JP6044792B2 - Composition for forming low refractive index film - Google Patents

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Description

本発明は、膜形成用組成物に関し、さらに詳述すると、ポリシロキサンおよび無機微粒子を含む膜形成用組成物に関する。   The present invention relates to a film-forming composition, and more particularly to a film-forming composition containing polysiloxane and inorganic fine particles.

これまで液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパーなどの表示デバイスが開発されている。   Display devices such as liquid crystal displays, plasma displays, cathode ray tubes, organic light emitting displays, and electronic paper have been developed.

これらはテレビ、デジタルサイネージ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、ノートパソコンとして利用されており、民生用途として広く普及している。   These are used as televisions, digital signage, mobile phones, personal digital assistants, notebook computers, and are widely used for consumer use.

各種のディスプレイを使用するシーンは多様化しており、タッチパネル式の入力方法を採用するデバイスが主流となりつつある。これらの潮流の中で特に屋外で使用するデバイスは太陽光や室内照明などの外光が映りこむことで視認性が悪くなることから、反射防止機能を有して防眩性を付与することが求められている。   Scenes using various displays are diversifying, and devices that use touch-panel input methods are becoming mainstream. Of these tidal currents, devices that are used outdoors, in particular, have poor anti-glare properties due to the reflection of external light such as sunlight and indoor lighting. It has been demanded.

反射防止機能は光学的な屈折率をコントロールして得る方法がある。デバイスを構成する部材に低屈折率を有する部材を選択することで達成できる。   There is a method of obtaining the antireflection function by controlling the optical refractive index. This can be achieved by selecting a member having a low refractive index as a member constituting the device.

低屈折率材料の開発は種々検討されており、例えば、基板の表面にフッ素化アルキルシランを塗布する(特許文献1)、フッ素を含有したポリマーを用いる(特許文献2)などが提唱されている。これらはフッ素を導入して低屈折率化を達成しているが、屈折率を波長633nmで1.30以下とすることが困難である。   Various developments of low refractive index materials have been studied. For example, a fluorinated alkylsilane is applied to the surface of a substrate (Patent Document 1), and a polymer containing fluorine (Patent Document 2) is proposed. . These have achieved low refractive index by introducing fluorine, but it is difficult to make the refractive index 1.30 or less at a wavelength of 633 nm.

一方で、屈折率が1.0を有する空気を膜中に入れて低屈折率化させる方法(特許文献3)、無機粒子の中心を中空として低屈折率化させる方法(特許文献4)が提唱されている。   On the other hand, a method for reducing the refractive index by putting air having a refractive index of 1.0 into the film (Patent Document 3) and a method for decreasing the refractive index by making the center of the inorganic particles hollow (Patent Document 4) are proposed. Has been.

目的とする低屈折率材料には、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度が求められ、これらの要求特性を一度に満たすことは非常に困難である。   The target low refractive index material is required to have high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness, and it is very difficult to satisfy these required characteristics at once.

無機粒子を加える場合は膜硬度が低下する場合がある。ポリシロキサンは膜硬度が高い反面、低屈折率を発現しない。これらの背景から無機粒子とポリシロキサンとを組み合わせて低屈折率材料とする方法が公知技術として知られている。
ポリシロキサンは合成する方法によってポリマー構造が変化するが、加水分解の溶媒を特定の溶剤に変更し、完全加水分解型としたポリシロキサンが知られている(特許文献5)。無機粒子と完全加水分解型のポリシロキサンとを組み合わせて低屈折率材料とした検討は皆無である。
また、低屈折率材料に用いる無機粒子の製法は、アルコキシドの加水分解を用いる方法が知られている(特許文献6乃至8)。そして、水ガラスのイオン交換による方法が知られている(特許文献9乃至10)。このような方法により粒子形状をコントロールする技術が開示されている。
When inorganic particles are added, the film hardness may decrease. Polysiloxane has a high film hardness but does not exhibit a low refractive index. From these backgrounds, a method of combining inorganic particles and polysiloxane to obtain a low refractive index material is known as a known technique.
The polymer structure of polysiloxane varies depending on the method of synthesis, but polysiloxane is known which has been completely hydrolyzed by changing the hydrolysis solvent to a specific solvent (Patent Document 5). There has been no study of using a combination of inorganic particles and fully hydrolyzed polysiloxane as a low refractive index material.
As a method for producing inorganic particles used for the low refractive index material, a method using hydrolysis of alkoxide is known (Patent Documents 6 to 8). And the method by ion exchange of water glass is known (patent documents 9 thru / or 10). A technique for controlling the particle shape by such a method is disclosed.

特開昭61−40845号公報JP 61-40845 A 特開2005−264064号公報JP 2005-264064 A 特開2010−100775号公報JP 2010-1000077 A 特開2006−291077号公報JP 2006-291077 A 特開昭62−174273号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-174273 特開昭63−74911号公報JP-A-63-74911 特開平11−60232号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-60232 特開平7−48117号公報JP 7-48117 A 特開平1−317115号公報JP-A-1-317115 特開平7−118008号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-118008

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低屈折率を有し、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を達成し得る表示デバイス用膜作製に好適な膜形成用組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and has a low refractive index and is suitable for production of a film for a display device that can achieve high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness. It aims at providing the composition for film formation.

本発明は第1観点として、加水分解性シランを非アルコール溶剤中で加水分解し縮合して得られる重量平均分子量1000乃至20000のケイ素化合物(A)と、1乃至100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)と、溶剤(C)とを含む膜形成用組成物、
第2観点として、ケイ素化合物(A)が下記式(1):

Figure 0006044792

(式中Rはアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示す。)で表される加水分解性シランの加水分解縮合物である第1観点に記載の膜形成用組成物、
第3観点として、式(1)で表される加水分解性シランがテトラエトキシシラン、又はテトラメトキシシランである第2観点に記載の膜形成用組成物、
第4観点として、非アルコール溶剤がケトン又はエーテルである第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物、
第5観点として、非アルコール溶剤がアセトン又はテトラヒドロフランである第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物、
第6観点として、溶剤(C)が上記加水分解性シランの加水分解縮合の際に用いる非アルコール溶剤と、該加水分解性シランの加水分解によって生じた反応物を除去するための溶剤置換用溶剤を含むものである第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物、
第7観点として、無機粒子(B)が1.15乃至1.50の屈折率を有する粒子である第1観点乃至第6観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物、
第8観点として、無機粒子(B)が、BET法による比表面積から計算される平均粒子径(粒子径A)が5乃至60nmであり、動的光散乱法による分散粒子径(粒子径B)が50乃至250nmであり、そして粒子径B/粒子径Aが1.1以上の無機粒子(B−1)である第1観点乃至第7観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物、
第9観点として、無機粒子(B)が、外殻と内部とを有し、該内部が多孔質又は空洞であり、平均粒子径が15乃至100nmである無機粒子(B−2)である第1観点乃至第7観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物、
第10観点として、加水分解性シランを非アルコール溶剤中で加水分解し縮合して得られた重量平均分子量1000乃至20000のケイ素化合物(A)が、溶剤(C)に溶解したケイ素化合物(A)のワニスを得る工程と、1乃至100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)を含む分散媒(C’)のゾルと上記ケイ素化合物(A)のワニスを混合する工程とを含む第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物の製造方法、
第11観点として、無機粒子(B)がBET法による比表面積から計算される1乃至100nmの平均粒子径と1.15乃至1.50の屈折率を有する無機粒子である第10観点に記載の製造方法、
第12観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物を基板上に被覆し焼成して得られ、波長633nmで1.15乃至1.30の屈折率と、JIS規格K5600によって定められた鉛筆硬度がH乃至9Hの硬度を有する被膜、
第13観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物を基板上に被覆し焼成する工程を含む第12観点に記載の被膜の形成方法、
第14観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物から得られた反射防止膜、
第15観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物を用いて得られた電子デバイスを有する装置、及び
第16観点として、電子デバイスが液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、光半導体(LED)、固体撮像素子、太陽電池、又は有機薄膜トランジスタである第15観点に記載の装置である。The present invention provides, as a first aspect, a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 1000 to 20000 obtained by hydrolysis and condensation of a hydrolyzable silane in a non-alcohol solvent, and an inorganic material having an average particle diameter of 1 to 100 nm. A film-forming composition comprising particles (B) and a solvent (C);
As a second aspect, the silicon compound (A) is represented by the following formula (1):
Figure 0006044792

(Wherein R 1 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group) The film-forming composition according to the first aspect, which is a hydrolysis condensate of a hydrolyzable silane represented by:
As a third aspect, the film-forming composition according to the second aspect, wherein the hydrolyzable silane represented by the formula (1) is tetraethoxysilane or tetramethoxysilane,
As a fourth aspect, the film-forming composition according to any one of the first to third aspects, wherein the non-alcohol solvent is a ketone or an ether,
As a fifth aspect, the film-forming composition according to any one of the first to third aspects, wherein the non-alcohol solvent is acetone or tetrahydrofuran,
As a sixth aspect, the solvent (C) is a non-alcohol solvent used when hydrolyzing and condensing the hydrolyzable silane, and a solvent replacement solvent for removing a reaction product generated by hydrolysis of the hydrolyzable silane. A film-forming composition according to any one of the first to fifth aspects,
As a seventh aspect, the film forming composition according to any one of the first aspect to the sixth aspect, wherein the inorganic particles (B) are particles having a refractive index of 1.15 to 1.50,
As an eighth aspect, the inorganic particles (B) have an average particle size (particle size A) calculated from a specific surface area by the BET method of 5 to 60 nm, and a dispersed particle size (particle size B) by the dynamic light scattering method. The film forming composition according to any one of the first to seventh aspects, wherein the inorganic particle (B-1) has a particle diameter B / particle diameter A of 1.1 or more. ,
As a ninth aspect, the inorganic particles (B) are inorganic particles (B-2) having an outer shell and an interior, the interior being porous or hollow, and an average particle diameter of 15 to 100 nm. The film forming composition according to any one of the first aspect to the seventh aspect,
As a tenth aspect, a silicon compound (A) in which a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 1,000 to 20,000 obtained by hydrolysis and condensation of a hydrolyzable silane in a non-alcohol solvent is dissolved in the solvent (C). A first aspect including a step of obtaining a varnish of the above and a step of mixing a sol of a dispersion medium (C ′) containing inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a varnish of the silicon compound (A). Thru | or the manufacturing method of the film forming composition as described in any one of 9th viewpoints,
As an eleventh aspect, the inorganic particles (B) are inorganic particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.15 to 1.50 calculated from the specific surface area by the BET method. Production method,
As a twelfth aspect, a film forming composition according to any one of the first to ninth aspects is coated on a substrate and fired, and a refractive index of 1.15 to 1.30 at a wavelength of 633 nm. A film having a pencil hardness of H to 9H defined by JIS standard K5600,
As a thirteenth aspect, the method for forming a film according to the twelfth aspect, including a step of coating and baking the film forming composition according to any one of the first aspect to the ninth aspect on a substrate,
As a fourteenth aspect, an antireflection film obtained from the film forming composition according to any one of the first aspect to the ninth aspect,
As a fifteenth aspect, an apparatus having an electronic device obtained by using the film forming composition according to any one of the first to ninth aspects, and as a sixteenth aspect, an electronic device is a liquid crystal display, plasma The device according to the fifteenth aspect, which is a display, a cathode ray tube, an organic light emitting display, electronic paper, an optical semiconductor (LED), a solid-state imaging device, a solar cell, or an organic thin film transistor.

本発明の完全加水分解型のポリシロキサンと分散粒子径が100nm以下のシリカ微粒子とから成る組成物は、膜硬度が低いシリカ微粒子表面のシラノールを反応点であるシラノールの多い完全加水分解型のポリシロキサンにより熱硬化させるので、低屈折率で且つ、膜硬度の高い膜が得られる。すなわち本発明は、低屈折率を有し、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を達成し得る表示デバイス用膜作製に好適な膜形成用組成物を提供する。
従って、本発明によって得られた膜は低屈折率、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を一度に満たすことが可能であり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、光半導体(LED)、固体撮像素子、太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの電子デバイスとして好適に用いることができる。
The composition comprising the fully hydrolyzed polysiloxane of the present invention and silica fine particles having a dispersed particle size of 100 nm or less is a completely hydrolyzed polysiloxane having a high silanol reaction point of silanol on the surface of the silica fine particles having a low film hardness. Since it is thermally cured with siloxane, a film having a low refractive index and a high film hardness can be obtained. That is, the present invention provides a film-forming composition suitable for producing a film for a display device that has a low refractive index and can achieve high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness.
Therefore, the film obtained by the present invention can satisfy low refractive index, high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness at one time, and can be used for liquid crystal display, plasma display, cathode ray tube, organic light emission. It can be suitably used as an electronic device such as a display, electronic paper, an optical semiconductor (LED), a solid-state imaging device, a solar cell, and an organic thin film transistor.

P1のH−NMRスペクトルを示す図It shows a 1 H-NMR spectrum of the P1 P2のH−NMRスペクトルを示す図It shows a 1 H-NMR spectrum of P2 V1の200℃5分間の耐熱性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the 200 degreeC heat resistant test of V1 for 5 minutes V1の250℃5分間の耐熱性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the heat resistance test of 250 degreeC for 5 minutes of V1 V1の300℃5分間の耐熱性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after 300 degreeC 5 minute heat resistance test of V1 V2の200℃5分間の耐熱性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the 200 degreeC 5-minute heat resistance test of V2. V2の250℃5分間の耐熱性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the heat resistance test of 250 degreeC for 5 minutes of V2. V2の300℃5分間の耐熱性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after 300 degreeC 5 minute heat resistance test of V2. V1の耐光性試験前の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance before the light resistance test of V1 V1の耐光性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the light resistance test of V1 V2の耐光性試験前の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance before the light resistance test of V2 V2の耐光性試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the light resistance test of V2 V1の恒温恒湿試験前の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance before the constant temperature and humidity test of V1 V1の恒温恒湿試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the constant temperature and humidity test of V1 V2の恒温恒湿試験前の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance before the constant temperature and humidity test of V2. V2の恒温恒湿試験後の光透過率を示す図The figure which shows the light transmittance after the constant temperature and humidity test of V2.

一般に、633nmの波長で1.30以下の低屈折率を発現するためには、ポリシロキサンについて1.30以上の屈折率を発現する部位を少なくすることが必要である。そして、添加する無機粒子は異形化することも低屈折率化に貢献すると考えられる。   In general, in order to develop a low refractive index of 1.30 or less at a wavelength of 633 nm, it is necessary to reduce the number of portions that exhibit a refractive index of 1.30 or more in the polysiloxane. And, it is considered that the inorganic particles to be added are deformed to contribute to the reduction of the refractive index.

