KR20160128217A - 경화성 조성물, 경화막, 유기 el 표시 장치, 액정 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치 - Google Patents

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KR20160128217A KR1020160045897A KR20160045897A KR20160128217A KR 20160128217 A KR20160128217 A KR 20160128217A KR 1020160045897 A KR1020160045897 A KR 1020160045897A KR 20160045897 A KR20160045897 A KR 20160045897A KR 20160128217 A KR20160128217 A KR 20160128217A
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겐타 야마자키
다케시 안도우
히로유키 요네자와
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은, 저온에서 경화해도, 내찰상성(耐擦傷性)이 우수하고, 높은 경도가 얻어지는 경화성 조성물을 제공하는 것, 추가로, 상기 경화성 조성물을 경화한 경화막, 및, 상기 경화막을 갖는 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 경화성 조성물은, 성분A로서, 에틸렌성 불포화 화합물, 성분B로서, 중합개시제, 성분C로서, 메르캅토 화합물, 및, 성분D로서, 유기 용제를 함유하고, 성분A가, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하고, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량이, 성분A의 함유량 100질량부에 대해, 20∼100질량부이고, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트, 및, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함한다.

Description

경화성 조성물, 경화막, 유기 EL 표시 장치, 액정 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치{CURABLE COMPOSITION, CURED FILM, ORGANIC EL DISPLAY DEVICE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, TOUCH PANEL AND TOUCH PANEL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 경화성 조성물, 경화막, 유기 EL 표시 장치, 액정 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치, 유기 EL(Electroluminescence) 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이가 널리 사용되고 있다. 종래, 액정 표시 소자, 집적 회로 소자, 고체 촬상(撮像) 소자, 유기 EL 등의 전자 부품에 있어서는, 일반적으로, 전자 부품 표면의 평탄성을 부여하기 위한 평탄화막, 전자 부품의 열화나 손상을 방지하기 위한 보호막이나 절연성을 유지하기 위한 층간 절연막을 형성할 때에 경화성 조성물이 사용된다. 예를 들면, TFT(Thin-Film Transistor, 박막 트랜지스터)형 액정 표시 소자는, 유리 기판 상에 편광판을 마련하고, 산화인듐주석(ITO) 등의 투명 도전 회로층 및 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, 층간 절연막으로 피복해서 배면판으로 하는 한편, 유리 기판 상에 편광판을 마련하고, 필요에 따라서 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층의 패턴을 형성하고, 추가로 투명 도전 회로층, 층간 절연막을 순차 형성해서 상면판으로 하고, 이 배면판과 상면판을 스페이서를 개재해서 대향시키고 양판간에 액정을 봉입해서 제조된다.
또한, 최근, 스마트폰이나 태블릿 단말의 보급과 함께 정전 용량식 터치 패널이 주목을 받고 있다. 정전 용량식 터치 패널의 센서 기판은, 유리나 필름 상에 투명 전극(ITO(Indium Tin Oxide)이나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등)나 금속 전극(은, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 알루미늄 등이나 그들의 적층체나 합금 등)이 패터닝된 배선을 가지며, 그 외, 배선의 교차부에 절연막, ITO 및 금속을 보호하는 보호막을 갖는 구조가 일반적이다.
이러한 절연막이나 보호막에 사용되는 종래의 경화성 조성물로서는, 특허문헌 1 또는 2에 기재된 조성물이 알려져 있다.
일본국 특개2011-126921호 공보 일본국 특개2010-39475호 공보
최근, 이들 표시 장치 등의 제조 공정에 있어서, 기판이나 회로 등에의 데미지의 저감, 에너지 절약화 등의 관점에서, 제조 공정에서의 각종 경화막의 가열 온도의 저온화가 필요한 것으로 여겨지고 있다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 저온에서 경화해도, 내찰상성(耐擦傷性)이 우수하고, 높은 경도가 얻어지는 경화성 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려고 하는 다른 과제는, 상기 경화성 조성물을 경화한 경화막, 및, 상기 경화막을 갖는 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 과제는, 이하의 <1>, <10> 또는 <13>∼<16>에 기재된 수단에 의해 해결되었다. 바람직한 실시태양인 <2>∼<9>, <11> 및 <12>와 함께 이하에 기재한다.
<1> 성분A로서, 에틸렌성 불포화 화합물, 성분B로서, 중합개시제, 성분C로서, 메르캅토 화합물, 및, 성분D로서, 유기 용제를 함유하고, 성분A가, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하고, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량이, 성분A의 함유량 100질량부에 대해, 20∼100질량부이며, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트, 및, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물,
<2> 성분B가, 옥심에스테르 화합물을 포함하는, <1>에 기재된 경화성 조성물,
<3> 성분A가, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하는, <1> 또는 <2>에 기재된 경화성 조성물,
<4> 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물이, 다관능 에틸렌성 불포화 화합물인, <3>에 기재된 경화성 조성물,
<5> 성분A의 함유량이, 경화성 조성물의 전(全) 유기 고형분에 대해서, 70질량% 이상인, <1>∼<4> 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물,
<6> 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 2종 이상 포함하는, <1>∼<5> 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물,
<7> 성분C가, 2관능 이상의 메르캅토 화합물을 포함하는, <1>∼<6> 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물,
<8> 성분E로서, 무기 입자를 더 함유하는, <1>∼<7> 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물,
<9> 블록 이소시아네이트 화합물, 및/또는, 알콕시실란 화합물을 더 포함하는, <1>∼<8> 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물,
<10> <1>∼<9> 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화막,
<11> 보호막인, <10>에 기재된 경화막,
<12> JIS K5600:1999에 따라서 측정한 하중 750g에 있어서의 연필 경도가, 2H 이상인, <10> 또는 <11>에 기재된 경화막,
<13> <10>∼<12> 중 어느 하나에 기재된 경화막을 갖는, 유기 EL 표시 장치,
<14> <10>∼<12> 중 어느 하나에 기재된 경화막을 갖는, 액정 표시 장치,
<15> <10>∼<12> 중 어느 하나에 기재된 경화막을 갖는 터치 패널,
<16> <10>∼<12> 중 어느 하나에 기재된 경화막을 갖는 터치 패널 표시 장치.
본 발명에 따르면, 저온에서 경화해도, 내찰상성이 우수하고, 높은 경도가 얻어지는 경화성 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 경화성 조성물을 경화한 경화막, 및, 상기 경화막을 갖는 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 유기 EL 표시 장치의 일례의 구성 개념도를 나타낸다. 보텀 이미션형의 유기 EL 표시 장치에 있어서의 기판의 모식적 단면도를 나타내며, 평탄화막(4)을 갖고 있다.
도 2는 액정 표시 장치의 일례의 구성 개념도를 나타낸다. 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 모식적 단면도를 나타내고, 층간 절연막인 경화막(17)을 갖고 있다.
도 3은 터치 패널의 기능을 갖는 액정 표시 장치의 일례의 구성 개념도를 나타낸다.
도 4는 터치 패널의 기능을 갖는 액정 표시 장치의 다른 일례의 구성 개념도를 나타낸다.
이하에 있어서, 본 발명의 내용에 대하여 상세히 설명한다. 이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시태양에 의거해서 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그러한 실시태양으로 한정되는 것은 아니다. 또, 본원 명세서에 있어서 「∼」란 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 발명에 있어서의 유기 EL 소자란, 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 말한다.
본 명세서에 있어서의 기(원자단)의 표기에 있어서, 치환 및 무치환을 기재하고 있지 않은 표기는, 치환기를 갖지 않는 것과 함께 치환기를 갖는 것도 포함하는 것이다. 예를 들면 「알킬기」란, 치환기를 갖지 않는 알킬기(무치환 알킬기)뿐만 아니라, 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기)도 포함하는 것이다.
또, 본 명세서 중에 있어서, "(메타)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 나타내고, "(메타)아크릴"은 아크릴 및 메타크릴을 나타내고, "(메타)아크릴로일"은 아크릴로일 및 메타크릴로일을 나타낸다.
본 발명에 있어서, 「에틸렌성 불포화 화합물」 등을, 간단히 「성분A」 등이라고도 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 「질량%」와 「중량%」는 동의(同義)이고, 「질량부」와 「중량부」는 동의이다.
또한, 본 발명에 있어서, 2 이상의 바람직한 태양의 조합은, 보다 바람직한 태양이다.
본 발명에 있어서의 화합물의 분자량에 관해, 분자량을 특정할 수 있는 저분자 화합물에 대해서는, ESI-MS(일렉트로 스프레이 이온화 질량 분석법)에 의해 측정한 분자량이고, 분자량의 분포를 갖는 화합물에 대해서는, 테트라히드로퓨란(THF)을 용제로 한 경우의 겔투과 크로마토그래피(GPC)로 측정되는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량인 것으로 한다.
(경화성 조성물)
본 발명의 경화성 조성물(이하, 간단히 「조성물」이라고도 한다)은, 성분A로서, 에틸렌성 불포화 화합물, 성분B로서, 중합개시제, 성분C로서, 메르캅토 화합물, 및, 성분D로서, 유기 용제를 함유하고, 성분A가, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하고, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량이, 성분A의 함유량 100질량부에 대해, 20∼100질량부이며, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트, 및, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 경화성 조성물은, 추가로, 성분E로서, 무기 입자를 함유하는 것이 바람직하다.
이들 성분을 포함함에 의해, 충분한 막 강도를 달성할 수 있다. 메커니즘으로서는 이하와 같이 추정된다. 분자량이 다른 2종의 우레탄(메타)아크릴레이트를 사용함으로써, 도포 후의 막 안에서의 메르캅토 화합물과의 상용성(相溶性)이 향상한다. 당해 도포막을 경화함으로써, 막 안에 메르캅토 화합물과 우레탄 유래의 소프트 세그먼트와 (메타)아크릴레이트 유래의 하드 세그먼트가 균일하게 존재하게 되어, 연필 경도 측정 시의 흠집 방지와 하중을 분산함에 의한 벗겨짐 방지를 달성할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 메르캅토 화합물에 의한 라디칼의 연쇄 이동의 효과에 의해, 특히 막의 표면 강도가 늘어, 스틸울에 대한 내성도 향상할 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 조성물을 사용함으로써 상기 과제를 해결하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물은, 추가로, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물, 알콕시실란 화합물, 및/또는, 블록 이소시아네이트 화합물 등의 다른 성분을 포함하고 있어도 된다.
성분A : 에틸렌성 불포화 화합물
본 발명의 경화성 조성물은, 성분A로서, 에틸렌성 불포화 화합물을 함유한다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물은, 에틸렌성 불포화 화합물로서, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 함유한다.
본 발명에 있어서의 에틸렌성 불포화 화합물은, 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 있으면 되며, 저분자의 화합물이어도 되고, 올리고머여도 되고, 폴리머여도 된다.
또한, 에틸렌성 불포화 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 유기 고형분 중, 40질량% 이상인 것이 바람직하며, 50질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 60질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 상한은 특히 정하는 것은 아니지만, 98질량% 이하인 것이 바람직하며, 95질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 후술하는 무기 입자를 배합할 경우, 에틸렌성 불포화 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분 중, 80질량% 이하인 것이 바람직하며, 75질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 경화성 조성물에 있어서의 「고형분」이란, 유기 용제 등의 휘발성 성분을 제외한 성분을 나타내고, 경화성 조성물에 있어서의 「유기 고형분」이란, 무기 입자 등의 무기 성분, 및, 유기 용제 등의 휘발성 성분을 제외한 성분을 나타낸다.
또, 본 발명에 있어서, 에틸렌성 불포화 화합물로서, 후술하는 알콕시실란 화합물에 해당하는 것, 즉, 알콕시실릴기 및 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물은, 알콕시실란 화합물로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 우레탄(메타)아크릴레이트는, 1 이상의 우레탄 결합 및 1 이상의 (메타)아크릴옥시기를 갖는 화합물이다.
<5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트>
본 발명의 경화성 조성물은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량이, 성분A의 함유량 100질량부에 대해, 20∼100질량부이며, 20∼69질량부인 것이 바람직하다. 상기 범위이면, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트에 있어서의 (메타)아크릴옥시기의 수는, 6 이상이 바람직하며, 10 이상이 보다 바람직하고, 12 이상이 특히 바람직하다. 이러한 구성으로 함에 의해, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.
또한, 상기(메타)아크릴옥시기의 수의 상한은 특히 제한은 없지만, 500 이하인 것이 바람직하고, 고분자 구조가 아닐 경우에는, 50 이하인 것이 보다 바람직하며, 30 이하인 것이 더 바람직하고, 20 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 1종류만 포함하고 있어도 되며, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다. 포함되는 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 종류의 상한은 특히 한정되지 않고, 100종류 이하이어도 된다.
본 발명에 사용할 수 있는 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트로서는, 이소시아네이트기와 수산기와의 부가 반응을 사용해서 제조되는 우레탄 부가 중합성 화합물이 예시되며, 일본국 특개소51-37193호 공보, 일본국 특공평2-32293호 공보, 일본국 특공평2-16765호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 우레탄아크릴레이트류가 예시되며, 이들 기재는 본원 명세서에 도입된다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트에 있어서의 (메타)아크릴옥시기는, 아크릴옥시기, 메타크릴옥시기 중 어느 것이어도 되고, 양쪽이어도 되지만, 아크릴옥시기인 것이 바람직하다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 5관능 이상의 지방족 우레탄(메타)아크릴레이트인 것이 바람직하다.
