KR20130140644A

KR20130140644A - 막 형성용 조성물

Info

Publication number: KR20130140644A
Application number: KR1020137007191A
Authority: KR
Inventors: 타쿠 카토; 나츠미 무라카미; 요시나리 코야마; 나오야 니시무라; 마사아키 오자와
Original assignee: 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2013-12-24
Also published as: EP2628769A4; EP2628769B1; KR101851671B1; CN103154138B; US9534144B2; TWI519563B; JPWO2012026451A1; CN103154138A; US9243165B2; US20150299512A1; EP2628769A1; US20130154043A1; JP5874637B2; WO2012026451A1; TW201223992A

Abstract

하기 식(1)으로 표시되는 반복 단위 구조를 포함하는 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와, 무기 미립자를 포함하는 막 형성용 조성물. 이것에 의해, 무기 미립자의 분산액 중에서의 분산성을 저하시키지 않고 하이브리드화할 수 있는 동시에, 고굴절률의 피막을 부여할 수 있는 전자 디바이스용 막 제작에 적합한 막 형성용 조성물을 제공할 수 있다.

(식 중, R 및 R'는 서로 독립하여, 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 또는 아르알킬기를 나타내고, Ar은 방향환 및 복소환의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 2가의 유기기를 나타낸다.)

Description

막 형성용 조성물{FILM-FORMING COMPOSITION}

본 발명은 막 형성용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게 서술하면 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머 및 무기 미립자를 포함하는 막 형성용 조성물에 관한 것이다.

지금까지 고분자 화합물을 고기능화하는 시도가 다양하게 행해지고 있다. 예를 들면, 고분자 화합물을 고굴절률화하는 방법으로서, 방향족환, 할로겐 원자, 황 원자를 도입하는 것이 이루어지고 있다. 그 중에서도 황 원자를 도입한 에피술피드 고분자 화합물 및 티오우레탄 고분자 화합물은 안경용 고굴절률 렌즈로서 실용화되어 있다.

그러나, 폴리머 단독으로는 굴절률 1.7을 넘는 것 같은 재료 설계가 어려운 점에서, 추가적인 고굴절률화를 달성할 수 있는 가장 유력한 방법으로서 무기 미립자를 사용하는 방법이 알려져 있다.

이 방법은 폴리머와 무기 미립자를 혼합하여 고굴절률화를 달성하는 수법이다. 혼합법으로서는 폴리머 용액과 무기 미립자의 분산액을 혼합하는 수법이 일반적이며, 이 경우 폴리머는 무기 미립자의 분산을 파괴하지 않고 안정화시키는 바인더로서의 역할을 하고 있다.

상기 바인더 폴리머로서는 폴리실록산이나 폴리이미드를 사용할 수 있는 것이 보고되어 있다.

예를 들면, 폴리실록산과, 지르코니아 또는 티타니아 등을 분산시킨 무기 산화물 분산 재료를 혼합하여 이루어지는 하이브리드 재료를 사용하여 굴절률을 높이는 수법이 보고되어 있다(특허문헌 1).

또, 폴리이미드와, 티타니아나 황화아연 등을 분산시킨 무기 산화물 또는 황화물 재료를 혼합하여 이루어지는 하이브리드 재료를 사용하여 굴절률을 높이는 수법이 보고되어 있다(특허문헌 2).

이들 하이브리드 재료는 고굴절률화를 위해서 다양한 연구가 이루어지고 있지만, 바인더 폴리머의 굴절률과 무기 미립자의 굴절률을 비교한 경우, 무기 미립자의 굴절률이 높은 것이 일반적이다.

따라서, 하이브리드 재료의 추가적인 고굴절률화를 위해서는, 저굴절률 성분인 바인더 폴리머를 고굴절률화하는 것이 유효한 수단이 된다.

이러한 관점에서, 예를 들면, 폴리실록산의 일부에 고굴절률의 축합환상 골격을 도입하는 수법(특허문헌 3)이나, 폴리이미드의 일부에 전자 밀도를 높이는 부위를 도입하는 수법이 보고되어 있다(특허문헌 4).

그러나, 이들 고굴절률화를 위한 연구를 시행한 바인더 폴리머여도, 그 굴절률은 1.6~1.7정도이며, 굴절률 1.8~2.1정도라는 무기 미립자의 그것과 비교하면 아직 낮은 것이 현 상황이다.

따라서, 하이브리드 재료의 고굴절률화를 위해서는, 굴절률 1.7을 넘는 것 같은 바인더 폴리머의 추가적인 고굴절률화가 중요한 요소가 된다.

그런데, 최근 액정 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이, 광반도체(LED) 소자, 고체 촬상 소자, 유기 박막 태양전지, 색소 증감 태양전지, 및 유기 박막 트랜지스터(TFT) 등의 전자 디바이스를 개발할 때에, 고기능의 고분자 재료가 요구되게 되었다.

요구되는 구체적인 특성으로서는, 1)내열성, 2)투명성, 3)고굴절률, 4)고용해성, 5)저체적 수축률 등을 들 수 있다.

그러나, 상기 서술한 안경용 고굴절률 렌즈용 재료는 일반적으로 내열성이 부족하고, 200℃ 이하의 온도 범위에서 제작할 필요가 있기 때문에, 대기하, 300℃에서 소성하는 등의 프로세스에는 적합하지 않다.

또, 방향족환이나 트리아진환을 도입한 고분자 화합물은 일반적으로 용매에 대한 용해성이 부족하기 때문에, 안전성 용제인 레지스트 용제에는 녹지 않으며, 한편, 고용해성을 나타내는 재료는 투명성이 낮은 것이 일반적이다.

한편, 트리아진환을 가지는 하이퍼브랜치 폴리머가 난연제용 폴리머로서 합성된 보고예가 있지만(비특허문헌 1), 당해 하이퍼브랜치 폴리머와 무기 미립자를 하이브리드화하고, 조성물로 한 예의 보고는 전무하다.

또한, 하이퍼브랜치 폴리머는 예를 들면 ABx형의 다관능성 모노머(여기서 A와 B는 서로 반응하는 관능기, B의 수 X는 2 이상)를 중합시켜 얻어지는 불규칙한 분기 구조를 가지는 고분기 폴리머이다. 또, 고분기 폴리머에는 덴드리머라고 불리는 규칙적인 분기 구조를 가지는 폴리머도 알려져 있지만, 하이퍼브랜치 폴리머는 덴드리머보다 합성이 용이하며, 고분자량체도 합성하기 쉽다는 특징이 있다.

일본 공개특허공보 2007-246877호 일본 공개특허공보 2001-354853호 일본 공개특허공보 2008-24832호 일본 공개특허공보 2008-169318호

저널 오브 어플라이드 폴리머 사이언스, 제106권, 95-102페이지(2007년)

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 무기 미립자의 분산액 중에서의 분산성을 저하시키지 않고 하이브리드화할 수 있는 동시에, 고굴절률의 피막을 부여할 수 있는 전자 디바이스용 막 제작에 적합한 막 형성용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 트리아진환 및 방향환을 가지는 반복 단위를 포함하는 하이퍼브랜치 폴리머가 1.7을 넘는 굴절률을 가지고, 폴리머 단독으로 고내열성, 고투명성, 고굴절률, 고용해성, 저체적 수축률을 달성할 수 있고, 전자 디바이스를 제작할 때의 막 형성용 조성물로서 적합한 것을 이미 알아내고 있다(PCT/JP2010/057761).

이러한 지견을 바탕으로, 본 발명자들은 추가적인 검토를 거듭한 결과, 이 하이퍼브랜치 폴리머를 바인더로서 사용함으로써, 무기 미립자의 분산액 중에서의 분산성을 저하시키지 않고 하이브리드화할 수 있는 동시에, 고굴절률이 되기 때문에, 당해 폴리머와 무기 미립자를 포함하여 이루어지는 조성물이 전자 디바이스를 제작할 때의 막 형성용 조성물로서 적합한 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은,

1.　하기 식(1)으로 표시되는 반복 단위 구조를 포함하는 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와, 무기 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물,

2.　상기 Ar이 식(2)~(18)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 나타내는 1의 막 형성용 조성물,

〔식 중, R¹~R¹²⁸은 서로 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기, 술폰기, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기, 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알콕시기를 나타내고, W¹ 및 W²는 서로 독립하여, 단결합, CR¹²⁹R¹³⁰(R¹²⁹ 및 R¹³⁰은 서로 독립하여, 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기(단, 이들은 하나가 되어 환을 형성하고 있어도 된다.)를 나타낸다.), C=O, O, S, SO, SO₂, 또는 NR¹³¹(R¹³¹은 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기를 나타낸다.)를 나타내고, X¹ 및 X²는 서로 독립하여, 단결합, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기, 또는 식(19)

(식 중, R¹³²~R¹³⁵는 서로 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기, 술폰기, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기, 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알콕시기를 나타내고, Y¹ 및 Y²는 서로 독립하여, 단결합 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기를 나타낸다.)로 표시되는 기를 나타낸다.〕}

3. 상기 Ar이 식(5)~(12) 및 (14)~(18)로 표시되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 2의 막 형성용 조성물,

4.　상기 Ar이 하기 식(20)~(22)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 2의 막 형성용 조성물,

(식 중, R³²~R³⁷, R⁶⁹~R⁸⁰, R¹²⁹, R¹³⁰ 및 R¹³²~R¹³⁵는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)

5.　상기 반복 단위 구조가 식(23)으로 표시되는 1의 막 형성용 조성물,

6.　상기 반복 단위 구조가 식(24)으로 표시되는 1의 막 형성용 조성물,

(식 중, R 및 R'는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)

7.　상기 반복 단위 구조가 식(25)으로 표시되는 6의 막 형성용 조성물,

8.　적어도 1개의 말단이 알킬기, 아르알킬기, 아릴기, 알킬아미노기, 알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 아르알킬아미노기, 아릴아미노기, 알콕시기, 아르알킬옥시기, 아릴옥시기, 또는 에스테르기로 캐핑되어 있는 1~7의 어느 하나의 막 형성용 조성물,

9.　적어도 1개의 트리아진환 말단을 가지고, 이 트리아진환 말단이 알킬기, 아르알킬기, 아릴기, 알킬아미노기, 알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 아르알킬아미노기, 아릴아미노기, 알콕시기, 아르알킬옥시기, 아릴옥시기, 또는 에스테르기로 캐핑되어 있는 8의 막 형성용 조성물,

10.　상기 무기 미립자가 Be, Al, Si, Ti, V, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi 및 Ce로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속의 산화물, 황화물 또는 질화물인 1~9의 어느 하나의 막 형성용 조성물,

11. 상기 무기 미립자가 2~50nm의 1차 입자 직경을 가지고, Be, Al, Si, Ti, V, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi 및 Ce로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 입자의 콜로이드 입자인 10의 막 형성용 조성물,

12. 상기 무기 미립자가 유기 규소 화합물로 표면 처리된 것인 10 또는 11의 막 형성용 조성물,

13. 1~12의 어느 하나의 막 형성용 조성물로부터 얻어지는 막,

14. 기재와, 이 기재 상에 형성된 13의 막을 구비하는 전자 디바이스,

15. 기재와, 이 기재 상에 형성된 13의 막을 구비하는 광학 부재,

16.　13의 막을 적어도 1층 구비하는 전하 결합 소자 또는 상보성 금속 산화 막 반도체로 이루어지는 고체 촬상 소자,

17. 13의 막을 컬러 필터 상의 평탄화층으로서 구비하는 고체 촬상 소자,

18. 1~12의 어느 하나의 막 형성용 조성물로 이루어지는 고체 촬상 소자용 렌즈 재료, 평탄화 재료 또는 매립 재료

를 제공한다.

