説明

アレイ基板、液晶表示素子およびアレイ基板の製造方法

【課題】高い放射線感度を有し、低温での硬化が可能な感放射線性樹脂組成物から絶縁膜を形成してアレイ基板を提供し、そのアレイ基板を用いて液晶表示素子を提供する。
【解決手段】[A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)の基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、および[B]光酸発生体を含有する感放射線性樹脂組成物を用いて低温の加熱硬化によって絶縁膜12を形成し、低温硬化により配向膜10を形成してアレイ基板1を製造する。アレイ基板1から液晶表示素子を構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アレイ基板、液晶表示素子およびアレイ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示素子は、例えば、ガラス基板等、一対の基板に液晶を挟持して構成される。一対の基板の表面には液晶の配向を制御する配向膜を設けることが可能である。液晶表示素子は、バックライトや外光等、光源から放射された光に対して微細なシャッターとして機能し、光を部分的に透過し、または遮光をして表示を行う。液晶表示素子は、薄型、軽量等の優れた特徴を有する。
【0003】
液晶表示素子は、開発当初、キャラクタ表示等を中心とする電卓や時計の表示素子として利用された。その後、単純マトリクス方式の開発によりドットマトリクス表示が容易となってノートパソコンの表示素子等へと用途を拡大させた。さらに、アクティブマトリクス型の開発によってコントラスト比や応答性能の優れた良好な画質を実現できるようになり、高精細化、カラー化および視野角拡大等の課題も克服してデスクトップコンピュータのモニター用等に用途を拡大した。最近では、より広い視野角や液晶の高速応答化や表示品位の向上等が実現され、大型の薄型テレビ用表示素子として利用されるに至っている。そして、液晶表示素子は、さらなる高画質化や明るさの向上が求められている。
【0004】
アクティブマトリクス型の液晶表示素子では、液晶を挟持する一対の基板のうちの一方の上にゲート配線と信号配線とが格子状に配設され、ゲート配線と信号配線との交差部に薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transister)等のスイッチング能動素子が設けられており、アレイ基板を構成している。アレイ基板上、ゲート配線と信号配線とに囲まれた領域に画素電極が配置され、この画素電極により表示単位である画素が構成されている。
【0005】
液晶表示素子において、明るさの向上を実現しようとする場合、画素電極を大きくすることが有効となる。画素電極の面積をできる限り大きくし、開口率を向上させることで明るさを増大することができる。その場合、例えば、特許文献1に記載されるように、画素電極をゲート配線や信号配線と重畳させ、開口率を向上させる技術が知られている。特許文献1には、アレイ基板において、画素電極と配線との間に厚膜の有機材料からなる絶縁膜を設けることにより、画素電極と配線との間のカップリング容量の増大を抑制しつつ、開口率の向上を可能にした液晶表示素子が開示されている。そして、特許文献2には、絶縁膜の形成に好適な樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−264798号公報
【特許文献2】特開2004−264623号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載される液晶表示素子のように、アレイ基板において配線と画素電極との間に厚膜の有機材料からなる絶縁膜を設ける場合、TFT等のスイッチング素子と画素電極との電気的な接続は、絶縁膜に設けられたコンタクトホールを用いて実現される。
有機材料からなる絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合、フォトリソグラフィ技術の利用が有効である。その場合、絶縁膜の形成材料としては、特許文献2に記載されるように、感放射線性の樹脂組成物(以下、感放射線性樹脂組成物と言う。)の使用が好ましい。そして特に、感放射線性樹脂組成物は、所謂ポジ型が広く使用されている。
【0008】
ポジ型の感放射線性樹脂組成物を用いた絶縁膜では、放射線に感応すると現像液への溶解性が増大して感応部分が除去される。したがって、ポジ型の感放射線性樹脂組成物を使用する場合、絶縁膜のコンタクトホールの形成部分に放射線を照射することにより、比較的容易に所望とするコンタクトホールを形成することができる。尚、本発明において、「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等を含む概念である。こうした、ポジ型の感放射線性樹脂組成物では、製造される絶縁膜中の所望の位置に所望とする形状でコンタクトホールを形成できるように、高い放射線感度を有し、優れたパターニング性能を実現することが求められている。
【0009】
また、感放射線性樹脂組成物を用いて、コンタクトホールを備えた絶縁膜を製造しようとする場合、製造工程における絶縁膜の伸縮が問題になることがある。
すなわち、従来の感放射線性樹脂組成物を用いてコンタクトホールを備えた絶縁膜の製造を行う場合、放射線の照射(以下、「露光」と言う。)と現像の後に、230℃〜260℃程度という高温での加熱を行って絶縁膜の硬化を行う必要がある。したがって、フォトリソグラフィ技術を利用した従来の絶縁膜では、製造工程の中で熱的な膨張または収縮等のサイズの変動が生じる懸念がある。絶縁膜中のコンタクトホールは、配置位置とサイズの管理が厳しく求められており、絶縁膜のサイズの変動が許容範囲を超えた場合に、コンタクトホールの形成に不都合を生じることがある。
【0010】
以上から、感放射線性樹脂組成物を用いてアレイ基板上の絶縁膜を製造するとともに熱的な膨張や収縮を抑え、所望とするコンタクトホールの形成を実現することが望まれている。そのためには、従来に比べ低温での硬化が可能な感放射線性樹脂組成物が有効となる。例えば、従来に比べ低温の220℃以下の加熱温度で硬化できる感放射線性樹脂組成物が好ましく、200℃以下の加熱温度で硬化できる感放射線性樹脂組成物が特に好ましい。このような硬化特性を備えた感放射線性樹脂組成物は、露光と現像によるパターニングの後に加熱硬化して製造される絶縁膜であって、所望される性能を備えた絶縁膜の提供を可能とする。
【0011】
また、最近、省エネルギーの観点からも、アレイ基板を有する液晶表示素子の製造における加熱工程の低温化が求められるようになっている。すなわち、アレイ基板やそれを用いた液晶表示素子の製造において、各構成要素の硬化工程等、加熱が必要な工程を低温化して省エネルギーを実現することが求められている。
【0012】
以上より、高い放射線感度を有し、従来に比べて低い温度での硬化によって、コンタクトホールを備えた絶縁膜を形成できる感放射線性樹脂組成物の実現が強く望まれている。そして、そうした感放射線性樹脂組成物を用い、従来に比べて低温での製造工程により製造された絶縁膜を有するアレイ基板の実現が強く望まれている。さらに、そうしたアレイ基板を用いて構成された液晶表示素子の実現が強く望まれている。
【0013】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、高い放射線感度を有し、従来に比べて低温での硬化が可能な感放射線性樹脂組成物を用いて絶縁膜を提供し、その絶縁膜を有するアレイ基板およびその製造方法を提供することである。
【0014】
また、本発明の別の目的は、高い放射線感度を有し、従来に比べて低温での硬化が可能な感放射線性樹脂組成物を用いて絶縁膜を提供し、その絶縁膜を有するアレイ基板を用いて構成された液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の第1の態様は、スイッチング能動素子と、
そのスイッチング能動素子上に配置された絶縁膜と、
その絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
そのコンタクトホールを介してスイッチング能動素子と電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極上に形成された配向膜とを有する液晶表示素子用のアレイ基板であって、
絶縁膜は、
[A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)で表される基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、および
[B]光酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜であり、
配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて得られた配向膜であることを特徴とするアレイ基板に関する。
【0016】
【化1】

(式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(Rで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、Rはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
【0017】
本発明の第1の態様において、[B]光酸発生体が、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含むことが好ましい。
【0018】
【化2】

(式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
【0019】
本発明の第1の態様において、感放射線性樹脂組成物は、[C]下記式(C−1)で表される化合物、ホスホニウム塩、チオール化合物およびブロックイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することが好ましい。
【0020】
【化3】

(式(C−1)中、R〜R16は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、R〜R16のうち少なくとも1つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数2〜6のアルキレン基で置換されていてもよい。Aは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数2〜6のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。)
【0021】
本発明の第1の態様において、配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて得られた配向膜であることが好ましい。
【0022】
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様のアレイ基板を有することを特徴とする液晶表示素子に関する。
【0023】
本発明の第3の態様は、
[1][A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)で表される基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、および
[B]光酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物の塗膜を、スイッチング能動素子の形成された基板上に形成する工程、
[2]前記感放射線性樹脂組成物の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
[3][2]工程で放射線が照射された塗膜を現像してコンタクトホールの形成された塗膜を得る工程、並びに
[4][3]工程で得られた塗膜を硬化して絶縁膜を形成する工程
を有することを特徴とするアレイ基板の製造方法に関する。
【0024】
【化4】

(式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(Rで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、Rはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
【0025】
本発明の第3の態様において、[B]光酸発生体が、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含むことが好ましい。
【0026】
【化5】

(式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
【0027】
本発明の第3の態様において、感放射線性樹脂組成物は、[C]下記式(C−1)で表される化合物、ホスホニウム塩、チオール化合物およびブロックイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することが好ましい。
【0028】
【化6】

