TWI785132B - 壓印用光硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種光硬化性組成物,其係可形成光學特性為優異,且壓印後的支撐體的翹曲量遠小於以往的硬化物(成形體),同時藉由熱處理,該硬化物(成形體)之上層之防反射層中不會發生裂縫。
本發明之解決課題之手段係一種壓印用光硬化性組成物,其係包含下述(a)成分、下述(b)成分、下述(c)成分,及下述(d)成分,
(a):於1分子中至少具有1個(甲基)丙烯醯氧基之脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物(但,不包括(b)成分之化合物)
(b):胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物
(c):下述式(1)所表示之矽烷化合物或包含該式(1)所表示之矽烷化合物之至少1種之矽烷化合物之水解縮聚物
(d):光自由基起始劑
(式中,R1
係表示氫原子或甲基,R2
係表示碳原子數1至8之伸烷基,R3
係分別獨立表示氫原子或碳原子數1至4之烷基,R4
係表示碳原子數1至4之烷基,a係表示2或3)。
Description
本發明係關於一種壓印用光硬化性組成物,其包含脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物、胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物、具有作為聚合性基之(甲基)丙烯醯氧基之矽烷化合物或包含該矽烷化合物之至少1種之矽烷化合物之水解縮聚物,及光自由基起始劑。詳細而言,關於可形成光學特性(透明性、高折射率、高阿貝係數)為優異,且壓印後之支撐體的翹曲量遠小於以往的硬化物及成形體,同時於該硬化物及成形體之上層成膜防反射層(AR層)後,即使經過熱處理於該防反射層中亦不會產生裂縫之光硬化性組成物。
樹脂透鏡係被使用在行動電話、數位相機、車載相機等的電子機器中,而要求著具有因應該電子機器之目的之優異的光學特性。又,配合使用樣態而要求高的耐久性(例如,耐熱性及耐候性)、以及可產率良好地成形的高生產性。作為能滿足如此般要求的樹脂透鏡用材料,已使用例如聚碳酸酯樹脂、環烯烴聚合物、甲基丙烯酸樹脂等的熱塑性透明樹脂。
又,在高解析度相機模組中係使用多片的透鏡,但主要使用波長分散性低(即,具有高阿貝係數)的透鏡,故要求能形成此者的光學材料。進而,於樹脂透鏡的製造時,為了提升產率或生產效率,並進而抑制透鏡層合時的光軸偏移,故正盛行著從熱塑性樹脂的射出成型移往晶圓等級成形之研究,該晶圓等級成形係在室溫下,使用液狀的硬化性樹脂並藉由擠壓成形而成。就生產性之觀點而言,晶圓等級成形一般是在玻璃基板等的支撐體上形成透鏡的混合透鏡方式。
作為能進行晶圓等級成形的光硬化性樹脂,就以往的從高透明性、耐熱黃變性及模具之脫模性之觀點而言,可使用自由基硬化性樹脂組成物(專利文獻1)。
又,已知一種硬化性組成物,其藉由含有經表面修飾之氧化物粒子,例如以矽烷化合物經表面修飾之二氧化矽粒子、以分散劑經表面修飾之氧化鋯粒子等,可獲得高阿貝係數之硬化物(例如,專利文獻2及專利文獻3)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5281710號(國際公開第2011/105473號)
[專利文獻2]日本特開2014-234458號公報
[專利文獻3]國際公開第2016/104039號
[發明所欲解決之課題]
但,隨著近年對於相機模組之薄型化之市場需求,混合透鏡方式中所使用的支撐體的厚度正進行薄型化。因此,若使用專利文獻1中所記載之自由基硬化性樹脂組成物時,則於隨著熱處理之安裝過程後,形成有透鏡等的成形體的支撐體將會易於翹曲這類之課題為顯著。為解決前述課題,採取降低所使用之光硬化性樹脂之彈性模量之措施。然而,當成形體為透鏡時,於其上層形成由氧化矽、氧化鈦等之無機物所成之防反射層。因此,藉由形成於翹曲量為小的支撐體上並且將以防反射層經被覆之透鏡熱處理,具有於其防反射層產生裂縫之這類課題。
又,由含有專利文獻2或專利文獻3所記載之經表面修飾之氧化物粒子之硬化性組成物所得之硬化物係有關該氧化物粒子之偏析、透明性為低、脆性且抗裂縫性差之這類問題。因此,經表面修飾之氧化物粒子之酸化物之含量越增加,該問題變成顯著。
因此,如下述般之硬化性樹脂材料為前所未有,且期望其之開發:具有高阿貝係數(例如53以上)及高的透明性、用混合透鏡方式之玻璃基板等之支撐體之翹曲量為小、可獲得可使用作為高解析度相機模組用透鏡之硬化物及成形體,進而經由之後之熱處理而經成膜於該硬化物及成形體之上層之防反射層中不會產生裂縫。本發明係鑑於上述如此情況而完成者,其課題在於提供一種光硬化組成物,其可形成表示高阿貝係數、高折射率、高透明性,及耐熱黃變性之硬化物及成形體,且由於支撐體之翹曲量比以往較小,因此適合用混合透鏡方式製作該硬化物及成形體,且經由熱處理,於該硬化物及成形體之上層的防反射層中不會產生裂縫。
[解決課題之手段]
本發明人為解決前述之課題經深入研究之結果發現,藉由在光硬化性組成物中依指定的比率來摻合具有(甲基)丙烯醯氧基之矽烷化合物或包含該矽烷化合物之至少1種之矽烷化合物之水解縮聚物,從而由該光硬化性組成物所得到的硬化物(成形體)係具有高的阿貝係數νD
(53以上),且在波長410nm中展現出90%以上的高透過率之同時,支撐體之翹曲量為非常小(0μm以上未滿1.5μm),經由在175℃下之熱處理,於該硬化物及成形體之上層之防反射層中不會產生裂縫,因而完成本發明。
即,本發明之第一樣態為一種壓印用光硬化性組成物,其特徵為包含下述(a)成分、下述(b)成分、下述(c)成分,及下述(d)成分,相對於該(a)成分及該(b)成分之總和100質量份,該(b)成分為30質量份至90質量份及該(c)成分為1質量份至100質量份,相對於該(a)成分、該(b)成分,及該(c)成分之總和100質量份,該(d)成分為0.1質量份至5質量份,