또한, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 이소시아누르환 구조를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 1 이상의 우레탄 결합을 갖는 코어 부분과, 코어 부분에 결합하며, 또한 1 이상의 (메타)아크릴옥시기를 갖는 말단 부분으로 이루어지는 화합물인 것이 바람직하고, 상기 코어 부분에, 2개 이상의 상기 말단 부분이 결합한 화합물인 것이 보다 바람직하다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 하기 식Ae-1 또는 식Ae-2로 표시되는 기를 적어도 갖는 화합물인 것이 바람직하며, 하기 식Ae-1로 표시되는 기를 적어도 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하다. 또한, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 하기 식Ae-1로 표시되는 기 및 식Ae-2로 표시되는 기로 이루어지는 군에서 선택된 기를 2 이상 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
또한, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트에 있어서의 상기 말단 부분은, 하기 식Ae-1 또는 식Ae-2로 표시되는 기인 것이 바람직하다.
Figure pat00001
식Ae-1 및 식Ae-2 중, R은 각각 독립적으로, 아크릴기 또는 메타크릴기를 나타내고, 파선 부분은 다른 구조와의 결합 위치를 나타낸다.
본 발명의 경화성 조성물은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트로서, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트, 및, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 함유한다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량 100질량부에 대해, 1∼90중량부가 바람직하며, 5∼70중량부가 보다 바람직하고, 10∼60중량부가 특히 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량 100질량부에 대해, 10∼99중량부가 바람직하며, 15∼95중량부가 보다 바람직하고, 20∼90중량부가 특히 바람직하다.
<<중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트>>
본 발명의 경화성 조성물은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트로서, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트를 함유한다.
즉, 상기 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트는, 중량 평균 분자량 10,000 이상이며, 또한 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트이다.
상기 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트의 중량 평균 분자량은, 10,000∼100,000이 바람직하며, 10,000∼50,000이 보다 바람직하다.
상기 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트는, 하기 식Aa-1 또는 식Aa-2로 표시되는 구성 반복 단위를 갖는 폴리머인 것이 바람직하다.
Figure pat00002
식Aa-1 및 식Aa-2 중, L5∼L8은 각각 독립적으로, 2가의 연결기를 나타내고, A는 (메타)아크릴로일기를 갖는 기를 나타내고, Ra은 수소 원자 또는 탄소수 1∼5의 알킬기를 나타낸다.
L5∼L8은 각각 독립적으로, 탄소수 2∼20의 알킬렌기인 것이 바람직하며, 탄소수 2∼10의 알킬렌기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 4∼8의 알킬렌기인 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 알킬렌기는, 분기나 환 구조를 갖고 있어도 되지만, 직쇄 알킬렌기인 것이 바람직하다.
A는, 상기 식Ae-1 또는 식Ae-2로 표시되는 기인 것이 바람직하다.
Ra은, 수소 원자 또는 메틸기인 것이 바람직하다.
<<분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트>>
본 발명의 경화성 조성물은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트로서, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 함유한다.
즉, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트는, 분자량 5,000 이하이며, 또한 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트이다.
또, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트가, 분자량에 분포를 갖는 올리고머 또는 폴리머일 경우, 상기 분자량은, 중량 평균 분자량이어도 된다.
상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트에 있어서의 우레탄 결합의 수는, 특히 제한은 없지만, 1∼30인 것이 바람직하며, 1∼20인 것이 보다 바람직하고, 2∼10인 것이 더 바람직하고, 2∼5인 것이 특히 바람직하다.
상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트의 분자량은, 경화막 경도의 관점에서, 500∼5,000이 바람직하며, 800∼5,000이 보다 바람직하고, 800∼3,000이 특히 바람직하다.
상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 2종 이상 포함하는 것이 바람직하며, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 2∼4종 포함하는 것이 보다 바람직하고, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 2 또는 3종 포함하는 것이 특히 바람직하다. 상기 태양이면, 얻어지는 경화막의 경도가 보다 우수하다.
또한, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트에 있어서의 (메타)아크릴옥시기의 수는, 5∼30인 것이 바람직하며, 8∼25인 것이 보다 바람직하고, 10∼20인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위이면, 얻어지는 경화막의 경도가 보다 우수하다.
추가로, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트는, 하기 식Ac-1 또는 식Ac-2로 표시되는 기를 적어도 갖는 화합물인 것이 바람직하며, 하기 식Ac-1로 표시되는 기를 적어도 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
또한, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트에 있어서의 상기 코어 부분은, 하기 식Ac-1 또는 식Ac-2로 표시되는 기인 것이 바람직하다.
Figure pat00003
식Ac-1 및 식Ac-2 중, L1∼L4은 각각 독립적으로, 탄소수 2∼20의 2가의 탄화수소기를 나타내고, 파선 부분은 다른 구조와의 결합 위치를 나타낸다.
L1∼L4은 각각 독립적으로, 탄소수 2∼20의 알킬렌기인 것이 바람직하며, 탄소수 2∼10의 알킬렌기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 4∼8의 알킬렌기인 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 알킬렌기는, 분기나 환 구조를 갖고 있어도 되지만, 직쇄 알킬렌기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트는, 상기 식Ac-1 또는 식Ac-2로 표시되는 기와, 상기 식Ae-1로 표시되는 기 및 식Ae-2로 표시되는 기로 이루어지는 군에서 선택된 2 또는 3개의 기가 결합한 화합물인 것이 특히 바람직하다.
이하에, 본 발명에서 바람직하게 사용되는, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 예시하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 시판품으로서는, 신나카무라가가쿠고교(주)로부터 입수 가능한 U-6HA, UA-1100H, U-6LPA, U-15HA, U-6H, U-10HA, U-10PA, UA-53H, UA-33H(모두 등록상표)나, 교에이샤가가쿠(주)로부터 입수 가능한 UA-306H, UA-306T, UA-306I, UA-510H, BASF사로부터 입수 가능한 Laromer UA-9048, UA-9050, PR9052, 다이셀올넥스(주)로부터 입수 가능한 EBECRYL 220, 5129, 8301, KRM8200, 8200AE, 8452 등이 예시된다.
<그 밖의 에틸렌성 불포화 화합물>
본 발명의 경화성 조성물은, 성분A로서, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물(「그 밖의 에틸렌성 불포화 화합물」이라고도 한다)을 포함하고 있어도 된다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물로서는, 고분자(예를 들면, 분자량 2,000 이상)여도 되며, 단량체(예를 들면, 분자량 2,000 미만, 바람직하게는, 분자량 100 이상 2,000 미만)여도 되고, 단량체가 바람직하다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물로서는, 다관능 에틸렌성 불포화 화합물인 것이 바람직하며, 3∼6관능 에틸렌성 불포화 화합물인 것이 보다 바람직하다.
5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물로서는, (메타)아크릴레이트 화합물이 바람직하다. (메타)아크릴레이트 화합물의 (메타)아크릴옥시기의 수는, 2∼15가 바람직하며, 3∼6이 보다 바람직하다. 이러한 구성으로 함에 의해, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.
구체적으로는, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리((메타)아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트에틸렌옥사이드(EO) 변성체, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 EO 변성체 등을 들 수 있다.
또한, 그 밖의 에틸렌성 불포화 화합물로서는, 4관능 이하의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하고 있어도 된다.
4관능 이하의 우레탄(메타)아크릴레이트로서는, 하기 화합물이 예시된다.
Figure pat00007
Figure pat00008
본 발명의 경화성 조성물이 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물을 포함할 경우, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 유기 고형분에 대해, 0.1∼50질량%의 범위인 것이 바람직하며, 0.5∼40질량%의 범위인 것이 보다 바람직하고, 1∼25질량%의 범위인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물을 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
성분B : 중합개시제
본 발명의 경화성 조성물은, 성분B로서, 중합개시제를 함유한다.
중합개시제로서는, 라디칼 중합개시제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 라디칼 중합개시제는, 광 및/또는 열에 의해 에틸렌성 불포화 화합물의 중합을 개시, 촉진 가능한 화합물이다. 그 중에서도, 광중합개시제가 바람직하고, 광라디칼 중합개시제가 보다 바람직하다.
「광」이란, 그 조사에 의해 성분B로부터 개시종(開始種)을 발생시킬 수 있는 에너지를 부여할 수 있는 활성 에너지선이면, 특히 제한은 없으며, 광범위하게 α선, γ선, X선, 자외선(UV), 가시광선, 전자선 등을 포함하는 것이다. 이들 중에서도, 자외선을 적어도 포함하는 광이 바람직하다.
광중합개시제로서는, 예를 들면, 옥심에스테르 화합물, 유기 할로겐화 화합물, 옥시디아졸 화합물, 카르보닐 화합물, 케탈 화합물, 벤조인 화합물, 아크리딘 화합물, 유기 과산화 화합물, 아조 화합물, 쿠마린 화합물, 아지드 화합물, 메탈로센 화합물, 헥사아릴비이미다졸 화합물, 유기 붕산 화합물, 디설폰산 화합물, 오늄염 화합물, 아실포스핀(옥사이드) 화합물을 들 수 있다. 이들 중에서도, 감도의 점에서, 옥심에스테르 화합물, 및/또는, 헥사아릴비이미다졸 화합물이 바람직하고, 옥심에스테르 화합물이 보다 바람직하다.
옥심에스테르 화합물로서는, 일본국 특개2000-80068호 공보, 일본국 특개2001-233842호 공보, 일본국 특표 2004-534797호 공보, 일본국 특개2007-231000호 공보, 또는, 일본국 특개2009-134289호 공보에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.
옥심에스테르 화합물은, 하기 식1 또는 식2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00009
식1 또는 식2 중, Ar은 방향족기 또는 헤테로 방향족기를 나타내고, R1은 알킬기, 방향족기 또는 알킬옥시기를 나타내고, R2은 수소 원자 또는 알킬기를 나타내고, 추가로 R2은 Ar기와 결합해 환을 형성해도 된다.
Ar은, 방향족기 또는 헤테로 방향족기를 나타내고, 벤젠환, 나프탈렌환 또는 카르바졸환으로부터 수소 원자를 1개 제거한 기인 것이 바람직하며, R2과 함께 환을 형성한 나프탈레닐기 또는 카르바졸릴기가 보다 바람직하다.
R1은, 알킬기, 방향족기 또는 알콕시기를 나타내고, 메틸기, 에틸기, 벤질기, 페닐기, 나프틸기, 메톡시기 또는 에톡시기가 바람직하며, 메틸기, 에틸기, 페닐기 또는 메톡시기가 보다 바람직하다.
R2은, 수소 원자 또는 알킬기를 나타내며, 수소 원자 또는 치환 알킬기가 바람직하고, 수소 원자, Ar과 함께 환을 형성하는 치환 알킬기 또는 톨루엔티오알킬기가 보다 바람직하다.
옥심에스테르 화합물은, 하기 식3, 식4 또는 식5로 표시되는 화합물인 것이 더 바람직하다.
Figure pat00010
식3∼식5 중, R1은 알킬기, 방향족기 또는 알콕시기를 나타내고, X는 -CH2-, -C2H4-, -O- 또는 -S-을 나타내고, R3은 각각 독립적으로, 할로겐 원자를 나타내고, R4은 각각 독립적으로, 알킬기, 페닐기, 알킬 치환 아미노기, 아릴티오기, 알킬티오기, 알콕시기, 아릴옥시기 또는 할로겐 원자를 나타내고, R5은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, R6은 알킬기를 나타내고, n1 및 n2는 각각 독립적으로, 0∼6의 정수를 나타내고, n3은 0∼5의 정수를 나타낸다.
R1은 알킬기, 방향족기 또는 알콕시기를 나타내고, R11-X'-알킬렌기-로 표시되는 기(R11은 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, X'는 황 원자 또는 산소 원자를 나타낸다)가 바람직하다. R11은 아릴기가 바람직하며, 페닐기가 보다 바람직하다. R11로서의, 알킬기 및 아릴기는, 할로겐 원자(바람직하게는, 불소 원자, 염소 원자 혹은 브롬 원자) 또는 알킬기로 치환되어 있어도 된다.
X는 황 원자가 바람직하다.
R3 및 R4은, 방향환 상의 임의의 위치에서 결합할 수 있다.
R4은 알킬기, 페닐기, 알킬 치환 아미노기, 아릴티오기, 알킬티오기, 알콕시기, 아릴옥시기 또는 할로겐 원자를 나타내고, 알킬기, 페닐기, 아릴티오기 또는 할로겐 원자가 바람직하며, 알킬기, 아릴티오기 또는 할로겐 원자가 보다 바람직하고, 알킬기 또는 할로겐 원자가 더 바람직하다. 알킬기로서는, 탄소수 1∼5의 알킬기가 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다. 할로겐 원자로서는, 염소 원자, 브롬 원자 또는 불소 원자가 바람직하다.
또한, R4의 탄소수는, 0∼50인 것이 바람직하며, 0∼20인 것이 보다 바람직하다.
R5은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타내며, 알킬기가 바람직하다. 알킬기로서는, 탄소수 1∼5의 알킬기가 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다. 아릴기로서는, 탄소수 6∼10의 아릴기가 바람직하다.
R6은 알킬기를 나타내고, 탄소수 1∼5의 알킬기가 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다.
n1 및 n2는 각각, 식3 또는 식4에 있어서의 방향환 상의 R3의 치환수를 나타내고, n3은 식5에 있어서의 방향환 상의 R4의 치환수를 나타낸다.
n1∼n3은 각각 독립적으로, 0∼2의 정수인 것이 바람직하며, 0 또는 1인 것이 보다 바람직하다.
이하에, 본 발명에서 바람직하게 사용되는 옥심에스테르 화합물의 예를 나타낸다. 그러나, 본 발명에서 사용되는 옥심에스테르 화합물이 이들로 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다. 또, Me는 메틸기를 나타내고, Ph는 페닐기를 나타낸다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
유기 할로겐화 화합물의 예로서는, 구체적으로는, 와카바야시 등, 「Bull Chem. Soc. Japan」42, 2924(1969), 미국 특허 제3,905,815호 명세서, 일본국 특공소46-4605호 공보, 일본국 특개소48-36281호 공보, 일본국 특개소55-32070호 공보, 일본국 특개소60-239736호 공보, 일본국 특개소61-169835호 공보, 일본국 특개소61-169837호 공보, 일본국 특개소62-58241호 공보, 일본국 특개소62-212401호 공보, 일본국 특개소63-70243호 공보, 일본국 특개소63-298339호 공보, M. P. Hutt, et al., "Journal of Heterocyclic Chemistry" 7, 511 (1970) 등에 기재된 화합물을 들 수 있으며, 특히, 트리할로메틸기가 치환한 옥사졸 화합물, s-트리아진 화합물을 들 수 있다.