(式(C−1)中、R〜R16は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、R〜R16のうち少なくとも1つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数2〜6のアルキレン基で置換されていてもよい。Aは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数2〜6のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。)
【0029】
本発明の第3の態様において、配向膜を200℃以下で形成する工程をさらに有することが好ましい。
【0030】
本発明の第3の態様において、配向膜を200℃以下で形成する工程は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて配向膜を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【0031】
本発明によれば、高い放射線感度を有して低温での硬化が可能な感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜が提供され、その絶縁膜を有するアレイ基板とその製造方法が提供される。
【0032】
また、本発明によれば、高い放射線感度を有して低温での硬化が可能な感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜が提供され、その絶縁膜を有するアレイ基板からなる液晶表示素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施の形態のアレイ基板の要部構造を示す模式的な断面図である。
【図2】本実施の形態のアレイ基板の模式的な電極配線図である。
【図3】本実施の形態の液晶表示素子の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
本発明の実施の形態のアレイ基板および液晶表示素子について説明する。
【0035】
<液晶表示素子>
本実施の形態の液晶表示素子は、本実施の形態のアレイ基板を用いて構成されたカラー液晶表示素子である。以下、本実施の形態のアレイ基板の構造および本実施の形態の液晶表示素子の構造について、図面を用いて説明する。
【0036】
本実施の形態の液晶表示素子は、例えば、アクティブマトリクス型のカラー液晶表示素子とすることができる。本実施の形態の液晶表示素子は、スイッチング能動素子、電極、および絶縁膜の形成された本実施の形態のアレイ基板と、透明電極の形成されたカラーフィルタ基板とが、液晶層を介して対向する構造とすることができる。
【0037】
図1は、本実施の形態のアレイ基板の要部構造を示す模式的な断面図である。
【0038】
図2は、本実施の形態のアレイ基板の模式的な電極配線図である。
【0039】
図1に示すアレイ基板1は、本実施の形態のアレイ基板の一例である。透明な基板4の一方の面に、スイッチング能動素子8が配置される。そして、スイッチング能動素子8に接続するソース電極5と、ドレイン電極6と、ゲート電極7とが配置される。スイッチング能動素子8の上には絶縁膜12が設けられ、絶縁膜12の上には、画素電極である透明電極9が配置される。
【0040】
透明電極9はITO(Indium Tin Oxide:錫をドープした酸化インジュウム)等からなる透明導電膜から形成される。透明電極9の上には、図に示すように液晶の配向を制御する配向膜10を設けることが可能である。絶縁膜12を貫通するように設けられた凹部構造は、コンタクトホール17であり、この部分を介して透明電極9とドレイン電極6とが電気的に接続する。その結果、画素電極である透明電極9とスイッチング能動素子8との電気的接続が可能となる。
【0041】
そして、図2に示すように、アレイ基板1上では、ソース配線18とゲート配線19とがマトリクス状に配設される。ソース配線18とゲート配線19の交差部近傍に、ソース電極5とドレイン電極6とゲート電極7とを有するスイッチング能動素子8が設けられ、ソース電極5はソース配線18に接続し、ゲート電極7はゲート配線19に接続する。こうして、アレイ基板1上に区画された各画素が構成される。
【0042】
後述するように、本実施の形態のアレイ基板1において、絶縁膜12は、ソース電極5等の電極とスイッチング能動素子8とが形成された基板4上に、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物を塗布し、コンタクトホール17の形成等の必要なパターニングをした後、硬化して形成される。絶縁膜12の形成に用いられる本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、例えば、ポジ型とすることが可能である。
【0043】
本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、高い放射線感度を有し、パターニングの後、従来に比べて低い温度での硬化により、絶縁膜12を形成できるという特徴を備える。例えば、220℃以下の温度での加熱硬化により、絶縁膜12を形成することができる。そして、感放射線性樹脂組成物の組成を最適化することにより、さらに低温である200℃以下の温度での加熱硬化により、絶縁膜12を形成することも可能である。したがって、絶縁膜12は、硬化工程におけるサイズの変動が抑えられ、所望の配置位置とサイズのコンタクトホール17の形成を可能とする。そして、本実施の形態のアレイ基板1は、例えば、220℃以下での硬化、さらには、より低温である200℃以下での硬化により絶縁膜12を形成し、従来に比べて低温での加熱によって製造が可能となる。
【0044】
さらに、本実施の形態のアレイ基板1では、透明電極9を形成した後、液晶配向制御用の配向膜10を設けることが可能である。配向膜10は、後述するように、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤または光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤を用いて形成することができる。その場合、低温の加熱温度で配向膜10を形成することが可能となり、例えば、200℃以下の加熱温度で配向膜10を形成することが可能となる。したがって、本実施の形態のアレイ基板1では、絶縁膜12を、例えば、200℃以下等の低温の加熱により形成でき、さらに配向膜10を、例えば、200℃以下の低温の加熱により形成することができる。そのため、本実施の形態のアレイ基板1は、配向膜10を有し、従来に比べて低い温度での加熱によって製造が可能となる。
次に、本実施の形態のアレイ基板を用いた本実施の形態の液晶表示素子について説明する。
【0045】
図3は、本実施の形態の液晶表示素子の模式的な断面図である。
【0046】
図3に示す液晶表示素子21は、アレイ基板1とカラーフィルタ基板22とからなるカラー液晶表示素子であり、本実施の形態の液晶表示素子の一例である。液晶表示素子21は、例えば、薄膜トランジスタ型のTN(Twisted Nematic)モード液晶表示素子であり、図1に示した本実施形態のアレイ基板1とカラーフィルタ基板22とが、TN液晶からなる液晶層23を介して対向する構造を有する。
【0047】
アレイ基板1は、図3に示すように、透明な基板4の液晶層23側の面に、ソース電極5と、ドレイン電極6と、ゲート電極7と、スイッチング能動素子8と、絶縁膜12とを配置した構造を有する。そして、絶縁膜12の上には、画素電極である透明電極9が設けられている。絶縁膜12には、絶縁膜12を貫通するコンタクトホール17が設けられており、この部分を介して透明電極9とドレイン電極6とが電気的に接続する。その結果、画素電極である透明電極9とスイッチング能動素子8との電気的接続が可能となる。透明電極9の上には、液晶配向制御用の配向膜10が設けられている。
【0048】
カラーフィルタ基板22は、透明な基板11の液晶層23側の面に、赤色、緑色および青色の微小な着色パターン15と、ブラックマトリクス13とが配置されている。赤色、緑色および青色の着色パターン15は、格子状等の規則的な形状をとって配列される。尚、着色パターン15の色については、上記の赤色、緑色および青色の3色に限られるわけではなく、他の色を選択することや、他に黄色を加えて4色の着色パターンとすることも可能である。そして、各色の着色パターンを配列して、カラーフィルタ基板を構成することができる。
【0049】
着色パターン15とブラックマトリクス13の上には透明な共通電極14が設けられている。カラーフィルタ基板22の、液晶層23と接する面には、アレイ基板1と同様の配向膜10が設けられている。アレイ基板1とカラーフィルタ基板22の配向膜10は、必要であれば、配向処理が施され、アレイ基板1とカラーフィルタ基板22との間に挟持された液晶層23の均一な配向を実現する。
【0050】
そして、液晶層23を介して対向するアレイ基板1とカラーフィルタ基板22との間の距離は、図示されないスペーサによって維持されており、通常、2μm〜10μmである。アレイ基板1とカラーフィルタ基板22は周辺部に設けられたシール材(図示されない)によって互いに固定されている。
アレイ基板1とカラーフィルタ基板22において、液晶層23に接する側と反対の側には、それぞれ偏光板28が配置されている。
【0051】
図3において、符号27は、液晶表示素子21の光源となるバックライトユニット(図示されない)から液晶層23に向けて照射されたバックライト光である。バックライトユニットとしては、例えば、冷陰極蛍光管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)等の蛍光管と、散乱板とが組み合わされた構造のものを用いることができる。また、白色LEDを光源とするバックライトユニットを用いることもできる。白色LEDとしては、例えば、独立したスペクトルを有する赤色LEDと、緑色LEDと、青色LEDとを用いて白色光を得る白色LED、赤色LEDと、緑色LEDと、青色LEDとを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと、赤色LEDと、緑色蛍光体とを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと、赤色発光蛍光体と、緑色発光蛍光体とを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと、YAG系蛍光体との混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと、橙色発光蛍光体と、緑色発光蛍光体とを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、紫外線LEDと、赤色発光蛍光体と、緑色発光蛍光体と、青色発光蛍光体とを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED等を挙げることができる。
【0052】
本実施形態の液晶表示素子21の液晶モードについては、上述のTNモードの他、STN(Super Twisted Nematic)、IPS(In−Planes Switching)、VA(Vertical Alignment)またはOCB(Optically Compensated Birefringence)等の液晶モードとすることもできる。その場合、特に、配向膜10については、各液晶モードに最適な液晶層23の配向を実現する配向膜が選択される。例えば、本実施形態の液晶表示素子21がVAモードの液晶表示素子の場合、配向膜10には、垂直配向型の配向膜が使用される。
【0053】
以上のように、本実施の形態の液晶表示素子21は、本実施の形態のアレイ基板1を有する。アレイ基板1では、絶縁膜12に設けられたコンタクトホール17を介して透明電極9とドレイン電極6との電気的接続を実現する。アレイ基板1の絶縁膜12は、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物を用い、例えば、200℃以下の低温での加熱硬化によって形成される。したがって、本実施の形態の液晶表示素子21では、アレイ基板1において、所望の配置位置とサイズのコンタクトホール17により、透明電極9とドレイン電極6との電気的接続を実現することが可能となる。
【0054】
次に、本実施の形態の液晶表示素子のアレイ基板の主要な構成要素であり、従来に比べて低温での加熱により硬化が可能な絶縁膜の形成について詳しく説明する。特に、本実施の形態のアレイ基板の絶縁膜は、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物を用いて形成されており、以下で本実施の形態の感放射線性樹脂組成物について詳細に説明する。
【0055】
<感放射線性樹脂組成物>
本実施形態のアレイ基板の絶縁膜の製造に用いられる感放射線性樹脂組成物は、[A]特定の重合体(以下、単に「[A]重合体」とも言う。)および[B]光酸発生体を含有する。そしてさらに、後に詳述する[C]化合物を含有することができる。また、[A]成分([A]重合体)および[B]成分([B]光酸発生体)、さらに含有可能な[C]成分([C]化合物)に加え、本発明の効果を損なわない限りその他の任意成分を含有してもよい。以上の組成を有する本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型の感放射線性樹脂組成物としての使用が可能である。以下、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物に含有される各成分について説明する。
【0056】
<[A]重合体>
[A]重合体は、同一または異なる重合体分子中に、下記式(1)で表される基を含む構造単位(以下、単に「構造単位(1)」ともいう。)とエポキシ基含有構造単位とを有しており、必要に応じてその他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体の態様としては特に限定されず、
(i)同一の重合体分子中に構造単位(1)およびエポキシ基含有構造単位の両方を有しており、[A]重合体中に1種の重合体分子が存在する場合;
(ii)一の重合体分子中に構造単位(1)を有し、それとは異なる重合体分子中にエポキシ基含有構造単位の両方を有しており、[A]重合体中に2種の重合体分子が存在する場合;
(iii)一の重合体分子中に構造単位(1)およびエポキシ基含有構造単位の両方を有し、それとは異なる重合体分子中に構造単位(1)を有し、これらとはさらに異なる重合体分子中にエポキシ基含有構造単位を有しており、[A]重合体中に3種の重合体分子が存在する場合;
(iv)(i)〜(iii)に規定の重合体分子に加え、[A]重合体中にさらに別の1種または2種以上の重合体分子を含む場合等が挙げられる。
【0057】
【化7】