(a):於1分子中至少具有1個之(甲基)丙烯醯氧基之脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物(但,不包括(b)成分之化合物)
(b):胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物
(c):下述式(1)所表示之矽烷化合物或包含該式(1)所表示之矽烷化合物之至少1種之矽烷化合物之水解縮聚物
(d):光自由基起始劑
(式中,R1
係表示氫原子或甲基,R2
係表示碳原子數1至8之伸烷基,R3
係分別獨立表示氫原子或碳原子數1至4之烷基,R4
係表示碳原子數1至4之烷基,a係表示2或3)。
前述脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物為於1分子中具有例如1個或2個之(甲基)丙烯醯氧基。
前述(c)成分為包含前述式(1)所表示之矽烷化合物與下述式(2)所表示之矽烷化合物之至少2種之矽烷化合物之水解縮聚物,
(式中,Rf係表示碳原子數1至12之氟烷基,R5
係分別獨立表示氫原子或碳原子數1至4之烷基,R6
係表示碳原子數1至4之烷基,b係表示2或3)。
前述水解縮聚物為例如具有下述式(1a)所表示之構造單元及下述式(2a)所表示之構造單元之有機聚矽氧烷或具有下述式(1b)所表示之構造單元及下述式(2b)所表示之構造單元之有機聚矽氧烷,
(式中,R1
、R2
,及R4
係與前述式(1)中定義同義,R6
及Rf係與前述式(2)中定義同義)。
本發明之壓印用光硬化性組成物,其中,進而可含有相對於前述(a)成分、前述(b)成分,及前述(c)成分的總和100質量份為0.05質量份至3質量份的下述(e)成分及/或相對於前述(a)成分、前述(b)成分,及前述(c)成分的總和100質量份為0.1質量份至3質量份的下述(f)成分,
(e):酚系抗氧化劑
(f):硫化物系抗氧化劑。
本發明之壓印用光硬化性組成物,其中,進而可含有相對於前述(a)成分、前述(b)成分,及前述(c)成分之總和100質量份為1質量份至20質量份之下述(g)成分,
(g):下述式(4)所表示之多官能硫醇化合物
(式中,R7
係表示單鍵或碳原子數1至6的直鏈狀或者支鏈狀的伸烷基,X係表示單鍵或酯鍵,A係表示包含至少1個雜原子或者不包含雜原子的碳原子數2至12的有機基或雜原子,r1
係表示2至6的整數)。
本發明之壓印用光硬化性組成物係其硬化物在波長589nm中之折射率nD
為1.48以上1.55以下,且該硬化物的阿貝係數νD
為53以上60以下。
本發明之第二樣態為一種前述壓印用光硬化性組成物的硬化物。
本發明中第三樣態為一種樹脂透鏡的製造方法,其係包含將前述壓印用光硬化性組成物進行壓印成形之步驟。
本發明之第四樣態為一種成形體的製造方法,其係一種壓印用光硬化性組成物之成形體的製造方法,其特徵為包含:將前述壓印用光硬化性組成物填充至相接的支撐體與鑄模之間的空間、或可分割的鑄模的內部空間之步驟、及將被填充至該空間的壓印用光硬化性組成物進行曝光並光硬化之步驟。前述鑄模亦稱為模型(mold)。
本發明之成形體的製造方法中,進而可包含:在前述光硬化步驟之後,將所得到的光硬化物取出並脫模之步驟、以及在進行該脫模步驟之前、中途或之後將該光硬化物進行加熱之步驟。
本發明之成形體的製造方法中,該成形體為例如相機模組用透鏡。
[發明之效果]
本發明之壓印用光硬化性組成物係包含前述(a)成分至前述(d)成分,並且進而任意地包含前述(e)成分及/或前述(f)成分、以及前述(g)成分,故由該光硬化性組成物所得之硬化物及成形體顯示作為光學裝置,例如,高解析度相機模組用之透鏡所期望之光學特性,即高阿貝係數、高折射率、高透明性及耐熱黃變性。又,形成有前述硬化物及成形體之支撐體之翹曲量為極小(0μm以上未滿1.5μm),且經由在175℃下之熱處理,於該硬化物及成形體之上層之防反射層中不會產生裂縫。
[實施發明之最佳形態]
[(a)成分:脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(a)成分的脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物係於1分子中具有至少1個之(甲基)丙烯醯氧基及1個之脂環式烴基,且不包括後述之(b)成分之化合物。作為該脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物係可列舉例如(甲基)丙烯酸環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基環己酯、(甲基)丙烯酸4-叔丁基環己酯、(甲基)丙烯酸薄荷酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸降莰酯、1-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯、2-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯、2-甲基金剛烷-2-基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基金剛烷-2-基(甲基)丙烯酸酯、1,3-金剛烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、三環[5.2.1.0(2,6)]癸基(甲基)丙烯酸酯、三環[5.2.1.0(2,6)]癸氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、1,4-環己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三環[5.2.1.0(2,6)]十二烷基二醇(甲基)丙烯酸酯及1,3-金剛烷二醇二(甲基)丙烯酸酯。
