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遮光性树脂组合物、固化膜、滤色器、遮光膜、固体摄像元件、图像显示装置

文献发布时间:2023-06-19 09:24:30


遮光性树脂组合物、固化膜、滤色器、遮光膜、固体摄像元件、图像显示装置

技术领域

本发明有关一种遮光性树脂组合物、固化膜、滤色器、遮光膜、固体摄像元件及图像显示装置。

背景技术

一直以来,作为黑色粉末,已知有含有氮化钛的组合物。含有氮化钛的组合物用于各种用途,例如,使用于设置于液晶显示装置及固体摄像装置等的遮光膜的制作。

具体而言,在用于液晶显示装置的滤色器中,以遮蔽着色像素之间的光并提高对比度等为目的,具备有被称作黑矩阵的遮光膜。

并且,在固体摄像元件中,以防止产生噪声、提高画质等为目的也设置有遮光膜。目前,在移动电话及PDA(Personal Digital Assistant:个人数码助理)等电子设备的移动终端搭载有小型且薄型的摄像单元。这种摄像单元通常具备CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)图像传感器及CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器等固体摄像元件及用于在固体摄像元件上形成被摄体图像的透镜。

进而,近年来,着眼于特定波长的光的透射率,正在研究代替氮化钛而利用特定波长的光的透射率更低(遮光性较高)的金属氮氧化物的黑色粉末。例如,专利文献1中,公开有“一种蓝色遮蔽黑色粉末,其特征在于,是包含钒或铌的一种或两种的氮氧化物的黑色粉末,氧含量为16wt%以下及氮含量为10wt%以上,并且在粉末浓度50ppm的分散液透射光谱中,450nm的透射率X为10.0%以下”。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-096945号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

专利文献1中记载的蓝色遮蔽黑色粉末作为具有高遮光性的黑色颜料,具有优异的性质。然而,根据本发明人的研究发现,含有上述黑色颜料的组合物在用于形成加工成图案状的固化膜时的固化膜的耐湿性方面具有改良的空间。

因此,本发明的课题在于提供一种能够制作耐湿性优异的固化膜的遮光性树脂组合物。并且,本发明的课题还在于提供一种固化膜、滤色器、遮光膜、固体摄像元件及图像显示装置。

用于解决技术课题的手段

本发明人为了实现上述课题而深入研究的结果,发现能够通过以下结构实现上述课题。

﹝1﹞

一种遮光性树脂组合物,其含有:

遮光颜料及树脂,

上述遮光颜料选自由含有原子A的含金属氮化物粒子及含有原子A的含金属氮氧化物粒子组成的组中的1种以上,

上述遮光颜料含有3~7族的过渡金属中电负性为1.22~1.80的过渡金属的氮化物及氮氧化物中的至少一种,

上述原子A是选自由铪及钨组成的组中的至少1种且与上述过渡金属不同的原子。

﹝2﹞

如﹝1﹞所述的遮光性树脂组合物,其还含有:

聚合引发剂及含有烯属不饱和基的低分子化合物。

﹝3﹞

如﹝2﹞所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述低分子化合物含有5个以上的烯属不饱和基。

﹝4﹞

如﹝1﹞至﹝3﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述遮光颜料满足以下必要条件中的至少一个:

必要条件1,上述铪的含量相对于上述遮光颜料的总质量为0.5~2.0质量%;及

必要条件2,上述钨的含量相对于上述遮光颜料的总质量为0.5~2.0质量%。

﹝5﹞

如﹝1﹞至﹝4﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述遮光颜料中的上述过渡金属的含量相对于上述遮光颜料的总质量为50~80质量%。

﹝6﹞

如﹝1﹞至﹝5﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述遮光颜料含有氧原子,上述遮光颜料中的氧原子的含量相对于上述遮光颜料的总质量为3质量%以上且小于9质量%。

﹝7﹞

如﹝1﹞至﹝6﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述过渡金属选自由锆、钒、铌、铬、钽、钇及钛组成的组中的1种以上。

﹝8﹞

如﹝1﹞至﹝7﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,上述过渡金属选自由锆、钒及铌组成的组中的1种以上。

﹝9﹞

如﹝1﹞至﹝8﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述遮光颜料含有选自由氮氧化锆及氮化锆组成的组中的1种以上。

﹝10﹞

如﹝1﹞至﹝9﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述遮光颜料含有硅原子。

﹝11﹞

如﹝1﹞至﹝10﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述遮光颜料的平均一次粒径为30~60nm。

﹝12﹞

如﹝1﹞至﹝11﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述树脂包括含有酸基的树脂。

﹝13﹞

如﹝12﹞所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述酸基是羧酸基。

﹝14﹞

如﹝1﹞至﹝13﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述树脂包括含有烯属不饱和基的树脂。

﹝15﹞

如﹝14﹞所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述含有烯属不饱和基的树脂的含量相对于上述树脂的总质量为65质量%以上。

﹝16﹞

如﹝1﹞至﹝15﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述树脂包括为接枝型高分子的树脂。

﹝17﹞

如﹝16﹞所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述为接枝型高分子的树脂的含量相对于上述遮光颜料的含量的质量比为0.05~0.35。

﹝18﹞

如﹝2﹞或﹝3﹞所述的遮光性树脂组合物,其中,

上述聚合引发剂是肟化合物。

﹝19﹞

如﹝1﹞至﹝18﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其还含有溶剂,固体成分为10~40质量%。

﹝20﹞

如﹝1﹞至﹝19﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物,其还含有选自由含有环氧基的化合物、紫外线吸收剂及密合剂组成的组中的1种以上。

﹝21﹞

一种固化膜,其利用﹝1﹞~﹝20﹞中任一项所述的遮光性树脂组合物来获得。

﹝22﹞

一种滤色器,其含有﹝21﹞所述的固化膜。

﹝23﹞

一种遮光膜,其含有﹝21﹞所述的固化膜。

﹝24﹞

一种固体摄像元件,其含有﹝21﹞所述的固化膜。

﹝25﹞

一种图像显示装置,其含有﹝21﹞所述的固化膜。

发明效果

根据本发明,能够提供一种能够制作耐湿性优异的固化膜的组合物。并且,根据本发明,还能够提供一种固化膜、滤色器、遮光膜、固体摄像元件及图像显示装置。

附图说明

图1是表示固体摄像装置的结构例的概略剖面图。

图2是放大表示图1的摄像部的概略剖面图。

图3是表示红外线传感器的结构例的概略剖面图。

具体实施方式

以下,对本发明进行详细说明。

以下记载的结构必要条件的说明有时根据本发明的代表性实施方式而完成,但本发明并不限定于这种实施方式。

另外,在本说明书中,利用“~”表示的数值范围是指将记载于“~”前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。

并且,在本说明书中的基团(原子团)的标记中,未记载经取代及未经取代的标记包括不含有取代基的基团和含有取代基的基团。例如,“烷基”不仅包括不含有取代基的烷基(未经取代的烷基),还包括含有取代基的烷基(经取代的烷基)。

并且,本说明书中的“活化光线”或“放射线”例如是指远紫外线、极紫外线(EUV:Extreme ultraviolet lithography)、X射线及电子束等。并且,在本说明书中,光是指活化光线及放射线。在无特别说明的情况下,本说明书中的“曝光”不仅包括基于远紫外线、X射线及EUV光等的曝光,还包括基于电子束及离子束等粒子束的描绘。

并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸。并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基。并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酰胺”表示丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺。并且,在本说明书中,“单体”与“monomer:单体”的含义相同。

在本说明书中,重均分子量(Mw)是基于GPC(Gel Permeation Chromatography:凝胶渗透色谱法)法的聚苯乙烯换算值。

在本说明书中,GPC法基于如下方法,即利用HLC-8020GPC(TOSOH CORPORATION制),作为管柱利用TSKgel Super HZM-H、TSKgel Super HZ4000、TSKgel SuperHZ2000(TOSOH CORPORATION制,4.6mmID×15cm),作为洗脱液利用THF(四氢呋喃)。

[遮光性树脂组合物]

本发明的遮光性树脂组合物(以下,也简称为“组合物”)含有遮光颜料及树脂。

上述遮光颜料选自由含有原子A的含金属氮化物粒子及含有原子A的含金属氮氧化物粒子组成的组中的1种以上。

上述遮光颜料含有3~7族的过渡金属中电负性为1.22~1.80的过渡金属的氮化物及氮氧化物中的至少一种。

上述原子A是选自由铪及钨组成的组中的至少1种且与所述过渡金属不同的原子。

利用具有上述结构的组合物解决本发明的课题的机理并不明确,但本发明人等认为,由于利用了含有电负性在规定范围的3~7族的过渡金属的氮化物及氮氧化物中的至少一种、及原子A(选自由铪及钨组成的组中的至少1种)的遮光颜料,因此通过组合物获得的固化膜的耐湿性得到了改善。

﹝遮光颜料﹞

本发明的组合物含有遮光颜料。

遮光颜料选自由含有原子A的含金属氮化物粒子及含有原子A的含金属氮氧化物粒子组成的组中的1种以上,遮光颜料可以仅包含上述含金属氮化物粒子,也可以仅包含上述含金属氮氧化物粒子,也可以混合上述含金属氮化物粒子和含金属氮氧化物粒子这两者。

组合物中的遮光颜料的含量相对于组合物的固体成分的总质量优选为10~90质量%,更优选为30~70质量%,进一步优选为40~60质量%。

利用由本发明的组合物形成的固化膜的遮光是也包括一边使光衰减一边通过固化膜的光衰减的概念。作为具有这种功能的光衰减膜使用固化膜(遮光膜)时,也优选组合物中的遮光颜料的含量比上述较佳范围少。

另外,在本说明书中,在组合物含有溶剂(有机溶剂、水等)时,组合物的固体成分是指除去溶剂的所有成分,只要是溶剂以外的成分,即使是液体成分也视作固体成分。例如,组合物的固体成分的质量作为将组合物1g在160℃下加热70分钟后残留的质量来求出。

上述遮光颜料选自由含有原子A的含金属氮化物粒子及含有原子A的含金属氮氧化物粒子组成的组中的1种以上。即,遮光颜料含有原子A。

作为上述遮光颜料含有原子A的方式(即,含金属氮化物粒子和/或含金属氮氧化物粒子含有原子A的方式)并不特别限制,可以以离子、金属化合物(也含有络合物)、金属间化合物、合金、氧化物、复合氧化物、氮化物、氮氧化物、硫化物及硫氧化物等任意方式包含。并且,包含在遮光颜料中的原子A可作为晶格间位置的杂质而存在,也可在晶界以非晶质状态作为杂质而存在。

<原子A>

原子A是选自由铪(Hf)及钨(W)组成的组中的至少1种。

原子A可单独使用1种,也可并用2种以上。

其中,原子A是与后述过渡金属(特定过渡金属)不同的原子。即,原子A和过渡金属(特定过渡金属)不同时为铪。

例如,遮光颜料优选满足下述必要条件1及必要条件2中的一个或两个。

必要条件1:铪的含量相对于遮光颜料的总质量为0.1~10.0质量%(优选为0.5~2.0质量%,更优选为1.0~2.0质量%)。

必要条件2:钨的含量相对于遮光颜料的总质量为0.1~10.0质量%(优选为0.5~2.0质量%,更优选为1.0~2.0质量%)。

若原子A的含量相对于遮光颜料的总质量在上述范围内,则组合物的经时粘度稳定性、组合物的经时沉淀稳定性及利用组合物而获得的固化膜的耐湿性(尤其耐湿分光稳定性)平衡良好且优异。

其中,遮光颜料中的原子A的含量通过XRF(X-ray Fluorescence;荧光X射线)分析法来测定。

<过渡金属的氮化物>

上述遮光颜料含有3~7族的过渡金属中电负性(轮询的电负性)为1.22~1.80的过渡金属(以下,也称为“特定过渡金属)的氮化物及氮氧化物中的至少一种。

作为特定过渡金属(括号内为电负性),可举出3族的过渡元素的Sc(1.36)、Dy(1.22)、Ho(1.23)、Er(1.24)、Tm(1.25)、Lu(1.27)、Th(1.3)、Pa(1.5)、U(1.38)、Np(1.36)、Pu(1.28)、Am(1.3)、Cm(1.3)、Bk(1.3)、Cf(1.3)、Es(1.3)、Fm(1.3)、Md(1.3)、No(1.3)、Lr(1.3);4族的Ti(1.54)、Zr(1.33)、Hf(1.3);5族的V(1.63)、Nb(1.6)、Ta(1.5);6族的Cr(1.66);7族的Mn(1.55)。其中,从组合物具有更优异的本发明的效果的观点考虑,优选Zr(锆)、V(钒)、Nb(铌)、Cr(铬)、Ta(钽)、Y(钇)及Ti(钛),更优选锆、钒、或铌。

特定过渡金属为锆、钒或铌的情况下,利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异。

特定过渡金属为锆或钒时,利用组合物获得的固化膜的耐湿性(尤其耐湿分光稳定性)更加优异。

特定过渡金属为钒或铌时,利用组合物获得的固化膜的遮光性更加优异。

其中,优选特定过渡金属为锆。即,优选遮光颜料含有氮氧化锆和/或氮化锆。

遮光颜料中的特定过渡金属的含量相对于遮光颜料的总质量优选为10~85质量%,更优选为50~80质量%,进一步优选为70~80质量%。遮光颜料中的过渡金属的含量通过XRF(X-ray Fluorescence;荧光X射线)分析法来测定。

特定过渡金属可单独使用1种,也可以使用2种以上,使用2种以上时,优选其合计含量在上述范围内。

遮光颜料中的氮原子(N原子)的含量相对于遮光颜料的总质量优选为3~60质量%,更优选为5~30质量%,进一步优选为7~15质量%。氮原子的含量通过XRF(X-rayFluorescence;荧光X射线)分析法来测定。

优选遮光颜料含有氧原子。

并且,遮光颜料含有金属氮化物作为主成分,且通常可以在该合成时混入氧的情况、及(虽在粒径小的情况等变得显著)由于粒子表面的氧化等而部分含有氧原子。

遮光颜料含有氧原子时(例如遮光颜料为金属氮氧化物粒子时),遮光颜料中的氧原子的含量相对于遮光颜料的总质量优选为0.5~30质量%,更优选为1~15质量%,进一步优选为3质量%以上且小于9质量%。并且,遮光颜料包含金属氮化物粒子和金属氮氧化物粒子时,优选遮光颜料所含有的金属氮氧化物粒子的氧原子的含量满足上述范围。

氧原子的含量通过XRF(X-ray Fluorescence;荧光X射线)分析法来测定。

氧原子的含量相对于遮光颜料的总质量在上述范围内时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性、及利用组合物获得的固化膜的遮光性平衡良好且优异。

遮光颜料可以含有除了上述元素以外的其他元素。其他元素并无限制,其中优选硅原子。

遮光颜料含有硅原子时,其含量相对于遮光颜料的总质量优选为0.1~10.0质量%,更优选为0.5~5.0质量%,进一步优选为1.0~3.0质量%。

若硅原子的含量相对于遮光颜料的总质量在上述范围内,则组合物的经时粘度稳定性、组合物的经时沉淀稳定性及利用组合物获得的固化膜的耐湿性(尤其耐湿分光稳定性)更优异。

从经时稳定性及遮光性的观点考虑,遮光颜料的比表面积优选为5m

<遮光颜料的制造方法>

制造遮光颜料时,通常,利用气相反应法,具体而言可举出电炉法及热等离子体法等。这些制作方法中,从杂质的混入较少的观点、粒径容易一致的观点及生产率较高的观点等理由考虑,优选热等离子体法。

作为基于热等离子体法的遮光颜料的具体制造方法,例如可举出利用金属微粒制造装置的方法。金属微粒制造装置例如由产生热等离子体的等离子体炬、向等离子体炬内供给金属原料粉末的材料供给装置、含有冷却功能的腔室、对所生成的金属微粒进行分级的旋风分离器、及回收金属微粒的回收部构成。

另外,本说明书中,金属微粒是指含有金属元素的粒子的一次粒径为5nm~40μm的粒子。

作为利用金属微粒制造装置的遮光颜料的制造方法,并无特别限定,能够使用公知的方法。其中,从下述规定的平均一次粒径的遮光颜料的产率变高的观点考虑,优选利用金属微粒制造装置来制造遮光颜料的方法包括以下所示的工序。

工序A:向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

工序B:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有特定过渡金属的金属原料粉末,使上述金属原料粉末蒸发来获得气相的原料金属的工序。

工序C:冷却上述气相的原料金属来获得含有特定过渡金属的金属微粒的工序。

工序D:向等离子体炬内供给含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

工序E:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有特定过渡金属的金属微粒,使上述金属微粒蒸发来获得气相的原料金属的工序。

工序F:冷却上述气相的原料金属来获得遮光颜料的工序。

并且,遮光颜料的制造方法可以在上述工序C和/或工序F之后根据需要包括下述工序G。

工序G:对所获得的粒子进行分级的工序。

进而,也可在工序A之前、工序A与工序B之间、工序C与D之间或工序D与E之间包括以下工序A2。

工序A2:向含有特定过渡金属的金属原料粉末混合原子A的工序。

进而,也可在上述工序A2之前包括以下工序A3-1~A3-3。

工序A3-1:向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

工序A3-2:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有原子A的原料粉末,使上述原料粉末蒸发来获得气相的原子A的工序。

工序A3-3:冷却上述气相的原子A来获得被微粒化的原子A的工序。

另外,也可在工序A3-3之后还含有工序G。

另外,在本说明书中,被微粒化的原子A是指含有原子A的粒子的一次粒径为5nm~40μm的粒子。

进而,工序A2可以为将原子A与其他原子(例如硅原子)进一步混合的工序A2b。

在实施这种方式的工序A2b时,可以在上述工序A2b之前包括上述工序A3-1~A3-3,还可以包括以下工序A3-1b~A3-3b。

工序A3-1b:向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

工序A3-2b:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有其他原子(例如硅原子)的原料粉末,并使上述原料粉末蒸发来获得气相的其他原子(例如硅原子)的工序。

工序A3-3b:冷却上述气相的其他原子(例如硅原子),并获得微粒化的其他原子(例如硅原子)的工序。

另外,也可在工序A3-3b之后还包括工序G。

另外,在本说明书中,被微粒化的其他原子(例如硅原子)是指含有其他原子(例如硅原子)的粒子的一次粒径为5nm~40μm的粒子。

进而,优选上述遮光颜料的制造方法在工序F之后(包括工序G时,工序F之后的工序G之后)还包括下述工序H。

工序H:将在工序F(或工序G)中获得的遮光颜料暴露于水蒸气及氮气的混合氛围而进行氮化处理的工序。

另外,根据需要,上述遮光颜料的制造方法可在工序H之后还包括工序G。以下,对各工序的优选方式进行详细说明。

·工序A

工序A是向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。作为热等离子体火焰的产生方法,并无特别限定,可举出直流电弧放电法、多相电弧放电法、高频等离子体法及混合等离子体法等,优选来自电极的杂质的混入少的高频等离子体法。

作为基于高频等离子体法的热等离子体火焰的产生方法,并无特别限制,例如,可举出向含有高频振荡用线圈与石英管的等离子体炬内供给等离子体气体,对上述高频振荡用线圈施加高频电流来获得热等离子体火焰的方法。

