JP2023542494A - 低屈折熱硬化性組成物、これから形成された光学部材及び表示装置 - Google Patents

低屈折熱硬化性組成物、これから形成された光学部材及び表示装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、熱硬化性組成物、これから形成された光学部材及び表示装置に関するもので、熱硬化性樹脂;気体含有粒子;及び2つ以上の熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマー;を含むことで、450nm波長の光に対して1.40以下の低屈折率、高い光透過性及び低いヘイズなどの光学効果を有する。

Description

本出願は、2020年9月28日付で出願された韓国特許出願第10-2020-0125953号に対する優先権主張出願であって、当該出願の明細書に開示されたすべての内容は、引用によって本出願に援用される。
本出願は、2021年4月20日付で出願された韓国特許出願第10-2021-0050938号に対する優先権主張出願であって、当該出願の明細書に開示されたすべての内容は、引用によって本出願に援用される。
本発明は、低屈折率を有する熱硬化性組成物、これから形成された光学部材及び表示装置に関する。
有機発光ダイオード(Organic Light-Emitting Diode、OLED)、QD-OLED(Quantum dot-Organic Light-Emitting Diode)、QNED(quantum nano-emitting diode)、Micro-LED及びイメージセンサーなどにおける光効率を改善する技術に対するニーズ(needs)が増え続けている。前記光効率を改善する技術は、ディスプレイの反射率の低減、OLEDの寿命の改善及びバッテリーの効率の増大のために必ず必要な技術であって、最近、研究開発が盛んに行われている。
前記光効率を改善するためには、光の屈折率を媒質の境界で下げる技術が必要であり、有機化合物を媒質として用いて調節可能な屈折率の範囲は、理論上、下限値が約1.40初・中盤程度であると知られており、従来の有機化合物で光効率を改善するには不十分である。したがって、媒質の境界で1.40以下の屈折率を有する光学部材を実現するためには、有機化合物の他に中空シリカなどを含むハイブリッド技術が要求される。
しかし、中空シリカを混合する場合、屈折率は低くなるものの、有機化合物との相溶性の問題により透過度及びヘイズ(Haze)の低下や、上、下部膜の接着力の低下などのイシューがあるため、技術的に多くの制約を有する。
このような従来技術の諸問題点により、低屈折特性を示しながらも、前記透過度の低下及びヘイズの増加が抑制され、優れた接着力及び耐熱性を示す光学フィルムなどの形成を可能にする技術の開発が継続的に求められている。
本発明の目的は、光の屈折率が低く、光の透過度に優れるうえ、ヘイズの増加が抑制され、優れた接着力及び耐熱性を有する熱硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記熱硬化性組成物を含むことで硬化した硬化膜を含む光学部材を提供することにある。
本発明の別の目的は、前記光学部材を含む表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の一実施例による熱硬化性組成物は、熱硬化性樹脂;気体含有粒子;及び2つ以上の熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマー;を含む。
上記の目的を達成するために、本発明の他の一実施例による光学部材は、基材、及び前記熱硬化性組成物を含むことで硬化した硬化膜を含む。
上記の目的を達成するために、本発明の別の一実施例による表示装置は、前記光学部材を含む。
本発明の熱硬化性組成物は、硬化して硬化膜を形成すると、450nm波長の光に対して1.40以下の低い屈折率を有し、光透過度に優れ、低いヘイズの光学特性を有するうえ、硬化膜の表面の優れた接着力及び硬化膜自体の優れた耐熱性を有するという効果がある。
本発明の一実施例による表示装置は、前記熱硬化性組成物を用いた光学部材を含むことで、光効率の改善に優れるという効果がある。
本明細書及び請求の範囲で使用された用語又は単語は、通常的かつ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈されるべきである。
したがって、本明細書に記載された実施例に示されている構成は、本発明の最も好適な一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる様々な均等物及び変形例があり得ることを理解すべきである。
本発明の一実施例による熱硬化性組成物は、熱硬化性樹脂、気体含有粒子、及び熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーを含み、前記モノマー又はオリゴマーは、2つ以上の熱硬化性官能基を有する。
前記熱硬化性官能基が2つ以上であるモノマー又はオリゴマーは、樹脂と気体含有粒子との間の熱硬化度を向上させることにより、組成物の熱硬化性をさらに向上させるという効果を与える。
前記熱硬化性樹脂は、熱硬化性のために、具体的には、エポキシ基、オキセタン基又は水酸基(OH)のうちの少なくとも1種を含む樹脂であってもよく、例えば、エポキシ基を含む熱結晶性樹脂であってもよい。
前記熱硬化性樹脂は、具体的には、重量平均分子量が1,000~200,000であり得る。前記熱硬化性樹脂の重量平均分子量が1,000未満である場合には、低屈折熱硬化層の上、下部接着力、インクジェット工程性、スリット(Slit)コーティング性に問題が発生することがあり、逆に200,000を超える場合には、粘度が高くてインクジェット吐出性などに問題が発生することがある。
前記気体含有粒子は、固体粒子の内部に外部とは断絶された内部空間(空隙)があり、前記内部空間は、気体で満たされている粒子を意味する。そして、前記気体含有粒子の粒径は、前記気体含有粒子の外面を基準とした直径の長さを意味する。
前記気体含有粒子は、前記内部空間(空隙)により組成物の屈折率を大幅に下げる役割を果たす。しかし、前記気体含有粒子は、有機化合物との相溶性に劣って適切な含有量の範囲が重要である。したがって、本発明の一実施例による熱硬化性組成物は、全重量に対して前記気体含有粒子を30~80重量%で含むことにより、450nm波長の光に対して1.40以下の屈折率を有する熱硬化性組成物を実現することができる。前記気体含有粒子が前記組成物の全重量に対して30重量%未満で含まれる場合には、1.40以下の屈折率の実現が難しいという問題が発生することがあり、80重量%超過で含まれる場合には、組成物内の他の有機化合物との相溶性に劣って透過度及びヘイズ(Haze)が低下し、硬化後の接着力が低下するという問題が発生することがある。
より具体的には、前記熱硬化性組成物の全重量に対して前記気体含有粒子を50~80重量%で含む場合、450nm波長の光に対して1.25以下のより低い屈折率を有する熱硬化性組成物を実現することができる。
