本発明の光散乱膜形成用組成物は、所定のトリアジン環含有重合体と、架橋剤と、チタン酸バリウム粒子を含む光拡散剤とを含むものである。
[トリアジン環含有重合体]
前記トリアジン環含有重合体は、下記式(1)で表される繰り返し単位を含むものである。
式(1)中、R及びR'は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、又はアラルキル基を表すが、屈折率をより高めるという観点から、ともに水素原子であることが好ましい。
アルキル基の炭素数は特に限定されないが、1〜20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、1〜10がより好ましく、1〜3がより一層好ましい。また、その構造は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、1−メチル−シクロプロピル基、2−メチル−シクロプロピル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、シクロペンチル基、1−メチル−シクロブチル基、2−メチル−シクロブチル基、3−メチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロプロピル基、2,3−ジメチル−シクロプロピル基、1−エチル−シクロプロピル基、2−エチル−シクロプロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、シクロヘキシル基、1−メチル−シクロペンチル基、2−メチル−シクロペンチル基、3−メチル−シクロペンチル基、1−エチル−シクロブチル基、2−エチル−シクロブチル基、3−エチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロブチル基、1,3−ジメチル−シクロブチル基、2,2−ジメチル−シクロブチル基、2,3−ジメチル−シクロブチル基、2,4−ジメチル−シクロブチル基、3,3−ジメチル−シクロブチル基、1−n−プロピル−シクロプロピル基、2−n−プロピル−シクロプロピル基、1−イソプロピル−シクロプロピル基、2−イソプロピル−シクロプロピル基、1,2,2−トリメチル−シクロプロピル基、1,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、2,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、1−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−1−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−3−メチル−シクロプロピル基等が挙げられる。
アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、1〜20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、1〜10がより好ましく、1〜3がより一層好ましい。また、そのアルキル部分の構造は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、1−メチル−n−ブトキシ基、2−メチル−n−ブトキシ基、3−メチル−n−ブトキシ基、1,1−ジメチル−n−プロポキシ基、1,2−ジメチル−n−プロポキシ基、2,2−ジメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−n−プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブトキシ基、1,2−ジメチル−n−ブトキシ基、1,3−ジメチル−n−ブトキシ基、2,2−ジメチル−n−ブトキシ基、2,3−ジメチル−n−ブトキシ基、3,3−ジメチル−n−ブトキシ基、1−エチル−n−ブトキシ基、2−エチル−n−ブトキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1,2,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロポキシ基、1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基等が挙げられる。
アリール基の炭素数は特に限定されないが、6〜40が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、6〜16がより好ましく、6〜13がより一層好ましい。
アリール基の具体例としては、フェニル基、o−クロロフェニル基、m−クロロフェニル基、p−クロロフェニル基、o−フルオロフェニル基、p−フルオロフェニル基、o−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−シアノフェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基、o−ビフェニリル基、m−ビフェニリル基、p−ビフェニリル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基等が挙げられる。
アラルキル基の炭素数は、特に限定されないが、7〜20が好ましく、そのアルキル部分は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル基、p−メチルフェニルメチル基、m−メチルフェニルメチル基、o−エチルフェニルメチル基、m−エチルフェニルメチル基、p−エチルフェニルメチル基、2−プロピルフェニルメチル基、4−イソプロピルフェニルメチル基、4−イソブチルフェニルメチル基、α−ナフチルメチル基等が挙げられる。
式(1)中、Arは、下記式(2)〜(13)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。
式中、R1〜R92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表す。
R93及びR94は、水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表す。
W1及びW2は、互いに独立して、単結合、−CR95R96−、−C(=O)−、−O−、−S−、−S(=O)−、−SO2−又は−NR97−を表す。R95及びR96は、互いに独立して、水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し、これらは互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。R97は、水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表す。
X
1及びX
2は、互いに独立して、単結合、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基、又は下記式(14)で表される基を表す。
式中、R98〜R101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表し、Y1及びY2は、互いに独立して、単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。
ここで、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。なお、アルキル基及びアルコキシ基としては前記と同様のものが挙げられる。炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等が挙げられる。
これらの中でも、R1〜R92及びR98〜R101としては、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基が好ましく、水素原子がより好ましい。
特に、Arとしては、式(2)及び(5)〜(13)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、式(2)、(5)、(7)、(8)及び(11)〜(13)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。式(2)〜(13)で表されるアリール基の具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
これらの中でも、より高い屈折率のポリマーが得られることから、下記式で表されるアリール基がより好ましい。
前記トリアジン環含有重合体は、レジスト溶媒等の安全性の高い溶媒に対する溶解性をより高めることを考慮すると、特に、式(15)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
このような観点から、特に好適な繰り返し単位としては、下記式(16)で表されるものが挙げられ、下記式(17)で表されるものが最適である。
前記トリアジン環含有重合体の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、500〜500,000が好ましい。より耐熱性を向上させるとともに収縮率を低くするという点から、Mwは1,000以上が好ましく、2,000以上がより好ましく、より溶解性を高め、得られた溶液の粘度を低下させるという点から、Mwは100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましく、30,000以下がより一層好ましく、10,000以下が更に好ましい。なお、本発明におけるMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
本発明で用いるトリアジン環含有重合体は、特許文献5に開示された手法によって製造することができる。例えば、下記スキーム1に示されるように、繰り返し単位(17')を含むハイパーブランチポリマーは、ハロゲン化シアヌル(18)及びm−フェニレンジアミン化合物(19)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
(式中、Rは、前記と同じ。Xは、互いに独立して、ハロゲン原子を表す。)
また、下記スキーム2に示されるように、繰り返し単位(17')を含むハイパーブランチポリマーは、ハロゲン化シアヌル(18)及びm−フェニレンジアミン化合物(19)を適当な有機溶媒中で等量用いて反応させて得られる化合物(20)より合成することもできる。
スキーム1及び2の方法における各原料の仕込み量は、目的とする重合体が得られる限りにおいて任意であるが、ハロゲン化シアヌル(18)1当量に対してm−フェニレンジアミン化合物(19)0.01〜10当量が好ましい。ただし、スキーム1の方法においては、ハロゲン化シアヌル(18)2当量に対して、m−フェニレンジアミン化合物(19)を3当量用いることを避けることが好ましい。官能基の当量をずらすことで、ゲル化物の生成を防ぐことができる。種々の分子量のトリアジン環末端を多く含むハイパーブランチポリマーを得るために、ハロゲン化シアヌル(18)2当量に対して、m−フェニレンジアミン化合物(19)を3当量未満の量で用いることが好ましい。
一方、種々の分子量のアミン末端を多く含むハイパーブランチポリマーを得るために、m−フェニレンジアミン化合物(19)3当量に対して、ハロゲン化シアヌル(18)を2当量未満の量で用いることが好ましい。例えば、薄膜を作製した場合に、優れた透明性や耐光性を有するという点では、トリアジン環末端を多く含むハイパーブランチポリマーが好ましい。