また、完全加水分解型のポリシロキサンと、部分加水分解型のポリシロキサンを用いた組成物とを比較すると以下の特徴がある。
部分加水分解型のポリシロキサンは、水酸基等の官能基を含むアルコールを加水分解又は重縮合時の溶剤に使用して得られたポリマーを指す。部分加水分解型のポリシロキサンは加水分解し、重縮合する段階で溶剤のアルコール又はモノマーのシランアルコキシドから生成するアルコールが前記加水分解で生成したシラノール基と反応しシランアルコキシドの形で残存している。また、溶液状態ではポリマー中のシラノール基とシランアルコキシドは化学的に平衡反応であるため、アルコールを加水分解及び縮合時の溶剤に選択するとシランアルコキシドの残留割合が多いポリシロキサンとなる。
一方で完全加水分解型のポリシロキサンは水酸基を含まない非アルコールを加水分解及び縮合時の溶剤に用いて得られたポリマーを指す。完全加水分解型のポリシロキサンは加水分解及び重縮合時の溶剤である非アルコール溶剤がポリマーのシラノールを末端封止する水酸基を有していないため、得られたポリマーはシラノールの残留割合が多いポリシロキサンとなる。
そして、部分加水分解型のポリシロキサンに含有しているシランアルコキシドは炭素などの有機基を示し、屈折率を増加させる部位である。一方で、完全加水分解型のポリシロキサンはシランアルコキシドの残留割合が極めて低いことから、炭素のような屈折率を高める部位をほとんど有していない。
また、完全加水分解型のポリシロキサンはシラノールが多く残留しているため、シリカ微粒子表面のシラノールと外部刺激として熱がかかったときに、重縮合を開始し、強固で高硬度な膜を形成できる。しかし、部分加水分解型のポリテオスはシランアルコキシドが多く残存しているため、シリカ微粒子のシラノールと反応する際に一旦加水分解を経由しなければならず、別途、添加剤などの添加が必要となる。この場合添加剤はシラノールの生成促進剤や、シランアルコキシドの分解促進剤が挙げられるが、これらの添加剤は有機基や金属を含んで屈折率を高めるため、本発明の組成物には不向きである。
Further, when the completely hydrolyzed polysiloxane and the composition using the partially hydrolyzed polysiloxane are compared, the following characteristics are obtained.
The partially hydrolyzed polysiloxane refers to a polymer obtained by using an alcohol containing a functional group such as a hydroxyl group as a solvent during hydrolysis or polycondensation. The partially hydrolyzed polysiloxane is hydrolyzed and in the polycondensation stage, the alcohol produced from the solvent alcohol or the monomer silane alkoxide reacts with the silanol group produced by the hydrolysis and remains in the form of silane alkoxide. . Moreover, since silanol groups and silane alkoxides in the polymer are chemically balanced in a solution state, polysiloxane having a large residual ratio of silane alkoxides is obtained when alcohol is selected as a solvent for hydrolysis and condensation.
On the other hand, the fully hydrolyzed polysiloxane refers to a polymer obtained by using a non-alcohol containing no hydroxyl group as a solvent for hydrolysis and condensation. In a fully hydrolyzed polysiloxane, the non-alcohol solvent, which is a solvent for hydrolysis and polycondensation, does not have a hydroxyl group that clogs the silanol of the polymer, so that the polymer obtained has a high residual ratio of silanol. It becomes siloxane.
The silane alkoxide contained in the partially hydrolyzed polysiloxane shows an organic group such as carbon and is a part that increases the refractive index. On the other hand, since a fully hydrolyzed polysiloxane has a very low residual ratio of silane alkoxide, it has almost no portion that increases the refractive index such as carbon.
In addition, since the fully hydrolyzed polysiloxane contains a large amount of silanol, polycondensation can be initiated when heat is applied as an external stimulus to silanol on the surface of the silica fine particles, and a strong and high hardness film can be formed. . However, in the partially hydrolyzed polytheos, a large amount of silane alkoxide remains, so when it reacts with silanol of silica fine particles, it must go through hydrolysis once, and it is necessary to add an additive or the like separately. . In this case, examples of the additive include a silanol production accelerator and a silane alkoxide decomposition accelerator, but these additives contain organic groups and metals to increase the refractive index and are not suitable for the composition of the present invention. is there.

さらに無機粒子については、BET法による比表面積から計算される平均粒子径(粒子径A)と、動的光散乱法による分散粒子径(粒子径B)との比は、無機粒子の異形化を示す尺度の一つであると考えられる。真球状であるとして計算された粒子径Aに対して、実際の液中での粒子径Bとの比を比較することによりその無機粒子の異形化度が推測される。(粒子径B)/(粒子径A)の比が大きくなるにつれて、無機粒子の異形化が進み、得られる被膜中での空隙部分が増えるものと考えられる。
無機粒子(B)がBET法による比表面積から計算される平均粒子径(粒子径A)が5乃至60nmであり、動的光散乱法による分散粒子径(粒子径B)が50乃至250nmであり、粒子径B/粒子径Aが1.1以上である無機粒子を導入することにより、得られる膜中に微少な空気層(屈折率1.00)が導入されることにより低屈折率化を達成することができる。
In addition, for inorganic particles, the ratio of the average particle size (particle size A) calculated from the specific surface area by the BET method to the dispersed particle size (particle size B) by the dynamic light scattering method is determined by deforming the inorganic particles. It is considered to be one of the scales shown. By comparing the ratio of the particle diameter A calculated as being spherical with the particle diameter B in the actual liquid, the degree of irregularity of the inorganic particles is estimated. It is considered that as the ratio of (particle diameter B) / (particle diameter A) increases, the irregular shape of the inorganic particles proceeds and the voids in the resulting coating increase.
The inorganic particles (B) have an average particle size (particle size A) calculated from a specific surface area by the BET method of 5 to 60 nm, and a dispersed particle size (particle size B) by the dynamic light scattering method of 50 to 250 nm. By introducing inorganic particles having a particle diameter B / particle diameter A of 1.1 or more, a small air layer (refractive index 1.00) is introduced into the resulting film, thereby reducing the refractive index. Can be achieved.

本発明は以上の点に鑑みて、加水分解性シランを非アルコール溶剤中で加水分解し縮合して得られる重量平均分子量1000乃至20000のケイ素化合物(A)と、BET法による比表面積から計算される1乃至100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)と、溶剤(C)とを含む膜形成用組成物である。   In view of the above points, the present invention is calculated from a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 1,000 to 20,000 obtained by hydrolysis and condensation of a hydrolyzable silane in a non-alcohol solvent, and a specific surface area by the BET method. A film-forming composition comprising inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a solvent (C).

上記膜形成用塗布液の固形分濃度は、目的の膜形成用被膜の膜厚を得られるように調製されていれば良く、0.1乃至50質量%、又は1乃至30質量%、又は5乃至20質量%の濃度範囲とすることができる。固形分は膜形成用組成物から溶剤を除去した残りの割合である。
固形分換算で無機粒子(B)を100質量部としたときに、ケイ素化合物(A)を0.1乃至50質量部の範囲で加えることができ、好ましくは0.1乃至30質量部であり、膜質を保持し、安定した低屈折率を得るために、より好ましくは1乃至20質量部である。
The solid content concentration of the film-forming coating solution only needs to be adjusted so as to obtain the film thickness of the target film-forming film, and is 0.1 to 50% by mass, 1 to 30% by mass, or 5 The concentration range may be 20 to 20% by mass. The solid content is the remaining ratio after the solvent is removed from the film-forming composition.
When the inorganic particles (B) are 100 parts by mass in terms of solid content, the silicon compound (A) can be added in the range of 0.1 to 50 parts by mass, preferably 0.1 to 30 parts by mass. In order to maintain the film quality and obtain a stable low refractive index, the amount is more preferably 1 to 20 parts by mass.

本発明に用いられるケイ素化合物(A)は式(1)で示される加水分解性シランの加水分解縮合物である。この加水分解縮合物には加水分解物を含んでいても良い。
加水分解物はシランモノマーの加水分解基が加水分解を生じシラノール基を生成したものである。その加水分解縮合物は加水分解物中のシラノール基同士が脱水縮合を起こした加水分解縮合物であり、ポリシロキサンを形成したものであり、縮合物の末端は通常、シラノール基を有している。ケイ素化合物(A)は多くが加水分解縮合物(ポリシロキサン)であるが、その前駆体である加水分解物を有していても良い。
The silicon compound (A) used in the present invention is a hydrolysis condensate of a hydrolyzable silane represented by the formula (1). This hydrolysis-condensation product may contain a hydrolysis product.
The hydrolyzate is a product in which the hydrolyzable group of the silane monomer is hydrolyzed to produce a silanol group. The hydrolyzed condensate is a hydrolyzed condensate in which silanol groups in the hydrolyzed product undergo dehydration condensation and forms a polysiloxane, and the terminal of the condensate usually has a silanol group. . Most of the silicon compound (A) is a hydrolysis condensate (polysiloxane), but may have a hydrolyzate that is a precursor thereof.

式(1)中のRはアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示す。R 1 in Formula (1) represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group.

アルコキシ基としては炭素数1乃至20のアルコキシ基が例示され、直鎖、分岐、環状のアルキル部分を有するアルコキシ基が挙げられ、例えばメトキシ基、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−ペントキシ基、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、及び1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基等が挙げられる。   Examples of the alkoxy group include an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and examples include an alkoxy group having a linear, branched, or cyclic alkyl moiety, such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, n -Butoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, n-pentoxy group, 1-methyl-n-butoxy group, 2-methyl-n-butoxy group, 3-methyl-n-butoxy group, 1 , 1-dimethyl-n-propoxy group, 1,2-dimethyl-n-propoxy group, 2,2-dimethyl-n-propoxy group, 1-ethyl-n-propoxy group, n-hexyloxy group, 1-methyl -N-pentyloxy group, 2-methyl-n-pentyloxy group, 3-methyl-n-pentyloxy group, 4-methyl-n-pentyloxy group, 1,1-dimethyl -N-butoxy group, 1,2-dimethyl-n-butoxy group, 1,3-dimethyl-n-butoxy group, 2,2-dimethyl-n-butoxy group, 2,3-dimethyl-n-butoxy group, 3,3-dimethyl-n-butoxy group, 1-ethyl-n-butoxy group, 2-ethyl-n-butoxy group, 1,1,2-trimethyl-n-propoxy group, 1,2,2, -trimethyl -N-propoxy group, 1-ethyl-1-methyl-n-propoxy group, 1-ethyl-2-methyl-n-propoxy group and the like can be mentioned.

アシルオキシ基としては炭素数2乃至20のアシルオキシ基が例示され、例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、イソブチルカルボニルオキシ基、s−ブチルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基、n−ペンチルカルボニルオキシ基、1−メチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2−メチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、3−メチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,1−ジメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1,2−ジメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、2,2−ジメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1−エチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、n−ヘキシルカルボニルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,2−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,3−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2,2−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2,3−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、3,3−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1−エチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2−エチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1,2,2−トリメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1−エチル−2−メチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基、及びトシルカルボニルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the acyloxy group include an acyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, such as a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an isopropylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, and an isobutylcarbonyloxy group. , S-butylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, n-pentylcarbonyloxy group, 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 3-methyl-n- Butylcarbonyloxy group, 1,1-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 2,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1-ethyl-n- Propylcarbonyloxy group, n-hexyl Rubonyloxy group, 1-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 3-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 4-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 1, 1-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,2-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 2,2-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 2,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 3,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1-ethyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-ethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1, 1,2-trimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1,2,2-trimethyl-n-propylcarbonyloxy group, -Ethyl-1-methyl-n-propylcarbonyloxy group, 1-ethyl-2-methyl-n-propylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, tosylcarbonyloxy group, and the like, but are not limited thereto. It is not a thing.

また、加水分解基としてのハロゲン基はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。   Examples of the halogen group as the hydrolyzable group include fluorine, chlorine, bromine and iodine.

上記式(1)で表される加水分解性シランは例えば以下に例示される。
テトラメトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラクロルシラン、等が挙げられるが、4官能のシロキサンモノマーであれば良く、これらに限定されるものではない。これらの中でもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランは好適に使用することができる。加水分解性シランは、市販品を用いることができる。
Examples of the hydrolyzable silane represented by the above formula (1) are shown below.
Examples include tetramethoxysilane, tetraacetoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetraacetoxysilane, tetrachlorosilane, and the like. However, the present invention is not limited to these. Among these, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane can be preferably used. A commercially available product can be used as the hydrolyzable silane.

式(1)で表される水分解性シランを加水分解し縮合しその加水分解縮合物を含むケイ素化合物(A)は重量平均分子量1000乃至20000、又は1000乃至5000の縮合物とすることができる。これらの分子量はGPC分析によるポリスチレン換算で得られる分子量である。 The silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate obtained by hydrolyzing and condensing the water-decomposable silane represented by the formula (1) can be a condensate having a weight average molecular weight of 1000 to 20000, or 1000 to 5000. . These molecular weights are molecular weights obtained in terms of polystyrene by GPC analysis.

加水分解触媒としての有機酸は、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等を挙げることができる。
加水分解触媒としての無機酸は、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等を挙げることができる。
Organic acids as hydrolysis catalysts are, for example, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacin Acid, gallic acid, butyric acid, merit acid, arachidonic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfone Examples include acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid and the like.
Examples of the inorganic acid as the hydrolysis catalyst include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid.

加水分解触媒としての有機塩基は、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン等を挙げることができる。   Organic bases as hydrolysis catalysts include, for example, pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooctane, diazine. Examples thereof include zabicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene and the like.

無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。これら触媒の内、金属キレート化合物、有機酸、無機酸が好ましく、これらは1種あるいは2種以上を同時に使用しても良い。   Examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like. Of these catalysts, metal chelate compounds, organic acids, and inorganic acids are preferred, and these may be used alone or in combination of two or more.

加水分解触媒は揮発性の無機酸、例えば塩酸を好適に用いることができる。アルコキシシリル基、アシロキシシリル基、ハロゲン化シリル基の加水分解には、上記加水分解基の1モル当たり、0.1乃至100モル、又は0.1乃至10モル、又は1乃至5モル、又は2乃至3.5モルの水を用いる。   As the hydrolysis catalyst, a volatile inorganic acid such as hydrochloric acid can be preferably used. For hydrolysis of an alkoxysilyl group, an acyloxysilyl group, and a halogenated silyl group, 0.1 to 100 mol, or 0.1 to 10 mol, or 1 to 5 mol, or 1 mol per mol of the hydrolyzable group, or 2 to 3.5 moles of water are used.

