JP2013122643A - 樹脂組成物及び面状成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ディスプレイやタッチパネル装置中のガラスや透明電極、樹脂フィルム等の積層材料における層間での屈折率差を減少させ、透過率の低下や描画パターンの視認のない透明面状成形体用樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】 樹脂および金属酸化物粒子を含有する樹脂組成物であって、 該金属酸化物粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、 該金属酸化物粒子が表面が、配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されている ことを特徴とするディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物を使用すること。
【選択図】なし
【解決手段】 樹脂および金属酸化物粒子を含有する樹脂組成物であって、 該金属酸化物粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、 該金属酸化物粒子が表面が、配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されている ことを特徴とするディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物を使用すること。
【選択図】なし
Description
本発明は表示装置やタッチパネル装置に使用可能な樹脂組成物及び面状成形体に関するものである。より詳細には表示装置の前面に配置される光透過層に好ましく使用される樹脂組成物，及び面状成形体に関する。
液晶ディスプレイに代表される薄型ディスプレイは広く普及し、従来のテレビジョン用に加え、コンピューター用、携帯使用向け、携帯電話用、移動端末用などとしてめざましく普及している。薄型ディスプレイは各種機能を有する材料やフィルム、板の多層体であるが、機能向上と軽量化のため樹脂フィルムが多く使用されている一方、電極には無機材料が使用され、多種類の材料が積層された構成となっている。
一方、ディスプレイ一体型の入力装置としてのタッチパネルは、その使い勝手のよさから広く利用されている。このタッチパネルの方式には各種あり、光学式、超音波方式、抵抗膜方式、静電容量結合方式等が知られている。なかでも、その構造の単純さなどから抵抗膜方式が最も広く使用されており、この抵抗膜方式のタッチパネルは、２枚の透明導電膜を基板をスペーサーを介して対抗させた構造をとっており、指又はペン等により押すことによって対向している導電膜が接触し、入力される方式のものである（例えば、特許文献１参照）。
また静電容量結合方式のタッチパネルは、人間の指などがセンサーに接近することにより、電圧を印加したセンサーの静電容量が変化することを検出し、入力される方式のものであり、電極を特殊なパターンで配置することによって検出位置精度をより高めることができるとされている（例えば、特許文献２参照）。この静電容量結合方式では、抵抗膜方式と比べ、機械的な稼動部分がないため、長寿命で信頼性の高いタッチパネルを提供することができるとされている。
一方、ディスプレイ一体型の入力装置としてのタッチパネルは、その使い勝手のよさから広く利用されている。このタッチパネルの方式には各種あり、光学式、超音波方式、抵抗膜方式、静電容量結合方式等が知られている。なかでも、その構造の単純さなどから抵抗膜方式が最も広く使用されており、この抵抗膜方式のタッチパネルは、２枚の透明導電膜を基板をスペーサーを介して対抗させた構造をとっており、指又はペン等により押すことによって対向している導電膜が接触し、入力される方式のものである（例えば、特許文献１参照）。
また静電容量結合方式のタッチパネルは、人間の指などがセンサーに接近することにより、電圧を印加したセンサーの静電容量が変化することを検出し、入力される方式のものであり、電極を特殊なパターンで配置することによって検出位置精度をより高めることができるとされている（例えば、特許文献２参照）。この静電容量結合方式では、抵抗膜方式と比べ、機械的な稼動部分がないため、長寿命で信頼性の高いタッチパネルを提供することができるとされている。
しかしガラスや透明電極、樹脂フィルム等の積層材料は固有の屈折率を有しており、層間での屈折率差が大きい場合には、透過率の低下や描画パターンが視認される場合があった。特にタッチパネルディスプレイでは、透明導電膜として主にＩＴＯ膜が利用されているが、このＩＴＯ膜の屈折率は２．０程度と比較的高いため、タッチパネルのセンサー部分の反射率が高くなり、視認性が悪くなっていた。また、パターンを設けてＩＴＯ電極を配置したＩＴＯ基板を用いるタッチパネルセンサーでは、ＩＴＯ電極部分と電極がない部分では反射率が大きく異なるため、電極の描画パターンが反射するため、視認性に劣るという問題があった。
本発明では、樹脂および金属酸化物を含有することにより積層体中のフィルム等の樹脂組成物の屈折率を調整することで、層間の屈折率差を低減することを特徴とする。
すなわち本発明は、樹脂および金属酸化物粒子を含有する樹脂組成物であって、該金属酸化物粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、該金属酸化物粒子が表面が、配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されている、ディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物である。好ましくは金属酸化物粒子は屈折率が１．７以上であり、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム及び酸化スズからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属酸化物粒子である。また、前記金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物が、有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、エポキシ基含有化合物、からなる群より選ばれる１以上であることが好ましく、総炭素数が３以上２０以下であることも好ましく、被覆量は、有機化合物で被覆した金属酸化物粒子に対して、０．１質量％以上３０質量％以下であることガ好ましい。樹脂組成物中の金属酸化物粒子は組成物中の１０質量％〜９０質量％が好ましい。
また本発明は上記ディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物からなる面状成形体であり、該面状成形体は積層体であることが好ましく、タッチパネル装置に好適に使用される。
また本発明は上記ディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物からなる面状成形体であり、該面状成形体は積層体であることが好ましく、タッチパネル装置に好適に使用される。
本発明の樹脂組成物は、金属酸化物粒子を含有するため樹脂組成物の屈折率が調整できる。さらに金属酸化物粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるため樹脂組成物の透明性が維持される。本発明の金属酸化物粒子の表面が配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されているため樹脂への分散性が良好であるとともに、耐熱性、耐紫外線性にも優れている。よって、本発明の金属酸化物粒子は、組成物中で凝集することなくその特性（高い屈折率など）を発揮できるとともに、高温や紫外光に曝されても変色することがなく、ディスプレイ中の樹脂層や樹脂フィルム層に好適に使用できる。また、本発明の金属酸化物粒子の表面が配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されていることにより、未被覆の粒子と比較して、粒子表面を疎水性とすることができるため、硬化物とした時の耐水物性、電気特性（絶縁性）に優れたものとすることができる。
本発明のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物は、樹脂および金属酸化物粒子を含有し；該金属酸化物粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、；該金属酸化物粒子が表面が、配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されていることを特徴とする。本発明で面状とは，膜，フィルム，シート，板等の面を有する全てを含有するものであり、厚みや膜厚には依存しない。また方形，矩形，円形，楕円形，三角形，多角形，異形，あるいはロール態様，積層態様等何れの形状であっても良い。
本発明にかかる樹脂は、通常樹脂として用いられるものであれば特に限定されることはないが、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂が挙げられるが詳細は後述する。