헥사아릴비이미다졸 화합물의 예로서는, 예를 들면, 일본국 특공평6-29285호 공보, 미국 특허 제3,479,185호, 동 제4,311,783호, 동 제4,622,286호 등의 각 명세서에 기재된 각종 화합물을 들 수 있다.
아실포스핀(옥사이드) 화합물로서는, 모노아실포스핀옥사이드 화합물, 및, 비스아실포스핀옥사이드 화합물을 예시할 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면, BASF사제의 이르가큐어819, 다로큐어4265, 다로큐어TPO 등을 들 수 있다.
중합개시제는, 1종 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 광중합개시제의 총량은, 경화성 조성물 중의 전 고형분에 대해서, 0.5∼30질량%인 것이 바람직하며, 1∼20질량%인 것이 보다 바람직하고, 1∼10질량%인 것이 더 바람직하고, 2∼5질량%인 것이 특히 바람직하다.
<증감제>
본 발명의 경화성 조성물에는, 중합개시제 외에, 증감제를 가할 수도 있다.
본 발명에 있어서 사용할 수 있는 전형적인 증감제로서는, 크리벨로〔J. V. Crivello, Adv. in Polymer Sci., 62, 1 (1984)〕에 개시하고 있는 것을 들 수 있으며, 구체적으로는, 피렌, 페릴렌, 아크리딘오렌지, 티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 벤조플라빈, N-비닐카르바졸, 9,10-디부톡시안트라센, 안트라퀴논, 쿠마린, 케토쿠마린, 페난트렌, 캄포르퀴논, 페노티아진 유도체 등을 들 수 있다. 증감제는, 중합개시제의 함유량 100질량부에 대해, 50∼200질량부의 비율로 첨가하는 것이 바람직하다.
성분C : 메르캅토 화합물
본 발명의 경화성 조성물은, 성분C로서, 메르캅토 화합물을 함유한다. 메르캅토 화합물을 함유함에 의해, 얻어지는 경화막의 막 강도가 우수하다.
메르캅토 화합물로서는, 단관능 메르캅토 화합물, 다관능 메르캅토 화합물이 호적(好適)하게 사용된다.
단관능 메르캅토 화합물로서는, 지방족 메르캅토 화합물, 방향족 메르캅토 화합물의 어느 쪽도 사용할 수 있지만, 막 강도의 관점에서는, 방향족 메르캅토 화합물이 바람직하다.
단관능 지방족 메르캅토 화합물로서는, 구체적으로는, 1-옥탄티올, 1-도데칸티올, β-메르캅토프로피온산, 메틸-3-메르캅토프로피오네이트, 2-에틸헥실-3-메르캅토프로피오네이트, n-옥틸-3-메르캅토프로피오네이트, 메톡시부틸-3-메르캅토프로피오네이트, 스테아릴-3-메르캅토프로피오네이트 등을 들 수 있다.
단관능 방향족 메르캅토 화합물로서는, 하기 식I로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure pat00014
식I 중, XC는 산소 원자, 황 원자 또는 N-RC을 나타내고, RC은, 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, A는, N=C-XC와 함께 헤테로환을 형성하는 원자단을 나타낸다.
식I에 있어서, RC은, 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다.
상기 알킬기로서는, 탄소수가 1∼20인 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알킬기를 들 수 있으며, 탄소수 1∼12의 직쇄상, 탄소수 3∼12의 분기상 또는 탄소수 5∼10의 환상의 알킬기가 보다 바람직하다. 그 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 헥사데실기, 옥타데실기, 에이코실기, 이소프로필기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 1-메틸부틸기, 이소헥실기, 2-에틸헥실기, 2-메틸헥실기, 시클로헥실기, 시클로펜틸기, 2-노르보르닐기 등을 들 수 있다.
상기 아릴기로서는, 단환 구조의 것에 더해, 1∼3개의 벤젠환이 축합환을 형성한 것, 벤젠환과 5원(員) 불포화환이 축합환을 형성한 것 등을 들 수 있다. 구체예로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 인데닐기, 아세나프테닐기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 페닐기, 나프틸기가 보다 바람직하다.
이들 알킬기나 아릴기는, 추가로 치환기를 갖고 있어도 되며, 도입할 수 있는 치환기로서는, 탄소수 1∼20의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알킬기, 탄소수 2∼20의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알케닐기, 탄소수 2∼20의 알키닐기, 탄소수 6∼20의 아릴기, 탄소수 1∼20의 아실옥시기, 탄소수 2∼20의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 7∼20의 아릴옥시카르보닐옥시기, 탄소수 1∼20의 카르바모일옥시기, 탄소수 1∼20의 카르복시아미드기, 탄소수 1∼20의 설폰아미드기, 탄소수 1∼20의 카르바모일기, 설파모일기, 탄소수 1∼20의 치환 설파모일기, 탄소수 1∼20의 알콕시기, 탄소수 6∼20의 아릴옥시기, 탄소수 7∼20의 아릴옥시카르보닐기, 탄소수 2∼20의 알콕시카르보닐기, 탄소수 1∼20의 N-아실설파모일기, 탄소수 1∼20의 N-설파모일카르바모일기, 탄소수 1∼20의 알킬설포닐기, 탄소수 6∼20의 아릴설포닐기, 탄소수 2∼20의 알콕시카르보닐아미노기, 탄소수 7∼20의 아릴옥시카르보닐아미노기, 아미노기, 탄소 원자수 1∼20의 치환 아미노기, 탄소수 1∼20의 이미노기, 탄소수 3∼20의 암모니오기, 카르복시기, 설포기, 옥시기, 메르캅토기, 탄소수 1∼20의 알킬설피닐기, 탄소수 6∼20의 아릴설피닐기, 탄소수 1∼20의 알킬티오기, 탄소수 6∼20의 아릴티오기, 탄소수 1∼20의 우레이도기, 탄소수 2∼20의 헤테로환기, 탄소수 1∼20의 아실기, 설파모일아미노기, 탄소수 1∼2의 치환 설파모일아미노기, 탄소수 2∼20의 실릴기, 이소시아네이트기, 이소시아니드기, 할로겐 원자(예를 들면, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 등), 시아노기, 니트로기, 오늄기, 수산기 등을 들 수 있다.
또한, 식I에 있어서, A는, N=C-XC와 함께 헤테로환을 형성하는 원자단을 나타낸다.
이 원자단을 구성하는 원자로서는, 탄소 원자, 질소 원자, 수소 원자, 황 원자, 셀렌 원자 등을 들 수 있다.
또, A와 N=C-XC로 형성되는 헤테로환은, 추가로 치환기를 갖고 있어도 되고, 도입할 수 있는 치환기로서는, 상기 알킬기나 아릴기에 도입 가능한 치환기와 마찬가지의 것을 들 수 있다.
또한, 단관능 방향족 메르캅토 화합물은, 하기 식Ⅱ∼식Ⅴ로 표시되는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
Figure pat00015
식Ⅱ∼식Ⅴ 중, RC1은, 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, XC1는 각각 독립적으로, 수산기, 할로겐 원자, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, RC2은, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, n은 0∼4의 정수를 나타내고, m은 0∼5의 정수를 나타낸다.
식Ⅱ∼식Ⅴ에 있어서의 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자가 바람직하다.
식Ⅱ∼식Ⅴ에 있어서의 알콕시기 및 아릴옥시기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 이소프로필옥시기, 부틸옥시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 도데실옥시기, 벤질옥시기, 알릴옥시기, 페네틸옥시기, 카르복시에틸옥시기, 메톡시카르보닐에틸옥시기, 에톡시카르보닐에틸옥시기, 메톡시에톡시기, 페녹시에톡시기, 메톡시에톡시에톡시기, 에톡시에톡시에톡시기, 모르폴리노에톡시기, 모르폴리노프로필옥시기, 알릴옥시에톡시에톡시기, 페녹시기, 톨릴옥시기, 자일릴옥시기, 메시틸옥시기, 쿠메틸옥시기, 메톡시페닐옥시기, 에톡시페닐옥시기, 클로로페닐옥시기, 브로모페닐옥시기, 아세틸옥시기, 벤조일옥시기, 나프틸옥시기 등을 들 수 있다.
식Ⅱ∼식Ⅴ에 있어서의 알킬기는, 식I의 RC로 표시되는 알킬기와 동의(同義)이며, 그 바람직한 범위도 마찬가지이다.
또한, 식Ⅱ∼식Ⅴ에 있어서의 아릴기는, 식I의 RC로 표시되는 아릴기와 동의이며, 그 바람직한 범위도 마찬가지이다.
식Ⅱ∼식Ⅴ에 있어서의 각 기는, 추가로 치환기를 갖고 있어도 되며, 그 치환기로서는, 식I의 RC로 표시되는 알킬기나 아릴기에 도입 가능한 치환기로서 들어져 있는 것과 마찬가지이다.
식Ⅱ∼식Ⅴ 중, n 및 m이 0인 것이, 유기 용제에의 용해성의 관점에서 보다 바람직하다.
식Ⅱ∼식Ⅴ의 화합물 중, 보다 바람직한 것은 이하의 화합물이다. 이들 화합물을 사용하면 막 강도가 높아지며, 추가로 보존안정성도 양호하다.
Figure pat00016
성분C는, 기판에 대한 밀착성의 관점에서는, 다관능 메르캅토 화합물이 바람직하다.
본 발명에 있어서 다관능 메르캅토 화합물이란, 메르캅토기(티올기)를 분자 내에 2개 이상 갖는 화합물을 의미한다. 다관능 메르캅토 화합물로서는, 분자량 100 이상의 저분자 화합물이 바람직하고, 구체적으로는, 분자량 100∼1,500인 것이 보다 바람직하며, 150∼1,000이 더 바람직하다.
다관능 메르캅토 화합물의 관능기수로서는, 2∼10관능이 바람직하며, 2∼8관능이 보다 바람직하고, 2∼4관능이 더 바람직하다. 관능기수가 커지면 막 강도가 우수한 한편, 관능기수가 작으면 보존안정성이 우수하다. 상기 범위의 경우, 이들을 양립할 수 있다.
지방족 다관능 메르캅토 화합물로서는, 하기 식C-1로 표시되는 기를 2개 이상 갖는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00017
식C-1 중, R1C은 수소 원자 또는 알킬기를 나타내고, A1C는 -CO- 또는 -CH2-를 나타내고, 파선 부분은 다른 구조와의 결합 위치를 나타낸다.
다관능 메르캅토 화합물로서는, 식C-1로 표시되는 기를 2 이상 6 이하 갖는 화합물이 바람직하고, 식C-1로 표시되는 기를 2 이상 4 이하 갖는 화합물이 더 바람직하다.
식C-1 중의 R1C에 있어서의 알킬기로서는, 직쇄, 분기, 및 환상의 알킬기이고, 탄소수의 범위로서는 1∼16이 바람직하며, 1∼10이 보다 바람직하다. 알킬기의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, i-프로필기, 부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기 등이고, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 i-프로필기가 바람직하다.
R1C로서는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, i-프로필기가 특히 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기가 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서, 다관능 메르캅토 화합물로서는, 상기 식C-1로 표시되는 기를 복수 개 갖는 하기 식C-2로 표시되는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
식C-2 중, R1C은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 알킬기를 나타내고, A1C는 각각 독립적으로, -CO- 또는 -CH2-를 나타내고, L1C은 nC가의 연결기를 나타내고, nC는 2∼6의 정수를 나타낸다. 합성 상의 관점에서는, R1C은 모두 같은 기인 것이 바람직하며, 또한, A1C는 모두 같은 기인 것이 바람직하다.
식C-2 중의 R1C은 , 상기 식C-1 중의 R1C과 동의이고, 바람직한 범위도 마찬가지이다. nC는 2∼4의 정수가 바람직하다.
식C-2 중의 nC가의 연결기인 L1C로서는, 예를 들면 -(CH2)mC-(mC는 2∼6의 정수를 나타낸다) 등의 2가의 연결기, 트리메틸올프로판 잔기, -(CH2)pC-(pC는 2∼6의 정수를 나타낸다)를 3개 갖는 이소시아누르환 등의 3가의 연결기, 펜타에리트리톨 잔기 등의 4가의 연결기 또는 5가의 연결기, 디펜타에리트리톨 잔기 등의 6가의 연결기를 들 수 있다.
추가로, 다관능 메르캅토 화합물로서는, 제2급티올이 보다 바람직하다.
다관능 메르캅토 화합물로서 구체적으로는, 에틸렌글리콜비스티오프로피오네이트, 부탄디올비스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스(3-메르캅토프로피오네이트), 트리스[(3-메르캅토프로피오닐옥시)에틸]이소시아누레이트, 펜타에리트리톨테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-메르캅토프로피오네이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-메르캅토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-메르캅토부티레이트), 1,4-비스(3-메르캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-메르캅토부티릴옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 1,2-벤젠디티올, 1,3-벤젠디티올, 1,2-에탄디티올, 1,3-프로판디티올, 1,6-헥사메틸렌디티올, 2,2'-(에틸렌디티오)디에탄티올, meso-2,3-디메르캅토숙신산, p-자일렌디티올, m-자일렌디티올, 디(메르캅토에틸)에테르 등을 예시할 수 있다.