可使用市售品作為前述脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可列舉Viscoat #155、IBXA、ADMA(以上,大阪有機化學工業(股)製)、NK ESTERA-IB、同IB、同A-DCP、同DCP(以上,新中村化學工業(股)製)、及Fancryl(註冊商標)FA-511AS、同FA-512AS、同FA-513AS、同FA-512M、同FA-512MT、同FA-513M(以上,日立化成(股)製)。
上述(a)成分的脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
[(b)成分:胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(b)成分的胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物係於1分子中至少具有2個之(甲基)丙烯醯氧基及至少具有2個之“-NH-C(=O)O-”所表示之胺基甲酸酯構造之化合物。作為該胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物係可列舉例如EBECRYL(註冊商標)230、同270、同280/15IB、同284、同4491、同4683、同4858、同8307、同8402、同8411、同8804、同8807、同9270、同8800、同294/25HD、同4100、同4220、同4513、同4738、同4740、同4820、同8311、同8465、同9260、同8701、KRM7735、同8667、同8296(以上,dicel-allnex(股)製)、UV-2000B、UV-2750B、UV-3000B、UV-3200B、UV-3210EA、UV-3300B、UV-3310B、UV-3500B、UV-3520EA、UV-3700B、UV-6640B、UV-6630B、UV-7000B、UV-7510B、UV-7461TE(以上,日本合成化學(股)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、UA-510H、UF-8001G(以上,共榮公司化學(股)製)、M-1100、M-1200(以上,東亞合成(股)製),及NKOligo-2PPA、同U-6LPA、同U-200PA、U-200PA、同U-160TM、同U-290TM、同UA-4200、同UA-4400、同UA-122P、同UA-7100、同UA-W2A(以上,新中村化學工業(股)製)。
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(b)成分的環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物係使於1分子中至少具有2個之環氧環之化合物與(甲基)丙烯酸反應之酯。作為該環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物係可列舉例如EBECRYL(註冊商標)645、同648、同860、同3500、同3608、同3702、同3708(以上,dicel-allnex(股)製)、DA-911M、DA-920、DA-931、DA-314、DA-212(以上,nagasechemtex(股)製)、HPEA-100(k-s-m(股)製),及UNIDIC(註冊商標)V-5500、同V-5502、同V-5508(DIC(股)製)。
相對於前述(a)成分及該(b)成分之總和100質量份,本發明之壓印用光硬化性組成物之(b)成分的含量為30質量份至90質量份,較佳為50質量份至90質量份。若該(b)成分的含量少於30質量份時,則由前述壓印用光硬化性組成物所得到的形成有硬化物及成形體之支撐體之翹曲有增加之虞。且若該(b)成分的含量多於90質量份時,則由該壓印用光硬化性組成物所得到的硬化物及成形體之折射率有降低為未滿1.48之虞。
上述(b)成分的胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
[(c)成分:矽烷化合物或包含該矽烷化合物之至少1種之矽烷化合物之水解縮聚物]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(c)成分的矽烷化合物係具有(甲基)丙烯醯氧基之前述式(1)所表示之矽烷化合物。作為該式(1)所表示之矽烷化合物係可列舉例如(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基辛基三乙氧基矽烷、(甲基) 丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷,及(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷。