加水分解と縮合を行う際の反応温度は、通常は20℃(室温)から加水分解に用いられる溶剤の常圧下の還流温度の範囲で行われる。また、加圧下で行うことができ、例えば液温200℃程度まで昇温することができる。
加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を得る方法としては、例えば、加水分解性シラン、非アルコール溶剤、純水及び酸触媒の混合物を加熱する方法が挙げられる。具体的には、あらかじめアセトンに加水分解性シランを溶解させ、塩酸と純水を加えて塩酸水溶液とした後、これを加水分解性シラン溶液中に滴下し、加熱する方法である。その際、塩酸の量は、加水分解性シランが有する全加水分解基(全アルコキシ基)の1モルに対して0.0001乃至0.5モルとすることが一般的である。この方法における加熱は、液温50乃至180℃で行うことができ、好ましくは、液の蒸発、揮散等が起こらないように、例えば、密閉容器中の還流下で数十分から十数時間行われる。
The reaction temperature for carrying out the hydrolysis and condensation is usually in the range of 20 ° C. (room temperature) to the reflux temperature under normal pressure of the solvent used for the hydrolysis. Moreover, it can carry out under pressure, for example, can heat up to about 200 degreeC of liquid temperature.
Examples of the method for obtaining the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) include a method of heating a mixture of hydrolyzable silane, non-alcohol solvent, pure water and acid catalyst. Specifically, the hydrolyzable silane is dissolved in acetone in advance, and hydrochloric acid and pure water are added to form an aqueous hydrochloric acid solution, which is then dropped into the hydrolyzable silane solution and heated. In that case, the amount of hydrochloric acid is generally 0.0001 to 0.5 mol with respect to 1 mol of all hydrolyzable groups (total alkoxy groups) of the hydrolyzable silane. The heating in this method can be performed at a liquid temperature of 50 to 180 ° C., and is preferably performed, for example, for several tens of minutes to several tens of hours under reflux in a sealed container so that the liquid does not evaporate or volatilize. Is called.

加水分解と縮合に用いられる非アルコール溶剤としては、例えばn−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン、n−ヘプタン、イソヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンセン、イソプロピルベンセン、ジエチルベンゼン、イソブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−イソプロピルベンセン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−イソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−イソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;エチルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤等を挙げることができる。これらの溶剤は1種又は2種以上の組み合わせで用いることができる。中でもアセトン等のケトン系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤が好ましく、特にアセトンを好適に用いることができる。   Non-alcohol solvents used for hydrolysis and condensation include, for example, n-pentane, isopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, isoheptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, isooctane, cyclohexane, methyl Aliphatic hydrocarbon solvents such as cyclohexane; aromatics such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propyl benzene, isopropyl benzene, diethyl benzene, isobutyl benzene, triethyl benzene, di-isopropyl benzene, trimethyl benzene, etc. Group hydrocarbon solvents: acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-isobutyl ketone, methyl-n-pen Ketone ketone solvents such as ethyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-isobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone; ethyl ether, isopropyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, Examples thereof include ether solvents such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. These solvents can be used alone or in combination of two or more. Of these, ketone solvents such as acetone and ether solvents such as tetrahydrofuran are preferable, and acetone can be particularly preferably used.

加水分解性シランを非アルコール溶剤中で加水分解し、その加水分解物を縮合反応することによって加水分解縮合物(ポリシロキサン)が得られ、その縮合物は加水分解溶剤中に溶解しているポリシロキサンワニスとして得られる。   Hydrolyzable silane is hydrolyzed in a non-alcohol solvent, and the hydrolyzate is subjected to a condensation reaction to obtain a hydrolyzed condensate (polysiloxane). The condensate is dissolved in the hydrolyzed solvent. Obtained as a siloxane varnish.

得られた加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)の溶剤は置換しても良い。具体的には、加水分解と縮合時の溶剤(合成時溶剤)にアセトンを選択した場合、アセトン中でポリシロキサンが得られた後にその合成の際の溶剤と同量の置換用溶剤を加えて他の溶剤に置き換える時に、エバポレーターなどで共沸させアセトンを留去しても良い。その時に、加水分解性シランの加水分解によって生じた反応物(例えばメタノール、エタノール)を同時に留去することができる。また、揮発性の酸触媒を用いた場合には同時に除去できる。   You may substitute the solvent of the silicon compound (A) containing the obtained hydrolysis-condensation product (polysiloxane). Specifically, when acetone is selected as a solvent for hydrolysis and condensation (solvent for synthesis), after the polysiloxane is obtained in acetone, the same amount of substitution solvent as that for the synthesis is added. When replacing with another solvent, the acetone may be distilled off azeotropically with an evaporator or the like. At that time, reactants (for example, methanol, ethanol) generated by hydrolysis of the hydrolyzable silane can be distilled off simultaneously. Further, when a volatile acid catalyst is used, it can be removed at the same time.

この置換用溶剤は加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)をワニスにする時の溶剤成分になる。   This substitution solvent becomes a solvent component when the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) is used as a varnish.

溶剤置換の際の合成時溶剤は共沸して留去するため置換用溶剤よりも沸点が低いことが好ましい。例えば、加水分解と縮合時の溶剤はアセトン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、置換用溶剤はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。   The solvent at the time of synthesis at the time of solvent substitution is preferably azeotropically distilled off, and therefore has a lower boiling point than the solvent for substitution. For example, the solvent for hydrolysis and condensation includes acetone, tetrahydrofuran and the like, and the substitution solvent includes propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.

上記加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニスの希釈や置換等に用いる溶剤(C)は、加水分解性シランの加水分解と縮重合に用いた非アルコール溶媒と同じでも良いし別の溶剤でも良い。そして加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニス中の溶剤は、上記溶剤(C)とすることができる。
ケイ素化合物(A)のワニスとして用いる場合に、ワニス中でのケイ素化合物(A)の濃度は0.1乃至60質量%の範囲で用いることができる。
The solvent (C) used for diluting or replacing the varnish of the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) may be the same as the non-alcohol solvent used for hydrolysis and condensation polymerization of the hydrolyzable silane. Good or another solvent may be used. And the solvent in the varnish of the silicon compound (A) containing a hydrolysis-condensation product (polysiloxane) can be said solvent (C).
When used as a varnish of the silicon compound (A), the concentration of the silicon compound (A) in the varnish can be used in the range of 0.1 to 60% by mass.

上記溶剤(C)の具体例としては、トルエン、p−キシレン、o−キシレン、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、エチレングリコー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−ブチルラクトン、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、メチルノーマルブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピルケトン、酢酸ノーマルプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ノーマルブチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、tert−ブタノール、アリルアルコール、ノーマルプロパノール、2−メチル−2−ブタノール、イソブタノール、ノーマルブタノール、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−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、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、イソプロピルエーテル、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、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−ピロリジノンが挙げられる。   Specific examples of the solvent (C) include toluene, p-xylene, o-xylene, styrene, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl. Ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether Diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol, 1-octanol, ethylene glycol, hexylene glycol, trimethylene glycol, 1-methoxy- 2-butanol, cyclohexanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol, benzyl alcohol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, γ-butyl Lactone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, diethyl ketone, methyl iso Butyl ketone, methyl normal butyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, isopropyl ketone, normal propyl acetate, isobutyl acetate, normal butyl acetate, methanol, ethanol, isopropanol, tert-butanol, allyl alcohol, normal propanol, 2-methyl-2-butanol , Isobutanol, normal butanol, 2-methyl-1-butanol, 1-pentanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-ethylhexanol, 1-octanol, ethylene glycol, hexylene glycol, trimethylene glycol, 1 -Methoxy-2-butanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol, benzyl alcohol, isopropyl Ether, 1,4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, dimethyl sulfoxide, N-cyclohexyl-2-pyrrolidinone Can be mentioned.

本発明の(C)成分である溶剤は、(A)成分を得た溶剤と同様の非アルコール溶剤が好ましいが、本発明の膜形成用塗布液の保存安定性を著しく損ねなければ特に限定されない。上述した、一般的な有機溶剤を用いることができる。   The solvent which is the component (C) of the present invention is preferably a non-alcohol solvent similar to the solvent from which the component (A) was obtained, but is not particularly limited as long as the storage stability of the coating liquid for film formation of the present invention is not significantly impaired. . The general organic solvent mentioned above can be used.

加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)と、平均粒子径が1乃至100nmの無機粒子(B)との相溶性の観点から、溶剤(C)はより好ましくは、ブタノール、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、へキシレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジ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モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノン、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、乳酸エチルエステル等が挙げられる。   From the viewpoint of compatibility between the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) and the inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm, the solvent (C) is more preferably butanol, di- Acetone alcohol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, hexylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, Examples include propylene glycol monobutyl ether, cyclohexanone, acetic acid methyl ester, acetic acid ethyl ester, and lactate ethyl ester.

本発明の加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)は水酸基を含まない非アルコールを加水分解及び重縮合時の溶剤に用いて得られ、本明細書中では完全加水分解型のポリシロキサンと呼称し、加水分解率の高いポリシロキサンである。一方、水酸基を含むアルコールを加水分解又は重縮合時の溶剤に用いて得られたポリマーは部分加水分解型のポリシロキサンと呼称し区別する。完全加水分解型と部分加水分解型とは、ポリマー末端のシラノール(Si−OH)の存在量が異なることが大きな違いであり、完全加水分解型のポリシロキサンはSi−OHが部分加水分解型のポリシロキサンよりも多く存在している。Si−OHの存在量は、非アルコール溶剤に置換したワニスを用いて、固形分量を同一とし、H−NMRで定量すれば良い。定量はポリシロキサンのSi−OHのピークを積分してピーク面積を算出したプロトン数と内標若しくは溶媒のピークを積分してピーク面積を算出したプロトン数を比較することで決定できる。
内標若しくは溶媒のピークから算出されたプロトン数を1.00としたときに完全加水分解型のポリシロキサンのSi−OHの算出したプロトン数は0.1以上、好ましくは0.2以上である。一方、部分加水分解型のポリシロキサンは内標若しくは溶媒のピークから算出されたプロトン数を1.00としたときに、ポリシロキサンのSi−OHの算出したプロトン数は0.1未満として定義する。
The silicon compound (A) containing the hydrolysis-condensation product (polysiloxane) of the present invention is obtained by using a non-alcohol containing no hydroxyl group as a solvent for hydrolysis and polycondensation. This polysiloxane is called polysiloxane and has a high hydrolysis rate. On the other hand, a polymer obtained by using an alcohol containing a hydroxyl group as a solvent for hydrolysis or polycondensation is referred to as a partially hydrolyzed polysiloxane for distinction. The major difference between the fully hydrolyzed type and the partially hydrolyzed type is that the abundance of silanol (Si-OH) at the end of the polymer is different, and the fully hydrolyzed polysiloxane has a partially hydrolyzed Si-OH. There are more than polysiloxanes. The abundance of Si—OH may be quantified by 1 H-NMR with the same solid content using a varnish substituted with a non-alcohol solvent. The quantification can be determined by comparing the number of protons obtained by integrating the Si-OH peak of polysiloxane and calculating the peak area with the number of protons obtained by integrating the peak of the internal standard or the solvent and calculating the peak area.
When the proton number calculated from the peak of the internal standard or the solvent is 1.00, the calculated proton number of Si-OH of the fully hydrolyzed polysiloxane is 0.1 or more, preferably 0.2 or more. . On the other hand, the partially hydrolyzed polysiloxane is defined as the number of protons calculated by the Si-OH of the polysiloxane being less than 0.1 when the number of protons calculated from the internal standard or the peak of the solvent is 1.00. .

本発明に用いられる(B)成分は1乃至100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)である。上記無機粒子(B)の屈折率は1.15乃至1.50、又は1.20乃至1.50、又は1.30乃至1.50、又は1.30乃至1.45の範囲を選択することができる。   The component (B) used in the present invention is inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm. The refractive index of the inorganic particles (B) is selected from the range of 1.15 to 1.50, 1.20 to 1.50, 1.30 to 1.50, or 1.30 to 1.45. Can do.

上述した完全加水分解型のポリシロキサンと共に本発明の組成物を構成する無機粒子の種類としては、特に限定されるものではないが、本発明においては特に、珪素酸化物又は珪素を含む複合酸化物が好適である。   The kind of inorganic particles constituting the composition of the present invention together with the above fully hydrolyzed polysiloxane is not particularly limited, but in the present invention, silicon oxide or a composite oxide containing silicon is particularly used. Is preferred.

なお、無機粒子は単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。   The inorganic particles may be used alone or in combination of two or more.

無機粒子を構成する酸化物の具体例としては、SiOや、SiOを含んだ複合酸化物などが挙げられる。この複合酸化物とは、粒子の製造段階で2種以上の無機酸化物を混合させたものである。Specific examples of the oxide constituting the inorganic particles include SiO 2 and composite oxides containing SiO 2 . This composite oxide is a mixture of two or more inorganic oxides at the particle production stage.

さらに、これらの化合物は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができ、さらに他の酸化物と混合して用いてもよい。
本発明に用いられる(B)成分はBET法による比表面積から計算される平均粒子径が1乃至100nm、又は5乃至100nm、又は5乃至60nmの無機粒子(B−1)を用いることができる。
そして、本発明に用いられる(B)成分は、BET法による比表面積から計算される平均粒子径が1乃至100nm、又は5乃至100nm、又は5乃至60nmであり、屈折率が1.15乃至1.50の無機粒子(B−1)を用いることができる。
無機粒子(B)がBET法による比表面積から計算される平均粒子径(粒子径A)が5乃至60nm、動的光散乱法による分散粒子径(粒子径B)が50乃至250nmであり、粒子径B/粒子径Aが1.1以上の無機粒子(B−1)を挙げることができる。
Furthermore, these compounds can be used alone or in admixture of two or more, and may be used in admixture with other oxides.
As the component (B) used in the present invention, inorganic particles (B-1) having an average particle diameter of 1 to 100 nm, 5 to 100 nm, or 5 to 60 nm calculated from the specific surface area by the BET method can be used.
The component (B) used in the present invention has an average particle diameter calculated from a specific surface area by the BET method of 1 to 100 nm, 5 to 100 nm, or 5 to 60 nm, and a refractive index of 1.15 to 1. .50 inorganic particles (B-1) can be used.
The inorganic particles (B) have an average particle size (particle size A) calculated from a specific surface area by the BET method of 5 to 60 nm, a dispersed particle size (particle size B) by the dynamic light scattering method of 50 to 250 nm, The inorganic particle (B-1) whose diameter B / particle diameter A is 1.1 or more can be mentioned.