본 발명에 의하면, 단독으로 굴절률이 1.7 이상의 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 바인더 폴리머로서 사용함으로써, 무기 미립자의 분산성을 저하시키지 않고 하이브리드화할 수 있고, 고내열성, 고투명성, 고굴절률, 고용해성, 저체적 수축률을 달성할 수 있는 막 형성용 조성물을 제공할 수 있다.

상기 폴리머 골격으로 함으로써, 1)2급 아민을 폴리머의 스페이서로서 사용하고, 2)말단에 1급 아민이 치환하고 있는 경우에 있어서도 고내열성, 고투명성을 유지할 수 있고, 지금까지 내열성 및 투명성이 손상된다고 생각되고 있던 모노머 유닛을 사용한 경우에도, 폴리머 골격을 하이퍼 브랜치형으로 변경하는 것만으로 물성을 컨트롤할 수 있는 가능성이 있다.

본 발명에 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머가 고굴절률을 발현하는 것은, 하이퍼 브랜치형의 구조로 함으로써, 트리아진환과 아릴(Ar) 부분이 긴밀하게 모여, 전자 밀도가 높아지고 있기 때문이라고 생각된다. 특히, 상기 R 및/또는 R'가 수소 원자인 경우, 하이퍼 브랜치형의 구조로 함으로써, 트리아진환상의 질소 원자와 아민 부위의 수소 원자가 수소 결합하고, 보다 트리아진환과 아릴(Ar) 부분이 긴밀하게 모여, 전자 밀도가 높아지는 것이라고 생각된다.

그 때문에, 황 원자를 그 분자 중에 가지지 않는 폴리머여도, 예를 들면, 굴절률 1.70(550nm에서 측정) 이상의 고굴절률을 나타낸다.

이 굴절률의 범위는 사용 장면에 따르기도 하지만, 하한값으로서는 바람직하게는 1.70 이상, 보다 바람직하게는 1.75 이상, 더욱 바람직하게는 1.80 이상이다. 상한값은 특별히 제한되지 않지만, 2.00~1.95 이하정도이다.

또, 플루오렌 골격 등의 강직한 부위를 폴리머의 주 반복 단위로 사용하고 있는 경우에도, 용해성을 손상시키지 않고, 안정성이 높은 레지스트 용제를 사용한 바니시를 조제할 수 있다.

또한, 고분자량의 화합물임에도 불구하고, 용제에 용해했을 때에 저점도이며, 또 메타페닐렌디아민 부위를 가지는 폴리머 등은, 특히 각종 유기 용매에 대한 용해성이 우수하기 때문에, 핸들링성이 우수하다.

또, 본 발명에서 사용하는 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머는 합성시의 출발 원료인 모노머의 종류를 변경함으로써, 이것이 가지는 제 물성을 컨트롤할 수 있다.

이상과 같은 특성을 가지는 본 발명의 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와 무기 미립자를 포함하는 막 형성용 조성물을 사용하여 제작한 막은 액정 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이, 광반도체(LED) 소자, 고체 촬상 소자, 유기 박막 태양전지, 색소 증감 태양전지, 유기 박막 트랜지스터(TFT) 등의 전자 디바이스를 제작할 때의 일 부재로서 적합하게 이용할 수 있다. 또, 고굴절률이 요구되고 있는 렌즈용 부재로서 적합하게 이용할 수 있다. 특히 고굴절률이 요구되고 있는 고체 촬상 소자의 부재인 포토다이오드 상의 매립막 및 평탄화막, 컬러 필터 전후의 평탄화막, 마이크로렌즈, 마이크로렌즈 상의 평탄화막 및 컨포말막으로서 적합하게 이용할 수 있다.

도 1은 합성예 1에서 얻어진 하이퍼브랜치 폴리머[3]의 ¹H-NMR 스펙트럼도이다.
도 2는 실시예 1에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 2에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 3에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 4에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 5에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 6에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예 7에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 8에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 9에서 제작한 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 11은 비교예 1에서 얻어진 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 12는 비교예 2에서 얻어진 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 13은 비교예 3에서 얻어진 피막의 투과율을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 막 형성용 조성물은 식(1)으로 표시되는 반복 단위 구조를 포함하는 하이퍼브랜치 폴리머와, 무기 미립자를 포함하여 구성된다.

상기 식 중, R 및 R'는 서로 독립하여, 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 또는 아르알킬기를 나타낸다.

본 발명에 있어서, 알킬기의 탄소수로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1~20이 바람직하고, 폴리머의 내열성을 보다 높이는 것을 고려하면, 탄소수 1~10이 보다 바람직하고, 1~3이 한층 더 바람직하다. 또, 그 구조는 쇄상, 분기상, 환상의 어느 것이어도 된다.

알킬기의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, 시클로프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 시클로부틸기, 1-메틸-시클로프로필기, 2-메틸-시클로프로필기, n-펜틸기, 1-메틸-n-부틸기, 2-메틸-n-부틸기, 3-메틸-n-부틸기, 1,1-디메틸-n-프로필기, 1,2-디메틸-n-프로필기, 2,2-디메틸-n-프로필기, 1-에틸-n-프로필기, 시클로펜틸기, 1-메틸-시클로부틸기, 2-메틸-시클로부틸기, 3-메틸-시클로부틸기, 1,2-디메틸-시클로프로필기, 2,3-디메틸-시클로프로필기, 1-에틸-시클로프로필기, 2-에틸-시클로프로필기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸기, 2-메틸-n-펜틸기, 3-메틸-n-펜틸기, 4-메틸-n-펜틸기, 1,1-디메틸-n-부틸기, 1,2-디메틸-n-부틸기, 1,3-디메틸-n-부틸기, 2,2-디메틸-n-부틸기, 2,3-디메틸-n-부틸기, 3,3-디메틸-n-부틸기, 1-에틸-n-부틸기, 2-에틸-n-부틸기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필기, 1,2,2-트리메틸-n-프로필기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필기, 시클로헥실기, 1-메틸-시클로펜틸기, 2-메틸-시클로펜틸기, 3-메틸-시클로펜틸기, 1-에틸-시클로부틸기, 2-에틸-시클로부틸기, 3-에틸-시클로부틸기, 1,2-디메틸-시클로부틸기, 1,3-디메틸-시클로부틸기, 2,2-디메틸-시클로부틸기, 2,3-디메틸-시클로부틸기, 2,4-디메틸-시클로부틸기, 3,3-디메틸-시클로부틸기, 1-n-프로필-시클로프로필기, 2-n-프로필-시클로프로필기, 1-이소프로필-시클로프로필기, 2-이소프로필-시클로프로필기, 1,2,2-트리메틸-시클로프로필기, 1,2,3-트리메틸-시클로프로필기, 2,2,3-트리메틸-시클로프로필기, 1-에틸-2-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-1-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-2-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-3-메틸-시클로프로필기 등을 들 수 있다.

상기 알콕시기의 탄소수로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1~20이 바람직하고, 폴리머의 내열성을 보다 높이는 것을 고려하면, 탄소수 1~10이 보다 바람직하고, 1~3이 한층 더 바람직하다. 또, 그 알킬 부분의 구조는 쇄상, 분기상, 환상의 어느 것이어도 된다.

알콕시기의 구체예로서는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, s-부톡시기, t-부톡시기, n-펜톡시기, 1-메틸-n-부톡시기, 2-메틸-n-부톡시기, 3-메틸-n-부톡시기, 1,1-디메틸-n-프로폭시기, 1,2-디메틸-n-프로폭시기, 2,2-디메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-n-프로폭시기, n-헥실옥시기, 1-메틸-n-펜틸옥시기, 2-메틸-n-펜틸옥시기, 3-메틸-n-펜틸옥시기, 4-메틸-n-펜틸옥시기, 1,1-디메틸-n-부톡시기, 1,2-디메틸-n-부톡시기, 1,3-디메틸-n-부톡시기, 2,2-디메틸-n-부톡시기, 2,3-디메틸-n-부톡시기, 3,3-디메틸-n-부톡시기, 1-에틸-n-부톡시기, 2-에틸-n-부톡시기, 1,1,2-트리메틸-n-프로폭시기, 1,2,2-트리메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-1-메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-2-메틸-n-프로폭시기 등을 들 수 있다.

상기 아릴기의 탄소수로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 6~40이 바람직하고, 폴리머의 내열성을 보다 높이는 것을 고려하면, 탄소수 6~16이 보다 바람직하고, 6~13이 한층 더 바람직하다.

아릴기의 구체예로서는 페닐기, o-클로르페닐기, m-클로르페닐기, p-클로르페닐기, o-플루오로페닐기, p-플루오로페닐기, o-메톡시페닐기, p-메톡시페닐기, p-니트로페닐기, p-시아노페닐기, α-나프틸기, β-나프틸기, o-비페닐릴기, m-비페닐릴기, p-비페닐릴기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기 등을 들 수 있다.

아르알킬기의 탄소수로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 탄소수 7~20이 바람직하고, 그 알킬 부분은 직쇄, 분기, 환상의 어느 것이어도 된다.

그 구체예로서는 벤질기, p-메틸페닐메틸기, m-메틸페닐메틸기, o-에틸페닐메틸기, m-에틸페닐메틸기, p-에틸페닐메틸기, 2-프로필페닐메틸기, 4-이소프로필페닐메틸기, 4-이소부틸페닐메틸기, α-나프틸메틸기 등을 들 수 있다.

상기 Ar은 방향환 및 복소환의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 2가의 유기기이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 있어서는, 식(2)~(18)으로 표시되는 적어도 1종이 바람직하고, 특히 식(5)~(18)으로 표시되는 적어도 1종이 바람직하고, 식(5), (7), (8), (11), (12), (14)~(18)으로 표시되는 적어도 1종이 보다 바람직하다.

상기 R¹~R¹²⁸은 서로 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기, 술폰기, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기, 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알콕시기를 나타내고, W¹ 및 W²는 서로 독립하여, 단결합, CR¹²⁹R¹³⁰(R¹²⁹ 및 R¹³⁰은 서로 독립하여, 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기(단, 이들은 하나가 되어 환을 형성하고 있어도 된다.)를 나타낸다.), C=O, O, S, SO, SO₂, 또는 NR¹³¹(R¹³¹은 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기를 나타낸다.)를 나타낸다.

이들 알킬기, 알콕시기로서는 상기와 동일한 것을 들 수 있다.

할로겐 원자로서는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.

또, X¹ 및 X²는 서로 독립하여, 단결합, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기, 또는 식(19)으로 표시되는 기를 나타낸다.

상기 R¹³²~R¹³⁵는 서로 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기, 술폰기, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기, 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알콕시기를 나타내고, Y¹ 및 Y²는 서로 독립하여, 단결합 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기를 나타낸다.

이들 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기로서는 상기와 동일한 것을 들 수 있다.

탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기로서는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 적합한 Ar으로서는 플루오렌환을 함유하는 2가의 유기기 등을 들 수 있고, 예를 들면, 하기 식(20) 및 (21)으로 표시되는 2가의 유기기가 적합하다.

또한, 상기 R³²~R³⁷, R⁶⁹~R⁷⁶, R¹²⁹, R¹³⁰ 및 R¹³²~R¹³⁵는 상기와 동일한 의미를 나타내는데, 모두 수소 원자가 바람직하다.

