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特許7342887感光性組成物、ネガ型感光性組成物、画素分割層および有機EL表示装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-04
(45)【発行日】2023-09-12
(54)【発明の名称】感光性組成物、ネガ型感光性組成物、画素分割層および有機EL表示装置
(51)【国際特許分類】
   G03F 7/004 20060101AFI20230905BHJP
   G03F 7/037 20060101ALI20230905BHJP
   G03F 7/033 20060101ALI20230905BHJP
   G03F 7/027 20060101ALI20230905BHJP
   H10K 50/10 20230101ALI20230905BHJP
   H05B 33/12 20060101ALI20230905BHJP
   H05B 33/22 20060101ALI20230905BHJP
   H05B 33/26 20060101ALI20230905BHJP
【FI】
G03F7/004 504
G03F7/004 505
G03F7/037 501
G03F7/033
G03F7/027 511
H05B33/14 A
H05B33/12 B
H05B33/22 Z
H05B33/26 Z
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2020564961
(86)(22)【出願日】2020-11-17
(86)【国際出願番号】 JP2020042729
(87)【国際公開番号】W WO2021111860
(87)【国際公開日】2021-06-10
【審査請求日】2023-04-14
(31)【優先権主張番号】P 2019217792
(32)【優先日】2019-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】石川 暁宏
(72)【発明者】
【氏名】本間 高志
(72)【発明者】
【氏名】籾山 陽子
【審査官】高橋 純平
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-256769(JP,A)
【文献】特開2008-250196(JP,A)
【文献】特開2002-296803(JP,A)
【文献】国際公開第2009/150938(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03F 7/004-7/18
H10K 50/10
H05B 33/12
H05B 33/22
H05B 33/26
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a-1)有機黒色顔料または(a-2)混色有機黒色顔料と、
(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂と、
(c)感光剤とを含有するネガ型感光性組成物であって、
該(b)成分が、一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有するネガ型感光性組成物。
【化1】
(一般式(1)中、*は炭素原子または窒素原子との結合部位を表す。AO、AO、AOおよびAOは、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。aおよびaは整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。aおよびaは整数であり、それぞれ独立に、0~100を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。)
【請求項2】
前記一般式(1)で表される構造を有する樹脂が、一般式(16)で表される樹脂を含有する請求項1に記載のネガ型感光性組成物。
【化2】
(一般式(16)中、*は炭素原子との結合部位を表す。AO、AO、OAおよびOAは、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。AおよびA10は、それぞれ独立に、炭素数2~6のアルキレン基を表す。
は整数であり、0~7を表す。X~Xは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。a19~a22は整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。)
【請求項3】
前記(a-1)有機黒色顔料を含有し、該有機黒色顔料が一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料を含有する請求項1または2に記載のネガ型感光性組成物。
【化3】
(一般式(2)および一般式(3)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表す。R、R、R、R、R、R、R、R10は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~12のアルキル基を表す。)
【請求項4】
前記一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料が、その表面に被覆層を有し、該被覆層が、シリカ、金属酸化物および金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の被覆材を含有する請求項3に記載のネガ型感光性組成物。
【請求項5】
前記一般式(1)で表される構造を有する樹脂が、炭素数1および2のオキシアルキレン基を含む繰り返し単位の合計mol数を、炭素数3~5のオキシアルキレン基を含む繰り返し単位の合計mol数で除した値が、0.76~4.00である樹脂を含有する、請求項1~4いずれかに記載のネガ型感光性組成物。
【請求項6】
さらに、(d)アルカリ可溶性樹脂を含有し、該(d)成分がアルカリ可溶性ポリイミド樹脂および/またはアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含有する請求項1~5いずれかに記載のネガ型感光性組成物。
【請求項7】
前記(b)成分が、さらに、一般式(22)で表される構造を有する樹脂を含有する請求項1~6いずれかに記載のネガ型感光性組成物。
【化4】
(一般式(22)中、A15O、A16O、OA17、OA18およびOA19は、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。A20およびA21は、それぞれ独立に、炭素数2~6のアルキレン基を表す。nは整数であり、0~9を表す。X11~X15は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~5の炭化水素基、一般式(23)で表される基または一般式(24)で表される基を表す。ただし、X11およびX12のうち少なくともいずれか一方と、X13およびX14のうち少なくともいずれか一方とが、一般式(23)で表される有機基または一般式(24)で表される有機基である。a63~a67は整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。)
【化5】
(一般式(23)中、*は酸素原子との結合部位を表す。X16は水素原子またはメチル基を表す。
一般式(24)中、*は酸素原子との結合部位を表す。X17は水素原子またはメチル基を表す。A22Oは、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。a68は整数であり、1~5を表す。)
【請求項8】
前記(d)成分が、さらに、一般式(39)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性アクリル樹脂を含有する請求項6に記載のネガ型感光性組成物。
【化6】
(一般式(39)中、R24は水素原子またはメチル基を表す。R25は二価の連結基であり、炭素数2~6の炭化水素基を表す。)
【請求項9】
画素分割層形成用である請求項1~8いずれかに記載のネガ型感光性組成物。
【請求項10】
請求項1~9いずれかに記載のネガ型感光性組成物の硬化物を含む画素分割層。
【請求項11】
請求項10に記載の画素分割層に加えて、第一電極、発光画素、第二電極を具備する有機EL表示装置であって、該第一電極が銀合金膜を含む有機EL表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、感光性組成物、ネガ型感光性組成物、画素分割層および有機EL表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、スマートフォンやテレビ、車載用モニターなどの技術分野において有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイを搭載した表示装置が数多く開発されており、フレキシブルディスプレイに代表される多様なデザインの製品が提案されている。一般的に、有機EL表示装置が具備する発光素子において光取り出し方向の反対側に配置された電極としては、金属反射層の表面に透明導電膜が積層された積層膜が用いられている。透明導電膜としては、ITO(Indium Tin Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)などが用いられている。一方、金属反射層としては、可視光線の反射率や導電性に優れる点から、Ag/CuまたはAg/Pd/Cuなどの銀合金が、特に広く用いられている。例えば、特許文献1では、ディスプレイ部を巻き取ることができるボトムエミッション型の有機EL表示装置が開示されており、発光素子の金属反射層として銀合金の使用が例示されている。特許文献2では、銀合金(膜厚100nm)の表面に透明導電膜(膜厚10nm)が形成されたパターン状の積層膜からなるアノード電極を含む発光素子を具備するトップエミッション型の有機EL表示装置が開示されている。特許文献3では、発光素子に電気的な短絡が生ずると、多数配置された画素1つごとの発光出力が低下する、または画素の一部が非点灯となることで、表示装置の品質が低下してしまうことが開示されている。
【0003】
ところで、自発光型である有機EL表示装置は、太陽光などの外光が表示部に入射すると視認性が低下しやすいという課題がある。近年、視認性の低下を抑制する目的で、レッド/ブルー/グリーンなどの各発光素子の画素間を分割するために形成される画素分割層を黒色化し、遮光性を付与する技術が注目されている。画素分割層は、絶縁性が高く、誘電率が低いことが求められるため、遮光性を付与するための色材として黒色を呈する有機顔料を含有させた感光性組成物が提案されており、該有機顔料を微細化し、分散安定化するために種々の分散剤が用いられている。例えば、顔料吸着基として三級アミノ基を分子内に1つ有するポリエーテル系分散剤を含有するネガ型感光性組成物や、複素環を有するウレタン系分散剤を含有するネガ型感光性組成物が特許文献4に開示されている。また、顔料吸着基として四級アンモニウム塩基と三級アミノ基とを有するアクリル系分散剤を含有するネガ型感光性組成物が特許文献5に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2019-113847号公報
【文献】特開2008-108533号公報
【文献】特表2017-516271号公報
【文献】国際公開第2017/057281号
【文献】特開2018-155878号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、第一電極が銀合金膜を含む積層膜である場合、特許文献4および特許文献5で開示されたネガ型感光性組成物を用いてそれぞれ画素分割層を形成すると、現像残渣の発生により、画素分割層の開口部に位置する電極の表面に凸部が生ずるという課題があった。加えて、電極の腐食により隆起物が生じて凸部が生ずるという課題があった。一方で、画素分割層形成用の感光性組成物は、熱により変質しやすい傾向がある感光剤や熱硬化剤などの成分を不活性化する目的で、-15℃以下の恒温下で長期間貯蔵されることが多く、そのような冷凍環境では分散剤が本来発現すべき分散安定化機能が損なわれやすく、電極上の凸部がさらに生じやすくなってしまうという課題もあった。凸部の発生は、有機EL表示装置を駆動させた際に電気的な短絡を引き起こし、非点灯となる画素が生ずる要因のひとつとなるため、現像残渣の発生および電極の腐食を抑制して画素分割層を形成することができ、かつ冷凍貯蔵安定性に優れた感光性組成物またはネガ型感光性組成物が切望されていた。さらには、非点灯となる画素の発生を抑制した有機EL表示装置が切望されていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第一の態様は、(a)顔料と、(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂と、(c)感光剤とを含有する感光性組成物であって、該(b)成分が、一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有する感光性組成物である。
また、本発明の第二の態様は、(a-1)有機黒色顔料または(a-2)混色有機黒色顔料と、(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂と、(c)感光剤とを含有するネガ型感光性組成物であって、該(b)成分が、一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有することを特徴とするネガ型感光性組成物である。
また、本発明の第三の態様は、三級アミノ基を分子内に2つ以上有し、かつ一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有する画素分割層を具備する有機EL表示装置である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物によれば、透明導電膜と銀合金膜との積層膜からなる電極の表面における現像残渣の発生および電極の腐食を抑制して遮光性を有する画素分割層を形成することができ、かつ、冷凍下で貯蔵することができ、該画素分割層を具備する有機EL表示装置において非点灯となる画素の発生を抑制することができる。
また、本発明の有機EL表示装置によれば、非点灯となる画素の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施形態の一例を示す、画素分割層を具備するトップエミッション型有機EL表示装置のTFT基板の断面図である。
図2】全ての実施例および比較例における最大高低差Rmaxの測定箇所を示す断面図である。
図3】参考例1における、キュア工程後の銀合金膜の表面状態を示す原子間力顕微鏡による三次元計測画像である。
図4】実施例5(冷凍貯蔵3か月後の評価)における、画素分割層の開口部に位置する銀合金膜の表面状態を示す原子間力顕微鏡による三次元計測画像である。
図5】比較例3(冷凍貯蔵3か月後の評価)における、画素分割層の開口部に位置する銀合金膜の表面状態を示す原子間力顕微鏡による三次元計測画像である。
図6】全ての実施例および比較例における、画素分割層の形成工程を含むトップエミッション型有機EL表示装置の作製工程である。
図7】実施例15で作製した、薄膜部位と厚膜部位とを有する画素分割層形成基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明について詳細に説明する。「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。画素分割層とは、有機EL表示装置が具備する画素分割層のことを意味する。可視光線とは、波長380nm以上780nm未満の領域の光を意味し、近紫外線とは、波長200nm以上380nm未満の領域の光を意味する。遮光とは、硬化膜に対して垂直方向に入射した光の強度と比べて、透過した光の強度を低下させる機能を意味し、遮光性とは、可視光線を遮蔽する程度のことをいう。
【0010】
ネガ型感光性組成物とは、近紫外線に対して感光性を有し、かつアルカリ現像型のネガ型感光性組成物のことを意味しており、近紫外線に対して感光性を有さない組成物や、有機溶剤現像型の組成物を包括しない。本明細書中において、樹脂とは、高分子鎖を有する重量平均分子量1000以上の化合物のことを意味し、重量平均分子量1000未満の低分子化合物を包括しない。重量平均分子量(Mw)とは、テトラヒドロフランをキャリヤーとするゲルパーミエーションクロマトグラフィーで分析し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値である。
【0011】
現像液との記載は、特に断りが無い限り、有機系アルカリ水溶液のことを意味する。着色材の呼称に用いた「C.I.」とは、Colour Index Generic Nameの略であり、The Society of Dyers and Colourists発行のカラーインデックスに基づき、カラーインデックスに登録済の着色材に関しては、Colour Index Generic Nameが、顔料または染料の化学構造や結晶形を表す。
【0012】
色の分類については、例えば、黄色顔料とは、「C.I.ピグメントイエロー」に属する顔料、青色顔料とは、「C.I.ピグメントブルー」に属する顔料、赤色顔料とは「C.I.ピグメントレッド」に属する顔料、紫色顔料とは「C.I.ピグメントバイオレット」に属する顔料を包括し、橙色顔料、茶色顔料、緑色顔料、黒色顔料などの記載もまた同様である。なお、カラーインデックスに未登録の着色剤については具体的構造を例示する。
【0013】
なお、C.I.ピグメントブラック7等に分類されるカーボンブラックは、その結晶性や絶縁性の高低によらず、無機黒色顔料に分類する。また、アニリンブラックなどに代表されるアジン系化合物は、黒色染料に分類する。したがって、これに該当するC.I.ピグメントブラック1、21は、本明細書中における有機黒色顔料に包括されない。また、アゾ系黒色顔料とは、アゾ基を有する有機基で表面修飾された無機黒色顔料を包括しない。
【0014】
本発明の第一の態様および第二の態様について説明する。
本発明の第一の態様である感光性組成物(以下、感光性組成物と呼ぶ場合がある。)は、(a)顔料と、(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂と、(c)感光剤とを含有する感光性組成物であって、該(b)成分が、一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有する。
【0015】
また、本発明の第二の態様であるネガ型感光性組成物(以下、ネガ型感光性組成物と呼ぶ場合がある。)は、(a-1)有機黒色顔料または(a-2)混色有機黒色顔料と、(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂と、(c)感光剤とを含有するネガ型感光性組成物であって、該(b)成分が、一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有する。
【0016】
【化1】
【0017】
一般式(1)中、*は炭素原子または窒素原子との結合部位を表す。AO、AO、AOおよびAOは、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。aおよびaは整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。aおよびaは整数であり、それぞれ独立に、0~100を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。
【0018】
本発明の第一の態様と第二の態様における、(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂と、(c)感光剤は、第一の態様と第二の態様とで共通する成分である。
【0019】
本発明の第一態様における感光性組成物は、(a)顔料を含有する。ここでいう顔料とは、感光性組成物中に含有する粒子成分のうち、可視光線の少なくとも一部の波長の光を吸収する性質を有するものをいう。なお、当業者の技術常識に基づき、銀や銅などの金属フィラーは光学特性によらず(a)顔料の分類に属さない。(a)顔料を含有することにより、本発明の感光性組成物を硬化して得られる画素分割層に遮光性を与えることができる。(a)顔料としては公知の有機顔料または無機顔料が挙げられ、遮光性に優れる点から黒色を呈するものが好ましい。