本発明にかかる樹脂組成物における金属酸化物粒子の配合量としては、組成物中の１０質量％〜９０質量％の範囲内が好ましい。上記配合量が１０質量％未満では、樹脂組成物よりなる面状成形体または光学物品の屈折率が低くなるおそれがある。一方、上記配合量が９０質量％を超えると、組成物の粘度が高くなり、作業性が低下するおそれがある。金属酸化物粒子の配合量のより好ましい上限値は８５質量％であり、８０質量％が最も好ましい。また、上記配合量のより好ましい下限値は１５質量％であり、２０質量％が最も好ましい。
本発明に使用される金属酸化物粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、金属酸化物粒子の表面が、配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されている。
金属酸化物粒子の屈折率は１．５以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上、更に好ましくは１．６以上、更に好ましくは１．６５以上、最も好ましくは１．７以上である。このようにすることによって、該金属酸化物粒子を含有する組成物の屈折率を上昇でき、隣接する材料から該組成物へ向けて光が入射する際の全反射を抑制できる。屈折率が１．７以上の酸化物を形成する金属は、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｙなどであり、好ましくはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎであり、特にＺｒが好ましい。これらの金属の単独又は複合酸化物の割合が大きくなるほど、屈折率を大きくすることができる。
金属酸化物粒子の屈折率は１．５以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上、更に好ましくは１．６以上、更に好ましくは１．６５以上、最も好ましくは１．７以上である。このようにすることによって、該金属酸化物粒子を含有する組成物の屈折率を上昇でき、隣接する材料から該組成物へ向けて光が入射する際の全反射を抑制できる。屈折率が１．７以上の酸化物を形成する金属は、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｙなどであり、好ましくはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎであり、特にＺｒが好ましい。これらの金属の単独又は複合酸化物の割合が大きくなるほど、屈折率を大きくすることができる。
金属酸化物粒子の表面に配位および／または結合可能な有機化合物は、特に限定されないが、有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、エポキシ基含有化合物、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、チオール基含有化合物などが挙げられる。好ましくは有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、エポキシ基含有化合物であり、更に好ましくは有機カルボン酸化合物である。金属酸化物粒子の表面に配位および／または結合可能な有機化合物が有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、エポキシ基含有化合物である場合には簡便な方法で金属酸化物粒子に被覆でき、安価に製造が可能となる。一方、金属酸化物粒子の表面に配位および／または結合可能な有機化合物の総炭素数は、３以上であることが好ましい。総炭素数を３以上とすることによって、溶媒や樹脂中での分散性を向上できる。分散性の観点からは、Ｒ中の総炭素数は多い方が好ましく、その下限値は、４がより好ましく、さらに好ましくは５である。一方、Ｒ中の総炭素数の上限は２０以下であることが好ましい。このようにすることによって、有機化合物と配位および／または結合した金属酸化物粒子の収率を向上できる。Ｒ中の総炭素数の上限は、１８がより好ましく、さらに好ましくは１６であり、特に１０が好ましい。また、有機化合物はハロゲン及び／又はヘテロ原子を有しても良く、直鎖構造、分岐構造、脂環構造、または芳香族環構造であってもよい。有機カルボン酸化合物は分枝鎖を有していることも好ましく、このようにすることによって、金属酸化物粒子の凝集を抑制できる。
上記有機カルボン酸化合物は、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマール酸、吉草酸、ヘキサン酸、２−エチルヘキサン酸、オクタン酸、ネオデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、乳酸、りんご酸、クエン酸、安息香酸、フタール酸、イソフタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、ピルビン酸等が挙げられ、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、２−エチルヘキサン酸、ネオデカン酸であり、有機カルボン酸化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
上記シラン系化合物は、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシランであり、シラン系化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
上記金属カップリング剤は、例えばアルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ−ｎ−ブトキシド、アルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド、アルミニウムトリ−ｔ−ブトキシドなどのアルミニウムアルコキシド；ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムアルキルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノメタクリレート、アルミニウムステアレートオキサイドトリマー、イソプロポキシアルミニウムアルキルアセトアセテートモノ（ジオクチルホスフェイト）などのアルミニウム系カップリング剤；チタニウム−ｎ−ブトキシド、チタニウムテトラ−ｔ−ブトキシド、チタニウムテトラ−ｓｅｃ−ブトキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトライソブトキシド、チタニウムテトラメトキシド、チタニウムテトラ（メトキシプロポキシド）、チタニウムテトラ（メトキシフェノキシド）などのチタニウムアルコキシド；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスフェイト）チタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェイト）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェイト）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェイト）エチレンチタネートなどのチタン系カップリング剤；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−ｔ−ブトキシド、ジルコニウムテトラ（２−エチルヘキソキシド）、ジルコニウムテトライソブトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、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（２−メチル−２−ブトキシド）などのジルコニウムアルコキシド；ジルコニウムジ−ｎ−ブトキシド（ビス−２，４−ペンタンジオネート）、ジルコニウムトリ−ｎ−ブトキシドペンタンジオネート、ジルコニウムジメタクリレートジブトキシドなどのジルコニウム化合物；であり、金属カップリング剤は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
上記エポキシ基含有化合物は、例えば３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３´，４´−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、水素化ビスフェノール型エポキシ樹脂、水素化ノボラック型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３´，４´−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等が挙げられ、エポキシ基含有化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