上記無機粒子(B−1)の粒子径としては、BET法による比表面積から計算される平均粒子径(粒子径A)が5乃至60nm、動的光散乱法による分散粒子径(粒子径B)が50乃至250nmが好ましい。
また粒子径Aと粒子径Bの関係は粒子径B/粒子径Aが1.1以上、例えば1.1乃至50.0、又は1.1乃至20.0、又は1.1乃至10.0、又は1.1乃至5.0、又は1.4乃至20.0、又は1.4乃至10.0、又は1.4乃至5.0の範囲を選択することができる。
上記粒子径については平均粒子径又は分散粒子径の異なる微粒子を混合して用いても良い。
As the particle size of the inorganic particles (B-1), the average particle size (particle size A) calculated from the specific surface area by the BET method is 5 to 60 nm, and the dispersed particle size (particle size B) by the dynamic light scattering method. Is preferably 50 to 250 nm.
The relationship between the particle diameter A and the particle diameter B is such that the particle diameter B / particle diameter A is 1.1 or more, for example 1.1 to 50.0, or 1.1 to 20.0, or 1.1 to 10.0. Or 1.1 to 5.0, or 1.4 to 20.0, or 1.4 to 10.0, or 1.4 to 5.0.
As for the particle diameter, fine particles having different average particle diameters or dispersed particle diameters may be mixed and used.

また、上記無機粒子を用いる際には、粒子をそのまま用いてもよく、粒子を水または有機溶媒に予め分散させたコロイド状態のもの(コロイド粒子を分散媒に分散したもの。即ち、ゾル)を用いてもよい。ゾル中での無機粒子の濃度は0.1乃至60質量%の範囲で用いることができる。   Further, when using the inorganic particles, the particles may be used as they are, and those in a colloidal state in which the particles are previously dispersed in water or an organic solvent (in which colloidal particles are dispersed in a dispersion medium, ie, sol). It may be used. The concentration of the inorganic particles in the sol can be used in the range of 0.1 to 60% by mass.

水性媒体に無機粒子を分散した水ゾルの分散媒を、水から有機溶媒に置換した有機溶媒ゾルを用いることができる。この分散媒(C’)は、加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニスの希釈や置換等に用いる溶剤(C)と合体して本発明に用いられる溶剤(C)とすることができる。   An organic solvent sol in which a dispersion medium of a water sol in which inorganic particles are dispersed in an aqueous medium is substituted from water to an organic solvent can be used. This dispersion medium (C ′) is combined with the solvent (C) used for diluting or replacing the varnish of the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) and used in the present invention. It can be.

従って、分散媒(C’)は上記溶剤(C)と同じものを用いることができる。   Therefore, the same dispersion medium (C ′) as the solvent (C) can be used.

さらに、無機粒子を、酸化ケイ素、有機ケイ素化合物、有機金属化合物などでもって表面処理した粒子を用いてもよい。
なお、酸化ケイ素による処理とは、無機粒子を含む分散体中で粒子表面に、酸化ケイ素物質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、有機金属化合物による処理とは、無機粒子を含む分散体中に、これらの化合物を添加し、無機粒子の表面にこれらの化合物、又はこれらの化合物の反応生成物を吸着又は結合させるものである。
上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、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。
Furthermore, particles obtained by surface treatment of inorganic particles with silicon oxide, organosilicon compounds, organometallic compounds, or the like may be used.
The treatment with silicon oxide is a method in which a silicon oxide substance is grown on a particle surface in a dispersion containing inorganic particles by a known method. The treatment with an organosilicon compound or an organometallic compound means that these compounds are added to a dispersion containing inorganic particles, and these compounds or reaction products of these compounds are adsorbed or bonded to the surface of the inorganic particles. Is.
Examples of the organosilicon compound include silane coupling agents and silanes. Specific examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl). ) Ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylditriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyl Dimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (A Noethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyltriethoxysilane, 3-amino Propyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltri Examples include methoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
Specific examples of silane include methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldisilane. Ethoxysilane phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, etc. It is done.

上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 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。   Examples of the organometallic compound include titanate coupling agents and aluminum coupling agents, and specific examples of titanate coupling agents include Preneact KR TTS, KR 46B, KR 38B, KR 138S, KR238S, 338X, Specific examples of KR 44, KR 9SA, KR ET5, KR ET (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) and aluminum coupling agents include Plenact AL-M (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) and the like.

これら有機ケイ素化合物、有機金属化合物の使用量は、上記無機粒子100質量部に対して2乃至100質量部が好ましい。   The use amount of these organosilicon compounds and organometallic compounds is preferably 2 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles.

無機粒子(B−1)に用いられる金属酸化物コロイド粒子は、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。   The metal oxide colloidal particles used for the inorganic particles (B-1) can be produced by a known method, for example, an ion exchange method, a peptization method, a hydrolysis method, or a reaction method.

イオン交換法としては、例えば、上記金属の塩をイオン交換樹脂で処理し、対イオンを除去して粒子を生成する方法が挙げられる。   Examples of the ion exchange method include a method in which the metal salt is treated with an ion exchange resin to remove counter ions and generate particles.

解こう法としては、上記金属の塩を酸、又は塩基で中和する、又は上記金属のアルコキシドを加水分解、または上記金属の塩基性塩を加熱下で加水分解して得られた沈殿物又はゲルから、不要の電解質を除去する又は分散に必要なイオンを添加する方法などが挙げられる。反応法の例としては、上記金属の粉末と酸とを反応させる方法等が挙げられる。   Peptides include neutralization of the metal salt with an acid or base, hydrolysis of the metal alkoxide, or precipitation obtained by hydrolysis of the metal basic salt under heating, or Examples thereof include a method of removing unnecessary electrolyte from the gel or adding ions necessary for dispersion. Examples of the reaction method include a method of reacting the metal powder with an acid.

また、本発明では無機粒子(B)が、外殻と内部を有し、内部が多孔質又は空洞であり、平均粒子径が15乃至100nmの無機粒子(B−2)を用いることができる。この無機粒子(B−2)はシリカ粒子を用いることができる。   Further, in the present invention, inorganic particles (B-2) having an outer shell and an inside, the inside being porous or hollow, and an average particle diameter of 15 to 100 nm can be used. Silica particles can be used as the inorganic particles (B-2).

無機粒子(B−2)として、外殻と内部を有し内部が多孔質又は空洞である無機粒子(中空構造を有する粒子)を用いる場合、その製法は例えば、アルカリ性の複合無機酸化物又はその粒子の水溶液を形成した後、ケイ素以外の元素を除去して粒子内部に空洞を形成した後、珪酸液を添加して該微粒子にシリカ被覆層を形成して得られる。この無機粒子(B−2)の屈折率は1.15乃至1.50の範囲とすることができる。   When using inorganic particles (particles having a hollow structure) having an outer shell and an interior and porous or hollow inside as the inorganic particles (B-2), the production method thereof is, for example, an alkaline composite inorganic oxide or its After forming an aqueous solution of particles, elements other than silicon are removed to form cavities inside the particles, and then a silica coating layer is formed on the fine particles by adding a silicic acid solution. The refractive index of the inorganic particles (B-2) can be in the range of 1.15 to 1.50.

複合無機酸化物は(シリカ以外の無機酸化物)/(シリカ)のモル比が0.2乃至1.2、又は0.3乃至1.0の範囲であり、電解質塩とシリカが(電解質塩)/(シリカ)のモル比で0.1乃至10の範囲に調整して複合無機酸化物又はその粒子の溶液を形成することができる。このpHは10.0以上のアルカリ液を用いることができる。シリカ以外の無機酸化物としては酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン等が挙げられる。   The composite inorganic oxide has a molar ratio of (inorganic oxide other than silica) / (silica) in the range of 0.2 to 1.2, or 0.3 to 1.0. ) / (Silica) molar ratio can be adjusted to a range of 0.1 to 10 to form a solution of a composite inorganic oxide or particles thereof. An alkaline solution having a pH of 10.0 or more can be used. Examples of inorganic oxides other than silica include aluminum oxide, titanium oxide, boron oxide, zirconium oxide, and antimony oxide.

この複合無機酸化物又はその粒子のアルカリ溶液からケイ素以外の元素の一部又は全部を除去する。この除去には酸の添加による溶解除去や、陽イオン交換除去が挙げられる。そして除去されたあとの粒子は(シリカ以外の無機化合物)/(シリカ)のモル比が0.0001乃至0.1の範囲になるまで行われる。このように形成されたシリカ粒子は内部に空洞を有している。そして、この微粒子の分散液にアルカリ水溶液と、有機ケイ素化合物の加水分解液又はアルカリ金属珪酸塩を脱アルカリ処理して得られる酸性珪酸液を添加してシリカ被覆層を形成することもできる。このシリカ被覆層は電子顕微鏡観察の結果、約6乃至10nmの被膜(外殻)が形成される。中空構造を有するシリカ粒子(中空粒子)は電子顕微鏡観察による平均粒子径が15乃至100nmで、屈折率1.15乃至1.50の範囲で得られる。この中空粒子の分散液はシリカ粒子の濃度0.1乃至60質量%で上述の分散媒に溶媒置換することにより有機溶媒分散ゾルとすることが可能である。   Part or all of elements other than silicon are removed from the alkaline solution of the composite inorganic oxide or particles thereof. This removal includes dissolution removal by addition of an acid and cation exchange removal. The particles after removal are performed until the molar ratio of (inorganic compound other than silica) / (silica) is in the range of 0.0001 to 0.1. The silica particles formed in this way have cavities inside. The silica coating layer can also be formed by adding an alkaline aqueous solution and an acidic silicic acid solution obtained by dealkalizing an alkali metal silicate hydrolyzate or alkali metal silicate to the fine particle dispersion. As a result of observation with an electron microscope, a film (outer shell) of about 6 to 10 nm is formed on this silica coating layer. Silica particles having a hollow structure (hollow particles) have an average particle diameter of 15 to 100 nm as observed with an electron microscope and a refractive index of 1.15 to 1.50. This dispersion of hollow particles can be made into an organic solvent-dispersed sol by solvent substitution with the above-mentioned dispersion medium at a silica particle concentration of 0.1 to 60% by mass.

本発明の表示デバイス用膜形成用組成物及び被膜形成用塗布液を調製する方法は特に限定されない。(A)成分、(B)成分及び(C)成分が均一に混合した状態であれば良い。成分(A)乃至成分(C)を混合する際の順序は均一なワニスが得られれば問題なく、特に限定されない。   The method for preparing the film forming composition for a display device and the coating liquid for forming a film of the present invention is not particularly limited. It suffices if the (A) component, (B) component, and (C) component are uniformly mixed. The order of mixing components (A) to (C) is not particularly limited as long as a uniform varnish can be obtained.

膜形成用組成物の固形分中にはケイ素化合物(A)と無機粒子(B)を含むが、それ以外の成分を含有してもよい。
本発明においては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)以外にその他の成分、例えばレベリング剤、界面活性剤等の成分が含まれていてもよい。
The solid content of the film-forming composition contains the silicon compound (A) and inorganic particles (B), but may contain other components.
In the present invention, in addition to the component (A), the component (B), and the component (C), other components such as a leveling agent and a surfactant are included as long as the effects of the present invention are not impaired. May be.

界面活性剤としては、例えば、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エノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフエ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ツクコポリマー類、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のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップEF301、EF303、EF352(株式会社トーケムプロダクツ製)、商品名メガファックF171、F173、F−553、F−554、R−08、R−30、R−30−N(大日本インキ化学工業株式会社製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム株式会社製)、商品名アサヒガードAG710,サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子株式会社製)等のフッ素系界面活性剤、及びオルガノシロキサンポリマ−KP341(信越化学工業株式会社製)、BYK−302、BYK−307、BYK−322、BYK−323、BYK−330、BYK−333、BYK−370、BYK−375、BYK−378(ビックケミー・ジャパン株式会社製)、等を挙げることができる。これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また二種以上の組み合わせで使用することもできる。界面活性剤が使用される場合、その割合としては、ケイ素化合物(A)100質量部に対して0.0001乃至5質量部、または0.001乃至1質量部、または0.01乃至0.5質量部である。   Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol ether, polyoxyethylene, and the like. Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan trioleate Sorbitan fatty acid esters such as stearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as bitane monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, trade name EFTOP EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), trade names MegaFuck F171, F173, F-553, F-554, R-08, R-30, R-30-N (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) ), Fluorads FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), trade names Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.) Activator, and organosiloxane polymer-KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), BYK-302, BYK-307, BYK-322, BYK-323, BYK-330, BYK-333, BYK-370, BYK-375, BYK-378 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) and the like can be mentioned. These surfactants may be used alone or in combination of two or more. When a surfactant is used, the ratio is 0.0001 to 5 parts by mass, or 0.001 to 1 part by mass, or 0.01 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silicon compound (A). Part by mass.

上記の他の成分、溶剤、レベリング剤若しくは界面活性剤を混合する方法は、ケイ素化合物(A)に無機粒子(B)及び溶剤(C)を添加すると同時でも、成分(A)乃至成分(C)混合後であっても良く、特に限定されない。   The method of mixing the other components, the solvent, the leveling agent or the surfactant described above may be performed simultaneously with the addition of the inorganic particles (B) and the solvent (C) to the silicon compound (A). ) It may be after mixing and is not particularly limited.

<被膜の形成>
本発明の膜形成用組成物は、基材に塗布し熱硬化することで所望の被膜を得ることができる。塗布方法は、公知又は周知の方法を採用できる。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、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等の方法を採用できる。その際に用いる基材は、シリコン、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレン(PE)、アイオノマー(IO)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリアクリロニトリル(PAN)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、エチレンメタクリル酸共重合体(EMMA)、ポリメタクリル酸(PMMA)、ナイロン、プラスチック、ガラス、石英、セラミックス等からなる基材を挙げることができる。
焼成機器としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレート、オーブン、ファーネスを用いて、適切な雰囲気下、すなわち大気、窒素等の不活性ガス、真空中等で焼成させればよい。これにより、均一な製膜面を有する被膜を得ることが可能である。
<Formation of coating>
The film-forming composition of the present invention can be applied to a substrate and thermally cured to obtain a desired film. A known or well-known method can be adopted as the coating method. For example, spin coating method, dip method, flow coating method, ink jet method, spray method, bar coating method, gravure coating method, slit coating method, roll coating method, transfer printing method, brush coating, blade coating method, air knife coating method Etc. can be adopted. The base materials used in this case are silicon, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), polyethylene terephthalate (PET), triacetyl cellulose (TAC), polyethylene (PE), ionomer (IO), polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polycycloolefin (PCO), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl alcohol (PVA), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) , Polyacrylonitrile (PAN), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene vinyl alcohol copolymer (EVOH), ethylene methacrylic acid copolymer (EMMA), polymethacrylic acid (PMMA), nylon, plastic, glass, stone Include a substrate made of ceramics or the like.
The baking equipment is not particularly limited, and may be fired in an appropriate atmosphere, that is, in an inert gas such as air or nitrogen, in a vacuum, or the like, using a hot plate, an oven, or a furnace, for example. Thereby, it is possible to obtain a film having a uniform film forming surface.