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(c)成分的水解縮聚物係前述式(1)所表示之矽烷化合物之水解縮聚物、具有氟烷基之前述式(2)所表示之矽烷化合物與該式(1)所表示之矽烷化合物之水解縮聚物、該式(2)所表示之矽烷化合物與該式(1)所表示之矽烷化合物與其他之矽烷化合物之水解縮聚物,或該式(1)所表示之矽烷化合物與該其他之矽烷化合物之水解縮聚物。作為該式(2)所表示之矽烷化合物係可列舉例如3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷、3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基矽烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基矽烷、3,3,3-三氟丙基甲基二乙氧基矽烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)矽烷、甲基二甲氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)矽烷、三乙氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)矽烷、甲基二乙氧(1H,1H,2H,2H-九氟己基)矽烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十三氟-n-辛基)矽烷,及三乙氧基(1H,1H,2H,2H-十三氟-n-辛基)矽烷。前述其他之矽烷化合物係亦不符合前述式(1)所表示之矽烷化合物、前述式(2)所表示之矽烷化合物之任一者的矽烷化合物。作為該其他之矽烷化合物係可列舉例如甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、n-丙基三甲氧基矽烷、n-丙基三乙氧基矽烷、n-己基三甲氧基矽烷、n-己基三乙氧基矽烷、n-辛基三甲氧基矽烷、n-辛基三乙氧基矽烷、四甲氧基矽烷,及四乙氧基矽烷。
相對於前述(a)成分及前述(b)成分之總和100質量份,本發明之壓印用光硬化性組成物之(c)成分之含量為1質量份至100質量份,較佳為5質量份至80質量份。若該(c)成分之含量少於1質量份時,則由前述壓印用光硬化性組成物所得之硬化物及成形體之上層之防反射層係經由熱處理來產生裂縫。且若該(c)成分之含量多於100質量份時,則由該壓印用光硬化性組成物所得之硬化物及成形體係折射率降低,故不適合高解析度相機模組用透鏡。
上述(c)成分之矽烷化合物或水解縮聚物係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
[(d)成分:光自由基起始劑]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物的(d)成分的光自由基起始劑,可列舉例如烷基苯酮類、二苯甲酮類、米其勒(Michler)的酮類、醯基膦氧化物(acylphosphine oxide)類、苯甲醯基苯甲酸酯類、肟酯類、單硫化四甲基秋蘭姆(tetramethylthiurammonosulfide)類及噻吨酮類,特別是以光裂解型的光自由基聚合起始劑為較佳。作為前述光自由基起始劑,可採用市售品,例如IRGACURE(註冊商標)184、同369、同651、同500、同819、同907、同784、同2959、同CGI1700、同CGI1750、同CGI1850、同CG24-61、同TPO、同1116、同1173(以上,BASF日本(股)製)、及ESACURE KIP150、同KIP65LT、同KIP100F、同KT37、同KT55、同KTO46、同KIP75(以上,Lamberti公司製)。
相對於前述(a)成分、前述(b)成分及前述(c)成分之總和100質量份,本發明之壓印用光硬化性組成物之(d)成分之含量為0.1質量份至5質量份,較佳為0.5質量份至3質量份。若該(d)成分之含量少於0.1質量份時,則由前述壓印用光硬化性組成物所得之硬化物及成形體之強度有降低之虞。且若該(d)成分之含量多於5質量份時,則由該壓印用光硬化性組成物所得之硬化物及成形體之耐熱黃變性有惡化之虞。
上述(d)成分之光自由基起始劑係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
[(e)成分:酚系抗氧化劑]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(e)成分的酚系抗氧化劑,可列舉例如IRGANOX(註冊商標)245、同1010、同1035、同1076、同1135(以上,BASF日本(股)製)、SUMILIZER(註冊商標)GA-80、同GP、同MDP-S、同BBM-S、同WX-R(以上,住友化學(股)製),及Adekastub (註冊商標)AO-20、同AO-30、同AO-40、同AO-50、同AO-60、同AO-80、同AO-330(以上,(股)ADEKA製)。
相對於前述(a)成分、前述(b)成分及前述(c)成分之總和100質量份,本發明之壓印用光硬化性組成物之(e)成分之含量為0.05質量份至3質量份,較佳為0.1質量份至1質量份。
上述(e)成分之酚系抗氧化劑係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
[(f)成分:硫化物系抗氧化劑]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(f)成分的硫化物系抗氧化劑,可列舉例如Adekastub(註冊商標)AO-412S、同AO-503(以上、(股)ADEKA製)、IRGANOX (註冊商標)PS802、同PS800(以上,BASF日本(股)製)、及SUMILIZER(註冊商標)TP-D(住友化學(股)製)。
相對於前述(a)成分、前述(b)成分及前述(c)成分之總和100質量份,本發明之壓印用光硬化性組成物之(f)成分之含量為0.1質量份至3質量份,較佳為0.1質量份至1質量份。
上述(f)成分之硫化物系抗氧化劑係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
本發明之壓印用光硬化性組成物,只要是含有上述(e)成分及上述(f)成分中任一者即可,但可含有兩者。該(e)成分及/或該(f)成分的含量若少於上述範圍的下限值時,則於隨著熱處理之安裝過程的前後,由前述光硬化性組成物所得之硬化物及成形體之透過率有變化之虞。且若該(e)成分及/或該(f)成分之含量多於上述範圍的上限值時,則由前述光硬化性組成物所得之硬化物及成形體有脆化且使用環境被曝露於太陽光等的強光時而變色成為綠色之虞。
