为2个以上,则可以使曝光时的灵敏度提高。另一方面,(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物在分子中所具有的烯属不饱和双键基数优选为10个以下,更优选为6个以下。如果烯属不饱和双键基数为10个以下,则在热固化后可以形成低锥形形状的图案。
作为(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物在分子中所具有的脂环式基,优选为稠合多环脂环式骨架。通过具有稠合多环脂环式骨架,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。此外,能够通过显影后的图案形状控制进行顺锥形化,并且在热固化后可以形成低锥形形状的图案。
作为稠合多环脂环式骨架,可举出例如,二环[4.3.0]壬烷骨架、二环[5.4.0]十一烷骨架、二环[2.2.2]辛烷骨架、三环[5.2.1.02,6]癸烷骨架、五环十五烷骨架、金刚烷骨架或羟基金刚烷骨架。
作为(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物,可举出例如,二羟甲基-二环[4.3.0]壬烷二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-二环[5.4.0]十一烷二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-二环[2.2.2]辛烷二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-三环[5.2.1.02,6]癸烷二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-五环十五烷二(甲基)丙烯酸酯、1,3-金刚烷二(甲基)丙烯酸酯、1,3,5-金刚烷三(甲基)丙烯酸酯或5-羟基-1,3-金刚烷二(甲基)丙烯酸酯。
(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物可以通过公知的方法合成。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为1质量份以上,更优选为2质量份以上,进一步优选为3质量份以上,进一步更优选为5质量份以上,特别优选为10质量份以上。如果含量为1质量份以上,则可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。此外,能够通过显影后的图案形状控制进行顺锥形化,并且在热固化后可以形成低锥形形状的图案。另一方面,(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物的含量优选为30质量份以下,更优选为27质量份以下,进一步优选为25质量份以下,进一步更优选为22质量份以下,特别优选为20质量份以下。如果含量为30质量份以下,则可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且可以抑制显影后的残渣产生。
<(c1)光聚合引发剂>
本发明的负型感光性树脂组合物进一步含有(c1)光聚合引发剂作为(c)感光剂。所谓(c1)光聚合引发剂,是指通过曝光进行键断裂和/或反应而产生自由基的化合物。通过含有(c1)光聚合引发剂,从而上述(b)自由基聚合性化合物的自由基聚合进行,树脂组合物的膜的曝光部对碱性显影液不溶,从而可以形成负型的图案。此外,可以促进曝光时的uv固化,使灵敏度提高。
此外,通过含有特定量以上的(c1)光聚合引发剂,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。可以认为这是起因于曝光时的来源于(c1)光聚合引发剂的自由基产生量的增加。即,推测通过使曝光时的自由基产生量增加,从而产生的自由基、与上述(b)自由基聚合性化合物中的烯属不饱和双键基的碰撞概率变高,促进uv固化,交联密度提高,从而热固化时的图案的锥形部和图案底部的回流被抑制,由此可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
作为(c1)光聚合引发剂,优选为例如,苯偶酰缩酮系光聚合引发剂、α-羟基酮系光聚合引发剂、α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、联咪唑系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂、吖啶系光聚合引发剂、二茂钛系光聚合引发剂、二苯甲酮系光聚合引发剂、苯乙酮系光聚合引发剂、芳香族酮酯系光聚合引发剂或苯甲酸酯系光聚合引发剂,从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,更优选为α-羟基酮系光聚合引发剂、α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、联咪唑系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂、吖啶系光聚合引发剂或二苯甲酮系光聚合引发剂,进一步优选为α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、联咪唑系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂。
作为苯偶酰缩酮系光聚合引发剂,可举出例如,2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮。
作为α-羟基酮系光聚合引发剂,可举出例如,1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮或2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苄基]苯基]-2-甲基丙烷-1-酮。
作为α-氨基酮系光聚合引发剂,可举出例如,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮、或3,6-双(2-甲基-2-吗啉代丙酰基)-9-辛基-9h-咔唑。
作为酰基氧化膦系光聚合引发剂,可举出例如,2,4,6-三甲基苯甲酰-二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦、或双(2,6-二甲氧基苯甲酰)-(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦。
作为联咪唑系光聚合引发剂,可举出例如,2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’,5-三(2-氯苯基)-4-(3,4-二甲氧基苯基)-4’,5’-二苯基-1,2’-联咪唑、2,2’,5-三(2-氟苯基)-4-(3,4-二甲氧基苯基)-4’,5’-二苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑或2,2’-双(2-甲氧基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑。
作为肟酯系光聚合引发剂,可举出例如,1-苯基丙烷-1,2-二酮-2-(o-乙氧基羰基)肟、1-苯基丁烷-1,2-二酮-2-(o-甲氧基羰基)肟、1,3-二苯基丙烷-1,2,3-三酮-2-(o-乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮-2-(o-苯甲酰)肟、1-[4-[4-羧基苯硫基]苯基]丙烷-1,2-二酮-2-(o-乙酰)肟、1-[4-[4-(2-羟基乙氧基)苯硫基]苯基]丙烷-1,2-二酮-2-(o-乙酰)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]-3-环戊基丙烷-1,2-二酮-2-(o-苯甲酰)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]-2-环戊基乙烷-1,2-二酮-2-(o-乙酰)肟、1-[9,9-二乙基芴-2-基]丙烷-1,2-二酮-2-(o-乙酰)肟、1-[9,9-二-正丙基-7-(2-甲基苯甲酰)-芴-2-基]乙酮-1-(o-乙酰)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9h-咔唑-3-基]乙酮-1-(o-乙酰)肟、1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-[1-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环-4-基)甲基氧基]苯甲酰]-9h-咔唑-3-基]乙酮-1-(o-乙酰)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9h-咔唑-3-基]-3-环戊基丙烷-1-酮-1-(o-乙酰)肟、或1-(9-乙基-6-硝基-9h-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(o-乙酰)肟。
作为吖啶系光聚合引发剂,可举出例如,1,7-双(吖啶-9-基)-正庚烷。
作为二茂钛系光聚合引发剂,可举出例如,双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双[2,6-二氟-3-(1h-吡咯-1-基)苯基]钛(iv)或双(η5-3-甲基-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟苯基)钛(iv)。
作为二苯甲酮系光聚合引发剂,可举出例如,二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4,4-二氯二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮、烷基化二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、二苄基酮或芴酮。
作为苯乙酮系光聚合引发剂,可举出例如,2,2-二乙氧基苯乙酮、2,3-二乙氧基苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、亚苄基苯乙酮或4-叠氮基亚苄基苯乙酮。
作为芳香族酮酯系光聚合引发剂,可举出例如,2-苯基-2-氧基乙酸甲酯。
作为苯甲酸酯系光聚合引发剂,可举出例如,4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(2-乙基)己酯、4-二乙基氨基苯甲酸乙酯或2-苯甲酰苯甲酸甲酯。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(c1)光聚合引发剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进一步优选为0.7质量份以上,特别优选为1质量份以上。如果含量为0.1质量份以上,则可以使曝光时的灵敏度提高。此外,从图案开口尺寸宽度的控制的观点考虑,(c1)光聚合引发剂的含量优选为10质量份以上,更优选为12质量份以上,进一步优选为14质量份以上,特别优选为15质量份以上。如果含量为10质量份以上,则可以抑制热固化前后的、图案开口尺寸宽度的变化。另一方面,(c1)光聚合引发剂的含量优选为30质量份以下,更优选为25质量份以下,进一步优选为22质量份以下,特别优选为20质量份以下。如果含量为30质量份以下,则可以使显影后的分辨率提高,并且可以获得低锥形形状的图案的固化膜。
<(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂>
本发明的负型感光性树脂组合物含有具有选自(i)、(ii)、和(iii)中的一组以上结构的(c1-1)肟酯系光聚合引发剂(以下,“(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂”)作为(c1)光聚合引发剂。
(i)选自萘羰基结构、三甲基苯甲酰结构、噻吩羰基结构、和呋喃羰基结构中的一种以上结构
(ii)硝基、咔唑结构、和通式(11)所示的基团
(iii)硝基、以及选自芴结构、二苯并呋喃结构、二苯并噻吩结构、萘结构、二苯基甲烷结构、二苯基胺结构、二苯基醚结构、和二苯基硫醚结构中的一种以上结构
在通式(11)中,x7表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数4~10的亚环烷基、或碳原子数6~15的亚芳基。在x7为直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、或碳原子数4~10的亚环烷基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。在x7为碳原子数6~15的亚芳基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。r30表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基。a表示0或1,b表示整数0~10。
在通式(11)中,从在溶剂中的溶解性提高的观点考虑,x7优选为碳原子数1~10的亚烷基,或从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,x7优选为碳原子数6~15的亚芳基。从在溶剂中的溶解性提高的观点考虑,r29优选为碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的卤代烷基、或碳原子数1~10的卤代烷氧基。此外,从曝光时的灵敏度提高和显影后的低锥形形状的图案形成的观点考虑,r29优选为碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,r30优选为氢原子或碳原子数1~10的烷基,更优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,进一步优选为甲基。从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,a优选为0。
通式(11)所示的基团为具有肟酯结构的基团,为具有通过曝光时的uv进行键断裂和/或反应而产生自由基的结构的基团。需要说明的是,上述(ii)或(iii)中的、芴结构、咔唑结构、二苯并呋喃结构、二苯并噻吩结构、萘结构、二苯基甲烷结构、二苯基胺结构、二苯基醚结构、或二苯基硫醚结构表示上述具有肟酯结构的基团所结合的母骨架。此外,上述(i)、(ii)、或(iii)中的、萘羰基结构、三甲基苯甲酰结构、噻吩羰基结构、呋喃羰基结构、和硝基表示与上述具有肟酯结构的基团所结合的母骨架结合的结构或结合的基团。
所谓(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,是指在分子中具有能够提高紫外区域的吸光度,能够促进曝光时的膜的深部的自由基固化、以及由曝光时的自由基产生量的增加引起的自由基固化的、特定共轭结构的肟酯系化合物。
通过含有(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,可以提高曝光时的灵敏度,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以提高半色调特性。推测这是因为,能够进行曝光时的膜的深部的自由基固化。此外,可以认为原因是,通过(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂所具有的特定共轭结构与(a1)第1树脂和(a2)第2树脂所具有的芳香族基相互作用从而膜整体相容化,通过由曝光时的自由基产生量增加引起的、对膜的深部的自由基固化促进,从而碱显影时的显影液向固化膜的渗透被抑制,可以抑制由显影液引起的侧蚀。
此外,通过含有(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,可以抑制热固化前后的、图案开口尺寸宽度的变化。推测这是因为与上述同样地,抑制由碱显影时的显影液引起的侧蚀,从而在显影后能够进行低锥形形状的图案形成,除此以外通过促进曝光时的uv固化从而固化膜高分子量化,由此热固化时的图案底部的回流被抑制。
从曝光时的灵敏度提高、通过显影后的图案形状控制而带来的低锥形化、热固化前后的图案开口尺寸宽度变化抑制、和半色调特性提高的观点考虑,作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,优选含有选自通式(12)所示的化合物、通式(13)所示的化合物、和通式(14)所示的化合物中的一种以上,更优选通式(13)所示的化合物。
在通式(12)~(14)中,x1~x6各自独立地表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数4~10的亚环烷基、或碳原子数6~15的亚芳基。y1~y3各自独立地表示碳、氮、氧、或硫。r31~r36各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烷氧基、或碳原子数1~10的羟基烷基。r37~r39各自独立地表示通式(15)所示的基团、通式(16)所示的基团、通式(17)所示的基团、通式(18)所示的基团、或硝基。r40~r45各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、或形成了碳原子数4~10的环的基团。r46~r48各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烯基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、或碳原子数2~10的酰基。r49~r51各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。r52~r54各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基。a表示整数0~3,b表示0或1,c表示整数0~5,d表示0或1,e表示整数0~4,f表示整数0~2,g、h、和i各自独立地表示整数0~2,j、k、和l各自独立地表示0或1,m、n、和o各自独立地整数0~10。其中,在y1为氮、r37为硝基、x4为碳原子数6~15的亚芳基的情况下,r49表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基。
在通式(12)~(14)中,从在溶剂中的溶解性提高的观点考虑,x1~x6各自独立地优选为碳原子数1~10的亚烷基,从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,优选为碳原子数6~15的亚芳基。作为r40~r45形成的、碳原子数4~10的环,可举出例如,苯环或环己烷环。从在溶剂中的溶解性提高的观点考虑,r46~r48各自独立地优选为碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的卤代烷基、或碳原子数1~10的卤代烷氧基,更优选为碳原子数1~10的氟烷基、或碳原子数1~10的氟烷氧基。此外,从曝光时的灵敏度提高和显影后的低锥形形状的图案形成的观点考虑,r46~r48各自独立地优选为碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、或碳原子数2~10的酰基,更优选为碳原子数1~10的氟烷基、或碳原子数1~10的氟烷氧基。从在溶剂中的溶解性提高的观点考虑,r49~r51各自独立地优选为碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的卤代烷基、或碳原子数1~10的卤代烷氧基,更优选为碳原子数1~10的氟烷基、或碳原子数1~10的氟烷氧基。此外,从曝光时的灵敏度提高和显影后的低锥形形状的图案形成的观点考虑,r49~r51各自独立地优选为碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基,更优选为碳原子数1~10的氟烷基、或碳原子数1~10的氟烷氧基。从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,r52~r54各自独立地优选为氢原子或碳原子数1~10的烷基,更优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,进一步优选为甲基。从曝光时的灵敏度提高的观点考虑,j、k、和l各自独立地优选为0。
此外,从曝光时的灵敏度提高、通过显影后的图案形状控制而带来的低锥形化、热固化前后的图案开口尺寸宽度变化抑制、和半色调特性提高的观点考虑,作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,优选含有通式(12)所示的化合物和/或通式(13)所示的化合物。在通式(12)和通式(13)中,y1和y2优选为碳或氮。r46和r47优选至少包含碳原子数1~10的烯基,更优选包含碳原子数1~6的烯基。r49和r50优选至少包含碳原子数1~10的烯基,更优选包含碳原子数1~6的烯基。可以认为这是因为,通过包含烯基,可以更加提高树脂与引发剂的相容性,即使在膜的深部,曝光时的uv固化也有效地进行。
作为烯基,可举出例如,乙烯基、1-甲基乙烯基、烯丙基、1-甲基-2-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、2,3-二甲基-2-丁烯基、3-丁烯基、或肉桂基。
在通式(15)~(18)中,r55~r58各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的羟基烷基、或形成了环的基团。作为由多个r55~r58形成的环,可举出例如,苯环、萘环、蒽环、环戊烷环、或环己烷环。a为整数0~7,b为整数0~2,c和d各自独立地为整数0~3。作为由多个r55~r58形成的环,优选为苯环或萘环。
作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,优选具有以卤素作为取代基的基团。通过(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂具有以卤素作为取代基的基团,从而在溶剂中的溶解性提高。此外,与(a1)第1树脂和(a2)第2树脂的相容性提高,可以使曝光时的灵敏度提高,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。作为卤素,优选为氟。可以认为这是因为,在(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂具有以氟作为取代基的基团的情况下,由于作为上述(a1)第1树脂的选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
作为以卤素作为取代基的基团,可举出例如,氟甲基、氟乙基、氯乙基、溴乙基、碘乙基、三氟甲基、三氟丙基、三氯丙基、四氟丙基、三氟戊基、四氟戊基、五氟戊基、七氟戊基、七氟癸基、氟环戊基、四氟环戊基、氟苯基、五氟苯基、三氟甲氧基、三氟丙氧基、四氟丙氧基、三氟戊氧基、五氟戊氧基、四氟环戊氧基、或五氟苯氧基。
作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂,可举出例如,以下所示的结构的化合物(oxl-1~oxl-102)。
(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂可以通过公知的方法合成。可举出例如,日本特开2013-190459号公报、日本特开2016-191905号公报、和国际公开第2014/500852号所记载的合成方法。
作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的极大吸收波长,优选为330nm以上,更优选为340nm以上,进一步优选为350nm以上。如果极大吸收波长为330nm以上,则可以提高曝光时的灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。另一方面,作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的极大吸收波长,优选为410nm以下,更优选为400nm以下,进一步优选为390nm以下,特别优选为380nm以下。如果极大吸收波长为410nm以下,则可以提高曝光时的灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。
此外,在后述(da)黑色剂的极大透射波长为330~410nm的情况下,如果(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的极大吸收波长为330~410nm,则可以提高曝光时的灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。可以认为这是因为,曝光时的uv光能够到达膜的深部,因此即使在膜的深部,uv固化也有效地进行。
需要说明的是,所谓极大吸收波长和极大透射波长,是指在波长300~800nm的范围内,吸收光谱和透射光谱中的显示极大吸收的波长和显示极大透射的波长。