上記金属カップリング剤は、例えばアルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ−ｎ−ブトキシド、アルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド、アルミニウムトリ−ｔ−ブトキシドなどのアルミニウムアルコキシド；ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムアルキルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノメタクリレート、アルミニウムステアレートオキサイドトリマー、イソプロポキシアルミニウムアルキルアセトアセテートモノ（ジオクチルホスフェイト）などのアルミニウム系カップリング剤；チタニウム−ｎ−ブトキシド、チタニウムテトラ−ｔ−ブトキシド、チタニウムテトラ−ｓｅｃ−ブトキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトライソブトキシド、チタニウムテトラメトキシド、チタニウムテトラ（メトキシプロポキシド）、チタニウムテトラ（メトキシフェノキシド）などのチタニウムアルコキシド；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスフェイト）チタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェイト）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェイト）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェイト）エチレンチタネートなどのチタン系カップリング剤；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−ｔ−ブトキシド、ジルコニウムテトラ（２−エチルヘキソキシド）、ジルコニウムテトライソブトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、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（２−メチル−２−ブトキシド）などのジルコニウムアルコキシド；ジルコニウムジ−ｎ−ブトキシド（ビス−２，４−ペンタンジオネート）、ジルコニウムトリ−ｎ−ブトキシドペンタンジオネート、ジルコニウムジメタクリレートジブトキシドなどのジルコニウム化合物；であり、金属カップリング剤は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
上記エポキシ基含有化合物は、例えば３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３´，４´−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、水素化ビスフェノール型エポキシ樹脂、水素化ノボラック型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３´，４´−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等が挙げられ、エポキシ基含有化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
上記水酸基含有化合物は、例えばシクロヘキサノール、１−ブタノール、２−ブタノール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−ノルマル−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、３−ヒドロキシブチルアクリレート、３−ヒドロキシブチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、水酸基含有重合体等が挙げられ、水酸基含有化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
また、本発明では上記有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、エポキシ基含有化合物、または他の金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
また、本発明では上記有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、エポキシ基含有化合物、または他の金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物は１種のみを用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
金属酸化物粒子のモノマーやポリマーに対する分散性は、金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物の選択により調整が可能であるが、媒体を構成するモノマーに対する親和性を示す基を用いることで、モノマーや当該モノマーからなるポリマーに対する粒子の分散性を改善することができる。例えば、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸エステルなどビニル基を有する被覆剤で粒子を被覆すれば、同じくビニル基を有する（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸エステルなどのモノマーに対する粒子の分散性を向上させることができる。また、フェニル基を有する被覆剤で粒子を被覆すれば、スチレンなどのモノマーや、スチレン樹脂やフェノール樹脂などのポリマー、フェニル基を有するモノマーやポリマーに対する分散性を向上させることができる。
本発明における有機化合物の被覆量は、有機化合物で被覆した金属酸化物粒子に対して、０．１質量％以上であることが好ましい。このようにすることによって、金属酸化物粒子の樹脂媒体や溶媒等への分散性を向上できる。前記結合量は、より好ましくは０．５質量％以上であり、さらに好ましくは２質量％以上である。結合量が多いと、単位体積当たりに含有される金属酸化物粒子の量が少なくなるため、屈折率向上の効果が十分に発揮できず、好ましくない。そこで前記結合量は、通常３０質量％以下であり、好ましくは２５質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。
金属酸化物粒子を形成する金属酸化物としては、単一金属の酸化物であっても良いし、２種以上の酸化物の固溶体であってもよいし、或いは複合酸化物であってもよい。単一金属酸化物には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化チタニウム（ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が含まれ、好ましくは酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズである。２種以上の酸化物の固溶体としては、ＩＴＯ、ＡＴＯなどが挙げられる。複合酸化物は、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、灰チタン石（ＣａＴｉＯ3）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）などである。
金属酸化物粒子の粒子径は、Ｘ線回折解析から算出される結晶子径及び／又は各種電子顕微鏡観察によって得られた画像を処理することによって測定できる。
Ｘ線回折解析により算出される金属酸化物粒子の結晶子径は、２０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすることによって、該金属酸化物粒子を含有する組成物の透明率を向上できる。該結晶子径は、より好ましくは１５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。該結晶子径の下限は、通常１ｎｍ程度である。
各種電子顕微鏡観察による粒子径は、金属酸化物粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）などで拡大観察し、無作為に１００個の粒子を選択してその長軸方向の長さを測定し、その算術平均を求めることで決定できる。
上記電子顕微鏡観察における金属酸化物粒子の平均粒子径（平均一次粒子径）は、１００ｎｍ以下が好ましい。このようにすることによって、該金属酸化物粒子を含有する組成物の透明率を向上できる。平均一次粒子径は、より好ましくは５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３０ｎｍ以下、最も好ましくは２０ｎｍ以下である。平均一次粒子径の下限は、通常１ｎｍ程度である。