【0058】
上記式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(Rで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、Rはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。
【0059】
<構造単位(1)>
構造単位(1)は、上記式(1)で表される基を含む。上記式(1)で表される基は、アセタール構造またはケタール構造を有しており、アルカリに対しては比較的安定である一方、酸の存在下で解離して極性基を生じる基(以下、単に「酸解離性基」とも言う。)となる。そのため、構造単位(1)では、放射線の照射によって、後述する[B]光酸発生体から生じた酸により酸解離性基が解離する。その結果、構造単位(1)を有し、アルカリ不溶性であった[A]重合体はアルカリ可溶性となる。以下、構造単位(1)に含まれる上記式(1)で表される基について、より詳細に説明する。
【0060】
上記式(1)においてRおよびRで表されるアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜30の直鎖状および分岐状アルキル基であり、このアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。上記アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基等の直鎖状アルキル基、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基等の分岐状アルキル基が挙げられる。
【0061】
上記式(1)においてRおよびRで表されるシクロアルキル基としては、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。上記シクロアルキル基の具体例としては、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ボルニル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
【0062】
上記式(1)においてRおよびRで表されるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基であり、単環でもよく、単環が連結した構造であってもよく、縮合環であってもよい。上記アリール基の具体例としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
【0063】
上記式(1)においてRおよびRの水素原子の一部または全部は、置換基で置換されていてもよい。このような置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、カルボニル基、シクロアルキル基(このシクロアルキル基としては、上記シクロアルキル基の説明を好適に適用することができる。)、アリール基(このアリール基としては、上記アリール基の説明を好適に適用することができる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜20のアシル基であり、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、i−ブチリル基等が挙げられる。)、アシロキシ基(好ましくは炭素数2〜10のアシロキシ基であり、例えば、アセトキシ基、エチリルオキシ基、ブチリルオキシ基、t−ブチリルオキシ基、t−アミリルオキシ基等が挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等が挙げられる。)、ハロアルキル基(上記アルキル基またはシクロアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基であり、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、フルオロシクロプロピル基、フルオロシクロブチル基等が挙げられる。)等が挙げられる。アリール基、シクロアルキル基等における環状構造については、さらなる置換基としては上記アルキル基が挙げられる。
【0064】
上記式(1)においてRで表されるアルキル基、シクロアルキル基およびアリール基はRおよびRでの説明を適用することができる。上記式(1)においてRで表されるアラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられ、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。上記式(1)においてRの−M(Rで表される基としては、例えば、トリメチルシラニル基、トリメチルゲルミル基等が挙げられる。このRで表されるアラルキル基または−M(Rで表される基の水素原子の一部または全部を置換していてもよい置換基としては、上記RおよびRの水素原子の一部または全部を置換してもよい置換基を好適に採用することができる。
【0065】
上記式(1)においてRとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。このような環状エーテルとしては、例えば、2−オキセタニル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基、2−ジオキサニル基等が挙げられる。この環状エーテルの水素原子の一部または全部は、上記置換基で置換されていてもよい。
【0066】
構造単位(1)は、他の炭素原子に結合することによりアセタール構造またはケタール構造を有することとなる官能基を有することにより、そのアセタール構造またはケタール構造を持つことができる。
【0067】
上記の他の炭素原子に結合することにより、アセタール構造を有することとなるべき官能基としては、例えば、1−メトキシエトキシ基、1−エトキシエトキシ基、1−n−プロポキシエトキシ基、1−i−プロポキシエトキシ基、1−n−ブトキシエトキシ基、1−i−ブトキシエトキシ基、1−sec−ブトキシエトキシ基、1−t−ブトキシエトキシ基、1−シクロペンチルオキシエトキシ基、1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−ノルボルニルオキシエトキシ基、1−ボルニルオキシエトキシ基、1−フェニルオキシエトキシ基、1−(1−ナフチルオキシ)エトキシ基、1−ベンジルオキシエトキシ基、1−フェネチルオキシエトキシ基、(シクロヘキシル)(メトキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(エトキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(n−プロポキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(i−プロポキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(シクロヘキシルオキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(フェノキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(ベンジルオキシ)メトキシ基、(フェニル)(メトキシ)メトキシ基、(フェニル)(エトキシ)メトキシ基、(フェニル)(n−プロポキシ)メトキシ基、(フェニル)(i−プロポキシ)メトキシ基、(フェニル)(シクロヘキシルオキシ)メトキシ基、(フェニル)(フェノキシ)メトキシ基、(フェニル)(ベンジルオキシ)メトキシ基、(ベンジル)(メトキシ)メトキシ基、(ベンジル)(エトキシ)メトキシ基、(ベンジル)(n−プロポキシ)メトキシ基、(ベンジル)(i−プロポキシ)メトキシ基、(ベンジル)(シクロヘキシルオキシ)メトキシ基、(ベンジル)(フェノキシ)メトキシ基、(ベンジル)(ベンジルオキシ)メトキシ基、2−テトラヒドロフラニルオキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基、1−トリメチルシラニルオキシエトキシ基、1−トリメチルゲルミルオキシエトキシ基等が挙げられる。
【0068】
これらのうち、1−エトキシエトキシ基、1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基、1−n−プロポキシエトキシ基を好ましいものとして挙げられる。
【0069】
上記の他の炭素原子に結合することにより、ケタール構造を有することとなる官能基としては、例えば、1−メチル−1−メトキシエトキシ基、1−メチル−1−エトキシエトキシ基、1−メチル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−メチル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−メチル−1−n−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−i−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−sec−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−t−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−シクロペンチルオキシエトキシ基、1−メチル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−メチル−1−ノルボルニルオキシエトキシ基、1−メチル−1−ボルニルオキシエトキシ基、1−メチル−1−フェニルオキシエトキシ基、1−メチル−1−(1−ナフチルオキシ)エトキシ基、1−メチル−1−ベンジルオオキシエトキシ基、1−メチル−1−フェネチルオキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−メトキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−エトキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−フェノキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−ベンジルオキシエトキシ基、1−フェニル−1−メトキシエトキシ基、1−フェニル−1−エトキシエトキシ基、1−フェニル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−フェニル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−フェニル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−フェニル−1−フェニルオキシエトキシ基、1−フェニル−1−ベンジルオキシエトキシ基、1−ベンジル−1−メトキシエトキシ基、1−ベンジル−1−エトキシエトキシ基、1−ベンジル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−ベンジル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−ベンジル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−ベンジル−1−フェニルオキシエトキシ基、1−ベンジル−1−ベンジルオキシエトキシ基、2−(2−メチル−テトラヒドロフラニル)オキシ基、2−(2−メチル−テトラヒドロピラニル)オキシ基、1−メトキシ−シクロペンチルオキシ基、1−メトキシ−シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
【0070】
これらのうち、1−メチル−1−メトキシエトキシ基、1−メチル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基を好ましいものとして挙げられる。
【0071】
上記アセタール構造またはケタール構造を有する構造単位(1)の具体例としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−3)で表される構造単位が挙げられる。
【0072】
【化8】

【0073】
上記式(1−1)および(1−3)中、R´は水素原子またはメチル基である。R、RおよびRは上述した式(1)の説明と同義である。
【0074】
上記式(1−1)〜式(1−3)で表される構造単位(1)を与えるラジカル重合性を有する単量体(以下、単に「アセタール構造含有単量体」ともいう。)としては、例えば、
1−アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、1−(シクロアルキルオキシ)アルキル(メタ)アクリレート、1−(ハロアルコキシ)アルキル(メタ)アクリレート、1−(アラルキルオキシ)アルキル(メタ)アクリレート、テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系アセタール構造含有単量体;
2,3−ジ(1−(トリアルキルシラニルオキシ)アルコキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(トリアルキルゲルミルオキシ)アルコキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−アルコキシアルコキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(シクロアルキルオキシ)アルコキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(アラルキルオキシ)アルコキシカルボニル)−5−ノルボルネン等のノルボルネン系アセタール構造含有単量体;
1−アルコキシアルコキシスチレン、1−(ハロアルコキシ)アルコキシスチレン、1−(アラルキルオキシ)アルコキシスチレン、テトラヒドロピラニルオキシスチレン等のスチレン系アセタール構造含有単量体が挙げられる。
【0075】
これらの中で、1−アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート、1−アルコキシアルコキシスチレン、テトラヒドロピラニルオキシスチレンが好ましく、1−アルコキシアルキル(メタ)アクリレートがより好ましい。
【0076】
上記構成単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体の具体例としては、例えば、
1−エトキシエチルメタクリレート、1−メトキシエチルメタクリレート、1−n−ブトキシエチルメタクリレート、1−イソブトキシエチルメタクリレート、1−t−ブトキシエチルメタクリレート、1−(2−クロルエトキシ)エチルメタクリレート、1−(2−エチルヘキシルオキシ)エチルメタクリレート、1−n−プロポキシエチルメタクリレート、1−シクロヘキシルオキシエチルメタクリレート、1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エチルメタクリレート、1−ベンジルオキシエチルメタクリレート、2−テトラヒドロピラニルメタクリレート、
【0077】
1−エトキシエチルアクリレート、1−メトキシエチルアクリレート、1−n−ブトキシエチルアクリレート、1−イソブトキシエチルアクリレート、1−t−ブトキシエチルアクリレート、1−(2−クロルエトキシ)エチルアクリレート、1−(2−エチルヘキシルオキシ)エチルアクリレート、1−n−プロポキシエチルアクリレート、1−シクロヘキシルオキシエチルアクリレート、1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エチルアクリレート、1−ベンジルオキシエチルアクリレート、2−テトラヒドロピラニルアクリレート、
【0078】
2,3−ジ(1−(トリメチルシラニルオキシ)エトキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(トリメチルゲルミルオキシ)エトキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−メトキシエトキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(シクロヘキシルオキシ)エトキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(ベンジルオキシ)エトキシカルボニル)−5−ノルボルネン、
【0079】
pまたはm−1−エトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−メトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−n−ブトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−イソブトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−(1,1−ジメチルエトキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−(2−クロルエトキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−(2−エチルヘキシルオキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−n−プロポキシエトキシスチレン、pまたはm−1−シクロヘキシルオキシエトキシスチレン、pまたはm−1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−ベンジルオキシエトキシスチレン等が挙げられる。
上記構造単位(1)は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0080】
上記構成単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体の中でも、1−エトキシエチルメタクリレート、1−n−ブトキシエチルメタクリレート、2−テトラヒドロピラニルメタクリレート、1−ベンジルオキシエチルメタクリレートが好ましい。
【0081】
構造単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法で合成したものを用いることもできる。例えば、上記式(1−1)で表される構造単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体は、下記に示すように(メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下でビニルエーテルと反応させることにより合成することができる。
【0082】
【化9】