상기 식(2)~(18)으로 표시되는 아릴기의 구체예로서는, 하기 식으로 표시되는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

이들 중에서도 보다 높은 굴절률의 폴리머가 얻어지는 점에서, 하기 식으로 표시되는 아릴기가 보다 바람직하다.

또한, 고굴절률을 발현시킨다는 점에서, 아릴(Ar) 부분으로서는 플루오렌 골격이나 카르바졸 골격 등의 환상 골격을 가지는 강직한 구조가 아릴(Ar) 부분이 긴밀하게 모이기 쉬워, 전자 밀도가 향상하기 때문에 적합하며, 또 단순한 벤젠환도 작은 구조이기 때문에, 아릴(Ar) 부분이 긴밀하게 모이기 쉬워, 전자 밀도가 향상하기 때문에 적합하다.

또, W¹ 등의 벤젠환의 연결기로서는 높은 수소 결합능을 가지는 카르보닐을 포함하는 기나 아민 등의 관능기가 아민 부위의 수소 원자(R 및/또는 R'가 수소 원자인 경우)와 수소 결합을 형성하여 보다 아릴(Ar) 부분이 긴밀하게 모이기 쉬워, 전자 밀도가 향상하기 때문에 적합하다.

이상과 같은 관점에서, 하기 식으로 표시되는 아릴기가 바람직하다.

보다 높은 굴절률을 발현한다는 점에서, 하기 식으로 표시되는 아릴기가 보다 바람직하다.

적합한 반복 단위 구조로서는 하기 식(23)으로 표시되는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

또, 레지스트 용제 등의 안정성이 높은 용제에 대한 상기 하이퍼브랜치 폴리머의 용해성을 보다 높이는 것을 고려하면, Ar기로서는 식(22)으로 표시되는 m-페닐렌디아민 유도체기가 바람직하다.

상기 R⁷⁷~R⁸⁰은 상기와 동일한 의미를 나타내는데, 모두 수소 원자가 적합하다.

따라서, 용해성을 양호하게 하는 적합한 반복 단위 구조로서는, 하기 식(24)으로 표시되는 것을 들 수 있고, 특히 R 및 R'가 모두 수소 원자인 하기 식(25)으로 표시되는 반복 단위 구조를 가지는 하이퍼브랜치 폴리머가 최적이다.

(식 중, R 및 R'는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)

본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 500~500,000이 바람직하고, 500~100,000이 보다 바람직하고, 보다 내열성을 향상시킴과 아울러, 수축률을 낮게 한다는 점에서, 2,000 이상이 바람직하고, 보다 용해성을 높이고, 얻어진 용액의 점도를 저하시킨다는 점에서, 50,000 이하가 바람직하고, 30,000 이하가 보다 바람직하고, 10,000 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 중량 평균 분자량은 겔퍼미에이션 크로마토그래피(이하, GPC라고 함) 분석에 의한 표준 폴리스티렌 환산으로 얻어지는 평균 분자량이다.

본 발명에서 사용하는 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머의 제조법에 대해서 일례를 들어 설명한다. 또한, 제조 방법은 스킴 1, 2 및 3으로 분류하고, 각 스킴을 더욱 분류하는 경우는 a 및 b 등으로 나타냈다.

예를 들면, 하기 스킴 1-a에 나타내는 바와 같이, 반복 구조(23')를 가지는 하이퍼브랜치 폴리머는 할로겐화시아누르(26) 및 아미노기를 가지는 비스아미노페닐플루오렌 화합물(27)을 적당한 유기 용매 중에서 반응시켜 얻을 수 있다.

하기 스킴 1-b에 나타내는 바와 같이, 반복 구조(24')를 가지는 하이퍼브랜치 폴리머는 할로겐화시아누르(26) 및 m-페닐렌디아민 화합물(28)을 적당한 유기 용매 중에서 반응시켜 얻을 수 있다.

(식 중, X는 서로 독립하여 할로겐 원자를 나타낸다. R은 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)

또, 하기 스킴 2-a에 나타내는 바와 같이, 반복 구조(23')를 가지는 하이퍼브랜치 폴리머는 할로겐화시아누르(26) 및 아미노기를 가지는 비스아미노페닐플루오렌 화합물(27)을 적당한 유기 용매 중에서 등량 사용하여 반응시켜 얻어지는 화합물(29)로부터 합성할 수도 있다.

하기 스킴 2-b에 나타내는 바와 같이, 반복 구조(24')를 가지는 하이퍼브랜치 폴리머는 할로겐화시아누르(26) 및 m-페닐렌디아민 화합물(28)을 적당한 유기 용매 중에서 등량 사용하여 반응시켜 얻어지는 화합물(30)로부터 합성할 수도 있다.

이상의 방법을 사용함으로써, 본 발명의 하이퍼브랜치 폴리머를 염가로 게다가 간편하고 또한 안전하게 제조할 수 있다. 이 제조 방법은 일반적인 폴리머를 합성할 때의 반응 시간보다 현저히 짧은 점에서, 최근의 환경에 대한 배려에 적합한 제조 방법이며, CO₂ 배출량을 저감할 수 있다. 또, 제조 스케일을 대폭 증가시켜도 안정적으로 제조하는 것이 가능하며, 공업화 레벨에서의 안정 공급 체제를 해치지 않는다.

특히, 원료인 염화시아누르의 안정성 및 공업적 관점을 고려하면, 스킴 2에 의한 제조법이 보다 바람직하다.

스킴 1 및 2의 방법의 경우, 각 원료를 넣는 양으로서는 목적으로 하는 하이퍼브랜치 폴리머가 얻어지는 한 임의이지만, 할로겐화시아누르(26) 1당량에 대하여 디아미노 화합물(27), (28) 0.01~10당량이 바람직하다.

특히, 스킴 1의 방법의 경우, 할로겐화시아누르(26) 2당량에 대하여 디아미노 화합물(27), (28)을 3당량 사용하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 관능기의 당량을 어긋나게 함으로써 겔화물의 생성을 막을 수 있다.

각종 분자량의 트리아진환 말단을 많이 가지는 하이퍼브랜치 폴리머를 얻기 위해서, 할로겐화시아누르(26) 2당량에 대하여 디아미노 화합물(27), (28)을 3당량 미만의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 각종 분자량의 아민 말단을 많이 가지는 하이퍼브랜치 폴리머를 얻기 위해서, 디아미노 화합물(27), (28) 3당량에 대하여 할로겐화시아누르(26)를 2당량 미만의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 박막을 제작한 경우에, 우수한 투명성이나 내광성을 가진다는 점에서는, 트리아진환 말단을 많이 가지는 하이퍼브랜치 폴리머가 바람직하다.

이와 같이, 디아미노 화합물(27), (28)이나 할로겐화시아누르(26)의 양을 적당히 조절함으로써, 얻어지는 하이퍼브랜치 폴리머의 분자량을 용이하게 조절할 수 있다.

상기 유기 용매로서는, 이러한 종류의 반응에 있어서 통상 사용되는 각종 용매를 사용할 수 있고, 예를 들면, 테트라히드로푸란, 디옥산, 디메틸술폭시드;N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라메틸요소, 헥사메틸포스포르아미드, N,N-디메틸아세토아미드, N-메틸-2-피페리돈, N,N-디메틸에틸렌요소, N,N,N',N'-테트라메틸말론산아미드, N-메틸카프로락탐, N-아세틸피롤리딘, N,N-디에틸아세토아미드, N-에틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸프로피온산아미드, N,N-디메틸이소부틸아미드, N-메틸포름아미드, N,N'-디메틸프로필렌요소 등의 아미드계 용매, 및 그들의 혼합 용매를 들 수 있다.

그 중에서도 N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세토아미드, 및 그들의 혼합 용매가 바람직하고, 특히 N,N-디메틸아세토아미드, N-메틸-2-피롤리돈이 적합하다.

스킴 1의 반응 및 스킴 2의 제2 단계의 반응에 있어서, 반응 온도는 사용하는 용매의 융점으로부터 용매의 비점까지의 범위에서 적당히 설정하면 되지만, 특히 0~150℃정도가 바람직하고, 60~100℃가 보다 바람직하다.

특히 스킴 1의 반응에서는 리니어성을 억제하고, 분기도를 높인다는 점에서, 반응 온도는 60~150℃가 바람직하고, 80~150℃가 바람직하며, 80~120℃가 바람직하다.

스킴 2의 제1 단계의 방법에 있어서, 반응 온도는 사용하는 용매의 융점으로부터 용매의 비점까지의 범위에서 적당히 설정하면 되지만, 특히, -50~50℃정도가 바람직하고, -20~50℃정도가 보다 바람직하며, -10~50℃정도가 한층 더 바람직하고, -10~10℃가 더욱 바람직하다.

특히 스킴 2의 방법에서는, -50~50℃에서 반응시키는 제1 공정과, 이 공정에 이어 60~150℃에서 반응시키는 제2 공정으로 이루어지는 2단계 공정을 채용하는 것이 바람직하다.

상기 각 반응에 있어서, 각 성분의 배합 순서는 임의이지만, 스킴 1의 반응에 있어서는, 할로겐화시아누르(26) 또는 디아미노 화합물(27), (28) 및 유기 용매를 함유하는 용액을 60~150℃, 바람직하게는 80~150℃로 가열하고, 이 온도에서 당해 용액 중에 디아미노 화합물(27), (28) 또는 할로겐화시아누르(26)를 가하는 방법이 최적이다.

이 경우, 미리 용매에 녹여 두는 성분 및 나중에 가하는 성분은 어느쪽이어도 되지만, 디아미노 화합물(27), (28)의 가열 용액 중에 할로겐화시아누르(26)를 첨가하는 수법이 바람직하다.

또, 스킴 2의 반응에 있어서, 미리 용매에 녹여 두는 성분 및 나중에 가하는 성분은 어느쪽이어도 되지만, 할로겐화시아누르(26)의 냉각 용액 중에 디아미노 화합물(27), (28)을 첨가하는 수법이 바람직하다.

나중에 가하는 성분은 그대로 가해도 되고, 상기 서술한 바와 같은 유기 용매에 녹인 용액으로 가해도 되지만, 조작의 용이성이나 반응의 컨트롤의 용이성 등을 고려하면 후자의 수법이 적합하다.

또, 첨가는 적하 등에 의해 서서히 가해도 되고, 전량 일괄하여 가해도 된다.

스킴 1에 있어서, 가열한 상태에서, 양쪽 화합물을 혼합한 후에는 (단계적으로 온도를 높이지 않고) 1단계로 반응시킨 경우에도, 겔화하지 않고, 목적으로 하는 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 얻을 수 있다.

또, 상기 스킴 1의 반응 및 스킴 2의 제2 단계의 반응에서는, 중합시 또는 중합후에 통상 사용되는 각종 염기를 첨가해도 된다.

이 염기의 구체예로서는 탄산칼륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 수산화나트륨, 탄산수소나트륨, 나트륨에톡시드, 아세트산나트륨, 탄산리튬, 수산화리튬, 산화리튬, 아세트산칼륨, 산화마그네슘, 산화칼슘, 수산화바륨, 인산3리튬, 인산3나트륨, 인산3칼륨, 불화세슘, 산화알루미늄, 암모니아, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디이소프로필메틸아민, 디이소프로필에틸아민, N-메틸피페리딘, 2,2,6,6-테트라메틸-N-메틸피페리딘, 피리딘, 4-디메틸아미노피리딘, N-메틸모르포린 등을 들 수 있다.

염기의 첨가량은 할로겐화시아누르(26) 1당량에 대하여 1~100당량이 바람직하고, 1~10당량이 보다 바람직하다. 또한, 이들 염기는 수용액으로 하여 사용해도 된다.