다관능 메르캅토 화합물로서는, 펜타에리트리톨테트라키스(3-메르캅토부티레이트), 1,4-비스(3-메르캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-메르캅토부티릴옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온을 바람직하게 들 수 있으며, 펜타에리트리톨테트라키스(3-메르캅토부티레이트)를 보다 바람직하게 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 메르캅토 화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
본 발명에 있어서, 메르캅토 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해서, 1∼20질량%인 것이 바람직하며, 1∼15질량%인 것이 보다 바람직하고, 1.2∼10질량%인 것이 더 바람직하고, 1.5∼5질량%인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위이면, 막 강도와 보존안정성과의 양립의 점에서 우수하다.
성분D : 유기 용제
본 발명의 경화성 조성물은, 성분D로서, 유기 용제를 함유한다. 본 발명의 경화성 조성물은, 필수 성분인 성분A, 성분B, 및, 성분C와, 후술의 임의 성분을, 유기 용제에 용해 또는 분산한 액으로서 조제되는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 사용되는 유기 용제로서는, 공지의 용제를 사용할 수 있으며, 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 에틸렌글리콜디알킬에테르류, 에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜디알킬에테르류, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 디에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 디프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 부틸렌글리콜디아세테이트류, 디프로필렌글리콜디알킬에테르류, 디프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 알코올류, 에스테르류, 케톤류, 아미드류 및 락톤류 등을 예시할 수 있다. 이들 유기 용제의 구체예로서는, 일본국 특개2009-098616호 공보의 단락0062를 참조할 수 있다.
구체적으로는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 시클로헥산올아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 테트라히드로푸르푸릴알코올이 바람직하다.
유기 용제의 비점은, 도포성의 관점에서, 100℃∼300℃가 바람직하며, 120℃∼250℃가 보다 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 유기 용제는, 1종 단독, 또는, 2종 이상을 병용할 수 있다. 비점이 다른 용제를 병용하는 것도 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 유기 용제의 함유량은, 도포에 적합한 점도로 조정한다는 관점에서, 경화성 조성물의 전 고형분 100질량부당, 100∼3,000질량부인 것이 바람직하며, 200∼2,000질량부인 것이 보다 바람직하고, 250∼1,000질량부인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물의 고형분량으로서는, 3∼50질량%가 바람직하며, 20∼40질량%인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물의 점도는, 1∼200mPa·s가 바람직하며, 2∼100mPa·s가 보다 바람직하고, 3∼80mPa·s가 가장 바람직하다. 점도는, 예를 들면, 도키산교(주)제의 RE-80L형 회전점도계를 사용해서, 25±0.2℃에서 측정하는 것이 바람직하다. 측정 시의 회전 속도는, 5mPa·s 미만은 100rpm, 5mPa·s 이상 10mPa·s 미만은 50rpm, 10mPa·s 이상 30mPa·s 미만은 20rpm, 30mPa·s 이상은 10rpm에서, 각각 행하는 것이 바람직하다.
성분E : 무기 입자
본 발명의 경화성 조성물은, 성분E로서, 무기 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 무기 입자를 함유함에 의해, 경화막의 경도가 보다 우수한 것으로 된다. 또한, 기판에의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용하는 무기 입자의 평균 입경은, 1∼200㎚가 바람직하며, 5∼100㎚가 보다 바람직하고, 5∼50㎚가 더 바람직하다. 평균 입경은, 전자현미경에 의해 임의의 입자 200개의 입자경을 측정하고, 그 산술 평균을 말한다. 또한, 입자의 형상이 구형이 아닐 경우에는, 가장 긴 변을 경(徑)으로 한다.
또한, 경화막의 경도의 관점에서, 무기 입자의 공극률은, 10% 미만이 바람직하며, 3% 미만이 보다 바람직하고, 공극이 없는 것이 더 바람직하다. 입자의 공극률은 전자현미경에 의한 단면 화상의 공극 부분과 입자 전체와의 면적비의, 200개의 산술 평균이다.
무기 입자로서는, 금속 산화물 입자가 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서의 금속 산화물의 금속에는, B, Si, Ge, As, Sb, Te 등의 반금속도 포함되는 것으로 한다.
금속 산화물 입자로서는, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Gd, Tb, Dy, Yb, Lu, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, W, Zn, B, Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Te 등의 원자를 포함하는 금속 산화물 입자가 바람직하며, 산화규소, 산화티타늄, 티타늄 복합 산화물, 산화아연, 산화지르코늄, 인듐/주석 산화물, 및, 안티몬/주석 산화물로 이루어지는 군에서 선택된 금속 산화물의 입자가 보다 바람직하고, 산화규소, 산화티타늄, 티타늄 복합 산화물, 및, 산화지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택된 금속 산화물의 입자가 더 바람직하고, 산화규소 입자 또는 산화티타늄 입자가, 입자의 안정성, 입수하기 쉬움, 경화막의 경도, 투명성, 및, 굴절률 조정 등의 관점에서 특히 바람직하다.
산화규소 입자로서는, 이산화규소(실리카) 입자를 바람직하게 들 수 있다.
실리카 입자로서는, 이산화규소를 포함하는 무기 산화물의 입자이면 특히 문제는 없으며, 이산화규소 또는 그 수화물을 주성분(바람직하게는 80질량% 이상)으로서 포함하는 입자가 바람직하다. 상기 입자는, 소량 성분(예를 들면, 5질량% 미만)으로서 알루민산염을 포함하고 있어도 된다. 소량 성분으로서 포함되는 경우가 있는 알루민산염으로서는, 알루민산나트륨, 알루민산칼륨 등을 들 수 있다. 또한, 실리카 입자는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화암모늄 등의 무기 염류나 테트라메틸암모늄히드록시드 등의 유기 염류가 포함되어 있어도 된다. 이러한 화합물의 예로서, 콜로이달 실리카가 예시된다.
콜로이달 실리카의 분산매로서는, 특히 제한은 없으며, 물, 유기 용제 및 이들의 혼합물 중 어느 것이어도 된다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 입자는, 적당한 분산제 및 용제 중에서 볼 밀, 로드 밀 등의 혼합 장치를 사용해서 혼합 및/또는 분산함에 의해 조제된 분산액으로서 사용에 제공할 수도 있다. 또, 본 발명의 경화성 조성물에 있어서, 콜로이달 실리카는, 콜로이드 상태로 존재해 있는 것을 필수로 하는 것은 아니다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 무기 입자의 함유량은, 경도의 관점에서, 경화성 조성물의 전 고형분 100질량부당, 1질량부 이상이 바람직하며, 5질량부 이상이 보다 바람직하고, 10질량부 이상이 더 바람직하다. 또한, 80질량부 이하가 바람직하고, 50질량부 이하가 보다 바람직하고, 40질량부 이하가 더 바람직하고, 30질량부 이하가 특히 바람직하다.
무기 입자는, 1종류만 포함하고 있어도 되며, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
<에폭시기를 갖는 화합물, 옥세타닐기를 갖는 화합물, 블록 이소시아네이트 화합물, 알콕시실란 화합물 등의 성분A∼성분C 이외의 경화성 화합물>
본 발명의 경화성 조성물은, 성분A∼성분C 이외의 열 또는 광에 의해서 경화하는 성분인 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 에폭시기를 갖는 화합물, 옥세타닐기를 갖는 화합물, 블록 이소시아네이트 화합물, 및, 알콕시실란 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 태양이면, 얻어지는 경화물의 경도가 보다 우수하다.
<<에폭시기를 갖는 화합물>>
본 발명의 경화성 조성물은, 에폭시기를 갖는 화합물을 포함하고 있어도 된다. 에폭시기를 갖는 화합물은, 에폭시기를 분자 중에 1개여도 되지만, 2개 이상이 바람직하다.
분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물의 구체예로서는, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
이들은 시판품으로서 입수할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀A형 에폭시 수지로서는, JER827, JER828, JER834, JER1001, JER1002, JER1003, JER1055, JER1007, JER1009, JER1010(이상, 재팬에폭시레진(주)제), EPICLON860, EPICLON1050, EPICLON1051, EPICLON1055(이상, DIC(주)제) 등이고, 비스페놀F형 에폭시 수지로서는, JER806, JER807, JER4004, JER4005, JER4007, JER4010(이상, 재팬에폭시레진(주)제), EPICLON830, EPICLON835(이상, DIC(주)제), LCE-21, RE-602S(이상, 니혼가야쿠(주)제) 등이고, 페놀노볼락형 에폭시 수지로서는, JER152, JER154, JER157S70, JER157S65(이상, 재팬에폭시레진(주)제), EPICLON N-740, EPICLON N-740, EPICLON N-770, EPICLON N-775(이상, DIC(주)제) 등이고, 크레졸노볼락형 에폭시 수지로서는, EPICLON N-660, EPICLON N-665, EPICLON N-670, EPICLON N-673, EPICLON N-680, EPICLON N-690, EPICLON N-695(이상, DIC(주)제), EOCN-1020(이상, 니혼가야쿠(주)제) 등이고, 지방족 에폭시 수지로서는, ADEKA RESIN EP-4080S, 동 EP-4085S, 동 EP-4088S(이상, (주)ADEKA제), 세록사이드2021P, 세록사이드2081, 세록사이드2083, 세록사이드2085, EHPE3150, EPOLEAD PB 3600, 동 PB 4700(이상, 다이셀가가쿠고교(주)제) 등이다. 그 밖에도, ADEKA RESIN EP-4000S, 동 EP-4003S, 동 EP-4010S, 동 EP-4011S(이상, (주)ADEKA제), NC-2000, NC-3000, NC-7300, XD-1000, EPPN-501, EPPN-502(이상, (주)ADEKA제) 등을 들 수 있다.
또한, 일본국 특공소58-49860호 공보, 일본국 특공소56-17654호 공보, 일본국 특공소62-39417호 공보, 또는, 일본국 특공소62-39418호 공보에 기재된 에틸렌옥사이드 골격을 갖는 우레탄 화합물류도 호적하게 사용할 수 있으며, 이들 내용은 본원 명세서에 도입된다.
본 발명의 경화성 조성물이 에폭시기를 갖는 화합물을 포함할 경우, 에폭시기를 갖는 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해, 0.1∼20질량%의 범위인 것이 바람직하며, 0.5∼10질량%의 범위인 것이 보다 바람직하고, 1∼5질량%의 범위인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 에폭시기를 갖는 화합물을 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
<<옥세타닐기를 갖는 화합물>>
본 발명의 경화성 조성물은, 옥세타닐기를 갖는 화합물을 포함하고 있어도 된다. 옥세타닐기를 갖는 화합물은, 옥세타닐기를 분자 중에 1개여도 되지만, 2개 이상이 바람직하다.
옥세타닐기를 갖는 화합물의 구체예로서는, 아론옥세탄OXT-121, OXT-221, OX-SQ, PNOX(이상, 도아고세이(주)제)를 사용할 수 있다.
또한, 옥세타닐기를 포함하는 화합물은, 단독으로 또는 에폭시기를 포함하는 화합물과 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물이 옥세타닐기를 갖는 화합물을 포함할 경우, 옥세타닐기를 갖는 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해, 0.1∼20질량%의 범위인 것이 바람직하며, 0.5∼10질량%의 범위인 것이 보다 바람직하고, 1∼5질량%의 범위인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 옥세타닐기를 갖는 화합물을 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
<<블록 이소시아네이트 화합물>>
본 발명의 경화성 조성물은, 블록 이소시아네이트 화합물을 포함하고 있어도 된다.
블록 이소시아네이트 화합물로서는, 블록 이소시아네이트기를 갖는 화합물이면 특히 제한은 없지만, 경화성의 관점에서, 1분자 내에 2 이상의 블록 이소시아네이트기를 갖는 화합물인 것이 바람직하다. 블록 이소시아네이트기의 수의 상한은 특히 정하는 것은 아니지만, 6 이하가 바람직하다.
또한, 블록 이소시아네이트 화합물로서는, 그 골격은 특히 한정되는 것은 아니고, 1분자 중에 이소시아네이트기를 2개 갖는 것이면 어떠한 것이어도 되며, 지방족, 지환족 또는 방향족의 폴리이소시아네이트여도 된다. 예를 들면 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,3-트리메틸렌디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,9-노나메틸렌디이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 2,2'-디에틸에테르디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, o-자일렌디이소시아네이트, m-자일렌디이소시아네이트, p-자일렌디이소시아네이트, 메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 시클로헥산-1,3-디메틸렌디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디메틸렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-메틸렌디톨릴렌-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐에테르디이소시아네이트, 테트라클로로페닐렌디이소시아네이트, 노르보르난디이소시아네이트, 수소화1,3-자일릴렌디이소시아네이트, 수소화1,4-자일릴렌디이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물 및 이들 화합물로부터 파생하는 프리폴리머형의 골격의 화합물을 호적하게 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 톨릴렌디이소시아네이트(TDI)나 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI)가 특히 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 블록 이소시아네이트 화합물의 모구조(母構造)로서는, 뷰렛형, 이소시아누레이트형, 어덕트형, 2관능 프리폴리머형 등을 들 수 있다.