【0083】
(式中、R´、RおよびRは、それぞれ上記式(1−1)におけるR´、RおよびRに対応し、RおよびRは、−CH(R)(R)として、上記式(1−1)におけるRに対応する。)
【0084】
[A]重合体における構造単位(1)の含有量としては、[A]重合体が酸によりアルカリ可溶性を示し、硬化膜の所望の耐熱性が発揮される限り特に限定されず、一の重合体分子に構造単位(1)とエポキシ基含有構造単位とを含む場合、[A]重合体に含まれる全構造単位に対して、単量体仕込み比で、5質量%〜70質量%が好ましく、10質量%〜60質量%がより好ましく、20質量%〜50質量%が特に好ましい。
【0085】
一方、一の重合体分子に構造単位(1)を有し、かつ別の一の重合体分子にエポキシ基含有構造単位を有する場合、構造単位(1)を有する一の重合体分子における構造単位(1)の含有量としては、その重合体分子に含まれる全構造単位に対して、単量体仕込み比で、40質量%〜99質量%が好ましく、50質量%〜98質量%以下がより好ましく、55質量%〜95質量%が特に好ましい。
【0086】
<エポキシ基含有構造単位>
[A]重合体は、上述の構造単位(1)と共に、エポキシ基含有構造単位を有する。エポキシ基含有構造単位は、ラジカル重合性を有するエポキシ基含有単量体に由来する構造単位であり、エポキシ基を含有する。このエポキシ基としては、オキシラニル基(1,2−エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3−エポキシ構造)が挙げられる。[A]重合体が分子中にオキシラニル基またはオキセタニル基等を含む構造単位を有することで、本実施形態の感放射線性樹脂組成物から得られる絶縁膜の硬度を向上させて耐熱性をさらに高めることができる。
【0087】
上述したエポキシ基含有構造単位を与えるエポキシ基含有単量体の具体例としては、例えば、
アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−3−メチル−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3−エチル−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−5,6−エポキシヘキシル、メタクリル酸−5,6−エポキシヘキシル、メタクリル酸−5−メチル−5,6−エポキシヘキシル、メタクリル酸−5−エチル−5,6−エポキシヘキシル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、
【0088】
3,4−エポキシシクロへキシルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルメチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルエチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルプロピルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルブチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルヘキシルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルメチルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルエチルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルプロピルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルブチルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルヘキシルアクリレート等のオキシラニル基含有(メタ)アクリル系化合物;
【0089】
o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等のビニルベンジルグリシジルエーテル類;
o−ビニルフェニルグリシジルエーテル、m−ビニルフェニルグリシジルエーテル、p−ビニルフェニルグリシジルエーテル等のビニルフェニルグリシジルエーテル類;
【0090】
3−(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−フェニルオキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)−3−フェニルオキセタン、
【0091】
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−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、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−フェニルオキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−3−フェニルオキセタン、
【0092】
2−(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−(アクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、2−(アクリロイルオキシメチル)−2−エチルオキセタン、2−(アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)オキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン、
【0093】
2−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−2−エチルオキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン等のオキセタニル基含有(メタ)アクリル系化合物等が挙げられる。上記エポキシ基含有構造単位は、単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0094】
上記エポキシ基含有単量体の中でも、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸−2−メチルグリシジル、メタクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシル、メタクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタンが他のラジカル重合性単量体との共重合反応性、および感放射線性樹脂組成物の現像性を良好なものとする観点から好ましい。
【0095】
[A]重合体におけるエポキシ基含有構造単位の含有量としては、絶縁膜の所望の耐熱性が発揮される限りにおいて特に限定はされないが、一の重合体分子に構造単位(1)とエポキシ基含有構造単位とを含む場合、[A]重合体に含まれる全構造単位に対して、単量体仕込み比で、10質量%以上60質量%以下が好ましく、15質量%以上55質量%以下がより好ましく、20質量%以上50質量%以下が特に好ましい。
【0096】
一方、一の重合体分子に構造単位(1)を有し、かつ別の一の重合体分子にエポキシ基含有構造単位を有する場合、エポキシ基含有構造単位を有する一の重合体分子に含まれる全構造単位に対するエポキシ基含有構造単位の含有量としては、単量体仕込み比で、10質量%以上80質量%以下が好ましく、20質量%以上70質量%以下がより好ましく、25質量%以上60質量%以下が特に好ましい。
【0097】
<その他の構造単位>
その他の構造単位を与えるラジカル重合性単量体としては、カルボキシル基またはその誘導体、水酸基を有するラジカル重合性単量体等が挙げられる。
【0098】
上記カルボキシル基またはその誘導体を有するラジカル重合性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のモノカルボン酸;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸;
上記ジカルボン酸の酸無水物等が挙げられる。
【0099】
上記水酸基を有するラジカル重合性単量体の例としては、
アクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、アクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシメチルシクロヘキシルメチルエステル等のアクリル酸ヒドロキシアルキルエステル;
メタクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、メタクリル酸−5−ヒドロキシペンチルエステル、メタクリル酸−6−ヒドロキシヘキシルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル等のメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等が挙げられる。
【0100】
これらの水酸基を有するラジカル重合性単量体のうち、その他のラジカル重合性単量体との共重合反応性および得られる層間絶縁膜等の耐熱性の観点から、アクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、アクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステルが好ましい。
【0101】
その他のラジカル重合性単量体の例としては、
アクリル酸メチル、アクリル酸i−プロピル等のアクリル酸アルキルエステル;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等のメタクリル酸アルキルエステル;
アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、アクリル酸−2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、アクリル酸イソボルニル等のアクリル酸脂環式アルキルエステル;
メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸−2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、メタクリル酸イソボルニル等のメタクリル酸脂環式アルキルエステル;
アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸のアリールエステルおよびアクリル酸のアラルキルエステル;
メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸のアリールエステルおよびメタクリル酸のアラルキルエステル;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジアルキルエステル;
メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフリル、メタクリル酸テトラヒドロピラン−2−メチル等の酸素1原子を含む不飽和複素五員環メタクリル酸エステルおよび不飽和複素六員環メタクリル酸エステル;
【0102】
4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン等の酸素2原子を含む不飽和複素五員環メタクリル酸エステル;
4−アクリロイルオキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2、2−ジエチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロペンチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシエチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシプロピル−2−メチル
−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシブチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン等の酸素2原子を含む不飽和複素五員環アクリル酸エス
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、4−イソプロペニルフェノール等のビニル芳香族化合物;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のN位置換マレイミド;
【0103】
1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系化合物;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル等のその他の不飽和化合物が挙げられる。
これらのその他のラジカル重合性単量体のうち、スチレン、4−イソプロペニルフェノール、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、1,3−ブタジエン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、メタクリル酸ベンジル等が、上記の反応官能基を有するラジカル重合性単量体との共重合反応性、および感放射線性樹脂組成物の現像性を良好なものとする点で好ましい。
【0104】
[A]重合体のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算質量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは2.0×10〜1.0×10、より好ましくは5.0×10〜5.0×10である。[A]重合体のMwを上記範囲とすることによって、本実施形態の感放射線性樹脂組成物の放射線感度およびアルカリ現像性を高めることができる。
【0105】
また、[A]重合体のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」という。)は、好ましくは2.0×10〜1.0×10、より好ましくは5.0×10〜5.0×10である。共重合体のMnを上記範囲とすることによって、本実施形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜の硬化時の硬化反応性を向上させることができる。
【0106】
さらに、[A]重合体の分子量分布「Mw/Mn」は、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.6以下である。[A]重合体のMw/Mnを3.0以下とすることにより、得られる絶縁膜等の現像性を高めることができる。[A]重合体を含む感放射線性樹脂組成物は、現像する際に現像残りを生じることなく容易に所望のパターン形状を形成することができる。
【0107】
<[A]重合体の製造方法>
[A]重合体は、アセタール構造含有単量体、エポキシ基含有単量体、その他の構造単位を与える単量体のラジカル共重合により製造できる。同一の重合体分子に構造単位(1)およびエポキシ基含有構造単位の両方を含む[A]重合体を製造する場合は、少なくともアセタール構造含有単量体とエポキシ基含有単量体とを含む混合物を用いて共重合させればよい。一方、一の重合体分子に構造単位(1)を有し、かつそれとは異なる重合体分子にエポキシ基含有構造単位を有する[A]重合体を製造する場合は、少なくともアセタール構造含有単量体を含む重合性溶液をラジカル重合させて構造単位(1)を有する重合体分子を得ておき、別途少なくともエポキシ基含有単量体を含む重合性溶液をラジカル重合させてエポキシ基含有構造単位を有する重合体分子を得て、最後に両者を混合して[A]重合体とすればよい。
【0108】
[A]重合体を製造するための重合反応に用いられる溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、グリコールエーテル、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート、芳香族炭化水素類、ケトン類、他のエステル類等が挙げられる。
【0109】
[A]重合体を製造するための重合反応に用いられる重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤として知られているものが使用できる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;
ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1’−ビス−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物;
および、過酸化水素が挙げられる。
【0110】
<[B]光酸発生体>
[B]光酸発生体は、放射線の照射によって酸を発生する化合物である。放射線としては、上述したように、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用することができる。本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、[B]光酸発生体を含むことで、ポジ型の感放射線特性を発揮し、ポジ型の感放射線性樹脂組成物として使用することができる。[B]光酸発生体は、放射線の照射によって酸(例えば、カルボン酸、スルホン酸等)を発生させる化合物である限り、特に限定されない。[B]光酸発生体の感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、後述するような化合物である光酸発生剤(以下、「[B]光酸発生剤」とも言う。)の形態でも、[A]重合体または他の重合体の一部として組み込まれた光酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
【0111】
[B]光酸発生剤としては、オキシムスルホネート化合物や、スルホンイミド化合物等が挙げられ、中でもオキシムスルホネート化合物が好ましい。
【0112】
<オキシムスルホネート化合物>
上述のオキシムスルホネート化合物としては、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含有する化合物が好ましい。
【0113】
【化10】

【0114】
上記式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。
【0115】
上記式(2)において、RB1のアルキル基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。RB1のアルキル基は、炭素数1〜10のアルコキシ基または脂環式基(7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニル基等の有橋式脂環式基を含む、好ましくはビシクロアルキル基等)で置換されていてもよい。RB1のアリール基としては、炭素数6〜11のアリール基が好ましく、フェニル基またはナフチル基がさらに好ましい。RB1のアリール基は、炭素数1〜5のアルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子で置換されてもよい。
【0116】
上記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含有する上記化合物は、下記式(3)で表されるオキシムスルホネート化合物であることがさらに好ましい。
【0117】
【化11】

【0118】
式(3)において、RB1は、式(2)におけるRB1の説明と同義である。Xは、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子である。mは0〜3の整数である。mが2または3であるとき、複数のXは同一でも異なっていてもよい。Xとしてのアルキル基は、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。
【0119】
式(3)において、Xとしてのアルコキシ基としては、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状アルコキシ基が好ましい。Xとしてのハロゲン原子は、塩素原子またはフッ素原子が好ましい。mは0または1が好ましい。特に、式(3)において、mが1、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルトである化合物が好ましい。
【0120】
上記式(3)で表されるオキシムスルホネート化合物の具体例としては、例えば、下記式(3−i)〜(3−v)でそれぞれ表される化合物(3−i)、化合物(3−ii)、化合物(3−iii)、化合物(3−iv)および化合物(3−v)等が挙げられる。
【0121】
【化12】

【0122】
これらは単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができ、[B]成分としての他の光酸発生剤と組み合わせて使用することもできる。上記化合物(3−i)[(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、化合物(3−ii)[(5H−オクチルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、化合物(3−iii)[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、化合物(3−iv)[(5−p−トルエンスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]および化合物(3−v)[(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ)−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル]は、市販品として入手することができる。
【0123】
<スルホンイミド化合物>
[B]光酸発生剤として好ましいスルホンイミド化合物としては、例えば、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−フルオロフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(フェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(ノナフルオロブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(フェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ペンタフルオロエチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ヘプタフルオロプロピルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(エチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(プロピルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ブチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ペンチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ヘキシルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ヘプチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(オクチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ノニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド等が挙げられる。
【0124】
以上で説明した[B]光酸発生剤の中でも、放射線感度の向上および溶解性の観点から、上述したように、オキシムスルホネート化合物が好ましく、式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含有する化合物がより好ましく、式(3)で表されるオキシムスルホネート化合物がさらに好ましい。なかでも市販品として入手可能な[(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(5H−オクチルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(5−p−トルエンスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ)−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル]が特に好ましい。
【0125】
[B]光酸発生剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。本実施形態の感放射線性樹脂組成物における[B]光酸発生剤としての含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜10質量部、より好ましくは1質量部〜5質量部である。[B]光酸発生剤の含有量が上記範囲にあると、感放射線性樹脂組成物の放射線感度を最適化し、透明性を維持しつつ絶縁膜の形成が可能となる。
【0126】
<[C]化合物>
本実施の形態のアレイ基板の絶縁膜の製造に用いられる、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、[C]化合物を含有することができる。[C]化合物は、感放射線性樹脂組成物から形成される塗膜の硬化を促進する、硬化剤として機能する化合物である。したがって、便宜上、[C]化合物(硬化剤)や[C]硬化剤等と称することもある。[C]化合物は、下記式(C−1)で表される化合物、ホスホニウム塩、チオール化合物およびブロックイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物である。感放射線性樹脂組成物が、その特定の化合物群から選択される[C]化合物を含有することで、絶縁膜の硬化温度をより効果的に低下させることができる。本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、[C]化合物を含有することにより、例えば、180℃〜200℃等、200℃以下の硬化温度により絶縁膜を製造することが可能となる。以下、[C]化合物である各化合物を詳述する。
【0127】
[式(C−1)で表される化合物]
[C]化合物としては、下記式(C−1)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。[C]化合物として、アミノ基と電子欠乏基とを有する、上述の特定化合物を選択することで、絶縁膜の硬化温度をより効果的に低下させることができる。
【0128】
【化13】