[(g)成分:多官能硫醇化合物]
可使用作為本發明之壓印用光硬化性組成物之(g)成分的多官能硫醇化合物係前述式(4)所表示之多官能硫醇化合物。作為該式(4)所表示之多官能硫醇化合物,可列舉例如1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、雙(2-巰基乙基)醚、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、三-[(3-巰基丙醯氧基)-乙基]-異氰尿酸酯、四乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巰基丁醯氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯),及三羥甲基乙烷三(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巰基丙基)醚。作為前述式(4)所表示之多官能硫醇化合物可採用市售品,例如karenzMT(註冊商標)PE1、同NR1、同BD1、TPMB、TEMB(以上,昭和電工(股)製),及TMMP、TEMPIC、PEMP、EGMP-4、DPMP、TMMP II-20P、PEMP II-20P、PEPT(以上,SC有機化學(股)製)。
相對於前述(a)成分、前述(b)成分及前述(c)成分之總和100質量份,本發明之壓印用光硬化性組成物之(g)成分之含量為1質量份至25質量份,較佳為5質量份至15質量份。若該(g)成分之含量少於1質量份時,則由前述壓印用光硬化性組成物所得到之形成有硬化物及成形體之支撐體之翹曲有變大之虞。且若該(g)成分之含量多於25質量份時,則由該壓印用光硬化性組成物所得到之硬化物及成形體之機械特性惡化,故於隨著熱處理之安裝過程中有該硬化物及成形體變形之虞。
上述(g)成分之多官能硫醇化合物係可使用單獨1種或可組合2種以上來使用。
<壓印用光硬化性組成物的調製方法>
本發明之壓印用光硬化性組成物的調製方法並無特別限定。作為調製法係可列舉例如依指定的比例來混合(a)成分、(b)成分、(c)成分及(d)成分、以及依據所期望之(e)成分及/或(f)成分,及(g)成分,來製成均勻的溶液的方法。
又,調製成溶液的本發明之壓印用光硬化性組成物,以使用孔徑為0.1μm至5μm的過濾器等來進行過濾後再使用為較佳。
<硬化物>
將本發明之壓印用光硬化性組成物進行曝光(光硬化)從而可得到硬化物,且本發明亦將該硬化物作為對象。作為曝光的光線係可列舉例如紫外線、電子線及X線。作為紫外線照射中使用的光源,可使用例如太陽光線、化學燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵素燈、氙氣燈,及UV-LED。又,曝光後為了使硬化物的物性穩定化,亦可施予後烘烤。作為後烘烤的方法並無特別限定,但通常為使用加熱板、烘箱等,以50℃至260℃、1分至24小時的範圍內來進行。
藉由將本發明之壓印用光硬化性組成物進行光硬化,所得到的硬化物的阿貝係數νD
為高達53以上,在波長589nm(D線)中之折射率nD
為1.48以上,又,亦未發現因加熱所導致的黃變。因此,本發明之壓印用光硬化性組成物係可適合使用作為樹脂透鏡形成用。
<成形體>
本發明之壓印用光硬化性組成物係藉由使用例如壓印成形法,可與硬化物的形成為並行地來容易製造各種成形體。作為製造成形體的方法,可舉例如包含下述步驟之方法:將本發明之壓印用光硬化性組成物填充至相接的支撐體與鑄模之間的空間、或可分割的鑄模的內部空間之步驟、將被填充至該空間的壓印用光硬化性組成物進行曝光並光硬化之步驟、將藉由該光硬化之步驟所得到的光硬化物取出並脫模之步驟、以及在進行該脫模步驟之前、中途或之後將該光硬化物進行加熱之步驟。
上述進行曝光並光硬化之步驟之實施,可適用前述用於得到硬化物之條件。進而,作為將上述光硬化物進行加熱之步驟的條件並無特別限定,但通常由50℃至260℃、1分至24小時的範圍來做適當選擇。又,作為加熱手段並無特別限定,但可舉例如加熱板及烘箱。藉由如此般的方法所製造之成形體係可適合使用作為相機模組用透鏡。
[實施例]
以下為舉出實施例來更具體地說明本發明,但本發明並非被限定於下述之實施例中。尚,下述實施例及比較例中,樣品的調製及物性的分析中所使用的裝置及條件係如以下般。
(1)攪拌脫泡機
裝置:(股)Thinky(股)製的自轉-公轉混合機 除泡練太郎(註冊商標)ARE-310
(2)UV露光
裝置:Eyegraphics(股)製的分批式UV照射裝置(高壓水銀燈2kW×1燈)
(3)透過率
裝置:日本分光(股)製的紫外可見近紅外分光光度計V-670
對照組:空氣
(4)折射率nD
、阿貝係數νD
裝置:Anton-Paar公司製的多波長折射計Abbemat MW
測定溫度:23℃
(5)翹曲量測定、透鏡高度測定
裝置:三鷹光器(股)製的非接觸表面性狀測定裝置PF-60
(6)防反射層之成膜
裝置:sanyu電子(股)製的RF濺鍍裝置SRS-700T/LL
方式:RF濺鍍-磁控方式
條件:靶材=矽、RFpower=250W、
靶-基板間之垂直距離=100mm、偏移距離=100mm、
Ar流量=45sccm、O2
流量=2sccm、
溫度=室溫、濺鍍時間=15分
(7)光學顯微鏡
裝置:(股)keyence製 VHX-1000、VH-Z1000R
條件:反射(明視野)、物鏡500倍
(8)透鏡成型
裝置:明昌機工(股)製的6英吋對應奈米壓印機
光源:高壓水銀燈並隔著i線帶通濾波器HB0365(朝日分光(股)製)來進行曝光
成型條件:按壓壓力100N、20mW/cm2
×300秒