상기 블록 이소시아네이트 화합물의 블록 구조를 형성하는 블록제로서는, 옥심 화합물, 락탐 화합물, 페놀 화합물, 알코올 화합물, 아민 화합물, 활성 메틸렌 화합물, 피라졸 화합물, 메르캅탄 화합물, 이미다졸계 화합물, 이미드계 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 옥심 화합물, 락탐 화합물, 페놀 화합물, 알코올 화합물, 아민 화합물, 활성 메틸렌 화합물, 피라졸 화합물에서 선택되는 블록제가 특히 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 사용할 수 있는 블록 이소시아네이트 화합물은, 시판품으로서 입수 가능하며, 예를 들면, 코로네이트AP스테이블M, 코로네이트2503, 2515, 2507, 2513, 2555, 미리오네이트MS-50(이상, 니혼폴리우레탄고교(주)제), 다케네이트B-830, B-815N, B-820NSU, B-842N, B-846N, B-870N, B-874N, B-882N(이상, 미쓰이가가쿠(주)제), 듀라네이트17B-60P, 17B-60PX, 17B-60P, TPA-B80X, TPA-B80E, MF-B60X, MF-B60B, MF-K60X, MF-K60B, E402-B80B, SBN-70D, SBB-70P, K6000(이상, 아사히가세이케미컬즈(주)제), 데스모듈BL1100, BL1265 MPA/X, BL3575/1, BL3272MPA, BL3370MPA, BL3475BA/SN, BL5375MPA, VPLS2078/2, BL4265SN, PL340, PL350, 스미듈BL3175(이상, 스미토모바이에르우레탄(주)제) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물이 블록 이소시아네이트 화합물을 포함할 경우, 블록 이소시아네이트 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해, 0.1∼20질량%의 범위인 것이 바람직하며, 0.5∼10질량%의 범위인 것이 보다 바람직하고, 1∼5질량%의 범위인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 블록 이소시아네이트 화합물을 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
<<알콕시실란 화합물>>
본 발명의 경화성 조성물은, 알콕시실란 화합물을 함유해도 된다.
알콕시실란 화합물을 사용하면, 도포성 및 얻어지는 경화막의 경도가 보다 우수하고, 본 발명의 경화성 조성물에 의해 형성된 막과 기판과의 밀착성을 향상할 수 있다.
알콕시실란 화합물로서는, 알콕시기가 규소 원자에 직접 결합한 기를 적어도 갖는 화합물이면, 특히 제한은 없지만, 디알콕시실릴기 및/또는 트리알콕시실릴기를 갖는 화합물인 것이 바람직하며, 트리알콕시실릴기를 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
또한, 알콕시실란 화합물로서는, 후술하는 실란 커플링제와 같은, 에틸렌성 불포화기 및/또는 에폭시기를 갖는 알콕시실란 화합물이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 사용할 수 있는 알콕시실란 화합물은, 기재, 예를 들면, 실리콘, 산화실리콘, 질화실리콘 등의 실리콘 화합물, 금, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 알루미늄 등의 금속과 절연막과의 밀착성을 향상시키는 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 공지의 실란 커플링제 등도 유효하다. 에틸렌성 불포화기를 갖는 실란 커플링제를 사용하면, 특히 ITO와의 밀착성이 우수하기 때문에 바람직하다. 또한, 에폭시기를 갖는 실란 커플링제를 사용하면 신뢰성이 우수하다.
실란 커플링제로서는, 예를 들면, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리알콕시실란, γ-글리시독시프로필디알콕시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, γ-메타크릴옥시프로필디알콕시실란, γ-클로로프로필트리알콕시실란, γ-메르캅토프로필트리알콕시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리알콕시실란, 및, 비닐트리알콕시실란을 들 수 있다. 이들 중, γ-메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, γ-아크릴옥시프로필트리알콕시실란, 비닐트리알콕시실란, 및/또는, γ-글리시독시프로필트리알콕시실란이 보다 바람직하다. 이들은 1종 단독 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.
시판품으로서는, 신에츠가가쿠고교(주)제, KBM-403, KBM-5103, KBM-303, KBM-503, KBE-503, KBM-3103, 및, KBE-403 등이 예시된다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 알콕시실란 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해, 0.1∼30질량%가 바람직하며, 0.5∼15질량%가 보다 바람직하고, 2∼10질량%가 더 바람직하다. 알콕시실란 화합물은, 1종류만이어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함할 경우, 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
<<폴리설피드 화합물>>
또한, 본 발명의 경화성 조성물은, 폴리설피드 화합물을 포함하고 있어도 된다. 폴리설피드 화합물을 함유함에 의해, 기재밀착성 및 내습성이 우수한 경화막이 얻어진다.
폴리설피드 화합물은, 폴리설피드 결합을 갖고 있으면 특히 한정되지 않지만, 디설피드 결합, 트리설피드 결합, 테트라설피드 결합, 펜타설피드 결합, 헥사설피드 결합을 갖는 화합물인 것이 바람직하며, 디설피드 결합, 트리설피드 결합, 테트라설피드 결합을 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하고, 디설피드 결합 또는 테트라설피드 결합을 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하다. 디설피드 결합 또는 테트라설피드 결합을 갖는 화합물을 사용하면, 내습성이 보다 우수하다.
또, 폴리설피드 결합은, 직쇄상, 분기상 또는 환상 중 어느 것이어도 되지만, 직쇄상의 폴리설피드 결합인 것이 바람직하다.
또한, 폴리설피드 화합물로서는, 폴리설피드 결합의 양측에 각각 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 복소환기, 또는, 이들을 2 이상 조합한 1가의 기가 결합한 화합물이 바람직하고, 폴리설피드 결합의 양측에 각각 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 또는, 이들을 2 이상 조합한 1가의 기가 결합한 화합물이 보다 바람직하다. 상기 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기 또는 복소환기는, 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 특히 제한은 없으며, 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 복소환기, 할로겐 원자, 카르복시기, 아미드기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 실릴기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 트리알콕시실릴기를 치환기로서 갖는 것이 특히 바람직하다. 즉, 폴리설피드 화합물로서는, 폴리설피드 결합의 양측에 각각 트리알콕시실릴기를 갖는 지방족 탄화수소기가 결합한 화합물이 특히 바람직하다.
폴리설피드 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이하의 구체예로 한정되는 것은 아니다. 또, 하기 식 중, Ph는 페닐기를 나타내고, Me는 메틸기를 나타내고, Et는 에틸기를 나타낸다.
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본 발명에 있어서, 폴리설피드 화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
본 발명에 있어서, 폴리설피드 화합물의 함유량은, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해서, 0.01∼20질량%인 것이 바람직하며, 0.1∼10질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.5∼5질량%인 것이 더 바람직하다. 상기 범위이면, 기재밀착성 및 내습성이 우수한 경화막이 얻어진다.
본 발명의 경화성 조성물에는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 상기 이외의 다른 화합물(예를 들면, 알콕시메틸기 함유 화합물 등)을 포함하고 있어도 된다.
알콕시메틸기 함유 화합물로서는, 일본국 특개2011-221494호 공보의 단락0192∼0194에 기재된 것을 들 수 있다.
본 발명에서는, 에틸렌성 불포화 화합물, 에폭시기를 갖는 화합물, 옥세타닐기를 갖는 화합물, 블록 이소시아네이트 화합물 및 다관능 메르캅토 화합물의 총 함유량이, 경화성 조성물 중에 포함되는 열 또는 광에 의해서 경화하는 성분의 합계량의 90질량% 이상(보다 바람직하게는, 95질량% 이상)을 차지하는 것이 바람직하고, 에틸렌성 불포화 화합물 및 블록 이소시아네이트 화합물의 총 함유량이, 경화성 조성물 중에 포함되는 열 또는 광에 의해서 경화하는 성분의 합계량의 90질량% 이상(더 바람직하게는, 95질량% 이상)을 차지하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 에폭시기를 갖는 화합물, 옥세타닐기를 갖는 화합물, 블록 이소시아네이트 화합물 및 다관능 메르캅토 화합물의 적어도 1종을 포함할 경우, 이들의 합계로, 경화성 조성물 중에 포함되는 열 또는 광에 의해서 경화하는 성분의 합계량의 0.1∼20질량%를 차지하는 것이 바람직하며, 1∼10질량%를 차지하는 것이 더 바람직하다. 이러한 구성으로 함에 의해, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.
<계면활성제>
본 발명의 경화성 조성물은, 계면활성제를 함유해도 된다.
계면활성제로서는, 음이온계, 양이온계, 비이온계, 또는, 양성의 어느 것이어도 사용할 수 있지만, 바람직한 계면활성제는 비이온계 계면활성제이다. 계면활성제는, 비이온계 계면활성제가 바람직하며, 불소계 계면활성제가 보다 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 계면활성제로서는, 예를 들면, 시판품인, 메가파크F142D, 동 F172, 동 F173, 동 F176, 동 F177, 동 F183, 동 F479, 동 F482, 동 F554, 동 F780, 동 F781, 동 F781-F, 동 R30, 동 R08, 동 F-472SF, 동 BL20, 동 R-61, 동 R-90(DIC(주)제), 후로라도FC-135, 동 FC-170C, 동 FC-430, 동 FC-431, Novec FC-4430(스미토모쓰리엠(주)제), 아사히가드AG7105, 7000, 950, 7600, 사프론S-112, 동 S-113, 동 S-131, 동 S-141, 동 S-145, 동 S-382, 동 SC-101, 동 SC-102, 동 SC-103, 동 SC-104, 동 SC-105, 동 SC-106(아사히가라스(주)제), 에프톱EF351, 동 352, 동 801, 동 802(미쓰비시머티리얼덴시가세이(주)제), 후타전트250((주)네오스제)을 들 수 있다. 또한, 상기 이외에도, KP(신에츠가가쿠고교(주)제), 폴리플로(교에이샤가가쿠(주)제), 에프톱(미쓰비시머티리얼덴시가세이(주)제), 메가파크(DIC(주)제), 후로라도(스미토모쓰리엠(주)제), 아사히가드, 사프론(아사히가라스(주)제), PolyFox(OMNOVA사제) 등의 각 시리즈를 들 수 있다.
또한, 계면활성제로서는, 일본국 특개2014-238438호 공보의 단락0119∼0123에 기재된 화합물도 바람직한 예로서 들 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 계면활성제의 함유량은, 배합할 경우, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해서, 0.001∼5.0질량%가 바람직하며, 0.01∼2.0질량%가 보다 바람직하다.
계면활성제는, 1종류만 포함하고 있어도 되며, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위로 되는 것이 바람직하다.
<산화방지제>
본 발명의 경화성 조성물은, 산화방지제를 함유해도 된다. 산화방지제로서는, 공지의 산화방지제를 함유할 수 있다. 산화방지제를 첨가함에 의해, 경화막의 착색을 방지할 수 있는, 또는, 분해에 의한 막두께 감소를 저감할 수 있으며, 또한, 내열투명성이 우수하다는 이점이 있다.
이러한 산화방지제로서는, 예를 들면, 인계 산화방지제, 아미드류, 히드라지드류, 힌더드아민계 산화방지제, 황계 산화방지제, 페놀계 산화방지제, 아스코르브산류, 황산아연, 당류, 아질산염, 아황산염, 티오황산염, 히드록시아민 유도체 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 경화막의 착색, 막두께 감소의 관점에서 특히 페놀계 산화방지제, 힌더드아민계 산화방지제, 인계 산화방지제, 및/또는, 황계 산화방지제가 바람직하며, 페놀계 산화방지제가 가장 바람직하다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다.
구체예로서는, 일본국 특개2005-29515호 공보의 단락0026∼0031에 기재된 화합물, 일본국 특개2011-227106호 공보의 단락0106∼0116에 기재된 화합물을 들 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 도입된다.
바람직한 시판품으로서, 아데카스타프AO-60, 아데카스타프AO-80, 아데카스타프AO-412S(이상, (주)ADEKA제), 이르가녹스1035, 이르가녹스1098(이상, BASF사제)를 들 수 있다.
산화방지제의 함유량은, 특히 제한은 없지만, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해서, 0.1∼10질량%인 것이 바람직하며, 0.2∼5질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.5∼4질량%인 것이 더 바람직하다.
<중합금지제>
본 발명의 경화성 조성물은, 중합금지제를 함유해도 된다. 중합금지제란, 노광이나 열에 의해 중합개시제로부터 발생한 중합개시 라디칼 성분에 대해서 수소 공여(또는, 수소 수여), 에너지 공여(또는, 에너지 수여), 전자 공여(또는, 전자 수여) 등을 실시해, 중합개시 라디칼을 실활(失活)시키고, 중합개시를 금지하는 역할을 수행하는 물질이다. 예를 들면, 일본국 특개2007-334322호 공보의 단락0154∼0173에 기재된 화합물 등을 사용할 수 있다.
바람직한 화합물로서, 페노티아진, 페녹사진, 히드로퀴논, 3,5-디부틸-4-히드록시톨루엔을 들 수 있다.
중합금지제의 함유량은, 특히 제한은 없지만, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해서, 0.0001∼5질량%인 것이 바람직하다.
<바인더 폴리머>
본 발명의 경화성 조성물은, 해상성(解像性) 및 피막 특성 향상 등의 관점에서, 바인더 폴리머를 함유하고 있어도 된다.
바인더 폴리머로서는, 특히 제한은 없으며, 공지의 것을 사용할 수 있지만, 선상 유기 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 선상 유기 폴리머로서는, 공지의 것을 임의로 사용할 수 있다. 바람직하게는 수현상(水現象) 혹은 약알칼리 수현상을 가능케 하기 위하여, 물 또는 약알칼리수에 가용성 또는 팽윤성인 선상 유기 폴리머가 선택된다. 선상 유기 폴리머는, 피막형성제로서 뿐만 아니라, 물, 약알칼리수 또는 유기 용제계의 현상액에 대한 현상제로서의 용도에 따라서 선택 사용된다. 예를 들면, 수가용성(水可溶性) 유기 폴리머를 사용하면 수현상이 가능해진다. 이러한 선상 유기 폴리머로서는, 측쇄에 카르복시산기를 갖는 라디칼 중합체, 예를 들면 일본국 특개소59-44615호 공보, 일본국 특공소54-34327호 공보, 일본국 특공소58-12577호 공보, 일본국 특공소54-25957호 공보, 일본국 특개소54-92723호 공보, 일본국 특개소59-53836호 공보, 일본국 특개소59-71048호 공보에 기재되어 있는 것, 즉, 카르복시기를 갖는 모노머를 단독 또는 공중합시킨 수지, 산무수물을 갖는 모노머를 단독 또는 공중합시키고 산무수물 유닛을 가수분해 또는 하프 에스테르화 혹은 하프 아미드화시킨 수지, 에폭시 수지를 불포화 모노카르복시산 및 산무수물로 변성시킨 에폭시아크릴레이트 등을 들 수 있다. 카르복시기를 갖는 모노머로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 4-카르복시스티렌 등을 들 수 있으며, 산무수물을 갖는 모노머로서는, 무수 말레산 등을 들 수 있다.