얻어지는 폴리머에는 원료 성분이 잔존하고 있지 않는 것이 바람직하지만, 본 발명의 효과를 해치지 않으면 일부의 원료가 잔존하고 있어도 된다.

어느 스킴의 방법에 있어서도, 반응 종료후, 생성물은 재침법 등에 의해 용이하게 정제할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 적어도 1개의 말단 트리아진환의 할로겐 원자의 일부를 알킬기, 아르알킬기, 아릴기, 알킬아미노기, 알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 아르알킬아미노기, 아릴아미노기, 알콕시기, 아르알킬옥시기, 아릴옥시기, 에스테르기 등으로 캐핑해도 된다.

이들 중에서도 알킬아미노기, 알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 아르알킬아미노기, 아릴아미노기가 바람직하고, 알킬아미노기, 아릴아미노기가 보다 바람직하며, 아릴아미노기가 더욱 바람직하다.

에스테르기로서는 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기 등을 들 수 있다.

알킬아미노기의 구체예로서는 메틸아미노기, 에틸아미노기, n-프로필아미노기, 이소프로필아미노기, n-부틸아미노기, 이소부틸아미노기, s-부틸아미노기, t-부틸아미노기, n-펜틸아미노기, 1-메틸-n-부틸아미노기, 2-메틸-n-부틸아미노기, 3-메틸-n-부틸아미노기, 1,1-디메틸-n-프로필아미노기, 1,2-디메틸-n-프로필아미노기, 2,2-디메틸-n-프로필아미노기, 1-에틸-n-프로필아미노기, n-헥실아미노기, 1-메틸-n-펜틸아미노기, 2-메틸-n-펜틸아미노기, 3-메틸-n-펜틸아미노기, 4-메틸-n-펜틸아미노기, 1,1-디메틸-n-부틸아미노기, 1,2-디메틸-n-부틸아미노기, 1,3-디메틸-n-부틸아미노기, 2,2-디메틸-n-부틸아미노기, 2,3-디메틸-n-부틸아미노기, 3,3-디메틸-n-부틸아미노기, 1-에틸-n-부틸아미노기, 2-에틸-n-부틸아미노기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필아미노기, 1,2,2-트리메틸-n-프로필아미노기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필아미노기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필아미노기 등을 들 수 있다.

아르알킬아미노기의 구체예로서는 벤질아미노기, 메톡시카르보닐페닐메틸아미노기, 에톡시카르보닐페닐메틸아미노기, p-메틸페닐메틸아미노기, m-메틸페닐메틸아미노기, o-에틸페닐메틸아미노기, m-에틸페닐메틸아미노기, p-에틸페닐메틸아미노기, 2-프로필페닐메틸아미노기, 4-이소프로필페닐메틸아미노기, 4-이소부틸페닐메틸아미노기, 나프틸메틸아미노기, 메톡시카르보닐나프틸메틸아미노기, 에톡시카르보닐나프틸메틸아미노기 등을 들 수 있다.

아릴아미노기의 구체예로서는 페닐아미노기, 메톡시카르보닐페닐아미노기, 에톡시카르보닐페닐아미노기, 나프틸아미노기, 메톡시카르보닐나프틸아미노기, 에톡시카르보닐나프틸아미노기, 안트라닐아미노기, 피레닐아미노기, 비페닐아미노기, 터페닐아미노기, 플루오레닐아미노기 등을 들 수 있다.

알콕시실릴기 함유 알킬아미노기로서는 모노알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 디알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 트리알콕시실릴기 함유 알킬아미노기의 어느 것이어도 되고, 그 구체예로서는 3-트리메톡시실릴프로필아미노기, 3-트리에톡시실릴프로필아미노기, 3-디메틸에톡시실릴프로필아미노기, 3-메틸디에톡시실릴프로필아미노기, N-(2-아미노에틸)-3-디메틸메톡시실릴프로필아미노기, N-(2-아미노에틸)-3-메틸디메톡시실릴프로필아미노기, N-(2-아미노에틸)-3-트리메톡시실릴프로필아미노기 등을 들 수 있다.

아릴옥시기의 구체예로서는 페녹시기, 나프톡시기, 안트라닐옥시기, 피레닐옥시기, 비페닐옥시기, 터페닐옥시기, 플루오레닐옥시기 등을 들 수 있다.

아르알킬옥시기의 구체예로서는 벤질옥시기, p-메틸페닐메틸옥시기, m-메틸페닐메틸옥시기, o-에틸페닐메틸옥시기, m-에틸페닐메틸옥시기, p-에틸페닐메틸옥시기, 2-프로필페닐메틸옥시기, 4-이소프로필페닐메틸옥시기, 4-이소부틸페닐메틸옥시기, α-나프틸메틸옥시기 등을 들 수 있다.

또한, 알킬기, 아르알킬기, 아릴기, 알콕시기로서는 상기 서술한 기와 동일한 것을 들 수 있다.

이들 기는 트리아진환 상의 할로겐 원자를 대응하는 치환기를 부여하는 화합물로 치환함으로써 용이하게 도입할 수 있고, 예를 들면, 하기 식 스킴 3-a, b에 나타내는 바와 같이, 아닐린 유도체를 가하여 반응시킴으로써, 적어도 1개의 말단에 페닐아미노기를 가지는 하이퍼브랜치 폴리머(31), (32)가 얻어진다.

(식 중, X 및 R은 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)

이 때, 유기 모노아민을 동시에 넣고, 즉 유기 모노아민의 존재하에서, 할로겐화시아누르 화합물과, 디아미노아릴 화합물을 반응시킴으로써, 하이퍼브랜치 폴리머의 강직성이 완화된 분기도가 낮은 부드러운 하이퍼브랜치 폴리머를 얻을 수 있다.

이 수법에 의해 얻어진 하이퍼브랜치 폴리머는 용제에 대한 용해성(응집 억제)이나, 가교제와의 가교성이 우수한 것이 되기 때문에, 후술하는 가교제와 조합시킨 조성물로서 사용하는 경우에 특히 유리하다.

여기서, 유기 모노아민으로서는 알킬모노아민, 아르알킬모노아민, 아릴모노아민의 어느 것을 사용할 수도 있다.

알킬모노아민으로서는 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, s-부틸아민, t-부틸아민, n-펜틸아민, 1-메틸-n-부틸아민, 2-메틸-n-부틸아민, 3-메틸-n-부틸아민, 1,1-디메틸-n-프로필아민, 1,2-디메틸-n-프로필아민, 2,2-디메틸-n-프로필아민, 1-에틸-n-프로필아민, n-헥실아민, 1-메틸-n-펜틸아민, 2-메틸-n-펜틸아민, 3-메틸-n-펜틸아민, 4-메틸-n-펜틸아민, 1,1-디메틸-n-부틸아민, 1,2-디메틸-n-부틸아민, 1,3-디메틸-n-부틸아민, 2,2-디메틸-n-부틸아민, 2,3-디메틸-n-부틸아민, 3,3-디메틸-n-부틸아민, 1-에틸-n-부틸아민, 2-에틸-n-부틸아민, 1,1,2-트리메틸-n-프로필아민, 1,2,2-트리메틸-n-프로필아민, 1-에틸-1-메틸-n-프로필아민, 1-에틸-2-메틸-n-프로필아민, 2-에틸헥실아민 등을 들 수 있다.

아르알킬모노아민의 구체예로서는 벤질아민, p-메톡시카르보닐벤질아민, p-에톡시카르보닐벤질아민, p-메틸벤질아민, m-메틸벤질아민, o-메톡시벤질아민 등을 들 수 있다.

아릴모노아민의 구체예로서는 아닐린, p-메톡시카르보닐아닐린, p-에톡시카르보닐아닐린, p-메톡시아닐린, 1-나프틸아민, 2-나프틸아민, 안트라닐아민, 1-아미노피렌, 4-비페닐릴아민, o-페닐아닐린, 4-아미노-p-터페닐, 2-아미노플루오렌 등을 들 수 있다.

이 경우, 유기 모노아민의 사용량은 할로겐화시아누르 화합물 1당량에 대하여 0.05~500당량으로 하는 것이 바람직하고, 0.05~120당량이 보다 바람직하며, 0.05~50당량이 한층 더 바람직하다.

이러한 경우의 반응 온도도 리니어성을 억제하고, 분기도를 높인다는 점에서, 60~150℃가 바람직하고, 80~150℃가 바람직하며, 80~120℃가 바람직하다.

단, 유기 모노아민, 할로겐화시아누르 화합물, 디아미노아릴 화합물의 3성분의 혼합은 저온하에서 해도 되고, 그 경우의 온도로서는 -50~50℃정도가 바람직하고, -20~50℃정도가 보다 바람직하며, -20~10℃가 더욱 바람직하다. 저온에서 넣은 후에는 중합시키는 온도까지 한번에 (1단계로) 승온하여 반응을 행하는 것이 바람직하다.

또, 할로겐화시아누르 화합물과 디아미노아릴 화합물의 2성분의 혼합을 저온하에서 해도 되고, 그 경우의 온도로서는 -50~50℃정도가 바람직하고, -20~50℃정도가 보다 바람직하며, -20~10℃가 더욱 바람직하다. 저온에서 넣은 후, 유기 모노아민을 가하고, 중합시키는 온도까지 한번에 (1단계로) 승온하여 반응을 행하는 것이 바람직하다.

또, 이러한 유기 모노아민의 존재하에서, 할로겐화시아누르 화합물과, 디아미노아릴 화합물을 반응시키는 반응은, 상기 서술한 바와 같은 유기 용매를 사용하여 행해도 된다.

상기 서술한 하이퍼브랜치 폴리머와 함께 본 발명의 조성물을 구성하는 무기 미립자로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 있어서는, Be, Al, Si, Ti, V, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi 및 Ce로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속의 산화물, 황화물 또는 질화물이 적합하며, 특히 이들의 금속 산화물이 적합하다.

또한, 무기 미립자는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 조합하여 사용해도 된다.

금속 산화물의 구체예로서는 Al₂O₃, ZnO, TiO₂, ZrO₂, Fe₂O₃, Sb₂O₅, BeO, ZnO, SnO₂, CeO₂, SiO₂, WO₃ 등을 들 수 있다.

또, 복수의 금속 산화물을 복합 산화물로서 사용하는 것도 유효하다. 복합 산화물은 미립자의 제조 단계에서 2종 이상의 무기 산화물을 혼합시킨 것이다. 예를 들면, TiO₂와 ZrO₂, TiO₂와 ZrO₂와 SnO₂, ZrO₂와 SnO₂와의 복합 산화물 등을 들 수 있다.

또한, 상기 금속의 화합물이어도 된다. 예를 들면, ZnSb₂O₆, BaTiO₃, SrTiO₃, SrSnO₃ 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 또한 상기한 산화물과 혼합하여 사용해도 된다.

상기 무기 미립자의 입자 직경으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 분산액 중에서의 분산성을 보다 높이는 것을 고려하면, 1차 입자 직경 2~50nm, 바람직하게는 5~15nm가 적합하다. 또한 1차 입자 직경은 투과형 전자현미경에 의해 관찰한 값이다.

또, 상기 무기 미립자를 사용할 때에는 미립자를 그대로 사용해도 되고, 미립자를 물 또는 유기 용매에 미리 분산시킨 콜로이드 상태의 것(콜로이드 입자)을 사용해도 된다.

또한, 무기 미립자를 산화규소, 유기 규소 화합물, 유기 금속 화합물 등에 의해 처리한 미립자를 사용해도 된다.