【0129】
上記式(C−1)中、R〜R16は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、R〜R16のうち少なくとも1つはアミノ基である。また、そのアミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数2〜6のアルキレン基で置換されていてもよい。Aは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数2〜6のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。
【0130】
上記式(C−1)のR〜R16が示す電子吸引性基としては、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、カルボキシル基、アシル基、アルキルスルホニル基、アルキルオキシスルフォニル基、ジシアノビニル基、トリシアノビニル基、スルホニル基等が挙げられる。これらのうち、ニトロ基、アルキルオキシスルフォニル基、トリフルオロメチル基が好ましい。Aが示す基としては、スルホニル基、フルオロアルキル基で置換されていてもよいメチレン基が好ましい。
【0131】
上記式(C−1)で表される化合物としては、
2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,3−ビス(4−アミノフェニル)スクシノニトリル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノフェニルベンゾエート、4,4’−ジアミノジフェニルスルホンが好ましく、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパンがより好ましい。
【0132】
上記式(C−1)で表される化合物は、単独でまたは2種類以上を混合して使用できる。上記式(C−1)で表される化合物の含有割合としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.2質量部〜10質量部がより好ましい。上記式(C−1)で表される化合物の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物から形成される絶縁膜の効果的な硬化促進を実現することができる。
【0133】
[ホスホニウム塩]
ホスホニウム塩としては、下記式(4)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を使用することができる。
【0134】
【化14】

【0135】
上記式(4)中、Aはリン原子である。R21〜R24は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数7〜30のアラルキル基である。但し、これらの基は水素原子の一部または全部が置換されていてもよい。Qは、1価の陰イオンである。
【0136】
上記式(4)中のR21〜R24が示す炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、直鎖状または分岐状の、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられる。
【0137】
上記式(4)中のR21〜R24が示す炭素数6〜18のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
上記式(4)中のR21〜R24が示す炭素数7〜30のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0138】
上記式(4)中のQが示す1価の陰イオンとしては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、シアン化物イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、次亜塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、塩素酸イオン、過塩素酸イオン、過マンガン酸イオン、炭酸水素イオン、リン酸二水素イオン、硫化水素イオン、チオシアン酸イオン、カルボン酸イオン、スルホン酸イオン、フェノキシドイオン、テトラフルオロボレートイオン、テトラアリールボレートイオン、ヘキサフルオロアンチモネートイオン等が挙げられる。
【0139】
ホスホニウム塩としては、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(p−トリル)ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(p−エチルフェニル)ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(p−メトキシフェニル)ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(p−エトキシフェニル)ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(p−tert−ブトキシフェニル)ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(m−トリル)ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ(m−メトキシフェニル)ボレート、トリ(p−トリル)フェニルホスホニウム・テトラ(p−トリル)ボレート、テトラ(p−トリル)ホスホニウム・テトラ(p−トリル)ボレート、トリ(p−メトキシフェニル)フェニルホスホニウム・テトラ(p−トリル)ボレート、テトラフェニルホスホニウムチオシアネート、ブチルトリフェニルホスホニウムチオシアネート、メチルトリフェニルホスホニウムチオシアネート、p−トリルトリフェニルホスホニウムチオシアネート等が挙げられる。
【0140】
これらのホスホニウム塩のうち、ブチルトリフェニルホスホニウムチオシアネートが好ましい。ホスホニウム塩は、単独でまたは2種類以上を混合して使用することができる。感放射線性樹脂組成物におけるホスホニウム塩の含有割合としては、[A]重合体100質量部に対して、0.05質量部〜10質量部が好ましく、0.1質量部〜5質量部がより好ましい。ホスホニウム塩の含有割合を上記特定範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物の硬化促進を実現することができる。
【0141】
[チオール化合物]
チオール化合物としては、1分子中に2個以上のメルカプト基を有する化合物である。チオール化合物は、1分子中に2個以上のメルカプト基を有する限り特に限定されるものではないが、下記式(5)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を使用することができる。
【0142】
【化15】

【0143】
上記式(5)中、R31は、メチレン基、炭素数2〜10のアルキレン基である。但し、これらの基は水素原子の一部または全部がアルキル基で置換されていてもよい。Yは、単結合、−CO−または−O−CO−である。但し、*を付した結合手がR31と結合する。nは2〜10の整数である。Aは、1個または複数個のエーテル結合を有していてもよい炭素数2〜70のn価の炭化水素基、または、nが3の場合下記式(6)で示される基である。
【0144】
【化16】

【0145】
上記式(6)中、R32〜R34は、それぞれ独立してメチレン基または炭素数2〜6のアルキレン基である。「*」は、それぞれ結合手であることを表す。
【0146】
上記式(5)で表される化合物として、典型的にはメルカプトカルボン酸と多価アルコールとのエステル化物等を使用することができる。エステル化物を構成するメルカプトカルボン酸としては、例えば、チオグリコール酸、3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトブタン酸、3−メルカプトペンタン酸等が挙げられる。また、エステル化物を構成する多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、テトラエチレングリコール、ジペンタエリスリトール、1,4−ブタンジオール、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
【0147】
上記式(5)で表される化合物としては、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(チオグリコレート)、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトペンチレート)、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオンが好ましい。
【0148】
チオール化合物の1分子中に2個以上のメルカプト基を有する化合物としては、下記式(7)〜下記式(9)で表される化合物を用いることもできる。
【0149】
【化17】

【0150】
【化18】

【0151】
上記式(7)中、R41は、メチレン基または炭素数2〜20のアルキレン基である。R42は、メチレン基または炭素数2〜6の直鎖若しくは分岐アルキレン基である。kは1〜20の整数である。
上記式(8)中、R43〜R46は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基または下記式(9)で表される基である。但し、R43〜R46の少なくとも1つは下記式(9)で表される基である。
【0152】
【化19】