焼成温度は、溶媒を蒸発させる目的では、特に限定されないが、例えば、40乃至200℃で行うことができる。これらの場合、より高い均一製膜性を発現させたり、基材上で反応を進行させたりする目的で2段階以上の温度変化をつけてもよい。   The firing temperature is not particularly limited for the purpose of evaporating the solvent, but can be performed at 40 to 200 ° C., for example. In these cases, the temperature may be changed in two or more steps for the purpose of expressing a higher uniform film forming property or allowing the reaction to proceed on the substrate.

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良く、ポリシロキサン被膜の物性値が電子デバイスの要求特性に適合した焼成条件を選択できる。   The firing temperature and firing time may be selected in accordance with the process steps of the target electronic device, and the firing conditions in which the physical property values of the polysiloxane film are adapted to the required characteristics of the electronic device can be selected.

本発明の加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成用組成物は、これら各成分をハイブリッド化してなるワニスが均一分散液となっていることが好ましい。   The film-forming composition containing the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) of the present invention, the inorganic particles (B) and the solvent (C) has a uniform varnish formed by hybridizing these components. A dispersion is preferred.

ここで、ハイブリッド化とは、広義では異なった性質の溶質を混合し、溶液の状態で混和することを意味し、異なる溶質同士が化学的または物理的に相互作用を有していても、有していなくてもよく、分散性が保持されていればよい。   Here, in a broad sense, hybridization means mixing solutes having different properties and mixing them in a solution state. Even if different solutes have chemical or physical interaction, they are present. The dispersibility may be maintained as long as it is not necessary.

ハイブリッド化は、最終的なワニスの安定性が得られる限りにおいて、その調製方法は特に限定されない。   Hybridization is not particularly limited as long as the final varnish stability can be obtained.

例えば、(1)加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を、溶液状態(ワニス)でシリカ粒子の分散液(シリカゾル)に混合させる、(2)加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を溶液中(ワニス中)でシリカ微粒子を分散させる、など種々の方法が挙げられるが、ハンドリング性の観点から、加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を溶液(ワニス)の状態で無機粒子の分散液(シリカゾル)に混合させる方法が好ましい。   For example, (1) a silicon compound (A) containing a hydrolysis condensate (polysiloxane) is mixed with a dispersion of silica particles (silica sol) in a solution state (varnish), and (2) a hydrolysis condensate (polysiloxane). Various methods such as dispersion of silica fine particles in a solution (in varnish) of the silicon compound (A) containing a hydrolytic condensate (polysiloxane) from the viewpoint of handling properties are included. A method in which A) is mixed with a dispersion of inorganic particles (silica sol) in a solution (varnish) state is preferable.

ハイブリッド化した最終的なワニスの安定性は、分散性の低下による析出、1次粒子径または2次粒子径の大幅な変化、塗布性の悪化、着色(白化、黄変)、膜質の悪化を引き起こさなければよい。   The stability of the final hybridized varnish is due to precipitation due to reduced dispersibility, drastic changes in primary particle size or secondary particle size, poor applicability, coloring (whitening, yellowing), and poor film quality. Don't cause it.

組成物中におけるシリカ粒子の含有量は、得られる最終的なワニスの分散性が損なわれない範囲であればよく、作製する被膜の目的とする屈折率、透過率、耐熱性に合わせてコントロールすることが可能である。   The content of the silica particles in the composition may be in a range that does not impair the dispersibility of the final varnish obtained, and is controlled according to the intended refractive index, transmittance, and heat resistance of the coating film to be produced. It is possible.

本発明の加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成用組成物(塗布液)の保管は、分散性の低下による析出、1次粒子径または2次粒子径の大幅な変化、塗布性の悪化、着色(白化、黄変)、膜質の悪化を引き起こさない保管条件であれば特に限定されない。例えば、23℃(室温保管)、5℃(冷蔵保管)及び−20℃(冷凍保管)で保管すれば良く、ワニス状態でシラノール同士が反応するのを防止するために−20℃(冷凍保管)で保管することが好ましい。   Storage of the film-forming composition (coating liquid) containing the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) of the present invention, the inorganic particles (B), and the solvent (C) is due to a decrease in dispersibility. The storage conditions are not particularly limited as long as they do not cause precipitation, a significant change in the primary particle size or the secondary particle size, deterioration in applicability, coloring (whitening, yellowing), and film quality. For example, it may be stored at 23 ° C. (room temperature storage), 5 ° C. (refrigerated storage), and −20 ° C. (frozen storage). In order to prevent silanols from reacting in the varnish state, −20 ° C. (refrigerated storage). It is preferable to store in

本発明の膜形成用組成物(塗布液)から得られる被膜はJIS規格 K 5600によって定められた鉛筆硬度がH以上である。鉛筆硬度は硬度が高いほうから、9H、8H、7H、6H、5H、4H、3H、2H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B、6B以下の硬度として表記される。鉛筆硬度はデバイスを作製する際に被膜に求められる要求性能の1つであり、外部の引っかきによって容易に傷ついてしまうとデバイスの欠陥を発生させてしまうため、H以上の膜硬度が要求されることが多い。   The film obtained from the film-forming composition (coating solution) of the present invention has a pencil hardness defined by JIS K5600 of H or higher. Pencil hardness is as high as 9H, 8H, 7H, 6H, 5H, 4H, 3H, 2H, 2H, H, F, HB, B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 6B or less. It is written. Pencil hardness is one of the required performances required for a coating when a device is manufactured. If the device is easily scratched by external scratches, a device defect is generated. Therefore, a film hardness of H or higher is required. There are many cases.

本発明では、上記膜形成用組成物を基板上に被覆し焼成して得られ、波長633nmで1.15乃至1.30、又は1.20乃至1.30の屈折率と、JIS規格K5600によって定められた鉛筆硬度がH乃至9H、又はH乃至5H、又はH乃至3Hの硬度とを有する膜となる。   In the present invention, the film-forming composition is coated on a substrate and baked. The refractive index of 1.15 to 1.30, or 1.20 to 1.30 at a wavelength of 633 nm, and JIS standard K5600 The film has a pencil hardness of H to 9H, H to 5H, or H to 3H.

このようにして得られた本発明の組成物からなる膜は、低屈折率、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を一度に満たすことが可能であり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、光半導体(LED)、固体撮像素子、太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの電子デバイスとして好適に用いることができる。   The film made of the composition of the present invention thus obtained can satisfy a low refractive index, high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness at the same time. , Cathode ray tubes, organic light emitting displays, electronic paper, optical semiconductors (LEDs), solid-state imaging devices, solar cells, organic thin film transistors, and other electronic devices.

より具体的には、テレビ、ディジタルサイネージ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、ノートパソコンなどの反射防止基材、反射防止フィルムとして好適に用いることができる。   More specifically, it can be suitably used as an antireflective substrate and antireflective film for televisions, digital signage, mobile phones, personal digital assistants, notebook computers and the like.

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置は以下のとおりである。
[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(以下、THF)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
H−NMR]
装置:日本電子株式会社製 ECP300
溶剤:重アセトン
[鉛筆硬度]
装置:(株)安田精機製 No.553−M 電動鉛筆引っかき硬度試験機
規格:JIS K 5600
[紫外線可視分光光度計]
装置:(株)島津製作所製 SHIMADSU UV−3600
[被膜の屈折率/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。
波長633nmで測定。
〔平均粒子径〕
装置:Quantachrome製 Monosorb
無機粒子を300℃で乾燥後、得られたゲルを乳鉢で粉砕した粉末を、BET法により比表面積を測定した。シリカ粒子は以下の式で、平均粒子径を計算した。
平均粒子径(nm)=2720/比表面積(m/g)
〔粒子の屈折率〕
装置:(株)アタゴ製 アッベ屈折率計
有機溶媒:溶媒1(粒子より低屈折率のもの)、溶媒2(粒子より高屈折率のもの)
溶媒1と2は互いに混合可能なものを選定する。
測定方法:無機粒子を150℃で乾燥後、乳鉢で粉砕した粉末を、溶媒1に浸漬した後、溶媒2を少量ずつ微粒子がほぼ透明になるまで添加した。この液の屈折率をアッベの屈折計を用いて測定した。測定は23℃、D線=波長589nmで行われた。上記溶媒1と溶媒2は屈折率に応じて、例えば1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2−プロパノール、クロロホルム、四塩化炭素、トルエン、グリセリン等の溶媒が挙げられる。
〔分散粒子径〕
装置:Beckman Coulter製 N5
無機粒子分散液を分散媒と同じ溶媒で希釈し、動的光散乱法の粒子径(Unimodalモード、強度平均粒子径)を測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example. In addition, each measuring apparatus used in the Example is as follows.
[GPC]
Equipment: HLC-8200 GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: Shodex KF-804L + KF-805L
Column temperature: 40 ° C
Solvent: Tetrahydrofuran (hereinafter THF)
Detector: UV (254 nm)
Calibration curve: Standard polystyrene [ 1 H-NMR]
Device: ECP300 manufactured by JEOL Ltd.
Solvent: Heavy acetone [pencil hardness]
Apparatus: No. made by Yasuda Seiki Co., Ltd. 553-M Electric pencil scratch hardness tester Standard: JIS K 5600
[Ultraviolet visible spectrophotometer]
Apparatus: SHIMADSU UV-3600 manufactured by Shimadzu Corporation
[Refractive index of coating / Ellipsometer]
Apparatus: Multi-angle-of-incidence spectroscopic ellipsometer VASE manufactured by JA Woollam Japan.
Measured at a wavelength of 633 nm.
[Average particle size]
Device: Monochrome manufactured by Quantachrome
After drying the inorganic particles at 300 ° C., the specific surface area of the powder obtained by pulverizing the obtained gel with a mortar was measured by the BET method. The average particle diameter of the silica particles was calculated by the following formula.
Average particle diameter (nm) = 2720 / specific surface area (m 2 / g)
[Refractive index of particles]
Apparatus: Abago refractometer organic solvent manufactured by Atago Co., Ltd. Organic solvent: Solvent 1 (having a lower refractive index than particles), solvent 2 (having a higher refractive index than particles)
Solvents 1 and 2 are selected so that they can be mixed with each other.
Measurement method: After the inorganic particles were dried at 150 ° C., the powder pulverized in a mortar was immersed in the solvent 1, and then the solvent 2 was added little by little until the fine particles became almost transparent. The refractive index of this liquid was measured using an Abbe refractometer. The measurement was performed at 23 ° C. and D line = wavelength 589 nm. Depending on the refractive index, the solvent 1 and the solvent 2 may be solvents such as 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 2-propanol, chloroform, carbon tetrachloride, toluene, glycerin and the like. Can be mentioned.
[Dispersed particle size]
Device: N5 made by Beckman Coulter
The inorganic particle dispersion was diluted with the same solvent as the dispersion medium, and the particle size (Unimodal mode, intensity average particle size) of the dynamic light scattering method was measured.

[合成例1]
35.14gのテトラエトキシシラン、52.71gのアセトンを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01mol/Lの塩酸12.16gを混合溶液に滴下した。添加後、85℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液に70.00gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸、アセトンを減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物(ポリマー)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と略す)溶液を得た。さらにPGMEAを加え、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニスであり、完全加水分解型のポリシロキサン(P1と略す)のワニスである。得られたP1のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw2800であった。
P1のPGMEAワニスは140℃における固形残物換算で6質量パーセントとなるようにPGMEAを加え、H−NMRを測定した。その結果を図1に示す。
[Synthesis Example 1]
35.14 g of tetraethoxysilane and 52.71 g of acetone were placed in a 300 ml flask, and 12.16 g of 0.01 mol / L hydrochloric acid was added dropwise to the mixed solution while stirring the mixed solution with a magnetic stirrer. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 85 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Thereafter, the reaction solution is cooled to room temperature, 70.00 g of propylene glycol monomethyl ether acetate is added to the reaction solution, and ethanol, water, hydrochloric acid and acetone as reaction by-products are distilled off under reduced pressure, and concentrated to hydrolyzed condensate. (Polymer) A propylene glycol monomethyl ether acetate (abbreviated as PGMEA) solution was obtained. Furthermore, PGMEA was added, and it adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer is a varnish of a silicon compound (A) containing a hydrolyzed condensate (polysiloxane) and a varnish of a completely hydrolyzed polysiloxane (abbreviated as P1). The weight average molecular weight of the obtained P1 by GPC was Mw2800 in terms of polystyrene.
PGMEA was added so that the PGMEA varnish of P1 might be 6 mass percent in terms of solid residue at 140 ° C., and 1 H-NMR was measured. The result is shown in FIG.

図1の結果から、溶媒であるPGMEAのプロトンに帰属される5.1ppmのピークを1.00としたときに、ポリシロキサンのシラノール(Si−OH)に帰属される6.0ppm付近のピークが0.32となり、Si−OHが多く残留していることが確認された。また、3.7ppmに現れるエタノールに帰属されるピークが極めて小さいことから、ポリテオスのSi−OHはアルコールであるエタノールによってキャッピングされることなく、安定に存在していることが分かった。   From the result of FIG. 1, when the peak of 5.1 ppm attributed to the proton of PGMEA as a solvent is set to 1.00, the peak near 6.0 ppm attributed to silanol (Si—OH) of polysiloxane is found. It was 0.32, and it was confirmed that much Si-OH remained. In addition, since the peak attributed to ethanol appearing at 3.7 ppm was extremely small, it was found that Si—OH of polytheos was stably present without being capped by ethanol as an alcohol.

[合成例2]
35.14gのテトラエトキシシラン、52.71gのエタノールを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01mol/Lの塩酸12.16gを混合溶液に滴下した。添加後、85℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液に70.00gのPGMEAを加え、溶媒であるエタノール、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物(ポリマー)PGMEA溶液を得た。さらにPGMEAを加え、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニスであり、部分加水分解型のポリシロキサン(P2と略す)のワニスである。得られたP2のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw4000であった。
P2のPGMEAワニスは140℃における固形残物換算で6質量パーセントとなるようにPGMEAを加え、H−NMRを測定した。その結果を図2に示す。
[Synthesis Example 2]
35.14 g of tetraethoxysilane and 52.71 g of ethanol were placed in a 300 ml flask, and 12.16 g of 0.01 mol / L hydrochloric acid was added dropwise to the mixed solution while stirring the mixed solution with a magnetic stirrer. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 85 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Thereafter, the reaction solution is cooled to room temperature, 70.00 g of PGMEA is added to the reaction solution, ethanol as a solvent, ethanol, water and hydrochloric acid as reaction by-products are distilled off under reduced pressure, and concentrated to a hydrolysis-condensation product ( Polymer) PGMEA solution was obtained. Furthermore, PGMEA was added, and it adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer is a varnish of a silicon compound (A) containing a hydrolysis condensate (polysiloxane) and a varnish of a partially hydrolyzed polysiloxane (abbreviated as P2). The weight average molecular weight of the obtained P2 by GPC was Mw 4000 in terms of polystyrene.
PGMEA varnish of P2 was added with PGMEA so as to be 6 mass percent in terms of solid residue at 140 ° C., and 1 H-NMR was measured. The result is shown in FIG.