【0020】
有機顔料としては、例えば、後述する(a-1)有機黒色顔料、(a-2)混色有機黒色顔料が挙げられる。ここでいう(a-2)混色有機黒色顔料とは、(a-1)有機黒色顔料を含有せず、(a-2-1)有機黄色顔料、有機赤色顔料および有機橙色顔料からなる群より選ばれる少なくとも1色の顔料と、(a-2-2)有機青色顔料および/または有機紫色顔料との混合物からなり、(a-2-1)成分と(a-2-2)成分との合計量に対して、(a-2-2)成分の割合が20~90重量%の範囲にある顔料混合物のことをいう。(a-2-1)成分と(a-2-2)成分との減法混色により、擬似黒色化された画素分割層を得ることができる。なお、(a-1)有機黒色顔料を含有する場合には、上記(a-2-1)成分および/または(a-2-2)成分に属する有機顔料を含有していても、(a-1)有機黒色顔料の分類に属するものと定義する。
【0021】
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、窒化チタン、酸窒化チタン、窒化ジルコニウム、酸窒化ジルコニウムが挙げられる。絶縁性が高く、誘電率が低い点で、少なくとも有機顔料を含有させて所望の遮光性を得ることが好ましい。有機顔料は、(a-1)成分または(a-2)成分を含有することが好ましい。
(a)顔料の含有量としては、画素分割層の遮光性と現像性とを両立する上で、感光性組成物の全固形分中15~45重量%が好ましい。固形分とは、感光性組成物中に含有する溶媒以外の成分を意味する。
【0022】
有機顔料と無機顔料とを混合して用いても構わないが、近赤外線を用いた露光アライメント、すなわち後述する露光マスクと基板との位置合わせ精度を高める上で、(a)顔料中、有機顔料を50重量%以上含有させて所望の遮光性を得ることが望ましい。
【0023】
本発明の感光性組成物は、ネガ型感光性またはポジ型感光性のいずれかを有する。後述する露光マスクを介したパターン露光により露光部の膜を光硬化させてアルカリ溶解性を低下させ、アルカリ現像液により未露光部の膜を除去してパターン形成する、ネガ型感光性を有していてもよい。または、露光マスクを介したパターン露光により露光部の膜のアルカリ溶解性を、未露光部の膜のアルカリ溶解性と比べて相対的に高くすることで、アルカリ現像液により露光部の膜を除去してパターン形成する、ポジ型感光性を有していてもよい。所望の遮光性を有する画素分割層を得るための必要最低露光量を少なくすることができ、生産性を向上できる点から、ネガ型感光性を有することが好ましい。
また、本発明の第二態様におけるネガ型感光性組成物は、(a-1)有機黒色顔料または(a-2)混色有機黒色顔料を含有する。(a-1)有機黒色顔料および(a-2)混色有機黒色顔料については、上述した第一態様において説明したものと同様である。
【0024】
(a-1)有機黒色顔料としては、ベンゾジフラノン系黒色顔料、ペリレン系黒色顔料、アゾ系黒色顔料、アントラキノン系黒色顔料が挙げられる。中でも、耐熱性および分散性に優れる点から、ベンゾジフラノン系黒色顔料、ペリレン系黒色顔料が好ましく、遮光性に優れる点から、ベンゾジフラノン系黒色顔料がより好ましい。
【0025】
ベンゾジフラノン系黒色顔料とは、1つのベンゼン環に2つのフラノン環が縮合した多環構造を分子内に有する有機黒色顔料のことをいい、例えば、国際公開第2009/010521号に記載のビス-オキソジヒドロインドリレン-ベンゾジフラノンが挙げられる。中でも、耐熱性の観点から、一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料が好ましく挙げられる。異性体とは、幾何異性体および互変異性体を包括する。異性体は混合物として含まれていてもよく、異性体の関係にある複数種の化合物が混晶をなして1つの結晶子または一次粒子を構成していてもよい。
【0026】
【化2】
【0027】
一般式(2)および一般式(3)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表す。R、R、R、R、R、R、R、R10は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~12のアルキル基を表す。
中でも、耐熱性に優れる点で、R~R10が水素原子であり、かつラクタム環構造を有するベンゾジフラノン系黒色顔料を含有することが好ましい。すなわち、構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料がより好ましい。顔料自身の耐熱性に優れるため、非点灯となる画素の発生を抑制する観点から、230℃以上の高耐熱性が要求される画素分割層の用途に好ましく用いることができる。一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料は、イサチンまたはその誘導体と、2,5-ジヒドロベンゼン-1,4-二酢酸とを反応させることにより合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制する上で、イサチンまたはその誘導体の残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料は、市販品を用いてもよく、例えば、“Irgaphor”(登録商標)Black S0100(BASF社製)が挙げられる。
【0028】
【化3】
【0029】
ペリレン系黒色顔料とは、ペリレン骨格を分子内に有する有機黒色顔料のことをいい、例えば、構造式(5)または(6)で表されるペリレン系黒色顔料およびC.I.ピグメントブラック31、32が挙げられる。
【0030】
【化4】
【0031】
11~R18は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、または水酸基を表す。
中でも、遮光性と耐熱性に優れる点で、シス体である構造式(7)で表される化合物と、トランス体である構造式(8)で表される化合物の異性体混合物からなるペリレン系黒色顔料がより好ましい。紫外線透過率が高く光硬化性に優れる点で、シス体とトランス体との合計を基準としてトランス体を30重量%以上含有することがさらに好ましい。
【0032】
【化5】
【0033】
シス体である構造式(5)で表される化合物と、トランス体である構造式(6)で表される化合物の異性体混合物は、o-フェニレンジアミンまたはその誘導体と、ペリレン-3,4,9,10-テトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制するため、o-フェニレンジアミンまたはその誘導体の残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。
【0034】
アゾ系黒色顔料とは、アゾ結合を分子内に有する有機黒色顔料のことをいい、例えば、特開2010-116549号、特開2017-193689号に記載のアゾ系黒色顔料が好ましく挙げられ、これらのアゾ系黒色顔料はアゾカップリング反応により合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制する上で、副生する遊離塩素の残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。
アントラキノン系黒色顔料とは、アントラキノン骨格を分子内に有する黒色顔料のことをいい、例えば、特開2018-145353号に記載のラクタム環を分子内に2つ有するアントラキノン系黒色顔料が挙げられ、これらのアントラキノン系黒色顔料はイサチンまたはその誘導体と、1,5-ジアミノアントラキノンとを反応させることにより合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制する上で、イサチンまたはその誘導体、および1,5-ジアミノアントラキノンそれぞれの残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。
【0035】
次いで、(a-2)混色有機黒色顔料を構成する有機顔料の具体例を説明する。
(a-2-1)に属する有機黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー120、138、139、151、175、180、185、181、192、194を好ましく挙げることができ、これらを単独あるいは混合して用いても構わない。
(a-2-1)に属する有機橙色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ13、36、43、61、64、71、72を挙げることができ、これらを単独あるいは混合して用いても構わない。銀合金膜上における現像性および耐熱性に優れる点でペリノン系橙色顔料が良く、中でも、構造式(9)で表されるC.I.ピグメントオレンジ43が好ましい。C.I.ピグメントオレンジ43は、ナフタレンテトラカルボン酸無水物とo-フェニレンジアミンとを反応させ、副生するトランス異性体を除去することにより合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制する上で、o-フェニレンジアミンの残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。
【0036】
【化6】
【0037】
(a-2-1)に属する有機赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド122、123、149、179、180、189、190、202、209、254、255、264を好ましく挙げることができ、これらを単独であるいは複数種を混合して用いても構わない。銀合金膜上における現像性および耐熱性に優れる点でペリレン系赤色顔料が良く、中でも、C.I.ピグメントレッド179が好ましい。C.I.ピグメントレッド179は、ペリレン-3,4,9,10-テトラカルボン酸二無水物とメチルアミンとの反応により合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制する上で、o-フェニレンジアミンの残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。
【0038】
【化7】
【0039】
(a-2-2)に属する有機青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:6、16、25、26、56、57、60、61、64、65、66、75、79、80を好ましく挙げることができ、これらを単独であるいは複数種を混合して用いても構わない。銀合金膜上における現像性および耐熱性に優れる点で、インダンスレン系青色顔料である構造式(11)で表されるC.I.ピグメントブルー60、ビオランスロン系青色顔料である構造式(12)で表されるC.I.ピグメントブルー65が好ましい。
【0040】
C.I.ピグメントブルー60は、2-アミノアントラキノンをアルカリ融解させ、縮合反応により合成することができる。銀合金膜の腐食を抑制する上で、2-アミノアントラキノンの残留量が顔料中100ppm以下となるよう精製しておくことが望ましい。一方、C.I.ピグメントブルー65は、ベンザンスロンの二量化カップリング反応により合成することができる。さらに、露光感度を高める上では、近紫外線透過率に優れたC.I.ピグメントブルー25、26を、C.I.ピグメントブルー60、65と混合して用いることが好ましい。
【0041】
【化8】
【0042】
【化9】
【0043】
(a-2-2)に属する有機紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、32、37を好ましく挙げることができ、これらを単独であるいは複数種を混合して用いても構わない。銀合金膜上における現像性および耐熱性に優れる点で、ペリレン系紫色顔料であるC.I.ピグメントバイオレット29、またはジオキサジン系紫色顔料であるC.I.ピグメントバイオレット37が好ましい。
【0044】
以上の(a-1)成分および(a-2)成分の化学構造は、遠心分離または減圧処理により感光性組成物またはネガ型感光性組成物の濃縮物を得て、飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)、飛行時間質量分析(TOF-MS)、直接試料導入法-イオントラップ型質量スペクトル、NMR分析、LC-MS、ICP質量分析、赤外吸収スペクトル、CuKα線による粉末X線回折を組み合わせることにより同定することができる。ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンなどのアミド系有機溶剤中に溶解させた溶液を分析試料として同定精度を高めてもよい。
【0045】
透明導電膜および銀合金膜の表面に対する吸着性を低くして、より優れた現像性を得る上で、本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物が含有する(a-1)成分および(a-2)成分は、その表面に被覆層を有し、その被覆層が、シリカ、金属酸化物および金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の被覆材を含有することが好ましく、一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料が、その表面に被覆層を有し、その被覆層が、シリカ、金属酸化物および金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の被覆材を含有することがより好ましい。中でも、銀合金に対して不活性であり、絶縁性が高く、かつ等電点がマイナス側にあることから、該被覆層がシリカを含有することがより好ましい。現像液に対する耐アルカリ性が高く、モース硬度が高く、緻密なシリカ層が得られる点で、有機酸または無機酸と、アルカリ金属ケイ酸塩との反応により得られるシリカがさらに好ましい。具体例としては、pH2~7に維持された水系媒体に、硫酸の希薄水溶液と、アルカリ性であるアルカリ金属ケイ酸塩の希薄水溶液とをそれぞれ並行に添加し、顔料の表面でシリカ水和物を析出させ、さらに、加熱により脱水焼結させてシリカ層を形成する方法が挙げられる。加熱温度としては、画素分割層からの水分の発生を抑えて発光素子の劣化を防ぐため200℃以上が好ましく、後述する湿式メディア分散処理における被覆層の欠けを抑制するための高い硬度と、剥がれを抑制するための顔料表面に対する高い密着性とを得る上で、230℃以上がより好ましい。有機顔料の結晶転移や熱分解を抑制するため300℃以下が好ましく、昇華異物の発生を抑制する上で、280℃以下がより好ましい。加熱時間としては同様の観点から、1~6時間が好ましい。
【0046】
核となる有機顔料としては、高い親水性、高い耐酸性、高い耐熱性を兼ね備えたものが好ましく、(a-1)成分および(a-2)成分のうち、一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料が最も好ましい。シリカを含む被覆層の、現像液に対する耐アルカリ性をさらに高める上では、ケイ素原子と酸素原子からなるマトリクス構造中の一部に、さらにジルコニウム原子を一部含有させて、-Si-O-Zr-O-Si-の複合構造をさらに導入しても構わない。シリカを含む被覆層にジルコニウム源を付着させ、次いで、焼成することで被覆層の一部にジルコニウム原子を導入することができる。ジルコニウム源としては、ジルコニウムテトラ-n-プロポキシド、ジルコニウムテトラ-iso-プロポキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラ-n-ブトキシドなどのテトラアルコキシジルコニウムなどを用いることができる。
【0047】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物が含有する(a-1)成分または(a-2)成分としては、遮光性が高く、銀合金膜上での現像性に優れる点から、シリカを含有する被覆層と、一般式(2)または一般式(3)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料またはその異性体を含有する核からなる有機黒色顔料が最も好ましい。シリカを含有する被覆層を有することにより、後述する一般式(1)で表される構造を有する樹脂の、顔料表面に対する吸着性を高めることができ、現像工程において現像液との接触による顔料の再凝集、再付着を起因とする現像残渣の発生を低減することができる。
(a-1)成分の含有量としては、画素分割層の遮光性と現像性とを両立する上で、感光性組成物またはネガ型感光性組成物の全固形分中15~40重量%が好ましく、(a-2)成分の含有量としては、同観点から、全固形分中25~45重量%が好ましい。全固形分とは、感光性組成物またはネガ型感光性組成物中に含有する溶媒以外の成分を意味する。
【0048】
一般式(1)で表される構造を有する樹脂の分散安定化効果と現像残渣抑制効果を高める上で、(a-1)成分および(a-2)成分を構成する有機顔料1種類ごとそれぞれの比表面積は、粗大粒子の混在を回避し、非点灯となる画素の発生を抑制する上で10m/g以上が好ましい。所望の平均分散粒子径まで微細化させた際、顔料分散液の粘度上昇を抑制する上で80m/g以下が好ましい。比表面積は、窒素ガス吸着量に基づくBET法により測定することができる。
その他、画素分割層の光学特性に寄与する成分として、染料を本発明の効果に悪影響が無い範囲で含有させ、画素分割層の分光反射率や膜内部の光散乱性などを微調整してもよい。
【0049】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、(b)三級アミノ基を分子内に2つ以上有する樹脂を含有し、該(b)成分として、一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有する。三級アミノ基とは、分子内における結合位置は特に限定されず、末端基または側鎖である三級アミノ基だけでなく、ポリアミン由来の主鎖や、連結基としての三級アミン構造もまた包括する。
【0050】
一般式(1)で表される構造を有する樹脂は、第一の効果として、(a)顔料、特に(a-1)成分および(a-2)成分に対する高い分散安定化効果を有していることから、後述する顔料分散液製造時に十分に微細化を促進でき、かつ冷凍下で長期に貯蔵したとしても、その分散状態を安定化させる効果に優れるため、顔料凝集物を含む現像残渣を起因とした電極上の望まない凸部の発生を抑制することができる。顔料凝集物とは、感光性組成物またはネガ型感光性組成物中に生じうる顔料凝集物だけでなく、現像工程中に現像液との接触により生じうる顔料凝集物を包括する。第二の効果として、冷凍下であっても結晶化や濃度勾配が生じることなく、分散剤自身の不溶分を起因とする現像残渣の発生を抑制することができる。第三に、銀合金膜の表面と接触しても腐食を促進することが無く、むしろ腐食を防止する機能を有し、隆起物の発生を抑制する効果を奏する。
【0051】
【化10】
【0052】
一般式(1)中、*は炭素原子または窒素原子との結合部位を表す。AO、AO、AOおよびAOは、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。aおよびaは整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。aおよびaは整数であり、それぞれ独立に、0~100を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。
なお、一般式(1)中、繰り返し単位数aが2以上である場合、[AO]aで表される部分構造は、互いに炭素数が異なる複数種のアルキレン基を含む繰り返し単位から構成されていてもよい。[CO-AO]a、[AO]a、および[CO-AO]aで表される部分構造についてもまた、それぞれ同様である。
【0053】
O、AO、AOおよびAOとしては、例えば、オキシメチレン基、オキシエチレン基(以下「CO」と記載することがある。)、オキシプロピレン基(以下「CO」と記載することがある)、オキシブチレン基(以下「CO」と記載することがある。)、オキシペンチレン基が挙げられる。AOおよびAOとしては、有機顔料の分散性に優れ、かつ銀合金膜上での現像性が高い点から、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、分散性と現像性とを両立する上で、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の両方を含むことがより好ましい。AOおよびAOとしては、分散安定化効果に優れ、かつ合成上の容易性から、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシペンチレン基が好ましい。XおよびXとしては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が挙げられ、中でも、現像性に優れる点から、水素原子、メチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