金属酸化物粒子の屈折率は１．７以上であることが好ましい。このようにすることによって、該金属酸化物粒子を含有する組成物の屈折率を上昇でき、隣接する材料から該組成物へ向けて光が入射する際の全反射を抑制できる。屈折率が１．７以上の酸化物を形成する金属は、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｙなどであり、好ましくはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎであり、特にＴｉ、Ｚｒ、Ｓｎが好ましい。これらの金属の単独又は複合酸化物の割合が大きくなるほど、屈折率を大きくすることができる。
金属酸化物の結晶構造は、例えば立方晶、正方晶、単斜晶などが挙げられる。特に結晶構造全体の７０％以上が正方晶であることが好ましい。正方晶の割合が多いと屈折率を向上できる。単斜晶に対する正方晶の割合（後者／前者）は、０．８以上であり、好ましくは１．３以上であり、より好ましくは２．０以上である。また正方晶単独とすることもできる。
金属酸化物粒子の形状としては球状、楕円球状、立方体状、直方体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、板状、薄片状などが挙げられる。溶媒への分散性などを考慮すると、前記形状としては、球状、粒状、柱状などが好ましい。
ところで、金属酸化物として酸化ジルコニウムを使用する場合、酸化ジルコニウムは高い屈折率を有しており、その結晶構造としては、単斜晶、正方晶などが挙げられる。酸化ジルコニウムの結晶構造の中で、正方晶が最も高い屈折率を示すことが知られており、より高屈折率が求められる場合は、正方晶の割合が多いことが好ましい。また、これらの結晶構造の含有割合を調整することによって、酸化ジルコニウムの屈折率の調整を行うことも可能である。 本発明における金属酸化物粒子は公知の方法により合成すればよいが、金属酸化物粒子の表面に配位および／または結合可能な有機化合物の共存下で水熱合成して金属酸化物粒子を得る方法や、あらかじめ該表面に配位および／または結合可能な有機化合物と金属化合物から金属酸化物前駆体を合成し、該前駆体の水熱合成により金属酸化物粒子を得る方法等が配位および／または結合可能な有機化合物により保護された金属酸化物粒子が簡便に得られることから好ましい合成方法である。
ところで、金属酸化物として酸化ジルコニウムを使用する場合、酸化ジルコニウムは高い屈折率を有しており、その結晶構造としては、単斜晶、正方晶などが挙げられる。酸化ジルコニウムの結晶構造の中で、正方晶が最も高い屈折率を示すことが知られており、より高屈折率が求められる場合は、正方晶の割合が多いことが好ましい。また、これらの結晶構造の含有割合を調整することによって、酸化ジルコニウムの屈折率の調整を行うことも可能である。 本発明における金属酸化物粒子は公知の方法により合成すればよいが、金属酸化物粒子の表面に配位および／または結合可能な有機化合物の共存下で水熱合成して金属酸化物粒子を得る方法や、あらかじめ該表面に配位および／または結合可能な有機化合物と金属化合物から金属酸化物前駆体を合成し、該前駆体の水熱合成により金属酸化物粒子を得る方法等が配位および／または結合可能な有機化合物により保護された金属酸化物粒子が簡便に得られることから好ましい合成方法である。
水熱合成の圧力は、好ましくは０．５ＭＰａ以上であり、より好ましくは０．６ＭＰａ以上である。該圧力の上限は、通常３．０ＭＰａ以下であり、好ましくは２．０ＭＰａ以下、より好ましくは１．５ＭＰａ以下、特に好ましくは１．０ＭＰａ以下である。
水熱合成の反応温度は、１００℃以上が好ましく、より好ましくは１４０℃以上であり、さらに好ましくは１６０℃以上である。水熱処理温度の上限は特に限定されないが、３００℃以下が好ましく、より好ましくは２５０℃以下であり、さらに好ましくは２２０℃以下である。水熱処理時間は、例えば５〜５０時間であり、好ましくは１０〜４０時間である。水熱合成時の雰囲気は限定されないが、好ましくは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気である。
本発明の酸化金属酸化物粒子に有機化合物を配位および／または結合させる方法は上述の金属酸化物前駆体を経由する方法以外にも、例えば、酸化金属酸化物粒子の溶媒分散液に上記被覆剤を添加し加熱処理を行うことで製造可能である。使用する溶媒は酸化金属酸化物粒子に適度な分散性を有するものであれば特に制限されない。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどを用いることができる。金属酸化物の濃度は適宜調整すればよいが、０．１〜５０質量％程度にするのが好ましい。被覆剤の使用量は適宜調整すればよいが、通常は酸化金属酸化物粒子に対して１〜６０質量％とする。加熱温度は適宜調整すればよいが、通常は３０から１８０℃程度とし、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは５０〜１３０℃とする。反応時間も適宜調整すればよいが、通常は０．１〜１０時間、好ましくは０．３〜３時間程度とする。
本発明の樹脂組成物は、媒体である樹脂は熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，光硬化性樹脂の何れでも採用できる。熱可塑性樹脂としては具体的には、６−ナイロン、６６−ナイロン、１２−ナイロンなどのポリアミド類；ポリイミド類；ポリウレタン類；ポリエチレン、ポロプロピレンなどのポリオレフィン類；ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮなどのポリエステル類；ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどの芳香族系ポリエーテル類；ポリ塩化ビニル類；ポリ塩化ビニリデン類；ポリ酢酸ビニル類；ポリスチレン類；（メタ）アクリル樹脂系ポリマー；ＡＢＳ樹脂；ジメチルシリコーン、ジフェニルシリコーン、メチルフェニルシリコーンなどのシリコーン樹脂；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、スチリルトリエトキシシラン、スチリルトリアセトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリブトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）、３−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、３−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリエトキシシラン、４−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリメトキシシラン、４−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ（メトキシエトキシ）シラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルシラントリオール、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジ（メトキシエトキシ）シラン、ジフェニルジアセトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルシランジオール、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、トリフェニルシラノール、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、パーフルオロプロピルトリメトキシシラン、パーフルオロプロピルトリエトキシシラン、パーフルオロペンチルトリメトキシシラン、パーフルオロペンチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリプロポキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリイソプロポキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、ビス（トリフルオロメチル）ジメトキシシラン、ビス（トリフルオロプロピル）ジメトキシシラン、ビス（トリフルオロプロピル）ジエトキシシラン、トリフルオロプロピルメチルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルメチルジエトキシシラン、トリフルオロプロピルエチルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルエチルジエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジメトキシシラン等の加水分解・縮合物であるオルガノシラン縮合物；フッ素樹脂；イミドシラン樹脂；等が例示できる。また、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体系樹脂などの軟質樹脂や硬質樹脂、なども挙げられる。熱可塑性樹脂を媒体とする場合には公知の混合手段を使用することができ、例えば押出し機での混合や溶液での混合が好適に採用できる。