또한, 마찬가지로 측쇄에 카르복시산기를 갖는 산성 셀룰로오스 유도체가 있다. 그 밖에 수산기를 갖는 중합체에 환상 산무수물을 부가시킨 것 등이 유용하다.
바인더 폴리머로서는, (메타)아크릴산과 그 밖의 (메타)아크릴산에스테르를 공중합한 아크릴 수지가 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물 중에 있어서의 바인더 폴리머의 함유량은, 특히 제한은 없지만, 경화성 조성물의 전 고형분에 대해서, 1∼40질량%인 것이 바람직하며, 3∼30질량%인 것이 보다 바람직하고, 4∼20질량%인 것이 더 바람직하다.
<그 밖의 성분>
본 발명의 경화성 조성물에는, 필요에 따라서, 상술한 이외에도, 가소제, 열산발생제, 산증식제 등의 그 밖의 성분을 첨가할 수 있다. 이들 성분에 대해서는, 예를 들면, 일본국 특개2009-98616호 공보 또는 일본국 특개2009-244801호 공보에 기재된 것, 및, 그 외 공지의 것을 사용할 수 있다. 또한, "고분자 첨가제의 신전개(新展開)((주)닛칸고교신분샤)"에 기재된 각종 자외선 흡수제나, 금속 불활성화제 등을 본 발명의 경화성 조성물에 첨가해도 된다.
(경화물, 경화막 및 이들의 제조 방법)
본 발명의 경화물은, 본 발명의 경화성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화물이고, 본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 유기 용제의 적어도 일부를 제거하고 경화해서 이루어지는 경화물인 것이 바람직하다. 상기 경화물로서는, 경화막인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 경화물은, 본 발명의 경화물의 제조 방법에 의해 얻어진 경화물인 것이 바람직하다.
본 발명의 경화물의 제조 방법은, 본 발명의 경화성 조성물을 경화시켜 경화물을 제조하는 방법이면, 특히 제한은 없지만, 이하의 (1)∼(3)의 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
(1) 본 발명의 경화성 조성물을 기판 상에 도포하는 공정
(2) 도포된 경화성 조성물로부터 용제를 제거하는 공정
(3) 열경화하는 공정
또한, 본 발명의 경화물의 제조 방법은, 이하의 (1), (2), (2') 및 (3)의 공정을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
(1) 본 발명의 경화성 조성물을 기판 상에 도포하는 공정
(2) 도포된 경화성 조성물로부터 유기 용제를 제거하는 공정
(2') 유기 용제가 제거된 경화성 조성물을 광에 의해 경화하는 공정
(3) 광에 의해 경화한 경화물을 열에 의해 더 경화하는 공정
또한, 상기 본 발명의 경화물의 제조 방법은, 경화막의 제조 방법인 것이 바람직하다.
(1)의 도포하는 공정에서는, 본 발명의 경화성 조성물을 기판 상에 도포해서 용제를 포함하는 습윤막으로 하는 것이 바람직하다. 경화성 조성물을 기판에 도포하기 전에 알칼리 세정이나 플라스마 세정과 같은 기판의 세정을 행할 수 있다. 추가로 기판 세정 후에 헥사메틸디실라잔 등으로 기판 표면을 처리할 수 있다. 이 처리를 행함에 의해, 경화성 조성물의 기판에의 밀착성이 향상하는 경향이 있다.
상기한 기판으로서는, 무기 기판, 수지, 수지 복합 재료 등을 들 수 있다.
무기 기판으로서는, 예를 들면 유리, 석영, 실리콘, 실리콘나이트라이드, 및, 그들과 같은 기판 상에 몰리브덴, 티타늄, 알루미늄, 구리 등을 증착한 복합 기판을 들 수 있다.
수지로서는, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리아릴레이트, 알릴디글리콜카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리벤즈아졸, 폴리페닐렌설피드, 폴리시클로올레핀, 노르보르넨 수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 등의 불소 수지, 액정 폴리머, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아이오노머 수지, 시아네이트 수지, 가교 푸마르산디에스테르, 환상 폴리올레핀, 방향족 에테르, 말레이미드-올레핀 공중합체, 셀룰로오스, 에피설피드 수지 등의 합성수지로 이루어지는 기판을 들 수 있다. 이들 기판은, 상기한 형태인 채로 사용되는 경우는 적으며, 통상, 최종 제품의 형태에 따라서, 예를 들면 TFT(Thin-Film Transistor, 박막 트랜지스터) 소자와 같은 다층 적층 구조가 형성되어 있다.
본 발명의 경화성 조성물은, 스퍼터링에 의해 제막된 금속막이나 금속 산화물에 대한 밀착이 좋기 때문에, 기판으로서는 스퍼터링에 의해 제막된 금속막을 포함하는 것이 바람직하다. 금속으로서는, 티타늄, 구리, 알루미늄, 인듐, 주석, 망간, 니켈, 코발트, 몰리브덴, 텅스텐, 크롬, 은, 네오디뮴, 및 이들의 산화물 또는 합금인 것이 바람직하며, 몰리브덴, 티타늄, 알루미늄, 구리 및 이들의 합금인 것이 더 바람직하다. 또, 금속이나 금속 산화물은 1종 단독으로 사용해도 되며, 복수 종을 병용해도 된다.
기판에의 도포 방법은 특히 한정되지 않으며, 예를 들면, 잉크젯법, 슬릿 코팅법, 스프레이법, 롤 코팅법, 회전 도포법, 유연 도포법, 슬릿 앤드 스핀법, 인쇄법 등의 방법을 사용할 수 있다.
(2)의 용제를 제거하는 공정에서는, 도포된 상기한 막으로부터, 감압(배큐엄) 및/또는 가열 등에 의해, 용제를 제거해서 기판 상에 건조 도막을 형성시키는 것이 바람직하다. 용제 제거 공정의 가열 조건은, 바람직하게는 70∼130℃에서 30∼300초간 정도이다. 또한, 상기 용제 제거 공정에 있어서는, 경화성 조성물 중의 유기 용제를 완전하게 제거할 필요는 없으며, 적어도 일부가 제거되어 있으면 된다.
추가로 본 발명에서는, (2) 용제를 제거하는 공정 후, (3) 열경화하는 공정 전에, 막 경도 향상의 관점에서, 전면(全面) 노광하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
또한, (2) 용제를 제거하는 공정 후, (3) 열경화하는 공정 전에, 막 경도 향상의 관점에서, (2') 유기 용제가 제거된 경화성 조성물을 광에 의해 경화하는 공정을 포함하는 것이 바람직하고, 유기 용제가 제거된 경화성 조성물을 전면 노광에 의해 경화하는 공정을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 태양과 같이, 광에 의해 경화할 경우, 본 발명의 경화성 조성물은, 광중합개시제를 함유하는 것이 바람직하다.
이 경우, 수은등이나 LED(Light emitting diode, 발광 다이오드) 램프 등으로 50∼3,000mJ/㎠ 정도의 에너지 노광하는 것이 바람직하다.
또한, 패턴 형성을 위하여, (2)의 용제 제거 공정 후에 패턴 노광, 현상의 공정을 행할 수도 있다. 패턴 노광의 방법은 마스크를 사용하는 방법이나, 레이저 등에 의한 직접 묘화(描畵) 등의 방법이 바람직하다. 이들 전면 노광이나 패턴 노광을 산소 차단된 상태에서 행하는 것이, 경화 촉진의 관점에서 바람직하다. 산소를 차단하는 수단으로서는, 질소 분위기 하에서 노광하거나, 산소 차단막을 마련하는 것이 예시된다.
패턴 노광 및 현상에 대해서는, 공지의 방법이나 공지의 현상액을 사용할 수 있다. 예를 들면, 일본국 특개2011-186398호 공보, 일본국 특개2013-83937호 공보에 기재된 패턴 노광 방법 및 현상 방법을 호적하게 사용할 수 있다.
(3) 열경화하는 공정에서는, 가열에 의해 에틸렌성 불포화 화합물 등을 중합해 경화막을 형성해도 되고, 경화한 경화물을 더 경화해도 된다. 가열에 의해 중합을 행할 경우, 본 발명의 경화성 조성물은, 열중합개시제를 함유하는 것이 바람직하다.
가열 온도로서는, 180℃ 이하가 바람직하며, 150℃ 이하가 보다 바람직하고, 130℃ 이하가 더 바람직하다. 하한값은, 80℃ 이상이 바람직하며, 90℃ 이상이 보다 바람직하다. 가열의 방법은 특히 한정되지 않으며, 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 핫플레이트, 오븐, 적외선 히터 등을 들 수 있다.
또한, 가열 시간으로서는, 핫플레이트의 경우는 1분∼30분 정도가 바람직하며, 그 이외의 경우는 20분∼120분 정도가 바람직하다. 이 범위에서 기판, 장치에의 데미지 없이 경화할 수 있다. 가열 후의 형상 조정의 관점에서, 가열을 처음에는 보다 저온에서, 후에 보다 고온에서 행할 수도 있다(미들 베이크 공정의 추가. 예를 들면 처음에 90℃ 30분 가열하고, 후에 120℃ 30분 가열).
본 발명의 경화막은, 본 발명의 경화성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화막이고, 본 발명의 경화성 조성물로부터 유기 용제의 적어도 일부를 제거한 막을 경화해서 이루어지는 경화막인 것이 바람직하다.
본 발명의 경화막은, 보호막이나 층간 절연막으로서 호적하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 경화막은, 본 발명의 경화막의 제조 방법에 의해 얻어진 경화막인 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에 의해, 저온에서 경화해도 충분한 경도가 있는 경화막이 얻어진다. 예를 들면, JIS K5600:1999에 따라서 측정한 하중 750g에 있어서의 연필 경도가 2H 이상인 경화막이 얻어진다. 본 발명의 경화성 조성물을 경화해서 형성되는 보호막은, 경화막 물성이 우수하기 때문에, 유기 EL 표시 장치나 액정 표시 장치, 터치 패널, 터치 패널 표시 장치의 용도에 유용하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 경화성 및 경화막 특성이 우수하기 때문에, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스의 구조 부재로서, 본 발명의 경화성 조성물을 경화한 경화물이나 레지스트 패턴을 격벽으로 하거나, 기계 구동 부품의 일부로서 조립해서 사용된다. 이러한 MEMS용 디바이스로서는, 예를 들면 SAW(Surface Acoustic Wave, 표면 탄성파) 필터, BAW(Bulk Acoustic Wave, 벌크파) 필터, 자이로 센서, 디스플레이용 마이크로 셔터, 이미지 센서, 전자 페이퍼, 잉크젯 헤드, 바이오 칩, 봉지제(封止劑) 등의 부품을 들 수 있다. 보다 구체적인 예는, 일본국 특표 2007-522531호 공보, 일본국 특개2008-250200호 공보, 및, 일본국 특개2009-263544호 공보 등에 예시되어 있다.
본 발명의 경화성 조성물은, 평탄성이나 투명성이 우수하기 때문에, 예를 들면, 일본국 특개2011-107476호 공보의 도 2에 기재된 뱅크층(16) 및 평탄화막(57), 일본국 특개2010-9793호 공보의 도 4(a)에 기재된 격벽(12) 및 평탄화막(102), 일본국 특개2010-27591호 공보의 도 10에 기재된 뱅크층(221) 및 제3 층간 절연막(216b), 일본국 특개2009-128577호 공보의 도 4(a)에 기재된 제2 층간 절연막(125) 및 제3 층간 절연막(126), 일본국 특개2010-182638호 공보의 도 3에 기재된 평탄화막(12) 및 화소 분리 절연막(14) 등의 형성에 사용할 수도 있다. 그 밖에, 액정 표시 장치에 있어서의 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위한 스페이서, 액정 표시 장치의 컬러 필터나 컬러 필터 보호막, 팩시밀리, 전자 복사기, 고체 촬상 소자 등의 온 칩 컬러 필터의 결상 광학계 또는 광파이버 커넥터의 마이크로 렌즈에도 호적하게 사용할 수 있다.
(유기 EL 표시 장치)
본 발명의 유기 EL 표시 장치는, 본 발명의 경화막을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 EL 표시 장치로서는, 상기 본 발명의 경화성 조성물을 사용해서 형성되는 평탄화막이나 층간 절연막을 갖는 것 이외는 특히 제한되지 않으며, 다양한 구조를 취하는 공지의 각종 유기 EL 표시 장치나 액정 표시 장치를 들 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 유기 EL 표시 장치가 갖는 TFT의 구체예로서는, 아모퍼스실리콘-TFT, 저온 폴리실리콘-TFT, 산화물 반도체 TFT 등을 들 수 있다. 본 발명의 경화막은 전기 특성이 우수하기 때문에, 이들 TFT에 조합해서 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1은, 유기 EL 표시 장치의 일례의 구성 개념도이다. 보텀 이미션형의 유기 EL 표시 장치에 있어서의 기판의 모식적 단면도를 나타내며, 평탄화막(4)을 갖고 있다.