또한, 산화규소에 의한 처리는 무기 미립자를 함유하는 분산체 중에서 미립자 표면에, 산화규소 미립자를 공지의 방법으로 성장시키는 것이다. 유기 규소 화합물, 유기 금속 화합물에 의한 처리는 무기 미립자를 함유하는 분산체 중에, 이들의 화합물을 첨가하고, 가열 교반하는 것이다.

상기 유기 규소 화합물로서는 실란커플링제나 실란을 들 수 있고, 실린커플링제의 구체예로서는 비닐트리클로르실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

또, 실란의 구체예로서는 메틸트리클로로실란, 디메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란, 페닐트리클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란페닐트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔 등을 들 수 있다.

상기 유기 금속 화합물로서는 티타네이트계 커플링제나 알루미늄계 커플링제를 들 수 있고, 티타네이트계 커플링제의 구체예로서는 플렌액트 KR TTS, KR 46B, KR 38B, KR 138S, KR238S, KR338X, KR 44, KR 9SA, KR ET5, KR ET(아지노모토파인테크노(주)제), 알루미늄계 커플링제의 구체예로서는 플렌액트 AL-M(아지노모토파인테크노(주)제) 등을 들 수 있다.

이들 유기 규소 화합물, 유기 금속 화합물의 사용량은 상기 무기 미립자 100질량부에 대하여 2~100질량부가 바람직하다.

금속 산화물 콜로이드 입자는 공지의 방법, 예를 들면, 이온 교환법, 해교법, 가수분해법, 반응법에 의해 제조할 수 있다.

이온 교환법으로서는 예를 들면 상기 금속의 산성염을 수소형 이온 교환 수지로 처리하는 방법이나, 상기 금속의 염기성염을 수산기형 음이온 교환 수지로 처리하는 방법 등을 들 수 있다.

해교법으로서는 상기 금속의 산성염을 염기로 중화하는 방법, 상기 금속의 알콕시드를 가수분해하는 방법, 또는 상기 금속의 염기성염을 가열하에서 가수분해한 후, 불필요한 산을 제거하는 방법 등을 들 수 있다.

반응법의 예로서는 상기 금속의 분말과 산을 반응시키는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와 무기 미립자를 포함하는 막 형성용 조성물은 이들 각 성분을 하이브리드화하여 이루어지는 바니시가 균일 분산액이 되고 있는 것이 바람직하다.

여기서, 하이브리드화는 광의로는 상이한 성질의 용질을 혼합하고, 용액의 상태로 혼화하는 것을 의미하고, 상이한 용질끼리가 화학적 또는 물리적으로 상호작용을 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 되며, 분산성이 유지되어 있으면 된다.

하이브리드화는 최종적인 바니시의 안정성이 얻어지는 한, 그 조제 방법은 특별히 한정되지 않는다.

예를 들면, (1)트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 고체 상태로 무기 미립자의 분산액에 혼합시키거나, (2)트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 용액의 상태로 무기 미립자의 분산액에 혼합시키거나, (3)트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 고체의 상태로, 무기 미립자를 분산시키는 공정에서 동시에 가하여 분산액으로 하거나 하는 등의 각종 방법을 들 수 있지만, 핸들링성의 관점에서, 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 용액의 상태로 무기 미립자의 분산액에 혼합시키는 방법이 바람직하다.

하이브리드화한 최종적인 바니시의 안정성은 분산성의 저하에 따른 석출, 1차 입자 직경 또는 2차 입자 직경의 대폭적인 변화, 도포성의 악화, 착색(백화, 황변), 막질의 악화를 일으키지 않으면 된다.

또, 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와 무기 미립자를 하이브리드화시킬 때에 사용되는 용매는 최종적인 바니시의 안정성을 해치지 않으면 한정되지 않고, 조성물의 조제에 하이퍼브랜치 폴리머 용액 및 무기 미립자 분산액을 사용하는 경우에는, 쌍방에 사용되는 용매는 동일해도 되고, 상이해도 되지만, 안정성을 해치지 않기 위해서는 용매의 극성은 가까운 편이 바람직하고, 무기 미립자 분산액의 분산성을 확실히 저하시키는 용매를 사용하는 것은 바람직하지 않다.

사용 가능한 용매의 구체예로서는 톨루엔, p-크실렌, o-크실렌, m-크실렌, 에틸벤젠, 스티렌, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜, 1-옥탄올, 에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 1-메톡시-2-부탄올, 시클로헥산올, 디아세톤알코올, 푸르푸릴알코올, 테트라히드로푸르푸릴알코올, 프로필렌글리콜, 벤질알코올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, γ-부티로락톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소프로필케톤, 디에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸노말부틸케톤, 시클로헥산온, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산노말프로필, 아세트산이소부틸, 아세트산노말부틸, 락트산에틸, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, tert-부탄올, 알릴알코올, 노말프로판올, 2-메틸-2-부탄올, 이소부탄올, 노말부탄올, 2-메틸-1-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-에틸헥산올, 1-메톡시-2-프로판올, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세토아미드, N-메틸피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸술폭시드, N-시클로헥실-2-피롤리디논 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

조성물 중에 있어서의 무기 미립자의 함유량은 얻어지는 최종적인 바니시의 분산성이 손상되지 않는 범위이면 되고, 제작하는 피막이 목적으로 하는 굴절률, 투과율, 내열성에 맞추어 컨트롤하는 것이 가능하다.

예를 들면, 고형분 환산으로 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머를 100질량부로 했을 때에, 무기 미립자를 0.1~1000질량부의 범위에서 가할 수 있고, 바람직하게는 1~500질량부이며, 막질을 유지하고, 안정적인 굴절률을 얻기 위해서, 보다 바람직하게는 10~300질량부이다.

또한, 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와 무기 미립자의 분산액을 하이브리드화시킬 때에, 분산성을 향상시키거나, 상용성을 향상시키거나 할 목적에서, 후술하는 계면활성제나, 침강 방지제, 유화제 등의 성분을 첨가해도 된다.

본 발명의 막 형성용 조성물에서는 본 발명의 효과를 해치지 않는 한, 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머, 무기 미립자 및 용매 이외의 그 밖의 성분, 예를 들면, 레벨링제, 계면활성제, 가교제 등이 포함되어 있어도 된다.

계면활성제로서는 예를 들면 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류;폴리옥시에틸렌옥틸페놀에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르류;폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌블록코폴리머류; 소르비탄모노라우레이트, 소르비탄모노팔미테이트, 소르비탄모노스테아레이트, 소르비탄모노올레에이트, 소르비탄트리올레에이트, 소르비탄트리스테아레이트 등의 소르비탄 지방산 에스테르류;폴리옥시에틸렌소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리올레에이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르류 등의 비이온계 계면활성제, 상품명 에프톱 EF301, EF303, EF352(미츠비시머테리얼덴시카세이(주)제(구(주)젬코제), 모노명 메가팍 F171, F173, R-08, R-30(DIC(주)제), 플루오라드 FC430, FC431(스미토모쓰리엠(주)제), 상품명 아사히가드 AG710, 서플론 S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106(아사히가라스(주)제) 등의 불소계 계면활성제, 오르가노실록산폴리머 KP341(신에츠카가쿠코교(주)제), BYK-302, BYK-307, BYK-322, BYK-323, BYK-330, BYK-333, BYK-370, BYK-375, BYK-378(빅케미·재팬(주)제) 등을 들 수 있다.

이러한 계면활성제는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 조합해서 사용해도 된다. 계면활성제의 사용량은 하이퍼브랜치 폴리머 100질량부에 대하여 0.0001~5질량부가 바람직하고, 0.001~1질량부가 보다 바람직하며, 0.01~0.5질량부가 한층 더 바람직하다.

가교제로서는 본 발명의 하이퍼브랜치 폴리머와 반응할 수 있는 치환기를 가지는 화합물이면 특별히 한정되는 것은 아니다.

그러한 화합물로서는 메틸올기, 메톡시메틸기 등의 가교 형성 치환기를 가지는 멜라민계 화합물, 치환 요소계 화합물, 에폭시기 또는 옥세탄기 등의 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물, 블록화 이소시아나토를 함유하는 화합물, 산 무수물을 가지는 화합물, (메타)아크릴기를 가지는 화합물, 페노플라스트 화합물 등을 들 수 있지만, 내열성이나 보존 안정성의 관점에서 에폭시기, 블록이소시아네이트기, (메타)아크릴기를 함유하는 화합물이 바람직하다.

또, 블록이소시아네이트기는 요소 결합으로 가교하고, 카르보닐기를 가지기 때문에 굴절률이 저하하지 않는다는 점에서도 바람직하다.

또한, 이들 화합물은 폴리머의 말단 처리에 사용하는 경우는 적어도 1개의 가교 형성 치환기를 가지고 있으면 되고, 폴리머끼리의 가교 처리에 사용하는 경우는 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 가질 필요가 있다.

에폭시 화합물로서는 에폭시기를 1분자중 2개 이상 가지고, 열경화시의 고온에 노출되면, 에폭시가 개환하고, 본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머와의 사이에서 부가 반응에 의해 가교 반응이 진행하는 것이다.

가교제의 구체예로서는 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 1,2-에폭시-4-(에폭시에틸)시클로헥산, 글리세롤트리글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 2,6-디글리시딜페닐글리시딜에테르, 1,1,3-트리스[p-(2,3-에폭시프로폭시)페닐]프로판, 1,2-시클로헥산디카르복실산디글리시딜에스테르, 4,4'-메틸렌비스(N,N-디글리시딜아닐린), 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 트리메틸올에탄트리글리시딜에테르, 비스페놀-A-디글리시딜에테르, 펜타에리트리톨폴리글리시딜에테르 등을 들 수 있다.

또, 시판품으로서 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 에폭시 수지인 YH-434, YH434L(도토카세이(주)제), 시클로헥센옥사이드 구조를 가지는 에폭시 수지인 에폴리드 GT-401, 동 GT-403, 동 GT-301, 동 GT-302, 셀록사이드 2021, 셀록사이드 3000(다이셀카가쿠코교(주)제), 비스페놀A형 에폭시 수지인 에피코트(현, jER) 1001, 동 1002, 동 1003, 동 1004, 동 1007, 동 1009, 동 1010, 동 828(이상, 재팬에폭시레진(주)제), 비스페놀F형 에폭시 수지인 에피코트(현, jER) 807(재팬에폭시레진(주)제), 페놀 노볼락형 에폭시 수지인 에피코트(현, jER) 152, 동 154(이상, 재팬에폭시레진(주)제), EPPN201, 동 202(이상, 니혼카야쿠(주)제), 크레졸 노볼락형 에폭시 수지인 EOCN-102, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1020, EOCN-1025, EOCN-1027(이상, 니혼카야쿠(주)제), 에피코트(현, jER) 180S75(재팬에폭시레진(주)제), 지환식 에폭시 수지인 데나콜 EX-252(나가세켐텍스(주)제), CY175, CY177, CY179(이상, CIBA-GEIGY A.G제), 아랄다이트 CY-182, 동 CY-192, 동 CY-184(이상, CIBA-GEIGY A.G제), 에피클론 200, 동 400(이상, DIC(주)제), 에피코트(현, jER) 871, 동 872(이상, 재팬에폭시레진(주)제), ED-5661, ED-5662(이상, 셀라니즈코팅(주)제), 지방족 폴리글리시딜에테르인 데나콜 EX-611, 동 EX-612, 동 EX-614, 동 EX-622, 동 EX-411, 동 EX-512, 동 EX-522, 동 EX-421, 동 EX-313, 동 EX-314, 동 EX-321(나가세켐텍스(주)제) 등을 사용할 수도 있다.