作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的浓度为0.01g/l的丙二醇单甲基醚乙酸酯溶液的、波长360nm的吸光度,优选为0.20以上,更优选为0.25以上,进一步优选为0.30以上,进一步更优选为0.35以上,特别优选为0.40以上,最优选为0.45以上。如果吸光度为0.20以上,则可以提高曝光时的灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。另一方面,作为(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的浓度为0.01g/l的丙二醇单甲基醚乙酸酯溶液的、波长360nm的吸光度,优选为1.00以下。如果吸光度为1.00以下,则可以抑制显影后的残渣产生,并且可以提高显影后的分辨率。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进一步优选为0.7质量份以上,特别优选为1质量份以上。如果含量为0.5质量份以上,则可以使曝光时的灵敏度提高。此外,从显影后和热固化后的图案形状控制的观点考虑,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的含量优选为3质量份以上,更优选为4质量份以上,进一步优选为5质量份以上,特别优选为7质量份以上。如果含量为3质量份以上,则在显影后可以形成低锥形形状的图案,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。此外,可以提高半色调特性。另一方面,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的含量优选为25质量份以下,更优选为22质量份以下,进一步优选为20质量份以下,特别优选为15质量份以下。如果含量为25质量份以下,则可以使显影后的分辨率提高,并且可以获得低锥形形状的图案的固化膜。此外,从显影后的图案形状控制的观点考虑,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的含量优选为20质量份以下,更优选为17质量份以下,进一步优选为15质量份以下,特别优选为13质量份以下。如果含量为20质量份以下,则在显影后可以形成低锥形形状的图案,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
<(c1-2)α-氨基酮系光聚合引发剂、(c1-3)酰基氧化膦系光聚合引发剂和(c1-4)联咪唑系光聚合引发剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选进一步含有选自(c1-2)α-氨基酮系光聚合引发剂、(c1-3)酰基氧化膦系光聚合引发剂和(c1-4)联咪唑系光聚合引发剂中的一种以上作为(c1)光聚合引发剂。
通过含有选自(c1-2)α-氨基酮系光聚合引发剂、(c1-3)酰基氧化膦系光聚合引发剂和(c1-4)联咪唑系光聚合引发剂中的一种以上,可以提高曝光时的灵敏度。可以认为原因是,这些光聚合引发剂在与上述(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的吸收波长不同的波长区域具有吸收波长,因此可以将曝光时的uv光更有效地用于自由基固化。此外除上述以外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。这同样是通过吸收波长的不同,从而自由基固化更有效地进行,除此以外推定以下理由。可以认为这是因为,(c1-2)α-氨基酮系光聚合引发剂、(c1-3)酰基氧化膦系光聚合引发剂和(c1-4)联咪唑系光聚合引发剂在分子中包含氮或磷,因此通过曝光时的光分解和/或热固化时的热分解而产生胺或膦,它们作为热固化时的交联催化剂起作用,抑制图案底部的回流。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂在(c1)光聚合引发剂中所占的含有比率优选为55质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为65质量%以上,进一步更优选为70质量%以上,特别优选为75质量%以上。如果含有比率为55质量%以上,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。另一方面,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的含有比率优选为95质量%以下,更优选为93质量%以下,进一步优选为90质量%以下,进一步更优选为88质量%以下,特别优选为85质量%以下。如果含有比率为95质量%以下,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,(c1-2)α-氨基酮系光聚合引发剂、(c1-3)酰基氧化膦系光聚合引发剂和(c1-4)联咪唑系光聚合引发剂在(c1)光聚合引发剂中所占的含有比率的合计优选为5质量%以上,更优选为7质量%以上,进一步优选为10质量%以上,进一步更优选为12质量%以上,特别优选为15质量%以上。如果含有比率为5质量%以上,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。另一方面,(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的含有比率优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为35质量%以下,进一步更优选为30质量%以下,特别优选为25质量%以下。如果含有比率为45质量%以下,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。
<(c2)光产酸剂>
本发明的负型感光性树脂组合物可以进一步含有(c2)光产酸剂作为(c)感光剂。所谓(c2)光产酸剂,是指通过曝光发生键断裂而产生酸的化合物。通过含有(c2)光产酸剂,从而可以促进曝光时的uv固化,使灵敏度提高。此外,树脂组合物的热固化后的交联密度提高,可以使固化膜的耐化学品性提高。作为(c2)光产酸剂,有离子性化合物和非离子性化合物。
作为离子性化合物的(c2)光产酸剂,优选为不包含重金属、卤离子的光产酸剂,更优选为三有机锍盐系化合物。作为三有机锍盐系化合物,可举出例如,三苯基锍的、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐、樟脑磺酸盐或4-甲苯磺酸盐;二甲基-1-萘基锍的、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐、樟脑磺酸盐或4-甲苯磺酸盐;二甲基(4-羟基-1-萘基)锍的、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐、樟脑磺酸盐或4-甲苯磺酸盐;二甲基(4,7-二羟基-1-萘基)锍的、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐、樟脑磺酸盐或4-甲苯磺酸盐;二苯基碘
作为非离子性化合物的(c2)光产酸剂,可举出例如,含卤化合物、重氮甲烷化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物、磺酰亚胺化合物、磷酸酯化合物、或砜苯并三唑化合物。这些(c2)光产酸剂之中,从溶解性和固化膜的绝缘性的观点考虑,与离子性化合物相比更优选为非离子性化合物。从产生的酸的强度的观点考虑,更优选为产生苯磺酸、4-甲苯磺酸、全氟烷基磺酸、或磷酸的化合物。从由对于j射线(波长313nm)、i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)、或g射线(波长436nm)的量子产率高而带来的高灵敏度、和固化膜的透明性的观点考虑,进一步优选为磺酸酯化合物、磺酰亚胺化合物、亚氨基磺酸酯化合物。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(c2)光产酸剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进一步优选为0.7质量份以上,特别优选为1质量份以上。如果含量为0.1质量份以上,则可以使曝光时的灵敏度提高。另一方面,(c2)光产酸剂的含量优选为25质量份以下,更优选为20质量份以下,进一步优选为17质量份以下,特别优选为15质量份以下。如果含量为25质量份以下,则可以使显影后的分辨率提高,并且可以获得低锥形的图案形状。
<(d)着色剂、(da)黑色剂和(db)除黑色以外的着色剂>
本发明的负型感光性树脂组合物进一步含有(da)黑色剂作为(d)着色剂。所谓(d)着色剂,是吸收特定波长的光的化合物,特别是,是指通过吸收可见光线的波长(380~780nm)的光而着色的化合物。通过含有(d)着色剂,可以使由负型感光性树脂组合物获得的膜着色,可以赋予使透过树脂组合物的膜的光或从树脂组合物的膜反射的光着色为所希望的颜色的着色性。此外,可以赋予从透过树脂组合物的膜的光或从树脂组合物的膜反射的光,遮住(d)着色剂所吸收的波长的光的遮光性。
作为(d)着色剂,可举出吸收可见光线的波长的光,着色为红、橙、黄、绿、蓝、或紫色的化合物。通过将这些着色剂二色以上组合,可以使将透过树脂组合物的膜的光或从树脂组合物的膜反射的光调色为所希望的色坐标的调色性提高。
本发明的负型感光性树脂组合物中,作为(d)着色剂,含有(da)黑色剂作为必需成分。所谓(da)黑色剂,是指通过吸收可见光线的波长的光而着色为黑色的化合物。通过含有(da)黑色剂,从而树脂组合物的膜黑色化,因此可以使遮住透过树脂组合物的膜的光或从树脂组合物的膜反射的光的、遮光性提高。因此,适合于像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、栅极绝缘层、滤色器、黑矩阵、或黑色柱状间隔物等用途。特别是,作为有机el显示器的具有遮光性的像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、或栅极绝缘层是优选的,适合于具有遮光性的像素分割层、层间绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等通过外光反射的抑制而要求高对比度化的用途。
(d)着色剂中的所谓黑色,是指在颜色索引通用名(colourindexgenericname,以下,“c.i.号”)中包含“black”的物质。未给出c.i.号的物质是指在制成固化膜的情况下为黑色的物质。二色以上的c.i.号不是黑色的(d)着色剂的混合物、和包含至少一个未给出c.i.号的(d)着色剂的二色以上的(d)着色剂的混合物中的所谓黑色,是指在制成固化膜的情况下为黑色的物质。所谓在制成固化膜的情况下的所谓黑色,是指在含有(d)着色剂的树脂组合物的固化膜的透射光谱中,在将波长550nm下的每1.0μm膜厚的透射率基于朗伯-比尔的式子,以波长550nm下的透射率成为10%的方式将膜厚在0.1~1.5μm的范围内进行了换算的情况下,换算后的透射光谱中的波长450~650nm中的透射率为25%以下。
固化膜的透射光谱可以通过以下方法求出。以(d)着色剂在树脂组合物的全部固体成分中所占的含有比率成为35质量%的方式调制至少包含任意的粘合剂树脂和(d)着色剂的树脂组合物。在テンパックス玻璃基板(agcテクノグラス社制)上涂布该树脂组合物的膜后,在110℃下预烘烤2分钟进行成膜而获得预烘烤膜。接下来,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),在氮气气氛下,在250℃下使其热固化60分钟,制作含有(d)着色剂的树脂组合物的膜厚1.0μm的固化膜(以下,“含有着色剂的固化膜”)。此外,调制包含上述粘合剂树脂、并且不含有(d)着色剂的树脂组合物,通过与上述同样的方法在テンパックス玻璃基板上进行涂布、预烘烤和热固化,制作不含有(d)着色剂的树脂组合物的膜厚1.0μm的固化膜(以下,“空白用固化膜”)。使用紫外可见分光光度计(multispec-1500;岛津制作所社制),首先,对以膜厚1.0μm形成了空白固化膜的テンパックス玻璃基板进行测定,将其紫外可见吸收光谱设为空白。接下来,将所制作的形成了含有着色剂的固化膜的テンパックス玻璃基板以单光束进行测定,求出波长450~650nm中的每1.0μm膜厚的透射率,由与空白的差值算出含有着色剂的固化膜的透射率。
作为(da)黑色剂,从遮光性的观点考虑,优选为吸收可见光线的全波长的光,着色为黑色的化合物。此外,也优选为选自红、橙、黄、绿、蓝、或紫色的着色剂中的二色以上的(d)着色剂的混合物。通过将这些(d)着色剂进行二色以上组合,可以模拟地着色为黑色,可以使遮光性提高。
作为(da)黑色剂的极大透射波长,优选为330nm以上,更优选为340nm以上,进一步优选为350nm以上。如果极大透射波长为330nm以上,则可以提高曝光时的灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。另一方面,作为(da)黑色剂的极大透射波长,优选为410nm以下,更优选为400nm以下,进一步优选为390nm以下,特别优选为380nm以下。如果极大透射波长为410nm以下,则可以提高曝光时的灵敏度,在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。
此外,如上所述,在(da)黑色剂的极大透射波长为330~410nm的情况下,上述(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂的极大吸收波长优选为330~410nm。
(d)着色剂中的极大透射波长可以与上述固化膜的透射光谱的测定方法同样地,测定波长300~800nm的每1.0μm膜厚的透射率,在波长300~800nm的范围内求出透射光谱中的显示极大透射的波长来算出。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(da)黑色剂优选含有选自后述的(d1a)黑色颜料、(d2a-1)黑色染料和(d2a-2)二色以上的染料混合物中的一种以上,从遮光性的观点考虑,更优选含有后述的(d1a)黑色颜料。
所谓(db)除黑色以外的着色剂,是指通过吸收可见光线的波长的光而着色的化合物。即,着色为上述的除黑色以外的、红、橙、黄、绿、蓝或紫色的着色剂。通过含有(da)黑色剂和(db)除黑色以外的着色剂,可以向树脂组合物的膜赋予遮光性、以及着色性和/或调色性。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(db)除黑色以外的着色剂优选含有后述的(d1b)除黑色以外的颜料和/或(d2b)除黑色以外的染料,从遮光性、和耐热性或耐候性的观点考虑,更优选含有后述的(d1b)除黑色以外的颜料。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,(d)着色剂在(a)碱溶性树脂、(d)着色剂、和后述的(e)分散剂的合计100质量%中所占的含有比率优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为25质量%以上,特别优选为30质量%以上。如果含有比率为15质量%以上,则可以使遮光性、着色性或调色性提高。另一方面,(d)着色剂的含有比率优选为80质量%以下,更优选为75质量%以下,进一步优选为70质量%以下,特别优选为65质量%以下。如果含有比率为80质量%以下,则可以使曝光时的灵敏度提高。
此外,(d)着色剂在除溶剂以外的、本发明的负型感光性树脂组合物的全部固体成分中所占的含有比率优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上,特别优选为20质量%以上。如果含有比率为5质量%以上,则可以使遮光性、着色性、或调色性提高。另一方面,(d)着色剂的含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下,进一步更优选为55质量%以下,特别优选为50质量%以下。如果含有比率为70质量%以下,则可以使曝光时的灵敏度提高。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,(da)黑色剂的优选的含有比率如上述(d)着色剂的优选的含有比率那样。
<(d1)颜料、(d1-1)有机颜料和(d1-2)无机颜料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d)着色剂优选含有(d1)颜料。作为上述(d)着色剂含有(d1)颜料的方案,必须含有上述(da)黑色剂,可以任选地含有(db)除黑色以外的着色剂。所谓(d1)颜料,是指通过(d1)颜料物理吸附在对象物的表面、或对象物的表面与(d1)颜料相互作用等,从而使对象物着色的化合物,一般不溶于溶剂等。此外,采用(d1)颜料的着色的隐蔽性高,由紫外线等引起的褪色不易进行。通过含有(d1)颜料,可以着色为隐蔽性优异的颜色,可以使树脂组合物的膜的遮光性和耐候性提高。
(d1)颜料的数均粒径优选为1~1,000nm,更优选为5~500nm,进一步优选为10~200nm。如果(d1)颜料的数均粒径为1~1,000nm,则可以使树脂组合物的膜的遮光性和(d1)颜料的分散稳定性提高。这里,(d1)颜料的数均粒径可以使用亚微粒度分布测定装置(n4-plus;べックマン·コールター社制)或ζ电位-粒径-分子量测定装置(ゼータサイザーナノzs;シスメックス社制),通过测定溶液中的(d1)颜料的布朗运动引起的激光散射(动态光散射法)而求出。此外,由树脂组合物获得的固化膜中的(d1)颜料的数均粒径可以通过使用扫描型电子显微镜(以下,“sem”)和透射型电子显微镜(以下,“tem”)进行测定来求出。使放大倍率为50,000~200,000倍,直接测定(d1)颜料的数均粒径。在(d1)颜料为圆球的情况下,测定圆球的直径而设为数均粒径。在(d1)颜料不是圆球的情况下,测定最长的径(以下,“长轴径”)和在与长轴径正交的方向上最长的径(以下,“短轴径”),将长轴径与短轴径进行了平均的、二轴平均直径设为数均粒径。
作为(d1)颜料,可举出例如,(d1-1)有机颜料或(d1-2)无机颜料。作为(d1-1)有机颜料,可举出例如,酞菁系颜料、蒽醌系颜料、喹吖啶酮系颜料、二
(d1)颜料、(d1-1)有机颜料和(d1-2)无机颜料在除溶剂以外的本发明的负型感光性树脂组合物的全部固体成分中所占的优选的含有比率如上述(d)着色剂的优选的含有比率那样。
<(d1a)黑色颜料和(d1b)除黑色以外的颜料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d1)颜料优选含有(d1a)黑色颜料、或(d1a)黑色颜料和(d1b)除黑色以外的颜料。
所谓(d1a)黑色颜料,是指通过吸收可见光线的波长的光,而着色为黑色的颜料。通过含有(d1a)黑色颜料,从而树脂组合物的膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选上述(da)黑色剂为(d1a)黑色颜料,且该(d1a)黑色颜料为选自后述的(d1a-1)黑色有机颜料、(d1a-2)黑色无机颜料、和(d1a-3)二色以上的着色颜料混合物中的一种以上。
所谓(d1b)除黑色以外的颜料,是指通过吸收可见光线的波长的光,而着色为除黑色以外的紫、蓝、绿、黄、橙或红色的颜料。通过含有(d1b)除黑色以外的颜料,可以使树脂组合物的膜着色,可以赋予着色性或调色性。通过将(d1b)除黑色以外的颜料进行二色以上组合,可以将树脂组合物的膜调色为所希望的色坐标,可以使调色性提高。作为(d1b)除黑色以外的颜料,可举出着色为后述的除黑色以外的红、橙、黄、绿、蓝或紫色的颜料。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d1b)除黑色以外的颜料优选为后述的(d1b-1)除黑色以外的有机颜料和/或(d1b-2)除黑色以外的无机颜料。
<(d1a-1)黑色有机颜料、(d1a-2)黑色无机颜料和(d1a-3)二色以上的颜料混合物>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d1a)黑色颜料优选为选自(d1a-1)黑色有机颜料、(d1a-2)黑色无机颜料和(d1a-3)二色以上的着色颜料混合物中的一种以上。
所谓(d1a-1)黑色有机颜料,是指通过吸收可见光线的波长的光,而着色为黑色的有机颜料。通过含有(d1a-1)黑色有机颜料,从而树脂组合物的膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。进一步,由于为有机物,因此通过化学结构变化或官能转变来透过或遮住所希望的特定波长的光等,可以调整树脂组合物的膜的透射光谱或吸收光谱,使调色性提高。此外,(d1a-1)黑色有机颜料与一般的无机颜料相比,绝缘性和低介电性优异,因此通过含有(d1a-1)黑色有机颜料,可以提高膜的电阻值。特别是,在作为有机el显示器的像素分割层等绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等使用的情况下,可以抑制发光不良等,使可靠性提高。
作为(d1a-1)黑色有机颜料,可举出例如,蒽醌系黑色颜料、苯并呋喃酮系黑色颜料、苝系黑色颜料、苯胺系黑色颜料、偶氮系黑色颜料、偶氮甲碱系黑色颜料或炭黑。作为炭黑,可举出例如,槽法炭黑、炉法炭黑、热裂炭黑、乙炔黑和灯黑。从遮光性的观点考虑,优选为槽法炭黑。
所谓(d1a-2)黑色无机颜料,是指通过吸收可见光线的波长的光,而着色为黑色的无机颜料。通过含有(d1a-2)黑色无机颜料,从而树脂组合物的膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。进一步,由于为无机物,耐热性和耐候性更优异,因此可以使树脂组合物的膜的耐热性和耐候性提高。
作为(d1a-2)黑色无机颜料,可举出例如,石墨或银锡合金、或钛、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙、或银等金属的、微粒、氧化物、复合氧化物、硫化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、氮化物、碳化物、或氧氮化物。从遮光性提高的观点考虑,作为(d1a-2)黑色无机颜料,优选为钛或银的微粒、氧化物、复合氧化物、硫化物、氮化物、碳化物、或氧氮化物,更优选为钛的氮化物或氧氮化物。
所谓(d1a-3)二色以上的颜料混合物,是指通过将选自红、橙、黄、绿、蓝、或紫色的颜料中的二色以上颜料进行组合,而模拟地着色为黑色的颜料混合物。通过含有(d1a-3)二色以上的颜料混合物,从而树脂组合物的膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。进一步,由于将二色以上的颜料进行混合,因此透过或遮住所希望的特定波长的光等,可以调整树脂组合物的膜的透射光谱或吸收光谱,使调色性提高。
作为黑色有机颜料、黑色无机颜料、红色颜料、橙色颜料、黄色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、和紫色颜料,可以使用公知的颜料。
<(d1b-1)除黑色以外的有机颜料、(d1b-2)除黑色以外的无机颜料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d1b)除黑色以外的颜料优选为(d1b-1)除黑色以外的有机颜料和/或(d1b-2)除黑色以外的无机颜料。
所谓(d1b-1)除黑色以外的有机颜料,是指通过吸收可见光线的波长的光而着色为除黑色以外的红、橙、黄、绿、蓝、或紫色的有机颜料。(d1b-1)除黑色以外的有机颜料由于为有机物,因此通过化学结构变化或官能转变来透过或遮住所希望的特定波长的光等,可以调整树脂组合物的膜的透射光谱或吸收光谱,使调色性提高。
所谓(d1b-2)除黑色以外的无机颜料,是指通过吸收可见光线的波长的光而着色为除黑色以外的红、橙、黄、绿、蓝、或紫色的无机颜料。(d1b-2)除黑色以外的无机颜料由于为无机物,耐热性和耐候性更优异,因此可以使树脂组合物的膜的耐热性和耐候性提高。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,(d1b-1)除黑色以外的有机颜料优选为选自蓝色颜料、红色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料、和绿色颜料中的一种以上。然而,作为上述(d1a)黑色颜料的(d1a-3)二色以上的着色颜料混合物除外。如果(d1b-1)除黑色以外的有机颜料为选自蓝色颜料、红色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料、和绿色颜料中的一种以上,则可以在维持树脂组合物的膜的遮光性的状态下,提高紫外区域的波长的透射率,因此可以提高曝光时的灵敏度,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以使半色调特性提高。
作为着色为蓝色的颜料,可举出例如,颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、22、60、或64(数值都是c.i.号)。作为着色为红色的颜料,可举出例如,颜料红9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、190、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、或250(数值都是c.i.号)。作为着色为黄色的颜料,可举出例如,颜料黄12、13、17、20、24、83、86、93、95、109、110、117、120、125、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、166、168、175、180、181、185、192、或194(数值都是c.i.号)。作为着色为紫色的颜料,可举出例如,颜料紫19、23、29、30、32、37、40、或50(数值都是c.i.号)。作为着色为橙色的颜料,可举出例如,颜料橙12、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71、或72(数值都是c.i.号)。作为着色为绿色的颜料,可举出例如,颜料绿7、10、36、或58(数值都是c.i.号)。
从曝光时的灵敏度提高、通过显影后的图案形状控制而带来的低锥形化、和半色调特性提高的观点考虑,作为(d1b-1)除黑色以外的有机颜料,上述蓝色颜料优选为选自c.i.颜料蓝15:4、c.i.颜料蓝15:6、和c.i.颜料蓝60中的一种以上,上述红色颜料优选为选自c.i.颜料红123、c.i.颜料红149、c.i.颜料红177、c.i.颜料红179、和c.i.颜料红190中的一种以上,上述黄色颜料优选为选自c.i.颜料黄120、c.i.颜料黄151、c.i.颜料黄175、c.i.颜料黄180、c.i.颜料黄181、c.i.颜料黄192、和c.i.颜料黄194中的一种以上,上述紫色颜料优选为选自c.i.颜料紫19、c.i.颜料紫29、和c.i.颜料紫37中的一种以上,上述橙色颜料优选为选自c.i.颜料橙43、c.i.颜料橙64、和c.i.颜料橙72中的一种以上。