再者,下述合成例所示之有機聚矽氧烷之重量平均分子量Mw係經由凝膠滲透層析(以下,在本說明書中簡稱為GPC)之測定結果。在測定中,使用(股)島津製作所製GPC系統。該GPC系統之構成與測定條件係如以下般。
GPC系統構成
系統控制器:CBM-20A、管柱烘箱:CTO-20A、自動進樣器:SIL-10AF、檢測器:SPD-20A及RID-10A、排氣單元:DGU-20A3
GPC管柱:Shodex(註冊商標)KF-804L及KF-803L
管柱溫度:40℃
溶劑:四氫呋喃
流量:1mL/分
標準樣品:相異之重量平均分子量(197000、55100、12800、3950、1260)之聚苯乙烯5種
各合成例、實施例及比較例中所使用的化合物的供應端係如以下般。
A-DCP:新中村化學工業(股)製 商品名:NK ESTER A-DCP
FA513AS:日立化成(股)製 商品名:Fancryl(註冊商標)FA-513AS
UA-4200:新中村化學工業(股)製 商品名:NK Oligo UA-4200
APTMS:丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、信越化學工業(股)製 商品名:KBM-5103
MPTMS:甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、信越化學工業(股)製 商品名:KBM-503
TFPTMS:3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷、信越化學工業(股)製 商品名:KBM-7103
TDFOTMS:三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十三氟-n-辛基)矽烷、東京化成工業(股)製
NPTMS:n-丙基三甲氧基矽烷、信越化學工業(股)製 商品名:KBM-3033
NR1:昭和電工(股)製 商品名:Karenz(註冊商標)MT NR1
I184:BASF日本(股)製 商品名:Irgacure(註冊商標) 184
I245:BASF日本(股)製 商品名:Irganox(註冊商標) 245
[合成例1]有機聚矽氧烷(AF-55)之製造
於備有凝縮器之500mL之反應燒瓶中,投入35質量%氫氧化四乙基銨7.71g(18.3mmol)、離子交換水24.7g (1371mmol),及四氫呋喃(以下,本說明書中簡稱為THF) 165.9g,使用氮氣球將來以氮取代該反應燒瓶中之空氣。之後,在室溫下,使用滴液漏斗,將APTMS 107.4g (458mmol)及TFPTMS 100.0g(458mmol)之混合物,花費約10分鐘來滴入於前述反應燒瓶中。將該反應燒瓶內之混合物昇溫至40℃,攪拌4小時。
攪拌結束後,將所得到之反應物冷卻至室溫(大約25℃),加入離子交換樹脂Amberlyst(註冊商標) 15JWET20.7g及Powdered celluloseKCFlock(註冊商標)W-100GK(日本製紙(股)製)4.15g,藉由攪拌1小時使反應停止。之後,用0.5μm膜過濾器進行過濾,用乙酸乙酯207.4 g洗淨濾物。於所得到之濾液中加入作為聚合抑制劑之4-甲氧基苯酚(東京化成工業(股)製)0.144g,藉由攪拌使其溶解後,使用蒸餾器藉由餾除溶劑,得到作為目標之有機聚矽氧烷(AF-55)145.1g。將所得到之有機聚矽氧烷(AF-55)以GPC測定後,以聚苯乙烯換算之重量平均分子量Mw係2,200、分散度:Mw/Mn係1.1。
[合成例2]有機聚矽氧烷(MF-55)之製造
於備有凝縮器之500mL之反應燒瓶中,投入35質量%氫氧化四乙基銨6.94g(16.5mmol)、離子交換水22.2g (1234mmol),及THF153.9g,使用氮氣球來以氮取代該反應燒瓶中之空氣。之後,在室溫下,使用滴液漏斗,將MPTMS 102.4g(412mmol)及TFPTMS 90.0g(412mmol)之混合物,花費約10分鐘滴入前述反應燒瓶中。將該反應燒瓶内之混合物昇溫至40℃,攪拌4小時。
攪拌結束後,將所得到之反應物冷卻至室溫(大約25℃),加入離子交換樹脂Amberlyst(註冊商標) 15JWET 19.2g及Powdered celluloseKCFlock(註冊商標)W-100GK(日本製紙(股)製)3.85g,藉由攪拌1小時使反應停止。之後,用0.5μm膜過濾器進行過濾,用乙酸乙酯192.4 g洗淨濾物。於所得到之濾液中加入作為聚合抑制劑之4-甲氧基苯酚(東京化成工業(股)製)0.135g,藉由攪拌使其溶解後,使用蒸餾器藉由餾除溶劑,得到作為目標之有機聚矽氧烷(MF-55)134.1g。將所得到之有機聚矽氧烷(MF-55)以GPC測定後,以聚苯乙烯換算之重量平均分子量Mw係2,000、分散度:Mw/Mn係1.1。
[合成例3]有機聚矽氧烷(M6FP-50545)之製造
於備有凝縮器之200mL之反應燒瓶中,投入35質量%氫氧化四乙基銨1.80g(4.27mmol)、離子交換水5.76g(320 mmol),及THF37.8g,使用氮氣球來以氮取代該反應燒瓶中之空氣。之後,在室溫下,使用滴液漏斗,將MPTMS 26.5g(107mmol)、TDFOTMS 5.00g(10.7mmol),及NPTMS 15.8g(96.1mmol)之混合物,花費約10分鐘滴入於前述反應燒瓶中。將該反應燒瓶內之混合物昇溫至40℃,攪拌4小時。
攪拌結束後,將所得到之反應物冷卻至室溫(大約25℃),加入離子交換樹脂Amberlyst(註冊商標) 15JWET 4.73g與Powdered celluloseKCFlock(註冊商標)W-100GK(日本製紙(股)製)0.946g,藉由攪拌1小時使反應停止。之後,使用0.5μm膜過濾器進行過濾,用乙酸乙酯洗淨47.3g濾物。於所得到之濾液中,加入作為聚合抑制劑之4-甲氧基苯酚(東京化成工業(股)製)0.0325g,藉由攪拌使其溶解後,使用蒸餾器藉由餾除溶劑,得到作為目標之有機聚矽氧烷(M6FP-50545)33.0g。將所得到之有機聚矽氧烷(M6FP-50545)以GPC測定後,以聚苯乙烯換算之重量平均分子量Mw係4,400、分散度:Mw/Mn係1.6。