作为工序A中的上述等离子体气体,可利用不含有氮气的不活性气体。作为不含有氮气的不活性气体,可举出氩气及氢气等。不含有氮气的不活性气体可单独使用1种,也可并用2种以上。

·工序A2

工序A2是向含有过渡金属的金属原料粉末混合原子A的工序。作为原料金属粉末及原子A的混合方法,并无特别限制,能够使用公知的方法。例如,向等离子体炬内供给金属原料粉末的上述材料供给装置可以含有混合及分散功能。具体而言,能够使用国际公开第2010/147098号公报的段落0047~0058中记载的材料供给装置,该内容引入本说明书中。

另外,作为遮光颜料的制造方法,可以在工序A2之前还包括工序A3-1~A3-3。

并且,工序A2可以为将原子A与其他原子(例如硅原子)进一步混合的工序A2b,也可在工序A2b之前包括工序A3-1~A3-3,还可以包括工序A3-1b~A3-3b。

·工序B

工序B是向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有特定过渡金属的金属原料粉末,使上述金属原料粉末蒸发来获得气相的原料金属的工序。作为向等离子体炬内的热等离子体火焰供给金属原料粉末的方法,并无特别限制,从所获得的气相的原料金属成为更均匀的状态的观点考虑,优选利用载气喷雾。另外,作为载气,优选使用不含有氮气的不活性气体。不含有氮气的不活性气体的方式如上所述。

另外,制造遮光颜料的方法包括上述工序A2(或工序A2b)时,优选在将金属原料粉末供给至等离子体炬内期间,金属原料粉末维持均匀的分散状态。

·工序C

工序C是冷却气相的原料金属来获得含有过渡金属的金属微粒的工序。作为冷却方法,并无特别限制,优选利用含有冷却功能的腔室。将在上述工序B中获得的气相的原料金属导入含有上述冷却功能的腔室,在腔室内快速冷却而能够生成下述所期望的粒径的金属微粒。所生成的金属微粒例如可通过上述回收部回收。作为腔室内的氛围,优选不含有氮气的不活性气体。不含有氮气的不活性气体的方式如上所述。

另外,实施上述工序A~C可获得含有过渡金属的金属微粒。含有过渡金属的金属微粒易在工序E中蒸发。并且,金属原料粉末含有杂质时,也能够实施上述工序A~C来去除上述杂质。

·工序D

工序D是向等离子体炬内供给含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。作为含有氮的不活性气体,可举出氮气及含有不活性气体的氮气。作为不活性气体,可举出氩气及氢气等。作为含有不活性气体的氮气,并无特别限制,氮气的含量通常为10~90摩尔%左右,优选为30~60摩尔%程度。其他方式与工序A相同。

·工序E

工序E是向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有特定过渡金属的金属微粒,使上述金属微粒蒸发来获得气相的原料金属的工序。作为向等离子体炬内的热等离子体火焰供给金属微粒的方法,如上所述,但作为载气,优选含有氮的不活性气体。含有氮的不活性气体的方式如上所述。

工序E中,由于向热等离子体火焰供给通过工序A~工序C成为金属微粒的原料金属,因此容易获得气相的原料金属,并且,气相的原料金属的状态也变得更均匀。

·工序F

工序F是冷却气相的原料金属来获得含有特定过渡金属的氮化物的遮光颜料的工序。冷却方法的优选方式如上所述,但作为腔室内的氛围,优选含有氮气的不活性气体。含有氮气的不活性气体的优选方式如上所述。

·工序G

工序G是对所获得的金属微粒和/或遮光颜料进行分级的工序。作为分级方法,并无特别限制,例如,能够使用旋风分离器。旋风分离器具有圆锥状的容器,具有在容器内产生回旋流,利用离心力对粒子进行分级的功能。另外,优选分级在不活性气体的氛围下进行。不活性气体的方式如上所述。

·工序H

工序H是将遮光颜料暴露于水蒸气及氮气的混合氛围来进行氮化处理的工序。经过该工序,能够更增加遮光颜料中的金属氮化物的含量。对于将遮光颜料暴露于水蒸气及氮气的混合氛围的方法,并无特别限制,例如,可举出将遮光颜料导入充满混合有水蒸气及氮气的气体的恒温槽中,静置或搅拌规定时间的方法,从遮光颜料的表面及晶界更稳定化的观点考虑,更优选静置。

另外,作为水蒸气及氮气的混合比率,若在大气中,则相对湿度优选成为25~95%的条件。并且,静置或搅拌的时间优选为0.5~72小时,此时的温度优选为10~40℃。

·工序A3-1~A3-3

工序A3-1~A3-3是向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序(A3-1)、向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有原子A的原料粉末并使上述原料粉末蒸发来获得气相的原子A的工序(A3-2)、及冷却上述气相的原子A来获得包含原子A的微粒的工序(A3-3)。各个工序中的方式如在上述工序A、工序B(代替含有特定过渡金属的金属原料粉末,利用含有原子A的原料粉末)、及工序C(代替含有特定过渡金属的金属微粒,获得被微粒化的原子A。)中已说明的内容。

另外,若经过上述工序,则原子A被微粒化,在工序E中原子A变得易于蒸发。并且,若经过上述工序,则能够去除含有原子A的原料粉末所含有的杂质(除了原子A以外的金属成分等)。

除了将原子A代替为其他原子(例如硅原子)以外,工序A3-1b~A3-3b与工序A3-1~A3-3相同。

(含有原子A的遮光颜料的制造方法的优选方式)

作为含有上述原子A的遮光颜料的制造方法的优选方式,可举出从上至下依次具有以下工序的含有原子A的遮光颜料的制造方法。

·工序A:向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

·工序B:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有过渡金属的金属原料粉末,使上述原料金属粉末蒸发来获得气相的原料金属的工序。

·工序C:冷却上述气相的原料金属来获得含有过渡金属的金属微粒的工序。

·工序G:对所获得的粒子进行分级的工序。

·工序A3-1:向等离子体炬内供给不含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

·工序A3-2:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有原子A的原料粉末,使上述原料粉末蒸发来获得气相的原子A的工序。

·工序A3-3:冷却上述气相的原子A来获得被微粒化的原子A的工序。

·工序G:对所获得的粒子进行分级的工序。

·工序A2:向含有特定过渡金属的金属原料粉末(此时,为金属微粒)混合原子A(此时,为被微粒化的原子A)的工序。

·工序D:向等离子体炬内供给含有氮气的不活性气体作为等离子体气体来产生热等离子体火焰的工序。

·工序E:向等离子体炬内的热等离子体火焰供给含有特定过渡金属的金属微粒,使上述金属微粒蒸发来获得气相的原料金属的工序。

·工序F:冷却上述气相的原料金属来获得遮光颜料的工序。

·工序G:对所获得的粒子进行分级的工序。

·工序H:将在工序G中获得的遮光颜料暴露于水蒸气及氮气的混合气氛来进行氮化处理的工序。

工序A2可以为工序A2b。

另外,在上述一系列工序中,可以替换工序A~C与工序A3-1~A3-3(及工序A3-1b~A3-3b)的顺序。即,可以在工序A3-1~A3-3(及工序A3-1b~A3-3b)之后,实施工序A~C。

根据上述含有原子A的遮光颜料的制造方法的优选方式,能够去除金属原料粉末及原料粒子所含有的杂质,且能够制造具有所期望的平均一次粒径的遮光颜料。

可去除杂质的机制虽尚不明确,但本发明人推断如下。即,推断为过渡金属和/或原子A通过等离子体处理被离子化,上述离子被冷却时,过渡金属、原子A及杂质反映各自的熔点而被微粒化。此时,熔点低的原子的粒子化较快,熔点高的原子的粒子化较慢。因此,如上所述,推断经过一次等离子体处理的微粒(工序B及C、以及工序A3-2及A3-3)易成为单一成分(单晶)。若对通过上述来获得的单一成分的粒子进行分级,则能够通过特定过渡金属的粒子和/或原子A的粒子与杂质的粒子的密度和/或粒径的不同来去除杂质的粒子。另外,上述分级例如能够利用旋风分离器等适当设定分级条件来进行。

(原料金属粉末及原料粉末的纯化)

作为含有能够在上述工序B中使用的过渡金属的金属原料粉末(以下,简称为“金属原料粉末”。)、以及含有原子A的原料粉末及含有其他原子(硅原子等)的原料粉末(以下,将含有原子A的原料粉末及含有其他原子的原料粉末简单统称为“原料粉末”。),并无特别限制,但优选高纯度。金属原料粉末中的过渡金属的含量并无特别限定,优选99.99%以上,更优选99.999%以上。并且,原料粉末中的原子A等的含量也相同。

上述金属原料粉末和/或原料粉末有时含有所期望的原子以外的原子作为杂质。作为金属原料粉末中含有的杂质,可举出硼、铝、硅、锰、铁、镍及银等。并且,作为原料粉末中含有的杂质,可举出金属元素等。

若金属原料粉末和/或原料粉末中含有未预期的杂质,则有时会降低所获得的组合物的性能。因此,上述遮光颜料的制造方法可以在工序B之前(包括工序A2(或工序A2b)时,在工序A2(或工序A2b)之前)还包括以下工序A0。

工序A0:从金属原料粉末和/或原料粉末去除杂质的工序。

·工序A0

在工序A0中,作为从原料金属粉末和/或原料粉末去除杂质的方法(分离纯化方法),并无特别限定,例如,对于铌,能够使用日本特开2012-211048号公报的0013~0030段中所记载的方法,对于其他原料金属粉末和/或原料粉末,也能够使用根据该内容的方法。

(遮光颜料的涂覆)

上述遮光颜料可以为经无机化合物涂覆的遮光颜料。即,可以为具有遮光颜料、及利用涂覆遮光颜料的无机化合物来形成的涂覆层的涂覆遮光颜料。含有经无机化合物涂覆的遮光颜料的上述组合物具有更优异的分散稳定性。

作为无机化合物,并无特别限定,可举出SiO

并且,预期控制遮光颜料的折射率时,作为低折射率被膜,优选氧化硅,作为高折射率被膜,优选氢氧化锆。

对于通过无机化合物涂覆遮光颜料的方法,并无特别限制,优选遮光颜料的制造方法含有下述无机化合物包覆工序。

·无机化合物涂覆工序

无机化合物涂覆工序是通过氧化物和/或氢氧化物包覆上述遮光颜料的工序。作为涂覆方法,并无特别限制,例如,可举出以下湿式涂布法等。

作为第1湿式涂布法,首先,混合上述遮光颜料与水来制作浆料。接着,使上述浆料与含有选自由Si、Zr、Ti、Ge、Al、Y及P组成的组中的至少1种的水溶性化合物(例如,硅酸钠)反应,通过倾析法和/或离子交换树脂等去除多于的碱离子之后,使浆料干燥来获得被氧化物涂覆的遮光颜料。

作为第2湿式涂布法,首先,混合上述遮光颜料与醇等有机溶剂来制作浆料。接着,在上述浆料中生成含有选自由Si、Zr、Ti、Ge、Al、Y及P组成的组中的至少1种的醇盐等有机金属化合物,以高温烧成上述浆料。若以高温烧成上述浆料,则进行溶胶凝胶反应,可获得经氧化物涂覆的遮光颜料。

作为第3湿式涂布法,在遮光颜料的存在下,利用尿素与氯化铝,形成含有离子液体的浆料。从该浆料提取遮光颜料,并进行干燥,之后烧成上述遮光颜料,由此可获得经含有氢氧化铝的氢氧化物涂覆的遮光颜料。

<遮光颜料的物性>

(平均一次粒径)

上述遮光颜料的平均一次粒径并无特别限制,优选5~100nm,更优选30~65nm。

若平均一次粒径为30nm以上,则利用组合物获得的固化膜的遮光性优异,若为65nm以下,则组合物的经时沉淀稳定性优异。

另外,在本说明书中,平均一次粒径是指一次粒子的平均粒径,平均一次粒径是指通过下述方法测定的平均一次粒径。

试样:通过下述实施例中记载的方法制备分散液(遮光颜料25质量%、分散剂7.5质量%、PGMEA;丙二醇单甲醚乙酸酯溶剂67.5质量%),通过PGMEA将所获得的分散液稀释100倍之后,滴加在碳箔上并使其干燥。

另外,作为分散剂,利用在通过下述方法获得的图像中,以能够识别遮光颜料的一次粒子的程度使遮光颜料分散的分散剂。作为上述分散剂的具体例,可举出实施例中所记载的分散剂。另外,一次粒子是指无凝聚的独立粒子。

利用透射型电子显微镜(TEM:Transmission Electron Microscope),以2万倍的倍率观察上述试样来获得像。所获得的图像的遮光颜料中,选择一次粒子,通过图像处理计算上述一次粒子的面积。

接着,计算将所获得的面积换算成圆时的直径。对4个视野的总计400个遮光颜料的一次粒子进行该操作,对所评价的圆换算的直径进行算术平均来作为遮光颜料的平均一次粒径。

(导电率)

上述的遮光颜料的导电率并无特别限制,优选100×10

另外,在本说明书中,导电率是指利用Mitsubishi Chemical Analytech CO.,LTD.制粉体电阻测定系统MCP-PD51,通过下述方法测定的导电率。

首先,将规定量的遮光颜料放入上述测定装置的测定容器之后,开始加压,将压力变更为0kN、1kN、5kN、10kN、20kN来测定粒子的体积电阻率(ρ)。从该测定结果求出体积电阻率不受压力影响的条件下的饱和体积电阻率,利用所获得的饱和体积电阻率,根据σ=1/ρ的关系式计算导电率(σ)。另外,上述试验在室温环境下进行。

﹝着色剂﹞

本发明的组合物可以含有除了遮光颜料以外的着色剂。能够使用遮光颜料和1种以上的着色剂这两者来调整固化膜(遮光膜)的遮光特性。并且,例如将固化膜用作光衰减膜时,针对含有宽波长成分的光,易于均等衰减各波长。

作为着色剂,可举出颜料及染料。

组合物含有着色剂时,遮光颜料与着色剂的合计含量相对于组合物的固体成分的总质量优选为10~90质量%,更优选为30~70质量%,进一步优选为40~60质量%。

另外,将由本发明的组合物形成的固化膜用作光衰减膜时,也优选遮光颜料与着色剂的合计含量比上述优选范围少。

并且,优选着色剂的含量相对于遮光颜料的含量的质量比(着色剂的含量/遮光颜料的含量)为0.1~9.0。

<颜料>

(黑色颜料)

作为上述颜料,例如可举出黑色颜料。

黑色颜料能够使用各种公知的黑色颜料。黑色颜料可以为无机颜料,也可以为有机颜料。然而,黑色颜料与上述遮光颜料不同。

作为黑色的无机颜料,可举出含有选自由钛(Ti)及锆(Zr)等第4族的金属元素、钒(V)及铌(Nb)等第5族的金属元素、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、锰(Mn)、钌(Ru)、铁(Fe)、镍(Ni)、锡(Sn)以及银(Ag)组成的组中的1种或2种以上的金属元素的金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物等。其中,上述金属氮化物及金属氮氧化物中的金属为3~7族的过渡金属中电负性为1.22~1.80的除了铪以外的过渡金属时,上述金属氮化物不含有铪及钨中的任一种。并且,上述金属氮化物及金属氮氧化物中的金属为铪时,上述金属氮化物不含有钨。

无机颜料可实施表面修饰处理。例如可举出利用兼具硅基和烷基的表面处理剂实施了表面修饰处理的无机粒子,可举出“KTP-09”系列(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)等。并且,金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物也可以用作还混合有其他原子的粒子。例如也可用作还含有选自周期表13~17族元素的原子(优选为硫原子)的金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物。

作为黑色颜料,也可举出炭黑。作为炭黑的具体例,可举出作为市售品的C.I.颜料黑1等有机颜料及C.I.颜料黑7等无机颜料。

其中,作为黑色颜料,优选第4族的金属元素的氮化物或氮氧化物、第5族的金属元素的氮化物或氮氧化物、或者炭黑,更优选钛的氮化物或氮氧化物、锆的氮化物或氮氧化物、钒的氮化物或氮氧化物、铌的氮化物或氮氧化物、或者炭黑。

另外,钛的氮化物是氮化钛,锆的氮化物是氮化锆,钒的氮化物是氮化钒,铌的氮化物是氮化铌。并且,钛的氮氧化物是氮氧化钛,锆的氮氧化物是氮氧化锆,钒的氮氧化物是氮氧化钒,铌的氮氧化物是氮氧化铌。

优选黑色颜料为尽量细腻的颜料。若还考虑操作性,则黑色颜料的平均一次粒径优选为0.01~0.1μm,更优选为0.01~0.05μm。

另外,在本说明书中,氮化钛是指TiN,可以含有制造上不可避免的氧原子(例如TiN的粒子的表面意外地氧化而成的物质等)。

在本说明书中,氮化钛是指源自将CuKα射线作为X射线源时的(200)面的峰的衍射角2θ为42.5°~42.8°的化合物。

并且,在本说明书中,氮氧化钛是指源自将CuKα射线作为X射线源时的(200)面的峰的衍射角2θ超过42.8°的化合物。作为氮氧化钛的上述衍射角2θ的上限值,并无特别限制,优选43.5°以下。

作为氮氧化钛,例如可举出钛黑等,更具体而言,例如可举出含有可由TiO

并且,氮化钛可用作还混合有其他原子的粒子。例如氮化钛可用作还含有选自周期表13~17族元素的原子(优选为硫原子)的含氮化钛粒子。另外,在其他金属氮化物中也同样地,合并氮化金属和氮氧化金属而成的金属氮化物可用作还混合有其他原子的粒子。例如金属氮化物也可用作还含有选自周期表13~17族元素的原子(优选为硫原子)的金属氮化物。

将CuKα射线作为X射线源来测定氮化钛的X射线衍射光谱时,作为强度最强的峰,TiN在2θ=42.5°附近观测到源自(200)面的峰,而TiO在2θ=43.4°附近观测到源自(200)面的峰。另一方面,虽非为强度最强的峰,但锐钛矿型TiO

氮化钛含有氧化钛TiO

从通过上述X射线衍射光谱的测定来获得的峰的半峰宽度求出构成氮化钛的微晶尺寸。微晶尺寸的计算可以利用谢勒(Scherrer)公式进行。

作为构成氮化钛的微晶尺寸,优选50nm以下,优选20nm以上。若微晶尺寸为20~50nm,则利用组合物形成的固化膜的紫外线(尤其i射线(波长365nm))透射率易于变得更高,并可获得感光性更高的组合物。

关于氮化钛的比表面积并无特别限制,可通过BET(Brunauer、Emmett、Teller)法求出。氮化钛的比表面积优选为5~100m

作为黑色颜料的制造方法,并无特别限制,能够使用公知的制造方法,例如可举出气相反应法。作为气相反应法,可举出电炉法及热等离子体法等,但从杂质的混入少,粒径容易均匀,且生产性高的观点考虑,优选热等离子体法。

在热等离子体法中,作为产生热等离子体的方法,并无特别限制,可举出直流电弧放电、多层电弧放电、高频率(RF)等离子体及混合等离子体等,更优选从电极混入的杂质少的高频率等离子体。

作为基于热等离子体法的黑色颜料的具体制造方法并无特别限制,例如作为氮化钛的制造方法,可以举出在等离子体火焰中使四氯化钛和氨气反应的方法(日本特开平2-022110号公报);利用高频率热等离子体使钛粉末蒸发,以氮为载气导入,使其在冷却过程中氮化而进行合成的方法(日本特开昭61-011140号公报);及向等离子体的周缘部吹入氨气的方法(日本特开昭63-085007号)等。

