WO2017077932A1 - マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a photocurable resin composition for microlenses, and more specifically, a solvent-free photocurable resin for microlenses containing a triazine ring-containing polymer and a reactive diluent and no solvent. Relates to the composition.
- microlenses In recent years, the demand for microlenses has increased as small lenses for digital cameras and smartphone-equipped cameras.
- the resin has the advantages of being lighter and more workable than glass, it generally has the disadvantages that the optical distortion is larger and the refractive index is lower than that of glass. Since the curvature of the lens surface can be made smaller if the refractive index of the material is high, the amount of aberration that occurs on this surface can be reduced. As a result, the lens system can be reduced in size and weight by reducing the number of lenses, lens thickness, and eccentric sensitivity. Can be realized. Further, in designing an optical unit, it is known to correct chromatic aberration by using a plurality of lenses having different Abbe numbers, and in particular, development of a material having a low Abbe number is required.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and is a solvent-free photocurable resin composition for a microlens that can produce a microlens having a high refractive index and a low Abbe number by an optical nanoimprint method.
- the purpose is to provide.
- the present inventors have used a solvent-free composition containing a triazine ring-containing polymer having a predetermined molecular weight and a predetermined reactive diluent.
- the inventors have found that microlenses having a high refractive index and a low Abbe number can be efficiently produced by an optical nanoimprint method, and thus completed the present invention.
- R 1 to R 92 are independently of each other a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfo group, an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon number of 1
- R 93 and R 94 independently of each other represent a hydrogen atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms
- W 1 and W 2 are each independently a single bond
- CR 95 R 96 R 95 and R 96 may be independently of each other a hydrogen atom or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms.
- R 97 is a hydrogen atom or Represents an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms
- X 1 and X 2 are each independently a single bond, an alkylene group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a group represented by the formula (14)
- R 98 to R 101 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfo group, an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom
- Y 1 and Y 2 each independently represent an alkylene group which may have a single bond or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms.
- R 102 and R 104 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a polymerizable carbon-carbon double bond-containing group
- R 103 represents a hydrogen atom
- a photocurable resin composition for a microlens wherein R 102 and R 103 in the formula (A) are both hydrogen atoms, and R 104 is a polymerizable carbon-carbon double bond-containing group; 3. 1 or 2 photocurable resin composition for microlenses, wherein the reactive diluent is one or more selected from N-vinylformamide, 4-acryloylmorpholine, N-dimethylacrylamide, and N-diethylacrylamide. object, 4).
- the photocurable resin composition for microlenses according to any one of 1 to 4 further comprising a crosslinking agent, 6).
- the (meth) acrylic monomer is methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl acrylate, Octyl acrylate, isodecyl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, dicyclopentadienyl (meth) ) Acry
- 6 or 7 photocurable resin composition for microlens containing a photoradical initiator 9.
- the photocurable resin composition for microlenses 6 to 8 is placed on a transparent substrate, a microlens-shaped mold is pressure-bonded thereon using a nanoimprinter, and then irradiated with light to form the composition.
- Provided is a method of manufacturing a microlens characterized by curing.
- the photocurable resin composition for a microlens of the present invention By using the photocurable resin composition for a microlens of the present invention, a microlens having a high refractive index and a low Abbe number can be obtained. Since this composition is a solvent-free and liquid composition containing a triazine ring-containing polymer having a predetermined molecular weight and a predetermined reactive diluent, it can be efficiently used in the optical nanoimprint method by using this composition. A microlens (array) can be produced.
- the microlens obtained from the composition of the present invention can be suitably used as a lens for a digital camera, a video camera, a smartphone-mounted camera, or the like.
- the photocurable resin composition for a microlens according to the present invention includes a triazine ring-containing polymer having a repeating unit structure represented by the formula (1) and having a weight average molecular weight of 500 to 7,000, and a formula (A). And a reactive diluent represented by the formula (1) without containing a solvent.
- R and R ′ each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or an aralkyl group, and are both hydrogen atoms from the viewpoint of further increasing the refractive index. It is preferable.
- the number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 20, and more preferably 1 to 10 carbon atoms in view of further improving the heat resistance of the polymer. Is even more preferable.
- the structure may be any of a chain, a branch, and a ring.
- alkyl group examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, cyclopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, cyclobutyl, 1-methyl-cyclopropyl, 2-methyl-cyclopropyl.
- N-pentyl 1-methyl-n-butyl, 2-methyl-n-butyl, 3-methyl-n-butyl, 1,1-dimethyl-n-propyl, 1,2-dimethyl-n-propyl, 2 , 2-dimethyl-n-propyl, 1-ethyl-n-propyl, cyclopentyl, 1-methyl-cyclobutyl, 2-methyl-cyclobutyl, 3-methyl-cyclobutyl, 1,2-dimethyl-cyclopropyl, 2,3- Dimethyl-cyclopropyl, 1-ethyl-cyclopropyl, 2-ethyl-cyclopropyl, n-hexyl, 1-methyl-n-pe Til, 2-methyl-n-pentyl, 3-methyl-n-pentyl, 4-methyl-n-pentyl, 1,1-dimethyl-n-butyl, 1,2-dimethyl-n-butyl, 1,3- Dimethyl-n-butyl, 2,2-di
- the number of carbon atoms of the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 20, and more preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms in view of further improving the heat resistance of the polymer. preferable.
- the structure of the alkyl moiety may be any of a chain, a branch, and a ring.
- alkoxy group examples include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, n-pentoxy, 1-methyl-n-butoxy, 2-methyl-n -Butoxy, 3-methyl-n-butoxy, 1,1-dimethyl-n-propoxy, 1,2-dimethyl-n-propoxy, 2,2-dimethyl-n-propoxy, 1-ethyl-n-propoxy, n -Hexyloxy, 1-methyl-n-pentyloxy, 2-methyl-n-pentyloxy, 3-methyl-n-pentyloxy, 4-methyl-n-pentyloxy, 1,1-dimethyl-n-butoxy, 1,2-dimethyl-n-butoxy, 1,3-dimethyl-n-butoxy, 2,2-dimethyl-n-butoxy, 2,3-dimethyl-n-butoxy 3,3-dimethyl-n-butoxy, 1-ethoxy,
- the number of carbon atoms of the aryl group is not particularly limited, but is preferably 6 to 40. In view of further improving the heat resistance of the polymer, 6 to 16 carbon atoms are more preferable, and 6 to 13 are even more preferable. preferable.
- aryl group examples include phenyl, o-chlorophenyl, m-chlorophenyl, p-chlorophenyl, o-fluorophenyl, p-fluorophenyl, o-methoxyphenyl, p-methoxyphenyl, p-nitrophenyl, p-cyanophenyl, ⁇ -naphthyl, ⁇ -naphthyl, o-biphenylyl, m-biphenylyl, p-biphenylyl, 1-anthryl, 2-anthryl, 9-anthryl, 1-phenanthryl, 2-phenanthryl, 3-phenanthryl, 4 -Phenanthryl, 9-phenanthryl group and the like.
- the number of carbon atoms of the aralkyl group is not particularly limited, but preferably 7 to 20 carbon atoms, and the alkyl portion may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include benzyl, p-methylphenylmethyl, m-methylphenylmethyl, o-ethylphenylmethyl, m-ethylphenylmethyl, p-ethylphenylmethyl, 2-propylphenylmethyl, 4-isopropylphenylmethyl, Examples include 4-isobutylphenylmethyl, ⁇ -naphthylmethyl group and the like.
- Ar represents at least one selected from the group represented by formulas (2) to (13).
- R 1 to R 92 are independently of each other a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfo group, an alkyl group that may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 93 and R 94 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms; 1 and W 2 are independently of each other, a single bond, CR 95 R 96 (R 95 and R 96 are each independently hydrogen atom or alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms Group (however, these may be combined to form a ring)), C ⁇ O, O, S, SO, SO 2 , or NR 97 (R 97 is a hydrogen atom or a carbon atom) Represents an alkyl group which may have a branched structure of formula 1-10. To express.
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
- alkyl group and alkoxy group are the same as those described above.
- X 1 and X 2 each independently represent a single bond, an alkylene group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a group represented by the formula (14).
- R 98 to R 101 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfo group, an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon atom having 1 to 10 carbon atoms.
- An alkoxy group which may have a branched structure is represented, and Y 1 and Y 2 each independently represent an alkylene group which may have a single bond or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms.
- Examples of the halogen atom, alkyl group and alkoxy group are the same as those described above.
- Examples of the alkylene group that may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms include methylene, ethylene, propylene, trimethylene, tetramethylene, and pentamethylene groups.
- R 1 to R 92 and R 98 to R 101 a hydrogen atom, a halogen atom, a sulfo group, an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 5 carbon atoms, or a carbon number of 1 to The alkoxy group which may have 5 branched structures is preferable, and a hydrogen atom is more preferable.
- Ar is preferably at least one of the formulas (2), (5) to (13), and the formulas (2), (5), (7), (8), (11) to (13) More preferably, at least one selected from Specific examples of the aryl group represented by the above formulas (2) to (13) include, but are not limited to, those represented by the following formulae.
- an aryl group represented by the following formula is more preferable because a polymer having a higher refractive index can be obtained.
- Ar is preferably an m-phenylene group represented by the formula (15).
- the triazine ring-containing polymer of the present invention preferably has a repeating unit structure represented by the formula (16), and more preferably has a repeating unit structure represented by the formula (17).
- a hyperbranched polymer (hyperbranched polymer) represented by the formula (18) is optimal.
- the weight average molecular weight of the triazine ring-containing polymer represented by the formula (1) is 500 to 7 from the viewpoint of solubility in a reactive diluent and compatibility with a crosslinking agent used as necessary.
- the upper limit is preferably 6,000 or less, and most preferably 5,000 or less.
- 1,000 or more are preferable and 2,000 or more are more preferable from the point which improves heat resistance more and makes shrinkage
- the weight average molecular weight in this invention is an average molecular weight obtained by standard polystyrene conversion by gel permeation chromatography (henceforth GPC) analysis.
- the triazine ring-containing polymer of the present invention can be produced according to a known method described in International Publication No. 2013/168787.
- a hyperbranched polymer (hyperbranched polymer) having a repeating structure (21) is obtained by mixing cyanuric halide (19) and m-phenylenediamine compound (20) in a suitable organic solvent. It can obtain by making it react.
- a hyperbranched polymer (hyperbranched polymer) having a repeating structure (21) is obtained by combining cyanuric halide (19) and m-phenylenediamine compound (20) in a suitable organic solvent. It can also be synthesized from the compound (22) obtained by reacting in an amount.
- the amount of each raw material charged is arbitrary as long as the target polymer is obtained, but the diamino compound (20) 0. 01 to 10 equivalents are preferred.