此外,如果(d1b-1)除黑色以外的有机颜料为上述构成,则颜料的耐热性优异,并且可以降低树脂组合物中的来源于颜料的卤素含量,绝缘性和低介电性优异,因此特别是在作为有机el显示器的像素分割层等绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等使用的情况下,可以抑制发光不良等,使可靠性提高。
(d1b-1)除黑色以外的有机颜料在除溶剂以外的本发明的负型感光性树脂组合物的全部固体成分中所占的含有比率优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为5质量%以上,特别优选为7质量%以上。如果含有比率为1质量%以上,则可以提高曝光时的灵敏度,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以使半色调特性提高。另一方面,(d1b-1)除黑色以外的有机颜料的含有比率优选为25质量%以下,更优选为22质量%以下,进一步优选为20质量%以下,进一步更优选为17质量%以下,特别优选为15质量%以下。如果含有比率为25质量%以下,则可以使遮光性和调色性提高。
<(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料、(d1a-1b)苝系黑色颜料、和(d1a-1c)偶氮系黑色颜料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,从曝光时的灵敏度提高、通过显影后的图案形状控制而带来的低锥形化、热固化前后的图案开口尺寸宽度变化抑制、和半色调特性提高的观点考虑,上述(d1a-1)黑色有机颜料优选为选自(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料、(d1a-1b)苝系黑色颜料、和(d1a-1c)偶氮系黑色颜料中的一种以上,更优选为(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料。
通过含有选自(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料、(d1a-1b)苝系黑色颜料和(d1a-1c)偶氮系黑色颜料中的一种以上,从而树脂组合物的膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。特别是,与一般的有机颜料相比,树脂组合物中的颜料的每单位含有比率的遮光性优异,因此可以以少的含有比率赋予同等的遮光性。因此,可以提高膜的遮光性,并且可以使曝光时的灵敏度提高。进一步,由于为有机物,因此通过化学结构变化或官能转变来透过或遮住所希望的特定波长的光等,可以调整树脂组合物的膜的透射光谱或吸收光谱,使调色性提高。特别是,可以使近红外区域的波长(例如,700nm以上)的透射率提高,因此具有遮光性,适合于利用近红外区域的波长的光的用途。此外,由于与一般的有机颜料和无机颜料相比,绝缘性和低介电性优异,因此可以提高膜的电阻值。特别是,在作为有机el显示器的像素分割层等绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等而使用的情况下,可以抑制发光不良等,使可靠性提高。
此外,(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料吸收可见光线的波长的光,另一方面,紫外区域的波长(例如,400nm以下)的透射率高,因此通过含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料,可以使曝光时的灵敏度提高,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。
另一方面,在含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料的情况下,如上所述,有时产生起因于该颜料的耐碱性不足的、来源于颜料的显影残渣。即,由于在显影时上述(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料的表面暴露于碱性显影液,因而有时表面的一部分分解或溶解,作为上述来源于颜料的显影残渣而残存在基板上。在那样的情况下,如上所述,通过含有(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物、和(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物或(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物,可以抑制上述来源于颜料的显影残渣产生。
所谓(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料,是指在分子中具有苯并呋喃-2(3h)-酮结构或苯并呋喃-3(2h)-酮结构的、通过吸收可见光线的波长的光而着色为黑色的化合物。作为(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料,优选为通式(63)~(68)的任一通式所示的苯并呋喃酮化合物、其几何异构体、其盐、或其几何异构体的盐。
在通式(63)~(65)中,r206、r207、r212、r213、r218和r219各自独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的烷基或具有1~20个氟原子的碳原子数1~10的烷基。r208、r209、r214、r215、r220和r221各自独立地表示氢原子、卤原子、r251、cooh、coor251、coo-、conh2、conhr251、conr251r252、cn、oh、or251、ocor251、oconh2、oconhr251、oconr251r252、no2、nh2、nhr251、nr251r252、nhcor251、nr251cor252、n=ch2、n=chr251、n=cr251r252、sh、sr251、sor251、so2r251、so3r251、so3h、so3-、so2nh2、so2nhr251或so2nr251r252,r251和r252各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数2~10的烯基、碳原子数4~10的环烯基或碳原子数2~10的炔基。可以用多个r208、r209、r214、r215、r220或r221通过直接键合、或氧原子桥接、硫原子桥接、nh桥接、或nr251桥接而形成环。r210、r211、r216、r217、r222、和r223各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~15的芳基。a、b、c、d、e、和f各自独立地表示整数0~4。上述烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基、和芳基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
在通式(66)~(68)中,r253、r254、r259、r260、r265和r266各自独立地表示氢原子、卤原子,碳原子数1~10的烷基或具有1~20个氟原子的碳原子数1~10的烷基。r255、r256、r261、r262、r267、和r268各自独立地表示氢原子、卤原子、r271、cooh、coor271、coo-、conh2、conhr271、conr271r272、cn、oh、or271、ocor271、oconh2、oconhr271、oconr271r272、no2、nh2、nhr271、nr271r272、nhcor271、nr271cor272、n=ch2、n=chr271、n=cr271r272、sh、sr271、sor271、so2r271、so3r271、so3h、so3-、so2nh2、so2nhr271、或so2nr271r272,r271和r272各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数2~10的烯基、碳原子数4~10的环烯基、或碳原子数2~10的炔基。可以用多个r255、r256、r261、r262、r267、或r268通过直接键合、或氧原子桥接、硫原子桥接、nh桥接、或nr271桥接而形成环。r257、r258、r263、r264、r269、和r270各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~15的芳基。a、b、c、d、e、和f各自独立地表示整数0~4。上述烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基和芳基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料,可举出例如,“irgaphor”(注册商标)blacks0100cf(basf社制)、国际公开第2010/081624号所记载的黑色颜料或国际公开第2010/081756号所记载的黑色颜料。
所谓(d1a-1b)苝系黑色颜料,是指分子中具有苝结构的、通过吸收可见光线的波长的光而着色为黑色的化合物。作为(d1a-1b)苝系黑色颜料,优选为通式(69)~(71)的任一通式所示的苝化合物、其几何异构体、其盐、或其几何异构体的盐。
在通式(69)~(71)中,x92、x93、x94、和x95各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链。r224和r225各自独立地表示氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷氧基、或碳原子数2~6的酰基。r249、r250和r251各自独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的烷基、或具有1~20个氟原子的碳原子数1~10的烷基。r273和r274各自独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。a和b各自独立地表示整数0~5。上述亚烷基链、烷氧基、酰基和烷基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(d1a-1b)苝系黑色颜料,可举出例如,颜料黑31或32(数值都是c.i.号)。除上述以外,可举出“paliogen”(注册商标)blacks0084、“paliogen”k0084、“paliogen”l0086、“paliogen”k0086、“paliogen”eh0788、或“paliogen”fk4281(以上,都是basf社制)。
所谓(d1a-1c)偶氮系黑色颜料,是指分子内具有偶氮基的、通过吸收可见光线的波长的光而着色为黑色的化合物。作为(d1a-1c)偶氮系黑色颜料,优选为通式(72)所示的偶氮化合物。
在通式(72)中,x96表示碳原子数6~15的亚芳基链。y96表示碳原子数6~15的亚芳基链。r275、r276、和r277各自独立地表示卤素或碳原子数1~10的烷基。r278表示卤素、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、或硝基。r279表示卤素、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数2~10的酰基氨基、或硝基。r280、r281、r282、和r283各自独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。a表示整数0~4,b表示整数0~2,c表示整数0~4,d和e各自独立地表示整数0~8,n表示整数1~4。上述亚芳基链、烷基、烷氧基和酰基氨基可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
作为(d1a-1c)偶氮系黑色颜料,可举出例如,“chromofine”(注册商标)blacka1103(大日精化工业社制)、日本特开平01-170601号公报所记载的黑色颜料、或日本特开平02-034664号公报所记载的黑色颜料。
选自(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料、(d1a-1b)苝系黑色颜料、和(d1a-1c)偶氮系黑色颜料中的一种以上在除溶剂以外的本发明的负型感光性树脂组合物的全部固体成分中所占的含有比率优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上,特别优选为20质量%以上。如果含有比率为5质量%以上,则可以使遮光性和调色性提高。另一方面,选自(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料、(d1a-1b)苝系黑色颜料和(d1a-1c)偶氮系黑色颜料中的一种以上的含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下,进一步更优选为55质量%以下,特别优选为50质量%以下。如果含有比率为70质量%以下,则可以使曝光时的灵敏度提高。
<(d1a-3a)包含蓝色颜料、红色颜料、和黄色颜料的着色颜料混合物、(d1a-3b)包含紫色颜料和黄色颜料的着色颜料混合物、(d1a-3c)包含蓝色颜料、红色颜料、和橙色颜料的着色颜料混合物、以及(d1a-3d)包含蓝色颜料、紫色颜料、和橙色颜料的着色颜料混合物>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d1a-3)二色以上的颜料混合物优选为(d1a-3a)包含蓝色颜料、红色颜料、和黄色颜料的着色颜料混合物、(d1a-3b)包含紫色颜料、和黄色颜料的着色颜料混合物、(d1a-3c)包含蓝色颜料、红色颜料、和橙色颜料的着色颜料混合物、或(d1a-3d)包含蓝色颜料、紫色颜料、和橙色颜料的着色颜料混合物。
如果(d1a-3)二色以上的颜料混合物为上述构成,则树脂组合物的膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。此外,可以提高紫外区域的波长的透射率,因此可以使曝光时的灵敏度提高,并且在显影后可以形成低锥形形状的图案。此外,可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,并且,可以提高半色调特性。此外,可以使近红外区域的波长的透射率提高,因此具有遮光性,适合于利用近红外区域的波长的光的用途。
作为着色为蓝色的颜料,可举出例如,颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、22、60、或64(数值都是c.i.号)。作为着色为红色的颜料,可举出例如,颜料红9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、190、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、或250(数值都是c.i.号)。作为着色为黄色的颜料,可举出例如,颜料黄12、13、17、20、24、83、86、93、95、109、110、117、120、125、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、166、168、175、180、181、185、192、或194(数值都是c.i.号)。作为着色为紫色的颜料,可举出例如,颜料紫19、23、29、30、32、37、40、或50(数值都是c.i.号)。作为着色为橙色的颜料,可举出例如,颜料橙12、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71、或72(数值都是c.i.号)。作为着色为绿色的颜料,可举出例如,颜料绿7、10、36、或58(数值都是c.i.号)。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,在上述(d1a-3)二色以上的颜料混合物中,上述蓝色颜料优选为选自c.i.颜料蓝15:4、c.i.颜料蓝15:6、和c.i.颜料蓝60中的一种以上,上述红色颜料优选为选自c.i.颜料红123、c.i.颜料红149、c.i.颜料红177、c.i.颜料红179、和c.i.颜料红190中的一种以上,上述黄色颜料优选为选自c.i.颜料黄120、c.i.颜料黄151、c.i.颜料黄175、c.i.颜料黄180、c.i.颜料黄181、c.i.颜料黄192、和c.i.颜料黄194中的一种以上,上述紫色颜料优选为选自c.i.颜料紫19、c.i.颜料紫29、和c.i.颜料紫37中的一种以上,上述橙色颜料优选为选自c.i.颜料橙43、c.i.颜料橙64、和c.i.颜料橙72中的一种以上。
如果(d1a-3)二色以上的颜料混合物为上述构成,则颜料的耐碱性优异,因此可以抑制碱显影时的颜料表面的分解或溶解,从而抑制起因于颜料的显影残渣产生。此外,颜料的耐热性优异,并且可以降低树脂组合物中的来源于颜料的卤素含量,绝缘性和低介电性优异,因此可以提高膜的电阻值。特别是,在作为有机el显示器的像素分割层等绝缘层、tft平坦化层或tft保护层等使用的情况下,可以抑制发光不良等,使可靠性提高。
(d1a-3)二色以上的颜料混合物在除溶剂以外的本发明的负型感光性树脂组合物的全部固体成分中所占的含有比率优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上,特别优选为20质量%以上。如果含有比率为5质量%以上,则可以使遮光性和调色性提高。另一方面,(d1a-3)二色以上的颜料混合物的含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下,进一步更优选为55质量%以下,特别优选为50质量%以下。如果含有比率为70质量%以下,则可以使曝光时的灵敏度提高。
<(dc)被覆层>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d1a-1)黑色有机颜料优选进一步含有(dc)被覆层。所谓(dc)被覆层,是指例如,通过采用硅烷偶联剂的表面处理、采用硅酸盐的表面处理、采用金属醇盐的表面处理或采用树脂的被覆处理等处理而形成的、被覆颜料表面的层。
通过含有(dc)被覆层,可以使上述(d1a-1)黑色有机颜料的粒子表面酸性化、碱性化、亲水性化或疏水性化等,使粒子的表面状态改性,可以使耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、分散稳定性或耐热性等提高。由此,可以抑制来源于颜料的显影残渣产生。此外,可以抑制显影时的侧蚀,在显影后形成低锥形形状的图案,进一步,抑制热固化时的图案底部的回流,由此可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。此外,能够通过显影后的图案形状控制进行低锥形形状的图案形成,因此可以使半色调特性提高。此外,通过在粒子表面形成绝缘性的被覆层,可以使固化膜的绝缘性提高,通过泄漏电流的降低等,可以使显示器的可靠性等提高。
作为上述(d1a-1)黑色有机颜料,特别是在含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料的情况下,通过使(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料含有(dc)被覆层,可以使上述颜料的耐碱性提高,从而可以抑制上述来源于颜料的显影残渣产生。
相对于上述(d1a-1)黑色有机颜料的、(dc)被覆层的平均被覆率优选为50%以上,优选为70%以上,更优选为80%以上,进一步优选为90%以上。如果(dc)被覆层的平均被覆率为80%以上,则可以抑制显影时的残渣产生。
相对于上述(d1a-1)黑色有机颜料的、(dc)被覆层的平均被覆率使用透射型电子显微镜(h9500;(株)日立ハイテクノロジーズ制),在加速电压300kv的条件下,使放大倍率为50,000~200,000倍而观察截面,对100个任意选择的黑色颜料的粒子,通过下述式求出各黑色颜料的被覆率m(%),算出其数均值,从而可以求出平均被覆率n(%)。
被覆率m(%)={l1/(l1 l2)}×100
l1:粒子的外周之中,通过被覆层被覆盖的部位的合计长度(nm)
l2:粒子的外周之中,未通过被覆层被覆盖的部位(界面与埋入树脂直接相接的部位)的合计长度(nm)
l1 l2:粒子的外周长度(nm)。
<(dc-1)二氧化硅被覆层、(dc-2)金属氧化物被覆层和(dc-3)金属氢氧化物被覆层>
作为(dc)被覆层,优选含有选自(dc-1)二氧化硅被覆层、(dc-2)金属氧化物被覆层和(dc-3)金属氢氧化物被覆层中的一种。由于二氧化硅、金属氧化物和金属氢氧化物具有向颜料赋予耐碱性的功能,因此可以抑制来源于颜料的显影残渣产生。
(dc-1)二氧化硅被覆层所包含的所谓二氧化硅,是指二氧化硅及其含水物的总称。(dc-2)金属氧化物被覆层所包含的所谓金属氧化物,是指金属氧化物及其水合物的总称。作为金属氧化物的一例,可举出氧化铝,可举出例如,氧化铝(al2o3)或氧化铝水合物(al2o3·nh2o)。作为(dc-3)金属氢氧化物被覆层所包含的金属氢氧化物,可举出例如,氢氧化铝(al(oh)3)等。由于二氧化硅介电常数低,因此即使在(d1a-1)黑色有机颜料的(dc)被覆层的含量多的情况下,也可以抑制像素分割层的介电常数的上升。
(dc)被覆层所具有的、(dc-1)二氧化硅被覆层、(dc-2)金属氧化物被覆层和(dc-3)金属氢氧化物被覆层,例如,可以通过x射线衍射法进行分析。作为x射线衍射装置,可举出例如,粉末x射线衍射装置(マックサイエンス社制)等。(dc-1)二氧化硅被覆层、(dc-2)金属氧化物被覆层和(dc-3)金属氢氧化物被覆层所包含的硅原子或金属原子的质量是将小数点后第二位以下四舍五入而算出直到小数点后第一位的值。此外,具有(dc)被覆层的(d1a-1)黑色有机颜料所包含的、除(dc)被覆层以外的颜料的粒子的质量,例如,可以通过以下方法求出。将测定了质量的颜料加入到研钵中,用杵磨碎而除去了(dc)被覆层后,浸渍于n,n-二甲基甲酰胺等酰胺系溶剂,仅将颜料的粒子溶解而作为滤液除去,将该操作重复进行直到滤物的发黑完全消失后,测定滤物的质量,由其与颜料的质量之差算出。
作为(dc-2)金属氧化物被覆层、或(dc-3)金属氢氧化物被覆层所包含的金属氧化物或金属氢氧化物,优选兼具耐碱性、耐热性和耐光性等化学耐久性、以及可耐受在分散工序中被适当最佳化的机械能投入的维氏硬度、和耐磨损性等物理耐久性。作为金属氧化物和金属氢氧化物,可举出例如,氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钛或氧化铁等。从绝缘性、紫外线透射率和近红外线透射率的观点考虑,优选为氧化铝或氧化锆,从向碱溶性树脂和溶剂的分散性的观点考虑,更优选为氧化铝。金属氧化物和金属氢氧化物可以被包含有机基的基团进行表面修饰。
在(dc)被覆层含有(dc-1)二氧化硅被覆层的情况下,通过在(dc-1)二氧化硅被覆层的表面,形成氧化铝被覆层作为(dc-2)金属氧化物被覆层,可以抑制图案直线性的降低。氧化铝即使在颜料的表面处理工序后进行的颜料的整粒工序中,也对水性颜料悬浮液中的分散性提高具有效果,因此可以将二次凝集粒径调整为所希望的范围,进一步,可以使生产性和品质稳定性提高。作为(dc)被覆层所包含的(dc-2)金属氧化物被覆层,在将(dc-1)二氧化硅被覆层所包含的二氧化硅设为100质量份时,氧化铝被覆层的被覆量优选为10质量份以上,更优选为20质量份以上。
在(dc)被覆层含有(dc-1)二氧化硅被覆层的情况下,在将颜料的粒子设为100质量份时,二氧化硅的含量优选为1质量份以上,更优选为2质量份以上,进一步优选为5质量份以上。通过使含量为1质量份以上,可以提高颜料的粒子表面的被覆率,抑制来源于颜料的显影残渣产生。另一方面,二氧化硅的含量优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。通过使含量为20质量份以下,可以使像素分割层的图案直线性提高。
在(dc)被覆层含有(dc-2)金属氧化物被覆层和/或(dc-3)金属氢氧化物被覆层的情况下,在将颜料的粒子设为100质量份时,金属氧化物和金属氢氧化物的含量的合计优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上。通过使含量的合计为0.1质量份以上,可以使分散性和图案直线性提高。另一方面,金属氧化物和金属氢氧化物的含量的合计优选为15质量份以下,更优选为10质量份以下。通过使含量的合计为15质量份以下,在以使粘度低、优选成为15mpa·s以下的粘度的方式设计的本发明的感光性组合物中,可以抑制颜料的浓度梯度产生,使涂液的保存稳定性提高。
需要说明的是,所谓二氧化硅的含量,包含在(dc)被覆层的内部和表层中不为单一成分的情况、通过热历程而脱水量产生差异的情况,是由硅原子含量算出的二氧化硅换算值,是指sio2换算值。所谓金属氧化物和金属氢氧化物的含量,是指由金属原子含量算出的金属氧化物和金属氢氧化物换算值。即,在氧化铝、氧化锆和氧化钛的情况下,分别是指al2o3换算值、zro2换算值和tio2换算值。此外,所谓金属氧化物和金属氢氧化物的含量的合计,在含有金属氧化物和金属氢氧化物的任一者的情况下是指其含量,在含有两者的情况下是指其合计量。
作为(dc)被覆层,可以以(dc-1)二氧化硅被覆层、(dc-2)金属氧化物被覆层、或(dc-3)金属氢氧化物被覆层所包含的二氧化硅、金属氧化物或金属氢氧化物的表面的羟基作为反应位点,使用硅烷偶联剂,通过有机基进行表面修饰。作为有机基,优选为烯属不饱和双键基。通过利用具有烯属不饱和双键基的硅烷偶联剂进行表面修饰,可以向(d1a-1)黑色有机颜料赋予自由基聚合性,可以抑制固化部的膜的剥落,抑制未曝光部的来源于颜料的显影残渣产生。
作为具有(dc)被覆层的(d1a-1)黑色有机颜料,可以进一步对最外层进行采用有机系表面处理剂的表面处理。通过进行对最外层的表面处理,可以使对树脂或溶剂的润湿性提高。作为(dc)被覆层,可以进一步含有通过采用树脂的被覆处理而形成的、树脂被覆层。通过含有树脂被覆层,粒子表面被导电性低的绝缘性的树脂被覆,可以将粒子的表面状态改性,可以使固化膜的遮光性和绝缘性提高。