【0054】
繰り返し単位の数を表すaおよびaは整数であり、分散安定化効果と、現像性とを両立する上で、それぞれ5~60が好ましく、10~40がより好ましい。aおよびaは、aおよびaと同じ観点から、0~20が好ましく、0~10がより好ましい。
【0055】
[AO]aおよび[AO]aで表される部分構造、すなわち、(ポリ)オキシアルキレン基は、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどの環状エーテル、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルキレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコールのホモポリマー、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとのブロック型ポリアルキレングリコールを付加し、後述する一級アミノ基を有する脂肪族アミンなどが有する一級アミノ基(または、一級アミンおよび二級アミノ基)の水素原子を変換することにより得ることができる。ブロック型ポリアルキレングリコールは、種々の炭素数/繰り返し単位数の市販品を工業的に入手可能であり、例えば、‘‘Synperonic’’(登録商標) F108、同L35、同L64、同121、“Poloxamer”(登録商標)237(以上、いずれもSIGMA-ALDRICH製)、“Pluronic”(登録商標)P65、同P84、同P102、同105、同F38、同F77、同F87(いずれも、BASF製)が挙げられる。一方で、[CO-AO]aおよび[CO-AO]aで表される部分構造、すなわち、(ポリ)オキシアルキレンカルボニル構造は、例えば、α-ラクトン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトンなどの環状エステル化合物(またはその重縮合物)を、(ポリ)オキシアルキレン基の末端水酸基に付加させて得ることができる。
【0056】
繰り返し単位の配列としては、より高い分散安定化効果が得られる点で、[AO]aおよび[AO]aのうち少なくともいずれかが、ポリオキシエチレン構造とポリオキシプロピレン構造からなるブロック型ポリオキシアルキレン基を有することが好ましい。ブロック型とは、炭素数が異なる複数種のアルキレン基を含む繰り返し単位からなるポリオキシアルキレン鎖において、ある特定の炭素数のオキシアルキレン基が2種以上、それぞれ5以上の繰り返し単位数で連なって結合した配列のこという。
およびXは、親水性を高めて現像性を向上させる上で、それぞれ水素原子またはメチル基が好ましく、少なくともいずれかが水素原子であることが望ましい。
【0057】
ポリオキシエチレン構造とポリオキシプロピレン基からなるブロック型ポリオキシアルキレン基を有し、かつポリオキシアルキレン鎖の末端が水素原子である構造の具体例としては、一般式(13)で表される構造、一般式(14)で表される構造、一般式(15)で表される構造が挙げられ、中でも、銀合金膜上での現像性に優れる点で、一般式(13)で表される構造がより好ましい。aとaとの合計が一般式(1)中の繰り返し単位数aに相当し、aとaとの合計が一般式(1)中の繰り返し単位数aに相当する。a~a18についてもまた同様である。なお、2つ以上有する3級アミノ基が部分四級化されていてもよいが、銀合金膜上での現像性向上の観点から全く四級化されていないことが望ましい。すなわち、一般式(1)で表される構造を有する樹脂は、四級アンモニウムカチオンを有する基または四級アンモニウム塩基を分子内に有さないことが好ましい。
【0058】
【化11】
【0059】
一般式(13)中、a、a、a、aは整数であり、aとaの合計が1~100であり、aとaの合計が1~100である。
一般式(14)中、a、a10、a11、a12は整数であり、aとa10の合計が1~100であり、a11とa12の合計が1~100である。
一般式(15)中、a13、a14、a15、a16、a17、a18は整数であり、a13とa14とa15の合計が1~100であり、a16とa17とa18の合計が1~100である。
【0060】
一般式(1)で表される構造を有する樹脂が、炭素数1および2のオキシアルキレン基を含む繰り返し単位の合計mol数を、炭素数3~5のオキシアルキレン基を含む繰り返し単位の合計mol数で除した値が、0.76~4.00である樹脂を含有することが好ましい。すなわち、炭素数1~5のオキシアルキレン基を含む繰り返し単位の合計を100mol%としたとき、炭素数1および2のオキシアルキレン基を含む繰り返し単位の合計が、43.20~80.00mol%を占めることが好ましい。0.76以上であると、後述する現像工程において透明導電膜の表面近傍における未露光部の膜を溶解し除去するために要する現像時間と比べて、銀合金膜の表面近傍における未露光部の膜を溶解し除去するために要する現像時間が短くなるという異質な効果を得ることができる。したがって、通常、透明導電膜上での必要最低現像時間を基準に最適化し適宜設定される現像時間で現像したとき、結果として銀合金膜上の現像残渣をより少なくすることができる。1.00以上がより好ましい。一方で、4.00以下であると、適度に疎水性が付与され、露光部の膜が現像工程中に剥がれ落ちることによる現像残渣の発生を抑制することができる。3.00以下がより好ましい。
【0061】
また、重量平均分子量は、分散安定性を高める上で2000以上が好ましく、現像性を高める上で10000以下が好ましい。アミン価は分散安定性を高める上で5(mgKOH/g)以上が好ましく、現像性を高める上で100(mgKOH/g)以下が好ましい。アミン価は「JIS K2501(2003)」に基づき、電位差滴定法により測定することができる。一般式(1)で表される構造を有する樹脂の含有量は、(a)顔料に対して5~60重量%が好ましい。(a-1)成分または(a-2)成分を含有する場合、分散安定性を高める上で、(a-1)成分および(a-2)成分の合計に対して5重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましい。露光工程における光硬化性を高め、後述する現像残膜率を高める上で、60重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましい。
【0062】
一般式(1)で表される構造を有する樹脂の好ましい具体例としては、一般式(16)で表される構造を有する樹脂、一般式(17)で表される構造を有する樹脂が挙げられる。銀合金膜上での現像性の観点から、一般式(16)で表される構造を有する樹脂がより好ましい。
【0063】
【化12】
【0064】
一般式(16)中、*は炭素原子との結合部位を表す。AO、AO、OAおよびOAは、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。AおよびA10は、それぞれ独立に、炭素数2~6のアルキレン基を表す。
は整数であり、0~7を表す。X~Xは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。a19~a22は整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。
【0065】
一般式(17)中、*は炭素原子との結合部位を表す。A11O、A12Oは、それぞれ独立して、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。A13およびA14は、それぞれ独立に、炭素数2~6のアルキレン基を表す。
は整数であり、0~7を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。XおよびX10は、互いに同一であり炭素数1~4のアルキル基を表す。a23~a24は整数であり、それぞれ独立して、1~100を表す。
【0066】
一般式(16)で表される構造を有する樹脂が分子内に有する三級アミノ基の合計数は2~9であるが、顔料表面への吸着性を高めて顔料凝集物を由来とする銀合金膜上での現像残渣の抑制効果に優れる点で、nが1以上であることが好ましい。顔料の表面と銀合金膜の表面への橋架け吸着を抑制し、分散剤を由来とする銀合金膜上での現像残渣の抑制効果に優れる点で、nが5以下であることが好ましい。すなわち、分子内に有する三級アミノ基の合計数は3~7の範囲内であることが好ましい。また、分散安定化効果に優れる点から、AおよびA10は、それぞれ炭素数2~4のアルキレン基であることが好ましく、中でも、直鎖状アルキレン基が好ましい。すなわち、具体的にはエチレン基、プロピレン基またはブチレン基が好ましい。*は炭素数1~5のアルキレン基または炭素数1~5のアルキル基との結合部位であることが好ましく、炭素数1~5のアルキレン基がより好ましい。以上の観点は、一般式(17)で表される構造を有する樹脂についても同様に適用される。
【0067】
これら樹脂を合成する方法としては、一級アミノ基を有する脂肪族アミンを母体原料として、上述の方法でポリオキシアルキレン鎖を付加重合する方法が挙げられる。一級アミノ基を有する脂肪族アミンとしては、例えば、エチレンジアミン(窒素原子の数:2)、ジエチレントリアミン(窒素原子の数:3)、トリエチレンテトラミン(窒素原子の数:4)、テトラエチレンペンタミン(窒素原子の数:5)、ペンタエチレンヘキサミン(窒素原子の数:6)、ヘプタエチレンオクタミン(窒素原子の数:8)、ジプロピレントリアミン(窒素原子の数:3)、プロピレンジアミン(窒素原子の数:2)、ヘキサメチレンジアミン(窒素原子の数:2)、N,N-ビス(3-アミノプロピル)メチルアミン(窒素原子の数:3)、3-ジエチルアミノプロピルアミン(窒素原子の数:2)、3-ジメチルアミノプロピルアミン(窒素原子の数:2)、3-ジエチルアミノエチルアミン(窒素原子の数:2)、3-ジエチルアミノエチルアミン(窒素原子の数:2)、スペルミン(窒素原子の数:4)が挙げられる。なお、分散安定性および銀合金膜上での現像性を高める上で、原料由来の一級アミノ基(または、一級アミノ基および二級アミノ基)を全て三級アミノ基へ変換することがよく、また、分子内の各ポリオキシアルキレン鎖長を揃えるために、触媒の存在下で合成することが好ましい。
【0068】
触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機系アルカリ触媒を用いることができる。有機EL表示装置の発光特性への悪影響を回避するため、反応終了後に触媒捕捉剤で無機系アルカリ触媒を除去してから分散剤として用いることが好ましい。触媒捕捉剤としては固体酸吸着剤が良く、例えば、合成ケイ酸アルミニウムが挙げられる。なお、一級アミノ基を有する脂肪族アミンの残存は、酸性条件下、亜硝酸ナトリウムを作用させ、ジアゾ化分解により生ずる窒素ガスの放出により判定できる。また、赤外吸収スペクトルを用い、波長1550cm-1における吸収ピークにより残存二級アミノ基の有無を確認でき、一方で1600cm-1における吸収ピークにより、一級アミノ基の有無を確認することができる。一般式(1)で表される構造を有する樹脂の構造は、感光性組成物またはネガ型感光性組成物を遠心分離などの手法で濃縮した上でカラム分離し、NMR、IR、質量スペクトルなどの公知手法を用いて解析することができる。
【0069】
一般式(16)で表される構造を有する樹脂の三級ポリアミン主鎖としては、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、分散安定化効果に優れる点から、直鎖状が好ましい。三級ポリアミン主鎖が直鎖状であるとき、一般式(1)で表される構造は三級ポリアミン主鎖の両末端のみに配置される。すなわち、本発明のネガ型感光性組成物は(b)成分として、一般式(16)で表される構造を有し、かつ一般式(1)で表される構造を分子内に2つ有する樹脂を含有することが好ましい。具体例として、一般式(18)および一般式(19)で表される直鎖状の三級ポリアミン樹脂、一般式(20)で表される分岐状の三級ポリアミン樹脂を以下に例示する。また、一般式(17)で表される構造を有する樹脂としては、例えば、一般式(21)で表される樹脂が挙げられる。
【0070】
【化13】
【0071】
【化14】
【0072】
【化15】
【0073】
一般式(18)、一般式(19)および一般式(20)中、a25~a58は整数であり、それぞれ独立に、1~20を表す。
【0074】
【化16】
【0075】
一般式(21)中、a59~a62は整数であり、それぞれ独立に、1~20を表す。
【0076】
本発明の感光性組成物がネガ型感光性を有する場合、または本発明のネガ型感光性組成物は、(b)成分として、さらに、一般式(22)で表される樹脂を含有することが好ましい。一般式(22)で表される樹脂は、上述の(a-1)成分または(a-2)成分の分散状態を安定化させて未露光部を由来とする現像残渣を抑制する効果に加えて、後述の露光工程における光硬化を促進し、露光部パターンエッジ底部の硬化不足を起因とする現像残渣の発生を抑制する効果を奏する。
【0077】
【化17】
【0078】
一般式(22)中、A15O、A16O、OA17、OA18およびOA19は、それぞれ独立に、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。
20およびA21は、それぞれ独立に、炭素数2~6のアルキレン基を表す。nは整数であり、0~9を表す。X11~X15は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~5の炭化水素基、一般式(23)で表される有機基または一般式(24)で表される有機基を表す。ただし、X11およびX12のうち少なくともいずれか一方と、X13およびX14のうち少なくともいずれか一方とが、一般式(23)で表される有機基または一般式(24)で表される有機基である。a63~a67は整数であり、それぞれ独立に、1~100を表す。
【0079】
【化18】
【0080】
一般式(23)中、*は酸素原子との結合部位を表す。X16は水素原子またはメチル基を表す。
一般式(24)中、*は酸素原子との結合部位を表す。X17は水素原子またはメチル基を表す。A22Oは、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。a68は整数であり、1~5を表す。
【0081】
一般式(22)で表される樹脂は、一般式(16)で表される構造を有する樹脂を誘導化することにより合成することができる。誘導化の具体例としては、アクリロイルクロリドおよび/またはメタクリロイルクロリドなどのラジカル重合性アシルハライド化合物を溶液中で反応させ、ポリオキシアルキレン鎖の末端水素原子を、一般式(23)で表される有機基に変換した後に塩素イオンを除去する方法が挙げられる。また、2-イソシアナトエチルメタクリレート、2-イソシアナトエチルアクリラートおよび/または2-(2-メタクリロイルオキシエチルオキシ)エチルイソシアネートなどのラジカル重合性イソシアネート化合物を溶液中で反応させ、ポリオキシアルキレン鎖の末端水素原子を、一般式(24)で表される有機基に変換する方法が挙げられる。一般式(23)で表される有機基および/または一般式(24)で表される有機基の導入数は、一般式(16)で表される構造を有する樹脂が有するポリオキシアルキレン鎖の末端に位置する水素原子と、炭素数1~5の炭化水素基の比率を調整して制御することができる。
【0082】
15O、A16O、OA17、OA18、OA19、A20、A21およびnの好ましい範囲については、上述の一般式(16)で表される構造を有する樹脂における好ましい範囲と同一の観点が適用される。一般式(22)で表される樹脂の具体例としては、構造式(25)で表される樹脂、構造式(26)で表される樹脂が挙げられる。
【0083】
【化19】
【0084】
【化20】
【0085】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、(b)成分として、さらに、一般式(1)で表される構造を有さない樹脂を併用しても構わない。(b)成分に属し、かつ一般式(1)で表される構造を有さない樹脂としては、ポリアミドポリエステル系樹脂、三級アミノ基を有するAブロックと三級アミノ基を有さないBブロックとを含むブロック重合型アクリル系樹脂、三級アミノ基を有さない構造単位と三級アミノ基を有する構造単位とがポリマー側鎖に不規則に配置されたランダム重合型アクリル系樹脂が好ましく挙げられる。
【0086】
これら樹脂を本発明の効果が損なわれない範囲で、一般式(1)で表される構造を有する樹脂と混合して用いることでき、所望の範囲の適正現像時間となるように未露光部の膜の現像液に対する溶解速度や露光感度を調整してもよい。ポリアミドポリエステル系樹脂としては、例えば、“DISPERBYK”(登録商標)-2200(ビックケミー社製)、“Solsperse”(登録商標)11200、同28000、同32000、32500、32600、33500、M385(以上、いずれもルーブリゾール社製)が挙げられる。ブロック重合型アクリル系樹脂の具体例としては、例えば、“DISPERBYK”(登録商標)-2000、“BYK”(登録商標)-6919(以上、いずれもビックケミー社製)や、特開2019/89954号公報に記載の樹脂が挙げられる。ランダム重合型アクリル系樹脂としては、特開2013/245221号公報に記載のラジカル重合性基が導入された樹脂が挙げられる。
【0087】
一般式(1)で表される構造を有する樹脂の、感光性組成物またはネガ型感光性組成物中における存在形態としては、少なくとも一部の三級アミノ基が他の含有成分と塩を形成していてもよい。塩形成成分としては、リン酸エステル系樹脂が良く、例えば、片末端にリン酸基を有する直鎖状ポリエーテル(またはポリエーテルポリエステル)系樹脂や、両末端にリン酸基を有する直鎖状ポリエーテル(またはポリエーテルポリエステル)系樹脂が挙げられるが、現像性に優れる点で、両末端にリン酸基を有する直鎖状ポリエーテル系樹脂がより好ましい。片末端にリン酸基を有する直鎖状ポリエーテルポリエステル系樹脂の具体例としては、ポリエチレングリコールとポリカプロラクトンとの直鎖状ブロック共重合体の片末端にリン酸基を有するリン酸モノエステルである、“DISPERBYK”(登録商標)-111(ビックケミー社製)が挙げられる。両末端にリン酸基を有する直鎖状ポリエーテル系樹脂としては、一般式(27)で表される化合物が挙げられ、その含有量は、現像性向上効果と分散安定性とを両立する観点から、一般式(1)で表される構造を有する樹脂に対して0.5~20重量%が好ましい。
【0088】
【化21】
【0089】
一般式(27)中、A23Oは、炭素数1~5のオキシアルキレン基を表す。a69は整数であり、20~100を表す。
[A23O]a69で表される部分構造は、現像性の観点から、オキシエチレン基、オキシn-プロピレン基および/またはオキシイソプロピレン基を含むポリオキシアルキレン鎖であることが好ましく、a69は20~80であることが好ましい。
【0090】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、(c)感光剤を含有する。本発明の感光性組成物がネガ型を有する場合における、また本発明のネガ型感光性組成物における感光剤とは、三級アミノ基を有さずラジカル重合性基を分子内に2つ以上有する化合物、および光重合開始剤のことを意味し、両成分を含有することで紫外線等の活性化学線に感光してラジカル重合反応を起こして光硬化する機能を与え、露光部が現像液に対して不溶化するネガ型のパターンを形成することができる。ラジカル重合性基としては、ビニル基、(メタ)アクリル基が挙げられ、光硬化性に優れる点で(メタ)アクリル基が好ましい。(メタ)アクリル基とは、メタクリル基またはアクリル基を意味する。
【0091】
三級アミノ基を有さずラジカル重合性基を分子内に2つ以上有する化合物としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(3-(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス(4-(メタ)アクリロキシフェニル)フルオレン、DPHA-40H(2分子のジペンタエリスリトールペンタアクリレートがヘキサメチレンジイソシアネートを由来とするウレタン結合で連結された構造を有する10官能モノマー(日本化薬(製))、ε-カプロラクトン変性6官能(メタ)アクリレート、ビスフェノールA骨格を有する2官能(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0092】