【0153】
上記式(9)中、R47は、メチレン基または炭素数2〜6の直鎖若しくは分岐アルキレン基である。
【0154】
チオール化合物は、単独でまたは2種類以上を混合して使用できる。感放射線性樹脂組成物におけるチオール化合物の含有割合としては、[A]重合体100質量部に対して、1質量部〜20質量部が好ましく、5質量部〜15質量部がより好ましい。チオール化合物の含有割合を上記特定範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物の硬化促進を実現することができる。
【0155】
[ブロックイソシアネート化合物]
ブロックポリイソシアネート化合物は、イソシアネート基を活性水素基含有化合物(ブロック剤)と反応させて常温で不活性としたものであり、これを加熱するとブロック剤が解離してイソシアネート基が再生されるという性質を持つものである。感放射線性樹脂組成物がブロックポリイソシアネートを含有することで、効果的な架橋剤としてイソシアネート−水酸基架橋反応が進行し、感放射線性樹脂組成物の硬化促進を実現することができる。
ブロックポリイソシアネート化合物は、脂肪族または脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネートと活性水素とを有する化合物(ブロック剤)との公知の反応によって得られる。
【0156】
ジイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、2,4,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシリジンイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられる。
【0157】
市販品としては、例えば、
イソシアネート基をメチルエチルケトンのオキシムでブロックしたものとして、デュラネート(登録商標)TPA−B80E、同TPA−B80X、同E402−B80T、同MF−B60XN、同MF−B60X、同MF−B80M(以上、旭化成工業社);
イソシアネート基を活性メチレンでブロックしたものとして、デュラネート(登録商標)MF−K60X(旭化成工業社);
(メタ)アクリロイル基を有するイソシアネート化合物のブロック体として、カレンズ(登録商標)MOI−BP、カレンズ(登録商標)MOI−BM(以上、昭和電工社)が挙げられる。
【0158】
これらのうち、デュラネート(登録商標)E402−B80T、同MF−B60Xを用いた場合に高いフレキシブル性が発現し、他との混合系にして使用することで、自在にその硬さを制御することができるため好ましい。
【0159】
ジイソシアネートより誘導されるポリイソシアネートとしては、例えば、イソシアヌレート型ポリイソシアネート、ビュウレット型ポリイソシアネート、ウレタン型ポリイソシアネート、アロファネート型ポリイソシアネート等が挙げられる。硬化性の観点からイソシアヌレート型ポリイソシアネートが好ましい。
【0160】
ブロック剤としては、例えば、アルコール系化合物、フェノール系化合物、活性メチレン系化合物、メルカプタン系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、尿素系化合物、オキシム系化合物、アミン系化合物、イミン系化合物、ピリジン系化合物等が挙げられる。
【0161】
アルコール系化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2−エチルヘキサノール、メチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等;
フェノール系化合物としては、例えば、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等;
活性メチレン系化合物としては、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等;
メルカプタン系化合物としては、例えば、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等;
【0162】
酸アミド系化合物としては、例えば、アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等;
酸イミド系化合物としては、例えば、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等;
イミダゾール系化合物としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール等;
ピラゾール系化合物としては、例えば、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3,5−エチルピラゾール等;
尿素系化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、エチレン尿素等;
オキシム系化合物としては、例えば、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等;
アミン系化合物としては、例えば、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等;
イミン系化合物としては、例えば、エチレンイミン、ポリエチレンイミン等;
ピリジン系化合物としては、例えば、2−ヒドロキシピリジン、2−ヒドロキシキノリン等が挙げられる。
【0163】
ブロックポリイソシアネート化合物は、単独でまたは2種類以上を混合して使用できる。感放射線性樹脂組成物におけるブロックポリイソシアネート化合物の含有割合としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.5質量部〜5質量部がより好ましい。ブロックポリイソシアネート化合物の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物の硬化促進を実現することができる。
【0164】
<その他の任意成分>
本実施の形態のアレイ基板の絶縁膜の形成に用いられる、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、上述の[A]重合体および[B]光酸発生体に加え、[C]化合物(硬化剤)の他、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて酸化防止剤、界面活性剤、密着助剤、塩基性化合物、キノンジアジド化合物、可塑剤等その他の任意成分を含有することができる。こうした任意成分は、1種類を単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0165】
<感放射線性樹脂組成物の調製>
本実施の形態のアレイ基板の絶縁膜の形成に用いられる、本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、上記[A]重合体および[B]光酸発生体の他、さらに[C]化合物(硬化剤)、および必要に応じて添加される任意成分を混合することによって調製される。そして、本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型の感放射線性樹脂組成物として使用することができる。本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、好ましくは適当な溶媒に溶解または分散させた状態に調製され、使用される。例えば、溶媒中で、[A]成分([A]重合体)、[B]成分([B]光酸発生体)、[C]成分([C]化合物)および任意成分である[D]成分を所定の割合で混合することにより、感放射線性樹脂組成物を調製することができる。
【0166】
本実施形態の感放射線性樹脂組成物の固形分濃度(重合体溶液に含まれる重合体の質量が重合体溶液の全質量に占める割合を言う。)は、使用目的や所望の膜厚等に応じて任意に設定することができるが、好ましくは5質量%〜50質量%、より好ましくは10質量%〜40質量%、さらに好ましくは15質量%〜35質量%である。
【0167】
<溶媒>
本実施形態の感放射線性樹脂組成物の調製に用いることができる溶媒としては、上述したように、各成分を均一に溶解または分散し、各成分と反応しないものが好適に用いられる。このような溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート類、芳香族炭化水素類、ケトン類、エステル類等が挙げられる。
【0168】
これらの溶媒としては、
アルコール類として、例えば、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等;
エーテル類として、例えば、テトラヒドロフランや、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジn−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジn−ヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル等;
ジエチレングリコールアルキルエーテル類として、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類として、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテル類として、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等;
【0169】
プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類として、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、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート類として、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート等;
【0170】
芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン等;
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等;
エステル類として、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロチル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル等をそれぞれ挙げられる。
【0171】
これらの溶媒の中でも、溶解性または分散性が優れていること、各成分と非反応性であること、並びに塗膜形成を容易にすること等の観点から、ジアルキルエーテル等のエーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ケトン類及びエステル類が好ましく、特に、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピ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エチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、酢酸プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチルが好ましい。これらの溶媒は、単独でまたは2種類以上を混合して用いることができる。
【0172】
また、これらの溶媒の中でも、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジn−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジn−ヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル等のエーテル類が好ましく、ジイソペンチルエーテルが最も好ましい。このような溶媒を用いることによって、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物をスリット塗布法で、例えば、大型のガラス基板に塗布する際に、乾燥工程時間を短縮すると同時に、塗布性をより一層向上(塗布ムラを抑制)することが可能となる。
【0173】
上記した溶媒に加え、さらに必要に応じて、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート等の高沸点溶媒を併用することもできる。
【0174】
以上の成分と調製方法による感放射線性樹脂組成物は、低温硬化によりコンタクトホールを備えた絶縁膜を形成することができる。例えば、180℃〜200℃等、従来に比べて低い硬化温度により耐溶媒性等の良好な信頼性を有する絶縁膜を得ることができる。そして、低温硬化によって本実施の形態のアレイ基板を提供することができる。
【0175】
次に、本実施の形態のアレイ基板は、液晶の配向を制御する配向膜を有することが可能である。本実施の形態のアレイ基板上に形成される配向膜は、本実施の形態の液晶配向剤を用いて形成される。したがって、本実施の形態の配向処理剤について、特のその主要な成分について以下で説明する。
【0176】
<液晶配向剤>
本実施の形態のアレイ基板上に配向膜を形成する、本実施の形態の液晶配向剤は、光配向性基を有する[L]感放射線性重合体、または光配向性基を有さない[M]ポリイミドを主要な成分として含有する液晶配向剤である。これらはいずれも、例えば、200℃以下等、低温の加熱温度で配向膜を形成することが可能である。特に、光配向性基を有する[L]感放射線性重合体を含有する液晶配向剤は、さらなる低温での配向膜形成が可能であり、より好ましい液晶配向剤である。このように本実施の形態の液晶配向剤は、低温の加熱工程による配向膜の形成が可能であるため、下層に設けられた絶縁膜を高温加熱の状態に晒すことなく配向膜の形成を行うことができる。
【0177】
尚、本実施の形態のアレイ基板上に配向膜を形成する、本実施の形態の液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限り[N]その他の成分を含有することができる。以下、それらの成分について説明する。
【0178】
[[L]感放射線性重合体]
本実施の形態の液晶配向剤に含有される[L]感放射線性重合体は、光配向性基を有する重合体である。この[L]感放射線性重合体が有する光配向性基は、光照射により膜に異方性を付与する官能基であり、本実施の形態では、特に、光異性化反応および光二量化反応の少なくともいずれかを生じることにより膜に異方性を与える基である。
【0179】
光配向性基として具体的には、アゾベンゼン、スチルベン、α−イミノ−β−ケトエステル、スピロピラン、スピロオキサジン、桂皮酸、カルコン、スチルバゾール、ベンジリデンフタルイミジン、クマリン、ジフェニルアセリレンおよびアントラセンからなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物由来の構造を有する基である。上述の光配向性基としては、これらの中でも、桂皮酸由来の構造を有する基が特に好ましい。
【0180】
光配向性基を有する[L]感放射線性重合体としては、上述の光配向性基が直接または連結基を介して結合された重合体であるのが好ましい。そのような重合体としては、例えば、ポリアミック酸およびポリイミドの少なくともいずれかの重合体に上述の光配向性基が結合したもの、ポリアミック酸およびポリイミドとは別の重合体に上述の光配向性基が結合したものが挙げられる。後者の場合、光配向性基を有する重合体の基本骨格としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリオレフィン、ポリオルガノシロキサン等を挙げることができる。
【0181】
感放射線性重合体としては、ポリアミック酸、ポリイミドまたはポリオルガノシロキサンを基本骨格とするものが好ましい。また、これらの中でも、ポリオルガノシロキサンが特に好ましく、例えば、国際公開(WO)第2009/025386号パンフレットに記載された方法により得ることができる。
【0182】
[[M]ポリイミド]
本実施の形態の液晶配向剤に含有される[M]ポリイミドは、光配向性基を有さないポリイミドである。
このような光配向性基を有さない[M]ポリイミドは、光配向性基を有さないポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。光配向性基を有さないポリアミック酸は、例えば、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させることにより得ることができ、特開2010−97188号公報に記載される方法に従い得ることができる。
【0183】
[M]ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造が併存する部分イミド化物であってもよい。[M]ポリイミドは、そのイミド化率が30%以上であることが好ましく、50%〜99%であることがより好ましく、65%〜99%であることがより好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよく、例えば、特開2010−97188号公報に記載されるようにして得ることができる。
【0184】
[[N]その他の成分]
本実施の形態の液晶配向剤は、光配向性基を有する感放射線性重合体および光配向性基を有さないポリイミド以外の[N]その他の成分を含有することができる。[N]その他の成分としては、例えば、光配向性基を有する[L]感放射線性重合体および光配向性基を有さない[M]ポリイミド以外の重合体、硬化剤、硬化触媒、硬化促進剤、エポキシ化合物、官能性シラン化合物、界面活性剤、光増感剤等を挙げることができる。
以上、本実施の形態のアレイ基板の主要な構成要素について説明したが、次に、本実施の形態のアレイ基板の製造方法について説明する。
【0185】
<絶縁膜、配向膜およびアレイ基板の製造方法>
本実施の形態のアレイ基板の製造においては、上述した本実施の形態の感放射線性樹脂組成物から絶縁膜を製造する工程が主要な工程として含まれる。この絶縁膜の製造工程によって、コンタクトホールが形成された絶縁膜が形成される。そして、本実施の形態のアレイ基板上に配向膜を形成するために、上述の本実施の形態の液晶配向剤から配向膜を形成する工程が製造工程として含まれる。以下、絶縁膜と配向膜とを有する本実施の形態のアレイ基板の製造方法について説明する。
【0186】
本実施の形態のアレイ基板の製造方法では、基板上に絶縁膜が形成され、少なくとも下記の工程[1]〜工程[4]を下記の順で含むことが好ましい。そして、アレイ基板上に配向膜を形成するため、工程[4]の後に工程[5]を含むことが好ましい。
【0187】
[1]感放射線性樹脂組成物の塗膜を、スイッチング能動素子および電極等(ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ソース配線、およびゲート配線等を意味する。以下、電極等と総称することがある。)の形成された基板上に形成する工程(以下、「[1]工程」と称することがある。)。
[2][1]工程で形成された感放射線性樹脂組成物の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程(以下、「[2]工程」と称することがある。)。
[3][2]工程で放射線が照射された塗膜を現像する工程(以下、「[3]工程」と称することがある。)。
[4][3]工程で現像された塗膜を加熱硬化して絶縁膜を形成する工程(以下、「[4]工程」と称することがある。)。
[5]液晶配向剤の塗膜を[4]工程で硬化された絶縁膜を有する基板に形成し、その塗膜を200℃以下で加熱して配向膜を形成する工程(以下、「[5]工程」と称することがある。)。
【0188】
そして、上記[4]工程と[5]工程の間に、[4]工程で形成された絶縁膜の上に透明電極を設ける工程を有することが好ましい。
【0189】
以上の各工程を含む、本実施形態のアレイ基板の製造方法により、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物を用いて、スイッチング能動素子や電極等の形成された基板上に、コンタクトホールを備えた絶縁膜を形成することができる。そして、本実施の形態の液晶配向剤を用いて基板上に配向膜を形成することができる。その結果、本実施形態のアレイ基板の製造方法により、所望のサイズのコンタクトホールが所望の位置に形成された絶縁膜を有し、従来に比べて低温で形成された絶縁膜を有する本実施の形態のアレイ基板を形成することができる。
【0190】
以上のようにして製造されるアレイ基板は、省エネルギーの観点から加熱工程の低温化が望まれる場合においても好適なアレイ基板となる。
以下、各工程について詳述する。
【0191】
[[1]工程]
本工程では本実施の形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する。この基板には、スイッチング能動素子、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ソース配線、およびゲート配線等が形成されている。これらスイッチング能動素子等は、基板上、通常の半導体膜成膜と、公知の絶縁層形成と、フォトリソグラフィ法によるエッチングを繰り返すなどして公知の方法により形成されたものである。
この基板のスイッチング能動素子等の形成面に、感放射線性樹脂組成物を塗布した後、好ましくは加熱(プレベークとも言う。)を行って溶媒を除去し、塗膜を形成する。
【0192】
基板の材料としては、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等のガラス、石英、シリコン、樹脂等が挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、環状オレフィンの開環重合体およびその水素添加物等が挙げられる。また、これらの基板には、所望によりシランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。
【0193】
感放射線性樹脂組成物の塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法(回転塗布法またはスピンナ法と称されることもある。)、スリット塗布法(スリットダイ塗布法)、バー塗布法、インクジェット塗布法等の適宜の方法が採用できる。これらのうち、スピンコート法またはスリット塗布法が好ましい。
上述のプレベークの条件としては、各成分の種類、配合割合等によって異なるが、70℃〜120℃が好ましく、1分間〜10分間程度とすることができる。
【0194】
[[2]工程]
次いで、[2]工程では、[1]工程で形成された塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する。このとき、塗膜の一部にのみ照射する際には、例えば、所望のコンタクトホールの形成に対応するマスクパターンのフォトマスクを介して照射する方法によることができる。
照射に使用される放射線としては、光酸発生体に対して用いる放射線が好適である。これらの放射線の中でも、波長が190nm〜450nmの範囲にある放射線が好ましく、特に365nmの紫外線を含む放射線が好ましい。
【0195】
放射線照射量(露光量)は、照射される放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model 356、Optical Associates Inc.製)により測定した値として、好ましくは100J/m〜3,000J/m、より好ましくは500J/m〜2,000J/mである。
【0196】
[[3]工程]
次に、[3]工程では、放射線照射後の塗膜を現像することにより、不要な部分(放射線の照射部分)を除去し、所定の形状を有し、所望のコンタクトホールの形成された塗膜を得る。
現像に使用される現像液としては、アルカリ性の水溶液が好ましい。含有されれるアルカリの例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
【0197】
また、このようなアルカリ性水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度は、適当な現像性を得る観点から、好ましくは0.1質量%〜5質量%とすることができる。現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等の適宜の方法を利用することができる。現像時間は、感放射線性樹脂組成物の組成によって異なるが、好ましくは10秒間〜180秒間程度である。このような現像処理に続いて、例えば流水洗浄を30秒間〜90秒間行った後、例えば、圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンを形成することができる。
【0198】
[[4]工程]
次に、[4]工程では、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用い、パターニングされた薄膜を加熱(ポストベークとも言う。)することで、感放射線性樹脂組成物に含有された[A]重合体の硬化反応を促進し、所望とする特性を備えた硬化膜として絶縁膜を得ることができる。本工程における加熱温度は、例えば、120℃〜220℃とすることが好ましい。そして、上述した[C]成分を含有して構成された本実施形態の感放射線性樹脂組成物を用いた場合では、本工程における加熱温度を、例えば、120℃〜200℃とすることが好ましく、さらに低温となる120℃〜180℃とすることがより好ましい。
【0199】
加熱時間は、加熱機器の種類により異なるが、例えば、ホットプレート上で加熱工程を行う場合には5分間〜30分間、オーブン中で加熱工程を行う場合には30分間〜90分間とすることができる。2回以上の加熱工程を行うステップベーク法等を用いることもできる。このようにして、目的とする、コンタクトホールを備えた絶縁膜を基板上に形成することができる。形成された絶縁膜の膜厚は、好ましくは0.1μm〜8μm、より好ましくは0.1μm〜6μm、さらに好ましくは0.1μm〜4μmである。