このように、m−フェニレンジアミン化合物(19)やハロゲン化シアヌル(18)の量を適宜調節することで、得られるハイパーブランチポリマーの分子量を容易に調節することができる。
前記有機溶媒としては、この種の反応において通常用いられる種々の溶媒を用いることができ、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピペリドン、N,N−ジメチルエチレン尿素、N,N,N',N'−テトラメチルマロン酸アミド、N−メチルカプロラクタム、N−アセチルピロリジン、N,N−ジエチルアセトアミド、N−エチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルプロピオン酸アミド、N,N−ジメチルイソブチルアミド、N−メチルホルムアミド、N,N'−ジメチルプロピレン尿素等のアミド系溶媒、及びそれらの混合溶媒が挙げられる。中でもN,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、及びそれらの混合系が好ましく、特に、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが好適である。
スキーム1及びスキーム2の第2段階の反応において、反応温度は、用いる溶媒の融点から沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、0〜150℃程度が好ましく、60〜100℃がより好ましい。特に、スキーム1の反応では、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60〜150℃が好ましく、80〜150℃がより好ましく、80〜120℃がより一層好ましい。
スキーム2の第1段階の反応において、反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、−50〜50℃程度が好ましく、−20〜50℃程度がより好ましく、−10〜50℃程度がより一層好ましく、−10〜10℃が更に好ましい。特に、スキーム2の方法では、−50〜50℃で反応させる第1工程と、この工程に続いて60〜150℃で反応させる第2工程とからなる2段階工程を採用することが好ましい。
前記各反応において、各成分の配合順序は任意であるが、スキーム1の反応においては、ハロゲン化シアヌル(18)又はm−フェニレンジアミン化合物(19)及び有機溶媒を含む溶液を60〜150℃、好ましくは80〜150℃に加熱し、この温度で、当該溶液中に、m−フェニレンジアミン化合物(19)又はハロゲン化シアヌル(18)を加える方法が最適である。この場合、予め溶媒に溶かしておく成分及び後から加える成分はどちらでもよいが、m−フェニレンジアミン化合物(19)の加熱溶液中にハロゲン化シアヌル(18)を添加する手法が好ましい。
また、スキーム2の反応において、予め溶媒に溶かしておく成分及び後から加える成分はどちらでもよいが、ハロゲン化シアヌル(18)の冷却溶液中に、m−フェニレンジアミン化合物(19)を添加する手法が好ましい。後から加える成分は、ニートで加えても、前述したような有機溶媒に溶かした溶液で加えてもよいが、操作の容易さや反応のコントロールのし易さ等を考慮すると、後者の手法が好適である。また、添加は、滴下等によって徐々に加えても、全量一括して加えてもよい。
スキーム1の反応において、加熱した状態で両化合物を混合した後は、(段階的に温度を上げることなく)一段階で反応させた場合でも、ゲル化することなく、目的とするトリアジン環含有重合体を得ることができる。
また、前記スキーム1及びスキーム2の第2段階の反応では、重合時又は重合後に通常用いられる種々の塩基を添加してもよい。この塩基の具体例としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムエトキシド、酢酸ナトリウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、酢酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、フッ化セシウム、酸化アルミニウム、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N−メチルピペリジン、2,2,6,6−テトラメチル−N−メチルピペリジン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、N−メチルモルホリン等が挙げられる。
塩基の添加量は、ハロゲン化シアヌル(18)1当量に対して1〜100当量が好ましく、1〜10当量がより好ましい。なお、これらの塩基は、水溶液にして用いてもよい。いずれのスキームの方法においても、反応終了後、生成物は再沈法等によって容易に精製できる。
なお、本発明においては、少なくとも1つの末端トリアジン環のハロゲン原子の一部を、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルキルアミノ基、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、エステル基等でキャップしてもよい。これらの中でも、アルキルアミノ基、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、アリールアミノ基等が好ましく、アルキルアミノ基、アリールアミノ基等がより好ましく、アリールアミノ基が更に好ましい。
前記アルキル基、アルコキシ基、アリール基及びアラルキル基としては、前述したものと同様のものが挙げられる。エステル基の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。
アルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、1−メチル−n−ブチルアミノ基、2−メチル−n−ブチルアミノ基、3−メチル−n−ブチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−プロピルアミノ基、1,2−ジメチル−n−プロピルアミノ基、2,2−ジメチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−n−プロピルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、1−メチル−n−ペンチルアミノ基、2−メチル−n−ペンチルアミノ基、3−メチル−n−ペンチルアミノ基、4−メチル−n−ペンチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1,2−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、2,2−ジメチル−n−ブチルアミノ基、2,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、3,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1−エチル−n−ブチルアミノ基、2−エチル−n−ブチルアミノ基、1,1,2−トリメチル−n−プロピルアミノ基、1,2,2−トリメチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−1−メチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−2−メチル−n−プロピルアミノ基等が挙げられる。
アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基としては、モノアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、ジアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、トリアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基のいずれでもよく、その具体例としては、3−トリメトキシシリルプロピルアミノ基、3−トリエトキシシリルプロピルアミノ基、3−ジメチルエトキシシリルプロピルアミノ基、3−メチルジエトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−ジメチルメトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−メチルジメトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−トリメトキシシリルプロピルアミノ基等が挙げられる。
アラルキルアミノ基の具体例としては、ベンジルアミノ基、メトキシカルボニルフェニルメチルアミノ基、エトキシカルボニルフェニルメチルアミノ基、p−メチルフェニルメチルアミノ基、m−メチルフェニルメチルアミノ基、o−エチルフェニルメチルアミノ基、m−エチルフェニルメチルアミノ基、p−エチルフェニルメチルアミノ基、2−プロピルフェニルメチルアミノ基、4−イソプロピルフェニルメチルアミノ基、4−イソブチルフェニルメチルアミノ基、ナフチルメチルアミノ基、メトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基、エトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、メトキシカルボニルフェニルアミノ基、エトキシカルボニルフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、メトキシカルボニルナフチルアミノ基、エトキシカルボニルナフチルアミノ基、アントラニルアミノ基、ピレニルアミノ基、ビフェニルアミノ基、ターフェニルアミノ基、フルオレニルアミノ基等が挙げられる。
アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントラニルオキシ基、ピレニルオキシ基、ビフェニルオキシ基、ターフェニルオキシ基、フルオレニルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基の具体例としては、ベンジルオキシ基、p−メチルフェニルメチルオキシ基、m−メチルフェニルメチルオキシ基、o−エチルフェニルメチルオキシ基、m−エチルフェニルメチルオキシ基、p−エチルフェニルメチルオキシ基、2−プロピルフェニルメチルオキシ基、4−イソプロピルフェニルメチルオキシ基、4−イソブチルフェニルメチルオキシ基、α−ナフチルメチルオキシ基等が挙げられる。
これらの基は、トリアジン環上のハロゲン原子を対応する置換基を与える化合物で置換することで容易に導入することができる。この際、対応する置換基を与える化合物を他のモノマーと同時に仕込むとよい。すなわち、対応する置換基を与える化合物の存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と、芳香族ジアミン化合物とを反応させることで、ハイパーブランチポリマーの剛直性が緩和された、分岐度の低い柔らかいハイパーブランチポリマーを得ることができる。この手法によって得られたハイパーブランチポリマーは、溶媒への溶解性(凝集抑制)や、架橋剤との架橋性に優れたものとなるため、後述する架橋剤と組み合わせた組成物として用いる場合に特に有利である。
前記対応する置換基を与える化合物としては、有機モノアミン等が挙げられる。前記有機モノアミンとしては、アルキルモノアミン、アラルキルモノアミン、アリールモノアミンのいずれを用いることもできる。
アルキルモノアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、s−ブチルアミン、t−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、1−メチル−n−ブチルアミン、2−メチル−n−ブチルアミン、3−メチル−n−ブチルアミン、1,1−ジメチル−n−プロピルアミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン、2,2−ジメチル−n−プロピルアミン、1−エチル−n−プロピルアミン、n−ヘキシルアミン、1−メチル−n−ペンチルアミン、2−メチル−n−ペンチルアミン、3−メチル−n−ペンチルアミン、4−メチル−n−ペンチルアミン、1,1−ジメチル−n−ブチルアミン、1,2−ジメチル−n−ブチルアミン、1,3−ジメチル−n−ブチルアミン、2,2−ジメチル−n−ブチルアミン、2,3−ジメチル−n−ブチルアミン、3,3−ジメチル−n−ブチルアミン、1−エチル−n−ブチルアミン、2−エチル−n−ブチルアミン、1,1,2−トリメチル−n−プロピルアミン、1,2,2−トリメチル−n−プロピルアミン、1−エチル−1−メチル−n−プロピルアミン、1−エチル−2−メチル−n−プロピルアミン、2−エチルヘキシルアミン等が挙げられる。
アラルキルモノアミンの具体例としては、ベンジルアミン、p−メトキシカルボニルベンジルアミン、p−エトキシカルボニルベンジルアミン、p−メチルベンジルアミン、m−メチルベンジルアミン、o−メトキシベンジルアミン等が挙げられる。
アリールモノアミンの具体例としては、アニリン、p−メトキシカルボニルアニリン、p−エトキシカルボニルアニリン、p−メトキシアニリン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、アントラニルアミン、1−アミノピレン、4−ビフェニリルアミン、o−フェニルアニリン、4−アミノ−p−ターフェニル、2−アミノフルオレン等が挙げられる。
例えば、下記スキーム3に示されるように、アニリン誘導体を加えて反応させることで、少なくとも1つの末端にフェニルアミノ基を含むハイパーブランチポリマー(21)が得られる。
スキーム3の反応において、有機モノアミンの使用量は、ハロゲン化シアヌル化合物1当量に対して0.05〜500当量が好ましく、0.05〜120当量がより好ましく、0.05〜50当量がより一層好ましい。
この場合の反応温度も、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60〜150℃が好ましく、80〜150℃がより好ましく、80〜120℃がより一層好ましい。ただし、有機モノアミン、ハロゲン化シアヌル化合物及び芳香族ジアミン化合物の3成分の混合は、低温下で行ってもよく、その場合の温度としては、−50〜50℃程度が好ましく、−20〜50℃程度がより好ましく、−20〜10℃が更に好ましい。低温仕込み後は、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
また、ハロゲン化シアヌル化合物と芳香族ジアミン化合物との2成分の混合は低温下で行ってもよく、その場合の温度としては、−50〜50℃程度が好ましく、−20〜50℃程度がより好ましく、−20〜10℃が更に好ましい。低温仕込み後、有機モノアミンを加え、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。また、このような有機モノアミンの存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と芳香族ジアミン化合物とを反応させる反応は、前述したものと同様の有機溶媒を用いて行ってもよい。
[架橋剤]
本発明の組成物に含まれる架橋剤は、前述したトリアジン環含有重合体と反応し得る置換基を含む化合物であれば、特に限定されない。そのような化合物としては、メチロール基、メトキシメチル基等の架橋形成置換基を含むメラミン系化合物、置換尿素系化合物、エポキシ基、オキセタン基等の架橋形成置換基を含む化合物、ブロック化イソシアネート基を含む化合物、酸無水物を含む化合物、(メタ)アクリル基を含む化合物、フェノプラスト化合物等が挙げられる。これらのうち、耐熱性や保存安定性の観点から、エポキシ基、ブロック化イソシアネート基、(メタ)アクリル基を含む化合物が好ましく、特に、ブロック化イソシアネート基を含む化合物や、開始剤を用いなくとも光硬化可能な組成物を与える多官能エポキシ化合物及び/又は多官能(メタ)アクリル化合物が好ましい。なお、これらの化合物は、重合体の末端処理に用いる場合は少なくとも1個の架橋形成置換基を含んでいればよく、重合体同士の架橋処理に用いる場合は少なくとも2個の架橋形成置換基を含む必要がある。
多官能エポキシ化合物としては、エポキシ基を1分子中2個以上含むものであれば、特に限定されない。その具体例としては、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−4−(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6−ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3−トリス[p−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4'−メチレンビス(N,N−ジグリシジルアニリン)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
また、多官能エポキシ化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、少なくとも2個のエポキシ基を含むエポキシ樹脂である、YH-434、YH-434L(以上、新日鉄住金化学(株)製)、シクロヘキセンオキサイド構造を含むエポキシ樹脂である、エポリード(登録商標)GT-401、GT-403、GT-301、GT-302、セロキサイド(登録商標)2021、3000(以上、(株)ダイセル製)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂である、jER(登録商標)1001、1002、1003、1004、1007、1009、1010、828(以上、三菱化学(株)製)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂である、jER 807(三菱化学(株)製)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂である、jER 152、154(以上、三菱化学(株)製)、EPPN201、202(以上、日本化薬(株)製)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂である、EOCN-102、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025、EOCN-1027(以上、日本化薬(株)製)、jER 180S75(三菱化学(株)製)、脂環式エポキシ樹脂である、デナコール(登録商標)EX-252(ナガセケムテックス(株)製)、アラルダイト(登録商標)CY-175、CY-177、CY-179、CY-182、CY-192、CY-184(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、EPICLON(登録商標)200、400(以上、DIC(株)製)、jER 871、872(以上、三菱化学(株)製)、ED-5661、ED-5662(以上、セラニーズコーティング(株)製)、脂肪族ポリグリシジルエーテルである、デナコール(登録商標)EX-611、EX-612、EX-614、EX-622、EX-411、EX-512、EX-522、EX-421、EX-313、EX-314、EX-321(以上、ナガセケムテックス(株)製)等を用いることもできる。
多官能(メタ)アクリル化合物は、(メタ)アクリル基を1分子中2個以上含むものであれば、特に限定されない。その具体例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリ(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、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリグリセリンモノエチレンオキサイドポリ(メタ)アクリレート、ポリグリセリンポリエチレングリコールポリ(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、ネオペンチルグリコールジ(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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(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、多塩基酸変性アクリルオリゴマー等が挙げられる。
また、多官能(メタ)アクリル化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、NKエステルA-200、A-400、A-600、A-1000、A-9300、A-9300-1CL、A-TMPT、UA-53H、1G、2G、3G、4G、9G、14G、23G、ABE-300、A-BPE-4、A-BPE-6、A-BPE-10、A-BPE-20、A-BPE-30、BPE-80N、BPE-100N、BPE-200、BPE-500、BPE-900、BPE-1300N、A-GLY-3E、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMPT-3EO、A-TMPT-9EO、AT-20E、ATM-4E、ATM-35E、A-DPH、A-DCP、A-HD-N、TMPT、DCP、NPG、HD-N、NKオリゴU-15HA、バナレジンGH-1203(以上、新中村化学工業(株)製)、KAYARAD(登録商標)DPEA-12、PEG400DA、THE-330、RP-1040(以上、日本化薬(株)製)、アロニックス(登録商標)M-210、M-350(以上、東亞合成(株)製)、KAYARAD DPHA、NPGDA、PET30、DN-0075(日本化薬(株)製)等が挙げられる。
多塩基酸変性アクリルオリゴマーも市販品として入手が可能であり、その具体例としては、アロニックス(登録商標)M-510、520(以上、東亞合成(株)製)等が挙げられる。
酸無水物化合物としては、2分子のカルボン酸を脱水縮合させたカルボン酸無水物であれば、特に限定されない。その具体例としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、オクチル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸等の分子内に1個の酸無水物基を含むもの;1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、1,2,3,4−ブタン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、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、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、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物等の分子内に2個の酸無水物基を含むもの等が挙げられる。