現像残渣の抑制と、パターンエッジ形状を両立する観点で、ラジカル重合性基を分子内に5つ以上有する化合物と、4つ以下有する化合物を併用することが好ましく、6つ以上有する化合物と、2つ有する化合物とを併用することがより好ましい。
中でも、光硬化性に優れる点で、一般式(28)で表されるε-カプロラクトン変性6官能アクリレートが好ましく、市販品の具体例として、一般式(28)中、nが2である“KAYARAD”(登録商標)DPCA-20、nが3である同DPCA-30、nが6である同DPCA-60、nが6である同DPCA-120(以上、いずれも日本化薬製)が挙げられる。
【0093】
さらに、画素分割層の透明導電膜に対する密着性を向上できる点で、一般式(29)で表されるビスフェノールA骨格を有する2官能(メタ)アクリレートが好ましく、市販品の具体例として、一般式(29)中、A24Oがオキシエチレン基であり、X18およびX19が水素原子であり、a70とa71の和が4である“ライトアクリレート”(登録商標)BP-4EAL、A25Oがオキシイソプロピレン基であり、X18およびX19が水素原子であり、a70とa71の和が4である同BP-4PA(以上、いずれも共栄社製)が挙げられる。さらに、膜の疎水性を適度に高めて現像時の剥がれを抑制し、画素分割層のパターンエッジを低テーパー形状とする上で、フルオレン構造を有する2官能アクリレートを併用することが好ましく、具体例として、OGSOL EA-0250P、同EA-0200、同EA-0300(以上、いずれも大阪ガスケミカル製)が挙げられる。
【0094】
【化22】
【0095】
一般式(28)中、nは整数であり、1~6を表す。
一般式(29)中、a70およびa71は整数であり、1~4を表す。A24OおよびA25Oは、それぞれ独立に、炭素数1~3のオキシアルキレン基を表す。X18およびX19は、互いに同一であり、水素原子またはメチル基を表す。
三級アミノ基を有さずラジカル重合性基を分子内に2つ以上有する化合物の含有量は、現像残渣の抑制と、パターンエッジの低テーパー形状を両立する観点で、ネガ型感光性組成物中の全固形分中、10~40重量%が好ましい。
【0096】
光重合開始剤としては、例えば、オキシムエステル系光重合開始剤、アルキルフェノン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤が好ましく挙げられる。
オキシムエステル系光重合開始剤としては、構造式(30)で表される化合物である“アデカクルーズ”(登録商標)NCI-831E((株)ADEKA製、「以下、NCI-831E」)、構造式(31)で表される化合物、特開2008/100955号公報に記載の化合物、国際公開2006/018405公報に記載の化合物、構造式(32)で表される化合物である“Irgacure”(登録商標)OXE02(以下、「OXE02」)などが挙げられる。なお、NCI-831Eは、特許文献4に記載のNCI-831と同一の構造である。
【0097】
【化23】
【0098】
【化24】
【0099】
アルキルフェノン系光重合開始剤としては、2-ヒドロキシ-1-(4-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル)フェニル)-2-メチルプロパン-1-オンである“Omnirad”(登録商標)127、2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-4-モルフォリノブチロフェノンである“Omnirad”(登録商標)369、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノンである“Omnirad”(登録商標)379EG(以上、いずれもIGM Resins社)などが挙げられる。アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイドである“Omnirad”(登録商標)TPO H、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイドである“Omnirad”(登録商標)819などが挙げられる。これら光重合開始剤は2種以上を組み合わせて含有させてもよく、中でも、露光時の膜の底部硬化性に優れ、現像残渣の抑制に優れる点で、少なくともオキシムエステル系光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤の含有量は、現像残渣の抑制と、パターンエッジのテーパー形状を両立する観点で、ネガ型感光性組成物中の全固形分中、1~10重量%が好ましい。
【0100】
一方で、本発明の感光性組成物がポジ型感光性組成物の場合、(c)感光剤とは、キノンジアジド化合物のことを意味し、紫外線等の活性化学線に感光してインデンカルボン酸を生じて現像液に対する溶解性を高める機能を与え、露光部の膜の溶解性を、未露光部の膜の溶解性と比べて相対的に高くすることでポジ型のパターンを形成することができる。キノンジアジド化合物としては、露光感度に優れる点でナフトキノンジアジド化合物が好ましい。
【0101】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、さらに、(d)アルカリ可溶性樹脂を含有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂とは、その構造中にアルカリ可溶性基として、カルボキシル基および/または水酸基を有し、アミノ基およびリン酸基を有さず、かつ上述の(b)成分に属さない樹脂のことをいう。カルボキシル基および/または水酸基を有することで現像液に対する溶解性を有し、ネガ型またはポジ型のフォトリソグラフィにおいて未露光部または露光部を選択的に除去しやすくなり、画素分割層のパターニング性が良好なものとなる。
【0102】
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体(アルカリ可溶性ポリアミック酸樹脂)、アルカリ可溶性エポキシアクリレート樹脂、アルカリ可溶性カルド樹脂、アルカリ可溶性アクリル樹脂、アルカリ可溶性ウレタン(メタ)アクリレート樹脂、アルカリ可溶性ポリベンゾオキサゾール樹脂、アルカリ可溶性ポリベンゾオキサゾール前駆体、アルカリ可溶性ポリシロキサン樹脂、アルカリ可溶性ノボラック樹脂などが挙げられる。これらを2種以上組み合わせて含有させてもよい。
【0103】
なお、本明細書中において、アルカリ可溶性カルド樹脂とは、分子内にカルド骨格を有し、かつイミド骨格を有さないアルカリ可溶性樹脂のことを意味する。一方、カルド骨格を有する構造単位を有するアルカリ可溶性ポリイミド樹脂は、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂に分類するものとする。カルド骨格とは、環状構造を構成する環炭素原子である4級炭素原子に、2つの芳香族基が単結合で繋がった骨格をいう。
【0104】
中でも、冷凍下において、一般式(1)で表される構造を有する樹脂による分散安定化効果を阻害することがない点から、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂、アルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、アルカリ可溶性アクリル樹脂が好ましい。(d)成分は、画素分割層の耐熱性を向上させる上で、少なくともアルカリ可溶性ポリイミド樹脂および/またはアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含有することがより好ましい。
【0105】
アルカリ可溶性ポリイミド樹脂としては、フェノール性水酸基を有するものが好ましく、一般式(33)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性ポリイミド樹脂が挙げられる。
【0106】
【化25】
【0107】
一般式(33)中、R19は4~10価の有機基を表す。R20は2~8価の有機基を表す。R21およびR22は、フェノール性水酸基を表す。pおよびqは整数であり、それぞれ独立して、0~6を表す。
一般式(33)中、R19-(R21)pは、酸二無水物の残基を表す。R19は、芳香族環または環状脂肪族基を有する、炭素原子数5~50の有機基が好ましい。
酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、4,4-オキシジフタル酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
【0108】
一般式(33)中、R20-(R22)qはジアミンの残基を表す。R20は、芳香族環または環状脂肪族基を有する、炭素原子数5~40の有機基が好ましい。
ジアミンとしては、例えば、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルプロパン、ジアミノジフェニルヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビストリフルオロベンジジン、2,2’-ビストリフルオロベンジジン、2,5-ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,6-ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンが挙げられる。
【0109】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、一般式(1)で表される構造を有する樹脂の分散安定化効果を高める上で、後述する溶剤のうち、アセテート系溶剤を含有することが望ましい。アセテート系有機溶剤に対する溶解度を高めるため、一般式(33)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性ポリイミド樹脂は分子内にフッ素原子を有することが好ましい。具体例としては、構造式(34)および/または(35)で表される酸二無水物由来の構造単位と、構造式(36)で表されるジアミン由来の構造単位とを有する樹脂が好ましく挙げられる。
【0110】
【化26】
【0111】
アルカリ可溶性ポリイミド樹脂の酸価は、現像残渣を抑制する上で、100mgKOH/g以上が好ましい。現像工程でのパターンエッジ剥がれを抑制する上で、酸価は400mgKOH/g以下が好ましい。酸価とは、電位差自動滴定装置(AT-510;京都電子工業(株)製)を用い、滴定試薬として0.1mol/LのNaOH/エタノール溶液、滴定溶剤としてキシレン/ジメチルホルムアミド=1/1(重量比)を用いて、「JIS K2501(2003)」に基づき、電位差滴定法により測定して求めることができる。
【0112】
本明細書中、アルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂とは、エチレン性不飽和モノカルボン酸が有するカルボキシル基を、母体のエポキシ樹脂が有するエポキシ基に開環付加させることによりエチレン性不飽和基を導入し、さらにエポキシ基の開環により生じた水酸基の少なくとも一部に、多塩基性カルボン酸(またはその無水物)を付加させることによりカルボキシル基を導入して得られる、ラジカル重合性基を有する酸変性エポキシ樹脂のうち、分子内にカルド骨格を有さない樹脂のことをいう。「(メタ)アクリレート樹脂」との表記は、メタクリル基および/またはアクリル基を有する樹脂であることを意味する。
【0113】
母体となるエポキシ樹脂としては、ビフェニル構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂を変性するために用いるエチレン性不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。多塩基性カルボン酸(またはその無水物)としては、例えば、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物が挙げられる。
アルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂のPGMEA溶液の市販品としては、例えば、ZAR-1494H、ZAR-2001H、ZFR-1491H、ZCR-1569H、ZCR-1797H、ZCR-1798H、ZCR-1761H(いずれも、日本化薬(株)製)が挙げられる。
【0114】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物に好ましく用いることのできるアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂としては、銀合金膜上での現像性に優れる点で、エポキシ基の開環により生じた水酸基を残基として有する、一般式(37)で表される構造を有するアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂が挙げられる。
【0115】
【化27】
【0116】
一般式(37)中、*は、芳香環を構成する炭素原子との結合部位を表す。R23は水素原子またはメチル基を表す。中でも、銀合金膜上での現像性に優れる点で、一般式(37)で表される構造に加えて、ビフェニル構造を有するものがよく、具体例として、一般式(38)で表される構造を有することが好ましく、上記市販品の群のうち、ZCR-1569H、ZCR-1797H、ZCR-1798H、ZCR-1761Hが該当する。
【0117】
【化28】
【0118】
アルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の酸価は、現像残渣を抑制する上で、30mgKOH/g以上が好ましい。現像工程でのパターンエッジ剥がれを抑制する上で、200mgKOH/g以下が好ましい。
アルカリ可溶性アクリル樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート系化合物を2種類以上選択し、共重合して得られる樹脂が挙げられる。(メタ)アクリレート系化合物としては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソボルニルアクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、3-(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-3-エチルオキセタン、(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、オキサゾリドン(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0119】
中でも、銀合金膜上における現像性を高める上で、(d)成分は、構造式(39)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性アクリル樹脂を含有することが好ましい。また、適度な露光感度と現像液に対する溶解速度を付与できる点で、後述する厚膜部位と薄膜部位とを面内に有する画素分割層をハーフトーン加工により形成する場合において好ましく用いることができる。
上記のエチレン性不飽和二重結合を分子内に1つ有する(メタ)アクリレート系化合物のうち、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート由来の構造単位が構造式(39)で表される構造単位に相当する。具体例としては、メタクリル酸/2-ヒドロキシエチルメタアクリレート/ベンジルメタクリレート共重合体、アクリル酸/4-ヒドロキシブチルアクリレート/2-エチルヘキシルメタクリレート共重合体が好ましく挙げられる。
【0120】
【化29】
【0121】
一般式(39)中、R24は水素原子またはメチル基を表す。R25は二価の連結基であり、炭素数2~6の炭化水素基を表す。
アルカリ可溶性アクリル樹脂の酸価は、現像残渣を抑制する上で、5mgKOH/g以上が好ましい。現像工程でのパターンエッジ剥がれを抑制する観点から、200mgKOH/g以下が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂として、前述のアルカリ可溶性ポリイミド樹脂および/またはアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂に加えて、構造式(39)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性アクリル樹脂を含有することが特に好ましい。
【0122】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、さらに、溶剤を含有することが好ましい。溶剤を含有することで感光性組成物の粘度を所望の塗布方式に応じて調整し、塗布性を向上することができる。
溶剤としては、例えば、エーテル系溶剤、アセテート系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤などが挙げられ、中でも、一般式(1)で表される構造を有する樹脂の分散安定化効果を向上できることからアセテート系溶剤を含有することが好ましい。
【0123】
アセテート系有機溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、n-プロピルアセテート、ブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテートが挙げられる。中でも、分散安定化効果を向上できる点から、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」)、3-メトキシブチルアセテート(以下、「MBA」)が好ましい。また、プリベーク時の乾燥速度を調整するため、3-メトキシ-1-ブタノール(以下、「MB」)や、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどを少量併用してもよい。
【0124】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、さらに、水を含有していてもよい。水を僅かに含有させることにより(a)顔料の分散安定性が向上する場合がある。水の含有量は感光性組成物中、1重量%以下が好ましく、0.5重量%以下がより好ましい。水を含有する場合、その一部が顔料表面の吸着水として存在することが望ましい。
【0125】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、分散助剤として有機色素誘導体(シナジスト)を含有しても構わない。有機色素誘導体とは、酸性官能基、塩基性官能基および中性官能基から選ばれる官能基が、有機色素骨格と結合した化合物のことをいい、有機色素骨格とは、顔料または染料などの色素を由来とする骨格を意味する。有機色素誘導体は、複数種の顔料表面において分散剤の被吸着力の差異を少なくすることで特定の顔料が選択的に再凝集する傾向や、貯蔵中の色分かれを抑制することができる。
【0126】
母体となる色素としては、ペリレン系色素、ペリノン系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、アゾメチン系色素、アントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、キサンテン系色素、トリアリールメタン系色素、インジゴ系色素、チオインジゴ系色素、インジゴイド系色素、キノフタロン系色素が挙げられる。酸性官能基としては、構造式(40)で表されるスルホ基や、構造式(41)で表されるカルボキシル基を有する芳香族基が挙げられる。塩基性官能基としては、スルホンアミド構造またはトリアジン環からなる連結基を介して末端に3級アミノ基を1つまたは複数有する有機基が挙げられる。中性官能基としては、構造式(42)で表されるフタルイミド構造を有する有機基が挙げられる。
【0127】
【化30】
【0128】
構造式(40)、構造式(41)および構造式(42)中、*は色素骨格との結合部位を表す。
(a-1)成分に対する分散安定化効果を高める上で、例えば、構造式(43)で表される化合物を好ましく用いることができる場合がある。(a-2)成分に対する分散安定化効果を高める上では、例えば、構造式(44)で表される化合物を好ましく用いることができる場合がある。