以上の工程に従うことにより、本実施の形態の感放射線性樹脂組成物は、コンタクトホールを有する絶縁膜の形成材料として好適に用いられ、本実施の形態のアレイ基板の絶縁膜を形成できる。
【0200】
そして、[4]工程で絶縁膜を形成した後、その絶縁膜の上に透明電極を設ける工程を有することが好ましい。例えば、スパッタリング法等を利用して、絶縁膜の上に、ITOからなる透明導電層を形成することができる。次いで、フォトリソグラフィ法を利用してこの透明導電層をエッチングして、絶縁膜上に透明電極を形成することができる。透明電極は画素電極を構成し、絶縁膜のコンタクトホールを介することによって、基板上のスイッチング能動素子との電気的接続を可能にする。尚、透明電極は、ITOの他、可視光に対する高い透過率と導電性を有する透明な材料を用いて構成することができる。例えば、IZO(Indium Zinc Oxide)や、ZnO(酸化亜鉛)や、酸化スズ等を用いて構成することができる。
【0201】
[[5]工程]
[4]工程で得られた絶縁膜付きの基板を用い、上述のように絶縁膜上に透明電極を形成した後、透明電極上に、本実施の形態の液晶配向剤を塗布する。塗布法方としては、例えば、ロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等の適宜の塗布方法を用いることができる。次いで、液晶配向剤の塗布された基板をプレベークし、その後、ポストベークすることにより塗膜を形成し、アレイ基板を製造する。プレベーク条件としては、例えば、40℃〜120℃で0.1分間〜5分間である。ポストベーク条件としては120℃〜230℃、好ましくは150℃〜200℃、より好ましくは150℃〜180℃で、好ましくは5分間〜200分間、より好ましくは10分間〜100分間である。ポストベーク後の塗膜の膜厚は、好ましくは0.001μm〜1μmであり、より好ましくは0.005μm〜0.5μmである。
【0202】
液晶配向剤を塗布する際に使用される液晶配向剤の固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)は、粘性、揮発性等を考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1重量%〜10重量%の範囲である。
【0203】
液晶配向剤として、光配向性基を有する[L]感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いる場合は、上述の塗膜に直線偏光若しくは部分偏光された放射線、または非偏光の放射線を照射することにより、液晶の配向を制御する液晶配向能を付与する。こうした偏光放射線の照射は、配向膜の配向処理に対応する。ここで、放射線としては、例えば、150nm〜800nmの波長の光を含む紫外線および可視光線を用いることができる。特に、放射線としては、300nm〜400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。使用する放射線が直線偏光または部分偏光している場合には、照射は基板面に垂直の方向から行っても、液晶にプレチルト角を付与するために斜め方向から行ってもよく、また、これらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向である必要がある。
放射線の照射量としては、好ましくは1J/m以上10,000J/m未満であり、より好ましくは10J/m〜3,000J/mである。
【0204】
液晶配向剤として、光配向性基を有さない[M]ポリイミドを含む液晶配向剤を用いる場合は、ポストベーク後の塗膜をそのまま配向膜として使用することができる。そして、必要に応じてポストベーク後の塗膜に対し、例えば、ナイロン、レーヨン、コットン等の繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦る処理(ラビング処理)を施して、液晶配向能を付与することも可能である。
以上のように、アレイ基板上に配向膜を形成する場合、上述の液晶配向剤を使用し、200℃以下の加熱温度、さらに、180℃以下の加熱温度で配向膜を形成することが可能である。したがって、上述した[1]工程〜[4]工程で形成された絶縁膜が、配向膜の形成工程で高温の状態に晒されることを避けることができる。そして、本実施の形態のアレイ基板は、所望の配置とサイズのコンタクトホールを備えた絶縁膜と配向膜とを有することができ、従来に比べて低温での加熱による製造が可能である。
【実施例】
【0205】
以下、実施例に基づき本発明の実施形態を詳述するが、この実施例によって本発明が限定的に解釈されるものではない。
【0206】
以下において、重合体の質量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、下記の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:GPC−101(昭和電工(株)製)
カラム:GPC−KF−801、GPC−KF−802、GPC−KF−803およびGPC−KF−804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
【0207】
<[A]重合体の合成>
[合成例1]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸5質量部、2−テトラヒドロピラニルメタクリレート40質量部、スチレン5質量部、メタクリル酸グリシジル40質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部およびα−メチルスチレンダイマー3質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して共重合体(A−1)を含む重合体溶液を得た。共重合体(A−1)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は9,000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、31.3質量%であった。
【0208】
[合成例2]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)7質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を仕込んだ。引き続き2−テトラヒドロピラニルメタクリレート85質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル7質量部、メタクリル酸8質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持して共重合体(a−1)を含む重合体溶液を得た。共重合体(a−1)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は10,000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、29.2質量%であった。
【0209】
[合成例3]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸グリシジル52質量部、メタクリル酸ベンジル48質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持して共重合体(aa−1)を含む重合体溶液を得た。共重合体(aa−1)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は10,000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、32.3質量%であった。
【0210】
<感放射線性樹脂組成物の調製>
[実施例1]
合成例1で得られた共重合体(A−1)を含む溶液(共重合体(A−1)100質量部(固形分)に相当する量)に、[B]成分として[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル](BASF社製の「CGI1380」)4質量部、[D]成分として酸化防止剤となるトリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト(ADEKA社製の「アデカスタブAO−20」)1質量部、[D]成分としてシリコーン系界面活性剤((株)東レ・ダウコーニング製の「SH 8400 FLUID」)0.20質量部、[D]成分としてγ−グリシドキプロピルトリメトキシシラン3.0質量部を混合し、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過することにより、感放射線性樹脂組成物(S−1)を調製した。
【0211】
[実施例2]
合成例2と合成例3で得られた共重合体(a−1)と共重合体(aa−1)を含む溶液(共重合体(a−1)と共重合体(aa−1)それぞれ50質量部(固形分)を1対1の割合で混合した合計100質量部に相当する量)に、[B]成分として[(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル](BASF社製の「IRGACURE PAG 103」)4質量部、[C]成分として4,4’−ジアミノジフェニルスルホン0.5質量部、[D]成分として酸化防止剤となるトリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト(ADEKA社製の「アデカスタブAO−20」)1質量部、[D]成分としてシリコーン系界面活性剤((株)東レ・ダウコーニング製の「SH 8400 FLUID」)0.20質量部、[D]成分としてγ−グリシドキプロピルトリメトキシシラン3.0質量部を混合し、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過することにより、感放射線性樹脂組成物(S−2)を調製した。
【0212】
<特性評価>
[実施例3]
実施例1および実施例2により調製された感放射線性樹脂組成物(S−1、S−2)を用い、以下のように特性を評価するとともに、それら感放射線性樹脂組成物から形成された塗膜やその硬化膜として得られた絶縁膜について各種特性を評価した。
【0213】
(1)放射線感度の評価
550mm×650mmのクロム成膜ガラス上に、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を塗布し、60℃にて1分間加熱した(以下、「HMDS処理」ともいう。)。このHMDS処理後のクロム成膜ガラス上に、実施例1で調製した感放射線性樹脂組成物S−1をスリットダイコーター「TR632105−CL」を用いて塗布し、到達圧力を100Paに設定して真空下で溶媒を除去した。その後、さらに90℃において2分間プレベークすることによって、膜厚3.0μmの塗膜を形成した。続いて、キヤノン(株)製のMPA−600FA露光機を用い、60μmのライン・アンド・スペース(10対1)のマスクパターンを有するマスクを介して、塗膜に対し露光量を変量として放射線を照射した後、0.40質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて25℃において液盛り法で現像した。ここで現像時間は80秒間とした。次いで、超純水で1分間流水洗浄を行い、その後乾燥することにより、HMDS処理後のクロム成膜ガラス基板上にパターンを形成した。このとき、6μmのスペース・パターンが完全に溶解するために必要な露光量を調べ、評価した。この値が500J/m以下の場合に感度が良好であると判断できる。感放射線性樹脂組成物S−1を用いて形成されたパターンでは、その値が500J/m以下となり、感放射線性樹脂組成物S−1は放射線感度が良好であることが分かった。
【0214】
次いで、実施例2で調製した感放射線性樹脂組成物S−2を用い、上記と同様の方法に従い放射線感度の評価を行った。感放射線性樹脂組成物S−2を用いて形成されたパターンにおいて、上記の値が500J/m以下となり、感放射線性樹脂組成物S−2は放射線感度が良好であることが分かった。
【0215】
(2)耐光性の評価
ガラス基板上に、スピンナを用いて、実施例1で調製した感放射線性樹脂組成物S−1を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして膜厚3.0μmの塗膜を形成した。このガラス基板をクリーンオーブン内にて220℃で1時間ポストベークし、硬化膜として絶縁膜を得た。この絶縁膜に、UV照射装置(ウシオ社製の「UVX−02516S1JS01」)にて130mWの照度で800,000J/m照射した。照射前の膜厚と比較して、照射後の膜厚の膜減り量が2%以下であれば膜の耐光性が良好であると判断できる。感放射線性樹脂組成物S−1を用いて形成された絶縁膜では、膜減り量が2%以下となり、良好な耐光性を有することが分かった。
【0216】
次いで、実施例2で調製した感放射線性樹脂組成物S−2を用い、クリーンオーブン内で行うポストベークの温度を180℃とした以外は上記と同様の方法に従い絶縁膜を形成した。そして、上記と同様の方法に従い、得られた絶縁膜の耐光性の評価を行った。感放射線性樹脂組成物S−2を用いて形成された絶縁膜は、膜減り量が2%以下となり、良好な耐光性を有することが分かった。
尚、以上の耐光性の評価においては、形成する膜のパターニングは不要のため現像工程は省略し、塗膜形成工程、耐光性試験および加熱工程のみ行い評価を行った。
【0217】
(3)耐熱性の評価
上記した耐光性の評価と同様に、実施例1で調製した感放射線性樹脂組成物S−1を用い、シリコン基板上に塗膜を形成した。このシリコン基板をクリーンオーブン内にて220℃で1時間加熱し、硬化膜として絶縁膜を得た。次に、得られた絶縁膜の膜厚(T1)を測定した。次いで、この絶縁膜が形成されたシリコン基板を、クリーンオーブン内にて240℃で1時間追加ベークした後、追加ベーク後の絶縁膜の膜厚(t1)を測定し、追加ベークによる膜厚変化率{|t1−T1|/T1}×100〔%〕を算出した。膜厚変化率が3%以下のとき、耐熱性は良好であると判断できる。感放射線性樹脂組成物S−1を用いて形成された絶縁膜では、膜厚変化率が3%以下となり、良好な耐熱性を有することが分かった。
【0218】
次に、実施例2で調製した感放射線性樹脂組成物S−2を用い、クリーンオーブン内で行う加熱の温度を180℃とした以外は上記と同様の方法に従い絶縁膜を形成した。そして、得られた絶縁膜の膜厚を測定した後にクリーンオーブン内にて240℃で1時間の追加ベークを行うなど、上記と同様の方法に従い、得られた絶縁膜の耐熱性の評価を行った。感放射線性樹脂組成物S−2を用いて形成された絶縁膜は、上述の膜厚変化率が3%以下となり、良好な耐熱性を有することが分かった。
【0219】
(4)透過率の評価
上記耐光性の評価と同様に、実施例1で調製した感放射線性樹脂組成物S−1を用い、シリコン基板上に塗膜を形成した。このシリコン基板をクリーンオーブン内にて220℃で1時間加熱し、硬化膜として絶縁膜を得た。波長400nmにおける透過率を、分光光度計(日立製作所社製の「150−20型ダブルビーム」)を用いて測定して評価した。このとき、波長400nmにおける透過率が90%未満の場合に透明性が不良と判断できる。感放射線性樹脂組成物S−1を用いて形成された絶縁膜では、波長400nmにおける透過率が90%以上となり、透明性に優れ、良好な透過率特性を有することが分かった。
【0220】
次に、実施例2で調製した感放射線性樹脂組成物S−2を用い、クリーンオーブン内で行う加熱温度を180℃とした以外は上記と同様の方法に従い絶縁膜を形成した。そして、上記と同様の方法に従い、得られた絶縁膜の耐熱性の評価を行った。感放射線性樹脂組成物S−2を用いて形成された絶縁膜は、波長400nmにおける透過率が90%以上となり、透明性に優れ、良好な透過率特性を有することが分かった。
【0221】
(5)電圧保持率の評価
実施例1で調製した感放射線性樹脂組成物S−1を用い、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO膜が形成され、さらにITO電極を所定形状に蒸着したソーダガラス基板上に、スピンコートした。次いで、90℃のクリーンオーブン内で10分間プレベークを行って、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
【0222】
次いで、フォトマスクを介さずに、塗膜に500J/mの露光量で露光した。その後220℃で30分間、クリーンオーブン内でポストベークを行い、塗膜を硬化させ、永久硬化膜として絶縁膜を形成した。
【0223】
次いで、この画素を形成した基板とITO電極を所定形状に蒸着しただけの基板とを、0.8mmのガラスビーズを混合したシール剤で貼り合わせたのち、メルク製液晶MLC6608(商品名)を注入して、液晶セルを作製した。
【0224】
次いで、液晶セルを60℃の恒温層に入れて、液晶セルの電圧保持率を、液晶電圧保持率測定システム(東陽テクニカ社製の「VHR−1A型」)により測定した。このときの印加電圧は5.5Vの方形波、測定周波数は60Hzである。ここで電圧保持率とは、{(16.7ミリ秒後の液晶セル電位差)/(0ミリ秒で印加した電圧)}の値である。液晶セルの電圧保持率が90%以下であると、液晶セルは16.7ミリ秒の時間、印加電圧を所定レベルに保持できず、十分に液晶を配向させることができないことを意味し、また、液晶表示素子の表示不良である残像等の「焼き付き」を起こすおそれが高い。
【0225】
感放射線性樹脂組成物S−1を用いて形成された絶縁膜を有する液晶セルの電圧保持率は90%を超え、良好な電圧保持率特性を有することが分かった。
次に、実施例2で調製した感放射線性樹脂組成物S−2を用い、クリーンオーブン内で行うポストベークの温度を180℃とした以外は上記と同様の方法に従って絶縁膜を形成し、その絶縁膜が形成された液晶セルを作製して電圧保持率の評価を行った。感放射線性樹脂組成物S−2を用いて形成された絶縁膜を有する液晶セルは、電圧保持率が90%を超え、良好な電圧保持率特性を有することが分かった。
【0226】
以上の評価結果から、実施例1の感放射線性樹脂組成物S−1および実施例2の感放射線性樹脂組成物S−2はいずれも、優れた放射線感度を有することが分かった。そして、実施例1の感放射線性樹脂組成物S−1および実施例2の感放射線性樹脂組成物S−2を用いて形成された絶縁膜はいずれも、耐光性、耐熱性および透明性に優れるとともに、電圧保持率特性の良好な液晶セルを構成することができることが分かった。
【0227】
<アレイ基板の製造>
[実施例4]
実施例1により得られた感放射線性樹脂組成物S−1を使用し、スイッチング能動素子や電極等の形成された基板上にスピンナを用いて塗布した。この基板には、スイッチング能動素子、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ソース配線、およびゲート配線等が形成されている。これらスイッチング能動素子等は、基板上、通常の半導体膜の成膜と、公知の絶縁層形成と、フォトリソグラフィ法によるエッチングを繰り返すなどして公知の方法により形成されたものである。
【0228】
次に、90℃のクリーンオーブン内で10分間プレベークを行って塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に対し、露光機(高圧水銀ランプ)を用い、コンタクトホールパターン等の所望のパターンを有するフォトマスクを介して露光量500J/mとして放射線照射を行った。その後、0.40質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて25℃で液盛り法により現像した後、純水洗浄を1分間行った。現像することにより、不要な部分を除去して、コンタクトホールの形成された所定の形状の塗膜を形成した。さらにオーブン中で220℃にて1時間ポストベーク処理をして硬化させ、膜厚が3.0μmの絶縁膜を形成した。
【0229】
次いで、絶縁膜が形成された基板について、スパッタリング法を用いて、絶縁膜の上にITOからなる透明導電層を形成した。次いで、フォトリソグラフィ法を利用して透明導電層をエッチングして、絶縁膜上に透明電極を形成した。
以上のようにして、本実施例のアレイ基板を製造した。得られた本実施例のアレイ基板では、絶縁膜の所望の位置に所望のサイズのコンタクトホールが形成されており、透明電極とドレイン電極との電気的な接続が実現されていた。
【0230】
[実施例5]
実施例2で調製した感放射線性樹脂組成物S−2を用い、オーブン中で行うポストベーク処理の温度を180℃とした以外は実施例4と同様の方法に従い基板上に絶縁膜を形成し、透明電極を形成してアレイ基板の製造を行った。得られた本実施例のアレイ基板では、絶縁膜の所望の位置に所望のサイズのコンタクトホールが形成されており、画素電極である透明電極とドレイン電極との間の電気的な接続が実現されていた。
【0231】
[実施例6]
(光配向膜を有するアレイ基板の製造)
本実施例においては、実施例4で得られたアレイ基板を用い、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて光配向膜を形成する。
はじめに、実施例4のアレイ基板の透明電極の上に、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤として、国際公開(WO)2009/025386号パンフレットの実施例6に記載の液晶配向剤A−1をスピンナにより塗布する。次いで、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、内部を窒素置換したオーブン中、180℃で1時間加熱して膜厚80nmの塗膜を形成した。次いで、この塗膜表面に、Hg−Xeランプ及びグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線200J/mを、基板表面に垂直な方向に対して40°傾いた方向から照射し、光配向膜を有するアレイ基板を製造した。
【0232】
[実施例7]
(光配向膜を有するアレイ基板の製造)
本実施例においては、実施例5で得られたアレイ基板を用い、実施例6と同様に、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて光配向膜を形成し、光配向膜を有するアレイ基板を製造した。
【0233】
[実施例8]
(垂直配向膜を有するアレイ基板の製造)
本実施例においては、実施例4で得られたアレイ基板を用い、光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤を用いて垂直配向膜を形成する。
はじめに、実施例4のアレイ基板の透明電極の上に、光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤として、垂直配向膜形成用のAL60101(ジェイエスアール(株)製)をスピンナにより塗布した。次いで、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、内部を窒素置換したオーブン中、180℃で1時間加熱して膜厚80nmの塗膜を形成し、垂直配向膜を有するアレイ基板を製造した。
【0234】
[実施例9]
(垂直配向膜を有するアレイ基板の製造)
本実施例においては、実施例5で得られたアレイ基板を用い、実施例8と同様に、光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤を用いて垂直配向膜を形成し、垂直配向膜を有するアレイ基板を製造した。
【0235】
<液晶表示素子の製造>
[実施例10]
実施例7で得られたアレイ基板を用いた。そして、公知の方法により製造されたカラーフィルタ基板を準備した。このカラーフィルタ基板は、透明基板上に赤色、緑色および青色の3色の微小な着色パターンとブラックマトリクスとが格子状に配置され、着色パターン上には透明な共通電極が配置されている。そして、カラーフィルタ基板の共通電極の上に実施例6でアレイ基板上に形成したのと同様の光配向膜を形成して、配向膜の形成された対向基板とした。これら一対の基板を用い、シール剤で貼り合わせたのち、TN液晶を注入して基板間に液晶層を挟持し、カラー液晶表示素子を製造した。本実施例の液晶表示素子は、上述した図3に示す液晶表示素子と同様の構造を有する。本実施例の液晶表示素子は、優れた動作特性と表示特性と信頼性を示した。
【0236】
尚、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【0237】
本発明のアレイ基板は、従来に比べて低温での加熱工程により製造でき、併せて高い信頼性を有する。従って、本発明のアレイ基板は優れた表示品位と信頼性が求められる大型液晶テレビ用等に好適に使用できる。
【符号の説明】
【0238】
1 アレイ基板
4、11 基板
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 ゲート電極
8 スイッチング能動素子
9 透明電極
10 配向膜
12 絶縁膜
13 ブラックマトリクス
14 共通電極
15 着色パターン
17 コンタクトホール
18 ソース配線
19 ゲート配線
21 液晶表示素子
22 カラーフィルタ基板
23 液晶層
27 バックライト光
28 偏光板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイッチング能動素子と、
前記スイッチング能動素子上に配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールを介して前記スイッチング能動素子と電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極上に形成された配向膜とを有する液晶表示素子用のアレイ基板であって、
前記絶縁膜は、
[A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)で表される基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、および
[B]光酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜であり、
前記配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて得られた配向膜であることを特徴とするアレイ基板。
【化1】