熱硬化性樹脂としては、縮合系熱硬化樹脂として、フェノール・ホルマリン樹脂、クレゾール・ホルマリン樹脂などのフェノール樹脂；尿素樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂などのアミノ樹脂；有機オルガノシラン；などを挙げることができ、フェノール系樹脂を採用する場合にはトリアジン環を有する化合物、グアナミン誘導体、シアヌル酸誘導体や、イソシアヌル酸誘導体との併用も好ましい実施形態である。また、ビニル基やヒドロシリル基を含有するシリコーン樹脂も挙げる事ができる。
熱または光で硬化する樹脂としては、カチオン重合性基および／またはラジカル重合性基を有する樹脂を用いることも可能である。具体的には具体的には、エポキシ樹脂；ウレタン（メタ）アクリレート；エポキシ（メタ）アクリレート；ポリエステル（メタ）アクリレート；不飽和ポリエステル；ジビニルベンゼンなどのスチレン系樹脂；フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリルなどのアリルエステル系樹脂；エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（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、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルのジ（メタ）アクリル酸付加物、シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ｐ−メンタン−１，８−ジオールジ（メタ）アクリレート、ｐ−メンタン−２，８−ジオールジ（メタ）アクリレート、ｐ−メンタン−３，８−ジオールジ（メタ）アクリレート、ビシクロ［２．２．２］−オクタン−１−メチル−４−イソプロピル−５，６−ジメチロールジ（メタ）アクリレート、等の２官能（メタ）アクリレート化合物；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（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、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ポリ（メタ）アクリレート、テトラペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート、ペンタペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート等の３官能以上の（メタ）アクリレート化合物、などの（メタ）アクリル酸系誘導体；（メタ）アクリル酸２−ビニロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−（２−ビニロキシエトキシ）エチル、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンのエチレンオキシド付加物のトリ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物のジ（メタ）アクリレートなどのエーテル構造を有する（メタ）アクリル系誘導体；トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルなどのビニルエーテル系化合物；トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルなどのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステルなどのアリルエーテル系化合物；アルコキシシリル基を含有するシリコーン樹脂；側鎖型二重結合含有ポリマー；重合性官能基及びケイ素含有基を有するイソシアヌレート化合物；などが挙げられる。熱または光で硬化する樹脂を採用する場合には重合性モノマーや重合開始剤、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤などを併用することも好ましい実施態様である。重合性モノマーとしては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、スチレン、４−ｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、４−クロロスチレン、４−メチルスチレン、４−クロロメチルスチレン、などのスチレン系単量体；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、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、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、１−アダマンチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）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、グリシジル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、パーフルオロオクチルエチル（メタ）アクリレート、等の（メタ）アクリル酸系誘導体；ヒドロキシブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテルなどのビニルエーテル系単量体；アリルグリシジルエーテル、メチロールメラミンのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステル、アリルアセタール、メチロールグリオキザールウレインのアリルエーテルなどのアリルエーテル系単量体；マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルなどのマレイン酸エステル系単量体；フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチルなどのフマル酸エステル系単量体；４−（メタ）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−（メタ）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−（メタ）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−（メタ）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、などの１，３−ジオキソラン系単量体；（メタ）アクリロイルモルホリン；Ｎ−ビニルホルムアミド；Ｎ−ビニルピロリドン；などが挙げられる。これらの重合性単量体は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。これらの重合性単量体のうち、（メタ）アクリル系エステル化合物が好適である。
上記した中で、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、シリコーン樹脂、（メタ）アクリル樹脂系ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂がより好ましい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
熱硬化性樹脂としては、縮合系熱硬化樹脂として、フェノール・ホルマリン樹脂、クレゾール・ホルマリン樹脂などのフェノール樹脂；尿素樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂などのアミノ樹脂；有機オルガノシラン；などを挙げることができ、フェノール系樹脂を採用する場合にはトリアジン環を有する化合物、グアナミン誘導体、シアヌル酸誘導体や、イソシアヌル酸誘導体との併用も好ましい実施形態である。また、ビニル基やヒドロシリル基を含有するシリコーン樹脂も挙げる事ができる。