【0129】
【化31】
【0130】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、熱架橋剤を含有させてもよい。熱架橋剤を含有させることで画素分割層形成後の電極表面の平滑性を向上できる場合がある。熱架橋剤としては多官能エポキシ化合物がよく、好ましい市販品の具体例としては、TEPIC-L、TEPIC-S、TEPIC-PAS(以上、いずれも日産化学工業製)、NC-3000、XD-1000、XD-1000H(以上、いずれも日本化薬製)が挙げられる。
【0131】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は、その他成分として、さらに、界面活性剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含有しても構わない。
【0132】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物を調製する方法としては、例えば、(a)顔料と(b)成分と溶剤、または(a-1)成分もしくは(a-2)成分と(b)成分と溶剤、を混合して、湿式メディア分散処理により顔料分散液を作製し、次いで(c)感光剤およびその他成分を、該顔料分散液中に添加し撹拌して、必要に応じてフィルタ濾過を行うことで調製してもよい。
【0133】
湿式メディア分散処理を行なうための分散機としては、例えば、“レボミル”(登録商標)(浅田鉄工製)、“ナノ・ゲッター”(登録商標)(アシザワファインテック製)、“DYNO-MILL”(登録商標)(Willy A.Bachofen社製)、“スパイクミル”(登録商標)((株)井上製作所製)、“サンドグラインダー”(登録商標)(デュポン社製)などのビーズミルが挙げられる。分散機用メディアとしては、ジルコニアビーズ、ジルコンビーズまたは無アルカリガラスビーズが挙げられる。また、ビーズ直径は0.03~5mmφが好ましく、真球度が高いほど好ましい。市販品の具体例としては、“トレセラム”(登録商標)(東レ(株)製)が挙げられ、後述する所望の平均分散粒子径を得る上で、特に0.05mmφ、0.4mmφ、1mmφ、5mmφの使用が好ましい。
【0134】
湿式分散機の運転条件は、後述する顔料の平均分散粒子径が所望の範囲となるように適宜設定すればよい。顔料分散液中、またはそれを配合して得られる感光性組成物またはネガ型感光性組成物中に含有する全ての粒子成分の平均分散粒子径は、画素分割層の形成工程において膜中での顔料由来の再結晶異物の発生による電圧印加時の短絡を回避する上で30nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。粗大粒子による電圧印加時の短絡を回避する上で、200nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましい。平均分散粒子径とは、光源(波長532nm/10mW、半導体励起固体レーザー)に対する光散乱強度を基準とした顔料粒子の二次粒子径D50(累積50%平均径)のことであり、D50は動的光散乱法の粒度分布測定装置「SZ-100(堀場製作所製)」を用いて、細かい粒子径の側を基点(0%)とした累積平均径として算出することができる。
【0135】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物は画素分割層形成の用途に好ましく用いることができる。
【0136】
本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物を用いた画素分割層を形成する方法について説明する。画素分割層は、例えば、塗布工程、プリベーク工程、露光工程、現像工程、キュア工程をこの順に含むフォトリソグラフィ法により得ることができる。
塗布工程においては、感光性組成物またはネガ型感光性組成物を基板に塗布して塗布膜を得る。基板としては、例えば、トップエミッション型の有機表示装置を製造する場合、塗布工程に用いる塗布装置としては、例えば、スリットコーター、スピンコーター、グラビアコーター、ディップコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、スプレーコーター、スクリーン印刷機、インクジェットが挙げられる。画素分割層はパネル構成上、キュア工程後の時点で0.5~3μm程度の膜厚となるように形成されるため、薄膜塗布に好適で塗布欠陥が発生しづらく、膜厚均一性と生産性に優れることから、スリットコーターまたはスピンコーターが好ましく、省液の観点からスリットコーターがより好ましい。
【0137】
プリベーク工程においては、加熱により塗布膜中の溶剤を揮散させることによりプリベーク膜を得る。加熱装置としては、例えば、熱風オーブン、ホットプレート、遠赤外線オーブン(IRオーブン)などが挙げられる。ピンギャッププリベークあるいはコンタクトプリベークを行っても構わない。プリベーク温度は、50~150℃が好ましく、プリベーク時間は、30秒間~30分間が好ましい。膜厚均一性をより向上させるため、塗布工程の後に真空/減圧乾燥機により塗布膜が含む溶剤の一部を揮散させた後に、加熱によるプリベーク工程を行ってもよい。
【0138】
露光工程においては、プリベーク膜の膜面側から、露光マスクを介して活性化学線を照射して露光膜を得る。露光工程に用いる露光装置としては、ステッパー、ミラープロジェクションマスクアライナー(MPA)、パラレルライトマスクアライナー(PLA)などが挙げられる。露光時に照射する活性化学線としては通常、j線(波長313nm)とi線(波長365nm)とh線(波長405nm)とg線(波長436nm)などの混合線、もしくはi単線であり、露光量は通常10~500mJ/cm(i線換算値)である。
【0139】
露光マスクとしては、例えば、ガラス、石英またはフィルムなどの露光波長における透光性を有する基材の片側の表面に、クロムなどの金属や黒色有機樹脂からなる露光光遮蔽性を有する薄膜がパターン状に成膜されたマスクが挙げられる。開口部のみ活性化学線を透過させてパターン露光することにより、露光部と未露光部とを有する露光膜を得る。
【0140】
露光部とは、マスク開口部を介して露光光が照射された部位をいい、未露光部とは露光光が照射されない部位をいう。また、パネル部材構成におけるスペーサー機能を兼ね備えた層として用いる場合、画素分割層は薄膜部位と厚膜部位とを面内に有していてもよい。薄膜部位と厚膜部位とを有する画素分割層を得る方法としては、露光工程において露光光領域の光透過率が異なる複数種の開口部が形成されたハーフトーン露光マスクを介してパターン露光する方法、いわゆるハーフトーン加工が挙げられる。
【0141】
現像工程においては、本発明の感光性組成物がネガ型感光性組成物である場合、未露光部のみを除去してパターン状の現像膜を得る。未露光部が画素分割層の開口部となり、電極が露出する。ポジ型感光性組成物である場合、露光部を除去してパターン状の現像膜を得る。露光部が画素分割層の開口部となり、電極が露出する。開口部は最終的に有機EL表示装置における発光画素部となる。現像方式としては、例えば、シャワー方式、ディッピング方式、パドル方式などの方法で、アルカリ水溶液である現像液に露光膜を10秒~5分間浸漬する方法が挙げられる。
【0142】
パドル方式とは、現像液の塗布またはシャワー直後に、静置させることにより未露光部を溶解し除去する方式のことをいう。現像液としては、0.3~3.0重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(以下、「TMAH」という)が好ましく、2.38重量%TMAH水溶液が通常用いられる。また、現像後は脱イオン水のシャワーによる洗浄処理および/またはエアー噴射による水切り処理を加えても構わない。
【0143】
キュア工程においては、加熱により現像膜を熱硬化させて耐熱性を向上させると同時に、水分、浸透し残留した現像液などの成分を揮散させることで、画素分割層を得る。加熱装置としては、例えば、熱風オーブン、IRオーブンなどが挙げられる。加熱温度は、十分に熱硬化して高い発光特性を得る上で230~300℃が好ましい。
以上の各工程を経て本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物の硬化膜を含む画素分割層を得ることができる。
【0144】
画素分割層の膜厚1.0μmあたりの光学濃度(Optical Density)は、外光反射を抑制して表示装置としての価値を高める上で、0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましい。現像残渣の発生を抑制し、かつ非点灯となる画素の発生を抑制する上で、2.5以下が好ましく、2.0以下がより好ましい。光学濃度とは、透明基材上に膜厚1.5μmの膜厚となるように形成した画素分割層を、光学濃度計(X-Rite社製;X-Rite 361T」を用いて入射光強度と透過光強度を測定し、以下の式から算出された値を、膜厚の値である1.5で除した値のことを意味し、光学濃度が高いほど遮光性が高いことを示す。透明基材としては、透明ガラス基材である「テンパックス(AGCテクノグラス(株)製)」を好ましく用いることができる。
【0145】
光学濃度 = log10(I/I)
:入射光強度
I:透過光強度。
【0146】
次いで、本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物の硬化物を含む画素分割層を具備する有機EL表示装置について説明する。
有機EL表示装置は、例えば、第一電極、画素分割層、発光画素、第二電極を具備する構成が挙げられる。図1に、本発明の実施形態の具体例として好ましく挙げられる有機EL表示装置におけるTFT基板の断面図を示す。
【0147】
基材6の表面に、ボトムゲート型またはトップゲート型のTFT1(薄膜トランジスタ)が行列状に設けられており、TFT1と、TFT1に接続された配線2とを覆う状態でTFT絶縁層3が形成されている。さらに、TFT絶縁層3の表面には、平坦化層4が形成されており、平坦化層4には配線2を開口するコンタクトホール7が設けられている。平坦化層4の表面には、第一電極5がパターン形成されており、配線2に接続されている。第一電極5のパターン周縁を囲むようにして、画素分割層8が形成されている。画素分割層8には開口部が設けられており、開口部には有機EL発光材料を含む、発光画素9が形成されており、第二電極10が、画素分割層8と発光画素9とを覆う状態で成膜されている。以上の積層構成からなるTFT基板を真空下で封止した後に発光画素部に直接電圧を印加すれば、有機EL表示装置として発光画素9を発光させることできる。
【0148】
発光画素9は、光の3原色である赤、青、緑領域それぞれの発光ピーク波長を有する異なる種類の画素が配列したもの、もしくは白色の発光光を放つ発光画素を全面に作製し、別途の積層部材として赤、青、緑のカラーフィルタを組み合わせたものであってもよい。通常、表示される赤色領域のピーク波長は、560~700nm、青色領域のピーク波長は420~500nm、緑領域のピーク波長は、500~550nmである。発光画素を構成する有機EL発光材料としては、発光層に加え、さらに正孔輸送層および電子輸送層を組み合わせた材料を好適に用いることができる。
【0149】
発光画素をパターン形成する方法としてはマスク蒸着法が挙げられる。マスク蒸着法とは、蒸着マスクを用いて有機化合物を蒸着してパターニングする方法であり、具体的には、所望のパターンを開口部とした蒸着マスクを基板側に配置して蒸着を行う方法が挙げられる。高精度の蒸着パターンを得るためには、平坦性の高い蒸着マスクを基板に密着させることが重要であり、一般的に、蒸着マスクに張力をかける技術や、基板背面に配置した磁石によって蒸着マスクを基板に密着させる技術などを用いることができる。
【0150】
トップエミッション型有機EL表示装置である場合、第一電極5としては、金属反射層の表面に、透明導電膜が積層された積層パターンが挙げられる。トップエミッション型とは、発光画素から放たれる発光光を、第二電極を介して基板6とは反対方向に取り出す発光方式のことをいう。金属反射層としては、可視光線の反射率と導電性に優れることから、銀合金膜が通常用いられる。銀合金とは、銀と、銀以外の金属からなる合金であり、かつ銀原子の割合が60.0~99.9重量%の範囲内にある合金のことをいう。可視光線の反射率と導電性を高める上で90.0重量%以上が好ましく、化学的安定性を高める上で99.5重量%以下が好ましい。銀合金の具体例としては、Ag/Cu(銀と銅との合金)、Ag/Cu/Pd(銀と銅とパラジウムとの合金)、Ag/Cu/Nd(銀と銅とネオジムとの合金)が好ましく挙げられる。有機EL発光素子が具備する第一電極または後述する第二電極の成膜に用いることができるスパッタリング用銀合金ターゲットの市販品としては、“DIASILVER”(登録商標)シリーズ(三菱マテリアル(株)製)が挙げられる。
【0151】
透明導電膜としては、ITO(Indium Tin Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)などの導電性金属酸化物を用いることができる。中でも、透明性と導電性に優れることから、ITOが通常用いられる。中でも、銀合金の劣化を抑制する上で、アモルファスITO(以下、「a-ITO)と略記することがある。)または低結晶性ITOが好ましい。本明細書中、低結晶性ITOとは、スパッタ法などで得られたアモルファスITO膜を140~200℃の温度領域でのみ熱処理をしたITOを意味する。アモルファスITOまたは低結晶性ITOは、画素分割層形成時におけるキュア工程(例えば、230℃以上)での熱により実質的に高温アニール処理され、最終的に得られる発光素子中では高結晶性ITOの形態に変換されていても構わない。
【0152】
発光画素の輝度を向上させるために、反射率を高める上で金属反射層の膜厚は50nm以上が好ましく、透過率を高める上で透明導電膜の膜厚は15nm以下が好ましい。
第一電極5を形成する方法としては、スパッタ法により金属反射層を全面成膜した後にエッチング用ポジ型レジストをフォトリソグラフィ法によりパターン状のレジスト膜を得て、レジスト非形成部の金属反射層のみをエッチング液により除去し、レジスト剥離液によりレジスト膜を除去し、さらに同様の手順で同パターン状の透明導電膜を積層する。透明導電膜は、金属反射層の上部だけでなく、側面部を覆うようにして形成されても構わない。また、側面部を覆う積層構成でない場合、金属反射層と透明導電膜とを一括形成してもよい。金属反射層の基板に対する密着性を高めるため、基板/透明導電膜/金属反射層/透明導電膜の積層構成であってもよい。
【0153】
銀合金膜用のエッチング液としては、例えば、リン酸と硝酸との混酸などの無機系エッチング液を用いることができる。市販品としては、SEA-1、SEA-2、SEA-3、SEA-5(以上、いずれも関東化学製)が挙げられる。結晶性ITO用のエッチング液としては、例えば、塩酸などを含有する無機酸系エッチング液を用いることができ、市販品としては、ITO-02、ITO-301(以上、いずれも関東化学製)が挙げられる。アモルファスITO、IZO用のエッチング液としては、例えば、シュウ酸などを含有する有機酸系エッチング液を用いることができ、市販品としては、ITO-07N、ITO-101N(以上、いずれも関東化学製)が挙げられる。エッチング用ポジ型レジストとしてはアルカリ可溶性ノボラック系樹脂を含有するポジ型感光性組成物を用いることができる。レジスト剥離液としては有機アミン系水溶液を用いることができ、市販品としては、例えば、“アンラスト”(登録商標)M6、同M6B、同TN-1-5、同M71-2(以上、いずれも三若純薬研究所)が挙げられる。
【0154】
第二電極10としては、可視光線の透過性に優れる点で、Ag/Mg(銀とマグネシウムとの合金)からなる銀合金膜を好ましく用いることができ、スパッタ法で全面成膜して形成することができる。第二電極の膜厚は、電極の断線を回避する上で10nm以上が好ましい。透過率を高めて発光画素の輝度のロスを少なくする上で、40nm以下が好ましい。
基板6にガラスなどに代表される硬質の板状基板を用いれば、曲げることができないリジッドタイプの有機EL表示装置とすることができる。ガラスとしては、アルカリ金属元素の含有量が0.5%未満であり、ケイ素を主成分とする無アルカリガラスを好適に用いることができる。中でも、熱膨張係数が小さく、250℃以上の高温プロセスにおける寸法安定性に優れたものがよく、例えば、OA-10G、OA-11(以上、いずれも日本電気硝子(株)製)、AN-100(旭硝子(株)製)が挙げられ、その厚さは、物理的耐久性の観点から通常0.1~0.5mmである。
【0155】
一方で、基板6にフレキシブル基板を用いれば、曲げることができるフレキシブルタイプの有機EL表示装置とすることができる。フレキシブル基板としては、屈曲性が高く機械的強度に優れたポリイミド樹脂からなる基板を好適に用いることができ、これを作製する方法としては、ポリアミド酸を含む溶液を仮支持体の表面に塗布し、次いで300~500℃の高温で加熱処理することでポリアミド酸をイミド化してポリイミド樹脂に変換した後に仮支持体をレーザーなどで剥離する方法が挙げられる。ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド系溶剤中で反応させて合成することができ、中でも、熱線膨張係数が小さく寸法安定性に優れる点で、芳香族テトラカルボン酸二無水物の残基と、芳香族ジアミン化合物の残基とを有するポリアミド酸が好ましい。具体例としては、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の残基と、p-フェニレンジアミンの残基とを有するポリアミド酸を挙げることができる。その厚さは、通常10~40μmであり、上記無アルカリガラスを用いる場合と比べて、基板6を薄くすることができる。
【0156】
次に本発明の第三の態様である有機EL表示装置について説明する。
本発明の第三の態様である有機EL表示装置は、三級アミノ基を分子内に2つ以上有し、かつ一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有する画素分割層を具備する。
【0157】
画素分割層が三級アミノ基を分子内に2つ以上有し、かつ一般式(1)で表される構造を有する樹脂を含有することにより、非点灯となる画素の発生を抑制することができる。
【0158】
非点灯となる画素の発生を抑制する観点から、有機EL表示装置がトップエミッション型であることが好ましい。
【0159】
本発明の有機EL表示装置が具備する画素分割層は、膜厚0.5μm以上2.0μm未満の薄膜部位と、膜厚2.0μm以上5.0μm以下の厚膜部位とを有し、該薄膜部位と該厚膜部位の膜厚の差が1.0μm以上の部位を有することが好ましい。ハーフトーン加工性の観点から、該薄膜部位と該厚膜部位の膜厚の差は1.0μm以上2.0μm以下がより好ましい。ここでいう薄膜部位、厚膜部位とは、有機EL表示装置の表示エリア内における画素分割層中、開口部エッジ部分のうち傾斜した部位を除き、最も膜厚が薄い部位、最も膜厚が厚い部位のことをそれぞれ意味する。
【0160】
膜厚2.0μm以上5.0μm以下の厚膜部位はスペーサーとして機能させることが好ましい。一方で、膜厚0.5μm以上2.0μm未満の薄膜部位は発光画素を配置するための開口部を設けることが好ましく、隔壁状に形成することがよい。また、薄膜部位と、厚膜部位の膜厚の差が1.0μm以上の部位を有することにより、前述のマスク蒸着法による発光画素のパターン形成時、厚膜部位を凸部状のスペーサーとして機能させ、蒸着マスクとの接触による薄膜部の損傷や、蒸着マスク自体の損傷を回避でき、有機EL表示装置を生産する際の歩留まりを向上することができる。このような画素分割層は、厚膜部位を有する層を、薄膜部位を有する層の表面に積層して二層で形成することにより得ても良いが、工程数の削減の観点から、前述のハーフトーン加工により一括して形成することが好ましい。
【実施例
【0161】
以下に本発明を、その実施例および比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
まず、各実施例および比較例における評価方法について説明する。
<必要最低露光量の算出>