- the diamino compound (20) is used in an amount of less than 3 equivalents relative to 2 equivalents of cyanuric halide (19). Is preferred.
- cyanuric halide (19) is used in an amount of less than 2 equivalents with respect to 3 equivalents of diamino compound (20). It is preferable.
- the molecular weight of the resulting hyperbranched polymer (hyperbranched polymer) can be easily adjusted by appropriately adjusting the amounts of the diamino compound (20) and the cyanuric halide (19).
- the concentration in an organic solvent As a method for adjusting the molecular weight of the hyperbranched polymer (hyperbranched polymer), it is possible to control the concentration in an organic solvent.
- the reaction concentration solid content concentration
- the reaction concentration solid content concentration
- organic solvent various solvents usually used in this kind of reaction can be used, for example, tetrahydrofuran, dioxane, dimethyl sulfoxide; N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetramethylurea.
- N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and a mixed system thereof are preferable, and N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone are particularly preferable. Is preferred.
- the reaction temperature may be appropriately set in the range from the melting point to the boiling point of the solvent used, and is preferably about 0 to 150 ° C., more preferably 60 to 100 ° C. preferable.
- the reaction temperature is preferably 60 to 150 ° C., more preferably 80 to 150 ° C., and even more preferably 80 to 120 ° C. from the viewpoint of suppressing linearity and increasing the degree of branching.
- the cyanuric halide (19) and the diamino compound (20) are preferably mixed at a low temperature. About 50 ° C.
- the reaction temperature may be appropriately set in the range from the melting point of the solvent used to the boiling point of the solvent, but is preferably about ⁇ 50 to 50 ° C., and preferably about ⁇ 20 to 50 ° C. Is more preferably about ⁇ 10 to 50 ° C., and further preferably ⁇ 10 to 10 ° C.
- it is preferable to employ a two-step process comprising a first step of reacting at ⁇ 50 to 50 ° C. and a second step of reacting at 60 to 150 ° C. following this step.
- the order of blending the components is arbitrary, but in the reaction of Scheme 1, the solution containing cyanuric halide (19) or diamino compound (20) and an organic solvent is cooled, A method of adding a diamino compound (20) or a cyanuric halide (19) is preferred. In this case, the component previously dissolved in the solvent and the component added later may be either. However, in consideration of obtaining the above-mentioned polymer having the weight average molecular weight, the internal temperature is increased in the diamino compound (20) solution. A technique in which cyanuric halide (19) is dropped or charged while keeping at a low temperature is preferable. After mixing the two compounds, it is preferable to carry out the reaction at the above low temperature for about 0.5 to 3 hours, and then to polymerize by heating at 60 to 150 ° C. all at once.
- a component previously dissolved in a solvent or a component added later may be used, but a method of adding a diamino compound (20) to a cooled solution of cyanuric halide (19) is preferable.
- the addition may be gradually added by dropping or the like, or may be added all at once.
- Components added later may be added neat or in a solution dissolved in an organic solvent as described above, but the latter method is preferred in view of ease of operation and ease of reaction control. It is.
- this base include potassium carbonate, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium ethoxide, sodium acetate, lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium oxide, potassium acetate, magnesium oxide, oxidized Calcium, barium hydroxide, trilithium phosphate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, cesium fluoride, aluminum oxide, ammonia, trimethylamine, triethylamine, diisopropylamine, diisopropylethylamine, N-methylpiperidine, 2,2,6 , 6-tetramethyl-N-methylpiperidine, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, N-methylmorpholine and the like.
- the addition amount of the base is preferably 1 to 100 equivalents, more preferably 1 to 10 equivalents per 1 equivalent of cyanuric halide (19). These bases may be used as an aqueous solution. In any of the scheme methods, after completion of the reaction, the product can be easily purified by a reprecipitation method or the like.
- a part of halogen atoms of at least one terminal triazine ring is substituted with alkyl, aralkyl, aryl, alkylamino, alkoxysilyl group-containing alkylamino, aralkylamino, arylamino, alkoxy, aralkyloxy, aryloxy.
- alkylamino, alkoxysilyl group-containing alkylamino, aralkylamino, and arylamino groups are preferable, alkylamino and arylamino groups are more preferable, and arylamino groups are more preferable. Examples of the alkyl group and alkoxy group are the same as those described above.
- ester group examples include methoxycarbonyl and ethoxycarbonyl groups.
- aryl group include phenyl, o-chlorophenyl, m-chlorophenyl, p-chlorophenyl, o-fluorophenyl, p-fluorophenyl, o-methoxyphenyl, p-methoxyphenyl, p-nitrophenyl, p-cyanophenyl, ⁇ -naphthyl, ⁇ -naphthyl, o-biphenylyl, m-biphenylyl, p-biphenylyl, 1-anthryl, 2-anthryl, 9-anthryl, 1-phenanthryl, 2-phenanthryl, 3-phenanthryl, 4 -Phenanthryl, 9-phenanthryl group and the like.
- aralkyl group examples include benzyl, p-methylphenylmethyl, m-methylphenylmethyl, o-ethylphenylmethyl, m-ethylphenylmethyl, p-ethylphenylmethyl, 2-propylphenylmethyl, 4-isopropylphenyl.
- examples include methyl, 4-isobutylphenylmethyl, ⁇ -naphthylmethyl group and the like.
- alkylamino group examples include methylamino, ethylamino, n-propylamino, isopropylamino, n-butylamino, isobutylamino, s-butylamino, t-butylamino, n-pentylamino, 1-methyl- n-butylamino, 2-methyl-n-butylamino, 3-methyl-n-butylamino, 1,1-dimethyl-n-propylamino, 1,2-dimethyl-n-propylamino, 2,2-dimethyl -N-propylamino, 1-ethyl-n-propylamino, n-hexylamino, 1-methyl-n-pentylamino, 2-methyl-n-pentylamino, 3-methyl-n-pentylamino, 4-methyl -N-pentylamino, 1,1-dimethyl-n-butylamino, 1,2-
- aralkylamino group examples include benzylamino, methoxycarbonylphenylmethylamino, ethoxycarbonylphenylmethylamino, p-methylphenylmethylamino, m-methylphenylmethylamino, o-ethylphenylmethylamino, m-ethylphenylmethyl.
- arylamino group examples include phenylamino, methoxycarbonylphenylamino, ethoxycarbonylphenylamino, naphthylamino, methoxycarbonylnaphthylamino, ethoxycarbonylnaphthylamino, anthranylamino, pyrenylamino, biphenylamino, terphenylamino, fluorenyl An amino group etc. are mentioned.
- the alkoxysilyl group-containing alkylamino group may be any of monoalkoxysilyl group-containing alkylamino, dialkoxysilyl group-containing alkylamino, trialkoxysilyl group-containing alkylamino group, and specific examples thereof include 3-trimethoxysilyl.
- aryloxy group examples include phenoxy, naphthoxy, anthranyloxy, pyrenyloxy, biphenyloxy, terphenyloxy, and fluorenyloxy groups.
- aralkyloxy group examples include benzyloxy, p-methylphenylmethyloxy, m-methylphenylmethyloxy, o-ethylphenylmethyloxy, m-ethylphenylmethyloxy, p-ethylphenylmethyloxy, 2-propyl Examples include phenylmethyloxy, 4-isopropylphenylmethyloxy, 4-isobutylphenylmethyloxy, ⁇ -naphthylmethyloxy groups and the like.
- the organic monoamine is simultaneously charged, that is, by reacting the cyanuric halide compound with the diaminoaryl compound in the presence of the organic monoamine, the rigidity of the hyperbranched polymer is reduced, and the degree of branching is reduced.
- a low soft hyperbranched polymer can be obtained.
- the hyperbranched polymer obtained by this method has excellent solubility in a reactive diluent (aggregation suppression) and crosslinkability.
- the organic monoamine any of alkyl monoamine, aralkyl monoamine, and aryl monoamine can be used as the organic monoamine.
- Alkyl monoamines include methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, s-butylamine, t-butylamine, n-pentylamine, 1-methyl-n-butylamine, 2-methyl- n-butylamine, 3-methyl-n-butylamine, 1,1-dimethyl-n-propylamine, 1,2-dimethyl-n-propylamine, 2,2-dimethyl-n-propylamine, 1-ethyl-n -Propylamine, n-hexylamine, 1-methyl-n-pentylamine, 2-methyl-n-pentylamine, 3-methyl-n-pentylamine, 4-methyl-n-pentylamine, 1,1-dimethyl -N-butylamine, 1,2-dimethyl-n-butylamine, 1,3-dimethyl-n Butylamine, 2,
- aralkyl monoamine examples include benzylamine, p-methoxycarbonylbenzylamine, p-ethoxycarbonylphenylbenzyl, p-methylbenzylamine, m-methylbenzylamine, o-methoxybenzylamine and the like.
- aryl monoamine examples include aniline, p-methoxycarbonylaniline, p-ethoxycarbonylaniline, p-methoxyaniline, 1-naphthylamine, 2-naphthylamine, anthranylamine, 1-aminopyrene, 4-biphenylylamine, o- And phenylaniline, 4-amino-p-terphenyl, 2-aminofluorene, and the like.
- the amount of the organic monoamine used is preferably 0.05 to 500 equivalents, more preferably 0.05 to 120 equivalents, and even more preferably 0.05 to 50 equivalents based on the halogenated cyanuric compound.
- the reaction temperature is preferably 60 to 150 ° C., more preferably 80 to 150 ° C., and still more preferably 80 to 120 ° C. from the viewpoint of suppressing linearity and increasing the degree of branching.
- the mixing of the three components of the organic monoamine, the halogenated cyanuric compound, and the diaminoaryl compound is preferably performed at the above-described low temperature. It is preferable to carry out the reaction at an elevated temperature.
- the organic monoamine is added at the low temperature, and the reaction is performed at a stretch (in one step) to the polymerization temperature. May be performed.
- R 102 and R 104 are independently of each other a hydrogen atom, an alkyl group optionally having a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or polymerization.
- sexual carbon - represents a carbon-carbon double bond-containing group
- R 103 is a hydrogen atom, or represents an alkyl group which may have a branched structure of 1 to 10 carbon atoms
- R 102 and R Any one of 104 is a polymerizable carbon-carbon double bond-containing group, and both R 102 and R 104 are not simultaneously a polymerizable carbon-carbon double bond-containing group.
- R 102 is preferably a hydrogen atom or a methyl group
- R 103 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of ensuring the ability to form a hydrogen bond with a triazine ring-containing polymer.
- alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, and n-pentyl.
- the polymerizable carbon-carbon double bond-containing group is not particularly limited, but a carbon-carbon double bond-containing hydrocarbon group (alkenyl group) having 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms.