산 무수물 화합물로서는 2분자의 카르복실산을 탈수 축합시킨 카르복실산 무수물이며, 열경화시의 고온에 노출되면, 무수물환이 개환하고, 본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머와의 사이에서 부가 반응에 의해 가교 반응이 진행하는 것이다.

또, 산 무수물 화합물의 구체예로서는 무수 프탈산, 테트라히드로 무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸테트라히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 무수 나딕산, 무수 메틸나딕산, 무수 말레산, 무수 숙신산, 옥틸 무수 숙신산, 도데세닐 무수 숙신산 등의 분자 내에 1개의 산 무수물기를 가지는 것 ; 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2무수물, 피로멜리트산 무수물, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산 2무수물, 비시클로[3.3.0]옥탄-2,4,6,8-테트라카르복실산 2무수물, 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 2무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 2무수물, 1,3-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2무수물 등의 분자 내에 2개의 산 무수물기를 가지는 것 등을 들 수 있다.

(메타)아크릴 화합물로서는 (메타)아크릴기를 1분자 중 2개 이상 가지고, 그리고 열경화시의 고온에 노출되면, 본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머와의 사이에서 부가 반응에 의해 가교 반응이 진행하는 것이다.

(메타)아크릴기를 가지는 화합물로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 에톡시화비스페놀A디아크릴레이트, 에톡시화비스페놀A디메타크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 에톡시화글리세린트리아크릴레이트, 에톡시화글리세린트리메타크릴레이트, 에톡시화펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 에톡시화펜타에리트리톨테트라메타크릴레이트, 에톡시화디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 폴리글리세린모노에틸렌옥사이드폴리아크릴레이트, 폴리글리세린폴리에틸렌글리콜폴리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 (메타)아크릴기를 가지는 화합물은 시판품으로서 입수가 가능하며, 그 구체예로서는 NK에스테르 A-200, A-400, A-600, A-1000, A-TMPT, UA-53H, 1G, 2G, 3G, 4G, 9G, 14G, 23G, ABE-300, A-BPE-4, A-BPE-6, A-BPE-10, A-BPE-20, A-BPE-30, BPE-80N, BPE-100N, BPE-200, BPE-500, BPE-900, BPE-1300N, A-GLY-3E, AGLY-9E, A-GLY-20E, A-TMPT-3EO, A-TMPT-9EO, ATM-4E, ATM-35E(이상, 신나카무라카가쿠코교(주)제), KAYARAD(등록상표) DPEA-12, 동 PEG400DA, 동 THE-330, 동 RP-1040(이상, 니혼카야쿠(주)제), M-210, M-350(이상, 도아고세이(주)제), KAYARAD(등록상표) DPHA, 동 NPGDA, 동 PET30(이상, 니혼카야쿠(주)제), NK에스테르 A-DPH, 동 A-TMPT, 동 A-DCP, 동 A-HD-N, 동 TMPT, 동 DCP, 동 NPG, 동 HD-N(이상, 신나카무라카가쿠코교(주)제) 등을 들 수 있다.

블록화 이소시아네이트를 함유하는 화합물로서는 이소시아네이트기(-NCO)가 적당한 보호기에 의해 블록된 블록화 이소시아네이트기를 1분자 중 2개 이상 가지고, 열경화시의 고온에 노출되면, 보호기(블록 부분)가 열해리하여 벗겨지고, 발생한 이소시아네이트기가 수지와의 사이에서 가교 반응을 일으키는 것이며, 예를 들면, 하기식으로 표시되는 기를 1분자 중 2개 이상(또한, 이들 기는 동일한 것이어도 되고, 또 각각 상이한 것이어도 됨) 가지는 화합물을 들 수 있다.

(식 중, R_b는 블록부의 유기기를 나타낸다.)

이러한 화합물은, 예를 들면, 1분자 중 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 화합물에 대하여 적당한 블록제를 반응시켜 얻을 수 있다.

1분자 중 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 화합물로서는, 예를 들면, 이소포론디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실이소시아네이트), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트의 폴리이소시아네이트나, 이들의 2량체, 3량체, 및 이들과 디올류, 트리올류, 디아민류, 또는 트리아민류와의 반응물 등을 들 수 있다.

블록제로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 2-에톡시헥산올, 2-N,N-디메틸아미노에탄올, 2-에톡시에탄올, 시클로헥산올 등의 알코올류; 페놀, o-니트로페놀, p-클로로페놀, o-, m- 또는 p-크레졸 등의 페놀류;ε-카프로락탐 등의 락탐류, 아세톤옥심, 메틸에틸케톤옥심, 메틸이소부틸케톤옥심, 시클로헥산온옥심, 아세토페논옥심, 벤조페논옥심 등의 옥심류; 피라졸, 3,5-디메틸피라졸, 3-메틸피라졸 등의 피라졸류; 도데칸티올, 벤젠티올 등의 티올류 등을 들 수 있다.

블록화 이소시아네이트를 함유하는 화합물은 시판품으로서도 입수가 가능하며, 그 구체예로서는 B-830, B-815N, B-842N, B-870N, B-874N, B-882N, B-7005, B-7030, B-7075, B-5010(이상, 미츠이카가쿠폴리우레탄(주)제), 듀라네이트(등록상표) 17B-60PX, 동 TPA-B80E, 동 MF-B60X, 동 MF-K60X, 동 E402-B80T(이상, 아사히카세이케미컬(주)제), 카렌즈 MOI-BM(등록상표)(이상, 쇼와덴코(주)제) 등을 들 수 있다.

아미노플라스트 화합물로서는 메톡시메틸렌기를 1분자 중 2개 이상 가지고,그리고 열경화시의 고온에 노출되면, 본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머와의 사이에서 탈메탄올 축합 반응에 의해 가교 반응이 진행하는 것이다.

멜라민계 화합물로서는, 예를 들면, 헥사메톡시메틸멜라민 CYMEL(등록상표) 303, 테트라부톡시메틸글리콜우릴 동 1170, 테트라메톡시메틸벤조구아나민 동 1123(이상, 니혼사이텍인더스트리즈(주)제) 등의 사이멜 시리즈, 메틸화멜라민 수지인 니칼락(등록상표) MW-30HM, 동 MW-390, 동 MW-100LM, 동 MX-750LM, 메틸화요소 수지인 동 MX-270, 동 MX-280, 동 MX-290(이상, (주)산와케미컬제) 등의 니칼락 시리즈 등을 들 수 있다.

옥세탄 화합물로서는 옥세타닐기를 1분자 중 2개 이상 가지고, 그리고 열경화시의 고온에 노출되면, 본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머와의 사이에서 부가 반응에 의해 가교 반응이 진행하는 것이다.

옥세탄기를 가지는 화합물로서는, 예를 들면, 옥세탄기를 함유하는 OXT-221, OX-SQ-H, OX-SC(이상, 도아고세이(주)제) 등을 들 수 있다.

페노플라스트 화합물로서는 히드록시메틸렌기를 1분자 중 2개 이상 가지고, 그리고 열경화시의 고온에 노출되면, 본 발명에서 사용하는 하이퍼브랜치 폴리머와의 사이에서 탈수 축합 반응에 의해 가교 반응이 진행하는 것이다.

페노플라스트 화합물로서는, 예를 들면, 2,6-디히드록시메틸-4-메틸페놀, 2,4-디히드록시메틸-6-메틸페놀, 비스(2-히드록시-3-히드록시메틸-5-메틸페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3-히드록시메틸-5-메틸페닐)메탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디히드록시메틸페닐)프로판, 비스(3-포르밀-4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)포르밀메탄, α,α-비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-4-포르밀톨루엔 등을 들 수 있다.

페노플라스트 화합물은 시판품으로서도 입수가 가능하며, 그 구체예로서는 26DMPC, 46DMOC, DM-BIPC-F, DM-BIOC-F, TM-BIP-A, BISA-F, BI25X-DF, BI25X-TPA(이상, 아사히유키자이코교(주)제) 등을 들 수 있다.

이러한 가교제는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 조합하여 사용해도 된다. 가교제의 사용량은 하이퍼브랜치 폴리머 100질량부에 대하여 1~100질량부가 바람직하지만, 용제 내성을 고려하면 그 하한은 바람직하게는 10질량부, 보다 바람직하게는 20질량부이며, 또한 굴절률을 컨트롤하는 것을 고려하면 그 상한은 바람직하게는 50질량부, 보다 바람직하게는 30질량부이다.

가교제를 사용함으로써, 가교제와 하이퍼브랜치 폴리머가 가지는 반응성의 말단 치환기가 반응하고, 막 밀도의 향상, 내열성의 향상, 열 완화 능력의 향상 등의 효과를 발현할 수 있는 경우가 있다.

또한, 상기 그 밖의 성분은 본 발명의 조성물을 조제할 때의 임의의 공정에서 첨가할 수 있다.

본 발명의 막 형성용 조성물은 기재에 도포하고, 그 후 필요에 따라서 가열함으로써 원하는 막을 형성할 수 있다.

조성물의 도포 방법은 임의이며, 예를 들면, 스핀 코트법, 딥법, 플로우 코트법, 잉크젯법, 스프레이법, 바 코트법, 그라비어 코트법, 슬릿 코트법, 롤 코트법, 전사 인쇄법, 브러시 코트법, 블레이드 코트법, 에어나이프 코트법 등의 방법을 채용할 수 있다.

또, 기재로서는 실리콘, 인듐주석산화물(ITO)이 성막된 유리, 인듐아연산화물(IZO)이 성막된 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플라스틱, 유리, 석영, 세라믹스 등으로 이루어지는 기재 등을 들 수 있고, 가요성을 가지는 플렉서블 기재를 사용할 수도 있다.

소성 온도는 용매를 증발시킬 목적에서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 40~400℃에서 행할 수 있다. 이러한 경우, 보다 높은 균일 제막성을 발현시키거나, 기재 상에서 반응을 진행시키거나 할 목적에서 2단계 이상의 온도 변화를 두어도 된다.

소성 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 핫플레이트나 오븐을 사용하여, 대기, 질소 등의 불활성 가스, 진공중 등의 적절한 분위기하에서 증발시키면 된다.

소성 온도 및 소성 시간은 목적으로 하는 전자 디바이스의 프로세스 공정에 적합한 조건을 선택하면 되고, 얻어지는 막의 물성값이 전자 디바이스의 요구 특성에 적합할 것 같은 소성 조건을 선택하면 된다.

이렇게하여 얻어진 본 발명의 조성물로 이루어지는 막은 고내열성, 고투명성, 고굴절률, 고용해성, 및 저체적 수축률을 달성할 수 있기 때문에, 액정 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이, 광반도체(LED) 소자, 고체 촬상 소자, 유기 박막 태양전지, 색소 증감 태양전지, 유기 박막 트랜지스터(TFT) 등의 전자 디바이스를 제작할 때의 일 부재로서 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 조성물에는 필요에 따라서 그 밖의 수지(열가소성 수지 또는 열경화성 수지)를 배합해도 된다.