150mm×150mmの無アルカリガラス基板の表面に、スパッタ法によりアモルファスITO膜を全面成膜し、乾燥窒素雰囲気下150℃30分間の低温アニール処理を行い、膜厚10nmの低結晶性ITO膜を具備する基板を得た。低結晶性ITO膜の表面に、ネガ型感光性組成物を、最終的に得られる硬化膜の厚さが1.5μmとなるように回転数を調節してスピンコーターで塗布して塗布膜を得て、ホットプレート(SCW-636;大日本スクリーン製造(株)製)を用いて、塗布膜を大気圧下100℃で2分間プリベークして、プリベーク膜形成基板を得て、それを二枚に割断した。2.38重量%TMAH水溶液を入れたトレーに、一方のプリベーク膜形成基板を浸漬し、プリベーク膜を溶解させ、面内の一部に基板が目視された時点の時間を必要最低現像時間とした。さらに、もう一方のプリベーク膜形成基板を用いて、両面アライメント片面露光装置(マスクアライナーPEM-6M;ユニオン光学(株)製)に、i線のみを透過するi線パスファイタをセットして感度測定用グレースケールマスク(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International社製)を介して、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)でパターニング露光し、露光膜を得た。次いで、フォトリソグラフィ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業(株)製)を用いて必要最低現像時間に対して1.5倍の現像時間、2.38重量%TMAH水溶液でパドル式現像し、さらに、脱イオン水で30秒間リンスした後にエアーブローにより乾燥させ、パターン状の現像膜を具備する現像膜形成基板を得た。次いで、FPD検査顕微鏡(MX-61L;オリンパス(株)製)を用いて、作製した現像膜の解像パターンを観察し、ライン・アンド・スペースパターンの開口寸法40μm幅に対して、マスクバイアス+2μmの条件で、現像膜のパターン線幅が42μmで形成する露光量(mJ/cm:i線照度計の値)を、ネガ型感光性組成物の必要最低露光量(感度)とした。なお、必要最低露光量の算出のために作製した現像膜形成基板を、後述する透明導電膜上の現像残渣評価用基板としてそのまま活用した。
【0162】
<ハーフトーン加工におけるフルトーン露光量の算出>
前述と同様の方法で得た低結晶性ITO膜を具備する基板の表面に、ネガ型感光性組成物を、最終的に得られる硬化膜において、後述するフルトーン露光量の照射を経て形成される厚膜部位の膜厚が3.0μmとなるように回転数を調節してスピンコーターで塗布して塗布膜を得た。ホットプレートを用いて塗布膜を大気圧下100℃で2分間プリベークして、プリベーク膜形成基板を得て、それを二枚に割断した。2.38重量%TMAH水溶液を入れたトレーに、一方のプリベーク膜形成基板を浸漬し、プリベーク膜を溶解させ、面内の一部に基板が目視された時点の時間を必要最低現像時間とした。さらに、もう一方のプリベーク膜形成基板を用いて、前述と同様の方法で感度測定用グレースケールマスクを介して超高圧水銀灯のi線でパターニング露光し、露光膜を得た。次いで、AD-2000を用いて必要最低現像時間に対して1.5倍の現像時間、2.38重量%TMAH水溶液でパドル式現像した。さらに、脱イオン水で30秒間リンスした後にエアーブローにより乾燥させ、パターン状の現像膜を具備する現像膜形成基板を得た。次いで、空気下230℃で30分間加熱して硬化膜形成基板を得て、硬化膜の膜厚が1.5μmで形成されたときの露光量(mJ/cm:i線照度計の値)を、ネガ型感光性組成物のハーフトーン露光量とした。別途、ハーフトーン露光量の値に100を乗じ、30で除した値をフルトーン露光量とした。すなわち、ハーフトーン露光量とは、フルトーン露光量の30%に相当する。
【0163】
(1)硬化膜の光学濃度(OD/μm)の評価
実施例1~16および比較例1~10により得られた、透明ガラス基材である「テンパックス(AGCテクノグラス(株)製)の表面に厚さ1.5μmの硬化膜を形成した光学濃度評価用基板について、光学濃度計(X-Rite社製;X-Rite 361T)を用いて膜面側から面内3箇所において全光学濃度(Total OD値)を測定して平均値を算出し、その数値を1.5で除した値を小数点第二位を四捨五入した小数点第一位までの数値を、硬化膜の厚さ1.0μmあたりのOD値(OD/μm)とした。OD/μmが高いほど遮光性に優れた硬化膜であるとの基準で評価を行った。硬化膜を形成していないテンパックスのOD値を別途測定した結果、0.00であったため、光学濃度評価用基板のOD値を、硬化膜のOD値とみなした。硬化膜の厚さは、触針式膜厚測定装置(東京精密(株);サーフコム)を用いて、面内3箇所において測定し、その平均値の小数点第二位を四捨五入して、小数点第一位までの数値を求めた。
【0164】
(2)透明導電膜上の現像残渣の評価
実施例1~16および比較例1~10により得られた透明導電膜上の現像残渣評価用基板の中央部に位置する開口部10箇所を、光学顕微鏡を用いて倍率100倍に拡大して観察し、各開口部における長径0.1μm以上3.0μm未満の現像残渣の個数を計数した。開口部1箇所あたりに観測された現像残渣の平均個数から、以下の判定基準に基づいて評価し、AAおよびA~Cを合格、D~Eを不合格とした。ただし、長径3.0μmを超える残渣が観られた場合は残渣の平均個数に関わらず、Eと評価した。
AA:現像残渣が全く観られない。
A:5個未満の残渣が観られる。
B:5個以上、10個未満の現像残渣が観られる。
C:10個以上、20個未満の現像残渣が観られる。
D:20個以上の現像残渣が観られる。
E:長径3.0μmを超える現像残渣が観られる。
【0165】
(3)銀合金膜の表面粗さ変化の評価
実施例1~16および比較例1~10により得られた銀合金膜の表面粗さ評価用基板について、測定項目(i)および(ii)を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて以下の測定を行い、μmの単位で出力された値をnmの単位に換算し、小数点第二位を四捨五入して、小数点第一位までの数値を求めた。なお、図2に最大高低差Rmaxの測定箇所を示す断面図を示す。
<測定条件>
原子間力顕微鏡:Dimension Icon(BRUKER社製)
測定エリア:91.9μm×91.9μm(面内256ポイント測定)
試料温度:25℃
出力値:最大高低差(Rmax)
出力単位:μm
<測定項目>
(i)塗布前の銀合金膜の表面の最大高低差(Rmax
(ii)画素分割層形成後の開口部に位置する銀合金膜の表面の最大高低差(Rmax
RmaxからRmaxを差し引いた値が、初期状態である塗布前を基準として、画素分割層形成後の変化を意味し、その値が小さいほど銀合金膜の表面粗さが維持されており、優れていることを示す。以下の判定基準に基づいて評価し、AAおよびA~Cを合格、D~Eを不合格とした。
AA:差分(Rmax-Rmax)が、5.0nm未満である。
A:差分(Rmax-Rmax)が、5.0nm以上、10.0nm未満である。
B:差分(Rmax-Rmax)が、10.0nm以上、50.0nm未満である。
C:差分(Rmax-Rmax)が、50.0nm以上、100.0nm未満である。
D:差分(Rmax-Rmax)が、100.0nm以上、200.0nm未満である。
E:差分(Rmax-Rmax)が、200.0nm以上である。
【0166】
(4)非点灯となる画素の発生率(%)の評価
実施例1~16および比較例1~10により得られたトップエミッション型有機EL表示装置を、10mA/cmの直流駆動により500時間発光させて、1部あたり面内に有する画素部40箇所を倍率50倍でモニター上に拡大表示させて観察した。同一の条件で作製したトップエミッション型有機EL表示装置10部あたりに含まれる非点灯となる画素数を計数して、以下の式により非点灯となる画素の発生率(%)を求め、小数点第一位を四捨五入した値を算出した。なお、評価対象とした全ての画素の合計数は400である。以下の判定基準に基づいて評価し、A~Cを合格、D~Eを不合格とした。
非点灯となる画素の発生率(%)=非点灯となる画素の合計数/全ての画素の合計数×100
A:非点灯となる画素の発生率が、10%未満である。
B:非点灯となる画素の発生率が、10%以上15%未満である。
C:非点灯となる画素の発生率が、15%以上20%未満である。
D:非点灯となる画素の発生率が、20%以上30%未満である。
E:非点灯となる画素の発生率が、30%以上である。
【0167】
以下に、実施例および比較例で用いた各種原料について化学構造や固形分などの情報を示す。
「分散剤1」:構造式(45)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0168】
【化32】
【0169】
「分散剤2」:構造式(46)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0170】
【化33】
【0171】
「分散剤3」:構造式(47)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0172】
【化34】
【0173】
「分散剤4」:構造式(48)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0174】
【化35】
【0175】
「分散剤5」:構造式(49)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0176】
【化36】
【0177】
「分散剤6」:構造式(50)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0178】
【化37】
【0179】
「分散剤7」:構造式(51)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0180】
【化38】
【0181】
「分散剤8」:構造式(52)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有する樹脂に相当する。固形分100重量%)。
【0182】
【化39】
【0183】
「分散剤9」:構造式(53)で表される化合物のPGMEA溶液(一般式(22)で表される樹脂に相当する。固形分20重量%)。
【0184】
【化40】
【0185】
「分散剤10」:構造式(54)で表される化合物(一般式(1)で表される構造を有さない樹脂。固形分100重量%)。
【0186】
【化41】
【0187】
「分散剤11」:構造式(55)で表される化合物(三級アミノ基を分子内に1つ有する。固形分100重量%)。
【0188】
【化42】
【0189】
「Solsperse24000GR」:構造式(56)で表される構造単位を分子内に有する化合物(ルーブリゾール社製:一般式(1)で表される構造を有さない樹脂であり、ポリエチレンイミンを由来とする主鎖に、脂肪族鎖を有する複数の側鎖をグラフトしたポリマー。固形分100重量%)。
【0190】
【化43】
【0191】
構造式(56)中、*は結合部位を表す。
「DISPERBYK-LPN21116」:構造式(57)で表される構造単位と、構造式(58)で表される構造単位と、構造式(59)で表される構造単位とを分子内に有する化合物の、エチレングリコールモノブチルエーテル/1-メトキシ-2-プロピルアセタート溶液(ビックケミー社製:一般式(1)で表される構造を有さない樹脂であり、4級アンモニウム塩基と3級アミノ基とを有するブロック型アクリル共重合体。固形分40重量%)。
【0192】
【化44】
【0193】
「Solsperse20000」:オキシエチレン構造とオキシプロピレン構造とを有する直鎖状ポリアルキレン鎖の片末端に3級アミノ基を1つ有する樹脂(ルーブリゾール社製:一般式(1)で表される構造を有さない樹脂。固形分100重量%)。
「DISPERBYK-167」:イソシアヌレート環とポリカプロラクトン鎖とを分子内に有するウレタン樹脂の固形分52重量%溶液(ビックケミー社製:一般式(1)で表される構造を有さない樹脂)。
「DISPERBYK-111」:ポリエチレングリコールとポリカプロラクトンとの直鎖状ブロック共重合体の片末端にリン酸基を有するリン酸モノエステル系分散剤(ビックケミー社製:一般式(1)で表される構造を有さない樹脂。固形分100重量%)。
「分散助剤a」:構造式(44)で表される化合物。
「分散剤12」:構造式(60)で表される化合物(本明細書中における樹脂に属さない低分子化合物。固形分100重量%)。
【0194】
【化45】
【0195】
分散剤1~12について、分子内に有する3級アミノ基の数や、一般式(1)で表される構造の有無などの情報を整理して表1に示す。
【0196】
【表1】
【0197】
「ZCR-1569H」:一般式(38)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂のPGMEA溶液(日本化薬製:固形分酸価98mgKOH/g:重量平均分子量4500:固形分70重量%)。
「ZCR-1797H」:一般式(38)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂のPGMEA溶液(日本化薬製:固形分酸価98mgKOH/g:重量平均分子量6400:固形分62重量%)。
「WR-301」:アルカリ可溶性カルド樹脂のPGMEA溶液(ADEKA製:固形分酸価98mgKOH/g:重量平均分子量5500:固形分42重量%)。
「ベンゾジフラノン系黒色顔料1」:構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料(BET法による比表面積30m/g)。
【0198】
(合成例1:アルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aの合成)
乾燥窒素気流下、150.15gの2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(0.41mol)、6.20gの1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.02mol)、および、末端封止剤である13.65gの3-アミノフェノール(0.13mol)を、有機溶剤である500.00gのN-メチル-2-ピロリドン(以下、「NMP」)に溶解し、そこに155.10gのビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(0.50mol)および150gのNMPを加えて20℃で1時間撹拌し、さらに水を除去しながら180℃で4時間撹拌した。反応終了後、反応液を10Lの水に投入し、生成した沈殿物を濾過して集め、水で5回洗浄し、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥して、白色粉末状であり、重量平均分子量(Mw)が25000のアルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aを合成した。
【0199】
(合成例2:アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bの合成)
乾燥窒素気流下、液温120℃に維持して攪拌中の260.83gのPGMEA中に、漏斗を用いて、72.10gの4-ヒドロキシブチルアクリレート(0.50mol)と、92.15gの2-エチルヘキシルアクリレート(0.50mol)と、1.47gのアクリル酸(0.02mol)と、重合開始剤である8.16gのt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエートとの混合物を1時間かけて滴下し、最終的に得られる共重合体の重量平均分子量が10000となるまで、120℃で攪拌して共重合して樹脂溶液を得た。これを25℃に冷却した後にPGMEAを用いて固形分30重量%に希釈し、アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bを得た。アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bは、4-ヒドロキシブチルアクリレート/2-エチルヘキシルアクリレート/アクリル酸=49/49/2のmol%比率からなる共重合体を含有するPGMEA溶液である。
【0200】
(合成例3:シリカからなる被覆層を表面に有するベンゾジフラノン系黒色顔料2の合成)
500.00gの構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料を、4500.00gの脱イオン水を入れたガラス容器に投入してディゾルバーで攪拌し、水性顔料懸濁液の予備攪拌液を得た。これをチューブポンプで吸い上げ、0.4mmφジルコニアビーズ(東レ製:トレセラム(登録商標))が充填率75体積%で充填されたベッセルを具備するビーズミル内に送液し、吐出量300mL/minで2パス分散を行った。次いで、0.05mmφジルコニアビーズ(東レ製:トレセラム(登録商標))が充填率75体積%で充填されたベッセルを具備するビーズミル内に送液して吐出量300mL/minで6時間循環分散を行い、元のガラス容器内に全量を吐出させ、再びディゾルバーで攪拌した。水性顔料懸濁液のうち10mLをサンプリングし、口径0.45mmのシリンジフィルタで濾過したところ、閉塞することなく全量を通液できることを確認した。pHメーターをその先端電極部がガラス容器内で攪拌中の水性顔料懸濁液の液面から3~5cmの深さで漬かるようにセットし、得られた水性顔料懸濁液のpHを測定したところ、pH4.5(液温25℃)を示した。その後、攪拌しながら水性顔料懸濁液の液温を40℃まで昇温して、30分後に一旦攪拌を止めて、2分後にガラス容器の底に沈降堆積物が無いことを確認し、攪拌を再開した。
【0201】
構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料100重量部に対して、シリカの被覆量が10重量部となるように、ケイ酸ナトリウム(NaO・nSiO・mHO:酸化ナトリウムとして10重量%、二酸化ケイ素として30重量%:アルカリ性)を脱イオン水で100倍希釈した液と、0.001mol/Lの硫酸水溶液とを、水性顔料懸濁液のpHが2以上7未満の範囲で維持されるようにそれぞれの添加速度を調節して同時に並行添加し、構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料の表面にシリカ水和物を析出させて被覆した。次いで、ヌッチェフィルタを用いて濾過および水洗を3回繰り返して水溶性不純物の一部を除去し精製した。イオン性不純物を除去するため、各50gの陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂(いずれもオルガノ製:アンバーライト)を水性顔料懸濁液に添加して12時間攪拌し、濾過して黒色濾物を得た。これを実温90℃のオーブン内で乾燥空気下6時間加熱して水分を除去してパウダー化し、さらに実温250℃のオーブン内で乾燥空気下1時間加熱して脱水焼結させ、シリカからなる被覆層を形成した。
【0202】
最後に、ジェットミルを用いて乾式粉砕処理を30分間行って整粒し、ベンゾジフラノン系黒色顔料2を、460.50g得た。ベンゾジフラノン系黒色顔料2の表面および割断面の元素をSEM-EDXで解析し、顔料表面がケイ素原子と酸素原子で覆われていることを確認した。また、実温800℃の電気炉で6時間焼成することで有機成分を熱分解させて除去した結果、その残分の重量から、ベンゾジフラノン系黒色顔料2の構成成分が、核である100重量部の構造式(4)で表されるベンゾジフラノン系黒色顔料と、被覆材である10重量部のシリカであると考えられた。ベンゾジフラノン系黒色顔料2のBET法による比表面積は、40m/gであった。
【0203】
(合成例4:アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Cの合成)
65.07gの2-ヒドロキシエチルメタクリレート(0.50mol)と、211.45gのベンジルメタクリレート(1.20mol)と、25.83gのメタクリル酸(0.30mol)と、重合開始剤である5.00gの2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)と、200.00gのPGMEAとの混合溶液を作製した。これを、乾燥窒素気流下、液温90℃に維持して攪拌中の261.02gのPGMEA中に漏斗を用いて1時間かけて滴下した。その後、溶液を120℃に昇温して維持し、最終的に得られる共重合体の重量平均分子量が8000となるまで攪拌しながら共重合して樹脂溶液を得た。これを25℃に冷却した後にPGMEAを用いて固形分30重量%となるように希釈し、アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Cを得た。
アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Cは、2-ヒドロキシエチルメタクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=25/60/15のmol%比率からなる共重合体を含有するPGMEA溶液である。