ブロック化イソシアネート基を含む化合物としては、イソシアネート基(−NCO)が適当な保護基によりブロックされたブロック化イソシアネート基を1分子中2個以上含み、熱硬化の際の高温に曝されると、保護基(ブロック部分)が熱解離して外れ、生じたイソシアネート基が樹脂との間で架橋反応を起こすものであれば、特に限定されない。このような化合物としては、例えば、下記式で表される基を1分子中2個以上(なお、これらの基は同一のものでも、また各々異なっているものでもよい)含む化合物が挙げられる。
このような化合物は、例えば、1分子中2個以上のイソシアネート基を含む化合物に対して適当なブロック剤を反応させて得ることができる。
1分子中2個以上のイソシアネート基を含む化合物としては、例えば、イソホロ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、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等のポリイソシアネート、これらの二量体、三量体、及びこれらとジオール類、トリオール類、ジアミン類又はトリアミン類との反応物等が挙げられる。
ブロック剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−エトキシヘキサノール、2−N,N−ジメチルアミノエタノール、2−エトキシエタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類;フェノール、o−ニトロフェノール、p−クロロフェノール、o−、m−又はp−クレゾール等のフェノール類;ε−カプロラクタム等のラクタム類、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類;ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチルピラゾール等のピラゾール類;ドデカンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類等が挙げられる。
ブロック化イソシアネートを含む化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、タケネート(登録商標)B-830、B-815N、B-842N、B-870N、B-874N、B-882N、B-7005、B-7030、B-7075、B-5010(以上、三井化学(株)製)、デュラネート(登録商標)17B-60PX、TPA-B80E、MF-B60X、MF-K60X、E402-B80T(以上、旭化成ケミカルズ(株)製)、カレンズMOI-BM(登録商標)(昭和電工(株)製)、BI-7950、BI-7951、BI-7960、BI-7961、BI-7963、BI-7982、BI-7991、BI-7992(Baxenden chemicals社製)等が挙げられる。
アミノプラスト化合物としては、メトキシメチレン基を1分子中2個以上含むものであれば、特に限定されず、例えば、CYMEL(登録商標)303(ヘキサメトキシメチルメラミン)、1170(テトラブトキシメチルグリコールウリル)、1123(テトラメトキシメチルベンゾグアナミン)(以上、オルネクス社製)等のサイメルシリーズ、メチル化メラミン樹脂であるニカラック(登録商標)MW-30HM、MW-390、MW-100LM、MX-750LM、メチル化尿素樹脂であるニカラック(登録商標)MX-270、MX-280、MX-290(以上、(株)三和ケミカル製)等のニカラックシリーズ等のメラミン系化合物が挙げられる。
オキセタン化合物としては、オキセタニル基を1分子中2個以上含むものであれば特に限定されず、例えば、アロンオキセタン(登録商標)OXT-221、OX-SQ-H、OX-SC(以上、東亞合成(株)製)等が挙げられる。
フェノプラスト化合物は、ヒドロキシメチレン基を1分子中2個以上含み、そして熱硬化の際の高温に曝されると、本発明の重合体との間で脱水縮合反応により架橋反応が進行するものである。
フェノプラスト化合物としては、例えば、2,6−ジヒドロキシメチル−4−メチルフェノール、2,4−ジヒドロキシメチル−6−メチルフェノール、ビス(2−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5―ジメチルフェニル)ホルミルメタン、α,α−ビス(4−ヒドロキシ−2,5―ジメチルフェニル)−4−ホルミルトルエン等が挙げられる。
フェノプラスト化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、26DMPC、46DMOC、DM-BIPC-F、DM-BIOC-F、TM-BIP-A、BISA-F、BI25X-DF、BI25X-TPA(以上、旭有機材工業(株)製)等が挙げられる。
これらの中でも、架橋剤配合による屈折率低下を抑制し得るとともに、硬化反応が速やかに進行するという点から、多官能(メタ)アクリル化合物が好適であり、その中でも、トリアジン環含有重合体との相溶性に優れていることから、下記イソシアヌル酸骨格を含む多官能(メタ)アクリル化合物がより好ましい。このような骨格を含む多官能(メタ)アクリル化合物としては、例えば、NKエステルA-9300、A-9300-1CL(以上、新中村化学工業(株)製)等が挙げられる。
(式中、R
111〜R
113は、互いに独立して、末端に少なくとも1つの(メタ)アクリル基を含む1価の有機基である。)
また、硬化速度をより向上させるとともに、得られる硬化膜の耐溶媒性及び耐酸性、耐アルカリ性を高めるという観点から、25℃で液体であり、かつ、その粘度が5,000mPa・s以下、好ましくは1〜3,000mPa・s、より好ましくは1〜1,000mPa・s、より一層好ましくは1〜500mPa・sの多官能(メタ)アクリル化合物(以下、低粘度架橋剤という)を、1種単独若しくは2種以上組み合わせて、又は前記イソシアヌル酸骨格を含む多官能(メタ)アクリル化合物と組み合わせて用いることが好適である。
このような低粘度架橋剤も市販品として入手可能であり、例えば、前述した多官能(メタ)アクリル化合物のうち、NKエステルA-GLY-3E(85mPa・s、25℃)、A-GLY-9E(95mPa・s、25℃)、A-GLY-20E(200mPa・s、25℃)、A-TMPT-3EO(60mPa・s、25℃)、A-TMPT-9EO、ATM-4E(150mPa・s、25℃)、ATM-35E(350mPa・s、25℃)(以上、新中村化学工業(株)製)等の(メタ)アクリル基間の鎖長が比較的長い架橋剤が挙げられる。
更に、得られる硬化膜の耐アルカリ性も向上させることを考慮すると、NKエステルA-GLY-20E及びATM-35E(以上、新中村化学工業(株)製)の少なくとも一方と、前記イソシアヌル酸骨格を含む多官能(メタ)アクリル化合物と組み合わせて用いることが好適である。
前記架橋剤は、1種単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。架橋剤の使用量は、トリアジン環含有重合体100質量部に対して1〜100質量部が好ましいが、溶媒耐性を考慮すると、その下限は、好ましくは2質量部、より好ましくは5質量部であり、屈折率をコントロールすることを考慮すると、その上限は、好ましくは50質量部であり、より好ましくは20質量部である。
本発明の光散乱膜形成用組成物には、各架橋剤に応じた開始剤を配合することもできる。なお、前述のとおり、架橋剤として多官能エポキシ化合物及び/又は多官能(メタ)アクリル化合物を用いる場合、開始剤を使用せずとも光硬化が進行して硬化膜を与えるが、その場合に開始剤を使用しても差し支えない。
多官能エポキシ化合物を架橋剤として用いる場合には、光酸発生剤や光塩基発生剤を用いることができる。
光酸発生剤としては、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩等のオニウム塩誘導体を用いることができる。その具体例としては、フェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、4−メトキシフェニルジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−メチルフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート等のアリールジアゾニウム塩;ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジ(4−メチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート等のジアリールヨードニウム塩;トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4,4'−ビス(ジフェニルスルホニオ)フェニルスルフィド−ビスヘキサフルオロアンチモネート、4,4'−ビス(ジフェニルスルホニオ)フェニルスルフィド−ビスヘキサフルオロホスフェート、4,4'−ビス[ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ]フェニルスルフィド−ビスヘキサフルオロアンチモネート、4,4'−ビス[ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ]フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、4−[4'−(ベンゾイル)フェニルチオ]フェニル−ジ(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−[4'−(ベンゾイル)フェニルチオ]フェニル−ジ(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート等のトリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。
光酸発生剤は市販品を用いてもよく、その具体例としては、サンエイド(登録商標)SI-60、SI-80、SI-100、SI-60l、SI-80l、SI-100l、SI-L145、SI-L150、SI-L160、SI-L110、SI-L147(以上、三新化学工業(株)製)、UVI-6950、UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990、UVI-6992(以上、ユニオンカーバイド社製)、CPI(登録商標)-100P、100A、200K、200S(以上、サンアプロ(株)製)、アデカオプトマーSP-150、SP-151、SP-170、SP-171(以上、(株)ADEKA製)、イルガキュア(登録商標)261(BASF社製)、CI-2481、CI-2624、CI-2639、CI-2064(以上、日本曹達(株)製)、CD-1010、CD-1011、CD-1012(以上、サートマー社製)、DS-100、DS-101、DAM-101、DAM-102、DAM-105、DAM-201、DSM-301、NAI-100、NAI-101、NAI-105、NAI-106、SI-100、SI-101、SI-105、SI-106、PI-105、NDI-105、MBZ-101、MBZ-301、PYR-100、PYR-200、DNB-101、NB-101、NB-201、BBI-101、BBI-102、BBI-103、BBI-109(以上、みどり化学(株)製)、PCI-061T、PCI-062T、PCI-020T、PCI-022T(以上、日本化薬(株)製)、IBPF、IBCF(三和ケミカル(株)製)等が挙げられる。