図2の結果から、溶媒であるPGMEAのプロトンに帰属される5.1ppmのピークを1.00としたときに、ポリシロキサンのシラノール(Si−OH)に帰属される6.0ppm付近のピークが0.09となり、Si−OHが非常に少ないことが確認された。また、3.7ppmに現れるエタノールに帰属されるピークがシャープに確認され、ポリテオスのSi−OHはアルコールであるエタノールによってキャッピングされていることが示唆された。   From the result of FIG. 2, when the peak of 5.1 ppm attributed to the proton of PGMEA as a solvent is set to 1.00, the peak near 6.0 ppm attributed to silanol (Si—OH) of polysiloxane is found. It was 0.09, and it was confirmed that there was very little Si-OH. In addition, a peak attributed to ethanol appearing at 3.7 ppm was confirmed sharply, suggesting that Si—OH of polytheos was capped by ethanol, which is an alcohol.

[合成例3]
オルト珪酸メチルの加水分解法によるシリカ粒子の水分散ゾルを100乃至200Torrの減圧下にプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMEと略す)を添加しながらロータリーエバポレーターで脱水、溶媒置換してPGMEに分散したシリカゾル(S1)を得た。
[Synthesis Example 3]
Silica sol dispersed in PGME after dehydration and solvent substitution with a rotary evaporator while adding propylene glycol monomethyl ether (abbreviated as PGME) under reduced pressure of 100 to 200 Torr to a silica-water dispersion sol by hydrolyzing methyl orthosilicate S1) was obtained.

[合成例4]
平均粒子径及び分散粒子径の異なるオルト珪酸メチルの加水分解法によるシリカ粒子の水分散ゾルをS1と同様にそれぞれ溶媒置換してPGMEに分散したシリカゾル(S2)を得た。
[Synthesis Example 4]
A silica-sol (S2) dispersed in PGME was obtained by replacing the water-dispersed sol of silica particles obtained by hydrolysis of methyl orthosilicate having different average particle diameters and dispersed particle diameters in the same manner as in S1.

[合成例5]
平均粒子径及び分散粒子径の異なるオルト珪酸メチルの加水分解法によるシリカ粒子の水分散ゾルをS1と同様にそれぞれ溶媒置換してPGMEに分散したシリカゾル(S3)を得た。
合成例3乃至5で得た無機粒子(B−1)の各物性値を表1に示す。
[Synthesis Example 5]
A silica-sol (S3) dispersed in PGME was obtained by replacing the water-dispersed sol of silica particles obtained by hydrolysis of methyl orthosilicate having different average particle diameters and dispersed particle diameters with a solvent in the same manner as in S1.
Table 1 shows each physical property value of the inorganic particles (B-1) obtained in Synthesis Examples 3 to 5.

〔表1〕

Figure 0006044792
[Table 1]
Figure 0006044792

[合成例6] 無機粒子(B−2)の合成
平均粒径5nm のシリカゾル(商品名:スノーテックス ST−XS、日産化学工業(株)製、SiO濃度20質量%)10g と純水190gの混合物を80℃に加温した。この反応母液のpHは10.5であり、同母液にSiOとして1.17質量%の珪酸ナトリウム水溶液900gとAlとして0.83質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液900gとを同時に添加した。その間、反応液の温度を80℃に保持した。添加終了後、反応液を室温まで冷却し、限外濾過膜で洗浄して固形分濃度20質量%のSiO・Al一次粒子分散液を調製した。この反応液のpHは12.9であった。この一次粒子分散液50gに純水170gを加えて98℃に加温し、この温度を保持しながら、濃度0.5質量%の硫酸ナトリウム5,040gを添加し、ついでSiOとして濃度1.17質量%の珪酸ナトリウム水溶液300gとAlとしての濃度0.5質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液900gを添加して複合酸化物微粒子の分散液を得た。ついで、限外濾過膜で洗浄して固形分濃度13質量%になった複合酸化物微粒子の分散液138gに純水311gを加え、さらに濃塩酸(濃度35.5質量%)を滴下してpH1.0とし、脱アルミニウム処理を行った。次いで、pH3の塩酸水溶液2.76Lと純水1.38Lを加えながら限外濾過膜で溶解したアルミニウム塩を分離して固形分濃度20質量%のシリカ系微粒子の水分散液とした。この水分散液45gと、純水15g、エタノール52.5gおよび28%アンモニア水18.8gとの混合液を35℃に加温した後、エチルシリケート(SiO濃度28質量%)3.1gを添加してシリカ被膜を形成した。ついで、限外濾過膜にて分散媒を水に置換し、200℃で1時間熟成し、再び限外濾過膜を用いて分散媒を2−プロパノールに置換して固形分濃度20質量%のシリカ系微粒子の2−プロパノール分散液(シリカゾル(S4))を調製した。シリカゾル(S4)は、平均粒子径46nm、屈折率1.28であった。
[Synthesis Example 6] 10 g of silica sol (trade name: Snowtex ST-XS, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., SiO 2 concentration 20% by mass) having an average particle size of 5 nm of inorganic particles (B-2) and 190 g of pure water The mixture was warmed to 80 ° C. The pH of this reaction mother liquor was 10.5, and 900 g of a 1.17 mass% sodium silicate aqueous solution as SiO 2 and 900 g of a 0.83 mass% sodium aluminate aqueous solution as Al 2 O 3 were simultaneously added to the mother liquor. . Meanwhile, the temperature of the reaction solution was kept at 80 ° C. After completion of the addition, the reaction solution was cooled to room temperature and washed with an ultrafiltration membrane to prepare a SiO 2 .Al 2 O 3 primary particle dispersion with a solid content concentration of 20% by mass. The pH of this reaction solution was 12.9. 170 g of pure water was added to 50 g of this primary particle dispersion and heated to 98 ° C., and while maintaining this temperature, 5,040 g of sodium sulfate having a concentration of 0.5% by mass was added, and then the SiO 2 concentration was 1. A dispersion of complex oxide fine particles was obtained by adding 300 g of a 17% by weight aqueous sodium silicate solution and 900 g of a 0.5% by weight aqueous sodium aluminate solution as Al 2 O 3 . Next, 311 g of pure water was added to 138 g of the dispersion of composite oxide fine particles that had been washed with an ultrafiltration membrane to a solid content concentration of 13% by mass, and concentrated hydrochloric acid (concentration 35.5% by mass) was added dropwise to adjust the pH to 1. 0.0, and dealumination was performed. Next, the aluminum salt dissolved in the ultrafiltration membrane was separated while adding 2.76 L of a hydrochloric acid aqueous solution of pH 3 and 1.38 L of pure water to obtain an aqueous dispersion of silica-based fine particles having a solid content concentration of 20% by mass. A mixture of 45 g of this aqueous dispersion, 15 g of pure water, 52.5 g of ethanol, and 18.8 g of 28% aqueous ammonia was heated to 35 ° C., and then 3.1 g of ethyl silicate (SiO 2 concentration 28 mass%) was added. Addition to form a silica coating. Next, the dispersion medium is replaced with water using an ultrafiltration membrane, and the mixture is aged at 200 ° C. for 1 hour. The dispersion medium is replaced with 2-propanol again using an ultrafiltration membrane, and the solid content concentration is 20% by mass. A 2-propanol dispersion of silica-based fine particles (silica sol (S4)) was prepared. Silica sol (S4) had an average particle diameter of 46 nm and a refractive index of 1.28.

膜形成用組成物および被膜の作製
[実施例1]
20mLナス型フラスコに合成例3で得られた14.0000gのS1を秤量し、次いで、4.1256gの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と略す)を加え、合成例1で得た1.5500gのP1(S1の固形分に対して、ポリシロキサンの固形分が10質量部)を加え、界面活性剤としてビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEAで希釈し0.1質量%とした溶液0.2170gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が12.0質量%のワニス(V1と略す)を得た。
Preparation of film-forming composition and film [Example 1]
In a 20 mL eggplant-shaped flask, 14.0000 g of S1 obtained in Synthesis Example 3 was weighed, then 4.1256 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (abbreviated as PGMEA) was added, and 1.5500 g of S1 obtained in Synthesis Example 1 was added. P1 (the solid content of polysiloxane is 10 parts by mass with respect to the solid content of S1), and BYK-307 manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd. as a surfactant is diluted with PGMEA to 0.1 mass%. 0.2170 g of the solution was added and mixed until it was completely uniform at room temperature to obtain a varnish (abbreviated as V1) having a total solid content of 12.0% by mass.

得られたV1はシリコン基板上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。被膜はエリプソメーターにより波長633nmの光の屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を測定し、その結果を表2に示す。   The obtained V1 was spin-coated on a silicon substrate using a spin coater so as to have a film thickness of 500 nm, temporarily dried using a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then fired at 200 ° C. for 5 minutes. To obtain a film. The film was measured for the refractive index of light having a wavelength of 633 nm using an ellipsometer, and the pencil hardness was measured using an electric pencil scratch hardness tester. The results are shown in Table 2.

[実施例2]
20mLナス型フラスコに合成例3で得られた14.0000gのS1を秤量し、次いで、3.9979gの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と略す)を加え、合成例1で得た0.7750gのP1(S1の固形分に対して、ポリシロキサンの固形分が5質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEAで希釈し0.1質量%とした溶液0.2170gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が12.0質量%のワニス(V2と略す)を得た。
[Example 2]
In a 20 mL eggplant-shaped flask, 14.0000 g of S1 obtained in Synthesis Example 3 was weighed, and then 3.91979 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (abbreviated as PGMEA) was added, and 0.7750 g of Synthesis Example 1 obtained. P1 (the solid content of polysiloxane is 5 parts by mass with respect to the solid content of S1), and as a surfactant, BYK-307 manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd. is diluted with PGMEA and 0.1% by mass. 0.2170 g of the prepared solution was added and mixed until it was completely uniform at room temperature to obtain a varnish (abbreviated as V2) having a total solid content of 12.0% by mass.

得られたV2はシリコン基板上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。被膜はエリプソメーターにより波長633nmの屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を測定し、その結果を表2に示す。   The obtained V2 was spin-coated on a silicon substrate using a spin coater so as to have a film thickness of 500 nm, temporarily dried using a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then fired at 200 ° C. for 5 minutes. To obtain a film. The film was measured for refractive index at a wavelength of 633 nm using an ellipsometer, and pencil hardness was measured using an electric pencil scratch hardness tester. The results are shown in Table 2.

[比較例1]
実施例1のP1をP2に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、ワニス(RV1)を得た。RV1は実施例1と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
A varnish (RV1) was obtained in the same manner as in Example 1 except that P1 in Example 1 was replaced with P2. RV1 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 1, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例2]
実施例2のP1をP2に置き換えた以外は実施例2と同様に操作し、ワニス(RV2)を得た。RV2は実施例2と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 2]
A varnish (RV2) was obtained in the same manner as in Example 2 except that P1 in Example 2 was replaced with P2. RV2 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 2, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例3]
実施例1のS1を合成例4で得られたS2に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、ワニス(V3)を得た。V3は実施例1と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 3]
A varnish (V3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that S1 in Example 1 was replaced with S2 obtained in Synthesis Example 4. V3 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 1, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例4]
実施例2のS1を合成例4で得られたS2に置き換えた以外は実施例2と同様に操作し、ワニス(V4)を得た。V4は実施例2と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 4]
A varnish (V4) was obtained in the same manner as in Example 2 except that S1 in Example 2 was replaced with S2 obtained in Synthesis Example 4. V4 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 2, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例5]
実施例1のS1を合成例5で得られたS3に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、ワニス(V5)を得た。V5は実施例1と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 5]
A varnish (V5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that S1 in Example 1 was replaced with S3 obtained in Synthesis Example 5. V5 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 1, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例6]
実施例2のS1を合成例5で得られたS3に置き換えた以外は実施例2と同様に操作し、ワニス(V6)を得た。V6は実施例2と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 6]
A varnish (V6) was obtained in the same manner as in Example 2 except that S1 in Example 2 was replaced with S3 obtained in Synthesis Example 5. V6 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 2, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例7]
20mLナス型フラスコに合成例3で得られた7.0000gのS1を秤量し、合成例4で得られた7.0000gのS2を加え、次いで、4.1256gの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と略す)を加え、合成例1で得た1.5500gのP1(S1とS2の合計固形分に対して、ポリシロキサンの固形分が10質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEAで希釈し0.1質量%とした溶液0.2170gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が12.0質量%のワニス(V7と略す)を得た。
[Example 7]
In a 20 mL eggplant-shaped flask, 7.0000 g of S1 obtained in Synthesis Example 3 was weighed, 7.0000 g of S2 obtained in Synthesis Example 4 was added, and then 4.1256 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA and Abbreviation), and 1.5500 g of P1 obtained in Synthesis Example 1 (the solid content of polysiloxane is 10 parts by mass with respect to the total solid content of S1 and S2), and as a surfactant, Big Chemie Japan ( Co., Ltd. BYK-307 diluted with PGMEA to add 0.2170 g of 0.1% by mass, mixed until completely uniform at room temperature, varnish with a total solid content of 12.0% by mass (Abbreviated as V7).

得られたV7はシリコン基板上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。被膜はエリプソメーターにより波長633nmの屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を測定し、その結果を表2に示す。   The obtained V7 was spin-coated on a silicon substrate using a spin coater so as to have a film thickness of 500 nm, temporarily dried using a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then fired at 200 ° C. for 5 minutes. To obtain a film. The film was measured for refractive index at a wavelength of 633 nm using an ellipsometer, and pencil hardness was measured using an electric pencil scratch hardness tester. The results are shown in Table 2.

