JP5589387B2 - シロキサン樹脂組成物およびそれを用いたタッチパネル用保護膜 - Google Patents

シロキサン樹脂組成物およびそれを用いたタッチパネル用保護膜 Download PDF

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Description

本発明は、シロキサン樹脂組成物とそれを用いたタッチパネル用保護膜に関する。
現在、ハードコート材料の用途は多岐にわたり、例えば、自動車部品、化粧品などの容器、シート、フィルム、光学ディスク、薄型ディスプレイなどの表面硬度向上に用いられている。ハードコート材料に求められる特性としては、硬度、耐擦傷性の他に耐熱性、耐候性、接着性などが挙げられる。ハードコート材料の代表例としては、ラジカル重合型のUV硬化型ハードコートがあり(例えば、非特許文献1参照)、その構成は、重合性基含有オリゴマー、モノマー、光重合開始剤およびその他添加剤である。UV照射によりオリゴマーおよびモノマーがラジカル重合することで架橋し、高硬度な膜を得る。このハードコート材料は硬化の所要時間が短く生産性が向上するうえに、一般的なラジカル重合機構によるネガ型感光性材料を用いることができ、製造コストが安価になるという利点を持つ。しかし、有機成分が多いため他のハードコート材料に比べ硬度、耐擦傷性が低く、UV硬化による体積収縮が原因となるクラックが発生するという課題があった。
タッチパネルはハードコート材料の主な用途の一つである。現在主流である抵抗膜式のタッチパネルは、フィルム上にセンサーを取り付けるため高温処理ができない。このため、熱硬化を必要としないかあるいは低温硬化で硬化膜を得られる上述のUV硬化型ハードコートが好んで用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。一方、近年注目を浴びている静電容量式タッチパネルは、高温処理可能なガラス上にITO(Indium Tin Oxide)膜を形成するため、結晶化が十分進行した透明なITO膜を形成することができる。一方で、抵抗膜式タッチパネルのような外部の衝撃を緩和する働きを有する層がないため、表面保護膜にはより高い硬度が求められる。これに対して、静電容量式タッチパネルとして、例えば、ITO膜付きガラスを基板に用い、高硬度な無機系のSiO、SiNxや透明樹脂などで形成された保護膜を有するものが開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、無機系ハードコートは、SiOやSiNxをCVD(Chemical Vapor Deposition)により高温製膜して形成するか、SOG(Spin On Glass)をコーティング後に300℃近い高温処理を長時間行うことにより形成するためにエネルギー消費量が増加し、さらに回路接続を目的とした保護膜の加工を行うためプロセス数が増加するなど、製造コストが高くなる課題があった。そこで、高硬度で耐擦傷性に優れ、パターン加工が可能な感光性のハードコート材料が求められている。
一方、UV硬化型コーティング組成物としては、(A)金属酸化物コロイドゾル、(B)少なくとも一部に特定の有機官能基を含み、分子量分布が制御されたアルコキシシラン加水分解縮合物、(C)光重合開始剤を含有する組成物が知られている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、これらは、パターン加工性を有しておらず、タッチパネル用保護膜として適用するには十分ではない。また、(メタ)アクリロイルオキシ基含有オルガノポリシロキサンと光増感剤を含有する光硬化性オルガノポリシロキサン組成物が開示されている(例えば、特許文献4参照)。しかしながら、かかる組成物は現像液が有機溶剤に限られ、タッチパネルの製造プロセスには適合しない。また、フェニルトリアルコキシシランとジカルボン酸無水物基含有アルコキシシランを加水分解および縮合させることによって得られるポリシロキサン、二重結合および/または三重結合を含有する化合物、光重合開始剤および溶剤を含有する樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献5参照)。しかしながら、かかる組成物はハードコート材料として用いるには硬度、耐擦傷性が不足していた。

特開2001−330707号公報 特開2007−279819号公報 特開2007−277332号公報 特開2003−227949号公報 特開2008−208342号公報
大原 昇ら著、「プラスチック基材を中心としたハードコート膜における材料設計・塗工技術と硬度の向上」、技術情報協会、2005年4月28日、301ページ
本発明は、パターン加工性に優れ、UV硬化および熱硬化により高硬度で耐擦傷性に優れる硬化膜を与えるシロキサン樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明は、(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン、(B)光ラジカル重合開始剤および(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物を含有することを特徴とするシロキサン樹脂組成物である。
本発明のシロキサン樹脂組成物はパターン加工性に優れ、UV硬化および熱硬化により高硬度で耐擦傷性に優れる硬化膜を得ることができる。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン、(B)光ラジカル重合開始剤および(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物を含有する。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンを含有する。ポリシロキサン中にカルボキシル基を有することにより、アルカリ溶解性(現像性)を向上させ、現像後の残さを抑制して良好なパターンを形成することが可能になる。また、ラジカル重合性基を有することにより、(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物と(A)ポリシロキサンとの架橋反応が起こり、得られる硬化膜の架橋密度が向上するため、硬化膜の硬度を飛躍的に向上させることができる。また、少ない光照射量で硬化させることができるため、シロキサン樹脂組成物の感度を向上させることができる。また、同一ポリマー内にラジカル重合性基とカルボキシル基を有することにより、架橋を均質に進めることができ、得られる硬化膜の耐擦傷性が向上する。これらポリシロキサンを2種以上含有してもよい。
(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン中のカルボキシル基の含有量は、Si原子1モルに対して0.05モル以上が好ましく、現像残渣を低減することができ、硬化膜の耐クラック性を向上させることができる。より好ましくは0.1モル以上である。また、0.8モル以下が好ましく、硬化膜の硬度をより向上させることができる。より好ましくは0.5モル以下である。また、(A)ポリシロキサンを2種以上含有する場合には、少なくとも1種が上記範囲内のカルボキシル基含有量であることが好ましい。
ポリシロキサン中のカルボキシル基の含有量は、例えば、ポリシロキサンの29Si−核磁気共鳴スペクトルを測定し、カルボキシル基が結合したSiのピーク面積とカルボキシル基が結合していないSiのピーク面積の比から求めることができる。また、Siとカルボキシル基が直接結合していない場合、H−核磁気共鳴スペクトルよりカルボキシル基由来のピークと、シラノール基を除くその他のピークとの積分比からポリシロキサン全体のカルボキシル基含有量を算出し、前述の29Si−核磁気共鳴スペクトルの結果と合わせて間接的に結合しているカルボキシル基の含有量を算出する。その他、H−核磁気共鳴スペクトルよりカルボキシル基とシラノール基の比率を算出したのち、酸価を測定することによってもカルボキシル基の含有量を算出する事が出来る。
(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン中のラジカル重合性基の含有量は、Si原子1モルに対して0.05モル以上が好ましく、0.1モル以上がより好ましい。また、0.8モル以下が好ましく、0.6モル以下がより好ましい。上記範囲であれば硬度、耐擦傷性と耐クラック性をより高いレベルで両立する硬化膜が得られる。また、(A)ポリシロキサンを2種以上含有する場合には、少なくとも1種が上記範囲内のラジカル重合性基含有量であることが好ましい。
ポリシロキサン中のラジカル重合性基の含有量は、例えば、得られたポリマーの熱重量分析(TGA)を、大気下で900℃まで行い、灰分がSiOであることを赤外線吸光分析にて確認してから、その重量減少率からポリマー1gあたりのSi原子のモル数を算出したのち、ヨウ素価を測定することで算出することができる。
本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は特に制限されないが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定されるポリスチレン換算で、好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上である。また、好ましくは100,000以下、さらに好ましくは50,000以下である。Mwを上記範囲とすることで、良好な塗布特性が得られ、パターン形成する際の現像液への溶解性も良好となる。
本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンが、同一分子内にカルボキシル基およびラジカル重合性基を含有するかどうかの判別は、GPCおよび順相分配クロマトグラフィーによって単一のピークが得られるかどうかで行う。極性の異なるポリマーの組み合わせの場合、GPCで単一ピークであっても順相分配クロマトグラフィーでは複数のピークが見られる。
本発明のシロキサン樹脂組成物において、(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンの含有量に特に制限はなく、所望の膜厚や用途により任意に選ぶことができるが、シロキサン樹脂組成物中0.1〜80重量%が一般的である。また、固形分中10重量%以上が好ましい。
発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンは、例えば、カルボキシル基および/またはジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物とラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物を含むオルガノシラン化合物を加水分解し、該加水分解物を縮合して得られる。
(A)ポリシロキサンを構成する、カルボキシル基および/またはジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物について、具体的に説明する。
カルボキシル基を有するオルガノシラン化合物としては、例えば、下記一般式(2)で表されるウレア基含有オルガノシラン化合物または下記一般式(3)で表されるウレタン基含有オルガノシラン化合物が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
Figure 0005589387
上記式中、R、RおよびR10は、炭素数1〜20の2価の有機基を表す。Rは、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表す。R〜Rは、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素数2〜6のアルキルカルボニルオキシ基またはそれらの置換体を表す。ただし、R〜Rのうち、少なくとも一つはアルコキシ基、フェノキシ基またはアセトキシ基である。
上記一般式(2)〜(3)におけるRおよびR10の好ましい例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、フェニレン基、−CH−C−CH−、−CH−C−などの炭化水素基が挙げられる。これらの中でも、耐熱性の観点から、フェニレン基、−CH−C−CH−、−CH−C−などの芳香族環を有する炭化水素基が好ましい。
上記一般式(2)におけるRは、反応性の観点から、水素またはメチル基が好ましい。
上記一般式(2)〜(3)におけるRの具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基などの炭化水素基や、オキシメチレン基、オキシエチレン基、オキシn−プロピレン基、オキシn−ブチレン基、オキシn−ペンチレン基などが挙げられる。これらの中でも、合成の容易性の観点から、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、オキシメチレン基、オキシエチレン基、オキシn−プロピレン基、オキシn−ブチレン基が好ましい。
上記一般式(2)〜(3)におけるR〜Rのうち、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、イソプロピル基などが挙げられる。合成の容易性の観点から、メチル基またはエチル基が好ましい。また、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、イソプロポキシ基などが挙げられる。合成の容易性の観点から、メトキシ基またはエトキシ基が好ましい。また、置換体の置換基としては、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。具体的には、1−メトキシプロピル基、メトキシエトキシ基などが挙げられる。
上記一般式(2)で表されるウレア基含有オルガノシラン化合物は、下記一般式(4)で表されるアミノカルボン酸化合物と、下記一般式(6)で表されるイソシアネート基含有オルガノシラン化合物から、公知のウレア化反応により得ることができる。また、上記一般式(3)で表されるウレタン基含有オルガノシラン化合物は、下記一般式(5)で表されるヒドロキシカルボン酸化合物と、下記一般式(6)で表されるイソシアネート基を有するオルガノシラン化合物から、公知のウレタン化反応により得ることができる。
Figure 0005589387
上記式中、R、RおよびR10は、炭素数1〜20の2価の有機基を表す。Rは、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表す。R〜Rは、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素数2〜6のアルキルカルボニルオキシ基またはそれらの置換体を表す。ただし、R〜Rのうち、少なくとも一つはアルコキシ基、フェノキシ基またはアセトキシ基である。R〜R10の好ましい例は、一般式(2)〜(3)におけるR〜R10について先に説明したとおりである。