一方、光塩基発生剤としても、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、Co−アミン錯体系、オキシムカルボン酸エステル系、カルバミン酸エステル系、第四級アンモニウム塩系光塩基発生剤等を用いることができる。
その具体例としては、2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、トリフェニルメタノール、O−カルバモイルヒドロキシアミン、O−カルバモイルオキシム、[[(2,6−ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキシルアミン、ビス[[(2−ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサン−1,6−ジアミン、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン、2,6−ジメチル−3,5−ジアセチル−4−(2'−ニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリジン、2,6−ジメチル−3,5−ジアセチル−4−(2',4'−ジニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリジン等が挙げられる。
光塩基発生剤は市販品を用いてもよく、その具体例としては、TPS-OH、NBC-101、ANC-101(以上、みどり化学(株)製)等が挙げられる。
光酸又は塩基発生剤を用いる場合、その使用量は、多官能エポキシ化合物100質量部に対して0.1〜15質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましい。なお、必要に応じてエポキシ樹脂硬化剤を、多官能エポキシ化合物100質量部に対して1〜100質量部の量で配合してもよい。
一方、多官能(メタ)アクリル化合物を用いる場合には、光ラジカル重合開始剤を用いることができる。光ラジカル重合開始剤は、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのベンゾイルベンゾエート、アミロキシムエステル、オキシムエステル類、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。光開裂型の光ラジカル重合開始剤については、最新UV硬化技術(159頁、発行人:高薄一弘、発行所:(株)技術情報協会、1991年発行)に記載されている。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、イルガキュア127、184、369、379、379EG、651、500、754、819、903、907、784、2959、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24−61、OXE01、OXE02、ダロキュア(登録商標)1116、1173、MBF、ルシリンTPO(以上、BASF社製)、UVECRYL(登録商標)P36(サイテックサーフェイススペシャルティーズ社製)、ESACURE(登録商標)KIP150、KIP65LT、KIP100F、KT37、KT55、KTO46、KIP75/B(ランベルティ社製)等が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤を用いる場合、その使用量は、多官能(メタ)アクリレート化合物100質量部に対して0.1〜200質量部が好ましく、1〜150質量部がより好ましい。
[光散乱剤]
本発明の組成物に含まれる光散乱剤は、チタン酸バリウム粒子を含むものである。前記チタン酸バリウム粒子は、得られる硬化膜の光散乱性、光透過性及び誘電性を高めるために、公知のものから適宜選択して用いればよい。チタン酸バリウム粒子は、1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
チタン酸バリウム粒子は、シュウ酸法、水熱法、ゾルゲル法、噴霧熱分解法等の液相法や固相法で合成されるがいずれの方法によって得られたものであってもよい。これらの中でも、粒子の微粒化や粒度分布がシャープになるという観点から、固相法よりも液相法が好ましい。更に、機械的な強粉砕が必要で装置等からのコンタミネーションが多く粒度分布がブロードになりやすいブレークダウン方式よりも、比較的弱い粉砕で単分散可能でシャープな粒度分布となりやすいビルドアップ方式で合成したチタン酸バリウムが好ましい。
チタン酸バリウム粒子の平均一次粒子径は、特に限定されないが、分散性をより高めるとともに、得られる硬化膜をより薄膜化すること、硬化膜の平坦性をより高めるという観点から、3μm以下が好ましく、2μm以下がより好ましく、1μm以下がより一層好ましい。また、得られる硬化膜に十分な光拡散性を発揮させる観点から、50nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましく、150nm以上がより一層好ましい。なお、本発明において平均一次粒子径は、Mie理論に基づくレーザー回折・散乱法により測定して得られる50%積算体積径(メジアン径、D50)である。
粒度分布がシャープであるとは、走査型電子顕微鏡等で100個のチタン酸バリウム粒子の一次粒子径を測定してその平均を算出し、標準偏差÷平均径×100から算出されるCV値が、20%以下であることであり、15%以下であることが好ましく、10%以下がより好ましい。
粒子形状にとしては、走査型電子顕微鏡等による観察で測定した長径と短径との比(長径/短径)が3以下であることが好ましく、2以下がより好ましく、1.5以下がより一層好ましい。
チタン酸バリウム粒子としては、市販品を使用することができ、例えば、チタン酸バリウムBTシリーズ(堺化学工業(株)製)、BT-HP9DX(粒子径:100、150、200、250、300、400nm)(共立マテリアル(株)製)、パルセラム(登録商標)BT(粒子径:0.3、0.6、2.0μm)(日本化学工業(株)製)、チタン酸バリウムBT-シリーズ、HP-シリーズ(富士チタン工業(株)製)、TFP-NA-E、TFP-NB-E、TFP-NC-E、TFP-ND-E、TFP-NE-E、TFP-NF-E、TFP-NJ-R(以上、戸田工業(株)製)等が挙げられる。
前記光散乱剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、チタン酸バリウム粒子以外の、その他の光散乱剤を含んでもよい。その他の光散乱剤としては、無機微粒子、有機微粒子、有機無機複合微粒子などが挙げられる。なお、その他の光散乱剤は単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
前記無機微粒子としては、特に限定されないが、本発明においては、Be、Al、Si、Ca、Ti、V、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、Ta、W、Pb、Bi及びCeからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属の酸化物、硫化物又は窒化物が好適であり、特に、これらの金属酸化物が好適である。
金属酸化物の具体例としては、Al2O3、ZnO、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Sb2O5、BeO、ZnO、SnO2、CeO2、SiO2、WO3等が挙げられる。また、複数の金属酸化物から得られる複合酸化物を用いてもよい。複合酸化物とは、微粒子の製造段階で2種以上の無機酸化物を混合させて得られるものである。例えば、TiO2とZrO2、TiO2とZrO2とSnO2、ZrO2とSnO2との複合酸化物等が挙げられる。更に、ZnSb2O6、SrTiO3、SrSnO3等を使用することもできる。
前記無機微粒子は、酸化ケイ素、有機ケイ素化合物、有機金属化合物等で処理したものであってもよい。なお、酸化ケイ素による処理とは、無機微粒子を含む分散体中で微粒子表面に、酸化ケイ素微粒子を公知の方法で成長させるものである。有機ケイ素化合物又は有機金属化合物による処理とは、無機微粒子を含む分散体中に、これらの化合物を添加し、加熱攪拌するものである。
前記有機ケイ素化合物としては、シランカップリング剤やシランが挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、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−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
また、シランの具体例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランフェニルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
前記有機金属化合物としては、チタネート系カップリング剤やアルミニウム系カップリング剤が挙げられ、チタネート系カップリング剤の具体例としては、プレンアクト(登録商標)KR TTS、KR 46B、KR 38B、KR 138S、KR238S、338X、KR 44、KR 9SA、KR ET5、KR ET(味の素ファインテクノ(株)製)、アルミニウム系カップリング剤の具体例としては、プレンアクトAL-M(味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
これら有機ケイ素化合物、有機金属化合物の使用量は、前記無機微粒子100質量部に対して2〜100質量部が好ましい。
金属酸化物微粒子は、公知の方法、例えば、イオン交換法、解こう法、加水分解法、反応法により製造することができる。イオン交換法としては、例えば、前記金属の酸性塩を水素型イオン交換樹脂で処理する方法や、前記金属の塩基性塩を水酸基型陰イオン交換樹脂で処理する方法等が挙げられる。解こう法としては、前記金属の酸性塩を塩基で中和する方法等が挙げられる。加水分解法としては、前記金属のアルコキシドを加水分解する方法、又は前記金属の塩基性塩を加熱下で加水分解した後、不要の酸を除去する方法等が挙げられる。反応法の例としては、前記金属の粉末と酸とを反応させる方法等が挙げられる。
前記有機微粒子としては、架橋ポリメチルメタクリレート(PMMA)粒子、架橋ポリメチルアクリレート粒子、架橋ポリスチレン粒子、架橋スチレンアクリル共重合粒子、メラミン−ホルムアルデヒド粒子、シリコーン樹脂粒子、シリカ・アクリル複合粒子、ナイロン粒子、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド粒子、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド粒子、フッ素樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子、ポリフェニレンスルフィド樹脂粒子、ポリエーテルスルホン樹脂粒子、ポリアクリロニトリル粒子、ポリウレタン粒子等が挙げられる。このような有機微粒子としては市販品を使用することができ、例えば、架橋PMMA粒子であるMX-150(綜研化学(株)製)、テクポリマー(登録商標)SSXシリーズ(積水化成品工業(株)製)、タフチック(登録商標)FH-Sシリーズ(東洋紡(株)製)、架橋スチレン−アクリル系中空粒子であるナノテックス(登録商標)(JSR(株)製)、シリコーン樹脂粒子であるトスパール(登録商標)シリーズ(モメンティブ社製)、KMPシリーズ(信越化学工業(株)製)、ポリスチレン系及びポリメタクリル酸エステル系粒子であるガンツパール(登録商標)シリーズ(ガンツ化成(株)製)、シリカ・アクリル複合粒子であるソリオスター(登録商標)RA、SP((株)日本触媒製)、ナイロン粒子であるアミラン(登録商標)(東レ(株)製)、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド粒子であるエポスター(登録商標)MS、M05、l15((株)日本触媒製)、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド粒子であるエポスターM30((株)日本触媒製)、フッ素樹脂粒子であるFluon(登録商標)PTFEディスパージョン(旭硝子(株)製)、エポキシ樹脂粒子であるトレパール(登録商標)EP(東レ(株)製)、ポリフェニレンスルフィド樹脂粒子であるトレパールPPS(東レ(株)製)、ポリエーテルスルホン樹脂粒子であるトレパールPES(東レ(株)製)、ポリアクリロニトリル粒子であるタフチックFシリーズF-120(東洋紡(株)製)、ポリウレタン粒子であるアートパール(登録商標)(架橋ウレタンビーズMM、根上工業(株)製)等が挙げられる。