前記気体含有粒子は、中空形状の有機又は無機粒子であってもよく、例えば、ポロゲン又は中空シリカであってもよく、本発明の一実施例として中空シリカを使用することができる。
前記気体含有粒子は、表面処理過程を介して粒子同士が凝集する現象を防止して粒子の分散性を向上させることができる。前記気体含有粒子同士が凝集する場合、組成物内の他の有機化合物との相溶性に劣って透過度及びヘイズ(Haze)が低下し、硬化後の接着力が低下するという問題が発生することがある。
前記気体含有粒子は、具体的には、アルキル基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、ビニル基よりなる群から選択される1種以上の官能基で表面処理できる。
前記気体含有粒子を表面処理する過程で、表面処理の厚さが3nm未満である場合には、表面処理効果に劣って前記気体含有粒子間の凝集が発生し、ヘイズ(Haze)が高くなるという問題が発生することがあり、逆に表面処理の厚さが50nmより厚い場合には、組成物の屈折率が悪くなるという問題が発生することがある。したがって、前記気体含有粒子は、3~50nmの厚さで表面処理されることが好ましく、より低い屈折率を実現するために3~30nmの厚さで表面処理されてもよい。
前記気体含有粒子のD50粒径は、30~150nmであることが好ましい。具体的には、DLS Litesizer 500(Anton Paar社製)で測定したD50粒径を基準として30~150nmであることが好ましい。D50の粒径が30nm未満である場合には、屈折率が低下するという問題が発生することがあり、D50の粒径が150nmを超える場合には、分散マージンに劣って透過度及びヘイズ(Haze)が低下するという問題が発生し、樹脂との架橋度の不足により上、下部膜との接着力が低下するという問題が発生することがある。
気体含有粒子が組成物に含まれる場合、熱硬化性樹脂のみでは組成物の硬化度の確保が足りないので、追加的に熱硬化性官能基を含むモノマー及び/又はオリゴマーを適用して硬化度を改善することができ、さらに低屈折層の上、下部膜との接着力を改善することができる。前記熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーは、具体的に反応性に優れた脂環式エポキシ構造を含むことで、熱硬化性を確保することができる。
前記熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーは、具体例として、下記化学式1~24で表される化学構造のいずれか一つを有することができる。
[化学式1]
Figure 2023542494000001
[化学式2]
Figure 2023542494000002
[化学式3]
Figure 2023542494000003
[化学式4]
Figure 2023542494000004
[化学式5]
Figure 2023542494000005
[化学式6]
Figure 2023542494000006
[化学式7]
Figure 2023542494000007
[化学式8]
Figure 2023542494000008
[化学式9]
Figure 2023542494000009
[化学式10]
Figure 2023542494000010
[化学式11]
Figure 2023542494000011
[化学式12]
Figure 2023542494000012
[化学式13]
Figure 2023542494000013
[化学式14]
Figure 2023542494000014
[化学式15]
Figure 2023542494000015
[化学式16]
Figure 2023542494000016
[化学式17]
Figure 2023542494000017
[化学式18]
Figure 2023542494000018
[化学式19]
Figure 2023542494000019
[化学式20]
Figure 2023542494000020
[化学式21]
Figure 2023542494000021
[化学式22]
Figure 2023542494000022
[化学式23]
Figure 2023542494000023
[化学式24]
Figure 2023542494000024
前記化学式4及び化学式6において、Rは、それぞれ独立して炭素数1~10の炭化水素基を示し、前記化学式6のRは、アルキル、アルケニル及びアルコキシ基のうちのいずれか一つであり、前記化学式2~4、11~13及び20~21において、l、m、n及びoは、それぞれ独立して1~30の整数である。
このとき、前記化学式19の前駆体として用いられた4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチレン]ビスフェノールに代えて、下記化学式25~32から選択される化学構造を有する化合物が使用できる。
[化学式25]
Figure 2023542494000025
[化学式26]
Figure 2023542494000026
[化学式27]
Figure 2023542494000027
[化学式28]
Figure 2023542494000028
[化学式29]
Figure 2023542494000029
[化学式30]
Figure 2023542494000030
[化学式31]
Figure 2023542494000031
[化学式32]
Figure 2023542494000032
前記熱硬化性組成物の上、下部接着力に優れた硬化膜の形成と優れた光学特性を実現するために、具体的な組成比は、熱硬化性樹脂が1~69重量%、気体含有粒子が30~80重量%、及び熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーが1~60重量%で含まれることが好ましい。
前記熱硬化性組成物の上、下部接着力に優れた硬化膜の形成と優れた光学特性は、熱硬化性樹脂と熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーの総重量比に関連し、熱硬化性樹脂と、熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーの総重量は、具体的には、全組成物に対して20~70重量%で含まれてもよい。
前記熱硬化性組成物は、低屈折層の上、下部接着力をより改善するために、シランカップリング剤、アルコキシ基を架橋サイト(Site)とする接着剤及び界面活性剤よりなる群から選択される1種以上の添加剤をさらに含むことができる。
具体的には、前記シランカップリング剤は、前記熱硬化性樹脂100重量部に対して0.1~30重量部で含まれてもよく、0.1重量部未満である場合には、接着力のマージンが低下するという問題が発生することがあり、30重量部を超える場合には、貯蔵安定性に問題が発生することがある。