- ethenyl vinyl
- n-1-propenyl n-2-propenyl
- allyl group 1-methylethenyl, n-1-butenyl, n-2-butenyl, n-3-butenyl
- the reactive diluent represented by the formula (A) include N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-allylformamide, N-allylacetamide, 4-acryloylmorpholine, (meth) acrylamide, N-methyl (Meth) acrylamide, N-dimethyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-diethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-diisopropyl (meth) acrylamide, etc.
- N-vinylformamide, 4-acryloylmorpholine, N-dimethylacrylamide, and N-diethylacrylamide are preferred.
- the amount of the reactive diluent represented by the formula (A) is not particularly limited, and is preferably 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the triazine ring-containing polymer. Considering the degree of improvement, the lower limit is preferably 5 parts by mass, more preferably 10 parts by mass, and the upper limit is preferably 150 parts by mass, more preferably 100 parts by mass.
- the photocurable resin composition for microlenses of this invention contains the triazine ring containing polymer shown by Formula (1), and the reactive diluent shown by Formula (A), these two components
- other additives such as a crosslinking agent, a leveling agent, a surfactant, and a silane coupling agent may be included.
- the cross-linking agent is not particularly limited, and can be appropriately selected from known photo-curing cross-linking agents.
- the triazine ring-containing polymer used in the composition of the present invention is, in particular, allyl. It is preferable to use these monomers as a crosslinking agent since they are excellent in compatibility with a monomer and a (meth) acrylic monomer / oligomer.
- Specific examples of the allylic monomer include triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate.
- (meth) acrylic monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (methyl) acrylate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl Acrylate, isooctyl acrylate, isodecyl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, dicyclopentadi Enil (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, capro Click ton acrylate, morpholine (meth)
- Examples of commercially available (meth) acrylic monomers include EBECRYL (registered trademark) 80, 436, 438, 446, 450, 505, 524, 525, 770, 800, 810, 811, 812, 830, 846, 851, 852, 853, 1870, 884, 885, 600, 605, 645, 648, 860, 1606, 3500, 3608, 3700, 3701, 3702, 3703, 3708, 6040, 303, 767 (Daicel Cytec Co., Ltd.) NK Ester A-200, A-400, A-600, A-1000, A-9300 (Tris (2-acryloyloxyethyl) isocyanurate), A-9300-1CL, A-DPH A-TMPT, A-DCP, A-HD-N, UA-53H, G, 2G, 3G, 4G, 9G, 14G, 23G, ABE-300, A-BPE-4, A-BPE-6, A-BPE
- Urethane acrylate is a compound having one or more polymerizable unsaturated bonds and two or more urethane bonds, and is also available as a commercial product. Specific examples thereof include the trade name Beam Set (registered trademark). 102, 502H, 505A-6, 510, 550B, 551B, 575, 575CB, EM-90, EM-92 (manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.); trade name Photomer (registered trademark) 6008, 6210 (San Nopco) Product name: NK Oligo U-2PPA, U-4HA, U-6HA, U-15HA, UA-32P, U-324A, U-4H, U-6H, UA-160TM (2-hydroxyethyl acrylate, isophorone) Reaction product of diisocyanate and polytetramethylene glycol), UA-122P, UA-2235PE, UA-340P UA-5201, UA-512 (manufactured by Shin-
- the use ratio of the photocurable resin composition for microlenses and the crosslinking agent is particularly limited as long as the triazine ring-containing polymer and the crosslinking agent are compatible in the composition and a uniform solution can be prepared.
- the triazine ring-containing polymer: crosslinking agent can be about 1:10 to 10: 1 by mass ratio.
- 7 to 7: 1 is preferred, 1: 5 to 5: 1 is more preferred, and 1: 3 to 3: 1 is even more preferred.
- radical photopolymerization initiator may be appropriately selected from known ones, such as acetophenones, benzophenones, Michler's benzoylbenzoate, amyloxime esters, oxime esters, tetramethylthiuram monosulfide, and thioxanthones. Is mentioned.
- photocleavable photoradical polymerization initiators are preferred. The photocleavable photoradical polymerization initiator is described in the latest UV curing technology (p. 159, publisher: Kazuhiro Takahisa, publisher: Technical Information Association, Inc., published in 1991).
- radical photopolymerization initiators examples include BASF Corporation trade names: Irgacure 127, 184, 369, 379, 379EG, 651, 500, 754, 819, 903, 907, 784, 2959, CGI 1700, CGI 1750, CGI 1850. , CG24-61, OXE01, OXE02, Darocur 1116, 1173, MBF, manufactured by BASF, Inc.
- Product name Lucirin TPO, manufactured by UCB, Inc.
- radical photopolymerization initiator When a radical photopolymerization initiator is used, it is preferably used in the range of 0.1 to 200 parts by weight, preferably in the range of 1 to 150 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the (meth) acrylic monomer. More preferred.
- surfactant examples include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as ethers; polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers; sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethyleneso Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as bitane monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, trade name
- surfactants may be used alone or in combination of two or more.
- the amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 5 parts by mass, more preferably 0.001 to 1 part by mass, and 0.01 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the triazine ring-containing polymer. Even more preferred.
- the photocurable resin composition for a microlens of the present invention can be easily and efficiently formed into a microlens array by an optical nanoimprint method. Specifically, the composition of the present invention is placed on a transparent substrate, and after a microlens-shaped mold is pressure-bonded thereon using a nanoimprinter, the composition is cured by irradiation with light to form a microlens array. It can be. A microlens is obtained by appropriately cutting the obtained microlens array.
- the method of placing the composition on the substrate is arbitrary, for example, spin coating method, flow coating method, ink jet method, jet dispenser method, spray method, bar coating method, gravure coating method, slit coating method, roll coating method, transfer Methods such as printing, brush coating, blade coating, and air knife coating can be employed.
- examples of the transparent substrate include base materials made of polyethylene terephthalate (PET), plastic, glass, quartz, ceramics, and the like.
- the material of the mold used for molding is not particularly limited, but silicone resin is suitable.
- Conditions for the light irradiation are not particularly limited, and an appropriate irradiation energy and time may be adopted depending on the triazine ring-containing polymer and the crosslinking agent to be used.
- microlens of the present invention obtained as described above is not only excellent in transparency but also has a high refractive index and a low Abbe number, such as a digital camera, a video camera, a smartphone-mounted camera, etc. It can be suitably used as a lens.
- Refractive index (thin film) Apparatus Multi-angle-of-incidence spectroscopic ellipsometer VASE manufactured by JA Woollam Japan (4) Refractive index (thick film) and Abbe number Apparatus: Metricon 2010 / M prism coupler manufactured by Metricon (5) Differential thermal balance (TG-DTA) Equipment: TG-8120, manufactured by Rigaku Corporation Temperature increase rate: 10 ° C / min Measurement temperature: 20-500 ° C (6) DSC Device: DSC 204F1 Phoenix made by NETZSCH Temperature increase rate: 30 ° C / min Measurement temperature: 25-300 ° C (7) Nanoimprinter Device: Myeongchang Kiko Co., Ltd. NM-0801HB Lamp: Toshiba Corporation short arc mercury lamp
- 1,3-phenylenediamine [1] (8.80 g, 81.3 mmol, manufactured by Aminochem), aniline (2.53 g, 27.1 mmol, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.), N, N-dimethylacetamide (288.0 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., hereinafter referred to as DMAc) was charged and cooled to ⁇ 15 ° C.
- aniline (26.9 g, 288.5 mmol, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) was added and stirred for 3 hours to complete the reaction.
- the reaction solution was reprecipitated into a mixed solution of 28% aqueous ammonia (65.9 g) and ion-exchanged water (1000 g).
- the precipitate was filtered to obtain a polymer wet product.
- the obtained polymer wet product was redissolved in a mixed solution of tetrahydrofuran (280 g, THF hereinafter) and 28% aqueous ammonia solution (65.9 g), stirred for 30 minutes, and then heated to 40 ° C. for liquid separation. .
- HB-TmDAL-T The weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC of HB-TmDAL-T was 3330, and the polydispersity Mw / Mn was 2.68.
- the solute was completely dissolved to obtain a polymer varnish having a solid content of 20% by mass as a light yellow transparent solution.
- the polymer varnish was spin-coated on a quartz substrate using a spin coater at 1000 rpm (30 seconds), and baked on a hot plate at 130 ° C. for 3 minutes in the air to obtain a thin film.
- the refractive index of the thin film was 1.764 at a wavelength of 550 nm, indicating that it was a high refractive index material.
- HB-TmDA target polymer compound [3]
- the weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC of HB-TmDA was 10200, and the polydispersity Mw / Mn was 6.5.
- Tg glass transition temperature
- Td 5% 5% weight loss temperature
- Examples 1-2 and 1-3 A photocurable resin composition for each microlens was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that the mass ratio of 40% by mass of varnish to IBXA was 5: 5 and 8: 2, respectively. .
- Example 2-2 Under air, to the 10 mL sample bottle was added 5.0000 g of the triazine-based hyperbranched polymer HB-TmDAL-T obtained in Synthesis Example 1, and 4.0000 g of NVF and 4-acryloylmorpholine (hereinafter referred to as ACMO) as reactive diluents. 1.0000 g was added, and the mixture was stirred at room temperature using a mix rotor (110 rpm) until the polymer was completely dissolved and the solution was uniform. After stirring, a varnish containing 50% by mass of a triazine hyperbranched polymer was obtained as a light yellow transparent solution in which the polymer was completely dissolved.
- ACMO 4-acryloylmorpholine
- TN50-8UX and HB-TmDAL-TNA50 obtained in Examples 2-1 and 2-2 were spin-coated on a quartz substrate using a spin coater at 2000 rpm (30 seconds), and then Under nitrogen, UV curing was performed at an integrated light quantity of 1000 mJ / cm 2 to obtain a highly branched polymer thin film.
- the refractive index and Abbe number of the thin film obtained above were measured with a prism coupler.
- the refractive index at a wavelength of 550 nm was 1.6259 for TN50-8UX and 1.6428 for TNA50, both showing refractive indices exceeding 1.6.
- the Abbe number was 22.2 for TN50-8UX and 19.6 for TNA50, both of which were low Abbe numbers.
- microlens array 0.0100 g of each of TN50-8UX and HB-TmDAL-TNA50 prepared in Examples 2-1 and 2-2 was placed on a glass substrate, and a microlens-shaped silicon mold (( Kyodo International Co., Ltd. lens size: ⁇ 40 ⁇ m ⁇ depth 16.5 ⁇ m) was pressure-bonded at a pressure of 150 N. Thereafter, UV exposure was performed from the glass surface at 4 mW / cm 2 (detection of 365 nm) for 250 seconds to cure. After curing, the mold was peeled off to obtain a microlens array formed on the glass substrate. SEM observation of the obtained microlens array confirmed that the lens shape was clearly transferred as shown in FIGS.
- a varnish (HB-TmDAL-TD50) containing 50% by mass of a triazine-based hyperbranched polymer was obtained as a light yellow transparent solution in which the polymer was completely dissolved.