有機無機複合微粒子としては、例えば、メラミン樹脂・シリカ複合粒子等が挙げられる。このような有機無機複合微粒子としては市販品を使用することができ、例えば、メラミン樹脂・シリカ複合粒子であるオプトビーズ(登録商標)500S(日産化学工業(株)製)等が挙げられる。前記有機無機複合微粒子は、表面修飾剤で処理したものを用いることが好ましい。この場合、表面修飾剤としては、マトリックス樹脂と光拡散剤との相溶性を向上し得るものであれば特に限定されないが、マトリックス樹脂がトリアジン環含有重合体であることを考慮すると、シランカップリング剤及び(メタ)アクリル基とイソシアネート基とを有する化合物の2成分を併用することが好ましい。
その他の光散乱剤の平均一次粒子径、粒度分布及び形状は、特に限定されないが、チタン酸バリウム粒子と同様のものであることが好ましい。
前記光散乱剤は、マトリックス樹脂であるトリアジン環含有重合体との相溶性や溶媒中での分散性を高められていれば、表面修飾剤にて処理していても、処理していなくてもよい。
表面修飾剤としては、特に限定されないが、例えば、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の無機酸化物や、多価アルコール、アルカノールアミン、シリコーンオイル、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
光散乱剤の使用量は、特に限定されないが、得られる光散乱膜の光散乱効率をより高めることを考慮すると、トリアジン環含有重合体100質量部に対して、その下限は、好ましくは1質量部、より好ましくは5質量部、より一層好ましくは30質量部であり、硬化膜の光透過率の低下抑制や製膜性の低下抑制等を考慮すると、その上限は、好ましくは500質量部、より好ましくは300質量部、より一層好ましくは100質量部である。
光散乱剤中のチタン酸バリウム粒子の含有量は、全光散乱剤中、1質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上がより一層好ましく、100質量%であることがより一層好ましい。
[溶媒]
本発明の組成物には各種溶媒を添加し、トリアジン環含有重合体を溶解させて使用することが好ましい。前記溶媒としては、重合体との相溶性を損なわなければ特に限定されないが、光散乱剤の分散能を有するものが好ましい。このような溶媒としては、水、トルエン、p−キシレン、o−キシレン、m−キシレン、エチルベンゼン、スチレン、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチ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、プロピ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エチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコール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エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコ−ルモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピ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メチルエーテル、ジプロピ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エチルエーテル、トリ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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、1−オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、1−メトキシ−2−ブタノール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn−ブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸n−プロピル、酢酸イソブチル、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、t−ブチルアルコール、アリルアルコール、2−メチル−2−ブタノール、イソブチルアルコール、1−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチルヘキサノール、1−メトキシ−2−プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、N−シクロヘキシル−2−ピロリジノン等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。なお、前記溶媒は、トリアジン環含有重合体の重合時に用いた溶媒と同じものでも別のものでもよい。
[その他の成分]
本発明の組成物には、本発明の効果を損なわない限りにおいて、前述した成分以外のその他の成分、例えば、レベリング剤、界面活性剤等の添加剤が含まれていてもよい。
界面活性剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマー等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、エフトップ(登録商標)EF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、メガファック(登録商標)F171、F173、R-08、R-30、R-40、F-553、F-554、RS-75、RS-72-K(DIC(株)製)、FLUORAD(登録商標)FC430、FC431(3M社製)、商品名アサヒガード(登録商標)AG710(旭硝子(株)製)、サーフロン(登録商標)S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGCセイミケミカル(株))等が挙げられる。
オルガノシロキサンポリマーとしては、KP341(信越化学工業(株)製)、BYK-302、BYK-307、BYK-322、BYK-323、BYK-330、BYK-333、BYK-370、BYK-375、BYK-378(以上、BYK-Chemie社製)等が挙げられる。
界面活性剤は、1種単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の使用量は、トリアジン環含有重合体100質量部に対して0.0001〜5質量部が好ましく、0.001〜1質量部がより好ましく、0.01〜0.5質量部がより一層好ましい。
[光散乱膜形成用組成物]
本発明の光散乱膜形成用組成物は、前記トリアジン環含有重合体、架橋剤、光散乱剤、及び必要に応じて溶媒やその他の成分を、任意の順序で混合することによって調製することができる。例えば、溶媒に前記トリアジン環含有重合体を溶解させた後、光散乱剤を添加してこれを分散させ、その後、架橋剤や必要に応じてその他の成分を添加することで調製することができる。
光散乱剤の分散処理法としては、特に限定されず、超音波処理、湿式ジェットミル、ボールミル、ビーズミル、ペイントシェーカー、バスケットミル、ダイノーミル、ウルトラビスコミル、アニュラー型分散機等を用いることができる。また、これらにより得られた光散乱膜形成用組成物は、必要に応じて公知のろ過機や分離機を用いて更に処理してもよい。
本発明の組成物中の固形分濃度は、保存安定性に影響を与えない範囲であれば特に限定されず、目的とする膜の厚みに応じて適宜設定すればよい。具体的には、溶解性及び保存安定性の観点から、0.1〜50質量%が好ましく、0.1〜40質量%がより好ましい。なお、固形分とは、組成物の成分のうち溶媒を除いたものをいう。
[光散乱膜]
本発明の光散乱膜形成用組成物を基材に塗布し、その後、必要に応じて加熱して溶媒を蒸発させた後、加熱又は光照射することで、所望の光散乱膜を得ることができる。
組成物の塗布方法は任意であり、例えば、スピンコート法、ディップ法、フローコート法、インクジェット法、ジェットディスペンサー法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法、スクリーン印刷法等の方法を採用できる。
また、基材としては、シリコン、インジウム錫酸化物(ITO)が成膜されたガラス、インジウム亜鉛酸化物(IZO)が成膜されたガラス、金属ナノワイヤ、サファイアガラス、ガラス、石英、セラミックス等からなる基材、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド等のプラスチックが挙げられ、可撓性を有するフレキシブル基材を用いることもできる。
焼成温度は、溶媒を蒸発させる目的では特に限定されず、例えば40〜400℃で行うことができる。
焼成方法は、特に限定されず、例えば、ホットプレートやオーブンを用いて、大気、窒素等の不活性ガス、真空中等の適切な雰囲気下で蒸発させればよい。
焼成温度及び焼成時間は、目的とする電子デバイスのプロセス工程に適合した条件を選択すればよく、得られる膜の物性値が電子デバイスの要求特性に適合するような焼成条件を選択すればよい。
光照射する場合の条件も特に限定されず、用いるトリアジン環含有重合体及び架橋剤に応じて、適宜な照射エネルギー及び時間を採用すればよい。
このようにして得られた本発明の光散乱膜は、そのヘーズ値を増加させなくても光拡散効率及び光取出し効率に優れるものである。本発明の光散乱膜のヘーズ値は、通常、30〜75であるが、35〜70が好ましく、45〜65が一層好ましい。ヘーズ値が前記範囲であれば、ヘーズ値を増加させなくても光拡散効率及び光取出し効率に優れる。なお、本発明においてヘーズ値は、JIS K 7136に従って測定される値である。
本発明の光散乱膜は、高耐熱性、高透明性、高屈折率、高溶解性及び低体積収縮を達成できるため、液晶ディスプレイ、有機EL素子(有機ELディスプレイや有機EL照明)、LED素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、TFT等の電子デバイスを作製する際の一部材、セラミックコンデンサ、セラミック積層コンデンサ、PCTサーミスタ、圧電素子等の誘電材料として好適に利用でき、特に、光拡散性に優れているため有機EL素子やLED素子の光散乱層用材料として好適に利用できる。