<(d2)染料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d)着色剂优选含有(d2)染料。作为上述(d)着色剂含有(d2)染料的方案,作为上述(da)黑色剂和/或(db)除黑色以外的着色剂,优选含有(d2)染料。
所谓(d2)染料,是指通过(d2)染料中的离子性基或羟基等取代基与对象物的表面结构进行化学吸附或强地相互作用等,从而使对象物着色的化合物,一般可溶于溶剂等。此外,采用(d2)染料的着色由于分子1个1个与对象物吸附,因此着色力高,发色效率高。
通过含有(d2)染料,可以着色为着色力优异的颜色,可以使树脂组合物的膜的着色性和调色性提高。作为(d2)染料,可举出例如,直接染料、反应性染料、硫化染料、还原染料、酸性染料、含金属染料、含金属酸性染料、碱性染料、媒染染料、酸性媒染染料、分散染料、阳离子染料、或荧光增白染料。这里所谓分散染料,是指不溶或难溶于水,不具有磺酸基、羧基等阴离子性离子化基的染料。
作为(d2)染料,可举出蒽醌系染料、偶氮系染料、嗪系染料、酞菁系染料、次甲基系染料、
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d2)染料优选含有选自后述的(d2a-1)黑色染料、(d2a-2)二色以上的染料混合物和(d2b)除黑色以外的染料中的一种以上。
(d2)染料在除溶剂以外的本发明的负型感光性树脂组合物的全部固体成分中所占的含有比率优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。如果含有比率为0.01质量%以上,则可以使着色性或调色性提高。另一方面,(d2)染料的含有比率优选为50质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。如果含有比率为50质量%以下,则可以使固化膜的耐热性提高。
<(d2a-1)黑色染料、(d2a-2)二色以上的染料混合物和(d2b)除黑色以外的染料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,上述(d2)染料优选含有选自(d2a-1)黑色染料、(d2a-2)二色以上的染料混合物和(d2b)除黑色以外的染料中的一种以上。
所谓(d2a-1)黑色染料,是指通过吸收可见光线的波长的光,而着色为黑色的染料。通过含有(d2a-1)黑色染料,从而树脂组合物的膜黑色化,并且着色性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。
所谓(d2a-2)二色以上的染料混合物,是指通过将选自白、红、橙、黄、绿、蓝、或紫色的染料中的二色以上的染料进行组合,而模拟地着色为黑色的染料混合物。通过含有(d2a-2)二色以上的染料混合物,从而树脂组合物的膜黑色化,并且着色性优异,因此可以使树脂组合物的膜的遮光性提高。进一步,由于将二色以上的染料进行混合,因此透过或遮住所希望的特定波长的光等,可以调整树脂组合物的膜的透射光谱或吸收光谱,使调色性提高。作为黑色染料、红色染料、橙色染料、黄色染料、绿色染料、蓝色染料和紫色染料,可以使用公知的染料。
所谓(d2b)除黑色以外的染料,是指通过吸收可见光线的波长的光,而着色为除黑色以外的白、红、橙、黄、绿、蓝或紫色的染料。通过含有(d2b)除黑色以外的染料,可以使树脂组合物的膜着色,可以赋予着色性或调色性。通过将(d2b)除黑色以外的染料进行二色以上组合,可以将树脂组合物的膜调色为所希望的色坐标,可以使调色性提高。作为(d2b)除黑色以外的染料,可举出着色为上述的除黑色以外的白、红、橙、黄、绿、蓝或紫色的染料。
将本发明中的负型感光性树脂组合物固化而得的固化膜的每1μm膜厚的可见光区域的光密度优选为0.3以上,更优选为0.5以上,进一步优选为0.7以上,特别优选为1.0以上。可见光区域的波长为400~700nm左右。如果每1μm膜厚的光密度为0.3以上,则可以通过固化膜而使遮光性提高,因此在有机el显示器或液晶显示器等显示装置中,能够防止电极配线的可视化或降低外光反射,可以使图像显示中的对比度提高。因此,适合于像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、栅极绝缘层、滤色器、黑矩阵、或黑色柱状间隔物等用途。特别是,作为有机el显示器的具有遮光性的像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、或栅极绝缘层是优选的,适合于具有遮光性的像素分割层、层间绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等通过外光反射的抑制而要求高对比度化的用途。另一方面,每1μm膜厚的光密度优选为5.0以下,更优选为4.0以下,进一步优选为3.0以下。如果每1μm膜厚的光密度为5.0以下,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以获得低锥形的图案形状的固化膜。固化膜的、每1μm膜厚的光密度可以通过上述(d)着色剂的组成和含有比率来调节。
<(e)分散剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有(e)分散剂。所谓(e)分散剂,是指具有与上述(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料等的表面相互作用的表面亲和性基、和使(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料的分散稳定性提高的分散稳定化结构的化合物。作为(e)分散剂的分散稳定化结构,可举出聚合物链和/或具有静电荷的取代基等。
通过含有(e)分散剂,从而在负型感光性树脂组合物含有(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料的情况下,可以使它们的分散稳定性提高,可以使显影后的分辨率提高。特别是,例如,在(d1)颜料为被粉碎为1μm以下的数均粒径的粒子的情况下,由于(d1)颜料的粒子的表面积增大,因此(d1)颜料的粒子的凝集易于发生。另一方面,在含有(e)分散剂的情况下,通过被粉碎了的(d1)颜料的表面与(e)分散剂的表面亲和性基相互作用,并且由(e)分散剂的分散稳定化结构带来的立体位阻和/或静电排斥,从而可以阻碍(d1)颜料的粒子的凝集,使分散稳定性提高。
作为具有表面亲和性基的(e)分散剂,可举出例如,仅具有碱性基的(e)分散剂、具有碱性基和酸性基的(e)分散剂、仅具有酸性基的(e)分散剂、或碱性基和酸性基都不具有的(e)分散剂。从(d1)颜料的粒子的分散稳定性提高的观点考虑,优选为仅具有碱性基的(e)分散剂、以及具有碱性基和酸性基的(e)分散剂。此外,也优选具有作为表面亲和性基的碱性基和/或酸性基与酸和/或碱形成了盐的结构。
作为(e)分散剂所具有的碱性基或碱性基形成了盐的结构,可举出叔氨基、季铵盐结构、或吡咯烷骨架、吡咯骨架、咪唑骨架、吡唑骨架、三唑骨架、四唑骨架、咪唑啉骨架、
从分散稳定性提高和显影后的分辨率提高的观点考虑,作为碱性基或碱性基形成了盐的结构,优选为叔氨基、季铵盐结构、或吡咯骨架、咪唑骨架、吡唑骨架、吡啶骨架、哒嗪骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架、三嗪骨架、异氰脲酸骨架、咪唑烷酮骨架、亚丙基脲骨架、亚丁基脲骨架、乙内酰脲骨架、巴比妥酸骨架、四氧嘧啶骨架或甘脲骨架等含氮环骨架。
作为仅具有碱性基的(e)分散剂,可举出例如,“disperbyk”(注册商标)-108、“disperbyk”-160、“disperbyk”-167、“disperbyk”-182、“disperbyk”-2000或“disperbyk”-2164、“byk”(注册商标)-9075、“byk”-lp-n6919或“byk”-lp-n21116(以上,都是ビックケミー·ジャパン社制)、“efka”(注册商标)4015、“efka”4050、“efka”4080、“efka”4300、“efka”4400或“efka”4800(以上,都是basf社制)、“アジスパー”(注册商标)pb711(味の素ファインテクノ社制)或“solsperse”(注册商标)13240、“solsperse”20000或“solsperse”71000(以上,都是lubrizol社制)。
作为具有碱性基和酸性基的(e)分散剂,可举出例如,“anti-terra”(注册商标)-u100或“anti-terra”-204、“disperbyk”(注册商标)-106、“disperbyk”-140、“disperbyk”-145、“disperbyk”-180、“disperbyk”-191、“disperbyk”-2001或“disperbyk”-2020、“byk”(注册商标)-9076(ビックケミー·ジャパン社制)、“アジスパー”(注册商标)pb821或“アジスパー”pb881(以上,都是味の素ファインテクノ社制)或“solsperse”(注册商标)9000、“solsperse”13650、“solsperse”24000、“solsperse”33000、“solsperse”37500、“solsperse”39000、“solsperse”56000或“solsperse”76500(以上,都是lubrizol社制)。
作为仅具有酸性基的(e)分散剂,可举出例如,“disperbyk”(注册商标)-102、“disperbyk”-118、“disperbyk”-170或“disperbyk”-2096、“byk”(注册商标)-p104或“byk”-220s(以上,都是ビックケミー·ジャパン社制)或“solsperse”(注册商标)3000、“solsperse”16000、“solsperse”21000、“solsperse”36000或“solsperse”55000(以上,都是lubrizol社制)。
作为碱性基和酸性基都不具有的(e)分散剂,可举出例如,“disperbyk”(注册商标)-103、“disperbyk”-192、“disperbyk”-2152或“disperbyk”-2200(以上,都是ビックケミー·ジャパン社制)或“solsperse”(注册商标)27000、“solsperse”54000或“solsperse”x300(以上,都是lubrizol社制)。
作为(e)分散剂的胺值,优选为5mgkoh/g以上,更优选为8mgkoh/g以上,进一步优选为10mgkoh/g以上。如果胺值为5mgkoh/g以上,则可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。另一方面,作为胺值,优选为150mgkoh/g以下,更优选为120mgkoh/g以下,进一步优选为100mgkoh/g以下。如果胺值为150mgkoh/g以下,则可以使树脂组合物的保存稳定性提高。
这里所谓胺值,是指和与每1g(e)分散剂反应的酸成当量的氢氧化钾的重量,单位为mgkoh/g。可以通过用酸中和1g(e)分散剂后,用氢氧化钾水溶液进行滴定而求出。可以由胺值的值算出作为每1mol氨基等碱性基的树脂重量的胺当量(单位为g/mol),求出(e)分散剂中的氨基等碱性基的数。
作为(e)分散剂的酸值,优选为5mgkoh/g以上,更优选为8mgkoh/g以上,进一步优选为10mgkoh/g以上。如果酸值为5mgkoh/g以上,则可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。另一方面,作为酸值,优选为200mgkoh/g以下,更优选为170mgkoh/g以下,进一步优选为150mgkoh/g以下。如果酸值为200mgkoh/g以下,则可以使树脂组合物的保存稳定性提高。
这里所谓酸值,是指与每1g(e)分散剂反应的氢氧化钾的重量,单位为mgkoh/g。可以通过将1g(e)分散剂用氢氧化钾水溶液进行滴定来求出。可以由酸值的值算出作为每1mol酸性基的树脂重量的酸当量(单位为g/mol),可以求出(e)分散剂中的酸性基的数。
作为具有聚合物链的(e)分散剂,可举出丙烯酸系树脂系分散剂、聚氧化烯醚系分散剂、聚酯系分散剂、聚氨酯系分散剂、多元醇系分散剂、聚乙烯亚胺系分散剂或聚烯丙基胺系分散剂。从采用碱性显影液的图案加工性的观点考虑,优选为丙烯酸系树脂系分散剂、聚氧化烯醚系分散剂、聚酯系分散剂、聚氨酯系分散剂或多元醇系分散剂。
在本发明的负型感光性树脂组合物含有(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料的情况下,在将(d1)颜料和/或分散染料、以及(e)分散剂的合计设为100质量%的情况下,(e)分散剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含有比率优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为10质量%以上。如果含有比率为1质量%以上,则可以使(d1)颜料和/或分散染料的分散稳定性提高,可以使显影后的分辨率提高。另一方面,(e)分散剂的含有比率优选为60质量%以下,更优选为55质量%以下,进一步优选为50质量%以下。如果含有比率为60质量%以下,则可以使固化膜的耐热性提高。
<(f)多官能硫醇化合物>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有链转移剂。所谓链转移剂,是指能够从通过曝光时的自由基聚合而获得的聚合物链的、聚合物生长末端接收自由基,并向其它聚合物链进行自由基转移的化合物。
作为链转移剂,优选含有(f)多官能硫醇化合物。通过含有(f)多官能硫醇化合物,可以提高曝光时的灵敏度。推测这是因为,通过曝光而产生的自由基向其它聚合物链进行自由基转移,从而进行自由基交联直到膜的深部。特别是,例如,在树脂组合物含有(da)黑色剂作为上述(d)着色剂的情况下,由曝光带来的光被(da)黑色剂吸收,因此有时光达不到膜的深部。另一方面,在含有(f)多官能硫醇化合物的情况下,通过自由基转移,从而进行自由基交联直到膜的深部,因此可以使曝光时的灵敏度提高。
此外,通过含有(f)多官能硫醇化合物,可以获得低锥形的图案形状的固化膜。推测这是因为,通过自由基转移,可以进行通过曝光时的自由基聚合而获得的聚合物链的、分子量控制。即,通过含有(f)多官能硫醇化合物,从而阻碍由曝光时的过剩的自由基聚合引起的、显著的高分子量的聚合物链的生成,抑制所得的膜的软化点的上升。因此,可以认为热固化时的图案的回流性提高,可获得低锥形的图案形状。
进一步,本发明的负型感光性树脂组合物通过含有上述(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂和(f)多官能硫醇化合物,从而可以抑制显影时的残渣产生,并且可以抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化。推测这是因为,通过(g)多官能硫醇化合物,可以抑制膜表面的氧阻聚,从而可以促进曝光时的uv固化。即,可以认为原因是,显著促进由(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂引起的uv固化。作为(d)着色剂,特别是在含有(d1)颜料的情况下,通过抑制膜表面的氧阻聚,从而(d1)颜料通过uv固化时的交联而被固定化于固化部,由此可以抑制来源于(d1)颜料的显影后的残渣产生。特别是,作为(da)黑色剂,特别是在含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料的情况下,有时发生起因于上述颜料的耐碱性不足的、来源于颜料的显影残渣。在那样的情况下,也通过含有(g)多官能硫醇化合物,从而通过抑制膜表面的氧阻聚而促进uv固化,可以抑制上述来源于颜料的显影残渣产生。
此外,如上所述,从热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化抑制、和显影后的低锥形形状的图案形成的观点考虑,本发明的负型感光性树脂组合物优选含有上述(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物和(f)多官能硫醇化合物。
作为(f)多官能硫醇化合物,优选含有选自通式(83)所示的化合物、通式(85)所示的化合物、和通式(85)所示的化合物中的一种以上。
在通式(83)~(85)中,x42和x43表示2价的有机基。x44和x45各自独立地表示直接键合或碳原子数1~10的亚烷基链。y42~y53各自独立地表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基链或通式(86)所示的基团。z40~z51各自独立地表示直接键合或碳原子数1~10的亚烷基链。r231~r242各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链。r243~r245各自独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。a、b、c、d、e、f、h、i、j、k、w、和x各自独立地表示0或1。g、和l各自独立地表示整数0~10。m、n、o、p、q、r、s、t、u、v、y、和z各自独立地表示整数0~10。α、和β各自独立地表示整数1~10。在通式(83)~(85)中,x42和x43各自独立地优选为具有选自碳原子数1~10的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构和碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2价的有机基。a、b、c、d、e、f、h、i、j、k、w、和x各自独立地优选为1。g、和l各自独立地优选为整数0~5。m、n、o、p、q、r、s、t、u、v、y、和z各自独立地优选为0。α、和β各自独立地优选为整数1~5,更优选为1或2,进一步优选为1。上述烷基、亚烷基链、脂肪族结构、脂环式结构和芳香族结构可以具有杂原子,可以为未取代体或取代体的任一者。
在通式(86)中,r246表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。z52表示通式(87)所示的基团或通式(88)所示的基团。a表示整数1~10,b表示整数1~4,c表示0或1,d表示整数1~4,e表示0或1。在c为0的情况下,d为1。在通式(88)中,r247表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。在通式(86)中,r246表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。z52表示通式(87)所示的基团或通式(88)所示的基团。a表示整数1~10,b表示整数1~4,c表示0或1,d表示整数1~4,e表示0或1。在c为0的情况下,d为1。在通式(88)中,r247表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。在通式(86)中,c优选为1,e优选为1。在通式(88)中,r247优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,更优选为氢原子或甲基。
作为(f)多官能硫醇化合物,可举出例如,β-巯基丙酸、β-巯基丙酸甲酯、β-巯基丙酸2-乙基己酯、β-巯基丙酸硬脂基酯、β-巯基丙酸甲氧基丁酯、β-巯基丁酸、β-巯基丁酸甲酯、巯基乙酸甲酯、巯基乙酸正辛酯、巯基乙酸甲氧基丁酯、1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、1,4-双(3-巯基丙酰氧基)丁烷、1,4-双(硫代乙醇酰氧基)丁烷、乙二醇双(巯基乙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、乙二醇双(2-巯基丙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丁酸酯)、二甘醇双(3-巯基丙酸酯)、四甘醇双(3-巯基丙酸酯)、乙二醇双(2-巯基乙基)醚、乙二醇双(3-巯基丙基)醚、乙二醇双(2-巯基丙基)醚、乙二醇双(3-巯基丁基)醚、二甘醇双(2-巯基乙基)醚、四甘醇双(2-巯基乙基)醚、丙二醇双(2-巯基乙基)醚、丁二醇双(2-巯基乙基)醚、1,2-双(2-巯基乙硫基)乙烷、1,2-双(3-巯基丙硫基)乙烷、二甘硫醇双(2-巯基乙基)醚(diethylenethioglycolbis(2-mercaptoethyl)ether)、四甘硫醇双(2-巯基乙基)醚、1,3-双(2-巯基乙硫基)丙烷、1,4-双(2-巯基乙硫基)丁烷、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、1,3,5-三[(3-巯基丙酰氧基)乙基]异氰脲酸、1,3,5-三[(3-巯基丁酰氧基)乙基]异氰脲酸、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)或二季戊四醇六(3-巯基丁酸酯)。
从曝光时的灵敏度提高、低锥形形状的图案形成、和显影后的残渣抑制的观点考虑,优选为乙二醇双(巯基乙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、乙二醇双(2-巯基丙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丁酸酯)、乙二醇双(2-巯基乙基)醚、乙二醇双(3-巯基丙基)醚、乙二醇双(2-巯基丙基)醚、乙二醇双(3-巯基丁基)醚、1,2-双(2-巯基乙硫基)乙烷、1,2-双(3-巯基丙硫基)乙烷、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、1,3,5-三[(3-巯基丙酰氧基)乙基]异氰脲酸、1,3,5-三[(3-巯基丁酰氧基)乙基]异氰脲酸、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)或二季戊四醇六(3-巯基丁酸酯)。此外,从显影后的残渣抑制的观点考虑,更优选为乙二醇双(2-巯基乙基)醚、乙二醇双(3-巯基丙基)醚、乙二醇双(2-巯基丙基)醚、乙二醇双(3-巯基丁基)醚、1,2-双(2-巯基乙硫基)乙烷或1,2-双(3-巯基丙硫基)乙烷。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,(f)多官能硫醇化合物在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为0.3质量份以上,进一步更优选为0.5质量份以上,特别优选为1质量份以上。如果含量为0.01质量份以上,则可以提高曝光时的灵敏度,并且可以获得低锥形的图案形状的固化膜。此外,可以抑制显影时的残渣产生。另一方面,(f)多官能硫醇化合物的含量优选为15质量份以下,更优选为13质量份以下,进一步优选为10质量份以下,进一步更优选为8质量份以下,特别优选为5质量份以下。如果含量为15质量份以下,则可以形成低锥形形状的图案,可以抑制显影后的残渣产生,并且可以使固化膜的耐热性提高。
<敏化剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有敏化剂。所谓敏化剂,是指能够吸收由曝光产生的能量,通过内部转换和系间窜越而产生激发三重态的电子,并向上述(c1)光聚合引发剂等进行能量转移的化合物。
通过含有敏化剂,可以使曝光时的灵敏度提高。推测这是因为,敏化剂吸收(c1)光聚合引发剂等不具有吸收的、长波长的光,将其能量从敏化剂向(c1)光聚合引发剂等进行能量转移,从而可以使光反应效率提高。
作为敏化剂,优选为噻吨酮系敏化剂。作为噻吨酮系敏化剂,可举出例如,噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、或2,4-二氯噻吨酮。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,敏化剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上,特别优选为1质量份以上。如果含量为0.01质量份以上,则可以使曝光时的灵敏度提高。另一方面,敏化剂的含量优选为15质量份以下,更优选为13质量份以下,进一步优选为10质量份以下,特别优选为8质量份以下。如果含量为15质量份以下,则可以使显影后的分辨率提高,并且可以获得低锥形的图案形状的固化膜。
<阻聚剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有阻聚剂。所谓阻聚剂,是指通过捕捉在曝光时产生的自由基、或通过曝光时的自由基聚合而获得的聚合物链的、聚合物生长末端的自由基,作为稳定自由基而保持,从而能够使自由基聚合停止的化合物。
通过适量含有阻聚剂,从而可以抑制显影后的残渣产生,使显影后的分辨率提高。推测这是因为,通过阻聚剂捕捉在曝光时产生的过剩量的自由基、或高分子量的聚合物链的生长末端的自由基,从而抑制过剩的自由基聚合的进行。
作为阻聚剂,优选为酚系阻聚剂。作为酚系阻聚剂,可举出例如,4-甲氧基苯酚、1,4-氢醌、1,4-苯醌、2-叔丁基-4-甲氧基苯酚、3-叔丁基-4-甲氧基苯酚、4-叔丁基儿茶酚、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、2,5-二-叔丁基-1,4-氢醌或2,5-二-叔戊基-1,4-氢醌或“irganox”(注册商标)245、“irganox”259、“irganox”565、“irganox”1010、“irganox”1035、“irganox”1076、“irganox”1098、“irganox”1135、“irganox”1330、“irganox”1425、“irganox”1520、“irganox”1726或“irganox”3114(以上,都是basf社制)。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,阻聚剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.03质量份以上,进一步优选为0.05质量份以上,特别优选为0.1质量份以上。如果含量为0.01质量份以上,则可以使显影后的分辨率和固化膜的耐热性提高。另一方面,阻聚剂的含量优选为10质量份以下,更优选为8质量份以下,进一步优选为5质量份以下,特别优选为3质量份以下。如果含量为10质量份以下,则可以使曝光时的灵敏度提高。