【0204】
(調製例1:顔料分散液1の製造)
37.50gの分散剤1と、53.57gのZCR-1569H(固形分70.00重量%)とを、有機溶剤である783.93gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、125.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料2を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。0.4mmφのジルコニアビーズ(東レ(株)製“トレセラム”(登録商標))が充填されたビーズミルに予備攪拌液を送液し、30分間循環方式で湿式メディア分散処理を行った。さらに、0.05mmφのジルコニアビーズ(東レ(株)製“トレセラム”(登録商標))が充填されたビーズミルに送液し、循環式で湿式メディア分散処理を行い、30分間を経過して以降、分散処理時間が15分間経過するごとにガラス瓶へ適量抜き出してサンプリングした顔料分散液を、動的光散乱法粒度分布測定装置「SZ-100」にセットして平均分散粒子径を測定した。サンプリング後30分間経過後の平均分散粒子径が100±10nmの範囲内となった顔料分散液のうち、分散処理時間が最も短い顔料分散液を「顔料分散液1」とした。なお、顔料分散液1は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料2/分散剤1/ZCR-1569H=100/30/30である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表2に示す。
【0205】
【表2】
【0206】
(調製例2~8:顔料分散液2~8の製造)
分散剤1に替えて、分散剤2~8をそれぞれ用いて、調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液2~8を調製した。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表2に示す。
(調製例9:顔料分散液9の製造)
分散剤1に替えて、分散剤5と分散剤9とを、分散剤5:分散剤9=固形分重量比率2:1になるように用いて、調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液9を調製した。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表3に示す。
【0207】
【表3】
【0208】
(調製例10:顔料分散液10の製造)
34.09gの分散剤5と、74.68gのZCR-1569Hとを、777.60gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、113.64gのベンゾジフラノン系黒色顔料1を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液10を調製した。顔料分散液10は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料1/分散剤5/ZCR-1569H=100/30/46である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表3に示す。
【0209】
(調製例11:顔料分散液11の製造)
37.50gの分散剤5と、37.50gのアルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aとを、800.00gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、125.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料2を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液11を調製した。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表3に示す。
【0210】
(調製例12:顔料分散液12の製造)
37.50gの分散剤5と、48.21gのZCR-1569Hと、3.75gの分散助剤aとを、785.54gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、有機橙色顔料である25.00gのC.I.ピグメントオレンジ43と、有機青色顔料である31.25gのC.I.ピグメントブルー60と、有機青色顔料である31.25gのC.I.ピグメントブルー65と、有機赤色顔料である37.50gのC.I.ピグメントレッド179とを投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液12を調製した。顔料分散液12は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、(a-2)成分/分散助剤a/分散剤5/ZCR-1569H=100/3/30/27である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表3に示す。
【0211】
(調製例13:顔料分散液13の製造)
15.00gのSolsperse20000と、45.00gのアルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aとを、有機溶剤である850.00gのMBAに混合して10分間撹拌した後、90.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料1を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液13を調製した。顔料分散液13は、固形分15.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料1/Solsperse20000/アルカリ可溶性ポリイミド樹脂A=100/16.67/50である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表4に示す。
【0212】
【表4】
【0213】
(調製例14:顔料分散液14の製造)
125.00gのDISPERBYK-LPN21116(固形分40.00重量%)と、71.43gのZCR-1569Hとを、混合溶剤(160.00gのMBと、543.57gのPGMEA)に混合して10分間撹拌した後、100.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料1を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液14を調製した。顔料分散液14は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料1/DISPERBYK-LPN21116/ZCR-1569H=100/50/50である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表4に示す。
【0214】
(調製例15:顔料分散液15の製造)
125.00gのDISPERBYK-LPN21116と、6.00gのDISPERBYK-111と、62.86gのZCR-1569Hとを、混合溶剤(160.00gのMBと、546.14gのPGMEA)に混合して10分間撹拌した後、100.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料1を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液15を調製した。顔料分散液15は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料1/DISPERBYK-LPN21116/DISPERBYK-111/ZCR-1569H=100/50/6/44である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表4に示す。
【0215】
(調製例16:顔料分散液16の製造)
93.75gのDISPERBYK-LPN21116と、53.57gのZCR-1569Hとを、727.68gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、125.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料2を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液15を調製した。顔料分散液15は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料2/DISPERBYK-LPN21116/ZCR-1569H=100/30/30である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表4に示す。
【0216】
(調製例17:顔料分散液17の製造)
分散剤を用いず、107.14gのZCR-1569Hを、767.86gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、125.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料1を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液17を得ようとしたが、平均分散粒子径100±10nmの範囲内に到達する前の段階で再凝集が顕著に生じた。顔料分散液の激しい粘度上昇によりポンプ内圧が上がり、ビーズミルのベッセル内への送液が困難となったため湿式メディア分散処理を中止せざるを得ず、顔料分散液17を得ることはできなかった。各原料の配合量(g)を表4に示す。
【0217】
(調製例18~19:顔料分散液18~19の製造)
分散剤1に替えて、分散剤10~11をそれぞれ用いて、調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液18~19を調製した。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表5に示す。
【0218】
【表5】
【0219】
(調製例20~21:顔料分散液20~21の製造)
分散剤1に替えて、分散剤12、Solsperse24000GRをそれぞれ用いて、調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液20~21を得ようとしたが、いずれも平均分散粒子径100±10nmの範囲内に到達する前の段階で再凝集が顕著に生じた。顔料分散液の激しい粘度上昇によりポンプ内圧が上がり、ビーズミルのベッセル内への送液が困難となったため湿式メディア分散処理を中止せざるを得ず、顔料分散液20~21を得ることはできなかった。各原料の配合量(g)を表5に示す。
【0220】
(調製例22:顔料分散液22の製造)
72.12gのDISPERBYK-167(固形分52.00重量%)と、53.57gのZCR-1569Hとを、749.31gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、125.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料2を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液22を調製した。顔料分散液22は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料1/DISPERBYK-167/ZCR-1569H=100/30/30である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表5に示す。
【0221】
(調製例23:顔料分散液23の製造)
93.75gのDISPERBYK-LPN21116と、48.21gのZCR-1569Hと、3.75gの分散助剤aとを、729.29gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、有機橙色顔料である25.00gのC.I.ピグメントオレンジ43と、有機青色顔料である31.25gのC.I.ピグメントブルー60と、有機青色顔料である31.25gのC.I.ピグメントブルー65と、有機赤色顔料である37.50gのC.I.ピグメントレッド179とを投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液23を調製した。顔料分散液23は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、(a-2)成分/分散助剤a/DISPERBYK-LPN21116/ZCR-1569H=100/3/30/27である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表5に示す。
【0222】
(調製例24:顔料分散液24の製造)
37.50gの分散剤5と、アルカリ可溶性カルド樹脂溶液である89.29gのWR-301(固形分42.00重量%)とを、748.21gのPGMEAに混合して10分間撹拌した後、125.00gのベンゾジフラノン系黒色顔料2を投入して30分間撹拌して予備攪拌液を得た。以降の工程は調製例1と同様の手順で湿式メディア分散処理を行い、顔料分散液24を調製した。顔料分散液24は、固形分20.00重量%であり、固形分重量比率は、ベンゾジフラノン系黒色顔料2/分散剤5/WR-301=100/30/30である。各原料の配合量(g)と平均分散粒子径を表5に示す。
【0223】
(実施例1:ネガ型感光性組成物1の調製および評価)
黄色灯下、1.28gのMBAと、12.66gのPGMEAとの混合溶剤中に、光重合開始剤である0.18gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、1.29gのZCR-1569Hと、0.60gのアルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bを添加し、三級アミノ基を有さずラジカル重合性基を分子内に2つ以上有する化合物である0.23gのDPCA-20と、0.23gのBP-4EALと、0.72gのEA-0250P(固形分50重量%のPGMEA溶液)を添加した。さらに、ノニオン系界面活性剤であるエマルゲンA-60(花王(株)製)の5重量%PGMEA溶液を、0.90g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、11.93gの顔料分散液1とを混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物1を得た。ネガ型感光性組成物1の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は33.13重量%である(核の含有量は、30.11重量%)。各原料の配合量(g)を表6に示す。
【0224】
【表6】
【0225】
透明ガラス基材である「テンパックス(AGCテクノグラス(株)製)の表面に、ネガ型感光性組成物1を、最終的に得られる硬化膜の厚さが1.5μmとなるように回転数を調節してスピンコーターで塗布して塗布膜を得て、ホットプレート(SCW-636;大日本スクリーン製造(株)製)を用いて、塗布膜を大気圧下100℃で120秒間プリベークして、プリベーク膜を得た。両面アライメント片面露光装置を用い、i線パスフィルタをセットして超高圧水銀灯のi線を露光量80mJ/cm(i線換算値)、プリベーク膜の全面に照射して露光膜を得た。次いで、フォトリソグラフィ用小型現像装置(AD-2000;滝沢産業(株)製)を用いて必要最低現像時間に対して1.5倍の現像時間、2.38重量%TMAH水溶液で現像し、脱イオン水で30秒間リンスして現像膜を得て、高温イナートガスオーブン(INH-9CD-S;光洋サーモシステム(株)製)を用いて、空気雰囲気下、現像膜を230℃で30分間加熱して厚さ1.5μmの硬化膜を具備する光学濃度評価用基板1を得て、前述の方法で光学濃度(OD/μm)を評価した結果、1.4であった。なお、硬化膜の厚さとは、硬化膜の面内3箇所において測定し、その平均値の小数点第二位を四捨五入し、小数点第一位までの数値を求めた結果が1.5μmであることを意味する。
【0226】
前述の方法でネガ型感光性組成物1の必要最低露光量を算出し、さらに、同基板を用いて透明導電膜上の現像残渣評価を行った。
150mm×150mmの無アルカリガラス基板の表面に、スパッタ法により銀合金(99.00重量%の銀と、1.00重量%の銅からなる合金)を全面成膜した。銀合金膜の表面状態を、さらに低結晶性ITO膜を積層したときと比べて近しい外的負荷履歴として評価するために、液温50℃に維持した5重量%シュウ酸水溶液に5分間浸漬し、脱イオン水で2分間シャワー水洗した後にエアーブローで乾燥させた。なお、銀合金膜は5重量%シュウ酸水溶液に対して不溶であった。さらに、乾燥窒素雰囲気150℃30分間加熱し、膜厚100nmの銀合金膜のみを具備する基板1を得て、前述の方法で塗布前の銀合金膜の表面の最大高低差(Rmax)を測定した結果、60.0nmであった。
【0227】
膜厚100nmの銀合金膜のみを具備する基板1の銀合金膜の表面に、調製後25℃で24時間貯蔵させた後のネガ型感光性組成物1を、最終的に得られる硬化膜の厚さが1.5μmとなるように回転数を調節してスピンコーターで塗布して塗布膜を得て、ホットプレートを用いて、塗布膜を大気圧下100℃で2分間プリベークして、プリベーク膜を得た。両面アライメント片面露光装置を用いて、超高圧水銀灯のi線(波長365nm)で必要最低露光量をパターニング露光し、露光膜を得た。次いで、フォトリソグラフィ用小型現像装置を用いて必要最低現像時間に対して1.5倍の現像時間、2.38重量%TMAH水溶液でパドル式現像をし、さらに、脱イオン水で30秒間リンスした後にエアーブローにより乾燥させてパターン状の現像膜を得て、キュア工程として高温イナートガスオーブンを用いて空気下230℃30分間加熱して、銀合金膜の表面に画素分割層1を形成した。前述の方法で画素分割層形成後の開口部に位置する銀合金膜の表面の最大高低差(Rmax)を測定した結果、75.2nmであり、差分(Rmax-Rmax)は、15.2nmであることが判った。
【0228】
別途、ネガ型感光性組成物1の評価結果を考察するため、参考例1として、ネガ型感光性組成物1を用いることなく、膜厚100nmの銀合金膜のみを具備する基板1(Rmax:60.0nm)単独を、画素分割層1形成時と同一の加工条件で、プリベーク工程、露光工程、現像工程およびキュア工程に通過させた後の最大高低差を測定した結果、86.0nmであった。すなわち、ネガ型感光性組成物1の関与が全く無い場合、工程中の腐食による差分が26.0nmであったのに対して、画素分割層1を形成した場合の差分が15.2nmと小さくなっていること、加えて、いずれの差分も凹部ではなく、凸部の局所的な発生によるものであることを別途SEMを用いて確認したことから、ネガ型感光性組成物1は銀合金膜の表面において凸部の発生を抑制する作用効果があると考えられた。
【0229】
次いで、ネガ型感光性組成物1を大気圧下-20℃に維持された冷凍庫の中で3か月間静置貯蔵した後に、液温25℃の水浴で解凍し、シェーカー上で攪拌してから同一の評価を行い、ネガ型感光性組成物1の冷凍貯蔵安定性を評価した。
以上の光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性について評価結果を表7にまとめて示す。
【0230】
【表7】
【0231】
次いで、以下の方法で、ネガ型感光性組成物1の硬化物からなる硬化膜を画素分割層として具備するトップエミッション型の有機EL表示装置を作製し、非点灯となる画素の発生率(%)を評価した。
図6に、画素分割層の形成工程を含むトップエミッション型の有機EL表示装置の作製工程を示す。
【0232】