其中,作为黑色颜料的制造方法,并不限于以上,只要可获得具有所期望的物性的黑色颜料,则并不限制制造方法。

黑色颜料可以在其表面具有含有硅的化合物(以下称为“含硅化合物”。)的层。即,可以将上述金属原子的(氧)氮化物利用含硅化合物涂覆而作为黑色颜料。

作为涂覆金属原子的(氧)氮化物的方法并无特别限制,能够使用公知的方法,例如可以举出日本特开昭53-033228号公报的2页右下~4页右上中所记载的方法(使用金属原子的(氧)氮化物来代替钛氧化物)、日本特开2008-069193的0015~0043段中所记载的方法(使用金属原子的(氧)氮化物来代替微粒二氧化钛)、日本特开2016-074870号公报的0020段及0124~0138段中所记载的方法(使用金属原子的(氧)氮化物来代替金属氧化物微粒),上述内容引入本说明书中。

黑色颜料可单独使用1种,也可并用2种以上。

(其他颜料)

颜料可以为除了黑色颜料以外的其他颜料,其他颜料可以为无机颜料,也可以为有机颜料。

·无机颜料

作为无机颜料,并无特别限制,能够使用公知的无机颜料。

作为无机颜料的例子,例如可以举出锌白、铅白、锌钡白、氧化钛、氧化铬、氧化铁、沉淀性硫酸钡、重晶石粉、铅丹、氧化铁红、黄铅、锌黄(锌黄1种、锌黄2种)、群青蓝、普鲁士蓝(亚铁氰化钾)、锆石灰、镨黄、铬钛黄、铬绿、孔雀绿、维多利亚绿、铁蓝(与普鲁士蓝无关)、钒锆蓝、铬锡粉红、锰红及橙红等。

无机颜料可实施有表面修饰处理。例如可举出利用兼具硅基和烷基的表面处理剂实施了表面修饰处理的无机颜料,可举出“KTP-09”系列(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)等。

也能够使用具有红外线吸收性的颜料。

作为具有红外线吸收性的颜料,优选钨化合物及金属硼化物等,其中,从红外区域的波长的遮光性优异的观点考虑,优选钨化合物。尤其,从与基于曝光的固化效率有关的肟系聚合引发剂的光吸收波长区域、及可见光区域的透光性优异的观点考虑,优选钨化合物。

这种颜料可并用2种以上,并且,可以与后述染料并用。为了调整色调,并提高所期望的波长区域的遮光性,例如可举出对黑色、或具有红外线遮光性的颜料混合红色、绿色、黄色、橙色、紫色、及蓝色等彩色颜料或后述染料的方式。优选对具有红外线遮光性的颜料混合红色颜料或染料、或者紫色颜料或染料,更优选对具有红外线遮光性的颜料混合红色颜料。

进而,也可以添加后述红外线吸收剂。

·有机颜料

作为有机颜料,可举出例如比色指数(C.I.)颜料黄1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等;

C.I.颜料橙2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73等;

C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、270、272、279等;

C.I.颜料绿7、10、36、37、58、59等;

C.I.颜料紫1、19、23、27、32、37、42等;

C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80等。

另外,颜料可单独使用1种,也可并用2种以上。

<染料>

作为着色染料,例如除了R(红)、G(绿)及B(蓝)等彩色系的染料(有彩色染料)以外,也能够使用日本特开2014-042375的0027~0200段中所记载的着色剂。并且,能够使用黑色染料。

作为染料,例如能够使用日本特开昭64-090403号公报、日本特开昭64-091102号公报、日本特开平1-094301号公报、日本特开平6-011614号公报、日本特登2592207号、美国专利4808501号、美国专利5667920号、美国专利505950号、美国专利5667920号、日本特开平5-333207号公报、日本特开平6-035183号公报、日本特开平6-051115号公报及日本特开平6-194828号公报等中公开的色素。若作为化学结构予以区分,则能够使用吡唑偶氮化合物、吡咯亚甲基化合物、苯胺偶氮化合物、三苯甲烷化合物、蒽醌化合物、亚苄基化合物、氧杂菁化合物、吡唑并三唑偶氮化合物、吡啶酮偶氮化合物、花青化合物、啡噻嗪化合物或吡咯并吡唑次甲基偶氮化合物等。并且,作为染料,可使用色素多聚物。作为色素多聚物,可举出日本特开2011-213925号公报及日本特开2013-041097号公报中所记载的化合物。并且,也可使用分子内具有聚合性基的聚合性染料,作为市售品,例如可举出Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.制RDW系列。

<红外线吸收剂>

上述着色剂还可以含有红外线吸收剂。

红外线吸收剂表示在红外区域(优选为波长650~1300nm)的波长区域具有吸收的化合物。作为红外线吸收剂,优选在波长675~900nm的波长区域具有极大吸收波长的化合物。

作为具有这种分光特性的着色剂,例如可以举出吡咯并吡咯化合物、铜化合物、花青化合物、酞菁化合物、亚胺化合物、硫醇络合物系化合物、过渡金属氧化物系化合物、方酸化合物、萘酞菁化合物、夸特锐烯化合物、二硫醇金属络合物系化合物及克酮鎓化合物等。

酞菁化合物、萘酞菁化合物、亚胺化合物、花青化合物、方酸化合物及克酮鎓化合物可使用日本特开2010-111750号公报的0010~0081段中公开的化合物,该内容引入本说明书中。花青化合物例如能够参考“功能性色素,大河原信/松冈贤/北尾悌次郎/平嶋恒亮·著,Kodansha Scientific Ltd.”,该内容引入本申请说明书中。

作为具有上述分光特性的着色剂,可使用日本特开平07-164729号公报的0004~0016段中公开的化合物和/或日本特开2002-146254号公报的0027~0062段中公开的化合物、日本特开2011-164583号公报的0034~0067段中公开的包括含有Cu和/或P的氧化物的微晶且数均凝聚粒径为5~200nm的近红外线吸收粒子。

作为在波长675~900nm的波长区域具有极大吸收波长的化合物,优选选自由花青化合物、吡咯并吡咯化合物、方酸化合物、酞菁化合物及萘酞菁化合物组成的组中的至少1种。

并且,红外线吸收剂优选为在25℃的水中溶解1质量%以上的化合物,更优选在25℃的水中溶解10质量%以上的化合物。若使用这种化合物,则耐溶剂性得到改善。

吡咯并吡咯化合物能够参考日本特开2010-222557号公报的0049~0062段,该内容引入本说明书中。花青化合物及方酸化合物能够参考国际公开2014/088063号公报的0022~0063段、国际公开2014/030628号公报的0053~0118段、日本特开2014-059550号公报的0028~0074段、国际公开2012/169447号公报的0013~0091段、日本特开2015-176046号公报的0019~0033段、日本特开2014-063144号公报的0053~0099段、日本特开2014-052431号公报的0085~0150段、日本特开2014-044301号公报的0076~0124段、日本特开2012-008532号公报的0045~0078段、日本特开2015-172102号公报的0027~0067段、日本特开2015-172004号公报的0029~0067段、日本特开2015-040895号公报的0029~0085段、日本特开2014-126642号公报的0022~0036段、日本特开2014-148567号公报的0011~0017段、日本特开2015-157893号公报的0010~0025段、日本特开2014-095007号公报的0013~0026段、日本特开2014-080487号公报的0013~0047段及日本特开2013-227403号公报的0007~0028段等,该内容引入本说明书中。

﹝树脂﹞

本发明的组合物含有树脂。作为树脂,例如可举出分散剂及碱溶性树脂等。

作为树脂在组合物中的含量,并无特别限制,相对于组合物的总固体成分,优选3~60质量%,更优选10~40质量%,进一步优选15~35质量%。树脂可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的树脂时,优选合计含量在上述范围内。

树脂的分子量超过2000。另外,树脂的分子量为多分散时,重均分子量超过2000。

<分散剂>

优选组合物含有分散剂。另外,在本说明书中,分散剂是指与后述的碱溶性树脂不同的化合物。

作为分散剂在组合物中的含量,并无特别限制,相对于组合物的总固体成分,优选2~40质量%,更优选5~30质量%,进一步优选10~20质量%。

分散剂可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的分散剂时,优选合计含量在上述范围内。

并且,组合物中的分散剂(优选为接枝型高分子)的含量相对于遮光颜料的含量的质量比(分散剂的含量/遮光颜料的含量)优选为0.05~1.00,更优选为0.05~0.35,进一步优选为0.20~0.35。

作为分散剂,例如能够适当选择公知的分散剂来使用。其中,优选高分子化合物。

作为分散剂,可举出高分子分散剂﹝例如,聚酰胺基胺及其盐、聚羧酸及其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸福尔马林稠合物﹞、聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺及颜料衍生物等。

高分子化合物能够根据其结构进一步分类为直链状高分子、末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。

·高分子化合物

高分子化合物吸附于遮光颜料及根据需要并用的其他颜料(以下,将遮光颜料及其他颜料也简单统称为“颜料”)等被分散体的表面,发挥防止被分散体的再凝聚的作用。因此,优选含有对颜料表面的固着部位的末端改性型高分子、接枝型(含有高分子链)高分子、或嵌段型高分子。

上述高分子化合物可以含有固化性基。

作为固化性基,例如可举出烯属不饱和基(例如(甲基)丙烯酰基、乙烯基及苯乙烯基等)及环状醚基(例如环氧基、氧杂环丁基等)等,但并不限于这些。

其中,作为固化性基,从在自由基反应中能够进行聚合控制的观点考虑,优选烯属不饱和基。更优选烯属不饱和基为(甲基)丙烯酰基。

优选具有固化性基的树脂含有选自由聚酯结构及聚醚结构组成的组中的至少1种。此时,可以在主链含有聚酯结构和/或聚醚结构,如后述在上述树脂包含含有接枝链的结构单元时,上述高分子链可以含有聚酯结构和/或聚醚结构。

作为上述树脂,更优选上述高分子链含有聚酯结构。

优选高分子化合物包含含有接枝链的结构单元。另外,在本说明书中,“结构单元”与“重复单元”的含义相同。

由于含有这种含有接枝链的结构单元的高分子化合物通过接枝链具有与溶剂的亲和性,因此颜料等的分散性及经时后的分散稳定性(经时稳定性)优异。并且,通过存在接枝链,包含含有接枝链的结构单元的高分子化合物与聚合性化合物或其他能够并用的树脂等具有亲和性。其结果,在碱显影中不易产生残渣。

若接枝链变长,则立体排斥效果提高而颜料等的分散性得到提高。另一方面,若接枝链过长,则对颜料等的吸附力下降,颜料等的分散性具有下降的倾向。因此,接枝链优选除去氢原子以外的原子数量为40~10000,更优选除去氢原子以外的原子数量为50~2000,进一步优选除去氢原子以外的原子数量为60~500。

其中,接枝链表示从共聚物的主链的根部(从主链分支的基团中与主链键合的原子)至从主链分支的基团的末端。

优选接枝链含有聚合物结构,作为这种聚合物结构,例如可举出聚(甲基)丙烯酸酯结构(例如,聚(甲基)丙烯酸结构)、聚酯结构、聚氨酯结构、聚脲结构、聚酰胺结构及聚醚结构等。

为了提高接枝链与溶剂的相互作用性,由此提高颜料等的分散性,优选接枝链是含有选自由聚酯结构、聚醚结构及聚(甲基)丙烯酸酯结构组成的组中的至少1种的接枝链,更优选含有聚酯结构及聚醚结构中的至少一个的接枝链。

作为含有这种接枝链的大分子单体(具有聚合物结构,键合在共聚物的主链来构成接枝链的单体),并无特别限定,能够优选地使用含有反应性双键性基团的大分子单体。

作为与高分子化合物所含有的含有接枝链的结构单元对应且优选地用于合成高分子化合物的市售的大分子单体,可使用AA-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AA-10(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AB-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AS-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AN-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AW-6(商品名,TOAGOSEICO.,LTD.制)、AA-714(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AY-707(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AY-714(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AK-5(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AK-30(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AK-32(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、BlemmerPP-100(商品名,NOF CORPORATION.制)、Blemmer PP-500(商品名,NOF CORPORATION.制)、Blemmer PP-800(商品名,NOF CORPORATION.制)、Blemmer PP-1000(商品名,NOFCORPORATION.制)、Blemmer 55-PET-800(商品名,NOF CORPORATION.制)、Blemmer PME-4000(商品名,NOF CORPORATION.制)、Blemmer PSE-400(商品名,NOF CORPORATION.制)、Blemmer PSE-1300(商品名,NOF CORPORATION.制)或Blemmer 43PAPE-600B(商品名,NOFCORPORATION.制)等。其中,优选AA-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AA-10(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AB-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、AS-6(商品名,TOAGOSEICO.,LTD.制)、AN-6(商品名,TOAGOSEI CO.,LTD.制)、或Blemmer PME-4000(商品名,NOFCORPORATION.制)。

优选上述分散剂含有选自由聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及环状或链状的聚酯组成的组中的至少1种结构,更优选含有选自由聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及链状的聚酯组成的组中的至少1种结构,进一步优选含有选自由聚丙烯酸甲酯结构、聚甲基丙烯酸甲酯结构、聚己内酯结构及聚戊内酯结构组成的组中的至少1种结构。分散剂可以为在1种分散剂中单独含有上述结构的分散剂,也可以为在1种分散剂中含有多种这些结构的分散剂。

其中,聚己内酯结构表示含有开环ε-己内酯结构作为重复单元的结构。聚戊内酯结构表示含有开环δ-戊内酯结构作为重复单元的结构。

作为含有聚己内酯结构的分散剂的具体例,可举出下述式(1)及下述式(2)中的j及k为5的分散剂。并且,作为含有聚戊内酯结构的分散剂的具体例,可举出下述式(1)及下述式(2)中的j及k为4的分散剂。

作为含有聚丙烯酸甲酯结构的分散剂的具体例,可举出下述式(4)中的X

·含有接枝链的结构单元

作为含有接枝链的结构单元,优选高分子化合物含有由下述式(1)~(4)中的任一个表示的结构单元,更优选含有由下述式(1A)、下述式(2A)、下述式(3A)、下述式(3B)及下述(4)中的任一个表示的结构单元。

[化学式1]

在式(1)~(4)中,W

在式(1)~(4)中,X

在式(1)~(4)中,Y

中的左末端基、右末端基的键合部位。在以下所示的结构中,从合成的简便性考虑,更优选为(Y-2)或(Y-13)。

[化学式2]

在式(1)~(4)中,Z

在式(1)~(4)中,n、m、p及q分别独立地为1~500的整数。

并且,在式(1)及(2)中,j及k分别独立地表示2~8的整数。从组合物的经时稳定性及显影性的观点考虑,式(1)及(2)中的j及k优选为4~6的整数,更优选为5。

并且,在式(1)及(2)中,n及m优选为10以上的整数,更优选为20以上的整数。并且,分散剂含有聚己内酯结构及聚戊内酯结构时,作为聚己内酯结构的重复数量与聚戊内酯的重复数量之和,优选为10以上的整数,更优选为20以上的整数。

在式(3)中,R

在式(4)中,R

并且,高分子化合物能够含有2种以上的结构不同且含有接枝链的结构单元。即,高分子化合物的分子中可以包含结构互不相同的以式(1)~(4)表示的结构单元,并且,式(1)~(4)中,n、m、p及q分别表示2以上的整数时,式(1)及式(2)中,可在侧链中包含j及k互不相同的结构,式(3)及式(4)中,分子内存在多个的R

作为由式(1)表示的结构单元,从组合物的经时稳定性及显影性的观点考虑,更优选由下述式(1A)表示的结构单元。

并且,作为由式(2)表示的结构单元,从组合物的经时稳定性及显影性的观点考虑,更优选由下述式(2A)表示的结构单元。

[化学式3]

在式(1A)中,X

并且,作为由式(3)表示的结构单元,从组合物的经时稳定性及显影性的观点考虑,更优选由下述式(3A)或式(3B)表示的结构单元。

[化学式4]

在式(3A)或(3B)中,X

作为含有接枝链的结构单元,更优选高分子化合物含有由式(1A)表示的结构单元。

在高分子化合物中,含有接枝链的结构单元(例如,由上述式(1)~(4)表示的结构单元)以质量换算计,相对于高分子化合物的总质量,优选以2~90质量%的范围包含,更优选以5~30质量%的范围包含。若在该范围内包含含有接枝链的结构单元,则颜料的分散性高,且形成固化膜时的显影性良好。

·疏水性结构单元

并且,优选高分子化合物包含与含有接枝链的结构单元不同(即,并不相当于含有接枝链的结构单元)的疏水性结构单元。其中,在本发明中,疏水性结构单元是不含有酸基(例如,羧酸基、磺酸基、磷酸基、酚性羟基等)的结构单元。

疏水性结构单元优选为源自(对应)ClogP值为1.2以上的化合物(单体)的结构单元,更优选为源自ClogP值为1.2~8的化合物的结构单元。由此,能够更可靠地显现本发明的效果。

ClogP值是通过能够从Daylight Chemical Information System,Inc,获得的程序“CLOGP”计算的值。该程序提供通过Hansch,Leo的片段方法(参考下述文献)计算出的“计算logP”的值。片段方法根据化合物的化学结构,将化学结构分割为部分结构(片段),总计分配于该片段的logP贡献量,由此推算化合物的logP值。其详细内容记载于以下文献中。在本说明书中,利用通过程序CLOGP v4.82计算出的ClogP值。

A.J.Leo,Comprehensive Medicinal Chemistry,Vol.4,C.Hansch,P.G.Sammnens,J.B.Taylor and C.A.Ramsden,Eds.,p.295,Pergamon Press,1990C.Hansch&A.J.Leo.SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistryand Biology.John Wiley&Sons.A.J.Leo.Calculating logPoct fromstructure.Chem.Rev.,93,1281-1306,1993.

logP表示分配系数P(Partition Coefficient)的常用对数,是以定量的数值表示某一有机化合物在油(通常为1-辛醇)与水的两相体系的平衡中如何分配的物性值,由以下式表示。

logP=log(Coil/Cwater)

式中,Coil表示油相中的化合物的摩尔浓度,Cwater表示水相中的化合物的摩尔浓度。

若logP的值夹着0而正向增大,则表示油溶性增加,若绝对值负向增大,则水溶性增加,与有机化合物的水溶性有负相关,作为估计有机化合物的亲疏水性的参数而广泛利用。

高分子化合物作为疏水性结构单元,优选含有选自源自由下述式(i)~(iii)表示的单体的结构单元的1种以上的结构单元。

[化学式5]

在上述式(i)~(iii)中,R

R

X表示氧原子(-O-)或亚氨基(-NH-),优选氧原子。

L是单键或二价的连结基。作为二价的连结基,可举出二价的脂肪族基(例如,亚烷基、经取代的亚烷基、亚烯基、经取代的亚烯基、亚炔基、经取代的亚炔基)、二价的芳香族基(例如,亚芳基、经取代的亚芳基)、二价的杂环基、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、经取代的亚氨基(-NR

二价的脂肪族基可具有环状结构或支链结构。脂肪族基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10。脂肪族基可以为不饱和脂肪族基,也可以为饱和脂肪族基,但优选饱和脂肪族基。并且,脂肪族基可具有取代基。取代基的例子可举出卤素原子、芳香族基及杂环基等。