- TAC triallyl cyanurate
- mass ratio 4: 1 was added to 4.0000 g of the varnish of 50% by mass
- Irgacure-2959 manufactured by BASF
- 0.25g (50 mass% varnish and TAC were 100 mass parts, and 5.00 mass parts is added to this).
- Example 3-2 1.0000 g (mass ratio 4: 1) of NK ester A-DCP (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) was added to 4.0000 g of the varnish (HB-TmDAL-TD50) 50 mass% prepared in Example 3-1.
- 0.25 g of Irgacure-2959 (manufactured by BASF) (100 parts by mass of 50% by mass varnish and A-DCP, with respect to 5.00 parts by mass) was added as a radical photopolymerization initiator. These were stirred until the solute was completely dissolved and the solution was uniform to obtain a photocurable resin composition for microlenses (TD50-DCP).
- Example 3-3 1.0000 g (mass ratio 4: 1) of NK ester A-LEN-10 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) to 4.0000 g of 50% by mass of varnish (HB-TmDAL-TD50) prepared in Example 3-1. ) And 0.25 g of Irgacure-2959 (manufactured by BASF) as a radical photopolymerization initiator (100 parts by mass of 50 mass% varnish and A-LEN-10, 5.00 parts by mass with respect to this) added. These were stirred until the solute was completely dissolved and the solution was uniform to obtain a photocurable resin composition for microlenses (TD50-LEN).
- Example 3-4 1.4000 g of IBXA (mass ratio 4: 1) was added to 4.0000 g of 50% by mass of varnish (HB-TmDAL-TD50) prepared in Example 3-1, and Irgacure-2959 (BASF Corporation) was further used as a photoradical polymerization initiator. 0.25 g (50% by mass of varnish and IBXA as 100 parts by mass, with respect to 5.00 parts by mass) was added. These were stirred until the solute was completely dissolved and the solution was uniform to obtain a photocurable resin composition for microlenses (TD50-IB).
- Example 3-5 1.0000 g (mass ratio 4: 1) of adamantyl acrylate (M-104, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) was added to 4.0000 g of the 50% by mass of varnish (HB-TmDAL-TD50) prepared in Example 3-1. Further, 0.25 g of Irgacure-2959 (manufactured by BASF) (50 mass% varnish and M-104 as 100 mass parts, 5.00 mass parts relative to this) was added as a radical photopolymerization initiator. These were stirred until the solute was completely dissolved and the solution was uniform to obtain a photocurable resin composition for microlenses (TD50-104).
- M-104 mass ratio 4: 1
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Abstract
例えば、下記式[3]で表されるような繰り返し単位構造を含み、重量平均分子量が500~5,000のトリアジン環含有重合体と、N-ビニルホルムアミド等の反応性希釈剤とを含み、溶媒を含まないマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を用いることで、光ナノインプリント法にて高屈折率かつ低アッベ数のマイクロレンズを作製できる。
Description
本発明は、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物に関し、さらに詳述すれば、トリアジン環含有重合体および反応性希釈剤を含み、溶媒を含まない、無溶剤型のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物に関する。
近年、デジタルカメラやスマートフォン搭載カメラの小型レンズとして、マイクロレンズの需要が高まっている。
マイクロレンズをはじめとした光学レンズの材料は、デバイスの小型化に伴うレンズの小型化、薄型化および軽量化の要求や、低コスト化等の要求から、従来用いられていたガラス材料から、それに比べて軽量で加工性に優れる樹脂材料への代替が進められている。
マイクロレンズをはじめとした光学レンズの材料は、デバイスの小型化に伴うレンズの小型化、薄型化および軽量化の要求や、低コスト化等の要求から、従来用いられていたガラス材料から、それに比べて軽量で加工性に優れる樹脂材料への代替が進められている。
しかし、樹脂はガラスに比べて軽量で加工性に優れるという利点を有している一方で、一般的にガラスよりも光学ひずみが大きく、屈折率が低いという欠点を有している。
材料の屈折率が高いとレンズ面の曲率をより小さくすることが可能であるため、この面に発生する収差量を小さくできる結果、レンズ枚数、レンズ厚および偏心感度の低減によるレンズ系の小型軽量化が実現できる。
また、光学ユニットの設計では、互いにアッベ数が異なる複数のレンズを組み合わせて使用して色収差を補正することが知られており、特に、低アッベ数の材料の開発が求められている。
材料の屈折率が高いとレンズ面の曲率をより小さくすることが可能であるため、この面に発生する収差量を小さくできる結果、レンズ枚数、レンズ厚および偏心感度の低減によるレンズ系の小型軽量化が実現できる。
また、光学ユニットの設計では、互いにアッベ数が異なる複数のレンズを組み合わせて使用して色収差を補正することが知られており、特に、低アッベ数の材料の開発が求められている。
これらの要求を満たす樹脂材料として、近年、高屈折率かつ低複屈折のポリカーボネート樹脂が報告されている(特許文献1,2参照)が、この材料は、ペレット化したうえで射出成型にてマイクロレンズ形状に成形されており、ワニスを用いたナノインプリント法にてマイクロレンズを作製可能な、新たな材料の開発が求められている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光ナノインプリント法にて高屈折率かつ低アッベ数のマイクロレンズを作製し得る、無溶剤型のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、所定の分子量を有するトリアジン環含有重合体と所定の反応性希釈剤とを含む無溶剤型の組成物を用いることで、光ナノインプリント法にて高屈折率かつ低アッベ数のマイクロレンズを効率的に作製し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
1. 下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含み、重量平均分子量が500~7,000のトリアジン環含有重合体と、下記式(A)で表される反応性希釈剤と、を含み、溶媒を含まないことを特徴とするマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
{式中、RおよびR′は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表し、
Arは、式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
〔式中、R1~R92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、
R93およびR94は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、
W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR95R96(R95およびR96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR97(R97は、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表し、
X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(14)
(式中、R98~R101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、
Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。)で示される基を表す。〕}
(式中、R102およびR104は、互いに独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、または重合性炭素-炭素二重結合含有基を表し、R103は、水素原子、または炭素数1~10のアルキル基を表す。ただし、R102およびR104のいずれか一方は、重合性炭素-炭素二重結合含有基であり、かつ、R102およびR104の両者が同時に重合性炭素-炭素二重結合含有基となることはない。)
2. 前記式(A)におけるR102およびR103が、ともに水素原子であり、R104が、重合性炭素-炭素二重結合含有基である1のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
3. 前記反応性希釈剤が、N-ビニルホルムアミド、4-アクリロイルモルホリン、N-ジメチルアクリルアミド、およびN-ジエチルアクリルアミドから選ばれる1種または2種以上である1または2のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
4. 前記Arが、式(15)で表される1~3のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
5. さらに架橋剤を含む1~4のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
6. 前記架橋剤が、アリル系モノマー、(メタ)アクリル系モノマーおよび(メタ)アクリル系オリゴマーから選ばれる少なくとも1種である5のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
7. 前記(メタ)アクリル系モノマーが、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトンアクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラヒドロフランアクリレートおよびウレタンアクリレートから選ばれる1種または2種以上である6のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
8. さらに、光ラジカル開始剤を含む6または7のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
9. 6~8のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物から得られるマイクロレンズ、
10. 6~8のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を透明基板上に載せ、その上からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状のモールドを圧着した後、光照射して前記組成物を硬化させることを特徴とするマイクロレンズの製造方法
を提供する。
1. 下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含み、重量平均分子量が500~7,000のトリアジン環含有重合体と、下記式(A)で表される反応性希釈剤と、を含み、溶媒を含まないことを特徴とするマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
Arは、式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
R93およびR94は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、
W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR95R96(R95およびR96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR97(R97は、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表し、
X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(14)
Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。)で示される基を表す。〕}
2. 前記式(A)におけるR102およびR103が、ともに水素原子であり、R104が、重合性炭素-炭素二重結合含有基である1のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
3. 前記反応性希釈剤が、N-ビニルホルムアミド、4-アクリロイルモルホリン、N-ジメチルアクリルアミド、およびN-ジエチルアクリルアミドから選ばれる1種または2種以上である1または2のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