<交联剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有交联剂。所谓交联剂,是指具有能够与树脂结合的交联性基的化合物。通过含有交联剂,可以使固化膜的硬度和耐化学品性提高。推测这是因为,通过交联剂,可以向树脂组合物的固化膜导入新的交联结构,因此交联密度提高。
此外,通过含有交联剂,在热固化后能够进行低锥形形状的图案形成。可以认为,通过(f)交联剂而在聚合物间形成交联结构,从而阻碍聚合物链彼此的密的取向,可以维持热固化时的图案的回流性,因此能够进行低锥形形状的图案形成。作为交联剂,优选为分子中具有2个以上烷氧基甲基、羟甲基、环氧基、或氧杂环丁烷基等热交联性的化合物。
作为分子中具有2个以上烷氧基甲基或羟甲基的化合物,可举出例如,dml-pc、dml-oc、dml-ptbp、dml-pchp、dml-mbpc、dml-mtrispc、dmom-pc、dmom-ptbp、triml-p、triml-35xl、tml-hq、tml-bpa、tml-bpaf、tml-bpap、tmom-bpa、tmom-bpaf、tmom-bpap、hml-tphap、或hmom-tphap(以上,都是本州化学工业社制)、或“nikalac”(注册商标)mx-290、“nikalac”mx-280、“nikalac”mx-270、“nikalac”mx-279、“nikalac”mw-100lm、“nikalac”mw-30hm、“nikalac”mw-390、或“nikalac”mx-750lm(以上,三和ケミカル社制)。
作为分子中具有2个以上环氧基的化合物,可举出例如,“エポライト”(注册商标)40e、“エポライト”100e、“エポライト”400e、“エポライト”70p、“エポライト”1500np、“エポライト”80mf、“エポライト”3002、或“エポライト”4000(以上,都是共荣社化学社制)、“デナコール”(注册商标)ex-212l、“デナコール”ex-216l、“デナコール”ex-321l、或“デナコール”ex-850l(以上,都是ナガセケムテックス社制)、“jer”(注册商标)828、“jer”1002、“jer”1750、“jer”yx8100-bh30、“jer”e1256、或“jer”e4275(以上,都是三菱化学社制)、gan、got、eppn-502h、nc-3000、或nc-6000(以上,都是日本化药社制)、“epiclon”(注册商标)exa-9583、“epiclon”hp4032、“epiclon”n695、或“epiclon”hp7200(以上,都是大日本インキ化学工業社制)、“techmore”(注册商标)vg-3101l(プリンテック社制)、“tepic”(注册商标)s、“tepic”g、或“tepic”p(以上,都是日产化学工业社制)、或“エポトート”(注册商标)yh-434l(东都化成社制)。
作为分子中具有2个以上氧杂环丁烷基的化合物,可举出例如,“eternacoll”(注册商标)eho、“eternacoll”oxbp、“eternacoll”oxtp、或“eternacoll”oxma(以上,都是宇部兴产社制)、或氧杂环丁烷化苯酚酚醛清漆。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,交联剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,进一步优选为2质量份以上,进一步更优选为3质量份以上,特别优选为5质量份以上。如果含量为0.5质量份以上,则可以使固化膜的硬度和耐化学品性提高,并且在热固化后可以形成低锥形形状的图案。另一方面,交联剂的含量优选为50质量份以下,更优选为40质量份以下,进一步优选为30质量份以下,进一步更优选为25质量份以下,特别优选为20质量份以下。如果含量为50质量份以下,则可以使固化膜的硬度和耐化学品性提高,并且在热固化后可以形成低锥形形状的图案。
<硅烷偶联剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有硅烷偶联剂。所谓硅烷偶联剂,是指具有水解性的甲硅烷基或硅烷醇基的化合物。通过含有硅烷偶联剂,从而树脂组合物的固化膜与基底的基板界面处的相互作用增大,可以使与基底的基板的密合性和固化膜的耐化学品性提高。作为硅烷偶联剂,优选为三官能有机硅烷、四官能有机硅烷或硅酸酯化合物。
作为三官能有机硅烷,可举出例如,甲基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、4-羟基苯基三甲氧基硅烷、1-萘基三甲氧基硅烷、4-苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3-[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(4-氨基苯基)丙基三甲氧基硅烷、1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、3-三乙氧基甲硅烷基-n-(1,3-二甲基亚丁基)丙基胺、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、1,3,5-三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、或n-叔丁基-2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)琥珀酸酰亚胺。作为四官能有机硅烷或硅酸酯化合物,可举出例如,通式(73)所示的有机硅烷。
在通式(73)中,r226~r229各自独立地表示氢原子、烷基、酰基、或芳基,x表示整数1~15。在通式(73)中,r226~r229各自独立地优选为氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基、或碳原子数6~15的芳基,更优选为氢原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数2~4的酰基、或碳原子数6~10的芳基。上述烷基、酰基、和芳基可以为未取代体或取代体的任一者。
作为通式(73)所示的有机硅烷,可举出例如,四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四-正丁氧基硅烷、或四乙酰氧基硅烷等四官能有机硅烷、或硅酸甲酯51(扶桑化学工业社制)、m硅酸酯51、硅酸酯40、或硅酸酯45(以上,都是多摩化学工业社制)、硅酸甲酯51、硅酸甲酯53a、硅酸乙酯40、或硅酸乙酯48(以上,都是コルコート社制)等硅酸酯化合物。
在将(a)碱溶性树脂和(b)自由基聚合性化合物的合计设为100质量份的情况下,硅烷偶联剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上,特别优选为1质量份以上。如果含量为0.01质量份以上,则可以使与基底的基板的密合性和固化膜的耐化学品性提高。另一方面,硅烷偶联剂的含量优选为15质量份以下,更优选为13质量份以下,进一步优选为10质量份以下,特别优选为8质量份以下。如果含量为15质量份以下,则可以使显影后的分辨率提高。
<表面活性剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,可以进一步含有表面活性剂。所谓表面活性剂,是指具有亲水性的结构和疏水性的结构的化合物。通过适量含有表面活性剂,可以任意地调整树脂组合物的表面张力,涂布时的流平性提高,可以使涂膜的膜厚均匀性提高。作为表面活性剂,优选为氟树脂系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、聚氧化烯醚系表面活性剂或丙烯酸系树脂系表面活性剂。
表面活性剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含有比率优选为负型感光性树脂组合物整体的、0.001质量%以上,更优选为0.005质量%以上,进一步优选为0.01质量%以上。如果含有比率为0.001质量%以上,则可以使涂布时的流平性提高。另一方面,表面活性剂的含有比率优选为1质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进一步优选为0.03质量%以下。如果含有比率为1质量%以下,则可以使涂布时的流平性提高。
<溶剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选进一步含有溶剂。所谓溶剂,是指可以使树脂组合物中含有的各种树脂和各种添加剂溶解的化合物。通过含有溶剂,可以使树脂组合物中含有的各种树脂和各种添加剂均匀地溶解,使固化膜的透射率提高。此外,可以任意地调整树脂组合物的粘度,可以在基板上以所希望的膜厚成膜。此外,可以任意地调整树脂组合物的表面张力或涂布时的干燥速度等,可以使涂布时的流平性和涂膜的膜厚均匀性提高。
作为溶剂,从各种树脂和各种添加剂的溶解性的观点考虑,优选为具有醇性羟基的化合物、具有羰基的化合物、或具有3个以上醚键的化合物。此外,更优选为大气压下的沸点为110~250℃的化合物。通过使沸点为110℃以上,从而在涂布时溶剂适度挥发而涂膜的干燥进行,因此可以抑制涂布不均,使膜厚均匀性提高。另一方面,通过使沸点为250℃以下,可以降低在涂膜中残存的溶剂量。因此,可以使热固化时的膜收缩量降低,可以提高固化膜的平坦性,使膜厚均匀性提高。
作为具有醇性羟基、并且大气压下的沸点为110~250℃的化合物,可举出例如,双丙酮醇、乳酸乙酯、乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、二甘醇单甲基醚、双丙甘醇单甲基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、或四氢糠基醇。
作为具有羰基、并且大气压下的沸点为110~250℃的化合物,可举出例如,3-甲氧基-正丁基乙酸酯、3-甲基-3-正丁基乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、双丙甘醇单甲基醚乙酸酯、或γ-丁内酯。
作为具有3个以上醚键、并且大气压下的沸点为110~250℃的化合物,可举出例如,二甘醇二甲基醚、二甘醇乙基甲基醚、或双丙甘醇二甲基醚。
溶剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含有比率能够根据涂布方法等而适当调整。例如,在通过旋转涂布而形成涂膜的情况下,一般为负型感光性树脂组合物整体的50~95质量%。
作为(d)着色剂,在含有(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料的情况下,作为溶剂,优选为具有羰基或酯键的溶剂。通过含有具有羰基或酯键的溶剂,可以使(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料的分散稳定性提高。此外,从分散稳定性的观点考虑,作为溶剂,更优选为具有乙酸酯键的溶剂。通过含有具有乙酸酯键的溶剂,可以使(d1)颜料和/或作为(d2)染料的分散染料的分散稳定性提高。
作为具有乙酸酯键的溶剂,可举出例如,3-甲氧基-正丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基-正丁基乙酸酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单乙基醚乙酸酯、二甘醇单-正丁基醚乙酸酯、双丙甘醇单甲基醚乙酸酯、环己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、或1,4-丁二醇二乙酸酯。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,具有羰基或酯键的溶剂在溶剂中所占的含有比率优选为30~100质量%,更优选为50~100质量%,进一步优选为70~100质量%。如果含有比率为30~100质量%,则可以使(d1)颜料的分散稳定性提高。
<其它添加剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,可以进一步含有其它树脂或它们的前体。作为其它树脂或它们的前体,可举出例如,聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、酚醛清漆树脂、脲树脂、或聚氨酯、或它们的前体。
<本发明的负型感光性树脂组合物的制造方法>
对本发明的负型感光性树脂组合物的、代表性的制造方法进行说明。在含有包含(da)黑色剂的(d1)颜料作为(d)着色剂的情况下,在(a1)第1树脂和(a2)第2树脂的溶液中加入(e)分散剂,使用分散机,使(d1)颜料分散于该混合溶液,调制颜料分散液。接下来,在该颜料分散液中加入(b)自由基聚合性化合物、(c1)光聚合引发剂、其它添加剂和任意的溶剂,搅拌20分钟~3小时而制成均匀的溶液。在搅拌后,将所得的溶液进行过滤,从而获得本发明的负型感光性树脂组合物。
作为分散机,可举出例如,球磨机、珠磨机、砂磨机、三辊磨机、或高速度冲击磨机。从分散效率化和微分散化的观点考虑,优选为珠磨机。作为珠磨机,可举出例如,双锥型磨机、篮式磨机、销棒粉碎机、或戴诺磨。作为珠磨机的珠,可举出例如,二氧化钛珠、氧化锆珠、或锆石珠。作为珠磨机的珠径,优选为0.01~6mm,更优选为0.015~5mm,进一步优选为0.03~3mm。在(d1)颜料的一次粒径和一次粒子凝集而形成的二次粒子的粒径为数百nm以下的情况下,优选为0.015~0.1mm的微小的珠。在该情况下,优选为具备能够将微小的珠与颜料分散液分离的、离心分离方式的隔离物的珠磨机。另一方面,在(d1)颜料包含数百nm以上的粗大的粒子的情况下,从分散效率化的观点考虑优选为0.1~6mm的珠。
<低锥形的图案形状的固化图案>
本发明的负型感光性树脂组合物能够获得包含低锥形的图案形状的固化图案的固化膜。由本发明的负型感光性树脂组合物获得的、固化膜包含的固化图案的截面中的倾斜边的锥角优选为1°以上,更优选为5°以上,进一步优选为10°以上,进一步更优选为12°以上,特别优选为15°以上。如果锥角为1°以上,则可以高密度地集成和配置发光元件,从而可以使显示装置的分辨率提高。另一方面,固化膜包含的固化图案的截面中的倾斜边的锥角优选为60°以下,更优选为55°以下,进一步优选为50°以下,进一步更优选为45°以下,特别优选为40°以下。如果锥角为60°以下,则可以防止形成透明电极或反射电极等电极时的断线。此外,可以抑制电极的边缘部中的电场集中,从而可以抑制发光元件的劣化。
<具有高低差形状的固化图案>
本发明的负型感光性树脂组合物可以形成维持高灵敏度,同时具有在厚膜部与薄膜部具有充分的膜厚差的高低差形状,并具有低锥形的图案形状的固化图案。此外,能够通过显影后的图案形状控制进行低锥形化,能够抑制热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化,因此在热固化后可以维持在显影后形成的高低差形状和图案开口尺寸。因此,本发明的负型感光性树脂组合物在用于一次性形成有机el显示器中的像素分割层的、高低差形状的用途中是特别适合的。同样地,适合于用于一次性形成电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、栅极绝缘层、滤色器、黑矩阵或黑色柱状间隔物的、高低差形状的用途。
将由本发明的负型感光性树脂组合物获得的、具有高低差形状的固化图案的截面的一例示于图3中。高低差形状中的厚膜部34相当于曝光时的固化部,具有固化图案的最大膜厚。高低差形状中的薄膜部35a、35b、35c相当于曝光时的半色调曝光部,具有小于厚膜部34的厚度的膜厚。具有高低差形状的固化图案的截面中的倾斜边36a、36b、36c、36d、36e的各个锥角θa、θb、θc、θd、θe都优选为低锥形。
这里所谓锥角θa、θb、θc、θd、θe,如图3所示,是指形成固化图案的基底的基板的水平边37、或薄膜部35a、35b、35c的水平边与和薄膜部35a、35b、35c的水平边交叉的具有高低差形状的固化图案的截面中的倾斜边36a、36b、36c、36d、36e所成的、具有高低差形状的固化图案的截面内部的角。这里,所谓顺锥形,是指锥角大于0°且小于90°的范围内,所谓倒锥形,是指锥角大于90°且小于180°的范围内。此外,所谓矩形,是指锥角为90°,所谓低锥形,是指锥角在大于0°且60°的范围内。
在由本发明的负型感光性树脂组合物获得的、具有高低差形状的固化图案的下侧表面的平面和上侧表面的平面间的厚度中,将具有最大厚度的区域设为厚膜部34,将具有小于厚膜部34的厚度的厚度的区域设为薄膜部35。在将厚膜部34的膜厚设为(tft)μm,将经由至少1个高低差形状而配置于厚膜部34的薄膜部35a、35b、35c的膜厚设为(tht)μm的情况下,(tft)与(tht)的膜厚差(δtft-ht)μm优选为0.5μm以上,更优选为1.0μm以上,进一步优选为1.5μm以上,进一步更优选为2.0μm以上,特别优选为2.5μm以上,最优选为3.0μm以上。如果膜厚差为上述范围内,则可以使与形成发光层时的蒸镀掩模的接触面积小,从而可以抑制由颗粒产生引起的面板的成品率降低,并且可以抑制发光元件的劣化。此外,由于在具有高低差形状的固化图案一层具有充分的膜厚差,因此能够缩短工艺时间。另一方面,膜厚差(δtft-ht)μm优选为10.0μm以下,更优选为9.5μm以下,进一步优选为9.0μm以下,进一步更优选为8.5μm以下,特别优选为8.0μm以下。如果膜厚差为上述范围内,则可以降低具有高低差形状的固化图案形成时的曝光量,从而能够缩短节拍时间(takttime)。
厚膜部34的膜厚(tft)μm和薄膜部35a、35b、35c的膜厚(tht)μm优选满足通式(α)~(γ)所示的关系。
2.0≤(tft)≤10.0(α)
0.20≤(tht)≤7.5(β)
0.10×(tft)≤(tht)≤0.75×(tft)(γ)
厚膜部34的膜厚(tft)μm和薄膜部35a、35b、35c的膜厚(tht)μm优选进一步满足通式(δ)~(ζ)所示的关系。
2.0≤(tft)≤10.0(δ)
0.30≤(tht)≤7.0(ε)
0.15×(tft)≤(tht)≤0.70×(tft)(ζ)
如果厚膜部34的膜厚(tft)μm和薄膜部35a、35b、35c的膜厚(tht)μm为上述范围内,则可以抑制发光元件的劣化,并且能够缩短工艺时间。
在本发明的有机el显示器中,由负型感光性树脂组合物获得的、具有高低差形状的固化图案的截面中的倾斜边的锥角优选为1°以上,更优选为5°以上,进一步优选为10°以上,进一步更优选为12°以上,特别优选为15°以上。如果锥角为上述范围内,则可以将发光元件高密度地集成和配置,从而可以使有机el显示器的分辨率提高。另一方面,固化图案的截面中的倾斜边的锥角优选为60°以下,更优选为55°以下,进一步优选为50°以下,进一步更优选为45°以下,特别优选为40°以下。如果锥角为上述范围内,则可以防止形成透明电极或反射电极等电极时的断线。此外,可以抑制电极的边缘部中的电场集中,从而可以抑制发光元件的劣化。
<有机el显示器的制造工艺>
作为使用了本发明的负型感光性树脂组合物的工艺,以使用了该组合物的固化膜作为有机el显示器的遮光性的像素分割层的工艺为例,在图1中显示示意性截面图进行说明。首先,(工序1)在玻璃基板1上,形成薄膜晶体管(以下,“tft”)2,将tft平坦化膜用的感光性材料成膜,通过光刻进行了图案加工后,使其热固化而形成tft平坦化用的固化膜3。接下来,(工序2)将银-钯-铜合金(以下,“apc”)通过溅射而成膜,使用光致抗蚀剂通过蚀刻进行图案加工而形成apc层,进一步,在apc层的上层将氧化铟锡(以下,“ito”)通过溅射而成膜,通过使用了光致抗蚀剂的蚀刻进行图案加工,作为第1电极而形成反射电极4。然后,(工序3)将本发明的负型感光性树脂组合物进行涂布和预烘烤,形成预烘烤膜5a。接着,(工序4)隔着具有所希望的图案的掩模6,照射活性化学射线7。接下来,(工序5)显影而进行了图案加工后,根据需要进行漂白曝光和中间烘烤,使其热固化,从而形成具有所希望的图案的固化图案5b作为遮光性的像素分割层。然后,(工序6)将el发光材料通过隔着掩模的蒸镀进行成膜而形成el发光层8,将镁-银合金(以下,“mgag”)通过蒸镀而成膜,使用光致抗蚀剂通过蚀刻进行图案加工,从而形成作为第2电极的透明电极9。接下来,(工序7)将平坦化膜用的感光性材料成膜,通过光刻进行了图案加工后,使其热固化而形成平坦化用的固化膜10,然后,使覆盖玻璃11接合,从而获得具有本发明的负型感光性树脂组合物作为遮光性的像素分割层的有机el显示器。
<液晶显示器的制造工艺>
作为使用了本发明的负型感光性树脂组合物的其它工艺,以使用了该组合物的固化膜作为液晶显示器的黑色柱状间隔物(以下,“bcs”)和滤色器的黑矩阵(以下,“bm”)的工艺为例,在图2中显示示意性截面图进行说明。
如图2所示,首先,(工序1)在玻璃基板12上形成背光单元(以下,“blu”)13,获得具有blu的玻璃基板14。
此外,(工序2)在其它玻璃基板15上形成tft16,将tft平坦化膜用的感光性材料成膜,通过光刻进行图案加工后,使其热固化而形成tft平坦化用的固化膜17。接下来,(工序3)将ito通过溅射而成膜,使用光致抗蚀剂通过蚀刻进行图案加工,形成透明电极18,在其上形成平坦化膜19和取向膜20。然后,(工序4)将本发明的负型感光性树脂组合物进行涂布和预烘烤,形成预烘烤膜21a。接着,(工序5)隔着具有所希望的图案的掩模22,照射活性化学射线23。接下来,(工序6)显影而进行了图案加工后,根据需要进行漂白曝光和中间烘烤,使其热固化,从而形成具有所希望的图案的固化图案21b作为遮光性的bcs,获得具有bcs的玻璃基板24。接着,(工序7)通过使上述玻璃基板14与该玻璃基板24接合,获得具有blu和bcs的玻璃基板25。
进一步,(工序8)在其它玻璃基板26上形成红色、绿色、蓝色的三色的滤色器27。接下来,(工序9)通过与上述方法同样的方法,由本发明的负型感光性树脂组合物形成具有所希望的图案的固化图案28作为遮光性的bm。然后,(工序10)将平坦化用的感光性材料成膜,通过光刻进行了图案加工后,使其热固化而形成平坦化用的固化膜29,在其上形成取向膜30,从而获得滤色器基板31。接着,(工序11)通过使上述具有blu和bcs的玻璃基板25与该滤色器基板31接合,(工序12)从而获得具有blu、bcs和bm的玻璃基板32。接下来,(工序13)通过注入液晶而形成液晶层33,从而获得具有本发明的负型感光性树脂组合物作为bcs和bm的液晶显示器。
如以上那样,根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、有机el显示器和液晶显示器的制造方法,能够获得被图案加工,含有聚酰亚胺和/或聚苯并
根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的工艺,由于树脂组合物为感光性,因此能够通过光刻而直接进行图案加工。因此,与使用了光致抗蚀剂的工艺相比,可以减少工序数,因此能够提高有机el显示器和液晶显示器的生产性、缩短工艺时间和缩短节拍时间。
<使用了由本发明的负型感光性树脂组合物获得的固化膜的显示装置>
由本发明的负型感光性树脂组合物获得的固化膜可以适合构成有机el显示器或液晶显示器。
此外,本发明的负型感光性树脂组合物能够获得可以获得低锥形的图案形状,且高耐热性优异的固化膜。因此,适合于有机el显示器的像素分割层等绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层等要求高耐热性和低锥形的图案形状的用途。特别是,在假定有起因于由热分解引起的脱气的元件的不良或特性降低、由高锥形的图案形状引起的电极配线的断线等起因于耐热性和图案形状的问题的用途中,通过使用本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜,能够制造不发生上述问题的高可靠性的元件。进一步,由于固化膜遮光性优异,因此能够防止电极配线的可视化或降低外光反射,可以使图像显示中的对比度提高。因此,通过将由本发明的负型感光性树脂组合物获得的固化膜作为有机el显示器的像素分割层、tft平坦化层、或tft保护层使用,可以不在发光元件的光取出侧形成偏振片和1/4波长板,而使对比度提高。
此外,本发明的有机el显示器优选具有曲面的显示部。从抑制由曲面形成的显示部中的起因于断线等的显示不良的观点考虑,该曲面的曲率半径优选为0.1mm以上,更优选为0.3mm以上。此外,从有机el显示器的小型化和高析像化的观点考虑,曲面的曲率半径优选为10mm以下,更优选为7mm以下,进一步优选为5mm以下。
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法具有以下的(1)~(4)的工序。
(1)在基板上形成本发明的负型感光性树脂组合物的涂膜的工序,
(2)隔着光掩模向上述负型感光性树脂组合物的涂膜照射活性化学射线的工序,
(3)使用碱溶液进行显影,从而形成上述负型感光性树脂组合物的图案的工序,以及
(4)将上述图案加热,从而获得上述负型感光性树脂组合物的固化图案的工序。
<形成涂膜的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法具有(1)在基板上形成负型感光性树脂组合物的涂膜的工序。作为将本发明的负型感光性树脂组合物成膜的方法,可举出例如,在基板上涂布上述树脂组合物的方法、或在基板上图案状地涂布上述树脂组合物的方法。
作为基板,可以使用例如,在玻璃上形成了具有选自铟、锡、锌、铝和镓中的一种以上的氧化物、金属(钼、银、铜、铝、铬或钛等)或cnt(carbonnanotube:碳纳米管)作为电极或配线的基板等。作为具有选自铟、锡、锌、铝、和镓中的一种以上的氧化物,可举出例如,氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)、氧化铝锌(azo)、氧化铟镓锌(igzo)、或氧化锌(zno)。
<在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法>