二价的芳香族基的碳原子数优选为6~20,更优选6~15,进一步优选6~10。并且,芳香族基可具有取代基。取代基的例子可举出卤素原子、脂肪族基、芳香族基及杂环基等。

优选二价的杂环基作为杂环含有5员环或6员环。杂环上可与其他杂环、脂肪族环或芳香族环稠合。并且,杂环基可具有取代基。作为取代基的例子,可举出卤素原子、羟基、酮氧基(=O)、硫氧基(=S)、亚氨基(=NH)、经取代的亚氨基(=N-R

优选L为单键、亚烷基或含有氧化烯结构的二价的连结基。更优选氧化烯结构是氧乙烯结构或氧丙烯结构。并且,L可以含有重复包含2个以上的氧化烯结构的聚氧化烯结构。作为聚氧化烯结构,优选聚氧乙烯结构或聚氧丙烯结构。聚氧乙烯结构由-(OCH

作为Z,可举出脂肪族基(例如,烷基、经取代的烷基、不饱和烷基及经取代的不饱和烷基)、芳香族基(例如,芳基、经取代的芳基、亚芳基、经取代的亚芳基)、杂环基或它们的组合。这种基团中可包含氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、经取代的亚氨基(-NR

脂肪族基可具有环状结构或支链结构。脂肪族基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10。脂肪族基中还包含环集合烃基、交联环式烃基,作为环集合烃基的例子,包含双环己基、全氢萘基、联苯基及4-环己基苯基等。作为交联环式烃环,例如,可举出:蒎烷、莰烷、降蒎烷、降莰烷、双环辛烷环(双环[2.2.2]辛烷环、双环[3.2.1]辛烷环等)等2环式烃环;高布雷烷、金刚烷、三环[5.2.1.0

与不饱和脂肪族基相比,优选脂肪族基是饱和脂肪族基。并且,脂肪族基可具有取代基。取代基的例子可举出卤素原子、芳香族基及杂环基。其中,作为取代基,脂肪族基不具有酸基。

芳香族基的碳原子数优选为6~20,更优选为6~15,进一步优选为6~10。并且,芳香族基可具有取代基。取代基的例子可举出卤素原子、脂肪族基、芳香族基及杂环基。其中,作为取代基,芳香族基不具有酸基。

优选杂环基作为杂环含有5员环或6员环。杂环上可稠合有其他杂环、脂肪族环或芳香族环。并且,杂环基可具有取代基。作为取代基的例子,可举出卤素原子、羟基、酮氧基(=O)、硫代基(=S)、亚氨基(=NH)、经取代的亚氨基(=N-R

在上述式(iii)中,R

作为由上述式(i)表示的单体,优选R

并且,作为由上述式(ii)表示的单体,R

作为由式(i)~(iii)表示的代表性化合物的例子,可举出选自丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类及苯乙烯类等的自由基聚合性化合物。

另外,作为由式(i)~(iii)表示的代表性化合物的例子,能够参考日本特开2013-249417号公报的0089~0093段中所记载的化合物,这些内容引入本说明书中。

在高分子化合物中,疏水性结构单元以质量换算计,相对于高分子化合物的总质量,优选以10~90%的范围包含,更优选以20~80%的范围包含。含量在上述范围内可充分形成图案。

·能够与颜料等形成相互作用的官能团

高分子化合物能够导入能够与颜料等(例如遮光颜料)形成相互作用的官能团。其中,优选高分子化合物还包含含有能够与颜料等形成相互作用的官能团的结构单元。

作为能够与该颜料等形成相互作用的官能团,例如可举出酸基、碱基、配位性基及具有反应性的官能团等。

高分子化合物具有酸基、碱基、配位性基或具有反应性的官能团时,优选分别含有具有酸基的结构单元、具有碱基的结构单元、具有配位性基的结构单元或具有反应性的结构单元。

尤其,若高分子化合物还含有羧酸基等碱溶性基作为酸基,则能够对高分子化合物赋予用于基于碱显影形成图案的显影性。

即,若对高分子化合物导入碱溶性基,则上述组合物中,作为有助于颜料等的分散的分散剂的高分子化合物含有碱溶性。关于含有这种高分子化合物的组合物,曝光而形成的固化膜的遮光性优异,且未曝光部的碱显影性得到提高。

并且,若高分子化合物包含含有酸基的结构单元,则高分子化合物具有易与溶剂相溶且涂布性也得到提高的倾向。

推测这是因为,含有酸基的结构单元中的酸基易与颜料等相互作用,高分子化合物使颜料等稳定地分散,并且使颜料等分散的高分子化合物的粘度变低,高分子化合物本身也容易稳定地分散。

其中,含有作为酸基的碱溶性基的结构单元可以为与上述的含有接枝链的结构单元相同的结构单元,也可以为不同的结构单元,但含有作为酸基的碱溶性基的结构单元是与上述的疏水性结构单元不同的结构单元(即,并不相当于上述的疏水性结构单元)。

作为能够与颜料等形成相互作用的官能团的酸基,例如有羧酸基、磺酸基、磷酸基、或酚性羟基等,优选羧酸基、磺酸基及磷酸基中的至少1种,进一步优选羧酸基。羧酸基对颜料等的吸附力良好,且分散性高。

即,优选高分子化合物还包含含有羧酸基、磺酸基及磷酸基中的至少1种的结构单元。

高分子化合物可具有1种或2种以上的含有酸基的结构单元。

高分子化合物可以包含或不包含含有酸基的结构单元,但含有时,含有酸基的结构单元的含量以质量换算计,相对于高分子化合物的总质量优选为5~80质量%,从抑制基于碱显影的图像强度的损伤的观点考虑,更优选为10~60质量%。

作为能够与颜料等形成相互作用的官能团的碱基,例如有伯氨基、仲氨基、叔氨基、含有N原子的杂环及酰胺基等,从对颜料等的吸附力良好,且分散性高的观点考虑,优选的碱基为叔氨基。高分子化合物能够含有1种或2种以上的这些碱基。

高分子化合物可包含或不包含含有碱基的结构单元,但含有时,含有碱基的结构单元的含量以质量换算计,相对于高分子化合物的总质量优选为0.01~50质量%,从抑制阻碍显影性的观点考虑,更优选为0.01~30质量%。

作为能够与颜料等形成相互作用的官能团的配位性基及具有反应性的官能团,例如可举出乙酰乙酰氧基、三烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、酸酐及酰氯等。从对颜料等的吸附力良好,且颜料等的分散性高的观点考虑,优选的官能团为乙酰基乙酰氧基。高分子化合物可具有1种或2种以上的这些基团。

高分子化合物可包含或不包含含有配位性基的结构单元或含有具有反应性的官能团的结构单元,但含有时,这些结构单元的含量以质量换算计,相对于高分子化合物的总质量优选为10~80质量%,从抑制阻碍显影性的观点考虑,更优选为20~60质量%。

上述高分子化合物除了接枝链以外还含有能够与颜料等形成相互作用的官能团时,含有上述各种能够与颜料等形成相互作用的官能团即可,并不特别限定这些官能团如何被导入,但优选高分子化合物含有选自源自由下述式(iv)~(vi)表示的单体的结构单元的1种以上的结构单元。

[化学式6]

在式(iv)~(vi)中,R

在式(iv)~(vi)中,优选R

式(iv)中的X

并且,式(v)中的Y表示次甲基或氮原子。

并且,式(iv)~(v)中的L

优选L

在式(iv)~(vi)中,Z

在式(vi)中,R

作为由式(iv)表示的单体,优选R

并且,作为由式(v)表示的单体,优选R

进而,作为由式(vi)表示的单体,优选R

以下示出由式(iv)~(vi)表示的单体(化合物)的代表例。

作为单体的例子,可举出甲基丙烯酸、巴豆酸、异巴豆酸、分子内含有加成聚合性双键及羟基的化合物(例如,甲基丙烯酸2-羟乙基)与琥珀酸酐的反应物、分子内含有加成聚合性双键及羟基的化合物与邻苯二甲酸酐的反应物、分子内含有加成聚合性双键及羟基的化合物与四羟基邻苯二甲酸酐的反应物、分子内含有加成聚合性双键及羟基的化合物与偏苯三酸酐的反应物、分子内含有加成聚合性双键及羟基的化合物与均苯四甲酸酐的反应物、丙烯酸、丙烯酸二聚物、丙烯酸低聚物、马来酸、衣康酸、富马酸、4-乙烯基苯甲酸、乙烯基苯酚及4-羟基苯甲基丙烯酰等。

从与颜料等的相互作用、经时稳定性、及对显影液的渗透性的观点考虑,含有能够与颜料等形成相互作用的官能团的结构单元的含量相对于高分子化合物的总质量优选为0.05~90质量%,更优选为1.0~80质量%,进一步优选为10~70质量%。

·其他结构单元

进而,以提高图像强度等各种性能为目的,高分子化合物可在无损本发明的效果的前提下,还具有含有接枝链的结构单元、疏水性结构单元及与含有能够与颜料等形成相互作用的官能团的结构单元不同的具有各种功能的其他结构单元(例如,含有对后述溶剂具有亲和性的官能团等的结构单元)。

作为这种其他结构单元,例如可举出源自选自丙烯腈类及甲基丙烯腈类等的自由基聚合性化合物的结构单元。

高分子化合物能够使用1种或2种以上的这些其他结构单元,其含量以质量换算计,相对于高分子化合物的总质量优选为0~80质量%,更优选为10~60质量%。含量在上述范围内可维持充分的图案形成性。

·高分子化合物的物性

高分子化合物的酸价优选为0~250mgKOH/g,更优选为10~200mgKOH/g,进一步优选为30~180mgKOH/g,尤其优选为70~120mgKOH/g的范围。

若高分子化合物的酸价在160mgKOH/g以下,则可更有效地抑制形成固化膜时的显影中的图案剥离。并且,若高分子化合物的酸价为10mgKOH/g以上,则碱显影性更加良好。并且,高分子化合物的酸价为20mgKOH/g以上,则能够更加抑制颜料等的沉淀,能够更加减少粗大粒子数量,并能够更提高组合物的经时稳定性。

在本说明书中,例如能够从化合物中的酸基的平均含量计算出酸价。并且,若改变树脂的构成成分即含有酸基的结构单元的含量,则可获得具有所期望的酸价的树脂。

高分子化合物的重均分子量优选为4,000~300,000,更优选为5,000~200,000,进一步优选为6,000~100,000,尤其优选为10,000~50,000。

高分子化合物能够根据公知的方法合成。

作为高分子化合物的具体例,可举出Kusumoto Chemicals,Ltd.制“DA-7301”、BYKChemie公司制“Disperbyk-101(聚酰胺-胺磷酸盐)、107(羧酸酯)、110(含有酸基的共聚物)、111(磷酸系分散剂)、130(聚酰胺)、161、162、163、164、165、166、170、190(高分子共聚物)”、“BYK-P104、P105(高分子量不饱和聚羧酸)”、EFKA公司制“EFKA4047、4050~4010~4165(聚氨酯系)、EFKA4330~4340(嵌段共聚物)、4400~4402(改性聚丙烯酸酯)、5010(聚酰胺酯)、5765(高分子量聚羧酸盐)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮颜料衍生物)”、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制“AJISPER PB821、PB822、PB880、PB881”、KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.制“FLOREN TG-710(氨基甲酸酯低聚物)”、“PolyflowNo.50E、No.300(丙烯酸系共聚物)”、Kusumoto Chemicals,Ltd.制“DISPARLON KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多元羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”、KaoCorporation制“DEMOL RN、N(萘磺酸福尔马林缩聚物)、MS、C、SN-B(芳香族磺酸福尔马林缩聚物)”、“HOMOGENOL L-18(高分子聚羧酸)”、“EMULGEN 920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”、“ACETAMIN 86(硬脂胺醋酸盐)”、The Lubrinzol corporation制“SOLSPERSE 5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮颜料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、12000、17000、20000、27000(在末端部含有功能部的高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝共聚物)”、NikkolChemicals CO.,LTD.制“Nikkor T106(聚氧乙烯山梨醇单油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)”、Kawaken Fine Chemicals CO.,LTD.制HINOAKUTO T-8000E等、Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制有机硅氧烷聚合物KP-341、Yusho Co Ltd制“W001:阳离子系表面活性剂”、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯等非离子系表面活性剂、“W004、W005、W017”等阴离子系表面活性剂、MORISHITA&CO.,LTD.制“EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450”、SAN NOPCO LIMITED制“Disperse Aid 6、Disperse Aid 8、Disperse Aid 15、Disperse Aid 9100”等高分子分散剂、ADEKA CORPORATION制“Adeka Pluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123”及SanyoChemical Industries,Ltd.制“Ionet(商品名)S-20”等。并且,也能够使用Acrybase FFS-6752、Acrybase FFS-187。

并且,也优选使用酸基及含有碱基的两性树脂。优选两性树脂是酸价为5mgKOH/g以上,且胺价为5mgKOH/g以上的树脂。

作为两性树脂的市售品,例如可举出BYK Co,.LTD制DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-180、DISPERBYK-187、DISPERBYK-191、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2012、DISPERBYK-2025、BYK-9076、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制AJISPER PB821、AJISPER PB822及AJISPER PB881等。

这种高分子化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。

另外,作为高分子化合物的具体例的例子,能够参考日本特开2013-249417号公报的0127~0129段中所记载的高分子化合物,这些内容引入本说明书中。

并且,作为分散剂,除了上述高分子化合物以外,还能够使用日本特开2010-106268号公报的0037~0115段(对应的US2011/0124824的0075~0133段)的接枝共聚物,能够援用这些内容,并引入本说明书中。

并且,除了上述以外,还能够使用日本特开2011-153283号公报的0028~0084段(对应的US2011/0279759的0075~0133段)的包含含有酸性基经由连结基键合而成的侧链结构的构成成分的高分子化合物,能够援用这些内容,并引入本说明书中。

并且,作为分散剂,也能够使用日本特开2016-109763号公报的0033~0049段中所记载的树脂,该内容引入本说明书中。

<碱溶性树脂>

优选组合物含有碱溶性树脂。在本说明书中,碱溶性树脂是指含有促进碱溶性的基团(碱溶性基。例如羧酸基等酸基)的树脂,且是指与已说明的分散剂不同的树脂。

作为碱溶性树脂在组合物中的含量,并无特别限制,相对于组合物的总固体成分优选1~30质量%,更优选2~20质量%,进一步优选5~15质量%。

碱溶性树脂可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的碱溶性树脂时,优选合计含量在上述范围内。

作为碱溶性树脂,可举出在分子中含有至少1个碱溶性基的树脂,例如聚羟基苯乙烯树脂、聚硅氧烷树脂、(甲基)丙烯酸树脂、(甲基)丙烯酰胺树脂、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酰胺共聚树脂、环氧系树脂及聚酰亚胺树脂等。

作为碱溶性树脂的具体例,可举出不饱和羧酸与烯属不饱和化合物的共聚物。

作为不饱和羧酸,并无特别限制,可举出(甲基)丙烯酸、巴豆酸及乙烯基乙酸等的单羧酸类;衣康酸、马来酸及富马酸等二羧酸、或其酸酐;以及邻苯二甲酸单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯)等多元羧酸单酯类;等。

作为能够共聚的烯属不饱和化合物,可举出(甲基)丙烯酸甲酯等。并且,也能够使用日本特开2010-097210号公报的0027段及日本特开2015-068893号公报的0036~0037段中所记载的化合物,上述内容引入本说明书中。

并且,可组合使用能够共聚的烯属不饱和化合物且在侧链含有烯属不饱和基的化合物。作为烯属不饱和基,优选(甲基)丙烯酸基。在侧链含有烯属不饱和基的丙烯酸树脂例如使含有羧酸基的丙烯酸树脂的羧酸基与环氧丙基或含有脂环式环氧基的烯属不饱和化合物加成反应来获得。

作为碱溶性树脂,也优选含有固化性基的碱溶性树脂。

作为上述固化性基,可同样举出可以含有上述高分子化合物的固化性基,优选范围也相同。

作为含有固化性基的碱溶性树脂,优选在侧链具有固化性基的碱溶性树脂等。作为含有固化性基的碱溶性树脂,可举出DIANAL NR系列(Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制)、Photomer6173(含有COOH的聚胺酯丙烯酸低聚物,Diamond Shamrock Co.,Ltd.制)、VISCOAT R-264、KS抗蚀剂106(均为OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.制)、CYCLOMER P系列(例如ACA230AA)、PLACCEL CF200系列(均为Daicel Corporation.制)、Ebecryl3800(DAICEL-ALLNEX LTD.制)及ACRYCURE RD-F8(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制)等。

作为碱溶性树脂,例如能够使用日本特开昭59-044615号、日本特公昭54-034327号、日本特公昭58-012577号、日本特公昭54-025957号、日本特开昭54-092723号、日本特开昭59-053836号及日本特开昭59-071048号中所记载的在侧链含有羧酸基的自由基聚合物;欧洲专利第993966号、欧洲专利第1204000号及日本特开2001-318463号等的各公报中所记载的含有碱溶性基的缩醛改性聚乙烯醇系粘合剂树脂;聚乙烯基吡咯烷酮;聚环氧乙烷;醇可溶性尼龙及2,2-双-(4-羟基苯基)-丙烷与环氧氯丙烷的反应物即聚醚等;以及国际公开第2008/123097号中所记载的聚酰亚胺树脂;等。

作为碱溶性树脂,例如也能够使用日本特开2016-075845号公报的0225~0245段中所记载的化合物,上述内容引入本说明书中。

作为碱溶性树脂,也能够使用聚酰亚胺前体。聚酰亚胺前体是指使含有酸酐基的化合物与二胺化合物在40~100℃下进行加成聚合反应而获得的树脂。

作为聚酰亚胺前体,例如可举出含有由式(1)表示的重复单元的树脂。作为聚酰亚胺前体的结构,例如可举出由下述式(2)表示的酰胺酸结构、和含有由酰胺酸结构的一部分酰亚胺闭环而成的下述式(3)及所有酰亚胺闭环而成的下述式(4)表示的酰亚胺结构的聚酰亚胺前体。

另外,在本说明书中,有时将具有酰胺酸结构的聚酰亚胺前体称为聚酰胺酸。

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

[化学式10]

在上述式(1)~(4)中,R

作为上述聚酰亚胺前体的具体例,例如可举出日本特开2008-106250号公报的0011~0031段中所记载的化合物、日本特开2016-122101号公报的0022~0039段中所记载的化合物及日本特开2016-068401号公报的0061~0092段中所记载的化合物等,上述内容引入本说明书中。

利用组合物获得的图案状的固化膜的图案形状更加优异的观点考虑,也优选碱溶性树脂含有选自由聚酰亚胺树脂及聚酰亚胺前体组成的组中的至少1种。

作为含有碱溶性基的聚酰亚胺树脂,并无特别限制,能够使用含有公知的碱溶性基的聚酰亚胺树脂。作为上述聚酰亚胺树脂,例如可举出日本特开2014-137523号公报的0050段中所记载的树脂、日本特开2015-187676号公报的0058段中所记载的树脂及日本特开2014-106326号公报的0012~0013段中所记载的树脂等,上述内容引入本说明书中。

(含有烯属不饱和基的树脂)