前記シランカップリング剤は、例えば、(3-グリシドオキシプロピル)トリメトキシシラン、(3-グリシドオキシプロピル)トリエトキシシラン、(3-グリシドオキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3-グリシドオキシプロピル)メチルジエトキシシラン、(3-グリシドオキシプロピル)ジメチルエトキシシラン、3,4-エポキシブチルトリメトキシシラン、3,4-エポキシブ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、アミノプロピルトリメトキシシラン、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-2(アミノエチル)3-アミノ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エトキシシラン、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-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、(3-イソシアネートプロピル)トリエトキシシランよりなる群から選択される少なくとも1種を含むことができるが、上記の例示に限定されずに使用することができる。
また、前記アルコキシ基を架橋サイト(Site)とする接着剤は、具体的には、前記熱硬化性樹脂100重量部に対して0.1~30重量部で含まれてもよく、0.1重量部未満である場合には、接着力のマージンが低下するという問題が生じることがあり、30重量部を超える場合には、貯蔵安定性に問題が生じることがある。
また、前記界面活性剤は、具体的には、前記熱硬化性樹脂100重量部に対して0.0001~5重量部で含まれてもよく、0.0001重量部未満の場合には、コーティング性に問題が生じることがあり、5重量部を超える場合には、コーティングバブルが発生する問題が生じることがある。
前記熱硬化性組成物は、分散性の向上のためにアクリル系分散剤、エポキシ系分散剤及びシリコーン系分散剤よりなる群から選択される1種以上の分散剤をさらに含むことができる。
また、前記熱硬化性組成物は、硬化を促進するために熱酸発生剤及び熱塩基発生剤よりなる群から選択される1種以上の架橋促進剤をさらに含むことができる。
前記熱硬化性組成物は、溶媒を含むことができるが、溶媒を含んでいない無溶剤タイプであってもよい。溶媒が含まれる場合、前記熱硬化性樹脂と気体含有粒子との相溶性又はコーティング性を向上させる役割を果たす。このとき、前記熱硬化性組成物のコーティングを円滑にするために、前記溶媒は、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メチルエチルエーテル、プロピ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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコール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メチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテル、ブチレングリコールモノエチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、及びジブ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ブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールt-ブチルエーテル、テトラ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エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールメチルヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールブチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルヘキシルエーテルよりなる群から選択される1種以上の溶媒を含むことができる。
前記溶媒の含有量を調節して熱硬化性組成物の粘度を調節することができ、工程性と優れた光学特性の両方を実現するために、粘度は、具体的には3~30cPであり得る。
本発明の一実施例による光学部材は、基材及び硬化膜を含み、前記硬化膜は、本発明の一実施例による熱硬化性組成物を含んで硬化させたものである。
前記光学部材は、450nm波長の光を基準として1.40以下の屈折率及び3%以下のヘイズ(Haze)を有する優れた光学特性を実現することができる。
前記光学部材は、例えば、光抽出層又は屈折率調節層であってもよいが、上記の例示に限定されるものではない。
本発明の一実施例による表示装置は、前記光学部材を含むものであり、例えば、輝度に優れたOLED、QLED又はマイクロLEDディスプレイ装置であってもよいが、上記の例示に限定されるものではない。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現でき、ここで説明する製造例及び実施例に限定されない。
[製造例1:熱硬化性樹脂の合成]
本発明の一態様による熱硬化性組成物の熱硬化性樹脂の一実施例として、エポキシ基、オキセタン基、水酸基などを含む樹脂を使用した。熱硬化性組成物に含まれる熱硬化性樹脂の合成例を下記合成例1~10で示し、前記合成例との効果差を比較するための熱硬化性樹脂の合成を下記参考合成例1~3で示した。
[合成例1]
冷却管と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)10重量部に対して、テトラヒドロキシフラン500重量部及びグリシジルメタクリレート100重量部を入れ、窒素置換した後、緩やかに撹拌した。前記反応溶液を60℃まで昇温させて24時間この温度を維持しながら、アクリル系共重合体を含む重合体溶液を製造した。
前記アクリル系共重合体を含む重合体溶液を、n-ヘキサン1,000重量部に対して前記重合体溶液100重量部を沈殿させた。次いで、メッシュ(meth)を用いたフィルタリング(filtering)工程によって廃液を除去した後、30℃以下で真空乾燥させて重量平均分子量10,000のエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
このとき、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
前記重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