4. 前記Arが、式(15)で表される1~3のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
6. 前記架橋剤が、アリル系モノマー、(メタ)アクリル系モノマーおよび(メタ)アクリル系オリゴマーから選ばれる少なくとも1種である5のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
7. 前記(メタ)アクリル系モノマーが、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトンアクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラヒドロフランアクリレートおよびウレタンアクリレートから選ばれる1種または2種以上である6のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
8. さらに、光ラジカル開始剤を含む6または7のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物、
9. 6~8のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物から得られるマイクロレンズ、
10. 6~8のいずれかのマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を透明基板上に載せ、その上からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状のモールドを圧着した後、光照射して前記組成物を硬化させることを特徴とするマイクロレンズの製造方法
を提供する。
本発明のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を用いることで、高屈折率かつ低アッベ数のマイクロレンズが得られる。
この組成物は、所定の分子量を有するトリアジン環含有重合体と所定の反応性希釈剤とを含む無溶剤かつ液状の組成物であるため、これを用いることで、光ナノインプリント法にて効率的にマイクロレンズ(アレイ)を作製することができる。
本発明の組成物から得られたマイクロレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、スマートフォン搭載カメラ等のレンズとして好適に用いることができる。
この組成物は、所定の分子量を有するトリアジン環含有重合体と所定の反応性希釈剤とを含む無溶剤かつ液状の組成物であるため、これを用いることで、光ナノインプリント法にて効率的にマイクロレンズ(アレイ)を作製することができる。
本発明の組成物から得られたマイクロレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、スマートフォン搭載カメラ等のレンズとして好適に用いることができる。
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物は、式(1)で表される繰り返し単位構造を含み、重量平均分子量が500~7,000のトリアジン環含有重合体と、式(A)で表される反応性希釈剤と、を含み、溶媒を含まないものである。
本発明に係るマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物は、式(1)で表される繰り返し単位構造を含み、重量平均分子量が500~7,000のトリアジン環含有重合体と、式(A)で表される反応性希釈剤と、を含み、溶媒を含まないものである。
式(1)において、RおよびR′は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表すが、屈折率をより高めるという観点から、ともに水素原子であることが好ましい。
本発明において、アルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1~20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数1~10がより好ましく、1~3がより一層好ましい。また、その構造は、鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
本発明において、アルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1~20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数1~10がより好ましく、1~3がより一層好ましい。また、その構造は、鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、シクロブチル、1-メチル-シクロプロピル、2-メチル-シクロプロピル、n-ペンチル、1-メチル-n-ブチル、2-メチル-n-ブチル、3-メチル-n-ブチル、1,1-ジメチル-n-プロピル、1,2-ジメチル-n-プロピル、2,2-ジメチル-n-プロピル、1-エチル-n-プロピル、シクロペンチル、1-メチル-シクロブチル、2-メチル-シクロブチル、3-メチル-シクロブチル、1,2-ジメチル-シクロプロピル、2,3-ジメチル-シクロプロピル、1-エチル-シクロプロピル、2-エチル-シクロプロピル、n-ヘキシル、1-メチル-n-ペンチル、2-メチル-n-ペンチル、3-メチル-n-ペンチル、4-メチル-n-ペンチル、1,1-ジメチル-n-ブチル、1,2-ジメチル-n-ブチル、1,3-ジメチル-n-ブチル、2,2-ジメチル-n-ブチル、2,3-ジメチル-n-ブチル、3,3-ジメチル-n-ブチル、1-エチル-n-ブチル、2-エチル-n-ブチル、1,1,2-トリメチル-n-プロピル、1,2,2-トリメチル-n-プロピル、1-エチル-1-メチル-n-プロピル、1-エチル-2-メチル-n-プロピル、シクロヘキシル、1-メチル-シクロペンチル、2-メチル-シクロペンチル、3-メチル-シクロペンチル、1-エチル-シクロブチル、2-エチル-シクロブチル、3-エチル-シクロブチル、1,2-ジメチル-シクロブチル、1,3-ジメチル-シクロブチル、2,2-ジメチル-シクロブチル、2,3-ジメチル-シクロブチル、2,4-ジメチル-シクロブチル、3,3-ジメチル-シクロブチル、1-n-プロピル-シクロプロピル、2-n-プロピル-シクロプロピル、1-イソプロピル-シクロプロピル、2-イソプロピル-シクロプロピル、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル、2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等が挙げられる。
上記アルコキシ基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1~20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数1~10がより好ましく、1~3がより一層好ましい。また、そのアルキル部分の構造は、鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
アルコキシ基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、イソブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、n-ペントキシ、1-メチル-n-ブトキシ、2-メチル-n-ブトキシ、3-メチル-n-ブトキシ、1,1-ジメチル-n-プロポキシ、1,2-ジメチル-n-プロポキシ、2,2-ジメチル-n-プロポキシ、1-エチル-n-プロポキシ、n-ヘキシルオキシ、1-メチル-n-ペンチルオキシ、2-メチル-n-ペンチルオキシ、3-メチル-n-ペンチルオキシ、4-メチル-n-ペンチルオキシ、1,1-ジメチル-n-ブトキシ、1,2-ジメチル-n-ブトキシ、1,3-ジメチル-n-ブトキシ、2,2-ジメチル-n-ブトキシ、2,3-ジメチル-n-ブトキシ、3,3-ジメチル-n-ブトキシ、1-エチル-n-ブトキシ、2-エチル-n-ブトキシ、1,1,2-トリメチル-n-プロポキシ、1,2,2-トリメチル-n-プロポキシ、1-エチル-1-メチル-n-プロポキシ、1-エチル-2-メチル-n-プロポキシ基等が挙げられる。
上記アリール基の炭素数としては特に限定されるものではないが、6~40が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数6~16がより好ましく、6~13がより一層好ましい。
アリール基の具体例としては、フェニル、o-クロルフェニル、m-クロルフェニル、p-クロルフェニル、o-フルオロフェニル、p-フルオロフェニル、o-メトキシフェニル、p-メトキシフェニル、p-ニトロフェニル、p-シアノフェニル、α-ナフチル、β-ナフチル、o-ビフェニリル、m-ビフェニリル、p-ビフェニリル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フェナントリル、9-フェナントリル基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル、o-クロルフェニル、m-クロルフェニル、p-クロルフェニル、o-フルオロフェニル、p-フルオロフェニル、o-メトキシフェニル、p-メトキシフェニル、p-ニトロフェニル、p-シアノフェニル、α-ナフチル、β-ナフチル、o-ビフェニリル、m-ビフェニリル、p-ビフェニリル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フェナントリル、9-フェナントリル基等が挙げられる。
アラルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、炭素数7~20が好ましく、そのアルキル部分は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。
その具体例としては、ベンジル、p-メチルフェニルメチル、m-メチルフェニルメチル、o-エチルフェニルメチル、m-エチルフェニルメチル、p-エチルフェニルメチル、2-プロピルフェニルメチル、4-イソプロピルフェニルメチル、4-イソブチルフェニルメチル、α-ナフチルメチル基等が挙げられる。
その具体例としては、ベンジル、p-メチルフェニルメチル、m-メチルフェニルメチル、o-エチルフェニルメチル、m-エチルフェニルメチル、p-エチルフェニルメチル、2-プロピルフェニルメチル、4-イソプロピルフェニルメチル、4-イソブチルフェニルメチル、α-ナフチルメチル基等が挙げられる。
上記Arは、式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
上記R1~R92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、R93およびR94は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR95R96(R95およびR96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR97(R97は、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
なお、アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
また、X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(14)で示される基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
なお、アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
また、X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(14)で示される基を表す。
上記R98~R101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。これらハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン基等が挙げられる。
炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン基等が挙げられる。
これらの中でも、R1~R92およびR98~R101としては、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~5の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~5の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基が好ましく、水素原子がより好ましい。
特に、Arとしては、式(2)、(5)~(13)で示される少なくとも1種が好ましく、式(2)、(5)、(7)、(8)、(11)~(13)で示される少なくとも1種がより好ましい。上記式(2)~(13)で表されるアリール基の具体例としては、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの中でも、より高い屈折率のポリマーが得られることから、下記式で示されるアリール基がより好ましい。
本発明のトリアジン環含有重合体は、式(16)で示される繰り返し単位構造を有するものが好ましく、式(17)で示される繰り返し単位構造を有するものがより好ましい。
本発明で用いるトリアジン環含有重合体としては、式(18)で示される高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)が最適である。
本発明において、式(1)で示されるトリアジン環含有重合体の重量平均分子量は、反応性希釈剤への溶解性や、必要に応じて用いられる架橋剤との相溶性の観点から500~7,000とされるが、その上限は、6,000以下が好ましく、5,000以下が最適である。また、より耐熱性を向上させるとともに、収縮率を低くするという点から、1,000以上が好ましく、2,000以上がより好ましい。
なお、本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCという)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
なお、本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCという)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
本発明のトリアジン環含有重合体は、国際公開第2013/168787号等に記載の公知の手法に準じて製造することができる。
例えば、下記スキーム1に示されるように、繰り返し構造(21)を有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)は、ハロゲン化シアヌル(19)およびm-フェニレンジアミン化合物(20)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
例えば、下記スキーム1に示されるように、繰り返し構造(21)を有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)は、ハロゲン化シアヌル(19)およびm-フェニレンジアミン化合物(20)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
下記スキーム2に示されるように、繰り返し構造(21)を有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)は、ハロゲン化シアヌル(19)およびm-フェニレンジアミン化合物(20)を適当な有機溶媒中で等量用いて反応させて得られる化合物(22)より合成することもできる。