수지의 구체예로서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 열가소성 수지로서는 예를 들면 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), EVA(에틸렌-아세트산비닐 공중합체), EEA(에틸렌-아크릴산에틸 공중합체) 등의 폴리올레핀계 수지; PS(폴리스티렌), HIPS(하이 임팩트 폴리스티렌), AS(아크릴로니트릴-스티렌 공중합체), ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체), MS(메타크릴산메틸-스티렌 공중합체) 등의 폴리스티렌계 수지; 폴리카보네이트 수지; 염화비닐 수지; 폴리아미드 수지; 폴리이미드 수지; PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 등의 (메타)아크릴 수지; PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, PLA(폴리락트산), 폴리-3-히드록시부티르산, 폴리카프로락톤, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리에틸렌숙시네이트/아디페이트 등의 폴리에스테르 수지; 폴리페닐렌에테르 수지; 변성 폴리페닐렌에테르 수지; 폴리아세탈 수지; 폴리술폰 수지; 폴리페닐렌술피드 수지; 폴리비닐알코올 수지; 폴리글루콜산; 변성 전분; 아세트산셀룰로오스, 3아세트산셀룰로오스; 키틴, 키토산; 리그닌 등을 들 수 있고, 열경화성 수지로서는 예를 들면 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

이들 수지는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 조합하여 사용해도 되며, 그 사용량은 상기 하이퍼브랜치 폴리머 100질량부에 대하여 1~10,000질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~1,000질량부이다.

예를 들면, (메타)아크릴 수지와의 조성물은 (메타)아크릴레이트 화합물을 조성물에 배합하고, (메타)아크릴레이트 화합물을 중합시켜 얻을 수 있다.

(메타)아크릴레이트 화합물의 예로서는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리옥시프로필(메타)아크릴레이트, 트리스-2-히드록시에틸이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리스-2-히드록시에틸이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메타)아크릴레이트, 글리세린메타크릴레이트아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, (메타)아크릴산알릴, (메타)아크릴산비닐, 에폭시(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

이들 (메타)아크릴레이트 화합물의 중합은, 광 래디컬 중합 개시제나 열래디컬 중합 개시제의 존재하, 광 조사 또는 가열하여 행할 수 있다.

광 래디컬 중합 개시제로서는, 예를 들면, 아세토페논류, 벤조페논류, 미힐러의 벤조일벤조에이트, 아밀옥심에스테르, 테트라메틸티우람모노술피드 및 티옥산톤류 등을 들 수 있다.

특히, 광개열형의 광 래디컬 중합 개시제가 바람직하다. 광개열형의 광 래디컬 중합 개시제에 대해서는, 최신 UV 경화 기술(159페이지, 발행인:다카우스 가즈히로, 발행소: (주)기주츠죠호쿄카이, 1991년 발행)에 기재되어 있다.

시판되는 광 래디컬 중합 개시제로서는, 예를 들면, BASF사제 상품명:일가큐어 184, 369, 651, 500, 819, 907, 784, 2959, 상품명:CGI1700, CGI1750, CGI1850, CG24-61, 상품명:다로큐어 1116, 1173, 상품명:루시린 TPO, UCB사제 상품명:유베크릴 P36, 프라텔리·람베르티사제 상품명:에자큐어 KIP150, KIP65LT, KIP100F, KT37, KT55, KTO46, KIP75/B 등을 들 수 있다.

광 래디컬 중합 개시제는 (메타)아크릴레이트 화합물 100질량부에 대하여 0.1~15질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~10질량부의 범위이다.

중합에 사용하는 용제는 상기 막 형성용 조성물에서 예시한 용제와 동일한 것을 들 수 있다.

(실시예)

이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 사용한 각 측정 장치는 이하와 같다.

[¹H-NMR]

장치 : Varian NMR System 400NB(400MHz)

JEOL-ECA700(700MHz)

측정 용매 : DMSO-d6

기준 물질 : 테트라메틸실란(TMS)(δ0.0ppm)

[GPC]

장치 : 토소(주)제 HLC-8200 GPC

칼럼 : Shodex KF-804L+KF-805L

칼럼 온도 : 40℃

용매 : 테트라히드로푸란(이하, THF)

검출기 : UV(254nm)

검량선 : 표준 폴리스티렌

[자외선 가시 분광 광도계]

장치 : (주)시마즈세이사쿠쇼제 SHIMADSU UV-3600

[엘립소미터]

장치 : 제이·에이·울람·재팬제 다입사각 분광 엘립소미터 VASE

[투과형 전자현미경]

장치 : 니혼덴시(주)제 JEM-1010

[1] 하이퍼브랜치 폴리머의 합성

[합성예 1] 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머[3]의 합성

공기하, 1,000mL 4구 플라스크에 m-페닐렌디아민[2](28.94g, 0.27mol, Aldrich사제)을 가하고, N,N-디메틸아세토아미드(DMAc) 121mL에 용해하고, 오일배스에서 100℃로 가열했다. 그 후, DMAc 261.5mL에 용해한 2,4,6-트리클로로-1,3,5-트리아진[1](36.91g, 0.20mol, 도쿄카세이코교(주)제)을 가하여 중합을 개시했다.

50분후, 아닐린(56.53g, 0.6mol, 준세이카가쿠(주)제)을 가하고, 1시간 교반하여 중합을 정지했다. 실온까지 방냉후, 28% 암모니아 수용액(30.4g)을 물 1,600mL 및 메탄올 520mL에 용해한 혼합 용액중에 재침전시켰다. 침전물을 여과하고, THF 400mL, N,N-디메틸포름아미드 15mL에 재용해시키고, 이온 교환수 2,100mL에 재침전했다. 얻어진 침전물을 여과하고, 감압 건조기로 150℃, 6시간 건조하고, 목적으로 하는 고분자 화합물[3](이하, HB-TmDA45라고 약칭함) 49.78g을 얻었다. HB-TmDA45의 ¹H-NMR 스펙트럼의 측정 결과를 도 1에 나타낸다. 얻어진 HB-TmDA45는 식(24)으로 표시되는 구조 단위를 가지는 화합물이다. HB-TmDA45의 GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 측정되는 중량 평균 분자량 Mw는 4,600, 다분산도 Mw/Mn은 2.37이었다.

얻어진 HB-TmDA45 1.0g을 시클로헥산온(이하, CHN) 9.0g에 용해하고, 엷은 황색 투명 용액을 얻었다. 얻어진 폴리머 바니시를 유리 기판 상에 스핀 코터를 사용하여 200rpm으로 5초간, 2,000rpm으로 30초간 스핀코트하고, 150℃에서 2분간, 250℃에서 5분간 소성하여 용매를 제거하고 피막을 얻었다. 얻어진 피막의 굴절률을 측정했더니 550nm에 있어서의 굴절률은 1.8030이었다.

또한, 실시예에서 사용한 티타니아 분산액(1)~(3)에는, 이하의 것을 사용했다.

티타니아 분산액(1);아나타아제형 티타니아의 콜로이드 입자(1차 입자 직경 6~10nm)를 10.5질량% 함유하는 1-메톡시-2-프로판올 분산액.

티타니아 분산액(2);루틸형 티타니아의 콜로이드 입자(1차 입자 직경 6~10nm)를 10.5질량% 함유하는 1-메톡시-2-프로판올 분산액.

티타니아 분산액(3);산화티타늄, 산화지르코늄, 산화주석으로 이루어지는 복합 산화물(TiO₂:ZrO₂:SnO₂=1:0.2:0.1(질량비))의 콜로이드 입자(1차 입자 직경 6~10nm)을 20.5질량% 함유하는 1-메톡시-2-프로판올 분산액.

[2] 막 형성용 조성물 및 피막의 제작

[실시예 1]

20mL 가지형 플라스크에 합성예 1에서 얻어진 HB-TmDA45 2.0000g을 칭량하고, 이어서 CHN 10.0000g을 가하고, 실온에서 완전히 용해시켜, HB-TmDA45의 20% CHN 용액을 조제했다.

20mL 가지형 플라스크에 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 2.0000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(1) 3.8095g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 100질량부) 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 1-메톡시-2-프로판올(이하, PGME)로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0400g을 가하고, 이어서 PGME 4.1555g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB1-100이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB1-100은 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀 코터를 사용하여, 3000rpm으로 30초 스핀코트하고, 핫플레이트를 사용하여, 각각 독립하여 A) 100℃ 1분간, B) 100℃ 1분간, 이어서 200℃ 5분간, C) 100℃ 1분간, 이어서 250℃ 5분간, D) 100℃ 1분간, 이어서 300℃ 5분간의 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 2]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 1.5000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(1) 5.7143g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 200질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME으로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0300g을 가하고, 이어서 PGME 4.0095g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB1-200이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB1-200을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 3]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 1.0000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(1) 5.7143g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 300질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0200g을 가하고, 이어서 PGME 3.2682g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB1-300이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB1-300을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 4]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 2.0000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(2) 3.8095g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 100질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0400g을 가하고, 이어서 PGME 4.1555g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB2-100이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB2-100을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 5]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 1.5000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(2) 5.7143g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 200질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0300g을 가하고, 이어서 PGME 4.0095g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB2-200이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB2-200을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 6]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 1.0000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(2) 5.7143g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 300질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0200g을 가하고, 이어서 PGME 3.2682g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB2-300이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB2-300을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 7]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 2.0000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(3) 1.9512g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 100질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0400g을 가하고, 이어서 PGME 6.0138g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB3-100이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB3-100을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 8]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 1.5000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(3) 2.9268g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 200질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0300g을 가하고, 이어서 PGME 6.7969g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB3-200이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB3-200을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[실시예 9]

20mL 가지형 플라스크에 실시예 1과 마찬가지로 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액 1.0000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(3) 2.9268g(HB-TmDA45의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 300질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0200g을 가하고, 이어서 PGME 6.0557g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(HB3-300이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 HB3-300을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[비교예 1]

20mL 가지형 플라스크에 Gelest사제의 페닐실세스퀴옥산(PSQ라고 약칭함)을 PGME로 희석하고, 60질량%로 한 용액 0.5000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(1) 8.5714g(PSQ의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 300질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0300g을 가하고, 이어서 PGME 5.9023g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(PSQ1-300이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 PSQ1-300을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[비교예 2]

20mL 가지형 플라스크에 Gelest사제의 PSQ를 PGME로 희석하고, 60질량%로 한 용액 0.5000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(2) 8.5714g(PSQ의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 300질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0300g을 가하고, 이어서 PGME 5.9023g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(PSQ2-300이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 PSQ2-300을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

[비교예 3]

20mL 가지형 플라스크에 Gelest사제의 PSQ를 PGME로 희석하고, 60질량%로 한 용액 0.5000g을 칭량하고, 티타니아 분산액(3) 4.3902g(PSQ의 고형분에 대하여, 무기 미립자의 고형분이 300질량부)을 가하고, 계면활성제로서 빅케미·재팬(주)제의 BYK-307을 PGME로 희석하고, 질량%로 0.1%로 한 용액 0.0300g을 가하고, 이어서 PGME 10.0835g을 가하고, 실온에서 완전히 균일해질 때까지 혼합하여, 고형분의 총질량이 8.0질량%의 바니시(PSQ3-300이라고 약칭함)를 얻었다.

얻어진 바니시 PSQ3-300을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 실리콘 기판 또는 석영 기판 상에 스핀코트하고, 실시예 1과 마찬가지의 A), B), C), D)의 각 조건에서 소성을 행하고 피막을 얻었다.