[實施例1]
將作為(a)前述脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物之A-DCP、作為(b)胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物之UA-4200、作為(d)光自由基起始劑之I184,及作為(e)酚系抗氧化劑之I245,分別依下述表1所記載之比例摻合,在50℃下使其振動3小時並混合。之後,添加於(c)合成例1中製造之有機聚矽氧烷(AF-55)及作為(g)前述式(4)所表示之多官能硫醇化合物之NR1,使用前述攪拌脫泡機來攪拌混合30分鐘。進而使用相同裝置藉由攪拌脫泡10分鐘調製壓印用光硬化性組成物1。尚,下述表1中,「份」係表示「質量份」。
[實施例2至實施例7]
用與前述實施例1同樣之程序,將(a)成分至(e)成分及(g)成分藉由依下述表1所表示之比例混合,調製壓印用光硬化性組成物2至7。
[實施例8及實施例9]
用與前述實施例1同樣之程序,將(a)成分至(e)成分藉由依下述表1所表示之比例混合,調製壓印用光硬化性組成物8及9。
[比較例1]
用與前述實施例1相同之程序,將(a)成分、(b)成分、(d)成分及(e)成分藉由依下述表1所表示之比例混合,調製壓印用光硬化性組成物10。
[比較例2]
用與前述實施例1同樣之程序,將(a)成分、(b)成分、(d)成分及(e)成分,以及作為不符合(c)成分的矽烷化合物之TFPTMS藉由依下述表1所表示之比例混合,調製壓印用光硬化性組成物11。
[比較例3]
用與前述實施例1同樣之程序,將(b)成分至(e)成分藉由依下述表1所表示之比例混合,調製壓印用光硬化性組成物12。
[硬化膜的製作]
將實施例1至實施例9及比較例1至比較例3所調製的各壓印用光硬化性組成物與500μm厚的聚矽氧橡膠製間隔件一起以2片的玻璃基板夾持,該玻璃基板係經由塗佈並乾燥NOVEC(註冊商標)1720(3M日本(股)製)來進行脫模處理。使用前述UV照射裝置,將該夾持的壓印用光硬化性組成物隔著i線帶通濾波器(朝日分光(股)製)並以20mW/cm2
下曝光300秒鐘UV。將曝光後所得到的硬化物,從經前述脫模處理的玻璃基板上剝離後,藉由以100℃的加熱板加熱10分鐘,從而製作直徑3cm、厚度0.5mm的硬化膜。
[透過率及耐熱黃變性評估]
使用前述紫外可見近紅外分光光度計,來測定依前述之方法所製作的硬化膜在波長410nm中之透過率。將結果表示於下述表2。進而將前述硬化膜放置在矽晶圓上,隔著該矽晶圓並以加熱至175℃的加熱板上加熱2分30秒鐘,從而進行耐熱性試驗。使用前述紫外可見近紅外分光光度計,來測定於耐熱性試驗後的硬化膜在波長410nm中之透過率,並從加熱前後的透過率變化來評估耐熱黃變性。將結果合併表示於下述表2。
[折射率nD
・阿貝係數νD
評估]
使用前述多波長折射計,來測定依前述之方法所製作的硬化膜在波長589nm中之折射率nD
、及阿貝係數νD
。將結果合併表示於下述表2。
[翹曲量的評估]
在第1之玻璃基板上秤量實施例1至實施例9及比較例1至比較例3所調製的各壓印用光硬化性組成物0.010g,該第1之玻璃基板係經由塗佈並乾燥NOVEC(註冊商標)1720(3M 日本(股)製)來進行脫模處理。之後,隔著500 μm厚的聚矽氧橡膠製間隔件,以經密接處理的第2之玻璃基板(1.0cm方形、0.5mm厚)、前述第1之玻璃基板上之光硬化組成物夾持,該玻璃基板係藉由塗佈並乾燥以丙二醇單甲基醚乙酸酯將信越化學工業(股)製接著輔助劑(製品名:KBM-5103)稀釋成為1質量%的溶液來進行密接處理。使用前述UV照射裝置,將該夾持的光硬化性組成物,隔著i線帶通濾波器(朝日分光(股)製)並以20mW/cm2
下曝光300秒鐘UV。將曝光後所得到的硬化物,從前述第1之玻璃基板剝離後,藉由以100℃的加熱板加熱10分鐘,從而在前述第2之玻璃基板上來製作直徑0.5cm、厚度0.5mm及質量0.01g的硬化膜。之後,將製作有前述硬化膜之第2之玻璃基板,藉由以175℃之加熱板加熱2分30秒鐘進行耐熱性試驗。
將製作有前述硬化膜的第2之玻璃基板,以該第2之玻璃基板成為上面之方式來配置於前述非接觸表面性狀測定裝置的承載台上。將前述第2之玻璃基板的中心設為測定起始點,朝向該第2之玻璃基板的4個頂點來測定對於前述承載台的垂直方向(Z軸)的位移。從測定數據來算出前述第2之玻璃基板的中心與該第2之玻璃基板的各頂點之間的垂直方向(Z軸)的位移量,並將此等的平均值定義為翹曲量。圖1係以示意圖來表示玻璃基板的翹曲量評估方法。將結果合併表示於下述表2。
[防反射層之成膜與抗裂縫性評估]
在第1之玻璃基板上秤量實施例1至實施例9及比較例1至比較例3所調製的各壓印用光硬化性組成物0.040g,該第1之玻璃基板係經由塗佈並乾燥NOVEC(註冊商標)1720(3M 日本(股)製)來進行脫模處理。之後,隔著500 μm厚的聚矽氧橡膠製間隔件,以經密接處理的第2之玻璃基板(6cm方形、0.7mm厚)、前述第1之玻璃基板上之壓印用光硬化組成物夾持,該玻璃基板係藉由塗佈並乾燥以丙二醇單甲基醚乙酸酯將信越化學工業(股)製接著輔助劑(製品名:KBM-5103)稀釋成為1質量%的溶液來進行密接處理。使用前述UV照射裝置,將該夾持的光硬化性組成物,隔著i線帶通濾波器(朝日分光(股)製)並以20mW/cm2
下曝光300秒鐘UV。將曝光後所得到的硬化物,從前述第1之玻璃基板剝離後,藉由以100℃的加熱板加熱10分鐘,從而在前述第2之玻璃基板上來製作直徑1cm、厚度0.5mm及質量0.40g的硬化膜。重覆相同之操作,於前述第2之剝離基板上製作3個之該硬化膜。