スキーム1および2の方法の場合、各原料の仕込み量としては、目的とする重合体が得られる限りにおいて任意であるが、ハロゲン化シアヌル(19)1当量に対し、ジアミノ化合物(20)0.01~10当量が好ましい。
特に、スキーム1の方法の場合、ハロゲン化シアヌル(19)2当量に対して、ジアミノ化合物(20)を3当量用いることを避けることが好ましい。官能基の当量をずらすことで、ゲル化物の生成を防ぐことができる。
種々の分子量のトリアジン環末端を多く有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)を得るために、ハロゲン化シアヌル(19)2当量に対して、ジアミノ化合物(20)を3当量未満の量で用いることが好ましい。
一方、種々の分子量のアミン末端を多く有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)を得るために、ジアミノ化合物(20)3当量に対して、ハロゲン化シアヌル(19)を2当量未満の量で用いることが好ましい。
このように、ジアミノ化合物(20)やハロゲン化シアヌル(19)の量を適宜調節することで、得られる高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)の分子量を容易に調節することができる。
なお、高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)の分子量を調節する手法としては、有機溶媒中の濃度制御によっても可能であり、その場合の反応濃度(固形分濃度)は、1~100質量%が好ましく、5~50質量%がより好ましく、10~25質量%がより一層好ましい。
特に、スキーム1の方法の場合、ハロゲン化シアヌル(19)2当量に対して、ジアミノ化合物(20)を3当量用いることを避けることが好ましい。官能基の当量をずらすことで、ゲル化物の生成を防ぐことができる。
種々の分子量のトリアジン環末端を多く有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)を得るために、ハロゲン化シアヌル(19)2当量に対して、ジアミノ化合物(20)を3当量未満の量で用いることが好ましい。
一方、種々の分子量のアミン末端を多く有する高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)を得るために、ジアミノ化合物(20)3当量に対して、ハロゲン化シアヌル(19)を2当量未満の量で用いることが好ましい。
このように、ジアミノ化合物(20)やハロゲン化シアヌル(19)の量を適宜調節することで、得られる高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)の分子量を容易に調節することができる。
なお、高分岐重合体(ハイパーブランチポリマー)の分子量を調節する手法としては、有機溶媒中の濃度制御によっても可能であり、その場合の反応濃度(固形分濃度)は、1~100質量%が好ましく、5~50質量%がより好ましく、10~25質量%がより一層好ましい。
上記有機溶媒としては、この種の反応において通常用いられる種々の溶媒を用いることができ、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピペリドン、N,N-ジメチルエチレン尿素、N,N,N’,N’-テトラメチルマロン酸アミド、N-メチルカプロラクタム、N-アセチルピロリジン、N,N-ジエチルアセトアミド、N-エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルプロピオン酸アミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、N-メチルホルムアミド、N,N’-ジメチルプロピレン尿素等のアミド系溶媒、およびそれらの混合溶媒が挙げられる。
中でもN,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、およびそれらの混合系が好ましく、特に、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンが好適である。
中でもN,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、およびそれらの混合系が好ましく、特に、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンが好適である。
スキーム1およびスキーム2の第2段階の反応において、反応温度は、用いる溶媒の融点から沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、0~150℃程度が好ましく、60~100℃がより好ましい。
特にスキーム1の反応では、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60~150℃が好ましく、80~150℃がより好ましく、80~120℃がより一層好ましい。
ただし、上述した重量平均分子量の重合体を得るという観点から、ハロゲン化シアヌル(19)、ジアミノ化合物(20)の混合は、低温下で行うことが好ましく、その場合の温度としては、-50~50℃程度が好ましく、-20~50℃程度がより好ましく、-20~10℃がさらに好ましい。低温仕込み後は、その温度で所定時間反応させた後、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
スキーム2の第1段階の方法において、反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、-50~50℃程度が好ましく、-20~50℃程度がより好ましく、-10~50℃程度がより一層好ましく、-10~10℃がさらに好ましい。
特にスキーム2の方法では、-50~50℃で反応させる第1工程と、この工程に続いて60~150℃で反応させる第2工程とからなる2段階工程を採用することが好ましい。
特にスキーム1の反応では、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60~150℃が好ましく、80~150℃がより好ましく、80~120℃がより一層好ましい。
ただし、上述した重量平均分子量の重合体を得るという観点から、ハロゲン化シアヌル(19)、ジアミノ化合物(20)の混合は、低温下で行うことが好ましく、その場合の温度としては、-50~50℃程度が好ましく、-20~50℃程度がより好ましく、-20~10℃がさらに好ましい。低温仕込み後は、その温度で所定時間反応させた後、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
スキーム2の第1段階の方法において、反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、-50~50℃程度が好ましく、-20~50℃程度がより好ましく、-10~50℃程度がより一層好ましく、-10~10℃がさらに好ましい。
特にスキーム2の方法では、-50~50℃で反応させる第1工程と、この工程に続いて60~150℃で反応させる第2工程とからなる2段階工程を採用することが好ましい。
上記各反応において、各成分の配合順序は任意であるが、スキーム1の反応においては、ハロゲン化シアヌル(19)またはジアミノ化合物(20)および有機溶媒を含む溶液を冷却し、当該溶液中に、ジアミノ化合物(20)またはハロゲン化シアヌル(19)を加える方法が好ましい。
この場合、予め溶媒に溶かしておく成分および後から加える成分はどちらでもよいが、上述した重量平均分子量の重合体を得ることを考慮すると、ジアミノ化合物(20)の溶液中に、内温を上記低温下に保ちながらハロゲン化シアヌル(19)を滴下または粉末投入する手法が好ましい。
両化合物の混合後は、上記低温下で0.5~3時間程度反応させた後、60~150℃に一気に加熱して重合させることが好ましい。
この場合、予め溶媒に溶かしておく成分および後から加える成分はどちらでもよいが、上述した重量平均分子量の重合体を得ることを考慮すると、ジアミノ化合物(20)の溶液中に、内温を上記低温下に保ちながらハロゲン化シアヌル(19)を滴下または粉末投入する手法が好ましい。
両化合物の混合後は、上記低温下で0.5~3時間程度反応させた後、60~150℃に一気に加熱して重合させることが好ましい。
また、スキーム2の反応において、予め溶媒に溶かしておく成分および後から加える成分はどちらでもよいが、ハロゲン化シアヌル(19)の冷却溶液中に、ジアミノ化合物(20)を添加する手法が好ましい。なお、添加は、滴下等によって徐々に加えても、全量一括して加えてもよい。
後から加える成分は、ニートで加えても、上述したような有機溶媒に溶かした溶液で加えてもよいが、操作の容易さや反応のコントロールのし易さなどを考慮すると、後者の手法が好適である。
後から加える成分は、ニートで加えても、上述したような有機溶媒に溶かした溶液で加えてもよいが、操作の容易さや反応のコントロールのし易さなどを考慮すると、後者の手法が好適である。
また、上記スキーム1およびスキーム2の第2段階の反応では、重合時または重合後に通常用いられる種々の塩基を添加してもよい。
この塩基の具体例としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムエトキシド、酢酸ナトリウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、酢酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、フッ化セシウム、酸化アルミニウム、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N-メチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチル-N-メチルピペリジン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、N-メチルモルホリン等が挙げられる。
塩基の添加量は、ハロゲン化シアヌル(19)1当量に対して1~100当量が好ましく、1~10当量がより好ましい。なお、これらの塩基は水溶液にして用いてもよい。
いずれのスキームの方法においても、反応終了後、生成物は再沈法等によって容易に精製できる。
この塩基の具体例としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムエトキシド、酢酸ナトリウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、酢酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、フッ化セシウム、酸化アルミニウム、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N-メチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチル-N-メチルピペリジン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、N-メチルモルホリン等が挙げられる。
塩基の添加量は、ハロゲン化シアヌル(19)1当量に対して1~100当量が好ましく、1~10当量がより好ましい。なお、これらの塩基は水溶液にして用いてもよい。
いずれのスキームの方法においても、反応終了後、生成物は再沈法等によって容易に精製できる。
なお、本発明においては、少なくとも1つの末端トリアジン環のハロゲン原子の一部を、アルキル、アラルキル、アリール、アルキルアミノ、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ、アラルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アラルキルオキシ、アリールオキシ、エステル基等でキャップしてもよい。
これらの中でも、アルキルアミノ、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ、アラルキルアミノ、アリールアミノ基が好ましく、アルキルアミノ、アリールアミノ基がより好ましく、アリールアミノ基がさらに好ましい。
上記アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
これらの中でも、アルキルアミノ、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ、アラルキルアミノ、アリールアミノ基が好ましく、アルキルアミノ、アリールアミノ基がより好ましく、アリールアミノ基がさらに好ましい。
上記アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
エステル基の具体例としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル、o-クロルフェニル、m-クロルフェニル、p-クロルフェニル、o-フルオロフェニル、p-フルオロフェニル、o-メトキシフェニル、p-メトキシフェニル、p-ニトロフェニル、p-シアノフェニル、α-ナフチル、β-ナフチル、o-ビフェニリル、m-ビフェニリル、p-ビフェニリル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フェナントリル、9-フェナントリル基等が挙げられる。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル、p-メチルフェニルメチル、m-メチルフェニルメチル、o-エチルフェニルメチル、m-エチルフェニルメチル、p-エチルフェニルメチル、2-プロピルフェニルメチル、4-イソプロピルフェニルメチル、4-イソブチルフェニルメチル、α-ナフチルメチル基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル、o-クロルフェニル、m-クロルフェニル、p-クロルフェニル、o-フルオロフェニル、p-フルオロフェニル、o-メトキシフェニル、p-メトキシフェニル、p-ニトロフェニル、p-シアノフェニル、α-ナフチル、β-ナフチル、o-ビフェニリル、m-ビフェニリル、p-ビフェニリル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フェナントリル、9-フェナントリル基等が挙げられる。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル、p-メチルフェニルメチル、m-メチルフェニルメチル、o-エチルフェニルメチル、m-エチルフェニルメチル、p-エチルフェニルメチル、2-プロピルフェニルメチル、4-イソプロピルフェニルメチル、4-イソブチルフェニルメチル、α-ナフチルメチル基等が挙げられる。
アルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ、エチルアミノ、n-プロピルアミノ、イソプロピルアミノ、n-ブチルアミノ、イソブチルアミノ、s-ブチルアミノ、t-ブチルアミノ、n-ペンチルアミノ、1-メチル-n-ブチルアミノ、2-メチル-n-ブチルアミノ、3-メチル-n-ブチルアミノ、1,1-ジメチル-n-プロピルアミノ、1,2-ジメチル-n-プロピルアミノ、2,2-ジメチル-n-プロピルアミノ、1-エチル-n-プロピルアミノ、n-ヘキシルアミノ、1-メチル-n-ペンチルアミノ、2-メチル-n-ペンチルアミノ、3-メチル-n-ペンチルアミノ、4-メチル-n-ペンチルアミノ、1,1-ジメチル-n-ブチルアミノ、1,2-ジメチル-n-ブチルアミノ、1,3-ジメチル-n-ブチルアミノ、2,2-ジメチル-n-ブチルアミノ、2,3-ジメチル-n-ブチルアミノ、3,3-ジメチル-n-ブチルアミノ、1-エチル-n-ブチルアミノ、2-エチル-n-ブチルアミノ、1,1,2-トリメチル-n-プロピルアミノ、1,2,2-トリメチル-n-プロピルアミノ、1-エチル-1-メチル-n-プロピルアミノ、1-エチル-2-メチル-n-プロピルアミノ基等が挙げられる。