<굴절률의 측정>

상기 각 실시예 및 비교예의 각 소성 조건에서 실리콘 기판 상에 제작한 피막에 대해서, 633nm의 굴절률을 엘립소미터로 측정하고, 굴절률의 열시 안정성을 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 굴절률의 열시 안정성은 소성 조건 B) 및 D)의 굴절률을 비교했을 때에, 굴절률의 차(Δ)를 산출함으로써 평가했다. 굴절률의 차가 작으면 작을수록, 열시의 굴절률의 안정성이 양호한 것을 나타내고, 정의 값이면 소성 조건 B)보다 소성 조건 D) 쪽이 굴절률은 증가하고, 부의 값이면 소성 조건 B)보다 소성 조건 D) 쪽이 굴절률은 감소하는 것을 나타낸다. 열시의 굴절률의 안정성은 이 굴절률의 차가 부의 값이며, 값이 크면 소성 온도의 상승과 함께 굴절률이 저하되어 가는 점에서 바람직하지 않다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~9에서 제작한 피막은 633nm에서 1.8정도라는 매우 높은 굴절률을 나타내고, 그 열시 안정성도 높은 것을 알 수 있다.

한편, 비교예 1~3에서는, 소성 온도를 상승시켜 가면, 얻어진 피막의 굴절률이 저하되고 있는 점에서, 굴절률의 열시 안정성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

<투과율의 측정>

상기 각 실시예 및 비교예의 각 소성 조건으로 실리콘 기판 상에 제작한 피막에 대해서, 자외선 가시 분광 광도계로 투과율을 측정했다. 투과율을 측정할 때의 백그라운드는 막을 도포하고 있지 않은 석영 기판으로 했다. 투과율의 측정 파장은 200~800nm로 했다. 실시예 1~9, 비교예 1~3에서 제작한 피막의 투과율 측정 결과를 도 2~13에 각각 나타낸다.

도 2~13에 나타내는 바와 같이, 투과율은 400~800nm의 가시광 영역에 있어서, 90% 이상의 양호한 값이 되었다.

또, 소성 조건을 변화시켜도 투과율이 현저하게 저하하지 않는 점에서, 내열투과율은 양호하며, 전자 디바이스를 제작할 때의 온도 마진이 넓고, 안정적인 피막을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

<용제 내성>

용제 내성 시험은 본소성후의 피막이 용제에 대한 접촉에 대하여 불용화하고 있는 것을 나타내는 시험이다. 용제 내성은 피막 위에 레지스트 등을 리코트하고, 패터닝하는 후공정이 더해졌을 때에 필요하게 되는 특성이며, 용제 내성이 없는 경우, 리코트할 때의 레지스트 용제에 피막이 용해되어 버려, 피막과 레지스트가 믹싱되어 버려, 본래의 특성이 발현되지 않는 경우가 있다.

[실시예 10]

실시예 3에 있어서, 실리콘 기판 상에 조건 B)로 제작한 피막의 용제 내성 시험을 행했다.

소성후의 막 두께는 198.4nm이며, 이것을 초기 막 두께로 했다. 피막을 각각 독립적으로, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 시클로헥산온, 아세톤, 락트산에틸에 완전히 침지시키고, 5분간 방치했다. 이어서, 에어로 건조후, 200℃의 핫플레이트에서 1분간 소성하고, 잔류 용제를 완전히 증발시킨 후, 막 두께를 측정하여 초기 막 두께와 비교했다.

그 결과, 초기 막 두께를 100%로 했을 때, 프로필렌글리콜모노메틸에테르에서는 100.0%, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트에서는 100.0%, 시클로헥산온에서는 100.0%, 아세톤에서는 100.0%, 락트산에틸에서는 100.0%가 되어, 각종 유기 용제에 대하여 용제 내성이 양호한 것을 알 수 있었다.

[실시예 11]

실시예 6에 있어서, 실리콘 기판 상에 조건 B)로 제작한 피막을 사용한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 하여 용제 내성 시험을 했다. 소성후의 막 두께는 195.5nm이며, 이것을 초기 막 두께로 했다.

초기 막 두께를 100%로 했을 때, 프로필렌글리콜모노메틸에테르에서는 100.0%, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트에서는 100.0%, 시클로헥산온에서는 100.0%, 아세톤에서는 100.0%, 락트산에틸에서는 100.0%가 되어, 각종 유기 용제에 대하여 용제 내성이 양호한 것을 알 수 있었다.

[실시예 12]

실시예 9에서 실리콘 기판 상에 조건 B)로 제작한 피막을 사용한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 하여 용제 내성 시험을 했다. 소성후의 막 두께는 194.9nm이며, 이것을 초기 막 두께로 했다.

[비교예 4]

실시예 1에서 조제한 HB-TmDA45의 20% CHN 용액에 무기 미립자를 가하지 않고, 실리콘 기판 상에 제막한 막의 용제 내성 시험을 했다.

즉, HB-TmDA45의 20% CHN 용액을 실리콘 기판 상에 스핀코트하고, 100℃ 1분, 이어서 200℃ 5분간 소성하여 피막을 얻었다. 소성후의 막 두께는 500.4nm이며, 이것을 초기 막 두께로 했다. 이 피막을 사용한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 하여 용제 내성 시험을 했다.

초기 막 두께를 100%로 했을 때, 프로필렌글리콜모노메틸에테르에서는 0.0%, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트에서는 0.0%, 시클로헥산온에서는 0.0%, 아세톤에서는 0.0%, 락트산에틸에서는 0.0%가 되어, 각종 유기 용제에 대하여 용제 내성이 불량인 것을 알 수 있었다.

실시예 10~12와 비교예 4를 비교하면, 무기 미립자를 가하여 소성한 하이브리드 피막에서는 용제 내성이 발현되는 것을 알 수 있었다.

<내광성 시험>

내광성 시험에 있어서의, 광 조사는 재단법인 일본 웨더링 테스트 센터에서 행하고, 조도가 38.7W/m²인 크세논 아크 램프를 광원으로 했다.

[실시예 13]

실시예 2에 있어서, 석영 기판 상에 조건 D)로 제작한 피막의 내광성 시험을 했다. 내광성 시험은 상기한 광원을 사용하고 12.5시간 광 조사했다. 이 광 조사는 100만Lux 상당의 광 조사량으로 환산된다. 100만Lux는 옥외 폭로 1년간에 상당하는 것이 일반적으로 알려져 있다.

[실시예 14]

실시예 5에 있어서, 석영 기판 상에 조건 D)로 제작한 피막에 대해서, 실시예 13과 마찬가지의 내광성 시험을 했다.

[실시예 15]

실시예 8에 있어서, 석영 기판 상에 조건 D)로 제작한 피막에 대해서, 실시예 13과 마찬가지의 내광성 시험을 했다.

상기 실시예 13~15에 있어서, 100만Lux 조사후의 피막의 굴절률을 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 13~15의 하이브리드 재료의 내광성은 매우 양호하며, 100만Lux의 광 조사에 있어서도 굴절률의 현저한 저하는 거의 보이지 않는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 14에서 제작한 피막은 내광성이 양호하며, 무기 미립자의 티타니아 중에서는 루틸형의 티타니아의 내광성이 우위인 것이 시사되었다.

이상 나타낸 바와 같이, 본 발명의 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머 및 무기 미립자를 포함하는 막 형성용 조성물을 사용함으로써, 굴절률이 633nm에서 1.8정도이며, 300℃까지의 소성 온도에서 굴절률이 변화하기 어려운, 내광성이 양호한 고투명성 피막을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

또, 본 발명의 피막은 용제 내성이 있는 점에서, 레지스트 등을 리코트했을 때의 믹싱이 없어, 안정적으로 반도체 프로세스를 사용할 수 있다.

또한, 하이브리드 재료는 무기 미립자의 분산 안정성을 해치지 않아, 안정적으로 바니시화할 수 있는 점에서 보존 안정성이 우수함과 아울러, 보존 안정성이 양호한 점에서 목적으로 하는 전자 디바이스를 제작할 때의 안정 제조, 안정 공급으로 연결되고, 비용의 삭감, 디바이스 제조의 스루풋의 향상이 달성되어, 결과적으로 수율이 향상된다.

Claims

하기 식(1)으로 표시되는 반복 단위 구조를 포함하는 트리아진환 함유 하이퍼브랜치 폴리머와, 무기 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.

(식 중, R 및 R'는 서로 독립하여, 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 또는 아르알킬기를 나타내고, Ar은 방향환 및 복소환의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 2가의 유기기를 나타낸다.)
제 1 항에 있어서, 상기 Ar이 식(2)~(18)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 나타내는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.

〔식 중, R¹~R¹²⁸은 서로 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기, 술폰기, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기, 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알콕시기를 나타내고, W¹ 및 W²는 서로 독립하여, 단결합, CR¹²⁹R¹³⁰(R¹²⁹ 및 R¹³⁰은 서로 독립하여, 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기(단, 이들은 하나가 되어 환을 형성하고 있어도 된다.)를 나타낸다.), C=O, O, S, SO, SO₂, 또는 NR¹³¹(R¹³¹은 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기를 나타낸다.)을 나타내고, X¹ 및 X²는 서로 독립하여, 단결합, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기, 또는 식(19)

(식 중, R¹³²~R¹³⁵는 서로 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기, 술폰기, 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬기, 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알콕시기를 나타내고, Y¹ 및 Y²는 서로 독립하여, 단결합 또는 탄소수 1~10의 분기 구조를 가지고 있어도 되는 알킬렌기를 나타낸다.)
로 표시되는 기를 나타낸다.〕}
제 2 항에 있어서, 상기 Ar이 식(5)~(12) 및 (14)~(18)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 2 항에 있어서, 상기 Ar이 하기 식(20)~(22)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.

(식 중, R³²~R³⁷, R⁶⁹~R⁸⁰, R¹²⁹, R¹³⁰ 및 R¹³²~R¹³⁵는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)
제 1 항에 있어서, 상기 반복 단위 구조가 식(23)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 반복 단위 구조가 식(24)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.

(식 중, R 및 R'는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)
제 6 항에 있어서, 상기 반복 단위 구조가 식(25)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1개의 말단이 알킬기, 아르알킬기, 아릴기, 알킬아미노기, 알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 아르알킬아미노기, 아릴아미노기, 알콕시기, 아르알킬옥시기, 아릴옥시기, 또는 에스테르기로 캐핑되어 있는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 8 항에 있어서, 적어도 1개의 트리아진환 말단을 가지고, 이 트리아진환 말단이 알킬기, 아르알킬기, 아릴기, 알킬아미노기, 알콕시실릴기 함유 알킬아미노기, 아르알킬아미노기, 아릴아미노기, 알콕시기, 아르알킬옥시기, 아릴옥시기, 또는 에스테르기로 캐핑되어 있는 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 미립자가 Be, Al, Si, Ti, V, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi 및 Ce로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속의 산화물, 황화물 또는 질화물인 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 10 항에 있어서, 상기 무기 미립자가 2~50nm의 1차 입자 직경을 가지고, Be, Al, Si, Ti, V, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi 및 Ce로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 입자의 콜로이드 입자인 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 무기 미립자가 유기 규소 화합물로 표면 처리된 것인 것을 특징으로 하는 막 형성용 조성물.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 막 형성용 조성물로부터 얻어지는 막.
기재와, 이 기재 상에 형성된 제 13 항에 기재된 막을 구비하는 전자 디바이스.
기재와, 이 기재 상에 형성된 제 13 항에 기재된 막을 구비하는 광학 부재.
제 13 항에 기재된 막을 적어도 1층 구비하는 전하 결합 소자 또는 상보성 금속 산화막 반도체로 이루어지는 고체 촬상 소자.
제 13 항에 기재된 막을 컬러 필터 상의 평탄화층으로서 구비하는 고체 촬상 소자.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 막 형성용 조성물로 이루어지는 고체 촬상 소자용 렌즈 재료, 평탄화 재료 또는 매립 재료.