[合成例2]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、メタグリシジルメタクリレート80重量部、スチレン20重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例2によって合成されたエポキシ基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、8,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例3]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、3-エチル3-オキセタニルメチルメタクリレート60重量部、エトキシエトキシエチルアクリレート40重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法でオキセタン基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例3によって合成されたオキセタン基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、5,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例4]
前記合成例1において、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、1.1重量部を用い、反応溶液を60℃まで昇温させて20時間この温度を維持する以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例4によって合成されたエポキシ基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、200,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例5]
前記合成例1において、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、29重量部を用い、反応溶液を60℃まで昇温させて6時間この温度を維持する以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例5によって合成されたエポキシ基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、1,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例6]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、2-ヒドロキシエチルアクリレート60重量部及びパーフルオロオクチルエチルアクリレート40重量部を用い、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、5重量部を用い、反応溶液を60℃まで昇温させて24時間この温度を維持する以外は、前記合成例1と同様の方法で水酸基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例6によって合成された水酸基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、52,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例7]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート60重量部、ラウリルメタクリレート40重量部を用い、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、3重量部を用い、反応溶液を60℃まで昇温させて24時間この温度を維持する以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例7によって合成されたエポキシ基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、106,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例8]
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに反応性シランとして3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン80重量部、テトラエトキシシラン20重量部を入れ、窒素置換した後、緩やかに撹拌した。前記反応溶液にさらに超純水50重量部と触媒としてのシュウ酸を4重量部投入した後、再び緩やかに撹拌した。1時間後、前記反応溶液を60℃まで昇温させて10時間この温度を維持して重合した後、常温に冷却させて反応を終結した。30℃以下で真空乾燥させて、反応中に生成された水、アルコール成分を除去することにより、重量平均分子量3,000のエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂を製造した。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製の e2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例9]
前記合成例8において、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン80重量部、テトラエトキシシラン20重量部に代えて、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン40重量部、テトラエトキシシラン60重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記合成例9によって合成されたエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、15,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[合成例10]
前記合成例8において、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン80重量部、テトラエトキシシラン20重量部に代えて、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20重量部、テトラメトキシシラン80重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂を製造した。
合成例10によって合成されたエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、46,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[参考合成例1]