アラルキルアミノ基の具体例としては、ベンジルアミノ、メトキシカルボニルフェニルメチルアミノ、エトキシカルボニルフェニルメチルアミノ、p-メチルフェニルメチルアミノ、m-メチルフェニルメチルアミノ、o-エチルフェニルメチルアミノ、m-エチルフェニルメチルアミノ、p-エチルフェニルメチルアミノ、2-プロピルフェニルメチルアミノ、4-イソプロピルフェニルメチルアミノ、4-イソブチルフェニルメチルアミノ、ナフチルメチルアミノ、メトキシカルボニルナフチルメチルアミノ、エトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ、メトキシカルボニルフェニルアミノ、エトキシカルボニルフェニルアミノ、ナフチルアミノ、メトキシカルボニルナフチルアミノ、エトキシカルボニルナフチルアミノ、アントラニルアミノ、ピレニルアミノ、ビフェニルアミノ、ターフェニルアミノ、フルオレニルアミノ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ、メトキシカルボニルフェニルアミノ、エトキシカルボニルフェニルアミノ、ナフチルアミノ、メトキシカルボニルナフチルアミノ、エトキシカルボニルナフチルアミノ、アントラニルアミノ、ピレニルアミノ、ビフェニルアミノ、ターフェニルアミノ、フルオレニルアミノ基等が挙げられる。
アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基としては、モノアルコキシシリル基含有アルキルアミノ、ジアルコキシシリル基含有アルキルアミノ、トリアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基のいずれでもよく、その具体例としては、3-トリメトキシシリルプロピルアミノ、3-トリエトキシシリルプロピルアミノ、3-ジメチルエトキシシリルプロピルアミノ、3-メチルジエトキシシリルプロピルアミノ、N-(2-アミノエチル)-3-ジメチルメトキシシリルプロピルアミノ、N-(2-アミノエチル)-3-メチルジメトキシシリルプロピルアミノ、N-(2-アミノエチル)-3-トリメトキシシリルプロピルアミノ基等が挙げられる。
アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ、ナフトキシ、アントラニルオキシ、ピレニルオキシ、ビフェニルオキシ、ターフェニルオキシ、フルオレニルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基の具体例としては、ベンジルオキシ、p-メチルフェニルメチルオキシ、m-メチルフェニルメチルオキシ、o-エチルフェニルメチルオキシ、m-エチルフェニルメチルオキシ、p-エチルフェニルメチルオキシ、2-プロピルフェニルメチルオキシ、4-イソプロピルフェニルメチルオキシ、4-イソブチルフェニルメチルオキシ、α-ナフチルメチルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基の具体例としては、ベンジルオキシ、p-メチルフェニルメチルオキシ、m-メチルフェニルメチルオキシ、o-エチルフェニルメチルオキシ、m-エチルフェニルメチルオキシ、p-エチルフェニルメチルオキシ、2-プロピルフェニルメチルオキシ、4-イソプロピルフェニルメチルオキシ、4-イソブチルフェニルメチルオキシ、α-ナフチルメチルオキシ基等が挙げられる。
これらの基は、トリアジン環上のハロゲン原子を対応する置換基を与える化合物で置換することで容易に導入することができ、例えば、下記式スキーム3に示されるように、アニリン誘導体を加えて反応させることで、少なくとも1つの末端にフェニルアミノ基を有する高分岐重合体(23)が得られる。
この際、有機モノアミンの同時仕込みを行う、すなわち、有機モノアミンの存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と、ジアミノアリール化合物とを反応させることで、ハイパーブランチポリマーの剛直性が緩和された、分岐度の低い柔らかいハイパーブランチポリマーを得ることができる。
この手法によって得られたハイパーブランチポリマーは、反応性希釈剤への溶解性(凝集抑制)や、架橋性に優れたものとなる。
ここで、有機モノアミンとしては、アルキルモノアミン、アラルキルモノアミン、アリールモノアミンのいずれを用いることもできる。
この手法によって得られたハイパーブランチポリマーは、反応性希釈剤への溶解性(凝集抑制)や、架橋性に優れたものとなる。
ここで、有機モノアミンとしては、アルキルモノアミン、アラルキルモノアミン、アリールモノアミンのいずれを用いることもできる。
アルキルモノアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、n-ブチルアミン、イソブチルアミン、s-ブチルアミン、t-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、1-メチル-n-ブチルアミン、2-メチル-n-ブチルアミン、3-メチル-n-ブチルアミン、1,1-ジメチル-n-プロピルアミン、1,2-ジメチル-n-プロピルアミン、2,2-ジメチル-n-プロピルアミン、1-エチル-n-プロピルアミン、n-ヘキシルアミン、1-メチル-n-ペンチルアミン、2-メチル-n-ペンチルアミン、3-メチル-n-ペンチルアミン、4-メチル-n-ペンチルアミン、1,1-ジメチル-n-ブチルアミン、1,2-ジメチル-n-ブチルアミン、1,3-ジメチル-n-ブチルアミン、2,2-ジメチル-n-ブチルアミン、2,3-ジメチル-n-ブチルアミン、3,3-ジメチル-n-ブチルアミン、1-エチル-n-ブチルアミン、2-エチル-n-ブチルアミン、1,1,2-トリメチル-n-プロピルアミン、1,2,2-トリメチル-n-プロピルアミン、1-エチル-1-メチル-n-プロピルアミン、1-エチル-2-メチル-n-プロピルアミン、2-エチルヘキシルアミン等が挙げられる。
アラルキルモノアミンの具体例としては、ベンジルアミン、p-メトキシカルボニルベンジルアミン、p-エトキシカルボニルフェニルベンジル、p-メチルベンジルアミン、m-メチルベンジルアミン、o-メトキシベンジルアミン等が挙げられる。
アリールモノアミンの具体例としては、アニリン、p-メトキシカルボニルアニリン、p-エトキシカルボニルアニリン、p-メトキシアニリン、1-ナフチルアミン、2-ナフチルアミン、アントラニルアミン、1-アミノピレン、4-ビフェニリルアミン、o-フェニルアニリン、4-アミノ-p-ターフェニル、2-アミノフルオレン等が挙げられる。
アリールモノアミンの具体例としては、アニリン、p-メトキシカルボニルアニリン、p-エトキシカルボニルアニリン、p-メトキシアニリン、1-ナフチルアミン、2-ナフチルアミン、アントラニルアミン、1-アミノピレン、4-ビフェニリルアミン、o-フェニルアニリン、4-アミノ-p-ターフェニル、2-アミノフルオレン等が挙げられる。
この場合、有機モノアミンの使用量は、ハロゲン化シアヌル化合物に対して、0.05~500当量とすることが好ましく、0.05~120当量がより好ましく、0.05~50当量がより一層好ましい。
この場合の反応温度は、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60~150℃が好ましく、80~150℃がより好ましく、80~120℃がより一層好ましい。
ただし、上述のとおり、有機モノアミン、ハロゲン化シアヌル化合物、ジアミノアリール化合物の3成分の混合は、上述した低温下で行うことが好ましく、また、低温仕込み後は、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
また、ハロゲン化シアヌル化合物とジアミノアリール化合物の2成分の混合を上述した低温下で行った後、当該低温下で、有機モノアミンを加え、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行ってもよい。
また、このような有機モノアミンの存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と、ジアミノアリール化合物とを反応させる反応は、上述と同様の有機溶媒を用いて行ってもよい。
この場合の反応温度は、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60~150℃が好ましく、80~150℃がより好ましく、80~120℃がより一層好ましい。
ただし、上述のとおり、有機モノアミン、ハロゲン化シアヌル化合物、ジアミノアリール化合物の3成分の混合は、上述した低温下で行うことが好ましく、また、低温仕込み後は、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
また、ハロゲン化シアヌル化合物とジアミノアリール化合物の2成分の混合を上述した低温下で行った後、当該低温下で、有機モノアミンを加え、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行ってもよい。
また、このような有機モノアミンの存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と、ジアミノアリール化合物とを反応させる反応は、上述と同様の有機溶媒を用いて行ってもよい。
一方、式(A)で示される反応性希釈剤において、R102およびR104は、互いに独立して、水素原子、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または重合性炭素-炭素二重結合含有基を表し、R103は、水素原子、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表すが、本発明においては、R102およびR104のいずれか一方は重合性炭素-炭素二重結合含有基であり、R102およびR104の両者が同時に重合性炭素-炭素二重結合含有基となることはない。
中でもR102としては、水素原子、メチル基が好ましく、R103としては、トリアジン環含有重合体との水素結合形成能を確保するという点から、水素原子が好ましい。
中でもR102としては、水素原子、メチル基が好ましく、R103としては、トリアジン環含有重合体との水素結合形成能を確保するという点から、水素原子が好ましい。
炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、1-メチル-n-ブチル、2-メチル-n-ブチル、3-メチル-n-ブチル、1,1-ジメチル-n-プロピル、1,2-ジメチル-n-プロピル、2,2-ジメチル-n-プロピル、1-エチル-n-プロピル、n-ヘキシル、1-メチル-n-ペンチル、2-メチル-n-ペンチル、3-メチル-n-ペンチル、4-メチル-n-ペンチル、1,1-ジメチル-n-ブチル、1,2-ジメチル-n-ブチル、1,3-ジメチル-n-ブチル、2,2-ジメチル-n-ブチル、2,3-ジメチル-n-ブチル、3,3-ジメチル-n-ブチル、1-エチル-n-ブチル、2-エチル-n-ブチル、1,1,2-トリメチル-n-プロピル、1,2,2-トリメチル-n-プロピル、1-エチル-1-メチル-n-プロピル、1-エチル-2-メチル-n-プロピル、n-ヘプチル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、n-ノニル、n-デシル基等が挙げられる。
好ましくは、炭素数1~5のアルキル基である。
好ましくは、炭素数1~5のアルキル基である。
重合性炭素-炭素二重結合含有基としては、特に限定されるものではないが、炭素数2~10、好ましくは炭素数2~5の炭素-炭素二重結合含有炭化水素基(アルケニル基)が好ましく、例えば、エテニル(ビニル)、n-1-プロペニル、n-2-プロペニル(アリル基)、1-メチルエテニル、n-1-ブテニル、n-2-ブテニル、n-3-ブテニル、2-メチル-1-プロペニル、2-メチル-2-プロペニル、1-エチルエテニル、1-メチル-1-プロペニル、1-メチル-2-プロペニル、n-1-ペンテニル、n-2-ペンテニル、n-3-ペンテニル、n-4-ペンテニル、1-n-プロピルエテニル、1-メチル-1-ブテニル、1-メチル-2-ブテニル、1-メチル-3-ブテニル、2-エチル-2-プロペニル、2-メチル-1-ブテニル、2-メチル-2-ブテニル、2-メチル-3-ブテニル、3-メチル-1-ブテニル、3-メチル-2-ブテニル、3-メチル-3-ブテニル、1,1-ジメチル-2-プロペニル、1-i-プロピルエテニル、1,2-ジメチル-1-プロペニル、1,2-ジメチル-2-プロペニル、n-1-ヘキセニル、n-2-ヘキセニル、n-3-ヘキセニル、n-4-ヘキセニル、n-5-ヘキセニル、n-ヘプテニル、n-オクテニル、n-ノネニル、n-デセニル基等が挙げられる。
式(A)で示される反応性希釈剤の具体例としては、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-アリルホルムアミド、N-アリルアセトアミド、4-アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられるが、N-ビニルホルムアミド、4-アクリロイルモルホリン、N-ジメチルアクリルアミド、N-ジエチルアクリルアミドが好ましい。
なお、反応性希釈剤は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、反応性希釈剤は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
式(A)で示される反応性希釈剤の使用量は特に限定されるものではなく、トリアジン環含有重合体100質量部に対し、1~200質量部が好ましいが、得られるマイクロレンズの屈折率向上の程度を考慮すると、その下限は、好ましく5質量部、より好ましくは10質量部であり、その上限は、好ましくは150質量部、より好ましくは100質量部である。
本発明のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物は、式(1)で示されるトリアジン環含有重合体と、式(A)で示される反応性希釈剤とを含むものであれば、これら2成分のみから構成されるものでも、これら2成分に加えて、例えば、架橋剤、レベリング剤、界面活性剤、シランカップリング剤などのその他の添加剤が含まれていてもよい。
架橋剤としては、特に限定されるものではなく、光硬化可能な公知の架橋剤から適宜選択して用いることができるが、本発明の組成物に用いられるトリアジン環含有重合体は、特に、アリル系モノマーや、(メタ)アクリル系モノマー/オリゴマーとの相溶性に優れているため、架橋剤として、これらのモノマーを用いることが好ましい。
アリル系モノマーの具体例としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。
(メタ)アクリル系モノマーの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メチル)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトンアクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラヒドロフランアクリレート、ウレタンアクリレート等が挙げられる。
アリル系モノマーの具体例としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。