作为在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法,可举出例如,微凹版涂布、旋转涂布、浸渍涂布、帘流涂布、辊涂布、喷射涂布、或狭缝涂布。涂布膜厚根据涂布方法、树脂组合物的固体成分浓度、粘度等而不同,但通常以涂布和预烘烤后的膜厚成为0.1~30μm的方式涂布。
优选在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物后,进行预烘烤而成膜。预烘烤可以使用烘箱、电热板、红外线、快速退火装置或激光退火装置等。作为预烘烤温度,优选为50~150℃。作为预烘烤时间,优选为30秒~数小时。可以在80℃下预烘烤2分钟后,在120℃下预烘烤2分钟等,以二段或其以上的多段进行预烘烤。
<在基板上图案状地涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法>
作为在基板上图案状地涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法,可举出例如,凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷、平版印刷、丝网印刷、喷墨印刷、胶版印刷、或激光印刷。涂布膜厚根据涂布方法、本发明的负型感光性树脂组合物的固体成分浓度、粘度等而不同,但通常以涂布和预烘烤后的膜厚成为0.1~30μm的方式涂布。
优选在基板上图案状地涂布本发明的负型感光性树脂组合物后,进行预烘烤而成膜。预烘烤可以使用烘箱、电热板、红外线、快速退火装置、或激光退火装置等。作为预烘烤温度,优选为50~150℃。作为预烘烤时间,优选为30秒~数小时。也可以在80℃下预烘烤2分钟后,在120℃下预烘烤2分钟等,以二段或其以上的多段进行预烘烤。
<将形成在基板上的涂膜进行图案加工的方法>
作为将形成在基板上的、本发明的负型感光性树脂组合物的涂膜进行图案加工的方法,可举出例如,通过光刻直接进行图案加工的方法或通过蚀刻进行图案加工的方法。从由工序数的减少带来的生产性的提高和工艺时间缩短的观点考虑,优选为通过光刻直接进行图案加工的方法。
<隔着光掩模而照射活性化学射线的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法具有(2)隔着光掩模向上述负型感光性树脂组合物的涂膜照射活性化学射线的工序。在基板上将本发明的负型感光性树脂组合物进行涂布和预烘烤而成膜后,使用步进曝光机、镜像投影掩模曝光机(mpa)或平行光掩模曝光机(pla)等曝光机进行曝光。作为在曝光时照射的活性化学射线,可举出例如,紫外线、可见光线、电子射线、x射线、krf(波长248nm)激光、或arf(波长193nm)激光等。优选使用水银灯的j射线(波长313nm)、i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)、或g射线(波长436nm)。此外曝光量通常为100~40,000j/m2(10~4,000mj/cm2)左右(i射线照度计的值),根据需要可以隔着具有所希望的图案的光掩模进行曝光。
在曝光后,可以进行曝光后烘烤。通过进行曝光后烘烤,可以期待显影后的分辨率提高或显影条件的允许宽度增大等效果。曝光后烘烤可以使用烘箱、电热板、红外线、快速退火装置、或激光退火装置等。作为曝光后烘烤温度,优选为50~180℃,更优选为60~150℃。曝光后烘烤时间优选为10秒~数小时。如果曝光后烘烤时间为10秒~数小时,则有时反应良好地进行而可以缩短显影时间。
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法优选使用半色调光掩模作为光掩模。所谓半色调光掩模,是具有包含透光部和遮光部的图案的光掩模,是指在上述透光部与上述遮光部之间具有半透光部的光掩模,上述半透光部的透射率低于透光部的透射率,并且高于遮光部的透射率。通过使用半色调光掩模进行曝光,能够在显影后和热固化后形成具有高低差形状的图案。需要说明的是,介由上述透光部而照射了活性化学射线的固化部相当于上述厚膜部,介由上述半透光部而照射了活性化学射线的半色调曝光部相当于上述薄膜部。
在使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法中,上述半色调光掩模具有上述透光部与上述半透光部相邻接的位置。通过具有上述透光部与上述半透光部相邻接的位置,从而在显影后可以形成具有相当于光掩模上的上述透光部的上述厚膜部、和相当于光掩模上的上述半透光部的上述薄膜部的图案。进一步,半色调光掩模具有上述遮光部与上述半透光部相邻接的位置。在显影后可以形成具有相当于光掩模上的上述遮光部的开口部、和相当于光掩模上的上述半透光部的上述薄膜部的图案。通过半色调光掩模具有上述位置,从而在显影后可以形成包含上述厚膜部、上述薄膜部和上述开口部的、具有高低差形状的图案。
作为半色调光掩模,在将上述透光部的透射率设为(%tft)%的情况下,上述半透光部的透射率(%tht)%优选为(%tft)的10%以上,更优选为15%以上,进一步优选为20%以上,特别优选为25%以上。如果半透光部的透射率(%tht)%为上述范围内,则可以降低具有高低差形状的固化图案形成时的曝光量,能够缩短节拍时间。另一方面,半透光部的透射率(%tht)%优选为(%tft)的60%以下,更优选为55%以下,进一步优选为50%以下,特别优选为45%以下。如果半透光部的透射率(%tht)%为上述范围内,则可以使厚膜部与薄膜部的膜厚差、和在任意的高低差的两侧相邻的薄膜部间的膜厚差充分大,从而可以抑制发光元件的劣化。此外,在具有高低差形状的固化图案一层具有充分的膜厚差,因此能够缩短工艺时间。
在隔着半色调光掩模照射活性化学射线而获得的、具有高低差形状的固化图案中,在将半透光部的透射率(%tht)%为(%tft)的30%的情况下的薄膜部的膜厚设为(tht30)μm,并且将半透光部的透射率(%tht)%为(%tft)的20%的情况下的薄膜部的膜厚设为(tht20)μm的情况下,(tht30)与(tht20)的膜厚差(δtht30-ht20)μm优选为0.3μm以上,更优选为0.5μm以上,进一步优选为0.7μm以上,特别优选为0.8μm以上。如果膜厚差为上述范围内,则可以使厚膜部与薄膜部的膜厚差、以及在任意的高低差的两侧相邻的薄膜部间的膜厚差充分大,从而可以抑制发光元件的劣化。此外,由于在具有高低差形状的固化图案一层具有充分的膜厚差,因此能够缩短工艺时间。另一方面,膜厚差(δtht30-ht20)μm优选为1.5μm以下,更优选为1.4μm以下,进一步优选为1.3μm以下,特别优选为1.2μm以下。如果膜厚差为上述范围内,则可以降低起因于装置等的略微的曝光量的偏移引起的膜厚不均的发生,从而可以使膜厚均匀性和有机el显示器制造中的成品率提高。
<使用碱溶液进行显影而形成图案的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法具有(3)使用碱溶液进行显影而形成上述负型感光性树脂组合物的图案的工序。在曝光后,使用自动显影装置等进行显影。本发明的负型感光性树脂组合物具有负型的感光性,因此在显影后,未曝光部被显影液除去,可以获得浮凸图案。
作为显影液,一般使用碱性显影液。作为碱性显影液,优选为例如,有机系的碱溶液或显示碱性的化合物的水溶液,从环境方面的观点考虑,更优选为显示碱性的化合物的水溶液,即碱性水溶液。
作为有机系的碱溶液或显示碱性的化合物,可举出例如,2-氨基乙醇、2-(二甲基氨基)乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、二乙醇胺、甲基胺、乙基胺、二甲基胺、二乙基胺、三乙胺、乙酸(2-二甲基氨基)乙酯、(甲基)丙烯酸(2-二甲基氨基)乙酯、环己基胺、乙二胺、1,6-己二胺、氨、氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钠或碳酸钾,从固化膜的金属杂质降低和显示装置的显示不良抑制的观点考虑,优选为氢氧化四甲基铵或氢氧化四乙基铵。作为显影液,也可以使用有机溶剂。作为显影液,可以使用含有有机溶剂、以及相对于本发明的负型感光性树脂组合物为不良溶剂这两者的混合溶液。
作为显影方法,可举出例如,桨式显影、喷射显影、或浸渍显影。作为桨式显影,可举出例如,对曝光后的膜直接涂布上述显影液后,放置任意时间的方法,或对曝光后的膜在任意时间期间以雾状放射上述显影液而涂布后,放置任意时间的方法。作为喷射显影,可举出对曝光后的膜以雾状放射上述显影液,连续接触任意时间的方法。作为浸渍显影,可举出将曝光后的膜在上述显影液中浸渍任意时间的方法,或在将曝光后的膜浸渍在上述显影液中后,连续照射超声波任意时间的方法。从显影时的装置污染抑制和由显影液的使用量减少带来的工艺成本减少的观点考虑,作为显影方法,优选为桨式显影。通过抑制显影时的装置污染,可以抑制显影时的基板污染,可以抑制显示装置的显示不良。另一方面,从显影后的残渣产生的抑制的观点考虑,作为显影方法,优选为喷射显影。此外,从由显影液的再利用带来的显影液的使用量减少和工艺成本减少的观点考虑,作为显影方法,优选为浸渍显影。
显影时间优选为5秒以上,更优选为10秒以上,进一步优选为30秒以上,特别优选为1分钟以上。如果显影时间为上述范围内,则可以抑制碱显影时的残渣产生。另一方面,从缩短节拍时间的观点考虑,显影时间优选为30分钟以下,更优选为15分钟以下,进一步优选为10分钟以下,特别优选为5分钟以下。
优选在显影后,将所得的浮凸图案用冲洗液洗涤。作为冲洗液,在使用了碱性水溶液作为显影液的情况下,优选为水。作为冲洗液,可以使用例如,乙醇或异丙醇等醇类的水溶液、丙二醇单甲基醚乙酸酯等酯类的水溶液或碳酸气、盐酸或乙酸等显示酸性的化合物的水溶液。作为冲洗液,可以使用有机溶剂。
<使图案光固化的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法优选在上述(3)使用碱溶液进行显影而形成上述负型感光性树脂组合物的图案的工序后,进一步,具有使上述负型感光性树脂组合物的图案光固化的工序。
通过使图案光固化的工序,从而图案的交联密度提高,成为脱气起因的低分子成分减量,因此可以使具备负型感光性树脂组合物的图案的发光元件的可靠性提高。此外,在负型感光性树脂组合物的图案为具有高低差形状的图案的情况下,可以抑制图案的热固化时的图案回流,即使在热固化后也可以形成在厚膜部与薄膜部具有充分的膜厚差的具有高低差形状的图案。此外,通过维持热固化时的膜表面的回流性而平坦性提高,可以抑制面板的成品率降低。进一步,在具备负型感光性树脂组合物的图案的有机el显示器的制造中,可以使与形成有机el层时的蒸镀掩模的接触面积小,从而可以抑制由颗粒产生引起的面板的成品率降低,并且可以抑制发光元件的劣化。
作为使图案光固化的工序,优选向负型感光性树脂组合物的图案照射活性化学射线。作为照射活性化学射线的方法,可举出例如,使用步进曝光机、扫描仪、镜像投影掩模曝光机(mpa)、或平行光掩模曝光机(pla)等曝光机进行漂白曝光的方法。作为使图案光固化的工序中的、活性化学射线的照射所使用的灯,可举出例如,超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、金属卤化物灯、xe准分子灯、krf准分子灯、或arf准分子灯等。
作为使图案光固化的工序中的、活性化学射线,可举出例如,紫外线、可见光线、电子射线、x射线、xef(波长351nm)激光、xecl(波长308nm)激光、krf(波长248nm)激光、或arf(波长193nm)激光等。从图案的热固化时的图案回流抑制、高低差膜厚提高、和面板的成品率降低抑制的观点考虑,优选为水银灯的j射线(波长313nm)、i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)、或g射线(波长436nm)、或i射线、h射线和g射线的混合射线。
使图案光固化的工序中的、活性化学射线的曝光量以i射线照度值计优选为100j/m2(10mj/cm2)以上。另一方面,活性化学射线的曝光量以i射线照度值计优选为50,000j/m2(5,000mj/cm2)以下。如果曝光量为上述范围内,则可以抑制负型感光性树脂组合物的图案的热固化时的图案回流。此外,可以抑制面板的成品率降低。
在上述(2)隔着光掩模向负型感光性树脂组合物的涂膜照射活性化学射线的工序中的光掩模为半色调光掩模的情况下,在将使上述图案光固化的工序中的、活性化学射线的曝光量设为(ebleach)mj/cm2,将上述(2)隔着光掩模照射活性化学射线的工序中的、光掩模的透射部中的曝光量设为(eexpo)mj/cm2时,曝光量比(ebleach)/(eexpo)优选为0.1以上,更优选为0.3以上,进一步优选为0.5以上,进一步更优选为0.7以上,特别优选为1以上。如果曝光量比为上述范围内,则可以抑制负型感光性树脂组合物的图案的热固化时的图案回流。此外,可以抑制面板的成品率降低。此外,从高低差膜厚提高的观点考虑,曝光量比优选为0.5以上,更优选为0.7以上,进一步优选为1以上。此外,从成品率提高的观点考虑,曝光量比优选为小于4,更优选为小于3.5,进一步优选为小于3。
可以在获得了本发明的负型感光性树脂组合物的图案后,进行中间烘烤。通过进行中间烘烤,从而热固化后的分辨率提高,并且可以任意地控制热固化后的图案形状。中间烘烤可以使用烘箱、电热板、红外线、快速退火装置、或激光退火装置等。作为中间烘烤温度,优选为50~250℃,更优选为70~220℃。作为中间烘烤时间,优选为10秒~数小时。可以在100℃下进行5分钟中间烘烤后,在150℃下进行5分钟中间烘烤等,以二段或其以上的多段进行中间烘烤。
<将图案加热而获得固化图案的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法具有(4)将上述负型感光性树脂组合物的图案加热而获得上述负型感光性树脂组合物的固化图案的工序。在基板上成膜了的、本发明的负型感光性树脂组合物的图案的加热可以使用烘箱、电热板、红外线、快速退火装置、或激光退火装置等。通过将本发明的负型感光性树脂组合物的图案加热使其热固化,可以使固化膜的耐热性提高,并且可以获得低锥形的图案形状。
作为热固化的温度,优选为150℃以上,更优选为200℃以上,进一步优选为250℃以上。如果热固化温度为150℃以上,则可以使固化膜的耐热性提高,并且可以使热固化后的图案形状更加低锥形化。另一方面,从缩短节拍时间的观点考虑,热固化的温度优选为500℃以下,更优选为450℃以下,进一步优选为400℃以下。
作为热固化的时间,优选为1分钟以上,更优选为5分钟以上,进一步优选为10分钟以上,特别优选为30分钟以上。如果热固化时间为1分钟以上,则可以使热固化后的图案形状更加低锥形化。另一方面,从缩短节拍时间的观点考虑,热固化的时间优选为300分钟以下,更优选为250分钟以下,进一步优选为200分钟以下,特别优选为150分钟以下。此外可以在150℃下热固化30分钟后,在250℃下热固化30分钟等,以二段或其以上的多段进行热固化。
此外,根据本发明的负型感光性树脂组合物,能够获得适合用于像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、栅极绝缘层、滤色器、黑矩阵、或黑色柱状间隔物等用途的固化膜。此外,能够获得具备这些固化膜的元件和显示装置。本发明的有机el显示器具备上述固化膜作为选自像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、栅极绝缘层、滤色器、黑矩阵、和黑色柱状间隔物中的一种以上。特别是,本发明的负型感光性树脂组合物的遮光性优异,因此作为具有遮光性的像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层、或栅极绝缘层是优选的,作为具有遮光性的像素分割层、层间绝缘层、tft平坦化层、或tft保护层是更优选的。
进一步,根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的、显示装置的制造方法,能够获得被图案加工,含有聚酰亚胺和/或聚苯并
实施例
以下举出实施例和比较例进一步具体地说明本发明,但本发明不限定于这些范围。需要说明的是,关于所使用的化合物之中的使用简称的化合物,以下显示名称。
6fda:2,2-(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐;4,4’-六氟丙烷-2,2-二基-双(1,2-邻苯二甲酸酐)
a-bpef:“nkester”(注册商标)a-bpef(新中村化学工业社制;9,9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴)
a-dcp:“nkester”(注册商标)a-dcp(新中村化学工业社制;二羟甲基-三环癸烷二丙烯酸酯)
a-dph-6e:“nkester”(注册商标)a-dph-6e(新中村化学工业社制;分子中具有6个氧亚乙基结构的乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯)
apc:argentum-palladium-cupper(银-钯-铜合金)
bahf:2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷
bfe:1,2-双(4-甲酰苯基)乙烷
bgpf:9,9-双(4-环氧丙氧基苯基)芴
bhpf:9,9-双(4-羟基苯基)芴
bis-a-af:2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷
bk-a1103:“chromofine”(注册商标)blacka1103(大日精化工业社制;一次粒径50~100nm的偶氮系黑色颜料)
bk-s0084:“paliogen”(注册商标)blacks0084(basf社制;一次粒径50~100nm的苝系黑色颜料)
bk-s0100cf:“irgaphor”(注册商标)blacks0100cf(basf社制;一次粒径40~80nm的苯并呋喃酮系黑色颜料)
cyepotms:2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷
d.byk-167:“disperbyk”(注册商标)-167(ビックケミー·ジャパン社制;胺值为13mgkoh/g(固体成分浓度:52质量%)的具有叔氨基的聚氨酯系分散剂)
dfa:n,n-二甲基甲酰胺二甲基缩醛
dpca-60:“kayarad”(注册商标)dpca-60(日本化药社制;分子中具有6个氧亚戊基羰基结构的ε-己内酯改性二季戊四醇六丙烯酸酯)
dpha:“kayarad”(注册商标)dpha(日本化药社制;二季戊四醇六丙烯酸酯)
egme:乙二醇双(2-巯基乙基)醚
gma:甲基丙烯酸缩水甘油酯
habi-102:2,2’,5-三(2-氯苯基)-4-(3,4-二甲氧基苯基)-4’,5’-二苯基-1,2’-联咪唑(tronly社制;联咪唑系光聚合引发剂)
ha:n,n’-双[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-双(2-羟基苯基)]双(3-氨基苯甲酸酰胺)
ic-379eg:“irgacure”(注册商标)379eg(basf社制;2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮;α-氨基酮系光聚合引发剂)
ic-819:“irgacure”(注册商标)819(basf社制;双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦;酰基氧化膦系光聚合引发剂)
idn-1:1,1-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]茚满
igzo:氧化铟镓锌
ito:氧化铟锡
maa:甲基丙烯酸
map:3-氨基苯酚;间氨基苯酚
mba:3-甲氧基-正丁基乙酸酯
metms:甲基三甲氧基硅烷
mgag:magnesium-argentum(镁-银合金)
na:5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐;纳迪克酸酐
nc-7300l:具有包含萘骨架、苯骨架、和2个环氧基的结构单元的环氧树脂(日本化药社制)
nmp:n-甲基-2-吡咯烷酮
odpa:双(3,4-二羧基苯基)醚二酐;氧二邻苯二甲酸二酐
oxe-02:“irgacure”(注册商标)oxe-02(basf社制;1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9h-咔唑-3-基]乙酮-1-(o-乙酰)肟;肟酯系光聚合引发剂)
p.b.15:6:c.i.颜料蓝15:6
p.b.60:c.i.颜料蓝60
p.o.43:c.i.颜料橙43
p.r.179:c.i.颜料红179
p.r.254:c.i.颜料红254
p.v.23:c.i.颜料紫23
p.v.37:c.i.颜料紫37
p.y.139:c.i.颜料黄139
p.y.192:c.i.颜料黄192
pgmea:丙二醇单甲基醚乙酸酯
pha:邻苯二甲酸酐
phtms:苯基三甲氧基硅烷
s-20000:“solsperse”(注册商标)20000(lubrizol社制;胺值为32mgkoh/g(固体成分浓度:100质量%)的具有叔氨基的聚氧化烯醚系分散剂)
sida:1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷
str:苯乙烯
tcdm:甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯;二羟甲基-三环癸烷二甲基丙烯酸酯
thpha:1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐
tmah:氢氧化四甲基铵
tmos:四甲氧基硅烷
tmmp:三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)
tpk-1227:进行了导入磺酸基的表面处理的炭黑(cabot社制)
wr-301:“adekaarkls”(注册商标)wr-301(adeka社制;使羧酸酐与使具有环氧基的芳香族化合物和不饱和羧酸进行开环加成反应而获得的树脂反应而获得的含有多环侧链的树脂,酸当量:560,双键当量:450)
合成例(a)
在三口烧瓶中称量bahf18.31g(0.05mol)、氧化丙烯17.42g(0.3mol)、丙酮100ml使其溶解。在其中滴加在丙酮10ml中溶解了氯化3-硝基苯甲酰20.41g(0.11mol)的溶液。在滴加结束后,在-15℃下反应4小时,然后恢复到室温。滤取析出的白色固体,在50℃下使其真空干燥。将所得的固体30g加入到300ml的不锈钢高压釜中,使其分散于2-甲氧基乙醇250ml,加入5%钯-碳2g。在其中用气球导入氢气,在室温下使其反应2小时。在2小时后,确认了气球不再泄气。在反应结束后,进行过滤而将作为催化剂的钯化合物除去,使其减压蒸馏除去而浓缩,获得了下述结构的含有羟基的二胺化合物(ha)。
合成例1聚酰亚胺(pi-1)的合成
在干燥氮气气流下,在三口烧瓶中称量bahf31.13g(0.085mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为77.3mol%)、sida1.24g(0.0050mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为4.5mol%)、作为封端剂的map2.18g(0.020mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为18.2mol%)、nmp150.00g使其溶解。在其中添加在nmp50.00g中溶解了odpa31.02g(0.10mol;相对于来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元为100mol%)的溶液,在20℃下搅拌1小时,接着在50℃下搅拌4小时。然后,添加二甲苯15g,一边将水与二甲苯一起共沸,一边在150℃下搅拌5小时。反应结束后,将反应溶液投入到水3l中,将析出的固体沉淀进行过滤而获得。将所得的固体用水洗涤3次后,用80℃的真空干燥机干燥24小时,获得了聚酰亚胺(pi-1)。所得的聚酰亚胺的mw为27,000,酸当量为350。
合成例2~5聚酰亚胺(pi-2)~聚酰亚胺(pi-5)的合成
以表1-1所记载的单体种类及其比率,与合成例1同样地进行聚合,获得了聚酰亚胺(pi-2)~聚酰亚胺(pi-5)。
合成例6聚酰亚胺前体(pip-1)的合成
在干燥氮气气流下,在三口烧瓶中称量6fda44.42g(0.10mol;相对于来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元为100mol%)、nmp150g使其溶解。在其中添加在nmp50g中溶解了bahf14.65g(0.040mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为32.0mol%)、ha18.14g(0.030mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为24.0mol%)、sida1.24g(0.0050mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为4.0mol%)的溶液,在20℃下搅拌1小时,接着在50℃下搅拌2小时。接下来,作为封端剂,添加在nmp15g中溶解了map5.46g(0.050mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为40.0mol%)的溶液,在50℃下搅拌2小时。然后,经10分钟滴加在nmp15g中溶解了dfa23.83g(0.20mol)的溶液。在滴加结束后,在50℃下搅拌3小时。在反应结束后,在将反应溶液冷却到室温后,将反应溶液投入到水3l中,将析出的固体沉淀进行过滤而获得。将所得的固体用水洗涤3次后,用80℃的真空干燥机干燥24小时,获得了聚酰亚胺前体(pip-1)。所得的聚酰亚胺前体的mw为20,000,酸当量为450。
合成例7聚酰亚胺前体(pip-2)的合成
以表1-1所记载的单体种类及其比率,与合成例6同样地进行聚合,获得了聚酰亚胺前体(pip-2)。
合成例8聚苯并