前記合成例1において、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、30重量部を用い、反応溶液を60℃まで昇温させて6時間この温度を維持する以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記参考合成例1によって合成されたエポキシ基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、900である。
このとき、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[参考合成例2]
前記合成例1において、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、1重量部を用い、反応溶液を60℃まで昇温させて24時間この温度を維持する以外は、前記合成例1と同様の方法でエポキシ基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記参考合成例2によって合成されたエポキシ基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、201,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[参考合成例3]
前記合成例8において、反応性シランとして3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン80重量部、テトラエトキシシラン20重量部に代えて、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン30重量部、テトラエトキシシラン70重量部を用いる以外は、前記合成例7と同様の方法でエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂を製造した。
前記参考合成例3によって合成されたエポキシ基及び水酸基含有熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、250,000である。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[比較合成例1]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、ラウリルメタクリレート100重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法で重量平均分子量9,000の熱硬化性基を含まない樹脂を製造した。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[比較合成例2]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、ラウリルメタクリレート50重量部、スチレン50重量部を用い、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて、1.5重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法で重量平均分子量135,000の熱硬化性基を含まない樹脂を製造した。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[比較合成例3]
前記合成例1において、グリシジルメタクリレート100重量部に代えて、ラウリルメタクリレート50重量部、エチルメタクリレート50重量部を用い、開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10重量部に代えて5重量部を用いる以外は、前記合成例1と同様の方法で、重量平均分子量25,000の熱硬化性基を含まない樹脂を製造した。
この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算重量平均分子量であり、重量平均分子量は、Waters社製のe2695 Alliance Separation Moduleを用いるゲル透過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)の標準分析法を用いて測定した。
[製造例2:低屈折熱硬化性組成物及び光学フィルムの製造]
前記合成例、参考合成例及び比較合成例で合成した樹脂を用いて、下記表1~3に示された組成で下記実施例1~64、比較例1~6及び参考例1~15の熱硬化性組成物をそれぞれ製造した。このとき、気体含有粒子は中空シリカを使用し、熱硬化性官能基を有するモノマーはエポキシモノマーを使用した。
このとき、インクジェット装備及びスリットコーター(Slit Coater)装備に、エポキシ樹脂、エポキシモノマー又はオリゴマー及び中空シリカを含む組成物を投入し、SiOx膜に塗布してプリベーク(prebake)した後、厚さが2.5μmとなるように単一膜を形成した。
その後、コンベクションオーブン(Convection Oven)で180℃/30min熱処理して、低屈折熱硬化性組成物の硬化膜を製造した。このとき、形成された硬化膜の厚さは、2μmを維持した。
前記表1~3のエポキシモノマー構造は、次の通りである。
[化学式1]
Figure 2023542494000036
[化学式2]
Figure 2023542494000037
(本発明の実施例で使用された前記化学式2の詳細構造は、nが2の構造である)
[化学式5]
Figure 2023542494000038
[化学式7]
Figure 2023542494000039
[化学式9]
Figure 2023542494000040
[化学式14]
Figure 2023542494000041
[化学式17]
Figure 2023542494000042
[化学式22]
Figure 2023542494000043
[化学式23]
Figure 2023542494000044
[化学式24]
Figure 2023542494000045
[実験例:光学フィルムの物性の測定]
前記製造例2によって製造された参考例及び実施例の光学フィルムに対して、下記の方法で屈折率、ヘイズ及び粘度などの物性を測定し、その結果を表5~7に示した。
[実験例1:光学フィルムの光屈折率の測定]
前記光学フィルムに対して、エリプソメータを用いて屈折率(450±20nm平均)を測定し、下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
◎:光学フィルムの屈折率測定値が1.25以下である場合
○:光学フィルムの屈折率測定値が1.26~1.40である場合
Δ:光学フィルムの屈折率測定値が1.41~1.45である場合
X:光学フィルムの屈折率測定値が1.45を超える場合
[実験例2:光学フィルムの光透過度の測定]
光学フィルムに対して、UV-VISスペクトロフォトメーター(Cary4000、Agilent製)を用いて450±20nmでの平均透過率を測定し、下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