熱または光で硬化する樹脂としては、カチオン重合性基および／またはラジカル重合性基を有する樹脂を用いることも可能である。具体的には具体的には、エポキシ樹脂；ウレタン（メタ）アクリレート；エポキシ（メタ）アクリレート；ポリエステル（メタ）アクリレート；不飽和ポリエステル；ジビニルベンゼンなどのスチレン系樹脂；フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリルなどのアリルエステル系樹脂；エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（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、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルのジ（メタ）アクリル酸付加物、シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ｐ−メンタン−１，８−ジオールジ（メタ）アクリレート、ｐ−メンタン−２，８−ジオールジ（メタ）アクリレート、ｐ−メンタン−３，８−ジオールジ（メタ）アクリレート、ビシクロ［２．２．２］−オクタン−１−メチル−４−イソプロピル−５，６−ジメチロールジ（メタ）アクリレート、等の２官能（メタ）アクリレート化合物；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（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、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ポリ（メタ）アクリレート、テトラペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート、ペンタペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート等の３官能以上の（メタ）アクリレート化合物、などの（メタ）アクリル酸系誘導体；（メタ）アクリル酸２−ビニロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−（２−ビニロキシエトキシ）エチル、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンのエチレンオキシド付加物のトリ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物のジ（メタ）アクリレートなどのエーテル構造を有する（メタ）アクリル系誘導体；トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルなどのビニルエーテル系化合物；トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルなどのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステルなどのアリルエーテル系化合物；アルコキシシリル基を含有するシリコーン樹脂；側鎖型二重結合含有ポリマー；重合性官能基及びケイ素含有基を有するイソシアヌレート化合物；などが挙げられる。熱または光で硬化する樹脂を採用する場合には重合性モノマーや重合開始剤、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤などを併用することも好ましい実施態様である。重合性モノマーとしては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、スチレン、４−ｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、４−クロロスチレン、４−メチルスチレン、４−クロロメチルスチレン、などのスチレン系単量体；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、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、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、１−アダマンチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）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、グリシジル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、パーフルオロオクチルエチル（メタ）アクリレート、等の（メタ）アクリル酸系誘導体；ヒドロキシブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテルなどのビニルエーテル系単量体；アリルグリシジルエーテル、メチロールメラミンのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステル、アリルアセタール、メチロールグリオキザールウレインのアリルエーテルなどのアリルエーテル系単量体；マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルなどのマレイン酸エステル系単量体；フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチルなどのフマル酸エステル系単量体；４−（メタ）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−（メタ）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−（メタ）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−（メタ）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、などの１，３−ジオキソラン系単量体；（メタ）アクリロイルモルホリン；Ｎ−ビニルホルムアミド；Ｎ−ビニルピロリドン；などが挙げられる。これらの重合性単量体は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。これらの重合性単量体のうち、（メタ）アクリル系エステル化合物が好適である。
上記した中で、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、シリコーン樹脂、（メタ）アクリル樹脂系ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂がより好ましい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、本発明の樹脂組成物には、上記した高分子化合物と金属酸化物粒子との組成物だけでなく、上記ポリマーを構成するモノマー、例えば、ジカルボン酸とジアミンの混合物、アクリル酸やメタアクリル酸等の不飽和カルボン酸やそのエステル化合物等と、金属酸化物粒子との組成物も含まれる。また、本発明の樹脂組成物は、ポリマーとモノマーを両方含むものであっても良い。さらに本発明の組成物は必要に応じて、低収縮剤、重合禁止剤、内部離型剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、レベリング剤、揺変化剤、カップリング剤、増粘剤、硬化剤、硬化促進剤等の各種添加剤を添加し含むようにしてもよい。
本発明の樹脂組成物は、面状に成形することが好ましい。本発明で面状成形体とは，膜，フィルム，シート，板等の面を有する全てを含有するものであり、厚みや膜厚には依存しない。面状に成形することにより後述するディスプレイやタッチパネル装置中への積層が容易となる。
本発明によって得られる面状成形体は、屈折率の調整が容易であるため、多層構造を有する表示装置の層間における屈折率差に起因する光の反射・散乱を防止することが出来る。さらに本発明の金属酸化物粒子を配合することにより誘電率が向上するため絶縁膜に好適に使用することが出来る。
特にタッチパネルディスプレイでは透明導電膜としてＩＴＯ膜等の高屈折率材料をもちい電極パターンを描画し、絶縁層の挟んでＸ方向にパターンが描画された第１層とＹ方向にパターンが描画された第２層の三層構造を有する。本発明の透明面状成形体用樹脂組成物は、描画パターンが見えるのを防止することができ視認性が向上できるため、絶縁層や保護膜等の電極層に接触する層に好適に使用することができる。さらに液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板用平坦化膜、半導体素子の層間絶縁膜、固体撮像素子用平坦化膜やマイクロレンズアレイパターン、あるいは光導波路のコアやクラッド材にも好適に採用できる。
特にタッチパネルディスプレイでは透明導電膜としてＩＴＯ膜等の高屈折率材料をもちい電極パターンを描画し、絶縁層の挟んでＸ方向にパターンが描画された第１層とＹ方向にパターンが描画された第２層の三層構造を有する。本発明の透明面状成形体用樹脂組成物は、描画パターンが見えるのを防止することができ視認性が向上できるため、絶縁層や保護膜等の電極層に接触する層に好適に使用することができる。さらに液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板用平坦化膜、半導体素子の層間絶縁膜、固体撮像素子用平坦化膜やマイクロレンズアレイパターン、あるいは光導波路のコアやクラッド材にも好適に採用できる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
実施例中の酸化ジルコニウム粒子の物性は、以下の方法により測定した。
（１）結晶構造の解析
酸化ジルコニウム粒子の結晶構造は、Ｘ線回折装置(リガク社製、ＲＩＮＴ−ＴＴＲＩＩＩ)を用いて解析した。測定条件は以下の通りである。
Ｘ線源：ＣｕＫα（０．１５４ｎｍ）
Ｘ線出力設定：５０ｋＶ、３００ｍＡ
サンプリング幅：０．０２００°
スキャンスピード：１０．００００°／ｍｉｎ
測定範囲：１０〜７５°
測定温度：２５℃
（２）正方晶、単斜晶の割合の定量
Ｘ線回折装置(リガク社製、ＲＩＮＴ−ＴＴＲＩＩＩ)を用いて算出される値を元に、計算ソフト（リガク社製、ＰＤＸＬ）を用いて参照強度比法（ＲＩＲ法）により定量した。