得られた光散乱膜の平坦性をより高めるため、前述した光散乱膜形成用組成物から、光拡散剤を除いた組成物を平坦化材料とし、これを用いて前記光散乱膜の上に平坦化膜を更に積層してもよい。この平坦化材料において、トリアジン環含有重合体や架橋剤等の具体例や、それらの配合量及び膜形成方法は、前述のとおりである。
前記平坦化膜が積層された光散乱膜のヘーズ値は、通常、25〜70であるが、30〜65がより好ましく、40〜60がより一層好ましい。ヘーズ値が前記範囲であれば、そのヘーズ値を増加させなくても光拡散効率及び光取出し効率に優れる。
以下、合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。なお、実施例で用いた測定装置及び試薬は以下のとおりである。
[1H−NMR]
装置:Varian NMR System 400NB (400 MHz)
JEOL-ECA700 (700 MHz)
測定溶媒:DMSO-d6
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0ppm)
[GPC]
装置:東ソー(株)製HLC-8200 GPC
カラム:Shodex KF-804L+KF-805l
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
検出器:UV(254 nm)
検量線:標準ポリスチレン
[ボールミル]
ヤマト科学(株)製ユニバーサルボールミルUB-32
[縦型バッチ式ビーズミル]
アイメックス(株)製RMB、容器容量:800mL
[スパッタ装置]
サンユー電子(株)製SRS-700T/LL
[エリプソメーター]
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製多入射角分光エリプソメーターVASE
[示差熱天秤(TG−DTA)]
装置:(株)リガク製TG-8120
昇温速度:10℃/分
測定温度:25−750℃
[光散乱膜の膜厚測定]
装置:(株)小坂研究所製ET-4000
[粒度分布測定]
装置:日機装(株)製マイクロトラック超微粒子粒度分析計UPA-EX150
[全光線透過率(T.T.)、ヘーズ値、平行光透過率(P.T.)及び拡散光透過率(DIF)測定]
装置:日本電色工業(株)製 NDH5000
[光透過・散乱特性測定]
装置:分光計器(株)製積分球型透過蛍光測定装置
電子情報通信学会EID2011-16 (2012-01), pp. 5-8記載のものと同等の装置を作製し測定した。(市販の装置:分光計器製)
[光取出し指数の計算]
電子情報通信学会EID2011-16 (2012-01), pp. 5-8記載のものと同等のソフトウエアを用いて算出した。
[チタン酸バリウム粒子]
戸田工業(株)製チタン酸バリウム粒子粉末TFP-NJ-R、平均一次粒子径:175nm
[酸化チタン粒子]
TAYCA(株)製ルチル形酸化チタンJR-600A、平均一次粒子径:0.25μm
[F−477]
DIC(株)製界面活性剤メガファック(登録商標)F−477
[3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン]
信越化学工業(株)製KBE-503
[架橋剤]
Baxenden chemicals社製BI-7992
三井化学(株)製B-882N
[1]トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの合成
[合成例1]トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーHB-TmDAの合成
窒素雰囲気下、1,000mL四口フラスコにDMAc456.02gを加え、アセトン−ドライアイス浴により−10℃まで冷却し、2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン(84.83g、0.460mol、エポニックデグザ社製)を加え溶解した。その後、DMAc304.01gに溶解したm−フェニレンジアミン(62.18g、0.575mol)、及びアニリン(14.57g、0.156mol)を滴下した。滴下後30分間攪拌し、この反応溶液を、予め2,000mL四口フラスコにDMAc621.85gを加えてオイルバスで85℃に加熱してある槽へ送液ポンプにより1時間かけて滴下し、1時間攪拌して重合した。
その後、アニリン(113.95g、1.224mol)を加え、1時間攪拌して反応を終了した。氷浴により室温まで冷却後、トリエチルアミン(116.36g、1.15mol)を滴下し、30分間攪拌して塩酸をクエンチした。その後、析出した塩酸塩をろ過除去した。ろ過した反応溶液を28%アンモニア水溶液(279.29g)とイオン交換水8,820gの混合溶液に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、8時間乾燥後、THF833.1gに再溶解させ、イオン交換水6,665gに再沈殿した。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、25時間乾燥し、目的とするトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーHB-TmDA40 118.0gを得た。
HB-TmDA40の
1H−NMRスペクトルの測定結果を図1に示す。得られたHB-TmDA40は、下記式で表される繰り返し単位を含む化合物である。HB-TmDA40のMwは4,300、分散度(Mw/Mn)は3.44であった。
(1)耐熱性試験
合成例1で得られたHB-TmDA40について、TG−DTA測定を行ったところ、5%重量減少は419℃であった。その結果を図2に示す。
(2)屈折率測定
合成例1で得られたHB-TmDA40 0.5gを、シクロヘキサノン4.5gに溶解し、薄黄色透明溶液を得た。得られたポリマーワニスをガラス基板上にスピンコーターを用いて200rpmで5秒間、2,000rpmで30秒間スピンコートし、150℃で1分間、250℃で5分間加熱して溶媒を除去し、被膜を得た。得られた被膜の屈折率を測定したところ、550nmにおける屈折率は1.790であった。
[2]光散乱膜形成用組成物の調製
[製造例1]
合成例1で得られたHB-TmDA40 40gをシクロヘキサノン153.6g及びイオン交換水6.4gの混合溶媒に溶解させ、20質量%の溶液(HB-TmDA40V)を調製した。
[製造例2]光拡散粒子分散液TFP-NJ-R-D75の調製
メディア(平均粒径0.5mmのジルコニアビーズ)を720g充填した300mLのガラス瓶に、チタン酸バリウム粒子36.0g、製造例1で調製したHB−TmDA40V60.0g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))24.0gを加え、ボールミルで22時間分散させ、固形分40質量%の分散液(TFP-NJ-R-D75)を調製した。チタン酸バリウム:HB-TmDA=75:25(質量比)であった。また、この分散液の粒度分布を測定したところ、0.24μm(D50)、0.31μm(D90)であった。
[製造例3]光拡散粒子分散液TFP-NJ-R-D50の調製
製造例2で調製したTFP-NJ-R-D75 20.0gにHB-TmDA40V20.0gを加え、固形分30質量%の分散液(TFP-NJ-R-D50)を調製した。チタン酸バリウム:HB-TmDA=50:50(質量比)であった。
[製造例4]光拡散粒子分散液TFP-NJ-R-D30の調製
製造例2で調製したTFP-NJ-R-D75 10.0gにHB-TmDA40V30.0gを加え、固形分25質量%の分散液(TFP-NJ-R-D30)を調製した。チタン酸バリウム:HB-TmDA=30:70(質量比)であった。
[製造例5]膜形成用組成物HB-TmDA40-V-Fの調製
2Lのナスフラスコに、製造例1で調製したHB-TmDA40V 874.6g、架橋剤B-882N 50.1g、F−477の5質量%シクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))溶液1.75g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))473.5gを加え、分散液(HB-TmDA40-V-F)を調製した。
[製造例6]光拡散粒子分散液JR600A-Dの調製
500mLのナスフラスコに、酸化チタン粒子50g、シクロペンタノン194.5g、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン5.0g、及びイオン交換水0.5gを加えて60℃で3時間攪拌した。この分散液233.33gに製造例1で調製したHB−TmDA40V66.67gを加えて、メディア(φ1.0mmのジルコニアビーズ(YTZボール、ニッカトー社製))を1,160g充填した縦型バッチ式ビーズミルに加えた後、200rpmで5分、1500rpmで2時間攪拌し、メディアを取り除き、分散液(JR600A-D)を得た。
[実施例1]光散乱膜形成用組成物TFP-NJ-R-D75-40の調製
製造例2で調製したTFP-NJ-R-D75 38.10g、架橋剤BI-7992 1.10g、F−477の1質量%シクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))溶液0.19g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))0.63gを加え、固形分40質量%の分散液(TFP-NJ-R-D75-40)を調製した。
[実施例2]光散乱膜形成用組成物TFP-NJ-R-D75-30の調製
実施例1で調製したTFP-NJ-R-D75-40 6.0g、シクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))2.0gを加え、固形分30質量%の分散液(TFP-NJ-R-D75-30)を調製した。
[実施例3]光散乱膜形成用組成物TFP-NJ-R-D50-30の調製
製造例3で調製したTFP-NJ-R-D50 36.36g、架橋剤BI-7992 1.57g、F−477の1質量%シクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))溶液0.27g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))1.81gを加え、固形分30質量%の分散液(TFP-NJ-R-D50-30)を調製した。
[実施例4]光散乱膜形成用組成物TFP-NJ-R-D50-20の調製
実施例3で調製したTFP-NJ-R-D50-30 4.0g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))2.0gを加え、固形分20質量%の分散液(TFP-NJ-R-D50-20)を調製した。
[実施例5]光散乱膜形成用組成物TFP-NJ-R-D30-25の調製
製造例4で調製したTFP-NJ-R-D30 35.10g、架橋剤BI-7992 1.75g、F−477の1質量%シクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))溶液0.31g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))2.87gを加え、固形分25質量%の分散液(TFP-NJ-R-D30-25)を調製した。
[実施例6]光散乱膜形成用組成物TFP-NJ-R-D30-15の調製