在带有填满了甲苯的迪安-斯达克水分离器和冷却管的500ml圆底烧瓶中,称量bahf34.79g(0.095mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为95.0mol%)、sida1.24g(0.0050mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为5.0mol%)、nmp75.00g,使其溶解。在其中添加在nmp25.00g中溶解了bfe19.06g(0.080mol;相对于来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元为66.7mol%)、作为封端剂的na6.57g(0.040mol;相对于来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元为33.3mol%)的溶液,在20℃下搅拌1小时,接着在50℃下搅拌1小时。然后,在氮气气氛下,在200℃以上加热搅拌10小时,进行了脱水反应。在反应结束后,将反应溶液投入到水3l中,将析出的固体沉淀进行过滤而获得。将所得的固体用水洗涤3次后,用80℃的真空干燥机干燥24小时,获得了聚苯并
合成例9聚苯并
在带有填满了甲苯的迪安-斯达克水分离器和冷却管的500ml圆底烧瓶中,称量bahf34.79g(0.095mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为95.0mol%)、sida1.24g(0.0050mol;相对于来源于全部胺及其衍生物的结构单元为5.0mol%)、nmp70.00g使其溶解。在其中添加在nmp20.00g中溶解了bfe19.06g(0.080mol;相对于来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元为66.7mol%)的溶液,在20℃下搅拌1小时,接着在50℃下搅拌2小时。接下来,作为封端剂,添加在nmp10g中溶解了na6.57g(0.040mol;相对于来源于全部羧酸及其衍生物的结构单元为33.3mol%)的溶液,在50℃下搅拌2小时。然后,在氮气气氛下,在100℃下搅拌2小时。反应结束后,将反应溶液投入到水3l中,将析出的固体沉淀进行过滤而获得。将所得的固体用水洗涤3次后,用80℃的真空干燥机干燥24小时,获得了聚苯并
合成例10聚硅氧烷溶液(ps-1)的合成
在三口烧瓶中加入metms20.43g(30mol%)、phtms49.57g(50mol%)、cyepotms12.32g(10mol%)、tmos7.61g(10mol%)、pgmea83.39g。在烧瓶内将空气以0.05l/分钟流通,一边搅拌混合溶液一边用油浴加热到40℃。一边进一步搅拌混合溶液,一边经10分钟滴加在水28.83g中溶解了磷酸0.270g的磷酸水溶液。在滴加结束后,在40℃下搅拌30分钟,使硅烷化合物水解。在水解结束后,使浴温为70℃而搅拌1小时后,接着将浴温升温直到115℃。升温开始后,在约1小时后溶液的内温达到100℃,从这开始加热搅拌2小时(内温为100~110℃)。将加热搅拌2小时而获得的树脂溶液利用冰浴进行冷却,获得了聚硅氧烷溶液(ps-1)。所得的聚硅氧烷的mw为4,500。
合成例11聚硅氧烷溶液(ps-2)的合成
在三口烧瓶中加入metms27.24g(40mol%)、phtms49.57g(50mol%)、cyepotms12.32g(10mol%)、pgmea83.91g。在烧瓶内将空气以0.05l/分钟流通,一边搅拌混合溶液一边用油浴加热到40℃。一边进一步搅拌混合溶液,一边经10分钟添加在水27.93g中溶解了磷酸0.267g的磷酸水溶液。在添加结束后,在40℃下搅拌30分钟,使硅烷化合物水解。在水解结束后,使浴温为70℃而搅拌1小时后,接着将浴温升温直到115℃。在升温开始后,在约1小时后溶液的内温达到100℃,从这开始加热搅拌2小时(内温为100~110℃)。将加热搅拌2小时而获得的树脂溶液利用冰浴进行冷却,获得了聚硅氧烷溶液(ps-2)。所得的聚硅氧烷的mw为4,000。
合成例12含有多环侧链的树脂溶液(cr-1)的合成
在三口烧瓶中称量bhpf35.04g(0.10mol)、mba40.31g使其溶解。在其中添加在mba30.00g中溶解了odpa27.92g(0.090mol)、作为封端剂的pha2.96g(0.020mol)的溶液,在20℃下搅拌1小时。然后,在氮气气氛下,在150℃下搅拌5小时。在反应结束后,在所得的溶液中添加在mba10.00g中溶解了gma14.22g(0.10mol)、二苄基胺0.135g(0.0010mol)、4-甲氧基苯酚0.037g(0.0003mol)的溶液,在90℃下搅拌4小时,获得了含有多环侧链的树脂溶液(cr-1)。所得的含有多环侧链的树脂的mw为4,000,羧酸当量为810g/mol,双键当量为810g/mol。
合成例13含有多环侧链的树脂溶液(cr-2)的合成
在三口烧瓶中称量bgpf46.25g(0.10mol)、mba54.53g使其溶解。在其中添加在mba10.00g中溶解了maa17.22g(0.20mol)、二苄基胺0.135g(0.0010mol)、4-甲氧基苯酚0.037g(0.0003mol)的溶液,在90℃下搅拌4小时。然后,添加在mba30.00g中溶解了odpa27.92g(0.090mol)、作为封端剂的pha2.96g(0.020mol)的溶液,在20℃下搅拌1小时。然后,在氮气气氛下,在150℃下搅拌5小时,获得了含有多环侧链的树脂溶液(cr-2)。所得的含有多环侧链的树脂的mw为4,700,羧酸当量为470g/mol,双键当量为470g/mol。
合成例14酸改性环氧树脂溶液(ae-1)的合成
在三口烧瓶中称量nc-7300l(环氧当量:210g/mol)42.00g、mba47.91g使其溶解。在其中添加在mba10.00g中溶解了maa17.22g(0.20mol)、二苄基胺0.270g(0.0020mol)、4-甲氧基苯酚0.074g(0.0006mol)的溶液,在90℃下搅拌4小时。然后,添加在mba30.00g中溶解了thpha24.34g(0.160mol)的溶液,在20℃下搅拌1小时。然后,在氮气气氛下,在150℃下搅拌5小时,获得了酸改性环氧树脂溶液(ae-1)。所得的酸改性环氧树脂的mw为5,000,酸当量为510g/mol,双键当量为410g/mol。
合成例15丙烯酸系树脂溶液(ac-1)的合成
在三口烧瓶中加入2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、pgmea29.29g。接下来,加入maa21.52g(50mol%)、tcdm22.03g(20mol%)、str15.62g(30mol%),在室温下搅拌片刻,将烧瓶内通过鼓泡而充分地进行了氮气置换后,在70℃下搅拌5小时。接下来,在所得的溶液中添加在pgmea59.47g中溶解了gma14.22g(20mol%)、二苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)的溶液,在90℃下搅拌4小时,获得了丙烯酸系树脂溶液(ac-1)。所得的丙烯酸系树脂的mw为15,000,羧酸当量为490g/mol,双键当量为740g/mol。
将以上说明的合成例1~15的组成汇总示于表1-1~表1-3中。
[表1-1]
[表1-2]
[表1-3]
被覆例1表面被覆苯并呋喃酮系黑色颜料(bk-cbf1)的合成
作为黑色颜料,将作为苯并呋喃酮系黑色颜料的bk-s0100cf(表面未处理品;颜料表面的ph4.5)150g投入到装有2,850g的去离子水的玻璃容器中用溶解器进行搅拌,获得了水性颜料悬浮液。将其用管泵吸上来,输送到填充了0.4mmφ氧化锆珠(“トレセラム”(注册商标);東レ社制)的卧式珠磨机内进行了2道(pass)分散处理后,将全部量排出到原玻璃容器内,再次用溶解器搅拌。将ph测量仪以其前端电极部以距在玻璃容器内搅拌中的水性颜料悬浮液的液面3~5cm的深度浸泡的方式放置,测定了所得的水性颜料悬浮液的ph,结果显示ph4.5(液体温度25℃)。然后,一边搅拌一边将水性颜料悬浮液的液体温度提升到60℃,在30分钟后暂时停止搅拌,2分钟后确认在玻璃容器的底没有沉降堆积物,再开始搅拌。
对于水性颜料悬浮液,将以二氧化硅的被覆量相对于黑色颜料100质量份以sio2换算值计成为10.0质量份的方式将硅酸钠水溶液(na2o·nsio2·mh2o;作为氧化钠为30质量%,作为二氧化硅为10质量%)用去离子水进行100倍稀释而得的液体、与0.001mol/l的硫酸,一边以将ph维持在2以上且小于7的范围的方式调整各自的添加速度一边同时添加,在黑色颜料的粒子表面使二氧化硅析出而被覆。接着,对于水性颜料悬浮液,将以氧化铝的被覆量相对于黑色颜料100质量份以al2o3换算值计成为2.0质量份的方式将铝酸钠水溶液(na2o·nal2o3·mh2o;作为氧化钠为40质量%,作为氧化铝为50质量%)用去离子水进行100倍稀释而得的液体、与0.001mol/l的硫酸,一边以将ph维持在2以上且小于7的范围的方式调整各自的添加速度一边同时添加,在二氧化硅被覆层的表面使氧化铝析出而被覆。接着,将过滤和水洗操作重复3次而将水性颜料悬浮液中的水溶性杂质的一部分除去,输送到填充了0.4mmφ氧化锆珠的卧式珠磨机内进行了1道分散处理。进一步,为了除去离子性杂质,将各10g的阳离子交换树脂与阴离子交换树脂(アンバーライト;オルガノ社制)投入到水性颜料悬浮液中搅拌12小时,过滤而获得了黑色滤物。将其在90℃的干燥烘箱内干燥6小时,在200℃的干燥烘箱内干燥30分钟后,通过使用了喷射磨机的干式粉碎处理进行整粒,获得了表面被覆苯并呋喃酮系黑色颜料(bk-cbf1)。
由飞行时间型二次离子质谱和x射线衍射法得到的分析结果是,所得的表面被覆苯并呋喃酮系黑色颜料(bk-cbf1)的二氧化硅和氧化铝的被覆量分别相对于黑色颜料100质量份以sio2换算值计为10.0质量份,以al2o3换算值计为2.0质量份,相对于颜料的被覆层的平均被覆率为97.5%。
调制例1颜料分散液(bk-1)的调制
称量作为分散剂的s-2000034.5g、作为溶剂的mba782.0g进行混合,搅拌10分钟而扩散后,称量作为着色剂的bk-s0100cf103.5g进行混合而搅拌30分钟,使用填充了0.40mmφ的氧化锆珠的卧式珠磨机,以数均粒径成为100nm的方式进行湿式介质分散处理,获得了固体成分浓度15质量%、着色剂/分散剂=75/25(质量比)的颜料分散液(bk-1)。所得的颜料分散液中的颜料的数均粒径为100nm。
调制例2颜料分散液(bk-2)的调制
称量作为树脂的在合成例1中获得的、聚酰亚胺(pi-1)的30质量%的mba溶液92.0g、作为分散剂的s-2000027.6g、作为溶剂的mba717.6g进行混合,搅拌10分钟而扩散后,称量作为着色剂的bk-s0100cf82.8g进行混合而搅拌30分钟,使用填充了0.40mmφ的氧化锆珠的卧式珠磨机,以数均粒径成为100nm的方式进行湿式介质分散处理,获得了固体成分浓度15质量%、着色剂/树脂/分散剂=60/20/20(质量比)的颜料分散液(bk-2)。所得的颜料分散液中的颜料的数均粒径为100nm。
调制例3~18颜料分散液(bk-3)~颜料分散液(bk-18)的调制
以表2-1所记载的着色剂、(a1)第1树脂和(e)分散剂的种类以及它们的比率,与调制例2同样地进行颜料分散,获得了颜料分散液(bk-3)~颜料分散液(bk-18)。
将调制例1~18的组成汇总示于表2-1中。
[表2-1]
表2-1
需要说明的是,作为(da)黑色剂,以下显示颜料分散液(bk-1)~(bk-3)所包含的着色剂bk-s0100cf、颜料分散液(bk-4)所包含的bk-s0084、和颜料分散液(bk-9)所包含的着色剂(p.r.179、p.y.192和p.b.60的混合物)各自的极大透射波长。
bk-s0100cf:340nm
bk-s0084:350nm
p.r.179、p.y.192和p.b.60的混合物:390nm
将各实施例和比较例中使用的(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂、与比较例中使用的肟酯系光聚合引发剂(oxl-a和oxe-02)的一览和物性值汇总示于表2-2和表2-3中。
[表2-2]
[表2-3]
此外,下述显示(c1-1)特定的肟酯系光聚合引发剂、与比较例中使用的肟酯系光聚合引发剂(oxl-a和oxe-02)各自的结构式。
以下显示在合成例14中获得的酸改性环氧树脂(ae-1)所具有的结构单元。酸改性环氧树脂(ae-1)具有通式(38a)所示的结构单元。
以下显示各实施例和比较例中的评价方法。
(1)树脂的重均分子量
使用gpc分析装置(hlc-8220;東ソー社制),使用四氢呋喃或nmp作为流动相,基于“jisk7252-3(2008)”,通过常温附近的方法,测定聚苯乙烯换算的重均分子量而求出。
(2)酸值、酸当量
使用电位差自动滴定装置(at-510;京都电子工业社制),使用0.1mol/l的氢氧化钠/乙醇溶液作为滴定试剂,使用二甲苯/n,n-二甲基甲酰胺=1/1(质量比)作为滴定溶剂,基于“jisk2501(2003)”,通过电位滴定法,测定酸值(单位为mgkoh/g)而求出。由测定的酸值的值算出酸当量(单位为g/mol)。
(3)双键当量
使用电位差自动滴定装置(at-510;京都电子工业社制),使用一氯化碘溶液(三氯化碘=7.9g、碘=8.9g、乙酸=1,000ml的混合溶液)作为碘供给源,使用100g/l的碘化钾水溶液作为未反应碘的捕捉水溶液,使用0.1mol/l的硫代硫酸钠水溶液作为滴定试剂,基于jisk0070:1992“化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法(化学制品的酸值、皂化值、酯值、碘值、羟值和不皂化物的试验方法)”的“第6項よう素価(第6项碘值)”所记载的方法,通过威杰斯法,测定了树脂的碘值。由测定的碘值(单位为gi/100g)的值算出双键当量(单位为g/mol)。
(4)聚硅氧烷中的各有机硅烷单元的含有比率
进行29si-nmr的测定,算出来源于特定的有机硅烷单元的si的积分值相对于来源于有机硅烷的si整体的积分值的比例,计算出它们的含有比率。试样(液体)注入到直径10mm的“テフロン”(注册商标)制nmr样品管而用于测定。以下显示29si-nmr测定条件。
装置:核磁共振装置(jnm-gx270;日本电子社制)
测定法:门控去耦法
测定核频率:53.6693mhz(29si核)
光谱宽度:20000hz
脉冲宽度:12μs(45°脉冲)
脉冲重复时间:30.0秒
溶剂:丙酮-d6
基准物质:四甲基硅烷
测定温度:23℃
试样转速:0.0hz。
(5)颜料的数均粒径
使用ζ电位-粒径-分子量测定装置(ゼータサイザーナノzs;シスメックス社制),使用pgmea作为稀释溶剂,将颜料分散液稀释为1.0×10-5~40体积%的浓度,将稀释溶剂的折射率设定为pgmea的折射率,将测定对象的折射率设定为1.6,照射波长633nm的激光而测定了颜料分散液中的颜料的数均粒径。
(6)基板的前处理
对于通过溅射将ito在玻璃上进行100nm成膜而得的玻璃基板(ジオマテック社制;以下,“ito基板”),使用台式型光表面处理装置(pl16-110;セン特殊光源社制),进行100秒uv-o3洗涤处理而使用。对于si晶片(エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーション社制),使用电热板(hp-1sa;アズワン社制),在130℃下加热2分钟进行脱水烘烤处理而使用。
(7)膜厚测定
使用表面粗糙度-轮廓形状测定机(surfcom1400d;东京精密社制),使测定倍率为10,000倍,使测定长度为1.0mm,使测定速度为0.30mm/s,在预烘烤后,测定了显影后和热固化后的膜厚。
(8)灵敏度
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行显影,制作出负型感光性树脂组合物的显影后膜。
使用fpd/lsi检查显微镜(optiphot-300;ニコン社制),对制作的显影后膜的析像图案进行观察,将20μm的线与间隙图案形成为1:1的宽度的曝光量(i射线照度计的值)设为灵敏度。如下述那样判定,将灵敏度为90mj/cm2以下的、a 、a、b、和c设为合格,将灵敏度为60mj/cm2以下的、a 、a、和b设为灵敏度良好,将灵敏度为45mj/cm2以下的a 和a设为灵敏度优秀。
a :灵敏度为1~30mj/cm2
a:灵敏度为31~45mj/cm2
b:灵敏度为46~60mj/cm2
c:灵敏度为61~90mj/cm2
d:灵敏度为91~150mj/cm2
e:灵敏度为151~500mj/cm2。
(9)显影残渣
通过下述实施例1所记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),制作出负型感光性树脂组合物的显影后膜。
使用fpd/lsi检查显微镜(optiphot-300;ニコン社制),对制作的固化膜的析像图案进行观察,观察了20μm的线与间隙图案的开口部中的来源于颜料的残渣的有无。如下述那样判定,将开口部中的残渣的存在面积为10%以下的、a 、a和b设为合格,将开口部中的残渣的存在面积为5%以下的、a 和a设为显影残渣良好,将开口部中无残渣存在面积的、a 设为显影残渣优秀。
a :开口部中无残渣
a:开口部中的残渣的存在面积为1~5%
b:开口部中的残渣的存在面积为6~10%
c:开口部中的残渣的存在面积为11~30%
d:开口部中的残渣的存在面积为31~50%
e:开口部中的残渣的存在面积为51~100%。
(10)显影后的图案截面形状
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行显影,制作出负型感光性树脂组合物的显影后膜。
使用场致发射型扫描电子显微镜(s-4800;日立ハイテクノロジーズ社制),对制作的显影后膜的析像图案中的间隙尺寸宽度20μm的线与间隙图案的截面进行观察,测定了截面的锥角。如下述那样判定,将截面的锥角为60°以下的、a 、a和b设为合格,将截面的锥角为45°以下的、a 和a设为图案形状良好,将截面的锥角为30°以下的、a 设为图案形状优秀。
a :截面的锥角为1~30°
a:截面的锥角为31~45°
b:截面的锥角为46~60°
c:截面的锥角为61~70°
d:截面的锥角为71~80°
e:截面的锥角为81~179°。
(11)热固化后的图案截面形状
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行了显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),制作出负型感光性树脂组合物的固化膜。
使用场致发射型扫描电子显微镜(s-4800;日立ハイテクノロジーズ社制),对制作的固化膜的析像图案中的间隙尺寸宽度20μm的线与间隙图案的截面进行观察,测定了截面的锥角。如下述那样判定,将截面的锥角为60°以下的a 、a和b设为合格,将截面的锥角为45°以下的a 和a设为图案形状良好,将截面的锥角为30°以下的a 设为图案形状优秀。
a :截面的锥角为1~30°
a:截面的锥角为31~45°
b:截面的锥角为46~60°
c:截面的锥角为61~70°
d:截面的锥角为71~80°
e:截面的锥角为81~179°。
(12)热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行显影,制作出负型感光性树脂组合物的显影后膜。
使用fpd/lsi检查显微镜(optiphot-300;ニコン社制),对制作的显影后膜的析像图案进行观察,对20μm的线与间隙图案的开口尺寸宽度进行测长,设为显影后的图案开口尺寸宽度(cddev)。
然后,通过下述实施例1记载的方法,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制)使上述显影后膜热固化,制作出负型感光性树脂组合物的固化膜。
使用fpd/lsi检查显微镜(optiphot-300;ニコン社制),对制作的固化膜的析像图案进行观察,对与显影后观察的位置为相同位置的20μm的线与间隙图案的开口尺寸宽度进行测长,设为热固化后的图案开口尺寸宽度(cdcure)。
由显影后的图案开口尺寸宽度和热固化后的图案开口尺寸宽度,算出热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化((cddev)-(cdcure))。如下述那样判定,将热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0.60μm以下的a 、a、和b设为合格,将热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0.40μm以下的a 和a设为图案尺寸宽度的变化良好,将热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0.20μm以下的a 设为图案尺寸宽度的变化优秀。
a :热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0~0.20μm
a:热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0.21~0.40μm
b:热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0.41~0.60μm
c:热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为0.61~1.00μm
d:热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为1.01~2.00μm
e:热固化前后的图案开口尺寸宽度的变化为2.01μm以上。
(13)耐热性(高温重量残存率差)
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行了显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),制作出负型感光性树脂组合物的固化膜。
热固化后,从基板削取制作的固化膜,在铝坩埚(aluminumcell)中放入约10mg。将该铝坩埚,使用热重测定装置(tga-50;岛津制作所社制),在氮气气氛中,在30℃下保持10分钟后,以升温速度10℃/分钟使其升温直到150℃,然后,在150℃下保持30分钟,进一步一边以升温速度10℃/分钟使其升温直到500℃一边进行了热重分析。将相对于在150℃下加热30分钟后的重量100质量%,进一步进行了加热的情况下的350℃下的重量残存率设为(ma)质量%,400℃下的重量残存率设为(mb)质量%,作为耐热性的指标,算出高温重量残存率差((ma)-(mb))。
如下述那样判定,将高温重量残存率差为25.0质量%以下的a 、a和b设为合格,将高温重量残存率差为15.0%以下的a 和a设为耐热性良好,将高温重量残存率差为5.0%以下的a 设为耐热性优秀。
a :高温重量残存率差为0~5.0%
a:高温重量残存率差为5.1~15.0%
b:高温重量残存率差为15.1~25.0%
c:高温重量残存率差为25.1~35.0%
d:高温重量残存率差为35.1~45.0%
e:高温重量残存率差为45.1~100%。
(14)遮光性(光密度(以下,“od”)值)
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行了显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),制作出负型感光性树脂组合物的固化膜。
使用透射密度计(x-rite361t(v);x-rite社制),分别测定了制作的固化膜的入射光强度(i0)和透射光强度(i)。作为遮光性的指标,通过下述式算出od值。
od值=log10(i0/i)。
(15)绝缘性(表面电阻率)
通过下述实施例1记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行了显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),制作出负型感光性树脂组合物的固化膜。使用高电阻电阻率计(“ハイレスタ”up;三菱化学社制),测定了制作的固化膜的表面电阻率(ω/□)。
(16)有机el显示器的发光特性
(有机el显示器的制作方法)
在图4中显示使用的基板的概略图。首先,在38×46mm的无碱玻璃基板47上,通过溅射法将ito透明导电膜10nm形成于基板整面,作为第1电极48进行蚀刻,形成了透明电极。此外,为了取出第2电极,也同时形成了辅助电极49(图4(工序1))。将所得的基板用“セミコクリーン”(注册商标)56(フルウチ化学社制)进行10分钟超声波洗涤,用超纯水洗涤。接下来,在该基板上,将负型感光性树脂组合物通过实施例1记载的方法进行涂布和预烘烤,隔着具有规定图案的光掩模进行了图案形成曝光、显影和冲洗后,加热使其热固化。通过以上方法,宽度70μm和长度260μm的开口部沿宽度方向以间距155μm和沿长度方向以间距465μm配置,且各个开口部使第1电极露出的形状的绝缘层50限定于基板有效区域而形成(图4(工序2))。需要说明的是,该开口部最终成为有机el显示器的发光像素。此外,基板有效区域为16mm见方,绝缘层50的厚度以约1.0μm形成。
接下来,使用形成了第1电极48、辅助电极49和绝缘层50的基板,进行了有机el显示器的制作。在作为前处理,进行了氮等离子体处理后,通过真空蒸镀法形成了包含发光层的有机el层51(图4(工序3))。需要说明的是,蒸镀时的真空度为1×10-3pa以下,在蒸镀中相对于蒸镀源使基板旋转。首先,作为空穴注入层,蒸镀化合物(ht-1)10nm,作为空穴输送层,蒸镀化合物(ht-2)50nm。接下来,在发光层,将作为主体材料的化合物(gh-1)与作为掺杂材料的化合物(gd-1)以掺杂浓度成为10%的方式蒸镀为40nm的厚度。然后,作为电子输送材料,将化合物(et-1)与化合物(liq)以体积比1:1叠层为40nm的厚度。以下显示有机el层中使用的化合物的结构。
接下来,蒸镀了化合物(liq)2nm后,蒸镀mgag(镁/银=10/1(体积比))100nm而制成第2电极52,形成了反射电极(图4(工序4))。然后,在低湿氮气气氛下,使用环氧树脂系粘接剂,将帽状玻璃板粘接,从而进行密封,在1片基板上制作4个5mm见方的底部发光型有机el显示器。需要说明的是,这里所谓膜厚,是晶体振荡式膜厚监控仪显示值。