从所获得的固化膜的剖面形状的矩形性更加优异的观点考虑,优选用于本发明的制造方法的组合物包含含有烯属不饱和基的树脂作为树脂。含有烯属不饱和基的树脂可以为分散剂,也可以为碱溶性树脂。并且,也可以为除了分散剂或碱溶性树脂以外的树脂。

组合物中的含有烯属不饱和基的树脂的含量的下限相对于组合物所含有的树脂的总质量优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为65质量%以上,尤其优选为85质量%以上。

优选组合物中的含有烯属不饱和基的树脂的含量的上限相对于组合物所含有的树脂的总质量为100质量%以下。

含有烯属不饱和基的树脂可单独使用1种,也可使用2种以上,使用2种以上时,优选其合计含量在上述范围内。

另外,含有烯属不饱和基的树脂表示在1分子中含有1个以上的烯属不饱和基的树脂。

含有烯属不饱和基的树脂的含量可以根据原料的使用量计算。

并且,作为相对于树脂总质量的烯属不饱和基的含量,并无特别限制,优选为0.001~5.00mmol/g,更优选为0.10~3.00mmol/g,进一步优选为0.26~2.50mmol/g。若烯属不饱和基含量在0.10~3.00mmol/g的范围内,则利用组合物获得的固化膜的剖面形状的矩形性更加优异。

另外,上述树脂总质量是指组合物所包含的树脂的合计质量,例如组合物包含含有烯属不饱和基的树脂和不含有烯属不饱和基的树脂时,两者的合计质量相当于上述树脂的合计质量。

因此,上述烯属不饱和基的含量表示相对于树脂总质量的含有烯属不饱和基的树脂中的烯属不饱和基的含量。

并且,树脂是指溶解于组合物中的成分且重均分子量超过2000的成分。

在本说明书中,有时将烯属不饱和基含量称为“C=C价”。

在本说明书中,烯属不饱和基含量(C=C价)是指通过以下方法测定的值。另外,在合成含有烯属不饱和基的树脂时,可以根据原料的使用量计算来代替测定。

并且,在组合物含有多种树脂,且各树脂的C=C价明确时,可以根据各树脂的掺合比计算作为组合物所含有的树脂总质量的C=C价。

作为测定树脂的烯属不饱和基含量的方法,在烯属不饱和基为(甲基)丙烯酰基时,通过以下方法测定。

首先,通过离心分离法使组合物中的固体成分(黑色颜料等)沉淀并分取剩余的液体成分。进而,利用GPC法,从所获得的液体成分分取重均分子量超过2000的成分,并将此作为测定对象的树脂。

接着,使成为测定对象的树脂0.25mg溶解于THF(四氢呋喃:tetrahydrofuran)50mL,进而添加甲醇15mL,由此制作溶液。

对所制作的溶液添加4N氢氧化钠水溶液10mL来获得混合液。接着,将上述混合液在液温40℃下搅拌2小时。进而,对混合液添加4N甲磺酸水溶液10.2mL,并进行搅拌。进而,对混合液添加脱盐水5mL,继续添加甲醇2mL,由此制备测定溶液。

通过HPLC(高效液相色谱:high performance liquid chromatography)法(绝对校准曲线法)测定测定溶液中的(甲基)丙烯酸的含量,并计算烯属不饱和基含量。

HPLC测定条件管柱:Phenomenex制Synergi 4μPolar-RP 80A(4.6mm×250mm)

管柱温度:40℃流速:1.0mL/min检测器波长:210nm洗脱液:THF(四氢呋喃,HPLC用)55/缓冲水45*缓冲水…0.2%-磷酸、0.2%-三乙胺水溶液注入量:5μL

作为测定树脂的烯属不饱和基含量的方法,烯属不饱和基为除了(甲基)丙烯酰基以外或并用(甲基)丙烯酰基与除了(甲基)丙烯酰基以外的基团时,可举出针对利用上述方法分取的测定对象的树脂测定溴化的方法。溴价按照JIS K2605:1996进行测定。

另外,其中,烯属不饱和基含量是从相对于以上述溴价获得的所测定的树脂100g加成的溴(Br

﹝聚合引发剂﹞

优选本发明的组合物含有聚合引发剂。

作为聚合引发剂,并无特别限制,能够使用公知的聚合引发剂。作为聚合引发剂,例如可举出光聚合引发剂及热聚合引发剂等,优选光聚合引发剂。另外,作为聚合引发剂,优选所谓自由基聚合引发剂。

作为聚合引发剂在组合物中的含量,并无特别限制,相对于组合物的总固体成分优选为0.5~20质量%,更优选为1.0~10质量%,进一步优选为1.5~8质量%。聚合引发剂可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的聚合引发剂时,优选合计含量在上述范围内。

<热聚合引发剂>

作为热聚合引发剂,例如可举出2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)、3-羧基丙腈、偶氮二丙二腈及二甲基-(2,2’)-偶氮二(2-丙酸甲酯)[V-601]等偶氮化合物、以及过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰及过硫酸钾等有机过氧化物。

作为聚合引发剂的具体例,例如可举出加藤清视著“紫外线固化系统”(株式会社综合技术中心发行:平成元年)的第65~148页中记载的聚合引发剂等。

<光聚合引发剂>

优选上述组合物含有光聚合引发剂。

作为光聚合引发剂,只要能够使聚合性化合物的聚合开始,则并无特别限制,能够使用公知的光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,优选例如对从紫外线区域至可见光区域具有感光性的光聚合引发剂。并且,可以为与被光激发的敏化剂产生某些作用,并生成活性自由基的活性剂,也可以为根据聚合性化合物的种类而引发阳离子聚合的引发剂。

并且,优选光聚合引发剂含有至少1种在300~800nm(更优选为330~500nm。)的范围内具有至少约50摩尔吸光系数的化合物。

作为光聚合引发剂在组合物中的含量,并无特别限制,相对于组合物的总固体成分优选为0.5~20质量%,更优选为1.0~10质量%,进一步优选为1.5~8质量%。光聚合引发剂可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的聚合引发剂时,优选合计含量在上述范围内。

作为光聚合引发剂,例如,可举出卤化烃衍生物(例如,含有三嗪骨架的化合物、含有噁二唑骨架的化合物等)、酰基氧化膦等酰基膦化合物、六芳基联咪唑、肟衍生物等肟化合物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、氨基苯乙酮化合物及羟基苯乙酮等。

作为光聚合引发剂的具体例,例如,能够参考日本特开2013-029760号公报的0265~0268段,该内容引入本说明书中。

作为光聚合引发剂,更具体而言,例如还能够使用日本特开平10-291969号公报中记载的氨基苯乙酮系引发剂及日本专利第4225898号公报中记载的酰基氧化膦系引发剂。

作为羟基苯乙酮化合物,例如能够使用IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959及IRGACURE-127(商品名:均为BASF公司制)。

作为氨基苯乙酮化合物,例如能够使用市售品IRGACURE-907、IRGACURE-369或IRGACURE-379EG(商品名:均为BASF公司制)。作为氨基苯乙酮化合物,也能够使用吸收波长与波长365nm或波长405nm等长波光源匹配的日本特开2009-191179公报中记载的化合物。

作为酰基膦化合物,能够使用市售品IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(商品名:均为BASF公司制)。

(肟化合物)

作为光聚合引发剂,更优选肟酯系聚合引发剂(肟化合物)。尤其肟化合物的灵敏度高且聚合效率高,并容易将遮光颜料在组合物中的含量设高,因此优选。

作为肟化合物的具体例,能够使用日本特开2001-233842号公报记载的化合物、日本特开2000-080068号公报记载的化合物或日本特开2006-342166号公报记载的化合物。

作为肟化合物,例如可举出3-苯甲酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚氨基戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。

并且,也可以举出J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653-1660、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156-162、光聚合物科学与技术杂志(Journal of Photopolymer Science andTechnology)(1995年)pp.202-232、日本特开2000-066385号公报中记载的化合物、日本特开2000-080068号公报、日本特表2004-534797号公报及日本特开2006-342166号公报的各公报中记载的化合物等。

市售品中,也优选IRGACURE-OXE01(BASF公司制)、IRGACURE-OXE02(BASF公司制)、IRGACURE-OXE03(BASF公司制)或IRGACURE-OXE04(BASF公司制)。并且,还能够使用TR-PBG-304(常州强力电子新材料有限公司制)、Adeka Arkls NCI-831、Adeka Arkls NCI-930(ADEKA CORPORATION制)或N-1919(含咔唑·肟酯骨架的光引发剂(ADEKA CORPORATION制))。

并且,作为除上述记载以外的肟化合物,可以使用在咔唑N位上连结有肟的日本特表2009-519904号公报中记载的化合物;在二苯甲酮部位导入有杂取代基的美国专利第7626957号公报中记载的化合物;在色素部位导入有硝基的日本特开2010-015025号公报及美国专利公开2009-292039号中记载的化合物;国际公开专利2009-131189号公报中记载的酮肟化合物;在同一分子内含有三嗪骨架和肟骨架的美国专利7556910号公报中记载的化合物;在405nm处具有极大吸收波长且对g射线光源具有良好的灵敏度的日本特开2009-221114号公报中记载的化合物;等。

例如能够参考日本特开2013-029760号公报的0274~0275段,该内容引入本说明书中。

具体而言,作为肟化合物,优选由下述式(OX-1)表示的化合物。另外,肟化合物的N-O键可以是(E)体的肟化合物,也可以是(Z)体的肟化合物,还可以是(E)体与(Z)体的混合物。

[化学式11]

在式(OX-1)中,R及B分别独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基团,Ar表示芳基。

在式(OX-1)中,作为由R表示的一价的取代基,优选一价的非金属原子团。

作为一价的非金属原子团,可举出烷基、芳基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂环基、烷硫基羰基及芳硫基羰基等。并且,这种基团可具有1个以上的取代基。并且,前述取代基可进一步被其他取代基取代。

作为取代基,可举出卤素原子、芳氧基、烷氧基羰基或芳氧基羰基、酰氧基、酰基、烷基及芳基等。

在式(OX-1)中,作为由B表示的一价的取代基,优选芳基、杂环基、芳基羰基或杂环羰基,优选芳基或杂环基。这种基团可具有1个以上的取代基。作为取代基,能够例示前述取代基。

在式(OX-1)中,作为由A表示的二价的有机基团,优选碳原子数1~12的亚烷基、亚环烷基或亚炔基。这种基团可具有1个以上的取代基。作为取代基,能够例示前述取代基。

作为光聚合引发剂,还能够使用含有氟原子的肟化合物。作为含有氟原子的肟化合物的具体例,可举出日本特开2010-262028号公报中记载的化合物;日本特表2014-500852号公报中记载的化合物24、36~40;及日本特开2013-164471号公报中记载的化合物(C-3);等。该内容引入本说明书中。

作为光聚合引发剂,还能够使用由下述通式(1)~(4)表示的化合物。

[化学式12]

[化学式13]

在式(1)中,R

在式(2)中,R

在式(3)中,R

在式(4)中,R

在上述式(1)及式(2)中,优选R

并且,在上述式(3)及(4)中,优选R

作为由式(1)及式(2)表示的化合物的具体例,例如,可举出日本特开2014-137466号公报的0076~0079段中记载的化合物。该内容引入本说明书中。

以下示出可在上述组合物中优选使用的肟化合物的具体例。在以下所示的肟化合物中,更优选由通式(C-13)表示的肟化合物。

并且,作为肟化合物,例如也能够使用国际公开第2015-036910号的表1中记载的化合物,上述内容引入本说明书中。

[化学式14]

[化学式15]

优选肟化合物在350~500nm的波长区域具有极大吸收波长,更优选在360~480nm的波长区域具有极大吸收波长,进一步优选365nm及405nm的波长的吸亮度较高。

从灵敏度的观点考虑,肟化合物的365nm或405nm中的摩尔吸光系数优选为1,000~300,000,更优选为2,000~300,000,进一步优选为5,000~200,000。

化合物的摩尔吸光系数能够使用公知的方法,但优选例如通过紫外可见分光光度计(Varian公司制Cary-5spectrophotometer:分光亮度计),利用乙酸乙酯在0.01g/L的浓度下进行测定。

光聚合引发剂可根据需要组合2种以上来使用。

并且,作为光聚合引发剂,例如也能够使用日本特开第2008-260927号公报的0052段、日本特开第2010-097210号公报的0033~0037段、日本特开第2015-068893号公报的0044段中记载的化合物,上述内容引入本说明书中。

﹝聚合性化合物﹞

优选本发明的组合物含有聚合性化合物。

在本说明书中,聚合性化合物是指受到后述聚合引发剂的作用而聚合的化合物,且是指与上述分散剂及碱溶性树脂不同的成分。

并且,聚合性化合物是指与后述含有环氧基的化合物不同的成分。

作为聚合性化合物在组合物中的含量,并无特别限制,相对于组合物的总固体成分优选为5~35质量%,更优选为10~30质量%,进一步优选为15~25质量%。聚合性化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的聚合性化合物时,优选合计含量在上述范围内。

优选聚合性化合物是低分子化合物,其中低分子化合物是分子量2000以下的化合物。

优选聚合性化合物是包含含有烯属不饱和键的基团(以下,也简称为“烯属不饱和基”)的化合物。

即,优选本发明的组合物包含含有烯属不饱和基的低分子化合物作为聚合性化合物。

优选聚合性化合物含有1个以上的烯属不饱和键的化合物,更优选含有2个以上的化合物,进一步优选含有3个以上的化合物,尤其优选含有5个以上的化合物。上限例如为15个以下。作为烯属不饱和基,例如可举出乙烯基、(甲基)烯丙基及(甲基)丙烯酰基等。

作为聚合性化合物,例如能够使用日本特开2008-260927号公报的0050段及日本特开2015-068893号公报的0040段中记载的化合物,上述内容引入本说明书中。

聚合性化合物例如可以为单体、预聚物、低聚物及它们的混合物以及这些的多聚物等化学方式中的任一个。

优选聚合性化合物是3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物,更优选3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。

也优选聚合性化合物是含有1个以上烯属不饱和基的、在常压下具有100℃以上的沸点的化合物。例如,能够参考日本特开2013-029760号公报的0227段、日本特开2008-292970号公报的0254~0257段中记载的化合物,该内容引入本说明书中。

优选聚合性化合物是二季戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku CO.,LTD.制)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku CO.,LTD.制)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku CO.,LTD.制)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,KAYARADDPHA;Nippon Kayaku CO.,LTD.制、A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical CO.,LTD制)及这些(甲基)丙烯酰基经由乙二醇残基、丙二醇残基的结构(例如,由Sartomer company Inc.市售的SR454、SR499)。也能够使用这些低聚物类型。并且,可以使用NK Ester A-TMMT(季戊四醇四丙烯酸酯,Shin Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、KAYARAD RP-1040、KAYARADDPEA-12LT、KAYARAD DPHA LT、KAYARAD RP-3060及KAYARAD DPEA-12(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)等。

以下示出优选聚合性化合物的方式。

聚合性化合物可具有羧酸基、磺酸基及磷酸基等酸基。作为含有酸基的聚合性化合物,优选脂肪族聚羟基化合物与不饱和羧酸的酯,更优选使非芳香族羧酸酐与脂肪族聚羟基化合物的未反应的羟基进行反应来使其具有酸基的聚合性化合物,该酯中,进一步优选脂肪族聚羟基化合物为季戊四醇和/或二季戊四醇的化合物。作为市售品,例如可以举出TOAGOSEICO.,LTD.制的ARONIXTO-2349、M-305、M-510及M-520等。

作为含有酸基的聚合性化合物的酸价,优选为0.1~40mgKOH/g,更优选为5~30mgKOH/g。若聚合性化合物的酸价为0.1mgKOH/g以上,则显影溶解特性良好,若为40mgKOH/g以下,则在制造和/或处理上有利。进而,光聚合性能良好且固化性优异。

关于聚合性化合物,含有己内酯结构的化合物也为优选方式。

作为含有己内酯结构的化合物,只要在分子内含有己内酯结构,则并无特别限定,例如,优选可举出使三羟甲基乙烷、二-三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、季戊四醇、二新戊四醇、三新戊四醇、甘油、二甘油或三羟甲基三聚氰胺等多元醇与(甲基)丙烯酸及ε-己内酯进行酯化来获得的、ε-己内酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,含有由下述式(Z-1)表示的己内酯结构的化合物。

[化学式16]

在式(Z-1)中,6个R全部为以下述式(Z-2)表示的基团,或6个R中的1~5个为以下述式(Z-2)表示的基团,剩余为以下述式(Z-3)表示的基团。

[化学式17]

在式(Z-2)中,R

[化学式18]

在式(Z-3)中,R

含有己内酯结构的聚合性化合物例如可列举由Nippon Kayaku Co.,Ltd.作为KAYARAD DPCA系列而市售,DPCA-20(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=1,由式(Z-2)表示的基团的数量=2,R

聚合性化合物还能够使用由下述式(Z-4)或(Z-5)表示的化合物。

[化学式19]

在式(Z-4)及(Z-5)中,E分别独立地表示-((CH

在式(Z-4)中,(甲基)丙烯酰基的总计为3个或4个,m分别独立地表示0~10的整数,各m的总计为0~40的整数。

在式(Z-5)中,(甲基)丙烯酰基的总计为5个或6个,n分别独立地表示0~10的整数,各n的总计为0~60的整数。

在式(Z-4)中,优选m为0~6的整数,更优选0~4的整数。

并且,优选各m的总计为2~40的整数,更优选为2~16的整数,进一步优选为4~8的整数。

在式(Z-5)中,优选n为0~6的整数,更优选为0~4的整数。

并且,优选各n的总计为3~60的整数,更优选为3~24的整数,进一步优选为6~12的整数。

并且,式(Z-4)或式(Z-5)中的-((CH

由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。尤其,优选在式(Z-5)中6个X全部为丙烯酰基的方式、式(Z-5)中6个X全部为丙烯酰基的化合物与6个X中至少1个为氢原子的化合物的混合物的方式。设为这种结构,能够更加提高显影性。

并且,作为由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物在聚合性化合物中的总含量,优选20质量%以上,更优选50质量%以上。

在由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物中,更优选季戊四醇衍生物和/或二季戊四醇衍生物。

并且,聚合性化合物可以含有卡多骨架。

作为含有卡多骨架的聚合性化合物,优选具有9,9-二芳基茀骨架的聚合性化合物。

作为含有卡多骨架的聚合性化合物,并无限定,例如,可举出Oncoat EX系列(NAGASE&CO.,LTD制)及Ogsol(Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.制)等。

也优选聚合性化合物是含有异氰尿酸骨架作为中心核的化合物。作为这种聚合性化合物的例子,例如可举出NK酯A-9300(Shin Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)。

优选聚合性化合物的烯属不饱和基的含量(是指将聚合性化合物中的烯属不饱和基的数量除以聚合性化合物的分子量(g/mol)的值)为5.0mmol/g以上。上限并无特别限制,通常为20.0mmol/g以下。

另外,组合物中含有多种聚合性化合物,且各自的双键当量不相同时,优选分别将全聚合性化合物中的各聚合性化合物的质量比与各聚合性化合物的双键当量的积合计的值在上述范围内。

﹝含有环氧基的化合物﹞

本发明的组合物可以使用含有环氧基的化合物。

含有环氧基的化合物可举出在1分子内具有1个以上的环氧基的化合物,优选在1分子内具有2个以上的环氧基的化合物。优选环氧基在1分子内具有1~100个。上限例如可以为10个以下,也可以为5个以下。优选下限为2个以上。