（１）結晶構造の解析
酸化ジルコニウム粒子の結晶構造は、Ｘ線回折装置(リガク社製、ＲＩＮＴ−ＴＴＲＩＩＩ)を用いて解析した。測定条件は以下の通りである。
Ｘ線源：ＣｕＫα（０．１５４ｎｍ）
Ｘ線出力設定：５０ｋＶ、３００ｍＡ
サンプリング幅：０．０２００°
スキャンスピード：１０．００００°／ｍｉｎ
測定範囲：１０〜７５°
測定温度：２５℃
（２）正方晶、単斜晶の割合の定量
Ｘ線回折装置(リガク社製、ＲＩＮＴ−ＴＴＲＩＩＩ)を用いて算出される値を元に、計算ソフト（リガク社製、ＰＤＸＬ）を用いて参照強度比法（ＲＩＲ法）により定量した。
（３）Ｘ線回折解析による結晶子径算出
結晶子径は、Ｘ線回折装置(リガク社製、ＲＩＮＴ−ＴＴＲＩＩＩ)を用いて解析することにより算出し、３０°のピークにおける粒子径を酸化ジルコニウム粒子の結晶子径とした。
（４）電子顕微鏡による平均粒子径の測定
酸化ジルコニウム粒子の平均一次粒子径は、超高分解能電解放出型走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−４８００）で観察することによって測定した。倍率１５万倍で酸化ジルコニウム粒子を観察し、任意の１００個の粒子について、各粒子の長軸方向の長さを測定し、その平均値を平均一次粒子径とした。
結晶子径は、Ｘ線回折装置(リガク社製、ＲＩＮＴ−ＴＴＲＩＩＩ)を用いて解析することにより算出し、３０°のピークにおける粒子径を酸化ジルコニウム粒子の結晶子径とした。
（４）電子顕微鏡による平均粒子径の測定
酸化ジルコニウム粒子の平均一次粒子径は、超高分解能電解放出型走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−４８００）で観察することによって測定した。倍率１５万倍で酸化ジルコニウム粒子を観察し、任意の１００個の粒子について、各粒子の長軸方向の長さを測定し、その平均値を平均一次粒子径とした。
（５）質量減少率の測定
ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量−示唆熱分析）装置により、空気雰囲気下、室温から８００℃まで１０℃／分で酸化ジルコニウム粒子を昇温し、該粒子の質量減少率を測定した。
ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量−示唆熱分析）装置により、空気雰囲気下、室温から８００℃まで１０℃／分で酸化ジルコニウム粒子を昇温し、該粒子の質量減少率を測定した。
（６）透明性評価
スライドグラス上に、後で詳述する組成物をアプリケーターで膜厚が１００μｍになるよう塗工を行い、窒素雰囲気下、高圧水銀ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより硬化させ、硬化物を得た。作製した硬化物に波長４００ｎｍの光を照射した際の、厚み方向の光透過率を吸光光度計（島津製作所社製分光光度計 ＵＶ−３１００）を用いて測定した。
（７）屈折率測定試験
スライドグラス上に、後で詳述する組成物をアプリケーターで膜厚が１００μｍになるよう塗工を行い、窒素雰囲気下、高圧水銀ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより硬化させ、硬化物を得た。得られた硬化物の屈折率を屈折率計（アタゴ社製、ＤＲ−Ｍ２）を用いて、２０℃において、硬化物の波長５８９ｎｍの光の屈折率を測定した。
（８）誘電率評価
銅箔上に、後で詳述する組成物をバーコーターで膜厚が５０μｍになるよう塗工を行い、窒素雰囲気下、高圧水銀ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより硬化させ、硬化物を得た。更に、表面に金を蒸着して両面に電極が形成された評価用サンプルを作製した。このサンプルの１ＭＨｚにおける誘電率をインピーダンスアナライザー（ヒューレットパッカード社製、商品名「ＨＰ−４２９４Ａ」）を用いて測定した。
（製造例１） ２−エチルヘキサン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子の製造
２−エチルヘキサン酸ジルコニウムミネラルスピリット溶液（７８２ｇ、第一希元素化学工業社製）に純水（２６８ｇ）を混合した。得られた混合液を、攪拌機付きオートクレーブ内に仕込み、該オートクレーブ内の雰囲気を窒素ガスで置換した。その後、混合液を１８０℃まで加熱し、該温度で１６時間保持（オートクレーブ内圧力は０．９４ＭＰａ）して反応させ、酸化ジルコニウム粒子を生成した。続いて、反応後の混合液を取り出し、底部に溜まった沈殿物を濾別してアセトンで洗浄した後に、乾燥した。乾燥後の前記沈殿物（１００ｇ）をトルエン（８００ｍＬ）に分散させたところ、白濁溶液となった。次に、精製工程として、定量濾紙（アドバンテック東洋社製、Ｎｏ．５Ｃ）にて再度濾過し、沈殿物中の粗大粒子などを除去した。さらに、濾液を減圧濃縮してトルエンを除去することで白色の酸化ジルコニウム粒子を回収した。
スライドグラス上に、後で詳述する組成物をアプリケーターで膜厚が１００μｍになるよう塗工を行い、窒素雰囲気下、高圧水銀ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより硬化させ、硬化物を得た。作製した硬化物に波長４００ｎｍの光を照射した際の、厚み方向の光透過率を吸光光度計（島津製作所社製分光光度計 ＵＶ−３１００）を用いて測定した。
（７）屈折率測定試験
スライドグラス上に、後で詳述する組成物をアプリケーターで膜厚が１００μｍになるよう塗工を行い、窒素雰囲気下、高圧水銀ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより硬化させ、硬化物を得た。得られた硬化物の屈折率を屈折率計（アタゴ社製、ＤＲ−Ｍ２）を用いて、２０℃において、硬化物の波長５８９ｎｍの光の屈折率を測定した。
（８）誘電率評価
銅箔上に、後で詳述する組成物をバーコーターで膜厚が５０μｍになるよう塗工を行い、窒素雰囲気下、高圧水銀ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより硬化させ、硬化物を得た。更に、表面に金を蒸着して両面に電極が形成された評価用サンプルを作製した。このサンプルの１ＭＨｚにおける誘電率をインピーダンスアナライザー（ヒューレットパッカード社製、商品名「ＨＰ−４２９４Ａ」）を用いて測定した。
（製造例１） ２−エチルヘキサン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子の製造
２−エチルヘキサン酸ジルコニウムミネラルスピリット溶液（７８２ｇ、第一希元素化学工業社製）に純水（２６８ｇ）を混合した。得られた混合液を、攪拌機付きオートクレーブ内に仕込み、該オートクレーブ内の雰囲気を窒素ガスで置換した。その後、混合液を１８０℃まで加熱し、該温度で１６時間保持（オートクレーブ内圧力は０．９４ＭＰａ）して反応させ、酸化ジルコニウム粒子を生成した。続いて、反応後の混合液を取り出し、底部に溜まった沈殿物を濾別してアセトンで洗浄した後に、乾燥した。乾燥後の前記沈殿物（１００ｇ）をトルエン（８００ｍＬ）に分散させたところ、白濁溶液となった。次に、精製工程として、定量濾紙（アドバンテック東洋社製、Ｎｏ．５Ｃ）にて再度濾過し、沈殿物中の粗大粒子などを除去した。さらに、濾液を減圧濃縮してトルエンを除去することで白色の酸化ジルコニウム粒子を回収した。
得られた酸化ジルコニウム粒子の結晶構造を確認したところ、正方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、回折線の強度から、正方晶と単斜晶の割合は５４／４６で、その粒子径（結晶子径）は５ｎｍであった。
電子顕微鏡により測定して得られた酸化ジルコニウム粒子の平均粒子径（平均一次粒子径）は、１２ｎｍであった。また、得られた酸化ジルコニウム粒子を、赤外吸収スペクトルによって分析したところ、Ｃ−Ｈ由来の吸収と、ＣＯＯＨ由来の吸収が確認できた。当該吸収は、酸化ジルコニウム粒子に被覆され―ている２−エチルヘキサン酸及び／又は２−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートに起因するものと考えられる。
さらに上記した「（５）質量減少率の測定」に従って測定した酸化ジルコニウム粒子の質量減少率は、１２質量％だった。従って、酸化ジルコニウム粒子に被覆された２−エチルヘキサン酸及び／又は２−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、酸化ジルコニウム粒子全体の１２質量％であることが分かった。
（製造例２） ２−エチルヘキサン酸と３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランで被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子の製造