유리 기판(6) 상에 보텀 게이트형의 TFT(1)를 형성하고, 이 TFT(1)를 덮은 상태에서 Si3N4로 이루어지는 절연막(3)이 형성되어 있다. 절연막(3)에, 여기에서는 도시를 생략한 콘택트 홀을 형성한 후, 이 콘택트 홀을 개재해서 TFT(1)에 접속되는 배선(2)(높이 1.0㎛)이 절연막(3) 상에 형성되어 있다. 배선(2)은, TFT(1) 사이 또는, 후의 공정에서 형성되는 유기 EL 소자와 TFT(1)를 접속하기 위한 것이다.
추가로, 배선(2)의 형성에 의한 요철을 평탄화하기 위하여, 배선(2)에 의한 요철을 메워 넣은 상태로 절연막(3) 상에 평탄화막(4)이 형성되어 있다.
평탄화막(4) 상에는, 보텀 이미션형의 유기 EL 소자가 형성되어 있다. 즉, 평탄화막(4) 상에, ITO로 이루어지는 제1 전극(5)이, 콘택트 홀(7)을 개재해서 배선(2)에 접속시켜 형성되어 있다. 또한, 제1 전극(5)은, 유기 EL 소자의 양극에 상당한다.
제1 전극(5)의 주연을 덮은 형상의 절연막(8)이 형성되어 있고, 이 절연막(8)을 마련함에 의해서, 제1 전극(5)과 이 후의 공정에서 형성하는 제2 전극과의 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
추가로, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 원하는 패턴 마스크를 개재해서, 정공(正孔) 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층을 순차 증착해 마련하고, 다음으로, 기판 위쪽의 전면(全面)에 Al으로 이루어지는 제2 전극을 형성하고, 봉지용 유리판과 자외선 경화형 에폭시 수지를 사용해서 첩합함으로써 봉지하고, 각 유기 EL 소자에 이것을 구동하기 위한 TFT(1)가 접속되어 이루어지는 액티브 매트릭스형의 유기 EL 표시 장치가 얻어진다.
(액정 표시 장치)
본 발명의 액정 표시 장치는, 본 발명의 경화막을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치로서는, 상기 본 발명의 경화성 조성물을 사용해서 형성되는 보호막, 평탄화막이나 층간 절연막을 갖는 것 이외는 특히 제한되지 않으며, 다양한 구조를 취하는 공지의 액정 표시 장치를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치가 취할 수 있는 액정 구동 방식으로서는 TN(Twisted Nematic) 방식, VA(Vertical Alignment) 방식, IPS(In-Plane-Switching) 방식, FFS(Fringe Field Switching) 방식, OCB(Optically Compensated Bend) 방식 등을 들 수 있다.
패널 구성에 있어서는, COA(Color Filter on Array) 방식의 액정 표시 장치에서도 본 발명의 경화막을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 일본국 특개2005-284291호 공보의 유기 절연막(115)이나, 일본국 특개2005-346054호 공보의 유기 절연막(212)으로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치가 취할 수 있는 액정 배향막의 구체적인 배향 방식으로서는 러빙 배향법, 광 배향법 등을 들 수 있다. 또한, 일본국 특개2003-149647호 공보나 일본국 특개2011-257734호 공보에 기재된 PSA(Polymer Sustained Alignment) 기술에 의해서 폴리머 배향 지지되어 있어도 된다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물 및 본 발명의 경화막은, 상기 용도로 한정되지 않으며 각종 용도로 사용할 수 있다. 예를 들면, 평탄화막이나 층간 절연막 이외에도, 보호막이나, 액정 표시 장치에 있어서의 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위한 스페이서나 고체 촬상 소자에 있어서 컬러 필터 상에 마련되는 마이크로 렌즈 등에 호적하게 사용할 수 있다.
도 2는, 액티브 매트릭스 방식의 액정 표시 장치(10)의 일례를 나타내는 개념적 단면도이다. 이 컬러 액정 표시 장치(10)는, 배면에 백라이트 유닛(12)을 갖는 액정 패널로서, 액정 패널은, 편광 필름이 첩부된 2매의 유리 기판(14, 15)의 사이에 배치된 모든 화소에 대응하는 TFT(16)의 소자가 배치되어 있다. 유리 기판 상에 형성된 각 소자에는, 경화막(17) 중에 형성된 콘택트 홀(18)을 통해서, 화소 전극을 형성하는 ITO 투명 전극(19)이 배선되어 있다. ITO 투명 전극(19)의 위에는, 액정(20)의 층과 블랙 매트릭스를 배치한 RGB 컬러 필터(22)가 마련되어 있다.
백라이트의 광원으로서는, 특히 한정되지 않으며 공지의 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 백색 LED, 청색, 적색 또는 녹색 등의 다색 LED, 형광등(냉음극관), 유기 EL 등을 들 수 있다.
또한, 액정 표시 장치는, 3D(입체시)형의 것으로 하거나, 터치 패널형의 것으로 하거나 하는 것도 가능하다. 추가로 플렉서블형으로 하는 것도 가능하고, 일본국 특개2011-145686호 공보에 기재된 제2 층간 절연막(48)이나, 일본국 특개2009-258758호 공보에 기재된 층간 절연막(520)으로서 사용할 수 있다.
(터치 패널 및 터치 패널 표시 장치)
본 발명의 터치 패널은, 본 발명의 경화막을 갖는 터치 패널이다.
본 발명의 터치 패널 표시 장치는, 본 발명의 경화막을 갖는 터치 패널 표시 장치이고, 본 발명의 터치 패널을 갖는 터치 패널 표시 장치인 것이 바람직하다.
본 발명의 터치 패널로서는, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식, 전자 유도 방식 등 공지의 방식 어느 것이어도 된다. 그 중에서도, 정전 용량 방식이 바람직하다.
터치 패널형으로서는, 소위, 인셀형(예를 들면, 일본국 특표 2012-517051호 공보의 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8에 기재된 것), 소위, 온셀형(예를 들면, 일본국 특개2013-168125호 공보의 도 19에 기재된 것, 일본국 특개2012-89102호 공보의 도 1이나 도 5에 기재된 것), OGS(One Glass Solution)형이나 TOL(Touch on lens)형(예를 들면, 일본국 특개2013-54727호 공보의 도 2에 기재된 것, 및, 일본국 특개2015-15042호 공보의 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 기재된 것), 그 밖의 구성(예를 들면, 일본국 특개2013-164871호 공보의 도 6에 기재된 것) 각종 아웃셀형(소위, GG, G1·G2, GFF, GF2, GF1, G1F 등)을 들 수 있다.
또한, 도 3은, 터치 패널의 기능을 갖는 액정 표시 장치의 일례의 구성 개념도를 나타낸다.
예를 들면, 본 발명의 경화막은, 도 3에 있어서의, 각 층의 사이에 있어서의 보호막에 적용하는 것이 호적하며, 또한, 터치 패널의 검출 전극간을 격리하는 층간 절연막에 적용하는 것도 호적하다. 또, 터치 패널의 검출 전극으로서는, 투명 전극(ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Tin Oxide) 등)나 금속 전극(은, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 알루미늄 등이나 그들의 적층체나 합금 등), 또는, 이들의 적층체인 것이 더 바람직하다.
도 3에 있어서, 110은 화소 기판을, 140은 액정층을, 120은 대향 기판을, 130은 센서부를 각각 나타내고 있다. 화소 기판(110)은, 도 3의 하측으로부터 차례로, 편광판(111), 투명 기판(112), 공통 전극(113), 절연층(114), 화소 전극(115), 배향막(116)을 갖고 있다. 대향 기판(120)은, 도 3의 하측으로부터 차례로, 배향막(121), 컬러 필터(122), 투명 기판(123)을 갖고 있다. 센서부(130)는, 위상차 필름(124), 접착층(126), 편광판(127)을 각각 갖고 있다. 또한, 도 3 중, 125는, 센서용 검출 전극이다. 본 발명의 경화막은, 화소 기판 부분의 절연층(114)(층간 절연막이라고도 한다)이나 각종 보호막(도시하지 않음), 화소 기판 부분의 각종 보호막(도시하지 않음), 대향 기판 부분의 각종 보호막(도시하지 않음), 센서 부분의 각종 보호막(도시하지 않음) 등에 사용할 수 있다.
접착층(126)이나 편광판(127)에는, 공지의 접착층 조성물을 사용할 수 있다.
편광판이나 접착층의 구체예로서, 일본국 특개2014-152319호 공보의 실시예 1, 실시예 7, 실시예 13에 기재된 접착층 부착 편광판, 일본국 특개2014-191005호 공보의 실시예 1, 실시예 3 및 실시예 6에 기재된 접착층 부착 편광판, 일본국 특개2013-100386호 공보의 실시예 1, 실시예 3, 실시예 6, 실시예 11 및 실시예 14에 기재된 접착층 부착 편광판, 및, 일본국 특개2013-163783호 공보의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4에 기재된 접착층을 들 수 있다.
접착층에는, 대전 방지를 위하여 대전 방지제가 포함되어 있는 것이 바람직하다.
대전 방지제로서는 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 금속 입자, 금속 산화물, 도전성 폴리머, 및, 제4급암모늄염이나 리튬염 등의 이온성 화합물을 사용할 수 있다.
대전 방지제의 구체예로서는, 일본국 특개2014-191005호 공보의 단락0107∼0115에 기재된 것, 일본국 특개2013-100386호 공보의 단락0046∼0054에 기재된 것, 및, 일본국 특표 2014-515046호 공보의 단락0027∼0047에 기재된 것을 들 수 있다.
추가로, 스태틱 구동 방식의 액정 표시 장치에서도, 본 발명을 적용함으로써 의장성이 높은 패턴을 표시시키는 것도 가능하다. 예로서, 일본국 특개2001-125086호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 폴리머 네트워크형 액정의 절연막으로서 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 도 4는, 터치 패널의 기능을 갖는 액정 표시 장치의 다른 일례의 구성 개념도이다.
박막 트랜지스터(TFT)(440)가 구비된 박막 트랜지스터 표시판에 상당하는 하부 표시판(200), 하부 표시판(200)과 대향해서 하부 표시판(200)과 대향하는 면에 복수의 컬러 필터(330)가 구비된 컬러 필터 표시판에 상당하는 상부 표시판(300), 및, 하부 표시판(200)과 상부 표시판(300)의 사이에 형성된 액정층(400)을 포함한다. 액정층(400)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함한다.
하부 표시판(200)은, 제1 절연 기판(210), 제1 절연 기판(210)의 위에 배치하는 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)의 상면에 형성된 절연막(280), 및 절연막(280)의 위에 배치하는 화소 전극(290)을 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는, 게이트 전극(220), 게이트 전극(220)을 덮는 게이트 절연막(240), 반도체층(250), 오믹 콘택트층(260, 262), 소스 전극(270), 및, 드레인 전극(272)을 포함할 수 있다.
절연막(280)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(272)이 노출하도록 콘택트 홀(282)이 형성되어 있다.
상부 표시판(300)은, 제2 절연 기판(310)의 일면의 위에 배치해서, 매트릭스상으로 배열된 차광 부재(320), 제2 절연 기판(310)의 위에 배치하는 배향막(350), 배향막(350)의 위에 배치하는 컬러 필터(330), 및, 컬러 필터(330)의 위에 배치하고, 하부 표시판(200)의 화소 전극(290)과 대응해서, 액정층(400)에 전압을 인가하는 공통 전극(370)을 포함한다.
도 4에 나타내는 액정 표시 장치에 있어서, 제2 절연 기판(310)의 다른 일면에는 센싱 전극(410), 절연막(420), 구동 전극(430), 및, 보호막(280)을 배치한다. 이렇게, 도 4에 나타내는 액정 표시 장치의 제조에 있어서는, 상부 표시판(300)을 형성할 때에, 터치 스크린의 구성 요소인 센싱 전극(410), 절연막(420), 및, 구동 전극(430) 등을 함께 형성할 수 있다. 특히, 본 발명의 경화성 조성물을 경화한 경화막은, 절연막(420)에 호적하게 사용할 수 있다.
보호막(280)에, 상기 접착층(126) 및 편광판(127)에서 예시한 접착층 부착 편광판 또는 접착층을 첩합할 수도 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어서 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 수순 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 적의(適宜), 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예로 한정되는 것은 아니다. 또, 특히 언급이 없는 한, 「부」, 「%」는 질량 기준이다.
<합성예 1 : (a-1)-1의 합성>
헥사메틸렌디이소시아네이트 삼량체(아사히가세이(주)제, TPA-100) 50.4부를 톨루엔 용매 중에서 혼합하고, 경화 촉매로서 U-CAT SA 102(디아자비시클로운데센(DBU)-옥틸산염, 산아프로(주)제) 0.15부를 첨가하고, 질소 분위기 하 60℃에서 1시간 가열했다. 거기에, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트(Aldrich사제를 칼럼 정제해서 사용했다) 157.4부를 톨루엔 용매에 용해시킨 용액을 적하 혼합하고, 질소 분위기 하 60℃에서 5시간 가열했다.
방냉(放冷) 후, 반응 혼합물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제, 분취해서 (a-1)-1을 얻었다. 얻어진 (a-1)-1의 겔투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 중량 평균 분자량은, 15,300이었다.
<합성예 2 : (a-1)-2의 합성>
Figure pat00020
메타크릴산2-이소시아네이트에틸(116.4부) 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA, 135.8부)의 혼합 용액을 질소 기류 하, 70℃로 가열했다. 이 혼합 용액을 교반하면서, 라디칼 중합개시제 V-65(상품명, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 와코준야쿠고교(주)제, 4부) 및 PGMEA(135.8부)의 혼합 용액을 2시간 걸쳐서 적하했다. 적하가 종료하고 나서, 70℃에서 4시간 반응시켰다.
얻어진 중합체에 2-히드록시에틸아크릴레이트(도쿄가세이고교(주)제) 87.1부를 첨가하고, p-메톡시페놀(와코준야쿠고교(주)제) 0.3부, U-CAT SA 102(산아프로(주)제) 0.2부를 첨가해서, 60℃에서 6시간 가열해 (a-1)-2를 얻었다.