カルボキシル基を有するオルガノシラン化合物のその他の具体例としては、一般式(7)に表される化合物が挙げられる。
Figure 0005589387
上記式中、R11は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素数2〜6のアルキルカルボニルオキシ基またはそれらの置換体を表す。ただし、複数のR11は同じでも異なっていてもよく、少なくとも一つはアルコキシ基、フェノキシ基またはアセトキシ基である。pは1〜3の整数を表す。qは2〜20の整数を表す。
ジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物の具体例としては、下記一般式(8)〜(10)のいずれかで表されるオルガノシラン化合物が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
Figure 0005589387
上記式中、R12〜R14、R16〜R18およびR20〜R22は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素数2〜6のアルキルカルボニルオキシ基またはそれらの置換体を表す。R15、R19およびR23は、単結合、または、鎖状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、カルボニル基、エーテル基、エステル基、アミド基、芳香族基、もしくはこれらのいずれかを有する2価の基を表す。これらの基は置換されていてもよい。hおよびlは0〜3の整数を表す。
15、R19およびR23の具体例としては、−C−、−C−、−C−、−O−、−COCHCH(OH)CHC−、−CO−、−CO−、−CONH−、以下にあげる有機基などが挙げられる。
Figure 0005589387
上記一般式(8)で表されるオルガノシラン化合物の具体例としては、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3−トリエトキシシシリルプロピルコハク酸無水物、3−トリフェノキシシリルプロピルコハク酸無水物などが挙げられる。上記一般式(9)で表されるオルガノシラン化合物の具体例としては、3−トリメトキシシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物などが挙げられる。上記一般式(10)で表されるオルガノシラン化合物の具体例としては、3−トリメトキシシシリルプロピルフタル酸無水物などが挙げられる。
ラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物のラジカル重合性基としては、ビニル基、α―メチルビニル基、アリル基、スチリル基、(メタ)アクリロイル基が挙げられる。中でも(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。(メタ)アクリロイル基にする事で、硬化膜の硬度やパターン加工時の感度をより向上させることができる。(メタ)アクリロイル基とは、メタクリロイル基またはアクリロイル基を表す。
ラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物の具体例としては、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(メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジ(メトキシエトキシ)シラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリ(メトキシエトキシ)シラン、アリルメチルジメトキシシラン、アリルメチルジエトキシシラン、アリルメチルジ(メトキシエトキシ)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(メトキシエトキシ)シラン、スチリルメチルジメトキシシラン、スチリルメチルジエトキシシラン、スチリルメチルジ(メトキシエトキシ)シラン、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリ(メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリ(メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピル(メトキシエトキシ)シランなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらのうち、硬化膜の硬度やパターン加工時の感度をより向上させる観点から、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリエトキシシランが好ましい。
本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンが、カルボキシル基および/またはジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物とラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物を含むオルガノシラン化合物を後述する金属化合物粒子存在下で加水分解し、該加水分解物を縮合して得られるものであると、硬化膜の硬度、耐擦傷性、耐クラック性がより向上する。金属化合物粒子存在下でポリシロキサンの重合を行うことで、ポリシロキサンの少なくとも一部に金属化合物粒子との化学的結合(共有結合)が生じ、金属化合物粒子が均一に分散して塗液の保存安定性や硬化膜の均質性が向上するためと考えられる。また、金属化合物粒子の種類により、得られる硬化膜の屈折率を調整することができる。なお、金属化合物粒子としては、後述の(D)金属化合物粒子として例示するものを用いることができる。
本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンは、フッ素を含有してもよい。フッ素を有することにより、硬化膜の耐擦傷性がより向上する。フッ素を有するポリシロキサンは、フッ素を有するオルガノシラン化合物を含むオルガノシラン化合物を加水分解し、該加水分解物を縮合することにより得られる。本発明における(A)成分のポリシロキサンはカルボキシル基とラジカル重合性基を有するものであるから、カルボキシル基および/またはジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物、ラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物、フッ素を有するオルガノシラン化合物と、必要により他のオルガノシラン化合物を加水分解し、該加水分解物を縮合することが好ましい。フッ素を有するオルガノシランの具体例としては、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などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらのうち、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が特に好ましく用いられる。
本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンは、上記オルガノシラン化合物に加えて、他のオルガノシラン化合物を用いて合成してもよい。他のオルガノシラン化合物の具体例としては、メチ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(メトキシエトキシ)シラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、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−(N,N−ジグリシジル)アミノプロピ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、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ(メトキシエトキシ)シラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブ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)エチルトリフェノキシシラン、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、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、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、グリシドキシメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジ(メトキシエトキシ)シラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどが挙げられる。これらを2種以上使用してもよい。
本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられる(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンはオルガノシラン化合物を加水分解した後、該加水分解物を溶媒の存在下、あるいは無溶媒で縮合反応させることによって得ることができる。
加水分解反応の各種条件、例えば酸濃度、反応温度、反応時間などは、反応スケール、反応容器の大きさ、形状などを考慮して適宜設定することができるが、例えば、溶媒中、オルガノシラン化合物に酸触媒および水を1〜180分かけて添加した後、室温〜110℃で1〜180分反応させることが好ましい。このような条件で加水分解反応を行うことにより、急激な反応を抑制することができる。反応温度は、より好ましくは30〜105℃である。
加水分解反応は、酸触媒の存在下で行うことが好ましい。酸触媒としては、蟻酸、酢酸またはリン酸を含む酸性水溶液が好ましい。これら酸触媒の好ましい含有量は、加水分解反応時に使用される全オルガノシラン化合物100重量部に対して、好ましくは0.1重量部〜5重量部である。酸触媒の量を上記範囲とすることで、加水分解反応が必要かつ十分に進行するよう容易に制御できる。
オルガノシラン化合物の加水分解反応によりシラノール化合物を得た後、反応液をそのまま50℃以上、溶媒の沸点以下で1〜100時間加熱し、縮合反応を行うことが好ましい。また、ポリシロキサンの重合度を上げるために、再加熱もしくは塩基触媒を添加してもよい。
オルガノシラン化合物の加水分解反応および該加水分解物の縮合反応に用いられる溶媒は特に限定されず、樹脂組成物の安定性、塗れ性、揮発性などを考慮して適宜選択できる。また、溶媒を2種以上組み合わせてもよいし、無溶媒で反応を行ってもよい。溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノール、1−t−ブトキシ−2−プロパノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類;エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類;エチ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、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、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチルエーテルなどのエーテル類;メチルエチルケトン、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノンなどのケトン類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類;エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのアセテート類;トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの芳香族あるいは脂肪族炭化水素、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。硬化膜の透過率、耐クラック性などの点から、ジアセトンアルコール、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、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテル、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、γ−ブチロラクトンなどが好ましく用いられる。
加水分解反応によって溶媒が生成する場合には、無溶媒で加水分解させることも可能である。反応終了後に、さらに溶媒を添加することにより、樹脂組成物として適切な濃度に調整することも好ましい。また、目的に応じて加水分解後に、生成アルコールなどを加熱および/または減圧下にて適量を留出、除去し、その後好適な溶媒を添加してもよい。
加水分解反応時に使用する溶媒の量は、全オルガノシラン化合物100重量部に対して80重量部以上、500重量部以下が好ましい。溶媒の量を上記範囲とすることで、加水分解反応が必要かつ十分に進行するよう容易に制御できる。