上記製造例１で得られた酸化ジルコニウムナノ粒子（１０ｇ）をトルエン（９０ｇ）に分散させて透明溶液を調整した。当該溶液に表面処理剤として３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（１．５ｇ、信越化学工業社製、ＫＢＭ−５１０３）を添加し、９０℃で１時間加熱還流した。次いで、還流処理後の溶液にｎ−ヘキサンを添加することで分散粒子を凝集させて溶液を白濁させた。白濁液から凝集粒子を濾紙により分離後、室温で加熱乾燥し、２−エチルヘキサン酸と３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理された酸化ジルコニウムナノ粒子を調整した。
得られた被覆酸化ジルコニウム粒子の結晶構造を確認したところ、正方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、回折線の強度から、正方晶と単斜晶の割合は５４／４６で、その粒子径（結晶子径）は５ｎｍであった。
（製造例２） ２−エチルヘキサン酸と３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランで被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子の製造
上記製造例１で得られた酸化ジルコニウムナノ粒子（１０ｇ）をトルエン（９０ｇ）に分散させて透明溶液を調整した。当該溶液に表面処理剤として３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（１．５ｇ、信越化学工業社製、ＫＢＭ−５１０３）を添加し、９０℃で１時間加熱還流した。次いで、還流処理後の溶液にｎ−ヘキサンを添加することで分散粒子を凝集させて溶液を白濁させた。白濁液から凝集粒子を濾紙により分離後、室温で加熱乾燥し、２−エチルヘキサン酸と３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理された酸化ジルコニウムナノ粒子を調整した。
得られた被覆酸化ジルコニウム粒子の結晶構造を確認したところ、正方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、回折線の強度から、正方晶と単斜晶の割合は５４／４６で、その粒子径（結晶子径）は５ｎｍであった。
電子顕微鏡により測定して得られた酸化ジルコニウム粒子の平均粒子径（平均一次粒子径）は、１２ｎｍであった。さらに赤外吸収スペクトルにより分析したところ、Ｃ−Ｈ由来の吸収とＣＯＯＨ由来の吸収に加えてＳｉ−Ｏ−Ｃ由来の吸収が認められた。これら吸収は、酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆している２−エチルヘキサン酸と３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランに由来するものと考えられる。さらに上記した「（５）質量減少率の測定」に従って測定した酸化ジルコニウム粒子の質量減少率は、１７質量％であった。よって、酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆していた２−エチルヘキサン酸と３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランは、粒子全体の１７質量％であることが確認された。
また、当該ナノ粒子を蛍光Ｘ線分析装置により分析し、Ｓｉ含有量を測定することで被覆層における３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを定量した。さらに、ＣＨＮコーダ分析装置によりナノ粒子中の全Ｃ含量を測定し、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン由来のＣ量を差し引くことで２−エチルヘキサン酸由来のＣ量を算出し、被覆層における２−エチルヘキサン酸量を求めた。その結果、被覆層における２−エチルヘキサン酸に対する３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの存在比率は、モル比で１．５であった。
（実施例１）
茶色褐色ガラス瓶に製造例２で合成したアクリル基含有ジルコニアナノ粒子７．５ｇ、ライトアクリレートＩＢ−ＸＡ（イソボルニルアクリレート、共栄社化学社製）１０．０ｇ、ライトアクリレートＴＭＰ−Ａ（トリメチロールプロパントリアクリレート、共栄社化学社製）２．５ｇ、ＤＡＲＯＣＵＲ１１７３（光ラジカル重合開始剤、チバジャパン製）０．４ｇ、メチルエチルケトン１０．０ｇを仕込み、均一になるまで撹拌を行い、無機酸化物微粒子含有組成物を得た。
（実施例２）
表１に示した配合割合で行った以外は、実施例１と同様の手法で組成物を得た。
（比較例１）
表１に示した配合割合で行った以外は、実施例１と同様の手法で組成物を得た。
表１に配合割合、及び得られた実施例１の無機酸化物微粒子含有組成物、及び比較例１の組成物の透過率、屈折率、誘電率を測定した結果を示す。
また、当該ナノ粒子を蛍光Ｘ線分析装置により分析し、Ｓｉ含有量を測定することで被覆層における３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを定量した。さらに、ＣＨＮコーダ分析装置によりナノ粒子中の全Ｃ含量を測定し、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン由来のＣ量を差し引くことで２−エチルヘキサン酸由来のＣ量を算出し、被覆層における２−エチルヘキサン酸量を求めた。その結果、被覆層における２−エチルヘキサン酸に対する３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの存在比率は、モル比で１．５であった。
（実施例１）
茶色褐色ガラス瓶に製造例２で合成したアクリル基含有ジルコニアナノ粒子７．５ｇ、ライトアクリレートＩＢ−ＸＡ（イソボルニルアクリレート、共栄社化学社製）１０．０ｇ、ライトアクリレートＴＭＰ−Ａ（トリメチロールプロパントリアクリレート、共栄社化学社製）２．５ｇ、ＤＡＲＯＣＵＲ１１７３（光ラジカル重合開始剤、チバジャパン製）０．４ｇ、メチルエチルケトン１０．０ｇを仕込み、均一になるまで撹拌を行い、無機酸化物微粒子含有組成物を得た。
（実施例２）
表１に示した配合割合で行った以外は、実施例１と同様の手法で組成物を得た。
（比較例１）
表１に示した配合割合で行った以外は、実施例１と同様の手法で組成物を得た。
表１に配合割合、及び得られた実施例１の無機酸化物微粒子含有組成物、及び比較例１の組成物の透過率、屈折率、誘電率を測定した結果を示す。
ＩＢＸ−Ａ：ライトアクリレートＩＢ−ＸＡ(イソボルニルアクリレート、共栄社化学社製)
ＴＭＰ−Ａ：ライトアクリレートＴＭＰ−Ａ（トリメチロールプロパントリアクルレート、共栄社化学社製）
ＤＡＲＯＣＵＲ１１７３：２−ヒドロキシ−２メチル−１フェニル−プロパン−１−オン（チバジャパン社製）
Claims (10)
- 樹脂および金属酸化物粒子を含有する樹脂組成物であって、
該金属酸化物粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、
該金属酸化物粒子が表面が、配位および／または結合可能な有機化合物により被覆されている
ことを特徴とするディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。 - 前記金属酸化物粒子の屈折率が１．７以上であることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。
- 前記金属酸化物粒子の酸化チタニウム、酸化ジルコニウム及び酸化スズからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。
- 前記金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物が、有機カルボン酸化合物、シラン系化合物、金属カップリング剤、およびエポキシ基含有化合物、からなる群より選ばれる１以上であることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。
- 前記金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物が、総炭素数が３以上２０以下であることを特徴とする請求項１〜４何れかに記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。
- 前記金属酸化物粒子の表面を被覆する配位および／または結合可能な有機化合物が、有機化合物で被覆した金属酸化物粒子に対して、０．１質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物中の前記金属酸化物粒子が組成物中の１０質量％〜９０質量％であることを特徴とする請求項１〜６何れかに記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物。
- 請求項１〜７何れかに記載のディスプレイ用透明面状成形体用樹脂組成物からなる面状成形体。
- 請求項８に記載の面状成形体が積層された積層体。
- 請求項９に記載の面状成形体が積層されたタッチパネル装置。
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