(发光特性评价)
使通过上述方法制作的有机el显示器以10ma/cm2利用直流驱动而发光,观察有没有非发光区域、亮度不均等发光不良。作为耐久性试验,将制作的有机el显示器在80℃下保持500小时。在耐久性试验后,使有机el显示器以10ma/cm2利用直流驱动而发光,观察发光区域、亮度不均等发光特性有没有变化。如下述那样判定,将在将耐久试验前的发光区域面积设为100%的情况下,耐久试验后的发光区域面积为80%以上的a 、a和b设为合格,发光区域面积为90%以上的a 和a设为发光特性良好,发光区域面积为95%以上的a 设为发光特性优秀。
a :耐久试验后的发光区域面积为95~100%
a:耐久试验后的发光区域面积为90~94%
b:耐久试验后的发光区域面积为80~89%
c:耐久试验后的发光区域面积为70~79%
d:耐久试验后的发光区域面积为50~69%
e:耐久试验后的发光区域面积为0~49%。
[实施例1]
在黄色灯下,称量0.152goxl-21,添加mba7.274g、pgmea5.100g,进行搅拌使其溶解。接下来,添加在合成例1中获得的聚酰亚胺(pi-1)的30质量%的mba溶液6.566g、dpha的50质量%的mba溶液0.606g、dpca-60的50质量%的mba溶液1.515g并进行搅拌,制成均匀溶液而获得了调合液。接下来,称量7.323g在调制例1中获得的颜料分散液(bk-1),在其中添加通过上述方法获得的调合液17.677g并进行搅拌,制成均匀溶液。然后,将所得的溶液用0.45μmφ的过滤器进行过滤,调制出组合物1。
将调制的组合物1使用旋转涂布机(ms-a100;ミカサ社制)以任意转速通过旋转涂布而涂布在ito基板上后,使用加蜂鸣器电热板(hpd-3000bzn;アズワン社制)在110℃下预烘烤120秒,制作出膜厚约1.8μm的预烘烤膜。
将制作的预烘烤膜,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制),用2.38质量%tmah水溶液进行喷射显影,测定了预烘烤膜(未曝光部)完全溶解的时间(breakingpoint;以下,“b.p.”)。
与上述同样地制作预烘烤膜,将制作的预烘烤膜,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(mdrmmodel4000-5-fs;opto-lineinternational社制),用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行了图案形成曝光。在曝光后,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制),用2.38质量%tmah水溶液进行显影,用水冲洗30秒。显影时间设为b.p.的1.5倍。
在显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),在250℃下热固化,制作出膜厚约1.2μm的固化膜。热固化条件是在氮气气氛下,在250℃下热固化60分钟。
[实施例2~83和比较例1~8]
与实施例1同样地,以表3-1~表14-1所记载的组成调制出组合物2~91。使用所得的各组合物,与实施例1同样地,在基板上将组合物成膜,进行了感光特性和固化膜的特性的评价。将它们的评价结果汇总示于表3-2~表14-2中。需要说明的是,为了易于比较,在表4-1~表5-1、表7-1~表13-1、表4-2~表5-2、和表7-2~表13-2的各表中记载了实施例7的组成和评价结果。
[表3-1]
[表3-2]
[表4-1]
[表4-2]
[表5-1]
[表5-2]
[表6-1]
[表6-2]
[表7-1]
[表7-2]
[表8-1]
[表8-2]
[表9-1]
[表9-2]
[表10-1]
[表10-2]
[表11-1]
[表11-2]
[表12-1]
[表12-2]
[表13-1]
[表13-2]
[表14-1]
[表14-2]
[实施例84]
(不具有偏光层的有机el显示器的制造方法)
将制作的有机el显示器的概略示于图5中。首先,在38×46mm的无碱玻璃基板53上,通过电子束蒸镀法成膜铬与金的叠层膜,通过蚀刻而形成了源极电极54和漏极电极55。接下来,将apc(银/钯/铜=98.07/0.87/1.06(质量比))通过溅射而进行100nm成膜,通过蚀刻进行图案加工而形成apc层,进一步,在apc层的上层将ito通过溅射而进行10nm成膜,通过蚀刻,而形成了作为第1电极的反射电极56。将电极表面用氧等离子体洗涤后,通过溅射法成膜无定形igzo,通过蚀刻而在源极-漏极电极间形成了氧化物半导体层57。接下来,通过旋转涂布法将正型感光性聚硅氧烷系材料(sp-p2301;東レ社制)成膜,通过光刻将通孔58和像素区域59进行了开口后,使其热固化而形成了栅极绝缘层60。然后,通过电子束蒸镀法将金成膜,通过蚀刻而形成栅极电极61,从而制成氧化物tft阵列。
通过上述实施例1记载的方法,将组合物7在氧化物tft阵列上进行涂布和预烘烤而成膜,隔着具有规定图案的光掩模进行图案形成曝光、显影和冲洗而将像素区域进行了开口后,使其热固化,形成了具有遮光性的tft保护层/像素分割层62。通过以上方法,宽度70μm和长度260μm的开口部沿宽度方向以间距155μm和沿长度方向以间距465μm配置,且各个开口部使反射电极露出的形状的像素分割层限定于基板有效区域而形成。需要说明的是,该开口部最终成为有机el显示器的发光像素。此外,基板有效区域为16mm见方,像素分割层的厚度以约1.0μm形成。
接下来,通过上述(16)记载的方法,作为空穴注入层使用化合物(ht-1),作为空穴输送层使用化合物(ht-2),作为主体材料使用化合物(gh-1),作为掺杂材料使用化合物(gd-1),作为电子输送材料使用化合物(et-1)和化合物(liq),形成了有机el发光层63。
然后,通过蒸镀法将mgag(镁/银=10/1(体积比))进行10nm成膜,通过蚀刻而形成了作为第2电极的透明电极64。接着,在低湿氮气气氛下,使用有机el密封材料(ストラクトボンド(注册商标)xmf-t;三井化学社制)形成了密封膜65。进一步,将无碱玻璃基板66贴合在密封膜上,在1片基板上制作4个5mm见方的、不具有偏光层的顶部发光型有机el显示器。需要说明的是,这里所谓膜厚,是晶体振荡式膜厚监控仪显示值。
(发光特性评价)
使通过上述方法制作的有机el显示器以10ma/cm2利用直流驱动而发光,测定了将外光照射于像素分割层部的情况下的亮度(y’)、不照射外光的情况下的亮度(y0)。作为外光反射降低的指标,通过下述式算出对比度。
对比度=y0/y’。
如下述那样判定,将对比度为0.80以上的a 、a、和b设为合格,将对比度为0.90以上的a 和a设为外光反射降低效果良好,将对比度为0.95以上的a 设为外光反射降低效果优秀。通过上述方法制作的有机el显示器确认了对比度为0.90,能够降低外光反射。
a :对比度为0.95~1.00
a:对比度为0.90~0.94
b:对比度为0.80~0.89
c:对比度为0.70~0.79
d:对比度为0.50~0.69
e:对比度为0.01~0.49。
[实施例85]
(半色调特性的评价)
通过上述实施例1记载的方法,在ito基板上以5μm的膜厚形成组合物7的预烘烤膜,使用双面对准单面曝光装置(光刻机pem-6m;ユニオン光学社制),隔着半色调特性评价用的半色调光掩模,以透光部的曝光量成为预烘烤后的膜厚为5μm的情况下的灵敏度的曝光量的方式用超高压水银灯的i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)、和g射线(波长436nm)进行图案形成曝光,使用光刻用小型显影装置(ad-2000;滝沢産業社制)进行了显影后,使用高温惰性气体烘箱(inh-9cd-s;光洋サーモシステム社制),制作出组合物7的固化膜。
作为半色调光掩模,使用了具有透光部、遮光部、和位于上述透光部与上述遮光部之间的半透光部的光掩模。具有上述半透光部的透射率(%tht)%分别为上述透光部的透射率(%tft)的10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%的位置。上述透光部与上述半透光部相邻,上述半透光部与上述遮光部相邻。具有上述透光部、上述半透光部和上述遮光部的图案形状都为线形的位置。具有上述透光部和上述遮光部都为四边形形状的位置。具有上述透光部的图案尺寸分别为2μm、5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、50μm或100μm的位置。此外,上述遮光部的图案尺寸为10μm。另一方面,具有上述半透光部的图案尺寸分别为2μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm和100μm的位置。
作为半色调光掩模的一例,将透光部、遮光部和半透光部的配置、以及尺寸的一例示于图6中。
使用表面粗糙度/轮廓形状测定机(surfcom1400d;东京精密社制),使测定倍率为10,000倍,使测定长度为1.0mm,使测定速度为0.30mm/s,测定了透光部的显影后的膜厚、和热固化后的膜厚(tft)μm。关于半透光部,测定透射率不同的位置的显影后的膜厚、和热固化后的膜厚(tht)μm,求出在显影后残膜的、半透光部的热固化后的最小膜厚(tht/min)μm。作为半色调特性的指标,通过下述式算出最大高低差膜厚。
最大高低差膜厚=(tft)-(tht/min)。
如下述那样判定,将最大高低差膜厚为1.0μm以上的a 、a、b和c设为合格,将最大高低差膜厚为1.5μm以上的a 、a和b设为半色调特性良好,将最大高低差膜厚为2.0μm以上的a 和a设为半色调特性优秀。通过上述方法制作的组合物7的固化膜由于透光部的热固化后的膜厚(tft)为4.0μm,半透光部的热固化后的最小膜厚(tht/min)为2.3μm,因此最大高低差膜厚为1.7μm,确认了半色调特性良好。
a :最大高低差膜厚为2.5μm以上
a:最大高低差膜厚为2.0μm以上并且小于2.5μm
b:最大高低差膜厚为1.5μm以上并且小于2.0μm
c:最大高低差膜厚为1.0μm以上并且小于1.5μm
d:最大高低差膜厚为0.5μm以上并且小于1.0μm
e:最大高低差膜厚为0.1μm以上并且小于0.5μm
f:最大高低差膜厚小于0.1μm或在显影后不残膜而不能测定。
通过同样的方法,作为实施例86~129,使用组合物18~35、60~68、1、5、43、45、47、48、51、53、54、56~59、和78~81,作为比较例9~13,使用组合物87、88、84、90、和89,评价了半色调特性。将实施例85~129和比较例9~13的评价结果示于表15-1和表15-2中。
[表15-1]
表15-1
[表15-2]
表15-2
产业可利用性
本发明涉及的负型感光性树脂组合物、固化膜、以及有机el显示器及其制造方法适于提高了显示特性、可靠性的有机el显示器。
符号的说明
1、12、15、26玻璃基板
2、16tft
3、17tft平坦化用的固化膜
4反射电极
5a、21a预烘烤膜
5b、21b、28固化图案
6、22掩模
7、23活性化学射线
8el发光层
9、18、64透明电极
10、29平坦化用的固化膜
11覆盖玻璃
13blu
14具有blu的玻璃基板
19平坦化膜
20、30取向膜
24具有bcs的玻璃基板
25具有blu和bcs的玻璃基板
27滤色器
31滤色器基板
32具有blu、bcs和bm的玻璃基板
33液晶层
34厚膜部
35a、35b、35c薄膜部
36a、36b、36c、36d、36e固化图案的截面中的倾斜边
37基底的基板的水平边
47、53、66无碱玻璃基板
48第1电极
49辅助电极
50绝缘层
51有机el层
52第2电极
54源极电极
55漏极电极
56反射电极
57氧化物半导体层
58通孔
59像素区域
60栅极绝缘层
61栅极电极
62tft保护层/像素分割层
63有机el发光层
65密封膜。
1.一种负型感光性树脂组合物,其含有(a)碱溶性树脂、(c1)光聚合引发剂、和(da)黑色剂,
所述(a)碱溶性树脂含有(a1)第1树脂,所述(a1)第1树脂包含选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
所述选自(a1-1)聚酰亚胺、(a1-2)聚酰亚胺前体、(a1-3)聚苯并
所述(c1)光聚合引发剂含有(c1-1)肟酯系光聚合引发剂,
所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂具有选自(i)、(ii)和(iii)中的一组以上结构,
(i)选自萘羰基结构、三甲基苯甲酰结构、噻吩羰基结构和呋喃羰基结构中的一种以上结构,
(ii)硝基、咔唑结构和通式(11)所示的基团,
(iii)硝基、以及选自芴结构、二苯并呋喃结构、二苯并噻吩结构、萘结构、二苯基甲烷结构、二苯基胺结构、二苯基醚结构和二苯基硫醚结构中的一种以上结构,
在通式(11)中,x7表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数4~10的亚环烷基、或碳原子数6~15的亚芳基;在x7为直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、或碳原子数4~10的亚环烷基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基;在x7为碳原子数6~15的亚芳基的情况下,r29表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基;r30表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基;a表示0或1,b表示整数0~10。
2.根据权利要求1所述的负型感光性树脂组合物,所述(da)黑色剂含有(d1a)黑色颜料,
所述(d1a)黑色颜料含有选自(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料、(d1a-1b)苝系黑色颜料、和(d1a-1c)偶氮系黑色颜料中的一种以上作为(d1a-1)黑色有机颜料。
3.根据权利要求2所述的负型感光性树脂组合物,所述(d1a-1)黑色有机颜料含有(d1a-1a)苯并呋喃酮系黑色颜料。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的负型感光性树脂组合物,所述(da)黑色剂含有(d1a)黑色颜料,
所述(d1a)黑色颜料中,作为(d1a-3)二色以上的着色颜料混合物,是(d1a-3a)包含蓝色颜料、红色颜料和黄色颜料的着色颜料混合物、(d1a-3b)包含紫色颜料和黄色颜料的着色颜料混合物、(d1a-3c)包含蓝色颜料、红色颜料和橙色颜料的着色颜料混合物、或(d1a-3d)包含蓝色颜料、紫色颜料和橙色颜料的着色颜料混合物,
所述蓝色颜料为选自c.i.颜料蓝15:4、c.i.颜料蓝15:6、和c.i.颜料蓝60中的一种以上,
所述红色颜料为选自c.i.颜料红123、c.i.颜料红149、c.i.颜料红177、c.i.颜料红179、和c.i.颜料红190中的一种以上,
所述黄色颜料为选自c.i.颜料黄120、c.i.颜料黄151、c.i.颜料黄175、c.i.颜料黄180、c.i.颜料黄181、c.i.颜料黄192、和c.i.颜料黄194中的一种以上,
所述紫色颜料为选自c.i.颜料紫19、c.i.颜料紫29、和c.i.颜料紫37中的一种以上,
所述橙色颜料为选自c.i.颜料橙43、c.i.颜料橙64、和c.i.颜料橙72中的一种以上。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其进一步含有选自蓝色颜料、红色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料和绿色颜料中的一种以上作为(d1b-1)除黑色以外的有机颜料,
所述蓝色颜料为选自c.i.颜料蓝15:4、c.i.颜料蓝15:6、和c.i.颜料蓝60中的一种以上,
所述红色颜料为选自c.i.颜料红123、c.i.颜料红149、c.i.颜料红177、c.i.颜料红179、和c.i.颜料红190中的一种以上,
所述黄色颜料为选自c.i.颜料黄120、c.i.颜料黄151、c.i.颜料黄175、c.i.颜料黄180、c.i.颜料黄181、c.i.颜料黄192、和c.i.颜料黄194中的一种以上,
所述紫色颜料为选自c.i.颜料紫19、c.i.颜料紫29、和c.i.颜料紫37中的一种以上,
所述橙色颜料为选自c.i.颜料橙43、c.i.颜料橙64、和c.i.颜料橙72中的一种以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的负型感光性树脂组合物,所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂具有以卤素作为取代基的基团。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的负型感光性树脂组合物,所述(da)黑色剂的极大透射波长为330~410nm,
所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂的极大吸收波长为330~410nm,
所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂的浓度为0.01g/l的丙二醇单甲基醚乙酸酯溶液的、波长360nm的吸光度为0.20以上。
8.根据权利要求7所述的负型感光性树脂组合物,所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂的极大吸收波长为340~400nm,
所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂的浓度为0.01g/l的丙二醇单甲基醚乙酸酯溶液的、波长360nm的吸光度为0.25以上。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的负型感光性树脂组合物,所述(a)碱溶性树脂进一步含有(a2)第2树脂,所述(a2)第2树脂包含选自(a2-1)聚硅氧烷、(a2-2)含有多环侧链的树脂、(a2-3)酸改性环氧树脂、和(a2-4)丙烯酸系树脂中的一种以上。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的负型感光性树脂组合物,所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂含有选自通式(12)所示的化合物、通式(13)所示的化合物、和通式(14)所示的化合物中的一种以上,
在通式(12)~(14)中,x1~x6各自独立地表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数4~10的亚环烷基、或碳原子数6~15的亚芳基;y1~y3各自独立地表示碳、氮、氧或硫;r31~r36各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烷氧基、或碳原子数1~10的羟基烷基;r37~r39各自独立地表示通式(15)所示的基团、通式(16)所示的基团、通式(17)所示的基团、通式(18)所示的基团、或硝基;r40~r45各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、或形成了碳原子数4~10的环的基团;r46~r48各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烯基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、或碳原子数2~10的酰基;r49~r51各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基;r52~r54各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、或碳原子数6~15的芳基;a表示整数0~3,b表示0或1,c表示整数0~5,d表示0或1,e表示整数0~4,f表示整数0~2,g、h和i各自独立地表示整数0~2,j、k和l各自独立地表示0或1,m、n和o各自独立地表示整数0~10;其中,在y1为氮、r37为硝基、x4为碳原子数6~15的亚芳基的情况下,r49表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的卤代烷基、碳原子数1~10的卤代烷氧基、碳原子数4~10的杂环基、碳原子数4~10的杂环氧基、碳原子数2~10的酰基、或硝基;
在通式(15)~(18)中,r55~r58各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~10的烷氧基、或碳原子数1~10的羟基烷基;a表示整数0~7,b表示整数0~2,c和d各自独立地表示整数0~3。
11.根据权利要求10所述的负型感光性树脂组合物,所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂含有所述通式(13)所示的化合物。
12.根据权利要求10所述的负型感光性树脂组合物,所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂含有所述通式(12)所示的化合物和/或所述通式(13)所示的化合物,
在所述通式(12)和所述通式(13)中,y1和y2为碳或氮,r46和r47至少包含碳原子数1~10的烯基,r49和r50至少包含碳原子数1~10的烯基。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其进一步含有选自通式(83)所示的化合物、通式(84)所示的化合物、和通式(85)所示的化合物中的一种以上作为(f)多官能硫醇化合物,
在通式(83)~(85)中,x42和x43表示2价的有机基;x44和x45各自独立地表示直接键合或碳原子数1~10的亚烷基链;y42~y53各自独立地表示直接键合、碳原子数1~10的亚烷基链或通式(86)所示的基团;z40~z51各自独立地表示直接键合或碳原子数1~10的亚烷基链;r231~r242各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链;r243~r245各自独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烷基;a、b、c、d、e、f、h、i、j、k、w和x各自独立地表示0或1;g和l各自独立地表示整数0~10;m、n、o、p、q、r、s、t、u、v、y和z各自独立地表示整数0~10;α和β各自独立地表示整数1~10;
在通式(86)中,r246表示氢原子或碳原子数1~10的烷基;z52表示通式(87)所示的基团或通式(88)所示的基团;a表示整数1~10,b表示整数1~4,c表示0或1,d表示整数1~4,e表示0或1;在c为0的情况下,d为1;在通式(88)中,r247表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。
14.根据权利要求13所述的负型感光性树脂组合物,其进一步含有(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物作为(b)自由基聚合性化合物,
所述(b4)含有脂环式基的自由基聚合性化合物含有稠合多环脂环式骨架。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的负型感光性树脂组合物,所述(c1)光聚合引发剂进一步含有选自(c1-2)α-氨基酮系光聚合引发剂、(c1-3)酰基氧化膦系光聚合引发剂和(c1-4)联咪唑系光聚合引发剂中的一种以上,
所述(c1-1)肟酯系光聚合引发剂在所述(c1)光聚合引发剂中所占的比率为55~95质量%。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其进一步含有选自(b1)含有芴骨架的自由基聚合性化合物和(b2)含有茚满骨架的自由基聚合性化合物中的一种以上作为(b)自由基聚合性化合物。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其进一步含有(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物作为(b)自由基聚合性化合物,
所述(b3)含有柔软链的脂肪族自由基聚合性化合物具有至少1个内酯改性链和/或至少1个内酰胺改性链。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其是为了一次性形成有机el显示器中的像素分割层的高低差形状而使用的。
19.一种固化膜,其是由权利要求1~18中任一项所述的负型感光性树脂组合物固化而成的。
20.一种有机el显示器,其具备权利要求19所述的固化膜作为选自像素分割层、电极绝缘层、配线绝缘层、层间绝缘层、tft平坦化层、电极平坦化层、配线平坦化层、tft保护层、电极保护层、配线保护层和栅极绝缘层中的一种以上,所述固化膜的每1μm膜厚的光密度为0.3~5.0。
21.根据权利要求20所述的有机el显示器,所述固化膜包含具有高低差形状的固化图案。
22.根据权利要求21所述的有机el显示器,在所述具有高低差形状的固化图案中,在将厚膜部的膜厚设为(tft)μm,并且将薄膜部的膜厚设为(tht)μm时,所述(tft)与所述(tht)的膜厚差(δtft-ht)μm为1.5~10.0μm。
23.一种有机el显示器的制造方法,其包含下述工序:
在基板上形成权利要求1~18中任一项所述的负型感光性树脂组合物的涂膜的工序;
隔着光掩模对所述负型感光性树脂组合物的涂膜照射活性化学射线的工序;
使用碱溶液进行显影而形成所述负型感光性树脂组合物的图案的工序;以及
将所述图案加热而获得所述负型感光性树脂组合物的固化图案的工序。
24.根据权利要求23所述的有机el显示器的制造方法,所述光掩模为具有包含透光部和遮光部的图案的光掩模,并且为在所述透光部与所述遮光部之间具有半透光部的半色调光掩模,所述半透光部的透射率低于透光部的透射率值、且高于遮光部的透射率值。
技术总结