また、加水分解反応に用いる水は、イオン交換水が好ましい。水の量は任意に選択可能であるが、シラン原子1モルに対して、1.0〜4.0モルの範囲で用いることが好ましい。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、(B)光ラジカル重合開始剤を含有する。(B)光ラジカル重合開始剤は、光(紫外線、電子線を含む)により分解および/または反応し、ラジカルを発生させるものであればどのようなものでもよい。具体例としては、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−(2,4,4−トリメチルペンチル)−フォスフィンオキサイド、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、1−フェニル−1,2−ブタジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1,3−ジフェニルプロパントリオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム)、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、2−エチルヘキシル−p−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジエチルアミノ安息香酸エチル、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アルキル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N−ジメチル−N−[2−(1−オキソ−2−プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4−ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、2−ヒドロキシ−3−(4−ベンゾイルフェノキシ)−N,N,N−トリメチル−1−プロペンアミニウムクロリド一水塩、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−3−(3,4−ジメチル−9−オキソ−9H−チオキサンテン−2−イロキシ)−N,N,N−トリメチル−1−プロパナミニウムクロリド、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2−ビイミダゾール、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、メチルフェニルグリオキシエステル、η5−シクロペンタジエニル−η6−クメニル−アイアン(1+)−ヘキサフルオロフォスフェイト(1−)、ジフェニルスルフィド誘導体、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、4−ベンゾイル−4−メチルフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、2,3−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニル−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、p−t−ブチルジクロロアセトフェノン、ベンジルメトキシエチルアセタール、アントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−アミノアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、4−アジドベンザルアセトフェノン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)シクロヘキサン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、ナフタレンスルフォニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、N−フェニルチオアクリドン、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイルおよびエオシン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組み合わせなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
これらのうち、硬化膜の硬度をより高くするためには、α−アミノアルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、オキシムエステル化合物、アミノ基を有するベンゾフェノン化合物またはアミノ基を有する安息香酸エステル化合物が好ましい。これらの化合物は、ラジカル重合性基の架橋反応のみならず、光照射および熱硬化の際に塩基または酸としてシロキサンの架橋にも関与し、硬化膜硬度がより向上する。
α−アミノアルキルフェノン化合物の具体例としては、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1などが挙げられる。アシルホスフィンオキサイド化合物の具体例としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−(2,4,4−トリメチルペンチル)−フォスフィンオキサイドなどが挙げられる。オキシムエステル化合物の具体例としては、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、1−フェニル−1,2−ブタジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1,3−ジフェニルプロパントリオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム)などが挙げられる。アミノ基を有するベンゾフェノン化合物の具体例としては、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられる。アミノ基を有する安息香酸エステル化合物の具体例としては、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、2−エチルヘキシル−p−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジエチルアミノ安息香酸エチルなどが挙げられる。
(B)光ラジカル重合開始剤の含有量は、シロキサン樹脂組成物の固形分中0.01重量%以上が好ましく、0.1重量%以上がより好ましい。また、20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましい。上記範囲とすることで、ラジカル硬化を十分に進めることができ、かつ残留したラジカル重合開始剤の溶出などを防ぎ耐溶剤性を確保することができる。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物を含有する。光照射により上記(B)光ラジカル重合開始剤から発生したラジカルによって(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物の重合が進行し、本発明のシロキサン樹脂組成物の露光部がアルカリ水溶液に対して不溶化し、ネガ型のパターンを形成することができる。(C)ラジカル重合性基としては、二重結合または三重結合が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物の含有量は、シロキサン樹脂組成物の固形分中5重量%〜85重量%が好ましく、20重量%〜70重量%がより好ましい。
二重結合を有する官能基としては、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、スチリル基、アリル基などが挙げられる。二重結合を有する化合物の具体例としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、1,2−ジヒドロナフタレン、1,3−ジイソプロペニルベンゼン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−ビニルナフタレン、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、1,10−デカンジオールジメタクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、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メチレンビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルアクリレート、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルアクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルカルバゾール、シクロヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリシクロデカニルメタクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレートなどが挙げられる。中でも、感度向上の観点から、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの多官能化合物が好ましい。また、疎水性向上の観点から、トリシクロデカニルアクリレート、トリシクロデカニルメタクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレートなどが好ましい。
三重結合を有する官能基としてはエチニル基、プロパルギル基などが挙げられる。三重結合を有する化合物の具体例としては、1−ブチン、2−ブチン、エチニルベンゼン、1,4−ジエチニルベンゼン、1,3−ジエチニルベンゼン、1,2−ジエチニルベンゼン、1−エチニルナフタレン、2−エチニルナフタレン、4−エチニル無水フタル酸、酢酸プロパルギル、プロパルギル酸メチル、プロパルギル酸エチル、プロピン酸プロパルギルなどが挙げられる。重合性の観点から、二重結合を含有する化合物と組み合わせることが好ましい。
二重結合および/または三重結合を含有する化合物の含有量は(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン100重量部に対して、1重量部以上が好ましく、25重量部以上がより好ましい。1重量部以上であれば、光照射による樹脂組成物の硬化を効率的に進めることができる。一方、250重量部以下が好ましく、150重量部以下がより好ましい。250重量部以下であれば、硬化膜の透過率を向上させることができる。
(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物の少なくとも1種類以上は、一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。一般式(1)で表される化合物により耐熱性および接着性が向上する。
Figure 0005589387
(式中、Rは水素、またはメチル基を表す。Rは直鎖または分岐アルキレン基を表す。Rは炭素数1〜20の有機基を表す。l、lは0〜4の整数を表す。l、lは同じでも異なっていても良い。m,mは1〜20の整数を表す。m,mは同じでも異なっていても良い。)
上記式中、Rの具体例としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t-ブチル基などのアルキル基や、フェニル基、トリル基、メシチル基、スチリル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。
一般式(1)で表される化合物の具体例としては、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシブトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−メタクリロイルオキシブトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、(2−アクリロイルオキシプロポキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシプロポキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシシブトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−メタクリロイルオキシブトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)−3、5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)−3、5−ジメチルフェニル]フルオレン、(2−アクリロイルオキシプロポキシ)−3、5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシプロポキシ)−3、5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシブトキシ)−3、5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−メタクリロイルオキシブトキシ)−3、5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシプロポキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシプロポキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシブトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−メタクリロイルオキシブトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレンなどが挙げられる。これらの中でも、感度、接着性の観点から9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシシブトキシ)フェニル]フルオレンなどが好ましい。これらを2種以上用いても良い。また、硬度、感度の観点から、多官能のラジカル重合性基を有する化合物と組み合わせることが好ましく、具体的には、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートおよび、後述するポリ(メタ)アクリレートが挙げられる。
(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物は、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)アクリレートおよびペンタペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性基を有する化合物であることが好ましい。ここで、(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートの総称を示す。また、「ポリ(メタ)アクリレート」とは、アクリレート基またはメタクリレート基を合計で7個以上有するものを指し、好ましくは14個以下である。これらの群からなるラジカル重合性基を有する化合物により、得られる硬化膜の硬度、耐擦傷性が向上する。