○:平均透過度値が90%以上である場合
Δ:平均透過度値が80超過90%未満である場合
X:平均透過度値が80%未満である場合
[実験例3:光学フィルムのヘイズの測定]
日本電色工業株式会社製のヘイズメーターCOH 400を用いてヘイズを測定し、下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
○:ヘイズ測定値が3.0以下である場合
Δ:ヘイズ測定値が3.0超過4.0以下である場合
X:ヘイズ測定値が4.0を超える場合
[実験例4:組成物の粘度(絶対粘度)の測定]
前記参考例及び実施例の各光重合性組成物と、オレフィン系モノマーに対して、25℃の温度で粘度測定器(商品名:Brook Field viscometer)を用いてそれぞれの絶対粘度を測定し、下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
◎:絶対粘度値が5~20cP以下である場合
○:絶対粘度値が20超過30cP以下である場合
Δ:絶対粘度値が30超過40cP以下である場合
X:絶対粘度値が上記の範囲から外れる場合
[実験例5:インクジェット工程性の評価]
インクジェット装備のノズル温度を変更して、面が形成されることを確認し、下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
ノズル温度25~45℃で面が形成される=○
ノズル温度45℃超過50℃で面が形成される=Δ
ノズル温度25~50℃で面が形成されない(Uncoating)=X
[実験例6:スリット(Slit)コーティング性の評価]
スリットコーター装備を用いてコーティング性を確認し、厚さ散布を下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
厚さ散布5%以内=○
厚さ散布10%以内=Δ
厚さ散布10%超過=X
[実験例7:光学フィルムの下部接着性の評価]
下部SiOx膜上に形成された硬化膜に1mmの間隔で100セルをクロスカット(cross cutting)し、テープを用いて下部SiOx膜との接着力を比較した。
下記表4の接着テスト結果の分類基準によって前記光学フィルムの下部接着性を0~5Bにして下記表5~7に示した。
[実験例8:光学フィルムの上部接着性の評価]
前記光学フィルムに対して、さらにCVD工程によってSiOx膜を0.2μmに蒸着した。上部SiOx上に1mmの間隔で100セルをクロスカットし、テープを用いて下部低屈折光学フィルムとの接着力を比較した。
前記表3の接着テスト結果の分類基準によって前記光学フィルムの下部接着性を0~5Bにして下記表5~7に示した。
[実験例9:光学フィルムの耐熱性の評価]
耐熱性は、TGA(装備名:Discovery TGA-55、TA KOREA)装備を用いて測定した。感度測定の際に形成されたパターン(Pattern)膜をサンプリングした後、TGA装備を用いて常温から900℃まで分あたり10℃ずつ昇温させながら測定し、下記の基準による記号で下記表5~7に表記した。
○:TGA 5wt% Weight loss Temp. 300℃以上の場合
Δ:TGA 5wt% Weight loss Temp. 270℃以上300℃未満の場合
X:TGA 5wt% Weight loss Temp. 270℃未満の場合
前記表5~7に示されている実験例1~9の結果から、本発明による光学フィルムは、屈折率が非常に小さく、平均透過度が非常に高く、ヘイズ測定値が小さく、組成物の粘度が高く、インクジェット装備によってノズル温度25~50℃で面が形成され、スリットコーター(Slit Coater)装備を用いてコーティングしても面が形成され、光学フィルムの上部及び下部接着性に非常に優れるうえ、光学フィルム自体の耐熱性にも優れていることを確認することができた。
以上の説明は、本発明を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱することなく、変形形態で実現できることを理解することができるであろう。したがって、開示された実施例は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されるべきである。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等の範囲内にある全ての相違点は本発明に含まれたものと解釈されるべきである。

Claims (22)

  1. 熱硬化性樹脂;
    気体含有粒子;及び
    熱硬化性官能基を有するモノマー或いはオリゴマー;を含み、
    前記モノマー又はオリゴマーは2つ以上の熱硬化性官能基を有する、熱硬化性組成物。
  2. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ基、オキセタン基又は水酸基(OH)のうちの少なくとも1種を含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  3. 前記熱硬化性樹脂の重量平均分子量は1,000~200,000である、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  4. 全重量に対して、前記気体含有粒子を30~80重量%で含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  5. 全重量に対して、前記気体含有粒子を50~80重量%で含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  6. 前記気体含有粒子はポロゲン又は中空シリカである、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  7. 前記気体含有粒子は、アルキル基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基及びビニル基よりなる群から選択される1種以上の官能基で表面処理された、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  8. 前記気体含有粒子は3~50nmの厚さで表面処理された、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  9. 前記気体含有粒子のD50粒径は30~150nmである、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  10. 前記熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーは脂環式エポキシ構造を含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  11. 前記熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーは、下記化学式1~24よりなる群から選択される1つの化学構造を有する化合物を含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物:
    [化学式1]
    Figure 2023542494000050
    [化学式2]
    Figure 2023542494000051
    [化学式3]
    Figure 2023542494000052
    [化学式4]
    Figure 2023542494000053
    [化学式5]
    Figure 2023542494000054
    [化学式6]
    Figure 2023542494000055
    [化学式7]
    Figure 2023542494000056
    [化学式8]
    Figure 2023542494000057
    [化学式9]
    Figure 2023542494000058
    [化学式10]
    Figure 2023542494000059
    [化学式11]
    Figure 2023542494000060
    [化学式12]
    Figure 2023542494000061
    [化学式13]
    Figure 2023542494000062
    [化学式14]
    Figure 2023542494000063
    [化学式15]
    Figure 2023542494000064
    [化学式16]
    Figure 2023542494000065
    [化学式17]
    Figure 2023542494000066
    [化学式18]
    Figure 2023542494000067
    [化学式19]
    Figure 2023542494000068
    [化学式20]
    Figure 2023542494000069
    [化学式21]
    Figure 2023542494000070
    [化学式22]
    Figure 2023542494000071
    [化学式23]
    Figure 2023542494000072
    [化学式24]
    Figure 2023542494000073
    上記化学式4及び化学式6において、Rは、それぞれ独立して炭素数1~10の炭化水素基を示し、前記化学式6のRは、アルキル、アルケニル及びアルコキシ基のうちのいずれか一つであり、前記化学式2~4、11~13及び20~21において、l、m、n及びoは、それぞれ独立して1~30の整数である。
  12. 前記熱硬化性樹脂1~69重量%;
    前記気体含有粒子30~80重量%;及び
    前記熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマー1~60重量%;を含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  13. 前記熱硬化性樹脂と、熱硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマーの総重量は、全組成物に対して20~70重量%である、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  14. シランカップリング剤、アルコキシ基を架橋サイト(Site)とする接着剤及び界面活性剤よりなる群から選択される1種以上の添加剤をさらに含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  15. アクリル系分散剤、エポキシ系分散剤及びシリコーン系分散剤よりなる群から選択される1種以上の分散剤をさらに含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  16. 熱酸発生剤及び熱塩基発生剤よりなる群から選択される1種以上の架橋促進剤をさらに含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  17. 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メチルエチルエーテル、プロピ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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピルグリコール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メチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテル、ブチレングリコールモノエチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジブ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ブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールt-ブチルエーテル、テトラ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エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールメチルヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールブチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルヘキシルエーテルよりなる群から選択される1種以上の溶媒を含む、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  18. 溶媒を含まない無溶剤タイプである、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  19. 粘度が3~30cPである、請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  20. 基材と、
    請求項1~19のいずれか一項に記載の熱硬化性組成物を含んで硬化した硬化膜と、を含む光学部材。
  21. 前記硬化膜は、450nm波長の光を基準として3%以下のヘイズ(Haze)を有する、請求項20に記載の光学部材。
  22. 請求項20に記載の光学部材を含む表示装置。
JP2023515096A 2020-09-28 2021-09-23 低屈折熱硬化性組成物、これから形成された光学部材及び表示装置 Pending JP2023542494A (ja)

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