(式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(Rで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、Rはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
【請求項2】
[B]光酸発生体が、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含むことを特徴とする請求項1に記載のアレイ基板。
【化2】

(式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
【請求項3】
前記感放射線性樹脂組成物は、[C]下記式(C−1)で表される化合物、ホスホニウム塩、チオール化合物およびブロックイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のアレイ基板。
【化3】

(式(C−1)中、R〜R16は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、R〜R16のうち少なくとも1つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数2〜6のアルキレン基で置換されていてもよい。Aは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数2〜6のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。)
【請求項4】
前記配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて得られた配向膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアレイ基板。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のアレイ基板を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項6】
[1][A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)で表される基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、および
[B]光酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物の塗膜を、スイッチング能動素子の形成された基板上に形成する工程、
[2]前記感放射線性樹脂組成物の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
[3][2]工程で放射線が照射された前記塗膜を現像してコンタクトホールの形成された塗膜を得る工程、並びに
[4][3]工程で得られた塗膜を硬化して絶縁膜を形成する工程
を有することを特徴とするアレイ基板の製造方法。
【化4】

(式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(Rで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、Rはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
【請求項7】
[B]光酸発生体が、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含むことを特徴とする請求項6に記載のアレイ基板の製造方法。
【化5】

(式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
【請求項8】
前記感放射線性樹脂組成物は、[C]下記式(C−1)で表される化合物、ホスホニウム塩、チオール化合物およびブロックイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする請求項6または7に記載のアレイ基板の製造方法。
【化6】

(式(C−1)中、R〜R16は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、R〜R16のうち少なくとも1つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数2〜6のアルキレン基で置換されていてもよい。Aは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数2〜6のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。)
【請求項9】
配向膜を200℃以下で形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のアレイ基板の製造方法。
【請求項10】
前記配向膜を200℃以下で形成する工程は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて前記配向膜を形成することを特徴とする請求項9に記載のアレイ基板の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−54125(P2013−54125A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−190963(P2011−190963)
【出願日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】