上記の群からなるラジカル重合性基を有する化合物の具体例としては、トリペンタエリスリトールヘプタアクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレート、テトラペンタエリスリトールノナアクリレート、テトラペンタエリスリトールデカアクリレート、ペンタペンタエリスリトールウンデカアクリレート、ペンタペンタエリスリトールドデカアクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタメタクリレート、トリペンタエリスリトールオクタメタクリレート、テトラペンタエリスリトールノナメタクリレート、テトラペンタエリスリトールデカメタクリレート、ペンタペンタエリスリトールウンデカメタクリレート、ペンタペンタエリスリトールドデカメタクリレートなどが挙げられる。これらの2種以上用いても良い。
(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物は、カルボキシル基および/または水酸基を含有してもよい。カルボキシル基および/または水酸基を含有することで基板との接着性が向上し、現像時のパターン剥がれを抑制することができる。
二重結合を含有し、カルボキシル基および/または水酸基を含有する化合物の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、1,3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパン、1,3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパン、N−メチロールアクリルアミド、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物(商品名エポキシエステル40EM、共栄社化学(株)製)、エチレングリコールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、プロピレングリコールジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物、プロピレングリコールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物(商品名エポキシエステル70PA、共栄社化学(株)製)、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物(商品名エポキシエステル200PA、共栄社化学(株)製)、グリセリンジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物、グリセリンジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物(商品名エポキシエステル80MFA、共栄社化学(株)製)、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物(商品名エポキシエステル3000M、共栄社化学(株)製)、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物(商品名エポキシエステル3000A、共栄社化学(株)製)、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物ジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物(商品名エポキシエステル3002M、共栄社化学(株)製)、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物ジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物(商品名エポキシエステル3002A、共栄社化学(株)製)などが挙げられる。三重結合を含有し、カルボキシル基および/または水酸基を含有する化合物の具体例としては、プロパルギルアルコール、プロピン酸、4−エチニルフタル酸、3−(3−アミノフェニル)プロピン酸、3−フェニルプロピン酸などが挙げられる。
二重結合および/または三重結合を含有し、カルボキシル基および/または水酸基を含有する化合物の含有量は、(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン100重量部に対して、1重量部以上が好ましく、3重量部以上がより好ましい。1重量以上であれば、基板との接着性がより向上する。一方、50重量部以下が好ましく、30重量部以下がより好ましい。50重量部以下であれば、耐透水性が向上する。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、ラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物を含有することができる。(メタ)アクリル基以外のラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物を含有することで架橋点が増加し、硬化膜の硬度がより向上する。また、ラジカル重合性基とシラン原子の間に炭素数3以上の有機基を有する場合、(メタ)アクリル部位とシロキサン部位の間に入りスペーサー的役割を担うため、耐クラック性がより向上する。
ラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物の含有量に特に制限はないが、シロキサン樹脂組成物の固形分中0.1重量%以上が好ましく、硬化膜の硬度をより向上させることができる。より好ましくは1重量%以上である。一方、硬化膜の耐クラック性の観点からは30重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましい。
ラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物の具体例としては、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、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などが挙げられる。これらを2種以上使用してもよい。これらのうち、硬化膜の硬度の点から、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが特に好ましく用いられる。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、さらに(D)金属化合物粒子を含有してもよい。(D)金属化合物粒子を含有することによって屈折率を所望の範囲に調整することができる。また、硬化膜の硬度、耐擦傷性、耐クラック性をより向上させることができる。(D)金属化合物粒子の数平均粒子径は1nm〜200nmが好ましい。透過率の高い硬化膜を得るためには、数平均粒子径1nm〜70nmであることがより好ましい。ここで、金属化合物粒子の数平均粒子径は、ガス吸着法や動的光散乱法、X線小角散乱法、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡により測定することができる。
(D)金属化合物粒子の例としては、シリコン化合物粒子、アルミニウム化合物粒子、スズ化合物粒子、チタン化合物粒子、ジルコニウム化合物粒子、バリウム化合物粒子などが挙げられ、用途により適当なものを選ぶことができる。例えば、高屈折率の硬化膜を得るには酸化チタン粒子などのチタン化合物粒子や、酸化ジルコニウム粒子などのジルコニウム化合物粒子が好ましく用いられる。また、低屈折率の硬化膜を得るには、中空シリカ粒子などを含有することが好ましい。
市販されている金属化合物粒子の例としては、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子の“オプトレイク(登録商標)”TR−502、“オプトレイク”TR−503、“オプトレイク”TR−504、“オプトレイク”TR−513、“オプトレイク”TR−520、“オプトレイク”TR−527、“オプトレイク”TR−528、“オプトレイク”TR−529、酸化チタン粒子の“オプトレイク”TR−505((以上、商品名、触媒化成工業(株)製)、酸化ジルコニウム粒子((株)高純度化学研究所製)、酸化スズ−酸化ジルコニウム複合粒子(触媒化成工業(株)製)、酸化スズ粒子((株)高純度化学研究所製)などが挙げられる。
また、シリカ粒子として、数平均粒子径12nmのIPA−ST、MIBK−ST、数平均粒子径45nmのIPA−ST−L、数平均粒子径100nmのIPA−ST−ZL、数平均粒子径15nmのPGM−ST(以上商品名、日産化学工業(株)製)、数平均粒子径12nmの“オスカル(登録商標)”101、数平均粒子径60nmの“オスカル”105、数平均粒子径120nmの“オスカル”106、数平均粒子径5〜80nmの“カタロイド(登録商標)”−S(以上商品名、触媒化成工業(株)製)、数平均粒子径16nmの“クォートロン(登録商標)”PL−2L−PGME、数平均粒子径17nmの“クォートロン”PL−2L−BL、“クォートロン”PL−2L−DAA、数平均粒子径18〜20nmの“クォートロン”PL−2L、GP−2L(以上商品名、扶桑化学工業(株)製)、数平均粒子径100nmのシリカ(SiO)SG−SO100(商品名、共立マテリアル(株)製)、数平均粒子径5〜50nmの“レオロシール(登録商標)”(商品名、(株)トクヤマ製)などが挙げられる。また、中空シリカ粒子としては“オプトレイク”TR−113が挙げられる。
金属化合物粒子の含有量に特に制限はなく、用途によって適当な量とすることができるが、シロキサン樹脂組成物の固形分中1〜70重量%程度とするのが一般的である。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、さらに(E)カルボキシル基を含まないポリシロキサンを含有してもよい。(E)カルボキシル基を含まないポリシロキサンを含有することで、硬化膜のITOの高温熱処理時(230℃〜250℃×3時間処理)の接着性を向上することができる。(E)カルボキシル基を含まないポリシロキサンの具体例としては、アルカリ可溶性の観点からフェニルトリアルコキシシラン20〜70モル%、硬度の観点からメチルトリアルコキシシラン15〜50モル%、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5〜40モル%を加水分解し、該加水分解物を縮合して得られるポリシロキサンが好ましく挙げられる。
(E)カルボキシル基を含まないポリシロキサンの含有量は、シロキサン樹脂組成物の固形分中5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましい。一方、硬化膜の硬度を高く保つおよび、感光性(アルカリ可溶性)の観点からは35重量%以下が好ましく、30重量%以下がより好ましい。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、重合禁止剤を含有してもよい。重合禁止剤を含有することで、樹脂組成物の保存安定性が向上し、現像後の解像度が向上する。重合禁止剤の含有量は、シロキサン樹脂組成物の固形分中0.01重量%以上0.1重量%以上1重量%以下が好ましい。
重合禁止剤の具体例としては、フェノール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、4−t−ブチルカテコール、2,6−ジ(t−ブチル)−p−クレゾール、フェノチアジン、4−メトキシフェノールなどが挙げられる。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、紫外線吸収剤を含有してもよい。紫外線吸収剤を含有することで、得られる硬化膜の耐光性が向上し、パターン加工を必要とする用途では現像後の解像度が向上する。紫外線吸収剤としては特に限定はなく公知のものが使用できるが、透明性、非着色性の面から、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物が好ましく用いられる。
ベンゾトリアゾール系化合物の紫外線吸収剤としては、2−(2Hベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−tert−ペンチルフェノール、2−(2Hベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、2(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチルフェノール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。ベンゾフェノン系化合物の紫外線吸収剤としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンなどが挙げられる。トリアジン系化合物の紫外線吸収剤としては、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノールなどが挙げられる。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、溶媒を含有してもよい。各成分を均一に溶解し、得られる塗布膜の透明性を向上させることができる点で、アルコール性水酸基を有する化合物またはカルボニル基を有する環状化合物が好ましく用いられる。これらを2種以上用いてもよい。また、大気圧下の沸点が110〜250℃である化合物がより好ましい。沸点を110℃以上とすることで、塗膜時に適度に乾燥が進み、塗布ムラのない良好な塗膜が得られる。一方、沸点を250℃以下とした場合、膜中の残存溶剤量を少なく抑えることができ、熱硬化時の膜収縮をより低減できるため、より良好な平坦性が得られる。
アルコール性水酸基を有し、大気圧下の沸点が110〜250℃である化合物の具体例としては、アセトール、3−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン、4−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン、5−ヒドロキシ−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(ジアセトンアルコール)、乳酸エチル、乳酸ブチル、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n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテル、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノールなどが挙げられる。これらの中でも、保存安定性の観点からはジアセトンアルコールが好ましく、段差被覆性の点からはプロピレングリコールモノt−ブチルエーテルが特に好ましく用いられる。