얻어진 (a-1)-2의 겔투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 중량 평균 분자량은, 30,000이었다.
<합성예 3 : (a-1)'-3의 합성>
Figure pat00021
합성예 2에 있어서, 중합개시제 V-65의 첨가량을 8부로 변경하고, PGMEA의 첨가량을 어느 쪽도 232.7부로 한 이외는, 합성예 2와 마찬가지로 해서, 중합체 (a-1)'-3을 얻었다.
얻어진 (a-1)'-3의 겔투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 중량 평균 분자량은, 8,000이었다.
<합성예 4 : (a-2)-1의 합성>
Figure pat00022
헥사메틸렌디이소시아네이트 삼량체(아사히가세이(주)제, TPA-100) 50.4부와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트(Aldrich사제를 칼럼 정제해서 사용했다) 157.4부를 톨루엔 용매 중에서 혼합하고, 경화 촉매로서 U-CAT SA 102(산아프로(주)제) 0.2부를 첨가하고, 질소 분위기 하 60℃에서 6시간 가열했다.
방냉 후, 반응 혼합물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제, 분취해서 및 (a-2)-1을 각각 얻었다.
<합성예 5 : (a-2)-2의 합성>
Figure pat00023
합성예 4에 있어서의 헥사메틸렌디이소시아네이트 삼량체를 헥사메틸렌디이소시아네이트(도쿄가세이고교(주)제)로 변경한 이외는, 합성예 4와 마찬가지로 합성, 정제해서 (a-2)-2를 얻었다.
<합성예 6 : (a-2)-3의 합성>
Figure pat00024
합성예 5에 있어서의 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트를 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(Aldrich사제를 칼럼 정제해서 사용했다)로 변경한 이외는, 합성예 5와 마찬가지로 합성, 정제해서 (a-2)-3을 얻었다.
<합성예 7 : (a-2)'-4의 합성>
Figure pat00025
합성예 4에 있어서의 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트를 2-히드록시에틸아크릴레이트(도쿄가세이고교(주)제)로 변경한 이외는, 합성예 4와 마찬가지로 합성, 정제해서 (a-2)'-4를 얻었다.
<우레탄(메타)아크릴레이트>
(a-1)-1 : 합성예 1에서 제작한 우레탄아크릴레이트, Mw : 15,300, 관능기수 : 다수, 상기 식Aa-1로 표시되는 구성 반복 단위를 갖는다.
(a-1)-2 : 합성예 2에서 제작한 우레탄아크릴레이트, Mw : 30,000, 관능기수 : 다수, 상기 식Aa-2로 표시되는 구성 반복 단위를 갖는다.
(a-1)'-3 : 합성예 3에서 제작한 우레탄아크릴레이트, Mw : 8,000, 관능기수 : 다수, 상기 식Aa-2로 표시되는 구성 반복 단위를 갖는다.
(a-2)-1 : 합성예 4에서 제작한 우레탄아크릴레이트, 분자량 : 2,078, 관능기수 : 15
(a-2)-2 : 합성예 5에서 제작한 우레탄아크릴레이트, 분자량 : 1,218, 관능기수 : 10
(a-2)-3 : 합성예 6에서 제작한 우레탄아크릴레이트, 분자량 : 764, 관능기수 : 6
(a-2)'-4 : 합성예 7에서 제작한 우레탄아크릴레이트, 분자량 : 853, 관능기수 : 3
<우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물>
A-1 : 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트
A-2 : 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트
A-3 : 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트
또, A-1∼A-3은 모두, Aldrich사제의 것을 칼럼 정제해서 사용했다.
<성분B : 라디칼 중합개시제>
B-1 : 하기 화합물 1, 옥심에스테르 화합물
Figure pat00026
B-2 : 이르가큐어 OXE01(BASF사제), 옥심에스테르 화합물, 하기 구조
B-3 : 이르가큐어 OXE02(BASF사제), 옥심에스테르 화합물, 하기 구조
B-4 : 이르가큐어 907(BASF사제), 아미노알킬페논 화합물, 2-메틸-4'-(메틸티오)-2-모르폴리노프로피오페논
Figure pat00027
Figure pat00028
<성분C : 메르캅토 화합물>
C-1 : 카렌즈MT-PE-1(펜타에리트리톨테트라키스(3-메르캅토부티레이트), 쇼와덴코(주)제)
C-2 : 카렌즈MT-BD-1(1,4-비스(3-메르캅토부티릴옥시)부탄, 쇼와덴코(주)제)
C-3 : 펜타에리트리톨테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)
C-4 : 디펜타에리트리톨헥사키스(3-메르캅토프로피오네이트)
C-5 : 하기 화합물
C-6 : 1-도데칸티올
C-7 : 하기 화합물
Figure pat00029
<성분D : 유기 용제>
D-1 : 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트((주)다이셀제)
D-2 : 메틸에틸디글리콜(닛폰뉴카자이(주)제)
D-3 : 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트
D-4 : 테트라히드로푸르푸릴알코올
<성분E : 무기 입자>
E-1 : PMA-ST(닛산가가쿠고교(주)제), 실리카 입자, 평균 입경 10∼15㎚, 고형분 농도 30%)
E-2 : MIBK-ST-L(닛산가가쿠고교(주)제), 실리카 입자, 평균 입경 40∼50㎚, 고형분 농도 30%)
E-3 : 나노유스OZ-S30K-AC(산화지르코늄 입자, 닛산가가쿠고교(주)제, 고형분 농도 30%)
<알콕시실란 화합물>
S-1 : KBM-403(3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 신에츠가가쿠고교(주)제)
S-2 : KBM-5103(3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 신에츠가가쿠고교(주)제)
<블록 이소시아네이트 화합물>
S-3 : 다케네이트B870N(이소포론디이소시아네이트의 옥심 블록체, 고형분 농도 60%, 미쓰이가가쿠(주)제)
S-4 : 듀라네이트 17B-60P(모구조가 뷰렛 구조를 가지며, 또한 블록 구조가 옥심에스테르 구조인 블록 이소시아네이트 화합물, 고형분 농도 60%, 아사히가세이케미컬즈(주)제)
<에폭시 화합물>
S-5 : JER157S65((주)미쓰비시케미컬홀딩스제)
<폴리설피드 화합물>
S-6 : KBE-846(비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설피드, 신에츠가가쿠고교(주)제)
<증감제>
I-1 : DBA(하기 구조의 디부톡시안트라센, 가와사키가세이고교(주)제)
Figure pat00030
(식 중, Bu는 부틸기를 나타낸다)
<산화방지제>
J-1 : 아데카스타프AO-60(힌더드페놀계 산화방지제, (주)ADEKA제)
<중합금지제>
K-1 : 4-메톡시페놀
<계면활성제>
W-1 : 메가파크F554(DIC(주)제), 불소계 계면활성제
W-2 : FTX-218((주)네오스제), 불소계 계면활성제
(실시예 1∼29, 및, 비교예 1∼5)
<경화성 조성물의 조제>
하기 표 1∼표 3에 기재된 바와 같이 각 성분을 배합 및 교반해서 유기 용제의 용액 및/또는 분산액으로 하고, 공경(孔徑) 0.3㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌제 필터로 여과해서, 본 발명의 경화성 조성물을 얻었다. 하기 표 1∼표 3의 각 성분의 단위는 질량부이다. 또한, 블록 이소시아네이트 화합물, 무기 입자, 및, 유기 용제 이외는, 고형분 환산의 질량부를 나타낸다. 블록 이소시아네이트 화합물, 및, 무기 입자에 대해서는, 상기 고형분 농도의 용액의 질량부를 나타낸다. 또, 표 중의 「-」는, 해당하는 화합물을 함유하고 있지 않은 것을 나타내고 있다.
<막 강도의 평가>
각 경화성 조성물을, 유리 기판 상에 스핀 코팅하고, 90℃, 120초의 프리베이킹을 행해, 막두께 2.0㎛의 도포막을 얻었다. 다음으로 고압 수은등에 의해 500mJ/㎠(i선 환산)의 광조사를 행하고, 추가로 오븐에서 120℃, 60분간 베이킹을 행함에 의해 경화막을 제작했다.
얻어진 경화막에 대해서, 스틸울 #0000, 하중 500g으로 10왕복 마찰하고, 목시(目視)로 평가했다.
또한, 마찬가지로 해서 얻어진 경화막에 대해서, JIS K5600:1999에 준거한 방법(하중 750g)으로 연필 경도 시험을 행하고, 막 강도를 평가했다.
스틸울 내찰상성과 연필 경도를 시험한 결과를 정리해, 이하와 같이 평가했다. 4점 이상이 실용 범위이다.
8 : 스틸울의 흠집이 전혀 보이지 않고, 연필 경도가 5H 이상임
7 : 스틸울의 흠집이 전혀 보이지 않고, 연필 경도가 3H 이상 5H 미만임
6 : 스틸울의 흠집이 몇 개 있고, 연필 경도가 3H 이상 5H 미만임
5 : 스틸울의 흠집이 몇 개 있고, 연필 경도가 2H 이상 3H 미만임
4 : 스틸울의 흠집은 있지만 이면은 비쳐 보이고 있으며, 연필 경도가 2H 이상 3H 미만임
3 : 스틸울의 흠집은 있지만 이면은 비쳐 보이고 있으며, 연필 경도가 2H 미만임
2 : 스틸울의 흠집이 많고 막이 백탁해 이면까지 비쳐 보이고 있지 않음. 연필 경도가 2H 미만임
1 : 스틸울로 막이 깎여나가서 벗겨져 있음. 연필 경도가 2H 미만임
[표 1]
Figure pat00031
[표 2]
Figure pat00032
[표 3]
Figure pat00033
상기 표 1∼표 3으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 경화성 조성물은, 저온에서 경화시켜도, 높은 경도를 갖고 있으며, 또한, 내상성(耐傷性)이 우수한 것이었다.
(실시예 30)
<표시 장치의 제작>
도 4에 나타내는 표시 장치에 있어서, 각 실시예 1∼29에서 얻어진 경화성 조성물을 터치 검출 전극 보호막(절연막, 420)의 형성에 각각 사용해서, 표시 장치를 각각 제작했다. 구체적으로는, 보호막(420)은, 각 실시예에서 얻어진 경화성 조성물을 잉크젯 도포하고, 90℃, 120초의 프리베이킹을 행하고, 고압 수은등에 의해 500mJ/㎠(i선 환산)의 광조사를 행하고, 추가로 오븐에서 120℃, 60분간 베이킹을 행함에 의해 형성했다. 표시 장치의 그 밖의 부분은, 일본국 특개2013-168125호 공보에 도 19로서 기재된 제조 방법에 따라서 제작했다. 제작한 표시 장치는 어느 것도, 표시 성능, 터치 검출 성능 모두 우수했다.
1 : TFT(박막 트랜지스터), 2 : 배선, 3 : 절연막, 4 : 평탄화막, 5 : 제1 전극, 6 : 유리 기판, 7 : 콘택트 홀, 8 : 절연막, 10 : 액정 표시 장치, 12 : 백라이트 유닛, 14, 15 : 유리 기판, 16 : TFT, 17 : 경화막, 18 : 콘택트 홀, 19 : ITO 투명 전극, 20 : 액정, 22 : 컬러 필터, 110 : 화소 기판, 111 : 편광판, 112 : 투명 기판, 113 : 공통 전극, 114 : 절연층, 115 : 화소 전극, 116 : 배향막, 120 : 대향 기판, 121 : 배향막, 122 : 컬러 필터, 123 : 투명 기판, 124 : 위상차 필름, 126 : 접착층, 127 : 편광판, 130 : 센서부, 140 : 액정층, 200 : 하부 표시판, 210 : 제1 절연 기판, 220 : 게이트 전극, 240 : 게이트 절연막, 250 : 반도체층, 260, 262 : 오믹 콘택트층, 270 : 소스 전극, 272 : 드레인 전극, 280 : 절연막, 282 : 콘택트 홀, 290 : 화상 전극, 300 : 상부 표시판, 310 : 제2 절연 기판, 320 : 차광 부재, 330 : 컬러 필터, 370 : 공통 전극, 400 : 액정층, 410 : 센싱 전극, 420 : 절연막, 430 : 구동 전극, 440 : TFT

Claims (16)

  1. 성분A로서, 에틸렌성 불포화 화합물,
    성분B로서, 중합개시제,
    성분C로서, 메르캅토 화합물, 및,
    성분D로서, 유기 용제를 함유하고,
    성분A가, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하고,
    상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량이, 성분A의 함유량 100질량부에 대해, 20∼100질량부이고,
    상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트, 및, 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는
    경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    성분B가, 옥심에스테르 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    성분A가, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트 이외의 에틸렌성 불포화 화합물이, 다관능 에틸렌성 불포화 화합물인 경화성 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    성분A의 함유량이, 경화성 조성물의 전(全) 유기 고형분에 대해서, 70질량% 이상인 경화성 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 상기 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 2종 이상 포함하는 경화성 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    성분C가, 다관능 메르캅토 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    성분E로서, 무기 입자를 더 함유하는 경화성 조성물.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    에폭시기를 갖는 화합물, 옥세타닐기를 갖는 화합물, 블록 이소시아네이트 화합물, 및/또는, 알콕시실란 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 더 포함하는 경화성 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 경화성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화막.
  11. 제10항에 있어서,
    보호막인 경화막.
  12. 제10항에 있어서,
    JIS K5600:1999에 따라서 측정한 하중 750g에 있어서의 연필 경도가, 2H 이상인 경화막.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 경화막을 갖는 유기 EL 표시 장치.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 경화막을 갖는 액정 표시 장치.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 경화막을 갖는 터치 패널.
  16. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 경화막을 갖는 터치 패널 표시 장치.
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