[実施例8]
実施例7のS1を合成例5で得られたS3に置き換えた以外は実施例7と同様に操作し、ワニス(V8)を得た。V8は実施例7と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 8]
A varnish (V8) was obtained in the same manner as in Example 7 except that S1 in Example 7 was replaced with S3 obtained in Synthesis Example 5. V8 was spin-coated and baked on a silicon substrate in the same manner as in Example 7, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例9]
実施例7のS2を合成例5で得られたS3に置き換えた以外は実施例7と同様に操作し、ワニス(V9)を得た。V9は実施例7と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 9]
A varnish (V9) was obtained in the same manner as in Example 7 except that S2 in Example 7 was replaced with S3 obtained in Synthesis Example 5. V9 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Example 7, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例3]
20mLナス型フラスコに合成例3で得られた15.0000gのS1を秤量し、次いで、4.1444gの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と略す)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEAで希釈し0.1質量%とした溶液0.2325gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が12.0質量%のワニス(RV3と略す)を得た。
[Comparative Example 3]
In a 20 mL eggplant-shaped flask, 15.0000 g of S1 obtained in Synthesis Example 3 was weighed, then 4.1444 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (abbreviated as PGMEA) was added, and as a surfactant, Big Chemie Japan Co., Ltd. ) BYK-307 made by PGMEA was added with 0.2325 g of 0.1% by mass and mixed until it was completely uniform at room temperature. The varnish (total mass of 12.0% by mass) (Abbreviated as RV3).

得られたRV3はシリコン基板上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。被膜はエリプソメーターにより波長633nmの屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を測定し、その結果を表2に示す。   The obtained RV3 was spin-coated on a silicon substrate using a spin coater so as to have a film thickness of 500 nm, temporarily dried using a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then fired at 200 ° C. for 5 minutes. To obtain a film. The film was measured for refractive index at a wavelength of 633 nm using an ellipsometer, and pencil hardness was measured using an electric pencil scratch hardness tester. The results are shown in Table 2.

[比較例4]
比較例3のS1を合成例4で得られたS2に置き換えた以外は比較例3と同様に操作し、ワニス(RV4)を得た。RV4は比較例3と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 4]
A varnish (RV4) was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that S1 in Comparative Example 3 was replaced with S2 obtained in Synthesis Example 4. RV4 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Comparative Example 3, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例5]
比較例3のS1を合成例5で得られたS3に置き換えた以外は比較例3と同様に操作し、ワニス(RV5)を得た。RV5は比較例3と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 5]
A varnish (RV5) was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that S1 in Comparative Example 3 was replaced with S3 obtained in Synthesis Example 5. In the same manner as in Comparative Example 3, RV5 was spin-coated and baked on a silicon substrate, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例6]
20mLナス型フラスコに合成例1で得られた17.0000gのP1を秤量し、次いで、2.5973gの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と略す)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEAで希釈し0.1質量%とした溶液0.2380gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が12.0質量%のワニス(RV6と略す)を得た。
[Comparative Example 6]
In a 20 mL eggplant-shaped flask, 17.0000 g of P1 obtained in Synthesis Example 1 was weighed, then 2.5973 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (abbreviated as PGMEA) was added, and as a surfactant, Big Chemie Japan Co., Ltd. ) Manufactured by BYK-307 with PGMEA and added to 0.2380 g of 0.1% by mass, mixed at room temperature until completely uniform, varnish (total mass of 12.0% by mass) Abbreviated as RV6).

得られたRV6はシリコン基板上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。得られた被膜には、クラックが発生しており、均一な製膜面が得られなかった。被膜はエリプソメーターにより波長633nmの屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を測定し、その結果を表2に示す。   The obtained RV6 was spin-coated on a silicon substrate using a spin coater so as to have a film thickness of 500 nm, temporarily dried using a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then fired at 200 ° C. for 5 minutes. To obtain a film. The obtained coating film had cracks, and a uniform film forming surface could not be obtained. The film was measured for refractive index at a wavelength of 633 nm using an ellipsometer, and pencil hardness was measured using an electric pencil scratch hardness tester. The results are shown in Table 2.

[比較例7]
比較例6のP1を合成例2で得られたP2に置き換えた以外は比較例6と同様に操作し、ワニス(RV7)を得た。RV7は比較例6と同様にシリコン基板上でスピンコート、焼成し、屈折率乃至鉛筆硬度を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 7]
A varnish (RV7) was obtained in the same manner as in Comparative Example 6 except that P1 in Comparative Example 6 was replaced with P2 obtained in Synthesis Example 2. RV7 was spin-coated and fired on a silicon substrate in the same manner as in Comparative Example 6, and the refractive index or pencil hardness was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例10]
20mLナス型フラスコに合成例6で得られた5.4540gのS−4を秤量し、次いで、3.6577gの2−プロパノールを加え、合成例1で得た0.7791gのP1(S4の固形分に対して、ポリシロキサンの固形分が10質量部)を加え、界面活性剤としてビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEAで希釈し0.1質量%とした溶液0.1091gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が12.0質量%のワニス(V10と略す)を得た。
[Example 10]
In a 20 mL eggplant-shaped flask, we weighed 5.4540 g of S-4 obtained in Synthesis Example 6, then added 3.6777 g of 2-propanol, and added 0.7791 g of P1 (S4 solids obtained in Synthesis Example 1). 10 parts by mass of the solid content of polysiloxane), and BYK-307 manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd. as a surfactant was diluted with PGMEA to give 0.1091 g of a solution of 0.1091 g. In addition, it was mixed until it became completely uniform at room temperature to obtain a varnish (abbreviated as V10) having a total solid content of 12.0% by mass.

得られたV10はシリコン基板上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。被膜はエリプソメーターにより波長633nmの光の屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を測定し、その結果を表2に示す。   The obtained V10 was spin-coated on a silicon substrate using a spin coater so as to have a film thickness of 500 nm, temporarily dried using a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then fired at 200 ° C. for 5 minutes. To obtain a film. The film was measured for the refractive index of light having a wavelength of 633 nm using an ellipsometer, and the pencil hardness was measured using an electric pencil scratch hardness tester. The results are shown in Table 2.

〔表2〕

Figure 0006044792
表2の結果から、V1の膜とV2の膜とを比較する。ポリシロキサンの含有量が多くなるにしたがって屈折率が高まり、鉛筆硬度による膜硬度が高いことが分かった。
V1乃至V2の膜とRV1乃至RV2の膜とを比較する。ポリシロキサンの種類が完全加水分解型とした膜は、部分加水分解型を選択した場合の膜と比較して鉛筆硬度による膜硬度が高くなり、屈折率が低くなることがわかった。この結果は、部分加水分解型のポリシロキサンに残留するアルコキシ基の屈折率が高く発現することと、シリカ粒子表面のシラノール基と縮合しにくく、鉛筆硬度が低下することを示していると考えられる。[Table 2]
Figure 0006044792
From the results in Table 2, the V1 film and the V2 film are compared. It was found that the refractive index increased as the polysiloxane content increased, and the film hardness by pencil hardness was high.
The films V1 to V2 and the films RV1 to RV2 are compared. It was found that a film in which the type of polysiloxane is a fully hydrolyzed type has a higher film hardness due to pencil hardness and a lower refractive index than a film in the case where a partially hydrolyzed type is selected. This result is considered to indicate that the refractive index of the alkoxy group remaining in the partially hydrolyzed polysiloxane is high and that it is difficult to condense with the silanol group on the surface of the silica particles and the pencil hardness decreases. .

V1乃至V2の膜とV3乃至V4の膜とV5乃至V6の膜とを比較する。各膜は粒子形状が異なるものの、鉛筆硬度における膜硬度に差がなく、ポリシロキサンが5phr添加時にはH、10phr添加時には3Hとなった。無機粒子形状の違いは屈折率に寄与し、粒子径B/粒子径Aが1.1以上になりシリカ粒子の形状が湾曲し異形となるのにしたがって屈折率が低下することがわかった。この結果は粒子形状が湾曲し、異形となるのにしたがって、屈折率1.0の空気層が膜に混入する割合が増え、低屈折率化していると考えられる。   The films V1 to V2, the films V3 to V4, and the films V5 to V6 are compared. Although each film had a different particle shape, there was no difference in film hardness in pencil hardness, and when polysiloxane was added at 5 phr, it was H when 10 phr was added. It was found that the difference in the shape of the inorganic particles contributes to the refractive index, and the refractive index decreases as the particle diameter B / particle diameter A becomes 1.1 or more and the shape of the silica particles becomes curved and deformed. As a result, it is considered that the ratio of the air layer having a refractive index of 1.0 is mixed into the film and the refractive index is lowered as the particle shape is curved and becomes irregular.

V7、V8乃至V9の膜を比較する。これらは2種類のシリカ粒子を用いて組成物を調整した例である。2種類のシリカ粒子を用いた場合においても完全加水分解型のポリシロキサンと組み合わせることでH以上の鉛筆硬度を達成し、波長633nmにおける屈折率も1.3以下となった。異なった種類のシリカ粒子を用いた場合の膜の屈折率は、より低屈折率を発現するシリカ粒子の屈折率に牽引される傾向であることがわかった。
RV3、RV4乃至RV5はシリカ粒子単独で製膜した比較例である。シリカ粒子の単独膜は非常に低屈折率を発現するものの、鉛筆硬度による膜硬度が6B以下となり、触れただけで膜が傷つきデバイス作製の際の被膜として柔らかすぎることがわかった。
RV6乃至RV7はポリシロキサン単独で製膜した比較例である。ポリシロキサンの単独膜は非常に高い鉛筆硬度を発現するものの、波長633nmの屈折率が1.4以上となり、目的とする波長633nmにおける1.3以下の屈折率を達成することができなかった。
The films of V7, V8 to V9 are compared. These are examples of adjusting the composition using two types of silica particles. Even when two types of silica particles were used, a pencil hardness of H or higher was achieved by combining with completely hydrolyzed polysiloxane, and the refractive index at a wavelength of 633 nm was 1.3 or lower. It was found that the refractive index of the film in the case of using different types of silica particles tends to be driven by the refractive index of the silica particles exhibiting a lower refractive index.
RV3, RV4 to RV5 are comparative examples in which the silica particles are formed alone. Although a single film of silica particles exhibits a very low refractive index, it has been found that the film hardness by pencil hardness is 6B or less, and the film is damaged only by touching, and is too soft as a film for device fabrication.
RV6 to RV7 are comparative examples formed by polysiloxane alone. Although the polysiloxane single film exhibited a very high pencil hardness, the refractive index at a wavelength of 633 nm was 1.4 or more, and a refractive index of 1.3 or less at a target wavelength of 633 nm could not be achieved.

上記の結果をまとめると、波長633nmにおける屈折率が1.30以下となり、鉛筆硬度による硬度がH以上であるのは、完全加水分解型のポリシロキサンと本発明に用いられる上記シリカ粒子との組み合わせのみとなることがわかった。   Summarizing the above results, the refractive index at a wavelength of 633 nm is 1.30 or less, and the hardness by pencil hardness is H or more. The combination of the fully hydrolyzed polysiloxane and the silica particles used in the present invention. It turns out that it becomes only.

<耐熱性試験>
上記実施例1及び実施例2の耐熱性試験を行った。
<Heat resistance test>
The heat resistance test of Example 1 and Example 2 was performed.

[実施例11]
実施例1で得られたV1はシリコン基板及び石英上にスピンコーターを用いて、膜厚が500nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、(A)100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで200℃5分間の焼成、(B)100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで250℃5分間の焼成、(C)100℃1分間で仮乾燥を行い、次いで300℃5分間の焼成をそれぞれ行い被膜を得た。被膜はエリプソメーターにより膜厚及び波長633nmの屈折率を、電動鉛筆引っかき硬度試験機により鉛筆硬度を、紫外線可視分光光度計により透過率を測定し、その結果を表3及び図3〜5に示す。屈折率と鉛筆硬度はシリコン基板上の膜を、透過率は石英基板上の膜を測定した。
透過率を測定する際のバックグラウンドは膜を塗布していない石英基板とした。透過率の測定波長は200乃至800nmとした。
〔表3〕

Figure 0006044792
[Example 11]
V1 obtained in Example 1 was spin-coated on a silicon substrate and quartz using a spin coater so that the film thickness was 500 nm, and (A) temporarily dried at 100 ° C. for 1 minute using a hot plate. Next, firing at 200 ° C. for 5 minutes, (B) Temporary drying at 100 ° C. for 1 minute, then firing at 250 ° C. for 5 minutes, (C) Temporary drying at 100 ° C. for 1 minute, then 300 ° C. for 5 minutes Each was fired to obtain a coating. The film was measured for film thickness and refractive index at a wavelength of 633 nm with an ellipsometer, pencil hardness with an electric pencil scratch hardness tester, and transmittance with an ultraviolet-visible spectrophotometer, and the results are shown in Table 3 and FIGS. . The refractive index and pencil hardness were measured on a film on a silicon substrate, and the transmittance was measured on a quartz substrate.
The background at the time of measuring the transmittance was a quartz substrate not coated with a film. The transmittance measurement wavelength was 200 to 800 nm.
[Table 3]
Figure 0006044792

[実施例12]
実施例11で用いたV1をV2に置き換えた以外は実施例11と同様に操作し、屈折率、鉛筆硬度乃至透過率を測定した。その結果を表4及び図6〜8に示す。
〔表4〕

Figure 0006044792
表3〜4及び図3〜8の結果から、各膜は焼成温度に影響されず300℃の高温焼成まで膜厚、屈折率、鉛筆硬度、透過率が変化せず良好であることがわかった。[Example 12]
The refractive index, pencil hardness, and transmittance were measured in the same manner as in Example 11 except that V1 used in Example 11 was replaced with V2. The results are shown in Table 4 and FIGS.
[Table 4]
Figure 0006044792
From the results of Tables 3 to 4 and FIGS. 3 to 8, it was found that each film was good without being affected by the baking temperature and without changing the film thickness, refractive index, pencil hardness, and transmittance until high temperature baking at 300 ° C. .

低屈折率膜は、作製する焼成プロセスによって著しく物性値が変化しないことが求められることから、プロセスマージンが非常に広いことがわかった。   Since the low refractive index film is required to have no significant change in physical properties depending on the baking process to be produced, it has been found that the process margin is very wide.

<溶剤耐性>
溶剤耐性試験とは、本焼成後の被膜が溶剤への接触に対して不溶化していることを示す試験である。溶剤耐性は被膜の上にレジストなどをリコートし、パターニングする後工程が加わった際に必要になる特性であり、溶剤耐性がない場合、リコートする際のレジスト溶剤に被膜が溶解してしまい、被膜とレジストとがミキシングされてしまって、本来の特性が発現しないことがある。
<Solvent resistance>
A solvent tolerance test is a test which shows that the film after this baking is insolubilized with respect to the contact with a solvent. Solvent resistance is a characteristic that is required when a post-process for patterning is performed by recoating a resist or the like on the film. If there is no solvent resistance, the film dissolves in the resist solvent when recoating, and the film And the resist may be mixed and the original characteristics may not be exhibited.