另外,含有环氧基的化合物是指与上述分散剂、碱溶性树脂及聚合性化合物不同的成分。

含有环氧基的化合物的环氧当量(=含有环氧基的化合物的分子量/环氧基数量)优选为500g/当量以下,更优选为100~400g/当量,进一步优选为100~300g/当量。

含有环氧基的化合物可以为低分子化合物(例如,分子量小于2000),也可以为高分子化合物(macromolecule)(例如分子量2000以上,在聚合物的情况下,重均分子量为2000以上)。含有环氧基的化合物的重均分子量优选为200~100000,更优选为500~50000。重均分子量的上限更优选为10000以下,进一步优选为5000以下,尤其优选为3000以下。

含有环氧基的化合物可以利用市售品。例如可举出EHPE3150(DaicelCorporation.制)、及EPICLON N-695(DIC制)等。并且,含有环氧基的化合物可以利用日本特开2013-011869号公报的0034~0036段、日本特开2014-043556号公报的0147~0156段及日本特开2014-089408号公报的0085~0092段中记载的化合物。将这种内容引入本说明书中。

含有环氧基的化合物在上述组合物中的含量相对于组合物中的总固体成分优选为0.1~10质量%,更优选为0.5~8质量%,进一步优选为1.0~6质量%。

含有环氧基的化合物可单独使用1种,也可使用2种以上。

上述组合物含有2种以上的含有环氧基的化合物时,优选其合计含量成为上述范围。

﹝紫外线吸收剂﹞

组合物可以含有紫外线吸收剂。由此,能够使固化膜的图案的形状成为更优异的(精细的)形状。

作为紫外线吸收剂,能够使用水杨酸盐系、二苯甲酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系及三嗪系紫外线吸收剂。作为这些的具体例,能够使用日本特开2012-068418号公报的0137~0142段(对应的US2012/0068292的0251~0254段)的化合物,能够援用这些内容并引入本说明书中。

此外,也可优选使用二乙基氨基-苯基磺酰基系紫外线吸收剂(DAITO CHEMICALCO.,LTD.制,商品名:UV-503)等。

作为紫外线吸收剂,可举出日本特开2012-032556号公报的0134~0148段中例示的化合物。

紫外线吸收剂的含量相对于组合物的总固体成分,优选0.001~15质量%,更优选0.01~10质量%,进一步优选0.1~5质量%。

﹝硅烷偶联剂(密合剂)﹞

组合物可以含有硅烷偶联剂。

在基板上形成固化膜时,硅烷偶联剂作为提高基板与固化膜之间的密合性的密合剂发挥功能。

硅烷偶联剂是指在分子中含有水解性基团及其以外的官能团的化合物。另外,烷氧基等水解性基团与硅原子键合。

水解性基团是指,与硅原子直接键合,并且可通过水解反应和/或稠合反应生成硅氧烷键的取代基。作为水解性基团,例如,可举出卤素原子、烷氧基、酰氧基及烯氧基。水解性基团含有碳原子时,其碳原子数优选为6以下,更优选为4以下。尤其,优选碳原子数为4以下的烷氧基或碳原子数为4以下的烯氧基。

并且,在基板上形成固化膜时,为了提高基板与固化膜之间的粘附性,优选硅烷偶联剂不包含氟原子及硅原子(其中,水解性基团所键合的硅原子除外),优选不包含氟原子、硅原子(其中,水解性基团所键合的硅原子除外)、被硅原子取代的亚烷基、碳原子数为8以上的直链状烷基及碳原子数为3以上的支链状烷基。

硅烷偶联剂可以含有(甲基)丙烯酰基等烯属不饱和基。含有烯属不饱和基时,其数量优选为1~10个,更优选为4~8个。另外,含有烯属不饱和基的硅烷偶联剂(例如含有水解性基和烯属不饱和基的、分子量2000以下的化合物)不符合上述聚合性化合物。

硅烷偶联剂在上述组合物中的含量相对于组合物中的总固体成分优选为0.1~10质量%,更优选为0.5~8质量%,进一步优选为1.0~6质量%。

上述组合物可单独包含1种硅烷偶联剂,也可包含2种以上。组合物含有2种以上的硅烷偶联剂时,其总计在上述范围内即可。

作为硅烷偶联剂,例如可举出3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷及乙烯基三乙氧基硅烷等。

﹝表面活性剂﹞

组合物可以含有表面活性剂。表面活性剂有助于提高组合物的涂布性。

上述组合物含有表面活性剂时,作为表面活性剂的含量,相对于组合物的总固体成分,优选0.001~2.0质量%,更优选0.005~0.5质量%,进一步优选0.01~0.1质量%。

表面活性剂可单独使用1种,也可并用2种以上。表面活性剂并用2种以上时,合计量优选在上述范围内。

作为表面活性剂,例如可举出氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂及硅酮系表面活性剂等。

例如,若组合物含有氟系表面活性剂,则更加提高组合物的液特性(尤其流动性)。即,利用含有氟系表面活性剂的组合物来形成膜时,使被涂布面与涂布液之间的表面张力下降来改善对被涂布面的润湿性,并提高被涂布面的涂布性。因此,即使以少量的液量形成了数μm左右的薄膜的情况下,也在能够更优选地形成厚度不均小的均匀厚度的膜这一方面有效。

氟系表面活性剂中的氟含有率优选3~40质量%,更优选5~30质量%,进一步优选7~25质量%。氟含有率在该范围内的氟系表面活性剂在涂布膜的厚度的均匀性和/或省液性方面有效,在组合物中的溶解性也良好。

作为氟系表面活性剂,例如可举出MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGAFACEF173、MEGAFACE F176、MEGAFACE F177、MEGAFACE F141、MEGAFACE F142、MEGAFACE F143、MEGAFACE F144、MEGAFACE R30、MEGAFACE F437、MEGAFACEF475、MEGAFACE F479、MEGAFACEF482、MEGAFACE F554及MEGAFACE F780(以上,DIC CORPORATION制);Fluorad FC430、Fluorad FC431及Fluorad FC171(以上,Sumitomo 3M Limited制);Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S-393及Surflon KH-40(以上,Asahi GlassCo.,Ltd.制);以及PF636、PF656、PF6320、PF6520、及PF7002(OMNOVA Solutions Inc.制)等。

作为氟系表面活性剂,也能够使用嵌段聚合物,作为具体例,例如可举出日本特开第2011-089090号公报中记载的化合物。

﹝溶剂﹞

优选组合物含有溶剂。

作为溶剂,并无特别限制,能够使用公知的溶剂。

作为溶剂在组合物中的含量,并无特别限制,组合物的固体成分优选成为10~90质量%的量,更优选成为10~40质量%的量,进一步优选成为15~35质量%的量。

溶剂可单独使用1种,也可并用2种以上。并用2种以上的溶剂时,优选将组合物的总固体成分调整成上述范围内。

作为溶剂,例如可举出水及有机溶剂。

作为有机溶剂,例如可举出丙酮、甲基乙基酮、环己烷、乙酸乙酯、二氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙酰丙酮、环己酮、环戊酮、二丙酮醇、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚乙酸酯、3-甲氧基丙醇、甲氧基甲氧基乙醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙基醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、3-甲氧基乙酸丙酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、N-甲基-2-吡咯啶酮及乳酸乙酯等,但并不限定于此。

(水)

组合物含有水时,其含量相对于组合物的总质量,优选0.001~5.0质量%,更优选0.01~3.0质量%,进一步优选0.1~1.0质量%。

其中,水的含量相对于组合物的总质量若在3.0质量%以下(更优选为1.0质量%以下),则容易抑制由水解等引起的组合物中的成分的经时粘度稳定性的劣化,若在0.01质量%以上(优选为0.1质量%以上),则容易改善经时沉淀稳定性。

﹝其他任意成分﹞

组合物可进一步含有除了上述成分以外的其他任意成分。例如,可举出聚合抑制剂、敏化剂、共敏化剂、交联剂、固化促进剂、填料、热固化促进剂、增塑剂、稀释剂及感脂化剂等,进而,还可根据需要添加对基板表面的粘附促进剂及其他助剂类(例如,导电性粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、流平剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、表面张力调整剂及链转移剂等)等公知的添加剂。

这些成分例如能够参考日本特开2012-003225号公报的0183~0228段(对应的美国专利申请公开第2013/0034812号说明书的0237~0309段)、日本特开2008-250074号公报的0101~0102段、0103~0104段、0107~0109段、及日本特开2013-195480号公报的0159~0184段等的记载,这些内容引入本申请说明书中。

﹝组合物的制造方法﹞

关于组合物,优选首先制造分散了遮光颜料及着色剂的分散组合物,将所获得的分散组合物进一步与其他成分混合而作为组合物。

关于分散组合物,优选混合遮光颜料、着色剂、树脂(优选为分散剂)及溶剂来制备。并且,也优选使分散组合物含有聚合抑制剂。

上述分散组合物能够通过公知的混合方法(例如利用搅拌机、均质机、高压乳化装置、湿式粉碎机或湿式分散机等的混合方法)混合上述的各成分来制备。

制备组合物时,可以一次性掺合各成分,也可以将各成分分别在溶剂中溶解或分散之后依次掺合。并且,掺合时的投入顺序及作业条件并不特别受限。

以去除异物及减少缺陷等为目的,优选利用过滤器过滤组合物。

作为过滤器,只要是一直以来用于过滤用途等的过滤器,则能够无特别限定地使用。例如,可举出基于PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂、尼龙等的聚酰胺系树脂、以及聚乙烯及聚丙烯(PP)等聚烯烃系树脂(包含高密度、超高分子量)等的过滤器。这些原材料中,优选聚丙烯(包含高密度聚丙烯)、尼龙。

过滤器的孔径优选为0.1~7.0μm,更优选为0.2~2.5μm,进一步优选为0.2~1.5μm,尤其优选为0.3~0.7μm。若设在该范围,则能够抑制颜料(包含遮光颜料)的过滤堵塞,并且能够可靠地去除颜料所包含的杂质及凝聚物等微细的异物。

使用过滤器时,可组合不同的过滤器。此时,通过第1过滤器的过滤可只进行1次,也可进行2次以上。组合不同的过滤器来进行2次以上的过滤时,第2次之后的孔径与第1次过滤的孔径相比,优选相同或更大。并且,可以在上述范围内组合不同孔径的第1过滤器。此处的孔径能够参考过滤器制造商标称值。作为市售的过滤器,例如能够从由NIHON PALLLTD.、Toyo Roshi Kaisha,Ltd.、Nihon Entegris K.K.(原Mykrolis Corpration)及KITZMICROFILTER CORPORATION等提供的各种过滤器中选择。

第2过滤器能够使用由与上述第1过滤器相同的材料等形成的过滤器。第2的过滤器的孔径优选为0.2~10.0μm,更优选为0.2~7.0μm,进一步优选为0.3~6.0μm。

优选组合物不含金属、含有卤的金属盐、酸、碱等杂质。作为这些材料所包含的杂质的含量,优选1ppm以下,更优选1ppb以下,进一步优选100ppt以下,尤其优选10ppt以下,最优选实质上不包含(测定装置的检测限以下)。

另外,上述杂质能够通过感应耦合等离子体质谱分析装置(Yokogawa ElectricCorporation制,Agilent 7500cs型)进行测定。

﹝固化膜的制造方法﹞

可以对利用上述组合物来形成的组合物层(组合物层)进行固化来获得图案状的固化膜。

作为固化膜的制造方法,并无特别限制,优选含有以下工序。

·组成物层形成工序

·曝光工序

·显影工序

以下,对各工序进行说明。

<组合物层形成工序>

在组合物层形成工序中,在曝光之前,在支承体等之上赋予组合物来形成组合物的层(组合物层)。作为支承体,例如能够使用在基板(例如硅基板)上设置有CCD(ChargeCoupled Device:电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等摄像元件(受光元件)的固体摄像元件用基板。并且,根据需要,在支承体上可以设置用于改善与上部层的密合、防止物质的扩散及基板表面的平坦化等的下涂层。

作为对支承体上的组合物的适用方法,能够适用狭缝涂布法、喷墨法、旋转涂布法、流延涂布法、辊涂法或网版印刷法等各种涂布方法。作为组合物层的膜厚,优选0.1~10μm,更优选0.2~5μm,进一步优选0.2~3μm。涂布于支承体上的组合物层的干燥(预烘烤)可以利用加热板、烘箱等以50~140℃的温度进行10~300秒。

﹝曝光工序﹞

在曝光工序中,对在组合物层形成工序中形成的组合物层照射活化光线或放射线来进行曝光,并固化经光照射的组合物层。

作为光照射的方法,并无特别限制,优选经由具有图案状的开口部的光掩膜进行光照射。

优选曝光通过放射线的照射来进行,作为曝光时能够使用的放射线,尤其优选g射线、h射线及i射线等紫外线,作为光源,优选高压水银灯。优选照射强度为5~1500mJ/cm

另外,组合物含有热聚合引发剂时,可以在上述曝光工序中加热组合物层。作为加热温度,并无特别限制,优选80~250℃。并且,作为加热时间,并无特别限制,优选30~300秒。

另外,在曝光工序中,加热组合物层时,可兼作后述后加热工序。换言之,在曝光工序中,加热组合物层时,固化膜的制造方法可以不包括后加热工序。

﹝显影工序﹞

显影工序是对曝光后的上述组合物层进行显影来形成固化膜的工序。通过本工序,溶出曝光工序中的未照射光部分的组合物层,仅留下光固化的部分来获得图案状的固化膜。

在显影工序中使用的显影液的种类并无特别限制,优选不会引起基底的摄像元件及电路等的损伤的碱显影液。

作为显影温度,例如为20~30℃。

显影时间例如为20~90秒。为了进一步去除残渣,近年来也有实施120~180秒的情况。进而,为了更加提高残渣去除性,有时也反复进行数次每隔60秒甩去显影液,进一步重新供给显影液的工序。

作为碱显影液,优选将碱性化合物在水中溶解至浓度成为0.001~10质量%(优选为0.01~5质量%)来制备的碱性水溶液。

碱性化合物例如可举出氢氧化钠、水氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙基胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、芐基三甲基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶及1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯等(其中,优选有机碱。)。

另外,用作碱显影液时,通常在显影后利用水实施清洗处理。

﹝后烘烤﹞

曝光工序之后,优选进行加热处理(后烘烤)。后烘烤是用于完全固化的显影后的加热处理。优选其加热温度为240℃以下,更优选为220℃以下。下限无特别限制,若考虑高效且有效的处理,则优选50℃以上,更优选100℃以上。

后烘烤可以利用加热板、流烘箱(热风循环式干燥机)或高频加热机等加热机构,以连续式或分批进行。

上述后烘烤优选在低氧浓度的氛围下进行。优选其氧浓度在19体积%以下,更优选在15体积%以下,进一步优选在10体积%以下,尤其优选在7体积%以下,最优选在3体积%以下。下限无特别限制,实际上为10体积ppm以上。

并且,可以变更为基于上述加热的后烘烤,并通过UV(紫外线)照射而使其完全固化。

此时,优选上述组合物还含有UV固化剂。优选UV固化剂是能够在为了基于通常的i射线曝光的光刻工序而添加的聚合引发剂的曝光波长即比365nm短波的波长下固化的UV固化剂。作为UV固化剂,例如可举出Ciba IRGACURE 2959(商品名)。在进行UV照射时,优选为组合物层在波长340nm以下固化的材料。波长的下限值无特别限制,通常为220nm以上。并且,优选UV照射的曝光量为100~5000mJ,更优选为300~4000mJ,进一步优选为800~3500mJ。为了更有效地进行低温固化,优选该UV固化工序在光刻工序之后进行。优选曝光光源使用无臭氧水银灯。

[固化膜的物性及固化膜的用途]

﹝固化膜的物性﹞

从具有优异的遮光性的观点考虑,利用本发明的组合物来获得的固化膜在400~1200nm的波长区域中的每1.0μm膜厚的光学浓度(OD:Optical Density)优选为2.0以上,更优选为3.0以上。另外,上限值并无特别限制,通常优选10以下。上述固化膜能够优选用作遮光膜。

并且,将固化膜(遮光膜)用作光衰减膜时,在400~1200nm的波长区域中的每1.0μm膜厚的光学浓度例如优选为0.1~1.5,更优选为0.2~1.0。

并且,在本说明书中,在400~1200nm的波长区域中的每1.0μm膜厚的光学浓度为3.0以上是指在波长400~1200nm的整个区域中,每1.0μm膜厚的光学浓度为3.0以上。

另外,在本说明书中,作为固化膜的光学浓度的测定方法,首先在玻璃基板上形成固化膜之后利用透射浓度计(X-rite 361T(visual)densitometer)测定,也测定所测定部位的膜厚,并计算每规定膜厚的光学浓度。

固化膜的膜厚例如优选为0.1~4.0μm,更优选为1.0~2.5μm。并且,根据用途,相较于该范围,固化膜可设为薄膜,也可设为厚膜。

并且,也优选在将固化膜用作光衰减膜时,相较于上述范围,设为薄膜(例如0.1~0.5μm)而调整遮光性。

并且,也优选上述固化膜具有表面凹凸结构。若如此,能够降低将固化膜作为遮光膜时的固化膜的反射率。可以在固化膜其本身的表面具有凹凸结构,也可以在固化膜上设置另外的层来赋予凹凸结构。表面凹凸结构的形状并无特别限定,优选表面粗糙度在0.55μm以上且1.5μm以下的范围。

固化膜的反射率优选在5%以下,更优选在3%以下,进一步优选在2%以下。

制作表面凹凸结构的方法并无特别限定,可以为在固化膜或其以外的层含有有机填料和/或无机填料的方法、利用曝光显影的光刻法、或利用蚀刻法、溅射法及纳米压印法等使固化膜或其以外的层的表面粗面化的方法。

并且,作为降低上述固化膜的反射率的方法,除了上述以外,还可举出在固化膜上设置低折射率层的方法、进一步设置多个折射率不同的层(例如高折射率层)的方法及日本特开2015-001654号公报中记载的形成低光学浓度层和高光学浓度层的方法等。

并且,上述固化膜适于个人计算器、平板计算机、移动电话、智能手机及数码相机等可携式机器;多功能打印机及扫描仪等OA(Office Automation:办公室自动化)机器;监视摄影机、条形码读取器及自动寄存机(ATM:automated teller machine)、高速相机及具有使用人像认证的本人认证功能的机器等产业用机器;车载用相机机器;内窥镜、胶囊内窥镜及导管等医疗用相机设备;以及活体传感器、生物传感器、军事侦查用相机、立体地图用相机、气象及海洋观测相机、陆地资源侦查相机、以及宇宙的天文及深空目标用勘探相机等航天机器;等中使用的滤光器及模块的遮光部件及遮光膜,进而适于防反射部件以及防反射膜。

上述固化膜还能够用于微型LED(Light Emitting Diode:发光二极管)及微型OLED(Organic Light Emitting Diode:有机发光二极管)等用途。上述固化膜除了微型LED及微型OLED中使用的滤光器及光学膜以外,还优选赋予遮光功能或防反射功能的部件。

作为微型LED及微型OLED的例子,可举出日本特表2015-500562号及日本特表2014-533890中记载的例子。

也优选上述固化膜作为用于量子点传感器及量子点固体摄像元件的滤光器及光学膜。并且,优选作为赋予遮光功能及防反射功能的部件。作为量子点传感器及量子点固体摄像元件的例子,可举出美国专利申请公开第2012/037789号及国际公开第2008/131313号小册子中记载的例子等。