カルボニル基を有し、大気圧下の沸点が110〜250℃である環状化合物の具体例としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、炭酸プロピレン、N−メチルピロリドン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどが挙げられる。これらの中でも、γ−ブチロラクトンが特に好ましく用いられる。
また、本発明のシロキサン樹脂組成物は、上記以外の溶媒を含有してもよい。例えば、(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンの加水分解および縮合反応に用いられる溶媒として例示したアセテート類、ケトン類、エーテル類などの各種溶媒が挙げられる。
溶媒の含有量に特に制限はなく、塗布方法などに応じて任意の量用いることができる。例えば、スピンコーティングにより膜形成を行う場合には、シロキサン樹脂組成物全体の50〜95重量%とすることが一般的である。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、樹脂組成物の硬化を促進させる、あるいは硬化を容易ならしめる各種の硬化剤を含有してもよい。硬化剤としては特に限定はなく公知のものが使用できるが、具体例としては、窒素含有有機物、シリコーン樹脂硬化剤、各種金属アルコレート、各種金属キレート化合物、イソシアネート化合物およびその重合体、メチロール化メラミン誘導体、メチロール化尿素誘導体などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。なかでも、硬化剤の安定性、得られた塗布膜の加工性などから金属キレート化合物、メチロール化メラミン誘導体、メチロール化尿素誘導体が好ましく用いられる。
ポリシロキサンは酸により硬化が促進されるので、本発明のシロキサン樹脂組成物中に熱酸発生剤などの硬化触媒を含有してもよい。熱酸発生剤としては特に限定はなく公知のものが使用できるが、芳香族ジアゾニウム塩、スルフォニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルフォニウム塩、トリアリールセレニウム塩などの各種オニウム塩系化合物、スルホン酸エステル、ハロゲン化合物などが挙げられる。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、塗布時のフロー性向上のために、各種のフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤の種類に特に制限はなく、例えば、“メガファック(登録商標)”F142D、同F172、同F173、同F183、同F445、同F470、同F475、同F477(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、NBX−15、FTX−218((株)ネオス製)などのフッ素系界面活性剤、BYK−333、BYK−301、BYK−331、BYK−345、BYK−307(ビックケミージャパン(株)製)などのシリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、ポリ(メタ)アクリレート系界面活性剤などを用いることができる。これらを2種以上用いてもよい。
本発明のシロキサン樹脂組成物には、必要に応じて、溶解抑止剤、安定剤、消泡剤などの添加剤を含有することもできる。
本発明のシロキサン樹脂組成物の固形分濃度に特に制限はなく、塗布方法などに応じて任意の量の溶媒や溶質を用いることができる。例えば、後述のようにスピンコーティングにより膜形成を行う場合には、固形分濃度を5〜50重量%とすることが一般的である。
本発明のシロキサン樹脂組成物の代表的な製造方法について以下に説明する。
例えば、(B)光ラジカル重合開始剤とその他の添加剤を任意の溶媒に加え、撹拌して溶解させた後、前述の方法により合成した(A)ポリシロキサン溶液および(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物を加えさらに20分〜3時間撹拌する。得られた溶液を濾過し、シロキサン樹脂組成物が得られる。
得られたシロキサン樹脂組成物は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって各成分を分離、分取後、公知の分析方法(NMR、IR、MSなど)により各成分の構造を確認することが出来る。
本発明のシロキサン樹脂組成物を用いた硬化膜の形成方法について例を挙げて説明する。
本発明のシロキサン樹脂組成物を、マイクログラビアコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、カーテンフローコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、スリットコーティングなどの公知の方法によって下地基板上に塗布し、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置でプリベークする。プリベークは、50〜150℃の範囲で30秒〜30分間行い、プリベーク後の膜厚は、0.1〜15μmとすることが好ましい。
プリベーク後、ステッパー、ミラープロジェクションマスクアライナー(MPA)、パラレルライトマスクアライナー(PLA)などの露光機を用いて、10〜4000J/m程度(波長365nm露光量換算)の光を所望のマスクを介してあるいは介さずに照射する。露光光源に制限はなく、i線、g線、h線などの紫外線や、KrF(波長248nm)レーザー、ArF(波長193nm)レーザーなどを用いることができる。その後、この膜をホットプレート、オーブンなどの加熱装置で150〜450℃の範囲で1時間程度加熱する露光後ベークを行ってもよい。
本発明のシロキサン樹脂組成物は、PLAによる露光での感度が100〜4000J/mであることが好ましい。前記のPLAによるパターニング露光での感度は、例えば以下の方法により求められる。組成物をシリコンウエハにスピンコーターを用いて任意の回転数でスピンコートし、ホットプレートを用いて120℃で2分間プリベークし、膜厚2μmの膜を作製する。作製した膜をPLA(キヤノン(株)製PLA−501F)を用いて、超高圧水銀灯を感度測定用のグレースケールマスクを介して露光した後、自動現像装置(滝沢産業(株)製AD−2000)を用いて2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で任意の時間パドル現像し、次いで水で30秒間リンスする。形成されたパターンにおいて、30μmのラインアンドスペースパターンを1対1の幅で解像する露光量を感度として求める。
パターニング露光後、現像により露光部が溶解し、ネガ型のパターンを得ることができる。現像方法としては、シャワー、ディッピング、パドルなどの方法で現像液に5秒〜10分間浸漬することが好ましい。現像液としては、公知のアルカリ現像液を用いることができる。具体例としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩などの無機アルカリ、2−ジエチルアミノエタノール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、コリンなどの4級アンモニウム塩を1種あるいは2種以上含む水溶液などが挙げられる。現像後、水でリンスすることが好ましく、続いて50〜150℃の範囲で乾燥ベークを行ってもよい。その後、この膜をホットプレート、オーブンなどの加熱装置で120〜280℃の範囲で1時間程度熱硬化することにより、硬化膜を得る。
本発明のシロキサン樹脂組成物から得られる硬化膜は、解像度が20μm以下であることが好ましい。硬化膜の膜厚に特に制限はないが、0.1〜15μmが好ましい。また、膜厚1.5μmにおいて硬度が4H以上、透過率が90%以上であることが好ましい。なお、透過率は波長400nmにおける透過率を指す。硬度や透過率は、露光量、熱硬化温度の選択によって調整することができる。
本発明のシロキサン樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜は、タッチパネル用保護膜、各種ハードコート材、反射防止フィルム、光学フィルターとして用いられる。また、ネガ型感光性を有することから、タッチセンサー用絶縁膜、液晶や有機ELディスプレイのTFT用平坦化膜、絶縁膜、反射防止膜、カラーフィルター用オーバーコート、柱材などに好適に用いられる。これらの中でも、高い硬度と耐擦傷性を有することから、タッチパネル用保護膜として好適に用いることができる。タッチパネルの方式としては、抵抗膜式、光学式、電磁誘導式、静電容量式などが挙げられる。静電容量式タッチパネルは特に高い硬度が求められることから、本発明の硬化膜を好適に用いることができる。
以下に本発明をその実施例を用いて説明するが、本発明の様態はこれらの実施例に限定されるものではない。
合成例1 カルボキシル基含有シラン化合物(A)の合成
300mlのナスフラスコにp−アミノ安息香酸を23.23g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を209.05g仕込み、室温にて30分間撹拌してp−アミノ安息香酸を溶解させた。得られた溶液に、イソシアネートプロピルトリエトキシシランを46.53g、ジラウリン酸ジブチルスズを1.19g仕込み、70℃のオイルバスで1時間撹拌した。その後室温まで放冷し、析出した固体をガラスフィルターにて濾取、乾燥させ、カルボキシル基含有シラン化合物(A)を得た。収量は46.7gだった。
合成例2 カルボキシル基含有シラン化合物(B)の合成
300mlのナスフラスコにp−ヒドロキシ安息香酸を23.39g、PGMEAを210.5g仕込み、室温にて30分間撹拌してp−ヒドロキシ安息香酸を溶解させた。得られた溶液に、イソシアネートプロピルトリエトキシシランを46.53g、ジラウリン酸ジブチルスズを1.19g仕込み、40℃のオイルバスで3時間撹拌した。その後室温まで放冷し、析出した固体をガラスフィルターにて濾取、乾燥させ、カルボキシル基含有シラン化合物(B)を得た。収量は42.4gだった。
合成例3 ポリシロキサン溶液(i)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを17.03g(0.125mol)、フェニルトリメトキシシランを19.83g(0.1mol)、カルボキシル基含有シラン化合物(A)を38.42g(0.1mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを41.02g(0.175mol)、ジアセトンアルコール(DAA)を109.61g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水27.0gにリン酸0.237g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。40℃で1時間撹拌した後、オイルバス温度を70℃に設定して1時間撹拌し、さらにオイルバスを30分かけて115℃まで昇温した。昇温開始1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから2時間加熱撹拌した(内温は100〜110℃)。反応中に副生成物であるメタノール、エタノール、水が合計55g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(i)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)をGPCにより測定したところ8000(ポリスチレン換算)であった。
合成例4 ポリシロキサン溶液(ii)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを17.03g(0.125mol)、フェニルトリメトキシシランを19.83g(0.1mol)、カルボキシル基含有シラン化合物(B)を38.52g(0.1mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを41.02g(0.175mol)、DAAを109.61g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水27.0gにリン酸0.237g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、エタノール、水が合計55g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(ii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ6000(ポリスチレン換算)であった。
合成例5 ポリシロキサン溶液(iii)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを34.05g(0.25mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、4−トリメトキシシリルブタン酸41.66g(0.20mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを82.03g(0.35mol)、DAAを185.08g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水54.0gにリン酸0.395g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計110g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(iii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5500(ポリスチレン換算)であった。
合成例6 ポリシロキサン溶液(iv)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを47.67g(0.35mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを82.03g(0.35mol)、DAAを185.08g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.8gにリン酸0.401g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計110g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(iii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5500(ポリスチレン換算)であった。