実施例5で調製したTFP-NJ-R-D30-25 3.0g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))2.0gを加え、固形分15質量%の分散液(TFP-NJ-R-D30-15)を調製した。
[実施例7]光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T25の作製
実施例1で調製したTFP-NJ-R-D75-40を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、650rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T25を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、2.5μmであった。
[実施例8]光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T20の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、1,000rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例7と同様にして光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T20を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、2.0μmであった。
[実施例9]光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T15の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、1,700rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例7と同様にして光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T15を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、1.5μmであった。
[実施例10]光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T10の作製
実施例2で調製したTFP-NJ-R-D75-30を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、900rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜TFP-NJ-R-D-75-T10を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、1.0μmであった。
[実施例11]光散乱膜FP-NJ-R-D-50-T25の作製
実施例3で調製したTFP−NJ−R−D50−30を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、800rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T25を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、2.5μmであった。
[実施例12]光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T20の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、1,200rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例11と同様にして光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T20を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、2.0μmであった。
[実施例13]光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T15の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、1,950rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例11と同様にして光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T15を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、1.5μmであった。
[実施例14]光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T10の作製
実施例4で調製したTFP-NJ-R-D50-20を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、650rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜TFP-NJ-R-D-50-T10を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、1.0μmであった。
[実施例15]光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T25の作製
実施例5で調製したTFP-NJ-R-D30-25を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、1,050rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T25を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、2.5μmであった。
[実施例16]光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T20の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、1,500rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例15と同様にして光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T20を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、2.0μmであった。
[実施例17]光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T15の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、2,700rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例15と同様にして光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T15を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、1.5μmであった。
[実施例18]光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T10の作製
実施例6で調製したTFP-NJ-R-D30-15を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、500rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜TFP-NJ-R-D-30-T10を得た。この光散乱膜の膜厚を測定したところ、1.0μmであった。
[比較例1]光散乱膜形成用組成物JR600A-D-20の調製
製造例6で調製したHB-TmDA40V 223.10g、製造例14で調製したJR600A-D 250.99g、架橋剤BI-7992 15.94g、F−477の5質量%シクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))溶液2.79g、及びシクロペンタノン/イオン交換水(96/4(質量比))37.19gを加え、固形分20質量%の分散液(JR600A−D−20)を調製した。
[比較例2]光散乱膜JR600A-D-20-T15の作製
比較例1で調製したJR600A-D-20を用い、スピンコート法により、200rpmで5秒、500rpmで30秒の条件で製膜した。その後、100℃で1分、200℃で5分乾燥し、光散乱膜JR600A-D-20-T15を得た。
[比較例3]光散乱膜JR600A-D-20-T10の作製
スピンコート法により、200rpmで5秒、1,000rpmで30秒の条件で製膜した以外は、実施例76と同様にして光散乱膜JR600A-D-20-T10を得た。
前記実施例7〜18、比較例2〜3で作製した、各光散乱膜のT.T.、ヘーズ値、P.T.及びDIFを、濁色計を用いて測定した。結果を表1に示す。
表1に示すように、光拡散粒子としてチタン酸バリウムを配合することにより光拡散性能が向上しており、光拡散粒子の配合割合が増加するにつれて、ヘーズ値、全光線透過率及び拡散光透過率が上昇した。
[実施例19〜30、比較例4〜5]平坦化光散乱膜
実施例7〜18及び比較例2〜3で得られた基板上に、製造例5で調製したHB-TmDA40-V-Fを、200rpmで5秒間、1,000rpmで30秒間の条件のスピンコート法で製膜した。その後、100℃で1分間、200℃で1時間乾燥し、平坦化光散乱膜を得た。平坦化光散乱膜の膜厚を測定したところ、それぞれ1.0μm膜厚が増加していた。
実施例19〜30及び比較例4〜5で作製した平坦化光散乱膜のT.T.、ヘーズ値、P.T.、及びDIFを、濁色計を用いて測定した。その結果を表2に示す。
表2に示すように、平坦化層としてHB-TmDA40-V-Fを積層することにより、ヘーズ値及び拡散光透過率が低下し、全光線透過率が上昇した。
[3]光透過・散乱特性測定
[実施例31〜42]
実施例19〜30及び比較例4〜5で作製した平坦化光散乱膜上に、スパッタ装置を用いて、22℃で、出力350W、7分間、RFスパッタを行い、ITOを膜厚250nm積層させた。
[比較例6]
無アルカリガラス基板上に、スパッタ装置を用いて22℃で、出力350W、7分間、RFスパッタを行い、ITOを膜厚250nm積層させた。
[比較例7〜8]
比較例4〜5で作製した平坦化光散乱膜上に、スパッタ装置を用いて、22℃で、出力350W、7分間、RFスパッタを行い、ITOを膜厚250nm積層させた。
実施例31〜42及び比較例6〜8で作製した膜の光透過・散乱特性を積分球型透過蛍光測定装置を用いて測定した。比較例6を基準(1.00)としたときのそれぞれの光取出し指数の結果を表3に示す。
表3に示すように、比較例7〜8ではITOと無アルカリガラスとの間に酸化チタンを用いた光散乱層を導入することで光取出し指数が1.29倍であるのに対して、チタン酸バリウムを用いた光散乱層を導入した場合、光取出し指数が1.27〜1.45倍と向上した。
また、実施例40の光散乱膜(実線)及び比較例6の光散乱膜(点線)における、全放射束の入射角依存性を示すグラフを図3に、比較例8の光散乱膜(実線)及び比較例6の光散乱膜(点線)における、全放射束の入射角依存性を示すグラフを図4に示す。