於前述第2之玻璃基板上所製作之3個之硬化膜上,使用前述RF濺鍍裝置,用前述成膜條件,將膜厚200nm之氧化矽層作為防反射層來成膜。使用前述光學顯微鏡,觀察前述3個之硬化膜上之防反射層並確認有無裂縫後,將前述第2之玻璃基板藉由以175℃之加熱板加熱2分30秒鐘進行耐熱性試驗。對於耐熱性試驗後之前述第2之玻璃基板,使用前述光學顯微鏡來觀察前述3個之硬化膜上之防反射層之有無裂縫,判定該防反射層之抗裂縫性。將在該3個之硬化膜上之所有防反射層中可辨識裂縫之情形判定為×,將該3個之硬化膜上之防反射層之內僅可辨識1個或2個之裂縫之情形判定為△,將該3個之硬化膜上之所有防反射層中無法辨識裂縫之情形判定為○。分別之結果合併表示於下述表2。
如表1及表2所示,於由不包含(c)成分之比較例1及比較例2之壓印用光硬化性組成物所製作之硬化膜上經成膜之防反射層係於耐熱性試驗後,成為產生裂縫之結果。又,由不包含(a)成分之比較例3之光硬化性組成物所製作之硬化膜之耐熱黃變性及玻璃基板之翹曲量係表示良好的特性,並且雖然於該硬化膜上經成膜之防反射層係表示抗裂縫性,但折射率nD
成為低至未滿1.48的結果。該結果暗示著由比較例3之光硬化性組成物所製作之硬化膜不適合於高畫素相機模組用透鏡。對於此,由本發明之光硬化性組成物所製作之硬化膜係表示具有初期透過率、耐熱黃變性、翹曲量,及於該硬化膜上經成膜之防反射層之抗裂縫性之全部之特性之良好的特性,且表示作為具有高阿貝係數之透鏡的適合的折射率nD
及阿貝係數νD
,並確認本發明之優位性。
[透鏡的製作]
將實施例5所調製的壓印用光硬化性組成物5,使用鎳製的鑄模(將2mm徑×300μm深度的透鏡型以長3列×寬5列的共計15個方式配置)及奈米壓印機,並依據前述之成形體的製造方法,在支撐體的玻璃基板上成形為透鏡形狀。尚,所使用的鑄模係預先以NOVEC(註冊商標)1720(3M 日本(股)製)來進行脫模處理。又,所使用的玻璃基板係預先以信越化學工業(股)製接著輔助劑(製品名:KBM-503)來進行密接處理。從前述鑄模剝下硬化物後,藉由將該硬化物以100℃的加熱板來加熱10分鐘,從而在經前述密接處理的玻璃基板上來製作凸透鏡。
對於前述玻璃基板上所得到的凸透鏡,使用前述非接觸表面性狀測定裝置來測定加熱試驗前後的透鏡高度(厚度),並從下式“[(加熱前透鏡高度-加熱後透鏡高度)/加熱前透鏡高度]×100”算出其變化率,從而評估藉由加熱的尺寸穩定性。又,利用附屬於前述非接觸表面性狀測定裝置的顯微鏡,來觀察有無加熱試驗後的凸透鏡中的裂隙(crack)的產生。尚,所謂加熱試驗係指將在玻璃基板上所得到的凸透鏡以175℃的加熱板來加熱2分30秒鐘後,放置冷卻至室溫(大約23℃)的試驗。將結果表示於下述表3。
如表3所表示般,由本發明之壓印用光硬化性組成物所得到的凸透鏡,即使是經過175℃、2分30秒鐘的熱歷程,亦可得到透鏡高度的變化為小、尺寸穩定性為高之類的結果。
[圖1]圖1係表示玻璃基板的翹曲量的評估方法之示意圖。
Claims (13)
- 一種光硬化性組成物,其特徵為包含下述(a)成分、下述(b)成分、下述(c)成分,及下述(d)成分,相對於該(a)成分及該(b)成分之總和100質量份,該(b)成分為30質量份至90質量份及該(c)成分為1質量份至100質量份,相對於該(a)成分、該(b)成分,及該(c)成分之總和100質量份,該(d)成分為0.1質量份至5質量份,(a):於1分子中至少具有1個之(甲基)丙烯醯氧基之脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物(但,不包括(b)成分之化合物)(b):胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物(c):包含下述式(1)所表示之矽烷化合物與下述式(2)所表示之矽烷化合物之至少2種之矽烷化合物之水解縮聚物(d):光自由基起始劑
- 如請求項1之光硬化性組成物,其中,前述脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物為於1分子中具有1個或2個之(甲基)丙烯醯氧基。
- 如請求項1或2之光硬化性組成物,其中,前述式(2)中Rf為下述式(3)所表示之基,*-(CH 2 ) c -(CF 2 ) d -Y (3)(式中,Y係表示氫原子或氟原子,c係表示0至2之整 數,d係表示1至6之整數,*係表示與矽原子之鍵結鍵)。
- 如請求項1或2之光硬化性組成物,其中,進而可含有相對於前述(a)成分、前述(b)成分,及前述(c)成分的總和 100質量份為0.05質量份至3質量份的下述(e)成分及/或相對於前述(a)成分、前述(b)成分,及前述(c)成分的總和100質量份為0.1質量份至3質量份的下述(f)成分,(e):酚系抗氧化劑(f):硫化物系抗氧化劑。
- 如請求項1或2之光硬化性組成物,其中,前述光硬化性組成物係其硬化物在波長589nm中之折射率nD為1.48以上1.55以下,且該硬化物的阿貝係數νD為53以上60以下。
- 一種如請求項8之光硬化性組成物的硬化物。
- 一種樹脂透鏡的製造方法,其係包含將如請求項1至請求項8中任一項之光硬化性組成物進行壓印成形之步驟。
- 一種成形體的製造方法,其係一種光硬化性組成物之成形體的製造方法,其特徵為包含:將如請求項1至請求項8中任一項之光硬化性組成物填充至相接的支撐體與鑄模之間的空間、或可分割的鑄模的內部空間之步驟、及將被填充至該空間的光硬化性組成物進行曝光並光硬化之步驟。
- 如請求項11之成形體的製造方法,其中,包含:在前述光硬化步驟之後,將所得到的光硬化物取出並脫模之步驟、以及在進行該脫模步驟之前、中途或之後中將該光硬化物進行加熱之步驟。
- 如請求項11或請求項12之成形體的製造方法,其中,前述成形體為相機模組用透鏡。
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