﹝遮光膜、以及固体摄像元件及固体摄像装置﹞

也优选本发明的固化膜用作所谓的遮光膜。也优选这种遮光膜用于固体摄像元件。

另外,遮光膜为本发明的固化膜中的优选用途之一,本发明的遮光膜的制造同样可利用作为上述固化膜的制造方法而说明的方法进行。具体而言,能够在基板上涂布组合物来形成组合物层,进行曝光及显影来制造遮光膜。

并且,本发明的固体摄像元件是含有上述本发明的固化膜(遮光膜)的、具有上述固化膜(遮光膜)的固体摄像元件。

如上述,本发明所涉及的固体摄像元件含有上述固化膜(遮光膜)。作为固体摄像元件含有固化膜(遮光膜)的方式,并无特别限制,例如可举出具有由在基板上构成固体摄像元件(CCD影像传感器、CMOS影像传感器等)的受光区域的多个光二极管及多晶硅等构成的受光元件,并在支承体的受光元件形成面侧(例如受光部以外的部分和/或颜色调整用像素等)或形成面的相反一侧具有固化膜的方式。

并且,将固化膜(遮光膜)用作光衰减膜时,例如,若将光衰减膜配置成一部分光在通过光衰减膜之后入射于受光元件,则能够改善固体摄像元件的动态范围。

固体摄像装置含有上述固体摄像元件。

参考图1~图2,对固体摄像装置及固体摄像元件的结构例进行说明。另外,在图1~图2中,为了明确各部,无视厚度和/或宽度的相互比率而夸大表示一部分。

如图1所示,固体摄像装置100具备矩形状的固体摄像元件101、保持在固体摄像元件101的上方且密封该固体摄像元件101的透明的盖玻璃103。进而,在该盖玻璃103上隔着间隔物104而重叠设置有透镜层111。透镜层111由支承体113和透镜材料112构成。透镜层111可以由支承体113和透镜材料112形成为一体。若杂散光入射于透镜层111的周缘区域,则因光的扩散而在透镜材料112的聚光效果变弱,到达摄像部102的光减少。并且,也发生由杂散光引起的噪声的产生。因此,在该透镜层111的周缘区域设置遮光膜114而进行遮光。利用本发明的制造方法获得的固化膜也能够用作上述遮光膜114。

固体摄像元件101对成像于成为其受光面的摄像部102的光学像进行光电转换并作为图像信号而输出。该固体摄像元件101具备层叠有2片基板的层叠基板105。层叠基板105由同尺寸的矩形状的芯片基板106及电路基板107构成,在芯片基板106的背面层叠有电路基板107。

作为用作芯片基板106的基板的材料,并无特别限制,能够使用公知的材料。

在芯片基板106的表面中央部设置有摄像部102。并且,若杂散光入射于摄像部102的周缘区域,则从该周缘区域内的电路产生暗电流(噪声),因此在该周缘区域设置遮光膜115而进行遮光。优选将利用本发明的制造方法获得的固化膜用作遮光膜115。

在芯片基板106的表面边缘部设置有多个电极焊盘108。电极焊盘108经由设置于芯片基板106的表面的未图标的信号线(接合线也可)与摄像部102电连接。

在电路基板107的背面,分别在各电极焊盘108的大致下方位置设置有外部连接端子109。各外部连接端子109经由垂直贯通层叠基板105的贯通电极110而分别与电极焊盘108连接。并且,各外部连接端子109经由未图示的配线而与控制固体摄像元件101的驱动的控制电路、及对输出自固体摄像元件101的摄像信号实施图像处理的图像处理电路等连接。

如图2所示,摄像部102由受光元件201、滤色器202、微透镜203等设置于基板204上的各部构成。滤色器202具有蓝色像素205b、红色像素205r、绿色像素205g及黑矩阵205bm。利用本发明的制造方法获得的固化膜可用作黑矩阵205bm。

作为基板204的材料,能够使用与前述芯片基板106相同的材料。在基板204的表层形成有p阱层206。在该p阱层206内,以正方格子状排列形成有由n型层构成且通过光电转换生成信号电荷并积蓄的受光元件201。

在受光元件201之一的侧方,经由p阱层206的表层的读出栅极部207而形成有由n型层形成的垂直传输路径208。并且,在受光元件201的另一侧的侧方,经由由p型层构成的元件分离区域209而形成有属于相邻像素的垂直传输路径208。读出栅极部207是用于将积蓄在受光元件201的信号电荷读出至垂直传输路径208的信道区域。

在基板204的表面上形成有由ONO(Oxide-Nitride-Oxide:氧化物-氮化物-氧化物)膜构成的栅极绝缘膜210。在该栅极绝缘膜210上,以覆盖垂直传输路径208、读出栅极部207及元件分离区域209的大致正上方的方式形成有由多晶硅或非晶质硅构成的垂直传输电极211。垂直传输电极211作为驱动垂直传输路径208来进行电荷传输的驱动电极、及驱动读出栅极部207来进行信号电荷读出的读出电极而发挥功能。信号电荷在从垂直传输路径208依次传输至未图标的水平传输路径及输出部(浮动扩散放大器)之后,作为电压信号而输出。

在垂直传输电极211上,以覆盖其表面的方式形成有遮光膜212。遮光膜212在受光元件201的正上方位置具有开口部,而对其以外的区域进行遮光。利用本发明的制造方法获得的固化膜可用作遮光膜212。

在遮光膜212上设置有透明的中间层,该中间层由以下构成:由BPSG(borophosphosilicate glass:硼磷硅玻璃)构成的绝缘膜213、由P-SiN构成的绝缘膜(钝化膜)214、由透明树脂等构成的平坦化膜215。滤色器202形成于中间层上。

﹝图像显示装置﹞

利用本发明的制造方法制造的图像显示装置含有利用本发明的制造方法获得的固化膜。

并且,本发明的图像显示装置的制造方法是包括通过上述本发明的制造方法来制造固化膜的工序的、制造具有上述固化膜的图像显示装置的方法。

作为图像显示装置具有固化膜的方式,例如可举出固化膜被包含在黑矩阵,含有这种黑矩阵的滤色器用于图像显示装置的方式。

接着,对黑矩阵及含有黑矩阵的滤色器进行说明,进而,作为图像显示装置的具体例,对含有这种滤色器的液晶显示装置进行说明。

<黑矩阵>

也优选利用本发明的制造方法获得的固化膜被包含在黑矩阵。黑矩阵有时会包含在滤色器、固体摄像元件及液晶显示装置等图像显示装置。

作为黑矩阵,可举出以上说明的黑矩阵;设置于液晶显示装置等的图像显示装置的周缘部的黑色的边缘;红、蓝及绿的像素之间的格子状和/或直线状的黑色的部分;用于TFT(thin film transistor:薄膜晶体管)遮光的点状和/或线状的黑色图案;等。关于该黑矩阵的定义,例如在菅野泰平著,“液晶显示器制造装置用语辞典”,第2版,NIKKAN KOGYOSHIMBUN,LTD.,1996年,64页中有记载。

为了提高显示对比度,并且,为了在使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵驱动方式的液晶显示装置时防止由光的漏电流引起的画质下降,优选黑矩阵具有高遮光性(以光学浓度OD计为3以上)。

作为黑矩阵的制造方法,并无特别限制,能够通过与上述固化膜的制造方法相同的方法制造。具体而言,能够在基板上涂布组合物来形成组合物层,进行曝光及显影来制造图案状的固化膜(黑矩阵)。另外,作为用作黑矩阵的固化膜的膜厚,优选0.1~4.0μm。

作为上述基板的材料,并无特别限制,优选对可见光(波长400~800nm)具有80%以上的透射率。作为这种材料,具体而言,例如可举出钠钙玻璃、无碱玻璃、石英玻璃及硼硅酸玻璃等玻璃;聚酯系树脂及聚烯烃系树脂等塑料;等,从耐化学性及耐热性的观点考虑,优选无碱玻璃或石英玻璃等。

<滤色器>

也优选利用本发明的制造方法获得的固化膜被包含在滤色器。

作为滤色器含有固化膜的方式,并无特别限制,可举出具备基板和上述黑矩阵的滤色器。即,能够例示出具备在形成于基板上的上述黑矩阵的开口部形成的红色、绿色及蓝色的着色像素的滤色器。

含有黑矩阵(固化膜)的滤色器例如能够通过以下方法制造。

首先,在形成于基板上的图案状的黑矩阵的开口部形成含有与滤色器的各着色像素对应的颜料的组合物的涂膜(组合物层)。另外,作为各颜色用组合物,并无特别限制,能够使用公知的组合物,在本说明书中说明的组合物中,优选使用将遮光颜料代替为与各像素对应的着色剂的组合物。

接着,经由具有与黑矩阵的开口部对应的图案的光掩膜而对组合物层进行曝光。接着,能够通过显影处理去除未曝光部之后,进行烘烤而在黑矩阵的开口部形成着色像素。例如若利用含有红色、绿色及蓝色颜料的各颜色用组合物进行一系列操作,则能够制造具有红色、绿色及蓝色像素的滤色器。

<液晶显示装置>

也优选利用本发明的制造方法获得的固化膜被包含在液晶显示装置。作为液晶显示装置含有固化膜的方式,并无特别限制,可举出包含含有已说明的黑矩阵(固化膜)的滤色器的方式。

作为本实施方式所涉及的液晶显示装置,例如可举出具备对置配置的一对基板、及封入这种基板之间的液晶化合物的方式。作为上述基板,作为黑矩阵用的基板已说明的内容。

作为上述液晶显示装置的具体方式,例如可举出从使用者侧依次含有偏振片/基板/滤色器/透明电极层/取向膜/液晶层/取向膜/透明电极层/TFT(Thin FilmTransistor:薄膜晶体管)元件/基板/偏振片/背光单元的层叠体。

另外,作为液晶显示装置,并不限于上述,例如可举出“电子显示器件(佐佐木昭夫著,Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1990年发行)”、“显示器件(伊吹顺章著,SangyoTosho Publishing Co.,Ltd.平成元年发行)”等中记载的液晶显示装置。并且,例如可举出“下一代液晶显示技术(内田龙男编著,Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1994年发行)”中记载的液晶显示装置。

﹝红外线传感器﹞

也优选利用本发明的制造方法获得的固化膜被包含在红外线传感器。

利用图3对上述实施方式所涉及的红外线传感器进行说明。在图3所示的红外线传感器300中,图示号310为固体摄像元件。

设置于固体摄像元件310上的摄像区域将红外线吸收过滤器311和本发明的实施方式所涉及的滤色器312组合而构成。

红外线吸收过滤器311是透射可见光区域的光(例如波长400~700nm的光),且遮蔽红外区域的光(例如波长800~1300nm的光,优选为波长900~1200nm的光,更优选为波长900~1000nm的光)的膜,作为着色剂能够使用含有红外线吸收剂(作为红外线吸收剂的方式如上述说明。)的固化膜。

滤色器312是形成有透射及吸收可见光区域中特定波长的光的像素的滤色器,例如使用形成有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的像素的滤色器等,其方式如上述说明。

在红外线透射过滤器313与固体摄像元件310之间,配置有使透射红外线透射过滤器313的波长的光透射的树脂膜314(例如透明树脂膜等)。

红外线透射过滤器313是具有可见光遮蔽性,且使特定波长的红外线透射的过滤器,并能够使用含有吸收可见光区域的光的着色剂(例如苝化合物和/或二苯并呋喃酮化合物等)、及红外线吸收剂(例如吡咯并吡咯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物及聚次甲基化合物等)的利用本发明的制造方法获得的固化膜。红外线透射过滤器313例如优选遮住波长400~830nm的光,透射波长900~1300nm的光。

在滤色器312及红外线透射滤波器313的入射光hν侧配置有微透镜315。以覆盖微透镜315的方式形成有平坦化膜316。

在图3所示的方式中,配置有树脂膜314,但可以形成红外线透射过滤器313来代替树脂膜314。即,可以在固体摄像元件310上形成红外线透射过滤器313。

并且,在图3所示的方式中,滤色器312的膜厚与红外线透射过滤器313的膜厚相同,但两者的膜厚可以不同。

并且,在图3所示的方式中,滤色器312设置于比红外线吸收过滤器311更靠近入射光hν侧的位置,但也可以替换红外线吸收过滤器311和滤色器312的顺序,而将红外线吸收过滤器311设置于比滤色器312更靠近入射光hν侧的位置。

并且,在图3所示的方式中,相邻层叠有红外线吸收过滤器311和滤色器312,但两个过滤器无须一定要相邻,可以在其之间设置其他层。利用本发明的制造方法获得的固化膜除了能够用作红外线吸收过滤器311的表面的端部和/或侧面等的遮光膜以外,若用于红外线传感器的装置内壁,则还能够防止内部反射和/或向受光部的未预期的光的入射而提高灵敏度。

根据该红外线传感器,由于可同时获取图像信息,因此能够进行识别检测动作的对象的动作传感等。进而,能够获取距离信息,因此能够进行包含3D信息的图像的摄影。

接着,对适用上述红外线传感器的固体摄像装置进行说明。

上述固体摄像装置含有透镜光学系统、固体摄像元件、红外发光二极管等。另外,关于固体摄像装置的各结构,能够参考日本特开2011-233983号公报的0032~0036段,该内容引入本说明书中。

实施例

以下根据实施例对本发明进行更详细的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容及处理步骤等只要不脱离本发明的主旨,则能够适当变更。由此,本发明的范围并不应被以下示出的实施例限定性地解释。

《遮光颜料的制作》

[遮光颜料Pig-1的制作]

通过以下方法制作了遮光颜料Pig-1。

首先,作为过渡金属,准备了Zr粉(含有锆的粉末)(以下,也称为“金属原料粉末”。)。

接着,将上述金属原料粉末在Ar气中进行等离子体处理(处理条件基于下述等离子体处理(1))来进行了金属微粒化。测定了所获得的金属微粒的平均一次粒径的结果为90nm。另外,平均一次粒径通过以下方法求出。

试样:通过与后述的[遮光颜料分散液的制备]相同的方法制备分散液(金属微粒25质量%、下述分散剂H-2A7.5质量%、PGMEA;丙二醇单甲醚乙酸酯溶剂67.5质量%),通过PGMEA将所获得的分散液稀释100倍之后,滴加在碳箔上并使其干燥。

利用透射型电子显微镜(TEM:Transmission Electron Microscope),以2万倍的倍率观察了上述试样来获得像。通过图像处理计算出了所获得的像中的金属微粒的面积。接着,计算出将所获得的面积换算为圆时的直径。对4个视野的总计400个金属微粒进行该操作,对所评价的圆换算的直径进行算术平均来作为金属微粒的平均一次粒径。

并且,通过后述方法测定了金属微粒中包含的杂质的结果,未检测出杂质。另外,未检测出杂质是指杂质的含量相对于金属微粒的总质量小于20ppm。

<等离子体处理(1)>

通过以下方法进行了等离子体处理(1)。即,将根据国际公开第2010/147098号小册子的图1中记载的黑色复合微粒制造装置的装置用作金属微粒制造装置,根据以下条件进行了等离子体处理(1)。

·施加至高频振荡用线圈的高频电压:频率为约4MHz,电压为约80kVA

·等离子体气体:氩气(供给量为100L/min)

·载气:氩气(供给量为10L/min)

·腔室内氛围:氩气(供给量为1000L/min,腔室内流速为5m/sec)

·旋风分离器内氛围:氩气,内压:50kPa

·从腔室向旋风分离器供给材料的速度:10m/s(平均值)

接着,作为含有原子A的原料粉末,准备Hf粉,根据上述等离子体处理(1)的条件进行等离子体处理来使原子A微粒化。此时,通过后述方法测定了所获得的微粒中包含的杂质的结果,未检测出杂质。

接着,混合通过上述而获得的金属微粒及已微粒化的原子A,从而获得了原料金属粉末。在氮气中对该原料金属粉末进行等离子体处理(处理条件根据下述等离子体处理(2))而获得了遮光颜料。

<等离子体处理(2)>

通过以下方法进行了等离子体处理(2)。另外,所利用的装置与等离子体处理(1)相同。

·施加至高频振荡用线圈的高频电压:频率为约4MHz,电压为约80kVA

·等离子体气体:氩气及氮气(供给量分别为50L/min)

·载气:氮气(供给量为10L/min)

·腔室内氛围:氮气(供给量为1000l/min,腔室内流速为5m/sec)

·旋风分离器内氛围:氮气,内压为50kPa

·从腔室向旋风分离器供给材料的速度:10m/s(平均值)

利用Ar气,将结束等离子体处理(2)之后的遮光颜料,通过NIHON SHINTECH CO.,LTD.制分流型湿度供给装置SRH,在大气中、在成为相对湿度95%的条件下,导入20℃的氮气,并静置24小时。之后,利用Hosokawa Micron Group制TTSP分离器,以产率成为10%的条件,对所获得的遮光颜料进行分级,从而获得了遮光颜料Pig-1的粉末。另外,向分离器供给了氮气。

测定Pig-1的平均一次粒径的结果,为35nm。

另外,平均一次粒径是通过上述方法测定的平均一次粒径。

[遮光颜料Pig-2~Pig-45、Pig-C1~Pig-C7的制作]

参考遮光颜料Pig-1的制作方法,将金属原料粉末的种类、含有原子A的原料粉末的种类及添加量变更为如表1-1、表1-2所示,制作了遮光颜料Pig-2~Pig-45、Pig-C1~Pig-C7。

另外,在比较用的遮光颜料Pig-C1~Pig-C7的制作中不使用含有原子A的原料粉末,或使用与含有原子A的原料粉末对应的比较用原料粉末而进行了制作。

并且,在Pig-22及Pig-23的制作中,对Si粉也以上述等离子体处理(1)的条件进行等离子体处理而制作了硅原子微粒。将硅原子微粒进行了微粒化的原子A与金属微粒一同混合而获得原料金属粉末,之后,进行与制作Pig-1相同的处理而获得了Pig-22或Pig-23。

表1-1、表1-2中的过渡金属原料等及原子A所涉及的原料的各缩写如下。

·Zr粉:FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制锆粉末

·Nb粉:Mituwa Chemistry.制铌(粉末)<100-325mesh>

·V粉:TAIYO KOKO Co.,LTD.制金属钒粉末VHO

·结节状钽:Global Advanced Metal制结节状钽

·Y粉:NIPPON YTTRIUM CO.,LTD.制钇粉末

·Cr粉:produced by Kohsei Co.,Ltd.制的脱气电解金属铬粉

·W粉:Eurotungsten制钨粉末AW3110

·Ti粉:Ionic Liquids Technologies GmbH制钛粉末NM-0031-UP

·Al粉:METAL POWDER CO.,LTD.制22000号铝粉末

·Si粉:Furuuchi Chemical Corporation制硅粉末

·Hf粉:Furuuchi Chemical Corporation制铪粉末

·Fe粉:JFE STEEL CORPORATION制Fe粉JIP 270M

·Ni粉:Toho Titanium Corporation制Ni粉300纳米品

·Ag粉:Mitsui Mining&Smelting Co.,Ltd.制Ag粉SPQ03R

另外,以下表2-1、表2-2中的“%”是指相对于遮光颜料的总质量的质量%。

并且,表中,“未检测出”表示通过上述测定方法测定的结果,未检测出杂质,具体而言表示小于20质量ppm。

并且,“未添加”表示未添加原子A。

“元素比率”一栏表示各元素在遮光颜料中的含量的比率(质量比)。

各元素在遮光颜料及其原料(金属微粒及原料粉末等)中的含量(含量的比率)的测定使用了Rigaku Corporation制扫描型荧光X射线分析装置“ZSX Primus II”。