合成例7 ポリシロキサン溶液(v)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを55.84g(0.41mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸10.49g(0.04mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを82.04g(0.35mol)、DAAを173.57g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水54.72gにリン酸0.376g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計90g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(v)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ70000(ポリスチレン換算)であった。
合成例8 ポリシロキサン溶液(vi)の合成
500mLの三口フラスコにフェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸118.05g(0.45mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを82.04g(0.35mol)、DAAを221.31g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水62.10gにリン酸0.479g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計90g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(vi)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ70000(ポリスチレン換算)であった。
合成例9 ポリシロキサン溶液(vii)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを88.53g(0.65mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを11.72g(0.05mol)、DAAを153.36g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.80gにリン酸0.332g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計90g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(vii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ50000(ポリスチレン換算)であった。
合成例10 ポリシロキサン溶液(viii)の合成
3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを210.96g(0.90mol)、DAAを218.95g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.80gにリン酸0.474g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計90g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(viii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ80000(ポリスチレン換算)であった。
合成例11 ポリシロキサン溶液(ix)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを47.67g(0.35mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシランを87.29g(0.35mol)、DAAを185.40g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.8gにリン酸0.401g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計110g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(ix)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5500(ポリスチレン換算)であった。
合成例12 ポリシロキサン溶液(x)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを34.05g(0.25mol)、フェニルトリメトキシシランを19.83g(0.10mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを82.04g(0.35mol)、シリカ粒子「PL−2L−DAA」(固形分濃度21.9重量%、扶桑化学工業(株)製)を54.87g(Si原子換算で0.20mol)、DAAを149.68g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水45.0gにリン酸0.348g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計45g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(x)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5500(ポリスチレン換算)であった。
合成例13 ポリシロキサン溶液(xi)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを54.48g(0.40mol)、フェニルトリメトキシシランを99.15g(0.50mol)、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を29.61g(0.10mol)、DAAを145.86g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.8gにリン酸0.089g(仕込みモノマーに対して0.05重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計120g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xi)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ7500(ポリスチレン換算)であった。
合成例14 ポリシロキサン溶液(xii)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを61.29g(0.45mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを86.94g(0.35mol)、DAAを173.44g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水54.0gにリン酸0.376g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計110g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ7500(ポリスチレン換算)であった。
合成例15 ポリシロキサン溶液(xiii)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを30.65g(0.225mol)、フェニルトリメトキシシランを34.7g(0.175mol)、カルボキシル基含有シラン化合物(A)を38.42g(0.10mol)、DAAを95.78g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水27.0gにリン酸0.208g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計45g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xiii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5500(ポリスチレン換算)であった。
合成例16 ポリシロキサン溶液(xiv)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを13.621g(0.10mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシランを164.08g(0.70mol)、DAAを200.64g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水54.0gにリン酸0.435g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計110g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xiv)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ7500(ポリスチレン換算)であった。
合成例17 ポリシロキサン溶液(xv)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを81.72g(0.60mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸52.47g(0.20mol)DAAを160.47g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水57.60gにリン酸0.348g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計100g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xv)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5500(ポリスチレン換算)であった。
合成例18 ポリシロキサン溶液(xvi)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを47.67g(0.35mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、ビニルトリメトキシシランを51.88g(0.35mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)DAAを160.47g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.80gにリン酸0.331g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計100g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xvi)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ5000(ポリスチレン換算)であった。
合成例19 ポリシロキサン溶液(xvii)の合成
500mLの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを47.67g(0.35mol)、フェニルトリメトキシシランを39.66g(0.20mol)、スチリルトリメトキシシランを78.52g(0.35mol)、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸26.23g(0.10mol)DAAを160.47g仕込み、40℃のオイルバスに漬けて撹拌しながら水55.80gにリン酸0.331g(仕込みモノマーに対して0.2重量%)を溶かしたリン酸水溶液を滴下ロートで10分かけて添加した。次いで合成例3と同条件で加熱撹拌したところ、反応中に副生成物であるメタノール、水が合計100g留出した。得られたポリシロキサンのDAA溶液に、ポリマー濃度が40重量%となるようにDAAを加えてポリシロキサン溶液(xvii)を得た。なお、得られたポリマーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ6000(ポリスチレン換算)であった。
合成例20 アクリル樹脂溶液(a)の合成
500mlのフラスコに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)を3g、PGMEA(プロピレングリコールメチルエーテルアセテート)を50g仕込んだ。その後、メタクリル酸を30g、ベンジルメタクリレートを35g、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルメタクリレートを35g仕込み、室温でしばらく撹拌し、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で5時間加熱撹拌した。次に、得られた溶液にメタクリル酸グリシジルを15g、ジメチルベンジルアミンを1g、p−メトキシフェノールを0.2g、PGMEAを100g添加し、90℃で4時間加熱撹拌し、アクリル樹脂溶液(a)を得た。得られたアクリル樹脂溶液(a)に固形分濃度が40重量%になるようにPGMEAを加えた。アクリル樹脂の重量平均分子量は10000、酸価は118mgKOH/gであった。
合成例3〜20の組成をまとめて表1に示す。
Figure 0005589387
各実施例・比較例における評価方法を以下に示す。
(1)透過率の測定
作製したシロキサン樹脂組成物を5cm角のテンパックスガラス基板(旭テクノガラス板(株)製)にスピンコーター(ミカサ(株)製1H−360S)を用いて500rpmで10秒回転した後、1000rpmで4秒回転してスピンコートした後、ホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製SCW−636)を用いて90℃で2分間プリベークし、膜厚2μmの膜を作製した。作製した膜をパラレルライトマスクアライナー(以下PLAという)(キヤノン(株)製PLA−501F)を用いて超高圧水銀灯を光源として露光し、オーブン(エスペック(株)製IHPS−222)を用いて空気中220℃で1時間キュアして膜厚1.5μmの硬化膜を作製した。