[実施例13]
実施例1において、シリコン基板上に作製したV1の被膜の溶剤耐性試験を行った。
焼成後の膜厚は500.1nmであり、これを初期膜厚とした。被膜をそれぞれ独立して、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、シクロヘキサノン、アセトン、乳酸エチルに完全に浸漬させ、5分間放置した。次いで、エアーで乾燥後、200℃のホットプレートで1分間焼成し、残留溶剤を完全に蒸発させた後、膜厚を測定し、初期膜厚と比較した。
その結果、初期膜厚を100%としたとき、プロピレングリコールモノメチルエーテルでは100.0%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートでは100.0%、シクロヘキサノンでは100.0%、アセトンでは100.0%、乳酸エチルでは100.0%となり、各種有機溶剤に対して溶剤耐性が良好であることがわかった。
[Example 13]
In Example 1, the solvent resistance test of the V1 film produced on the silicon substrate was performed.
The film thickness after firing was 500.1 nm, which was taken as the initial film thickness. Each coating was completely immersed in propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, acetone, and ethyl lactate and allowed to stand for 5 minutes. Next, after drying with air, baking was performed on a hot plate at 200 ° C. for 1 minute to completely evaporate the residual solvent, and then the film thickness was measured and compared with the initial film thickness.
As a result, when the initial film thickness is 100%, propylene glycol monomethyl ether is 100.0%, propylene glycol monomethyl ether acetate is 100.0%, cyclohexanone is 100.0%, acetone is 100.0%, ethyl lactate It became 100.0%, and it turned out that solvent resistance is favorable with respect to various organic solvents.

[実施例14]
実施例2において、シリコン基板上に作製したV2の被膜を用いた以外は、実施例12と同様にして溶剤耐性試験を行った。焼成後の膜厚は500.5nmであり、これを初期膜厚とした。
初期膜厚を100%としたとき、プロピレングリコールモノメチルエーテルでは100.0%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートでは100.0%、シクロヘキサノンでは100.0%、アセトンでは100.0%、乳酸エチルでは100.0%となり、各種有機溶剤に対して溶剤耐性が良好であることがわかった。
[Example 14]
In Example 2, a solvent resistance test was conducted in the same manner as in Example 12 except that the V2 film produced on the silicon substrate was used. The film thickness after firing was 500.5 nm, which was taken as the initial film thickness.
When the initial film thickness is 100%, propylene glycol monomethyl ether is 100.0%, propylene glycol monomethyl ether acetate is 100.0%, cyclohexanone is 100.0%, acetone is 100.0%, and ethyl lactate is 100.%. It was found that the solvent resistance was good against various organic solvents.

実施例13乃至実施例14の結果から、焼成した被膜では溶剤耐性が発現することがわかり、リコート性能を十分に有していることがわかった。   From the results of Example 13 to Example 14, it was found that the fired coating exhibited solvent resistance, and it was found that the film had sufficient recoating performance.

<耐光性試験>
耐光性試験における、光照射は財団法人日本ウエザリングテストセンターにて行い、照度が180W/m、露光波長が275nm以上のキセノンアークランプを光源とした。試験機はスガ試験機(株)製 SX75−AP型を用いた。
<Light resistance test>
In the light resistance test, light irradiation was performed at the Japan Weathering Test Center, and a xenon arc lamp having an illuminance of 180 W / m 2 and an exposure wavelength of 275 nm or more was used as a light source. The testing machine used was SX75-AP type manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.

[実施例15]
実施例1で作製したV1の被膜の耐光性試験を行った。光照射時間は500時間とし、光照射前後の膜厚、屈折率、鉛筆硬度、透過率を測定した。その結果を表5及び図9〜10に示す。
〔表5〕

Figure 0006044792
[Example 15]
The light resistance test of the V1 film produced in Example 1 was conducted. The light irradiation time was 500 hours, and the film thickness, refractive index, pencil hardness, and transmittance before and after the light irradiation were measured. The results are shown in Table 5 and FIGS.
[Table 5]
Figure 0006044792

[実施例16]
実施例2で作製したV2の被膜の耐光性試験を行った。光照射時間は500時間とし、光照射前後の膜厚、屈折率、鉛筆硬度、透過率を測定した。その結果を表6及び図11〜12に示す。
〔表6〕

Figure 0006044792
表5〜表6及び図9〜図12の結果から、本発明の被膜は非常に強い耐光性を有していることが分かった。本光照射条件はLCDの耐光性試験に一般的に用いられる光照射条件であるが、膜厚、屈折率、鉛筆硬度、透過率ともに変化は見られなかった。[Example 16]
The light resistance test of the V2 film produced in Example 2 was conducted. The light irradiation time was 500 hours, and the film thickness, refractive index, pencil hardness, and transmittance before and after the light irradiation were measured. The results are shown in Table 6 and FIGS.
[Table 6]
Figure 0006044792
From the results of Tables 5 to 6 and FIGS. 9 to 12, it was found that the coating of the present invention has very strong light resistance. This light irradiation condition is a light irradiation condition generally used for the light resistance test of LCD, but no change was observed in film thickness, refractive index, pencil hardness, and transmittance.

<恒温恒湿試験>
恒温恒湿試験の条件は90℃、90%RHにて336時間とした。
[実施例17]
実施例1で作成したV1の被膜の恒温恒湿試験を行った。試験後の膜はホットプレートを用いて200℃1分間焼成した。試験前後の膜厚、屈折率、鉛筆硬度、透過率を測定した。その結果を表7及び図13〜14に示す。
〔表7〕

Figure 0006044792
<Constant temperature and humidity test>
The conditions of the constant temperature and humidity test were 336 hours at 90 ° C. and 90% RH.
[Example 17]
The constant temperature and humidity test of the V1 film prepared in Example 1 was performed. The film after the test was baked at 200 ° C. for 1 minute using a hot plate. The film thickness, refractive index, pencil hardness, and transmittance before and after the test were measured. The results are shown in Table 7 and FIGS.
[Table 7]
Figure 0006044792

[実施例18]
実施例2で作成したV2の被膜の恒温恒湿試験を行った。試験後の膜はホットプレートを用いて200℃1分間焼成した。試験前後の膜厚、屈折率、鉛筆硬度、透過率を測定した。その結果を表8及び図15〜16に示す。
〔表8〕

Figure 0006044792
表7乃至表8及び図13乃至図16の結果から、本発明の被膜は恒温恒湿試験後においても良好な透過率を保持し、波長633nmにおける屈折率も著しく変化することなく良好であることがわかった。
本発明の水酸基を含まない非アルコールを加水分解又は重縮合時の溶剤に用いて得られる分子量が1000乃至20000の完全加水分解型のポリシロキサンと、BET法による比表面積から計算される平均粒子径が100nm以下(例えば1乃至100nm)、および屈折率が1.5以下(例えば1.15乃至1.50)の無機粒子とからなる膜形成用組成物を用いることで、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度の要求特性を一度に満たすことができる。得られる被膜は具体的には、屈折率が波長633nmで1.15乃至1.30となり、鉛筆硬度がH以上(例えばH乃至9H、又はH乃至5H、又はH乃至3H)であり、耐熱性、耐光性、高信頼性を有する低屈折率膜を得ることができる。[Example 18]
The constant temperature and humidity test of the V2 film prepared in Example 2 was performed. The film after the test was baked at 200 ° C. for 1 minute using a hot plate. The film thickness, refractive index, pencil hardness, and transmittance before and after the test were measured. The results are shown in Table 8 and FIGS.
[Table 8]
Figure 0006044792
From the results of Tables 7 to 8 and FIGS. 13 to 16, the coating of the present invention maintains good transmittance even after the constant temperature and humidity test, and the refractive index at a wavelength of 633 nm is good without any significant change. I understood.
The average particle diameter calculated from the fully hydrolyzed polysiloxane having a molecular weight of 1000 to 20000 obtained by using the non-alcohol containing no hydroxyl group of the present invention as a solvent during hydrolysis or polycondensation, and the specific surface area by the BET method Using a film-forming composition comprising inorganic particles having a refractive index of 1.5 or less (for example, 1.15 to 1.50) and 100 nm or less (for example, 1 to 100 nm) and high refractive index and high heat resistance. Can meet the required properties of high performance, high light resistance and high hardness at once. Specifically, the obtained film has a refractive index of 1.15 to 1.30 at a wavelength of 633 nm, a pencil hardness of H or higher (for example, H to 9H, H to 5H, or H to 3H), and is heat resistant. Thus, a low refractive index film having light resistance and high reliability can be obtained.

本発明の被膜は溶剤耐性があることから、レジスト等をリコートした際のミキシングがなく、安定してデバイス作製プロセスに組み込むことができる。
さらに、保存安定性が良好であることから、目的とする表示デバイスを作製する際の安定製造、安定供給につながり、コストの削減、デバイス製造のスループットの向上が達成され、結果として歩留まりが向上する。その結果、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、光半導体(LED)、固体撮像素子、太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの電子デバイスとして好適に用いることができる。
Since the film of the present invention has solvent resistance, there is no mixing when a resist or the like is recoated, and it can be stably incorporated into a device manufacturing process.
In addition, since the storage stability is good, it leads to stable manufacturing and stable supply when manufacturing the target display device, thereby reducing costs and improving device manufacturing throughput, resulting in improved yield. . As a result, it can be suitably used as an electronic device such as a liquid crystal display, a plasma display, a cathode ray tube, an organic light emitting display, electronic paper, an optical semiconductor (LED), a solid-state imaging device, a solar cell, and an organic thin film transistor.

より具体的には、テレビ、ディジタルサイネージ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、ノートパソコンなどの反射防止基材、反射防止フィルムとして好適に用いることができる。   More specifically, it can be suitably used as an antireflective substrate and antireflective film for televisions, digital signage, mobile phones, personal digital assistants, notebook computers and the like.

Claims (13)

加水分解性シランをアセトン又はテトラヒドロフラン中で加水分解し縮合して得られる重量平均分子量1000乃至20000の、下記式(1)で表される加水分解性シランの加水分解縮合物であるケイ素化合物(A)と、1乃至100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)と、溶剤(C)とを含む膜形成用組成物。
Figure 0006044792
(式中R 1 はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示す。)
A silicon compound (A ), which is a hydrolysis-condensation product of a hydrolyzable silane represented by the following formula (1), having a weight average molecular weight of 1000 to 20000, obtained by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane in acetone or tetrahydrofuran. ), Inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm, and a solvent (C).
Figure 0006044792
(In the formula, R 1 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group.)
式(1)で表される加水分解性シランがテトラエトキシシラン、又はテトラメトキシシランである請求項に記載の膜形成用組成物。 The film-forming composition according to claim 1 , wherein the hydrolyzable silane represented by the formula (1) is tetraethoxysilane or tetramethoxysilane. 溶剤(C)が上記加水分解性シランの加水分解縮合の際に用いるアセトン又はテトラヒドロフランと、該加水分解性シランの加水分解によって生じた反応物を除去するための溶剤置換用溶剤を含むものである請求項1又は請求項2に記載の膜形成用組成物。 The solvent (C) contains acetone or tetrahydrofuran used in the hydrolytic condensation of the hydrolyzable silane and a solvent replacement solvent for removing a reaction product generated by hydrolysis of the hydrolyzable silane. The film forming composition according to claim 1 or 2 . 無機粒子(B)が1.15乃至1.50の屈折率を有する粒子である請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物。 The film-forming composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the inorganic particles (B) are particles having a refractive index of 1.15 to 1.50. 無機粒子(B)が、BET法による比表面積から計算される平均粒子径(粒子径A)が5乃至60nmであり、動的光散乱法による分散粒子径(粒子径B)が50乃至250nmであり、そして粒子径B/粒子径Aが1.1以上の無機粒子(B−1)である請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物。 The inorganic particles (B) have an average particle size (particle size A) calculated from a specific surface area by the BET method of 5 to 60 nm, and a dispersed particle size (particle size B) of 50 to 250 nm by the dynamic light scattering method. The film-forming composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the composition is inorganic particles (B-1) having a particle diameter B / particle diameter A of 1.1 or more. 無機粒子(B)が、外殻と内部とを有し、該内部が多孔質又は空洞であり、平均粒子径が15乃至100nmである無機粒子(B−2)である請求項1乃至請求項のいずれか
1項に記載の膜形成用組成物。
The inorganic particles (B) are inorganic particles (B-2) having an outer shell and an inside, the inside being porous or hollow, and an average particle diameter of 15 to 100 nm. 5. The film forming composition according to any one of 4 above.
加水分解性シランをアセトン又はテトラヒドロフラン中で加水分解し縮合して得られた重量平均分子量1000乃至20000の、下記式(1)で表される加水分解性シランの加水分解縮合物であるケイ素化合物(A)が、溶剤(C)に溶解したケイ素化合物(A)のワニスを得る工程と、1乃至100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)を含む分散媒(C’)のゾルと上記ケイ素化合物(A)のワニスを混合する工程とを含む請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物の製造方法。
Figure 0006044792
(式中R 1 はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示す。)
A silicon compound which is a hydrolytic condensate of hydrolyzable silane represented by the following formula (1), having a weight average molecular weight of 1000 to 20000, obtained by hydrolyzing and condensing hydrolyzable silane in acetone or tetrahydrofuran. A) is a step of obtaining a varnish of a silicon compound (A) dissolved in a solvent (C), a sol of a dispersion medium (C ′) containing inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm, and the silicon A method for producing a film-forming composition according to any one of claims 1 to 6 , comprising a step of mixing a varnish of the compound (A).
Figure 0006044792
(In the formula, R 1 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group.)
無機粒子(B)がBET法による比表面積から計算される1乃至100nmの平均粒子径と1.15乃至1.50の屈折率を有する無機粒子である請求項7に記載の製造方法。 The production method according to claim 7, wherein the inorganic particles (B) are inorganic particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.15 to 1.50 calculated from a specific surface area by a BET method. 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物を基板上に被覆し焼成して得られ、波長633nmで1.15乃至1.30の屈折率と、JIS規格K5600によって定められた鉛筆硬度がH乃至9Hの硬度を有する被膜。 A film forming composition according to any one of claims 1 to 6 is coated on a substrate and fired, and has a refractive index of 1.15 to 1.30 at a wavelength of 633 nm, and JIS standard K5600. A film having a pencil hardness of H to 9H determined by 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物を基板上に被覆し焼成する工程を含む請求項に記載の被膜の形成方法。 Film forming method of claim 9 including the step of firing to cover the film-forming composition according to the substrate in any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物から得られた反射防止膜。 An antireflection film obtained from the film-forming composition according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の膜形成用組成物を用いて得られた電子デバイスを有する装置。 The apparatus which has an electronic device obtained using the composition for film formation of any one of Claims 1 thru | or 6 . 電子デバイスが液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、光半導体(LED)、固体撮像素子、太陽電池、又は有機薄膜トランジスタである請求項12に記載の装置。 The apparatus according to claim 12 , wherein the electronic device is a liquid crystal display, a plasma display, a cathode ray tube, an organic light emitting display, electronic paper, an optical semiconductor (LED), a solid-state imaging device, a solar cell, or an organic thin film transistor.
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