縦70mm/横70mmの無アルカリガラス基板14の表面に、スパッタ法により銀合金(99.00重量%の銀と、1.00重量%の銅からなる合金)を全面成膜した。アルカリ可溶性ノボラック系ポジ型レジストを用いて、液温30℃の銀合金エッチング液SEA-1に浸漬してエッチングして、膜厚100nmのパターン状の銀合金膜15を得た。さらに、スパッタ法により準安定相であるアモルファスITO膜を全面成膜した。アルカリ可溶性ノボラック系ポジ型レジストを用いて液温50℃の5重量%シュウ酸水溶液に5分間浸漬し、脱イオン水で2分間シャワー水洗した後にエアーブローで乾燥させ、膜厚10nmの同パターン状のアモルファスITO膜を得た。乾燥窒素雰囲気下150℃30分間、低温アニール処理をして低結晶性ITO膜16とした。以上の工程により、銀合金膜/低結晶性ITOの積層パターンからなる第一電極を具備する第一電極形成基板1を得た。
【0233】
ネガ型感光性組成物1を、スピンコーターを用いて、最終的に得られる画素分割層の膜厚が1.5μmとなるように回転数を調節して、第一電極形成基板1の表面に塗布し、塗布膜を得た。さらに、ホットプレートを用いて、塗布膜を大気圧下100℃で120秒間プリベークして、プリベーク膜を得た。i線パスフィルタをセットした両面アライメント片面露光装置を用いて、ネガ型露光マスクを介して、必要最低露光量でプリベーク膜にパターン露光して、露光膜を得た。次いで、フォトリソグラフィ用小型現像装置を用いて必要最低現像時間に対して1.5倍の現像時間で、2.38重量%TMAH水溶液でパドル現象し、脱イオン水で30秒間リンスして、パターン状の現像膜を得た。高温イナートガスオーブンを用いて、現像膜を空気下230℃で30分間加熱して、第一電極形成基板中央部の縦30mm/横30mmのエリア内に、開口部(縦300μm/横100μm)が55個配列した、膜厚1.5μmの画素分割層17を具備する画素分割層形成基板1を得た。
【0234】
次に、真空蒸着法により発光層を含む有機EL層18を形成するため、真空度1×10-3Pa以下の蒸着条件下で、蒸着源に対して画素分割層形成基板1を回転させ、まず、正孔注入層として、構造式(61)で表される化合物(HT-1)を10nm、正孔輸送層として、構造式(62)で表される化合物(HT-2)を50nmの膜厚で成膜した。次に、発光層上に、ホスト材料として、構造式(63)で表される化合物(GH-1)、ドーパント材料として構造式(64)で表される化合物(GD-1)を40nmの膜厚で蒸着した。次いで、電子輸送材料として、構造式(66)で表される化合物(ET-1)と、構造式(65)で表される化合物(LiQ)を、体積比1:1で40nmの厚さで積層した。
【0235】
次に、化合物(LiQ)を2nm蒸着した後、銀/マグネシウム合金(体積比10:1)でパターン蒸着して、画素分割層1が有する55個の開口部のうち40個を発光画素部として機能できるように、膜厚20nmの第二電極19を形成した。その後、低湿/窒素雰囲気下、エポキシ樹脂系接着剤を用いて、キャップ状ガラス板を接着することにより封止し、トップエミッション型有機EL表示装置1を得た。なお、有機EL層18を構成する各層および第二電極の膜厚は、前述の画素分割層と比べて非常に薄く、触針式膜厚測定装置では高精度での測定が難しいため、100nm未満の薄膜に好適な水晶発振式膜厚モニターを用いてそれぞれ測定し、面内3点の平均値の少数点第一位を四捨五入して得られた値を膜厚とした。
【0236】
【化46】
【0237】
【化47】
【0238】
同様の方法で、ネガ型感光性組成物1を用いて同じものを追加で9部作製し、合計10部のトップエミッション型有機EL表示装置1について前述の方法で、非点灯となる画素の発生率を評価した結果を表7に示す。
【0239】
(実施例2~9:ネガ型感光性組成物2~9の調製および評価)
顔料分散液1に替えて、顔料分散液2~9をそれぞれ用いて、実施例1と同様の手順でネガ型感光性組成物2~9を調製して、前述の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物2~9の固形分はいずれも15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量はいずれも33.13重量%である。各原料の配合量(g)を表6、表8および表10に、評価結果を表7、表9および表11に示す。
【0240】
【表8】
【0241】
【表9】
【0242】
【表10】
【0243】
【表11】
【0244】
(実施例10:ネガ型感光性組成物10の調製および評価)
黄色灯下、1.28gのMBAと、11.81gのPGMEAとの混合溶剤中に、0.18gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、0.95gのZCR-1569Hと、0.60gのアルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bを添加し、0.23gのDPCA-20と、0.23gのBP-4EALと、0.72gのEA-0250Pを添加した。さらに、A-60(花王(株)製)の5重量%PGMEA溶液を、0.90g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、13.12gの顔料分散液10とを混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物10を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物10の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料1の含有量は30.11重量%である。各原料の配合量(g)を表10に、評価結果を表11示す。
【0245】
(実施例11:ネガ型感光性組成物11の調製および評価)
黄色灯下、1.28gのMBAと、13.01gのPGMEAとの混合溶剤中に、0.18gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、0.13gのZCR-1569Hと、0.81gのアルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aと、0.60gのアルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bを添加し、0.23gのDPCA-20と、0.23gのBP-4EALと、0.72gのEA-0250Pを添加した。さらに、エマルゲンA-60の5重量%PGMEA溶液を、0.90g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、11.93gの顔料分散液11とを混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物11を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物11の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は33.13重量%である。各原料の配合量(g)を表10に、評価結果を表11示す。
【0246】
(実施例12:ネガ型感光性組成物12の調製および評価)
顔料分散液11に替えて、顔料分散液12を用いて、実施例11と同様の手順でネガ型感光性組成物12を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物12の固形分は15.00重量%であり、固形分中の(a-2)成分は30.11重量%である。各原料の配合量(g)を表10に、評価結果を表11に示す。
【0247】
(実施例13:ネガ型感光性組成物13の調製および評価)
アルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Bを用いず、ZCR-1569Hに置換して、PGMEAを13.01gに変更した以外は実施例5と同様の手順で、ネガ型感光性組成物13を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物13の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は33.13重量%である。各原料の配合量(g)を表12に、評価結果を表13に示す。
【0248】
【表12】
【0249】
【表13】
【0250】
(実施例14:ネガ型感光性組成物14の調製および評価)
黄色灯下、1.28gのMBAと、11.98gのPGMEAとの混合溶剤中に、0.18gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、2.57gのWR-301と、0.23gのDPCA-20と、0.23gのBP-4EALと、0.72gのEA-0250Pを添加した。さらに、エマルゲンA-60の5重量%PGMEA溶液を、0.90g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、11.93gの顔料分散液24とを混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物14を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物14の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は33.13重量%である。各原料の配合量(g)を表12に、評価結果を表13に示す。
【0251】
(比較例1:ネガ型感光性組成物15の調製および評価)
黄色灯下、11.42gのMBA中に、0.18gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、0.80gのアルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aと、0.45gのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(表中、「DPHA」)を添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、16.56gの顔料分散液13を混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物15を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物15の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料1の含有量は30.11重量%である。各原料の配合量(g)を表14に、評価結果を表15に示す。
【0252】
【表14】
【0253】
【表15】
【0254】
(比較例2:ネガ型感光性組成物16の調製および評価)
黄色灯下、9.44gのPGMEA中に、0.18gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、1.14gのZCR-1569Hと、0.23gのDPCA-20と、0.23gのBP-4EALと、0.72gのEA-0250Pを添加した。さらに、エマルゲンA-60の5重量%PGMEA溶液を、0.90g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、16.56gの顔料分散液13を混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物16を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物16の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料1の含有量は30.11重量%である。各原料の配合量(g)を表14に、評価結果を表15に示す。
【0255】
(比較例3:ネガ型感光性組成物17の調製および評価)
黄色灯下、1.14gのMBAと、3.03gのPGMEAとの混合溶剤中に、光重合開始剤である0.26gのOXE02を添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、2.14gのZCR-1797Hと、0.55gのDPHA-40Hとを添加した。さらに、メタクリロイル基含有ホスフェートであるKAYAMER PM-21の5重量%PGMEA溶液を0.66g添加し、界面活性剤であるメガファックF-559(DIC製)の5重量%PGMEA溶液を0.10g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、23.76gの顔料分散液14を混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物17を調製した。前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物17の固形分は22.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料1の含有量は32.73重量%である。各原料の配合量(g)を表14に、評価結果を表15に示す。
【0256】
(比較例4:ネガ型感光性組成物18の調製および評価)
黄色灯下、1.18gのMBAと、3.97gのPGMEAとの混合溶剤中に、光重合開始剤である0.26gのNCI-831Eを添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、1.75gのZCR-1797Hと、0.87gのDPHAとを添加した。さらに、ノ二オン系界面活性剤であるメガファックF-559(DIC製)の5重量%PGMEA溶液を0.10g添加して10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、21.86gの顔料分散液15を混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物18を調製した。前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物18の固形分は22.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料1の含有量は30.11重量%である。各原料の配合量(g)を表14に、評価結果を表15に示す。
【0257】
(比較例5:ネガ型感光性組成物19の調製および評価)
顔料分散液1に替えて、顔料分散液16を用いて、実施例1と同様の手順でネガ型感光性組成物19を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物19の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は33.13重量%である。各原料の配合量(g)を表14に、評価結果を表15に示す。
【0258】
(比較例6~8:ネガ型感光性組成物20~22の調製および評価)
顔料分散液1に替えて、顔料分散液18、19、22をそれぞれ用いて、実施例1と同様の手順でネガ型感光性組成物20~22を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物20~22の固形分はいずれも15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は33.13重量%である。各原料の配合量(g)を表16に、評価結果を表17に示す。
【0259】
【表16】
【0260】
【表17】
【0261】
(比較例9:ネガ型感光性組成物23の調製および評価)
顔料分散液1に替えて、顔料分散液23を用いて、実施例1と同様の手順でネガ型感光性組成物23を調製して、前途の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性、非点灯となる画素の発生率について評価した。ネガ型感光性組成物23の固形分は15.00重量%であり、固形分中の(a-2)成分の含有量は30.11重量%である。各原料の配合量(g)を表16に、評価結果を表17に示す。
【0262】
(実施例15:ネガ型感光性組成物24の調製および評価)
黄色灯下、2.55gのMBAと、12.91gのPGMEAとの混合溶剤中に、光重合開始剤である0.18gの構造式(31)で表される化合物を添加して3分間攪拌して溶解させた。これに、0.95gのZCR-1569Hと、3.00gのアルカリ可溶性アクリル樹脂溶液Cを添加し、0.23gのDPCA-60と、1.17gのEA-0250P(固形分50重量%のPGMEA溶液)を添加し、10分間攪拌して調合液を得た。この調合液と、8.84gの顔料分散液5とを混合して30分間撹拌し、ネガ型感光性組成物24を得て、前述の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性について評価した。また、最終的に得られる画素分割層において、薄膜部位の膜厚が1.5μm、厚膜部位の膜厚が3.0μmとなるように回転数を調節して、ネガ型感光性組成物24を第一電極形成基板の表面に塗布したこと、i線透過率が全透過部と比べて30%に相当する半透過部と、全透過部と、全遮光部とを面内に有するネガ型ハーフトーン露光マスクを介して、前途の方法で算出したハーフトーン加工におけるフルトーン露光量をパターン露光したこと以外は実施例1と同様の方法で、膜厚が1.5μmの薄膜部位と、膜厚が3.0μmの厚膜部位とを有する画素分割層形成基板を得た(図7)。薄膜部位と厚膜部位との膜厚の差は1.5μmである。さらに、実施例1と同様の方法で有機EL表示装置を作製し、非点灯となる画素の発生率(%)を評価した。なお、ネガ型感光性組成物24の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は24.56重量%である(核の含有量は、22.33重量%)。各原料の配合量(g)を表18に、評価結果を表19に示す。
【0263】
【表18】
【0264】
【表19】
【0265】
(実施例16:ネガ型感光性組成物25の調製および評価)
ZCR-1569Hに替えて、アルカリ可溶性ポリイミド樹脂Aを用い、実施例15と同様の手順でネガ型感光性組成物25を調製し、前述の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性を評価した。また、実施例15と同様の方法で、膜厚が1.5μmの薄膜部位と、膜厚が3.0μmの厚膜部位とを有する画素分割層形成基板を得て、非点灯となる画素の発生率を評価した。なお、ネガ型感光性組成物25の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料2の含有量は24.56重量%である(核の含有量は、22.33重量%)。各原料の配合量(g)を表18に、評価結果を表19に示す。
【0266】
(比較例10:ネガ型感光性組成物26の調製および評価)
顔料分散液5に替えて、顔料分散液14を用い、実施例15と同様の手順でネガ型感光性組成物26を調製し、前述の方法で光学濃度、透明導電膜上の現像残渣、銀合金膜の表面の最大高低差の変化、冷凍貯蔵安定性について評価した。さらに、実施例15と同様の方法で、膜厚が1.5μmの薄膜部位と、膜厚が3.0μmの厚膜部位とを有する画素分割層形成基板を得た。実施例1と同様の方法で有機EL表示装置を作製し、非点灯となる画素の発生率を評価した。なお、ネガ型感光性組成物26の固形分は15.00重量%であり、固形分中のベンゾジフラノン系黒色顔料1の含有量は22.33重量%である。各原料の配合量(g)を表18に、評価結果を表19に示す。
【0267】
(比較例11)
前述のネガ型感光性組成物17を同じ配合量で再度調製し、ハーフトーン加工を試みたが、膜の剥がれが顕著であり、膜厚が1.5μmの薄膜部位と、膜厚が3.0μmの厚膜部位とを有する画素分割層を具備する有機EL表示装置を作製できなかった。
【0268】
実施例1~16では、比較例1~10と比べて、透明導電膜上の現像性に優れるだけでなく、銀合金膜の表面の最大高低差(Rmax)を小さくすることができていることがわかる。また、有機EL表示装置において非点灯となる画素の発生率を低く抑えることができていることがわかる。さらには、冷凍貯蔵安定性にも優れており感光性組成物としての性能が維持されている。以上の結果から、本発明の感光性組成物またはネガ型感光性組成物がとても有用であることがわかる。
【符号の説明】
【0269】
1:TFT
2:配線
3:TFT絶縁層
4:平坦化層
5:第一電極
6:基材
7:コンタクトホール
8:画素分割層
9:発光画素
10:第二電極
11:画素分割層
12:銀合金膜
13:無アルカリガラス基板
14:無アルカリガラス基板
15:銀合金膜
16:低結晶性ITO膜
17:画素分割層
18:有機EL層
19:第二電極
20:画素分割層における薄膜部位
21:画素分割層における厚膜部位
22:第一電極
23:無アルカリガラス基板
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7