得られた硬化膜について、紫外−可視分光光度計UV−260(島津製作所(株)製)を用いて、400nmの透過率を測定した。なお、膜厚は大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を用いて屈折率1.50で測定した。以下に記載する膜厚も同様である。
(2)耐クラック性の評価
前記(1)記載の方法で得られた膜厚1.5μmの硬化膜を、さらに空気中300℃で3時間加熱した後、光学顕微鏡で表面の2箇所を観察し、クラックの有無を観察した。各観察箇所について以下の5段階で判定し、2箇所の平均で3.5以上を合格とした。表4〜5には平均値を記載した。
5:膜に全くクラックが発生していない。
4:基板四隅のうち1カ所にクラックが発生している。
3:基板四隅中のうち2カ所以上4カ所以下の範囲でクラックが発生している。
2:基板周辺部にクラックが発生している。
1:基板全面にクラックが発生している。
(3)硬度の測定
前記(1)記載の方法で得られた膜厚1.5μmの硬化膜について、JIS K5600−5−4(1999)に準拠して鉛筆硬度を測定した。
(4)耐擦傷性の評価
5cm×7cmのテンパックスガラス基板上に、前記(1)記載の方法と同様にして膜厚1.5μmの硬化膜を作製した。#0000のスチールウールを硬化膜上で1.96133Nの荷重をかけ長辺方向に10往復させた後、硬化膜の傷の有無を観察した。評価を以下の5段階で判定し、4以上を合格とした。
5:膜に全く傷が入っていない。
4:膜に1〜10本の傷が入っている。
3:膜に11〜30本の傷が入っている。
2:膜に31〜50本の傷が入っている。
1:膜に51本以上の傷が入っている。
(5)ITO接着性の評価
表面にITOをスパッタリングしたガラス基板(以下、「ITO基板」)上に、前記(1)記載の方法と同様にして膜厚1.5μmの硬化膜を形成し、JIS K5400 8.5.2(1990)碁盤目テープ法に準じてITOと硬化膜の接着性を評価した。ガラス基板上のITO表面に、カッターナイフでガラス板の素地に到達するように、直交する縦横11本ずつの平行な直線を1mm間隔で引いて、1mm×1mmのマス目を100個作製した。切られたITO表面にセロハン粘着テープ(幅=18mm、粘着力=3.7N/10mm)を張り付け、消しゴム(JIS S6050合格品)で擦って密着させ、テープの一端を持ち、板に直角に保ち瞬間的に剥離した際のマス目の残存数を目視によって評価した。マス目の剥離面積により以下のように判定し、4以上を合格とした。
5:剥離面積=0%
4:剥離面積=0%超5%以下
3:剥離面積=5%超15%以下
2:剥離面積=15%超35%以下
1:剥離面積=35%超65%以下
0:剥離面積=65%超100%以下
<0:マス目以外のエリアも含め全て剥離した。
(6)パターン加工性
(a)感度
シロキサン樹脂組成物Aをシリコンウエハにスピンコーター(ミカサ(株)製1H−360S)を用いて500rpmで10秒回転した後、1000rpmで4秒回転してスピンコートした後、ホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製SCW−636)を用いて90℃で2分間プリベークし、膜厚2μmのプリベーク膜を作製した。得られたプリベーク膜に、PLAを用いて超高圧水銀灯を光源として、感度測定用のグレースケールマスクを介して100μmのギャップで露光した。その後、自動現像装置(AD−2000、滝沢産業(株)製)を用いて、0.4重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液ELM−D(三菱ガス化学(株)製)で90秒間シャワー現像し、次いで水で30秒間リンスした。
露光、現像後、30μmのラインアンドスペースパターンを1対1の幅に形成する露光量(以下、これを最適露光量という)を感度とした。露光量はI線照度計で測定した。
(b)解像度
最適露光量における現像後の最小パターン寸法を測定した。
(c)現像後残さ
前記(a)に記載の方法でシリコンウエハ上にパターン加工した後、未露光部の溶け残り程度により以下のようにして判定した。
5:目視では解け残りが無く、顕微鏡の観察においても50μm以下の微細パターンも残渣がない。
4:目視では解け残りが無く、顕微鏡観察において50μm超のパターンには残渣がないが、50μm以下のパターンには残渣がある。
3:目視では解け残りが無いが、顕微鏡観察において50μm超のパターンに残渣がある。
2:目視で、基板端部(厚膜部)に解け残りがある。
1:目視で、未露光部全体に解け残りがある。
(7)ITO耐熱性
表面にITOをスパッタリングしたガラス基板(以下、「ITO基板」)上に、前記(1)記載の方法と同様にして膜厚1.5μmの硬化膜を形成し、230℃/3時間および250℃/3時間オーブンにて加熱処理し、その後の接着性により評価した。評価基準は(5)と同じとした。
実施例1
黄色灯下にて2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(商品名「イルガキュア907」チバスペシャリティケミカル製)0.5166g、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン0.0272gを、DAA2.9216g、PGMEA2.4680gに溶解させ、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名「“カヤラッド(登録商標)”DPHA」、新日本化薬製)のPGMEA50重量%溶液2.7189g、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(商品名「BPEFA」大阪ガスケミカル製)のPGMEA50重量%溶液2.7189g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.6314g、ポリシロキサン溶液(i)6.7974g、シリコーン系界面活性剤であるBYK−333(ビックケミージャパン(株)製)のPGMEA1重量%溶液0.2000g(濃度100ppmに相当)を加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物Aを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Aについて、前記方法で透過率、耐クラック性、硬度、耐擦傷性、ITO接着性、ITO耐熱性、パターン加工性を評価した。
実施例2
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(ii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Bを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Bを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例3
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Cを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Cを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例4
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Dを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Dを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例5
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(v)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Eを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Eを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例6
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(vi)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Fを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Fを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例7
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(vii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Gを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Gを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例8
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(viii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Hを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Hを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例9
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(ix)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Iを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Iを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例10
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(x)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Jを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Jを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例11
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(xvi)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Kを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Kを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例12
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(xvii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Lを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Lを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例13
黄色灯下にて1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)](商品名「イルガキュアOXE−01」チバスペシャリティケミカル製)0.5166gを、DAA2.7279g、PGMEA2.2622gに溶解させ、「DPHA」のPGMEA50重量%溶液2.8481g、「BPEFA」のPGMEA50重量%溶液2.8481g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.7088g、ポリシロキサン溶液(iv)7.1201g、シリコーン系界面活性剤であるBYK−333(ビックケミージャパン(株)製)のPGMEA1重量%溶液0.2000g(濃度100ppmに相当)を加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物Mを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Mを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例14
黄色灯下にてエタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム)(商品名「イルガキュアOXE−02」チバスペシャリティケミカル製)0.5166gを、DAA2.6452g、PGMEA2.1743gに溶解させ、「DPHA」のPGMEA50重量%溶液2.6452g、「BPEFA」のPGMEA50重量%溶液2.6452g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.7419g、ポリシロキサン溶液(iv)7.2580g、シリコーン系界面活性剤であるBYK−333(ビックケミージャパン(株)製)のPGMEA1重量%溶液0.2000g(濃度100ppmに相当)を加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物Nを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Nを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例15
黄色灯下にて「イルガキュア907」0.4373g、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン0.0230gをDAA0.2644g、PGMEA3.1332gに溶解させ、「DPHA」のPGMEA50重量%溶液2.3016g、「BPEFA」のPGMEA50重量%溶液2.3016g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.3810g、ポリシロキサン溶液(i)5.7540g、「PL−2L−DAA」4.2039g、「BYK−333」のPGMEA1重量%溶液0.2000g(濃度100ppmに相当)を加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物Oを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Oを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例16