[表1-1]

[表1-2]

[表2-1]

[表2-2]

《遮光性树脂组合物的制备》

利用以下所示的原料而制备了遮光性树脂组合物。

<遮光颜料>

作为遮光颜料,使用了上述Pig-1~Pig-47、Pig-C1~Pig-C7。另外,在比较例中使用了Pig-C1~Pig-C7。

<分散剂>

作为分散剂,使用了以下结构的分散剂H-1~H-4。各结构单元中记载的数值是指各结构单元相对于所有结构单元的摩尔%。

另外,H-1~H-4均对应于接枝聚合物即树脂。

·H-1(酸价=100mgKOH/g,重均分子量=39,000)

[化学式20]

·H-2(酸价=60mgKOH/g,重均分子量=33,000)

[化学式21]

·H-3(酸价=100mgKOH/g,重均分子量=19,000)

[化学式22]

·H-4(酸价=33mgKOH/g,重均分子量=23,000)

[化学式23]

<碱溶性树脂>

作为碱溶性树脂,利用了以下树脂C-1~C-2。以下示出树脂C-1~C-2的各结构。各结构单元中记载的数值是指各结构单元相对于所有结构单元的摩尔%。

·C-1(酸价=110mgKOH/g,重均分子量=33,000)

[化学式24]

·C-2(酸价=70mgKOH/g,重均分子量=11,000)

[化学式25]

<聚合性化合物>

作为聚合性化合物,利用了以下D-1~D-2。

·D-1:KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)

·D-2:NK酯A-TMMT(Shin Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)

D-1是在1分子内含有4个烯属不饱和基的化合物,D-2是在1分子内含有5个烯属不饱和基的化合物与含有6个的化合物的混合物。

<聚合引发剂(光聚合引发剂)>

作为聚合引发剂(光聚合引发剂),利用了以下E-1~E-4。

·E-1:IRGACURE OXE02(肟化合物)(BASF公司制)

·E-2:IRGACURE OXE03(由上述通式(C-13)表示的肟化合物)(BASF公司制)

·E-3:IRGACURE 369(BASF公司制)

·E-4:IRGACURE 379(BASF公司制)

<表面活性剂>

作为其他成分,利用了以下化合物(重均分子量=15000)。

其中,在下述式中,左侧的结构单元和右侧的结构单元的含量分别为62质量%、38质量%。

<溶剂>

·PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯

·PGME:丙二醇单甲醚

·乙酸丁酯

·环戊酮

<其他成分>

作为其他成分,利用了以下G-1~G-4。

·G-1:EHPE 3150(Daicel Corporation.制)(含有环氧基的化合物)

·G-2:EPICLON N-695(DIC Corporation制)(含有环氧基的化合物)

·G-3:下述化合物(紫外线吸收剂(二乙氨基-苯磺酰系紫外线吸收剂))

[化学式26]

·G-4:下述化合物(密合剂)

[化学式27]

[遮光颜料分散液的制备]

首先,通过搅拌机(IKA Works GmbH&CO.KG制EUROSTAR),将遮光颜料、分散剂及有机溶剂混合15分钟而获得了上述成分的混合液。接着,对所获得的混合液,使用SHINMARUENTERPRISES CORPORATION制的NPM-Pilot,在下述条件下进行分散处理而获得了颜料分散液(遮光颜料分散液)。

<分散条件>

·微珠直径:φ0.05mm,(NIKKATO CORPORATION制氧化锆珠,YTZ)

·微珠填充率:65体积%

·研磨圆周速度:10m/sec

·分离器圆周速度:13m/s

·进行分散处理的混合液量:15kg

·循环流量(泵供给量):90kg/hour

·处理液温度:19~21℃

·冷却水:水

·处理时间:22小时左右

将颜料分散液的组成示于下述表。

[表3-1]

[表3-2]

[组合物的制备]

接着,在上述颜料分散液中,以表4-1、表4-2所示的比例混合下述表4-1、表4-2所示的成分,由此获得了实施例及比较例的各组合物。

将所获得的组合物的组成示于表4-1、表4-2。

[表4-1]

[表4-2]

另外,按序号顺序,实施组合物7~10的固体成分浓度分别为26.7质量%、26.7质量%、26.5质量%、26.7质量%,除此以外的组合物的固体成分浓度均为26.2质量%。

并且,接枝聚合物即树脂的含有质量相对于各组合物中的遮光颜料的含有质量的比(接枝聚合物即树脂的含有质量/遮光颜料的含有质量)在所有组合物中均为0.30。

《评价》

利用所获得的组合物供于以下试验及评价。

[试验方法]

﹝遮光性(OD值)﹞

利用上述获得的实施例及比较例的组合物,将转速调整至膜厚成为1.5μm,通过旋转涂布而在厚度0.7mm,10cm见方的玻璃板(EagleXG,Corning Inc.制)上形成了涂膜。将所形成的涂膜,在加热板上通过100℃、2分钟的热处理使其干燥,由此获得了固化膜。对含有所获得的固化膜的基板,通过分光亮度计U-4100(Hitachi High-TechnologiesCorporation.制)测定了对波长400~1000nm的光的OD值。OD值越大,固化膜越具有优异的遮光性。按照以下判定基准进行了评价。

在下述判定基准中,若为A~C,则为实际使用上没有问题的等级。

A:400~1000nm的最低OD值为4.0以上

B:400~1000nm的最低OD值为3.0以上且小于4.0

C:400~1000nm的最低OD值为2.5以上且小于3.0

D:400~1000nm的最低OD值小于2.5

﹝经时粘度稳定性﹞

对将上述获得的组合物在温度7℃的环境下经过1年之后的粘度变化进行了评价。

利用Toki Sangyo Co.,Ltd制的E型旋转粘度计RE85L、标准锥形转子(1°34’×R24),将转速设定为50rpm,样品杯的温度调节成23±0.2℃来测定了粘度。按照以下判定基准进行了评价。

粘度变化根据下式求出。

粘度变化(%)=(|经时前的粘度(mPa·s)-经时后的粘度(mPa·s)|)/经时前的粘度(mPa·s)×100

在下述判定基准中,若为A~D,则为实际使用上没有问题的等级。

A:经时前后的粘度变化为0.0%以上且小于3.0%

B:经时前后的粘度变化为3.0%以上且小于5.0%

C:经时前后的粘度变化为5.0%以上且小于10.0%

D:经时前后的粘度变化为10.0%以上且小于15.0%

E:经时前后的粘度变化为15.0%以上

﹝经时沉淀稳定性﹞

将上述获得的各组合物利用烘箱以160℃、1小时的条件使挥发成分干燥。测定干燥前后的干燥减量来求出挥发量,并计算各组合物的干燥前的质量与挥发量的差来计算了“经时沉淀前的固体成分”。

并且,关于将所获得的组合物在室温下、温度23℃、湿度50%的恒温恒湿的房间中保管3个月后的上清液,以与上述相同的方法计算了“经时沉淀后的固体成分”。

将“经时沉淀后的固体成分”与“经时沉淀前的固体成分”的差除以“经时沉淀前的固体成分”,作为百分率计算固体成分沉淀率,并进行如下分类来作为液体经时稳定性的试验。

在下述判定基准中,若为A~D,则为实际使用上没有问题的等级。

A:固体成分沉淀率小于2质量%

B:固体成分沉淀率为2质量%以上且小于5质量%

C:固体成分沉淀率为5质量%以上且小于10质量%

D:固体成分沉淀率为10质量%以上且小于15质量%

E:固体成分沉淀率为15质量%以上

﹝耐溶剂性﹞

利用旋转涂布机,将上述所获得的各组合物以干燥后的膜厚成为1.5μm的方式涂布在带底涂层的8英吋玻璃晶片上,并利用110℃的加热板进行了120秒钟的加热处理(预烘烤)。

接着,使用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),经由具有2cm×2cm的图案的掩膜,以1000mJ/cm

之后,将形成有经曝光的涂布膜的玻璃晶片载置于旋转喷淋显影机(DW-30型,CHEMITRONICS CO.,LTD.制)的水平旋转台上,利用四甲基氢氧化铵(TMAH)0.3%水溶液,在23℃下进行60秒钟旋覆浸没式显影,由此在玻璃晶片上形成了2cm×2cm的图案(图案状的固化膜)。

将形成有2cm×2cm的图案的玻璃晶片以真空卡盘方式固定在上述水平旋转台上,通过旋转装置使该玻璃晶片以转速50rpm旋转,并且从其旋转中心的上方,从喷出喷嘴以喷淋状供给纯水来进行冲洗处理,之后进行了喷雾干燥。之后,利用220℃的加热板进行了5分钟加热处理(后烘烤)。

通过在制作以上形成的2cm×2cm的图案之后,在环己酮中浸渍15分钟后,利用分光光度计U-4100(Hitachi High-Technologies Corporation.制)分别测定了波长400~1000nm中的OD值。

调查浸渍前后的OD值的变化,以显示最大变动率的波长下的变动率为基础评价了耐溶剂性。

根据下式求出对各波长的光的变动率。

变动率(%)=(|浸渍前的OD值-浸渍后OD值|)/浸渍前的OD值×100

在下述判定基准中,若为A~C,则为实际使用上没有问题的等级。

A:变动率为0%以上且小于3%

B:变动率为3%以上且小于5%

C:变动率为5%以上且小于10%

D:变动率为10%以上

﹝底切耐性﹞

利用旋转涂布法,将上述所获得的组合物以涂布后的膜厚成为1.5μm的方式涂布在带底涂层的8英吋硅晶片上,之后在加热板上,以110℃加热2分钟而获得了组合物层。

接着,利用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),经由掩膜对所获得的组合物层,曝光(曝光量500mJ/cm

接着,使用显影装置(Tokyo Electron Limited制Act-8)进行了显影处理。显影液利用四甲基氢氧化铵(TMAH)0.3%水溶液,在23℃下进行了60秒钟喷淋显影。之后,通过利用了纯水的旋转喷淋进行冲洗而获得了300μm的线与空间图案。通过扫描型电子显微镜(SEM)(S-4800、Hitachi High-Technologies Corporation.制)观察所获得的图案剖面,测定底切宽度,并按照以下判定基准进行了评价。

在下述判定基准中,若为A~D,则为实际使用上没有问题的等级。

A:底切宽度为0.0μm以上且小于0.2μm

B:底切宽度为0.2μm以上且小于0.5μm

C:底切宽度为0.5μm以上且小于1.0μm

D:底切宽度为1.0μm以上且小于1.5μm

E:底切宽度为1.5μm以上

﹝耐湿性(耐湿分光稳定性)﹞

利用旋转涂布机,将所获得的组合物以燥后的膜厚成为1.5μm的方式涂布在带底涂层的玻璃晶片上,并利用110℃的加热板进行了120秒钟的加热处理(预烘烤)。

接着,使用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),经由具有2cm×2cm的图案的掩膜,以500mJ/cm

之后,将形成有经曝光的涂布膜的玻璃晶片载置于旋转喷淋显影机(DW-30型,CHEMITRONICS CO.,LTD.制)的水平旋转台上,并利用CD-2000(FUJIFILM ElectronicMaterials Co.,Ltd.制、碱显影液)的60%稀释液,在23℃下进行了60秒钟旋覆浸没式显影。

将上述玻璃晶片以真空卡盘方式固定在上述水平旋转台上,通过旋转装置使晶片以转速50rpm进行旋转,并且从其旋转中心的上方,从喷出喷嘴以喷淋状供给纯水来进行冲洗处理,之后进行了喷雾干燥。

进行利用了加热板的加热处理(后烘烤:200℃/8分)而获得了2cm×2cm图案(图案状固化膜)。

利用Yamato Scientific co.,ltd.制恒温恒湿机(EHS-221M),对带有所形成的2cm×2cm图案的玻璃晶片,实施了在温度85℃、相对湿度85%的氛围中静置1000小时的处理。分别使用U-4100(Hitachi High-Technologies Corporation.制)测定了处理前后的波长400~1000nm中的OD值。

研究处理前后的OD值的变化,以显示最大变动率的波长下的变动率为基础评价了耐湿性(耐湿分光稳定性)。

根据下式求出对各波长的光的变动率。

变动率(%)=(|处理前的OD值-处理后的OD值|)/处理前的OD值×100

在下述判定基准中,若为A~C,则为实际使用上没有问题的等级。

A:变动率为0%以上且小于3%

B:变动率为3%以上且小于5%

C:变动率为5%以上且小于10%

D:变动率为10%

﹝耐湿性(耐湿剥离抑制性)﹞

利用旋转涂布法,将上述所获得的组合物以涂布后的膜厚成为1.5μm的方式涂布在带底涂层的8英吋硅晶片上之后在加热板上,以110℃加热了2分钟。

接着,利用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),经由掩膜曝光(曝光量500mJ/cm

接着,使用显影装置(Tokyo Electron Limited制Act-8)进行了显影处理。显影液利用四甲基氢氧化铵(TMAH)0.3%水溶液,在23℃下进行了60秒钟喷淋显影。之后,通过利用了纯水的旋转喷淋进行冲洗而获得了图案(图案状固化膜)。

利用Yamato Scientific co.,ltd.制恒温恒湿机(EHS-221M),将带有所获得的图案的硅晶片在温度85℃、相对湿度85%的氛围中分别静置了750小时、1000小时、1500小时。

分别利用扫描型电子显微镜(SEM)(S-4800、Hitachi High-TechnologiesCorporation.制)观察耐湿试验后的图案的剖面,并观察了有无剥离。

在下述判定基准中,若为A~C,则为实际使用上没有问题的等级。

A:在1500小时静置时刻无剥离

B:在1000小时静置时刻无剥离,而在1500小时静置时刻产生了剥离

C:在750小时静置时刻无剥离,而在1000小时静置时刻产生了剥离

D:在750小时静置时刻观察剥离

另外,若耐湿分光稳定性及耐湿剥离抑制性这两者为实际使用上没有问题的等级(C评价以上),则能够判断为耐湿性良好。

[结果]

将在试验中使用的组合物的特征和试验的结果示于下述表。

在表5-1、表5-2、表5-3中,“分散剂”及“碱溶性树脂”栏中的“烯属不饱和基”的栏表示组合物中所使用的“分散剂”及“碱溶性树脂”是否分别使用了含有“烯属不饱和基”的树脂。A表示使用,B表示未使用。

“聚合性化合物”栏中的“烯属不饱和基数量”的栏表示所使用的聚合性化合物所含有的烯属不饱和基数量。

“光聚合引发剂”栏中的“肟化合物”的栏表示所使用的光聚合引发剂的种类。A表示使用了由通式(C-13)表示的肟化合物,B表示使用了除了由通式(C-13)表示的肟化合物以外的肟化合物,C表示使用了除了肟化合物以外的光聚合引发剂。

“其他成分”的栏表示用作其他成分的成分的种类。“环氧”表示使用了含有环氧基的化合物。

从表中所示的结果确认到,根据本发明的组合物,能够解决本发明的课题。

确认到组合物含有相对于树脂的总质量为65质量%以上的含有烯属不饱和基的树脂时,利用组合物获得的固化膜的耐溶剂性和/或利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异(实施例1、2、11~14的比较)。

确认到组合物包含5个以上的含有烯属不饱和基的聚合性化合物时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异(实施例2与3的比较)。

确认到组合物包含肟化合物即光聚合引发剂时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异,固化膜的耐溶剂性优异(实施例3~6的比较)。

进而,肟化合物即光聚合引发剂是由通式(C-13)表示的肟化合物时,确认到利用组合物形成固化膜时的底切耐性更优异,固化膜的耐湿剥离抑制性更加优异(实施例3与4的比较)。

确认到组合物包含含有环氧基的化合物时,利用组合物获得的固化膜的耐溶剂性优异,耐湿剥离抑制性也更优异(实施例3、7、8的比较)。

确认到组合物包含含有紫外线吸收剂的聚合性化合物时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异(实施例3与9的比较)。

确认到组合物包含含有密合剂的聚合性化合物时,利用组合物获得的固化膜的耐湿剥离抑制性更加优异(实施例3与10的比较)。

确认到组合物包含含有密合剂的聚合性化合物时,利用组合物获得的固化膜的耐湿剥离抑制性更加优异(实施例3与10的比较)。

确认到组合物包含含有烯属不饱和基的接枝型高分子时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异,固化膜的耐溶剂性优异、固化膜的耐湿剥离抑制性更加优异(实施例3、12~14的比较)。

确认到作为原子A,遮光颜料含有铪时,铪的含量相对于遮光颜料的总质量为1.0~2.0质量%时,组合物的经时粘度稳定性、组合物的经时沉淀稳定性及利用组合物获得的固化膜的耐湿分光稳定性平衡良好且优异(实施例15~18的比较)。

确认到作为原子A,遮光颜料含有钨时,钨的含量相对于遮光颜料的总质量为1.0~2.0质量%时,组合物的经时粘度稳定性、组合物的经时沉淀稳定性及利用组合物获得的固化膜的耐湿分光稳定性平衡良好且优异(实施例4、21~23的比较)。

确认到遮光颜料含有氧原子时,氧原子的含量相对于遮光颜料的总质量为3质量%以上且小于9质量%时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性和利用组合物获得的固化膜的遮光性平衡良好且优异(实施例18、24~28的比较、实施例4、29~33的比较)。

确认到遮光颜料含有硅原子时,组合物的经时粘度稳定性、组合物的经时沉淀稳定性及利用组合物获得的固化膜的耐湿分光稳定性更优异(实施例35、36的结果)。

确认到若遮光颜料的平均一次粒径为30nm以上,则利用组合物获得的固化膜的遮光性优异,若在65nm以下,则组合物的经时沉淀稳定性优异(实施例4、37~41的比较)。

确认到特定过渡金属为锆、钒、或铌时,利用组合物形成固化膜时的底切耐性优异。

确认到特定过渡金属为锆或钒时,利用组合物获得的固化膜的耐湿分光稳定性更加优异。

确认到特定过渡金属为钒或铌时,利用组合物获得的固化膜的遮光性更加优异。

(实施例4、18、43~59、61的比较)

符号说明

100-固体摄像装置,101-固体摄像元件,102-摄像部,103-盖玻璃,104-间隔物,105-层叠基板,106-芯片基板,107-电路基板,108-电极焊盘,109-外部连接端子,110-贯通电极,111-透镜层,112-透镜材料,113-支承体,114、115-固化膜,201-受光元件,202-滤色器,201-受光元件,202-滤色器,203-微透镜,204-基板,205b-蓝色像素,205r-红色像素,205g-绿色像素,205bm-黑矩阵,206-p阱层,207-读出栅极部,208-垂直传输路径,209-元件分离区域,210-栅极绝缘膜,211-垂直传输电极,212-固化膜,213、214-绝缘膜,215-平坦化膜,300-红外线传感器,310-固体摄像元件,311-红外线吸收过滤器,312-滤色器,313-红外线透射滤波器,314-树脂膜,315-微透镜,316-平坦化膜。

技术分类

06120112158155