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iii)を用いる以外は実施例13と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Pを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Pを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例17
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用いる以外は実施例13と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Qを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Qを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例18
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(x)を用いる以外は実施例13と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Rを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Rを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例19
黄色灯下にて「イルガキュア907」0.5166g、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン0.0272gをDAA2.9216g、PGMEA2.4680gに溶解させ、「DPHA」のPGMEA50重量%溶液2.7189g、「BPEFA」のPGMEA50重量%溶液2.7189g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.6314g、ポリシロキサン溶液(i)3.3987g、ポリシロキサン溶液(xi)3.3987g、シリコーン系界面活性剤であるBYK−333(ビックケミージャパン(株)製)のPGMEA1重量%溶液を0.2000g(濃度100ppmに相当)加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物Sを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Sを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例20
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iii)を用いる以外は実施例19と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Tを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Tを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例21
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用いる以外は実施例19と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Uを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Uを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例22
黄色灯下にて「イルガキュア907」0.5166g、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン0.0272gをDAA2.9216g、PGMEA2.4680gに溶解させ、「DPHA」のPGMEA50重量%溶液5.4379g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.6314g、ポリシロキサン溶液(iv)6.7974g、シリコーン系界面活性剤であるBYK−333(ビックケミージャパン(株)製)のPGMEA1重量%溶液を0.2000g(濃度100ppmに相当)加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物Vを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Vを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例23
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用い、「BPEFA」の替わりに9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレンを用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Wを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Wを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例24
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用い、「BPEFA」の替わりに9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレンを用いる以外は実施例19と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Xを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Xを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例25
「DPHA」の替わりにトリペンタエリスリトールポリアクリレートおよびテトラペンタエリスリトールポリアクリレートおよびペンタペンタエリスリトールポリアクリレートの混合物(商品名「T−PE−A」、広栄化学工業製)を用いる以外は実施例22と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Yを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Yを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例26
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用い、「DPHA」の替わりに「T−PE−A」を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Zを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Zを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例27
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(iv)を用い、「DPHA」の替わりに「T−PE−A」を用いる以外は実施例19と同様に行い、シロキサン樹脂組成物AAを得た。得られたシロキサン樹脂組成物AAを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
比較例1
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(xii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物Iを得た。得られたシロキサン樹脂組成物Iを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
比較例2
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにポリシロキサン溶液(xiii)を用いる以外は実施例1と同様に行い、シロキサン樹脂組成物IIを得た。得られたシロキサン樹脂組成物IIを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
比較例3
黄色灯下にて「イルガキュア907」0.5166g、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン0.0272gをDAA2.9216g、PGMEA2.4680gに溶解させ、「DPHA」のPGMEA50重量%溶液2.7189g、「BPEFA」のPGMEA50重量%溶液2.7189g、4−t−ブチルカテコールのPGMEA1重量%溶液1.6314g、ポリシロキサン溶液(xiv)3.3987g、ポリシロキサン溶液(xv)3.3987g、シリコーン系界面活性剤であるBYK−333(ビックケミージャパン(株)製)のPGMEA1重量%溶液を0.2000g(濃度100ppmに相当)加え、撹拌した。次いで0.45μmのフィルターでろ過を行い、シロキサン樹脂組成物IIIを得た。得られたシロキサン樹脂組成物IIIを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
比較例4
ポリシロキサン溶液(i)の替わりにアクリル樹脂溶液(a)を用い、DAAの替わりにPGMEAを用いる以外は実施例1と同様に行い、アクリル樹脂組成物IVを得た。得られたアクリル樹脂組成物IVを用いて、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例1〜25および比較例1〜4の組成を表2〜3に、評価結果を表4〜5に示す。
Figure 0005589387
Figure 0005589387
Figure 0005589387
Figure 0005589387
Figure 0005589387
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本発明のシロキサン樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜は、タッチパネルの保護膜などの各種ハードコート膜の他、タッチセンサー用絶縁膜、液晶や有機ELディスプレイのTFT用平坦化膜、絶縁膜、反射防止膜、反射防止フィルム、光学フィルター、カラーフィルター用オーバーコート、柱材などに好適に用いられる。

Claims (8)

  1. (A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサン、(B)光ラジカル重合開始剤および(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物を含有し、
    前記(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンは、蟻酸、酢酸及びリン酸からなる群から選ばれる酸触媒の存在下でオルガノシラン化合物を加水分解し、該加水分解物を縮合して得られるポリシロキサンであり、かつ、
    前記(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンが、カルボキシル基および/またはジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物とラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物を含むオルガノシラン化合物を加水分解し、該加水分解物を縮合して得られるポリシロキサンであり、
    前記(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物が、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、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)アクリレートおよびペンタペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性基を有する化合物であることを特徴とするシロキサン樹脂組成物。
  2. 前記(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンのラジカル重合性基が(メタ)アクリロイル基であることを特徴とする請求項1記載のシロキサン樹脂組成物。
  3. 前記(C)ラジカル重合性基を有し、Si−O−Si結合を含有しない化合物が、一般式(1)で表される化合物である請求項1または2に記載のシロキサン樹脂組成物。
    Figure 0005589387
    (式中、Rは水素、またはメチル基を表す。Rは直鎖または分岐アルキレン基を表す。Rは炭素数1〜20の有機基を表す。l、lは0〜4の整数を表す。l、lは同じでも異なっていても良い。m、mは1〜20の整数を表す。m、mは同じでも異なっていても良い。)
  4. 前記(A)カルボキシル基とラジカル重合性基を有するポリシロキサンが、カルボキシル基および/またはジカルボン酸無水物基を有するオルガノシラン化合物とラジカル重合性基を有するオルガノシラン化合物を含むオルガノシラン化合物をさらに金属化合物粒子存在下で加水分解し、該加水分解物を縮合して得られるポリシロキサンであることを特徴とする請求項1〜いずれか記載のシロキサン樹脂組成物。
  5. さらに(D)金属化合物粒子を含有することを特徴とする請求項1〜いずれか記載のシロキサン樹脂組成物。
  6. さらに(E)カルボキシル基を含まないポリシロキサンを含有することを特徴とする請求項1〜いずれか記載のシロキサン樹脂組成物。
  7. 請求項1〜いずれか記載のシロキサン樹脂組成物を硬化して得られるタッチパネル用保護膜。
  8. JIS K5600−5−4(1999)に準拠して測定した鉛筆硬度が硬化膜1.5μmあたり4H以上であることを特徴とする請求項記載のタッチパネル用保護膜。
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