(メタ)アクリル系モノマーの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メチル)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトンアクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラヒドロフランアクリレート、ウレタンアクリレート等が挙げられる。
市販の(メタ)アクリル系モノマーとしては、商品名 EBECRYL(登録商標)80、436、438、446、450、505、524、525、770、800、810、811、812、830、846、851、852、853、1870、884、885、600、605、645、648、860、1606、3500、3608、3700、3701、3702、3703、3708、6040、303、767(ダイセル・サイテック(株)製);NKエステルA-200、同A-400、同A-600、同A-1000、同A-9300(イソシアヌル酸トリス(2-アクリロイルオキシエチル))、同A-9300-1CL、同A-DPH、同A-TMPT、同A-DCP、同A-HD-N、同UA-53H、同1G、同2G、同3G、同4G、同9G、同14G、同23G、同ABE-300、同A-BPE-4、同A-BPE-6、同A-BPE-10、同A-BPE-20、同A-BPE-30、同BPE-80N、同BPE-100N、同BPE-200、同BPE-500、同BPE-900、同BPE-1300N、同A-GLY-3E、同A-GLY-9E、同A-GLY-20E、同A-TMPT-3EO、同A-TMPT-9EO、同ATM-4E、同ATM-35E、同TMPT、同DCP、同NPG、同HD-N、同A-LEN-10、NKポリマー バナレジンGH-1203(以上、新中村化学工業(株)製);KAYARAD(登録商標)DPEA-12、同PEG400DA、同THE-330、同RP-1040、同DPHA、同NPGDA、同PET30(以上、日本化薬(株)製);M-210、M-350(以上、東亞合成(株)製)等が挙げられる。
ウレタンアクリレートは、1個以上の重合性不飽和結合と2個以上のウレタン結合を有している化合物で、これも市販品として入手でき、その具体例としては、商品名ビームセット(登録商標)102、502H、505A-6、510、550B、551B、575、575CB、EM-90、EM-92(荒川化学工業(株)製);商品名フォトマー(登録商標)6008、6210(サンノプコ(株)製);商品名NKオリゴ U-2PPA、U-4HA、U-6HA、U-15HA、UA-32P、U-324A、U-4H、U-6H、UA-160TM(2-ヒドロキシエチルアクリレート、イソホロンジイソシアネート、ポリテトラメチレングリコールの反応生成物)、UA-122P、UA-2235PE、UA-340P、UA-5201、UA-512(新中村化学工業(株)製);商品名アロニックス(登録商標)M-1100、M-1200、M-1210、M-1310、M-1600、M-1960、M-5700(東亞合成(株)製);商品名AH-600、AT606、UA-306H、UF-8001(共栄社化学(株)製);商品名カヤラッド(登録商標)UX-2201、UX-2301、UX-3204、UX-3301、UX-4101、UX-6101、UX-7101(日本化薬(株)製);商品名、紫光(登録商標)UV-1700B、UV-3000B、UV-6100B、UV-6300B、UV-7000、UV-7600B、UV-7640B、UV-7605B、UV-2010B、UV-6630B、UV-7510B、UV-7461TE、UV-3310B、UV-6640B(日本合成化学工業(株)製);商品名アートレジンUN-1255、UN-5200、UN-7700、UN-333、UN-905、HDP-4T、HMP-2、UN-901T、UN-3320HA、UN-3320HB、UN-3320HC、UN-3320HS、H-61、HDP-M20、UN-5500、UN-5507(根上工業(株)製);商品名 EBECRYL(登録商標)6700、204、205、210、215、220、6202、230、244、245、254、264、265、270、280/15IB、284、285、294/25HD、1259、1290K、1748、2002、2220、4820、4833、4842、4858、4866、5129、6602、8210、8301、8307、8402、8405、8411、8804、8807、9260、9270、8311、8701、9227EA、KRM-8200、KRM-7735、KRM-8296、KRM-8452(ダイセル・サイテック(株)製);UV硬化型ウレタンアクリレートアクリット8UX-015A(大成ファインケミカル(株)製)等が挙げられる。
マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物と、架橋剤との使用比率は、組成物中において、トリアジン環含有重合体と架橋剤とが相溶し、均一溶液が調製できる範囲であれば特に限定されるものではなく、質量比で、トリアジン環含有重合体:架橋剤=1:10~10:1程度とすることができるが、得られるマイクロレンズの屈折率をより高めることを考慮すると、1:7~7:1が好ましく、1:5~5:1がより好ましく、1:3~3:1がより一層好ましい。
また、本発明のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物には、光ラジカル重合開始剤を添加してもよい。
光ラジカル重合開始剤としても、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのベンゾイルベンゾエート、アミロキシムエステル、オキシムエステル類、テトラメチルチウラムモノサルファイドおよびチオキサントン類等が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。光開裂型の光ラジカル重合開始剤については、最新UV硬化技術(159頁、発行人:高薄一弘、発行所:(株)技術情報協会、1991年発行)に記載されている。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、BASF社製 商品名:イルガキュア 127、184、369、379、379EG、651、500、754、819、903、907、784、2959、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61、OXE01、OXE02、ダロキュア 1116、1173、MBF、BASF社製 商品名:ルシリン TPO、UCB社製 商品名:ユベクリル P36、フラテツリ・ランベルティ社製 商品名:エザキュアー KIP150、KIP65LT、KIP100F、KT37、KT55、KTO46、KIP75/B等が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤を用いる場合、(メタ)アクリル系モノマー100質量部に対して、0.1~200質量部の範囲で使用することが好ましく、1~150質量部の範囲で使用することがより好ましい。
光ラジカル重合開始剤としても、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのベンゾイルベンゾエート、アミロキシムエステル、オキシムエステル類、テトラメチルチウラムモノサルファイドおよびチオキサントン類等が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。光開裂型の光ラジカル重合開始剤については、最新UV硬化技術(159頁、発行人:高薄一弘、発行所:(株)技術情報協会、1991年発行)に記載されている。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、BASF社製 商品名:イルガキュア 127、184、369、379、379EG、651、500、754、819、903、907、784、2959、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61、OXE01、OXE02、ダロキュア 1116、1173、MBF、BASF社製 商品名:ルシリン TPO、UCB社製 商品名:ユベクリル P36、フラテツリ・ランベルティ社製 商品名:エザキュアー KIP150、KIP65LT、KIP100F、KT37、KT55、KTO46、KIP75/B等が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤を用いる場合、(メタ)アクリル系モノマー100質量部に対して、0.1~200質量部の範囲で使用することが好ましく、1~150質量部の範囲で使用することがより好ましい。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップEF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製(旧(株)ジェムコ製))、商品名メガファックF171、F173、R-08、R-30、R-40、F-553、F-554、RS-75、RS-72-K(DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、商品名アサヒガードAG710,サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、BYK-302、BYK-307、BYK-322、BYK-323、BYK-330、BYK-333、BYK-370、BYK-375、BYK-378(ビックケミー・ジャパン(株)製)、KL-402、KL-404、LE-604、LE-605(共栄社化学(株)製)等が挙げられる。
これらの界面活性剤は、単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の使用量は、トリアジン環含有重合体100質量部に対して0.0001~5質量部が好ましく、0.001~1質量部がより好ましく、0.01~0.5質量部がより一層好ましい。
これらの界面活性剤は、単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の使用量は、トリアジン環含有重合体100質量部に対して0.0001~5質量部が好ましく、0.001~1質量部がより好ましく、0.01~0.5質量部がより一層好ましい。
本発明のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物は、光ナノインプリント法にて簡便かつ効率的にマイクロレンズアレイに成形することができる。
具体的には、透明基板上に、本発明の組成物を載せ、その上からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状のモールドを圧着した後、光照射して組成物を硬化させてマイクロレンズアレイとすることができる。得られたマイクロレンズアレイを、適宜切断することでマイクロレンズが得られる。
基板上に組成物を載せる方法は任意であり、例えば、スピンコート法、フローコート法、インクジェット法、ジェットディスペンサー法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法を採用できる。
具体的には、透明基板上に、本発明の組成物を載せ、その上からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状のモールドを圧着した後、光照射して組成物を硬化させてマイクロレンズアレイとすることができる。得られたマイクロレンズアレイを、適宜切断することでマイクロレンズが得られる。
基板上に組成物を載せる方法は任意であり、例えば、スピンコート法、フローコート法、インクジェット法、ジェットディスペンサー法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法を採用できる。
また、透明基板としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、プラスチック、ガラス、石英、セラミックス等からなる基材等が挙げられる。
成形に用いられるモールドの材質としては、特に限定されるものではないが、シリコーン樹脂が好適である。
光照射する場合の条件は、特に限定されるものではなく、用いるトリアジン環含有重合体および架橋剤に応じて、適宜な照射エネルギーおよび時間を採用すればよい。
成形に用いられるモールドの材質としては、特に限定されるものではないが、シリコーン樹脂が好適である。
光照射する場合の条件は、特に限定されるものではなく、用いるトリアジン環含有重合体および架橋剤に応じて、適宜な照射エネルギーおよび時間を採用すればよい。
以上のようにして得られた本発明のマイクロレンズは、透明性に優れているだけでなく、高屈折率かつ低アッベ数という特徴を有しており、デジタルカメラ、ビデオカメラ、スマートフォン搭載カメラ等のレンズとして好適に用いることができる。
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置は以下のとおりである。
(1)GPC(ゲル浸透クロマトグラフィ)
装置:SHIMADZU社製 SCL-10Avp GPCに改造
カラム:Shodex K-804L+K-805L
カラム温度:60℃
溶媒: N-メチル-2-ピロリドン(0.1%LiCl添加)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
(2)全光線透過率,ヘイズ
装置:日本電色工業(株)製 NDH5000
(3)屈折率(薄膜)
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE
(4)屈折率(厚膜)およびアッベ数
装置:Metricon社製 Metricon 2010/M プリズムカプラ
(5)示差熱天秤(TG-DTA)
装置:(株)リガク製 TG-8120
昇温速度:10℃/分
測定温度:20~500℃
(6)DSC
装置:NETZSCH製 DSC 204F1 Phoenix
昇温速度:30℃/分
測定温度:25~300℃
(7)ナノインプリンター
装置:明昌機工(株) NM-0801HB
ランプ:(株)東芝製 ショートアーク水銀灯
(1)GPC(ゲル浸透クロマトグラフィ)
装置:SHIMADZU社製 SCL-10Avp GPCに改造
カラム:Shodex K-804L+K-805L
カラム温度:60℃
溶媒: N-メチル-2-ピロリドン(0.1%LiCl添加)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
(2)全光線透過率,ヘイズ
装置:日本電色工業(株)製 NDH5000
(3)屈折率(薄膜)
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE
(4)屈折率(厚膜)およびアッベ数
装置:Metricon社製 Metricon 2010/M プリズムカプラ
(5)示差熱天秤(TG-DTA)
装置:(株)リガク製 TG-8120
昇温速度:10℃/分
測定温度:20~500℃
(6)DSC
装置:NETZSCH製 DSC 204F1 Phoenix
昇温速度:30℃/分
測定温度:25~300℃
(7)ナノインプリンター
装置:明昌機工(株) NM-0801HB
ランプ:(株)東芝製 ショートアーク水銀灯
窒素下、500mL四口フラスコに、1,3-フェニレンジアミン[1](8.80g、81.3mmol、アミノケム社製)、アニリン(2.53g、27.1mmol、純正化学(株)製)、およびN,N-ジメチルアセトアミド(288.0g、純正化学(株)製、以下DMAc)を仕込み、-15℃まで冷却した。このアミン溶液に、内温-15~-10℃を維持したまま2,4,5-トリクロロ-1,3,5-トリアジン[2](20g、108.5mmol、エポニックデグザ社製)を10分かけて粉末投入した。その後、-10℃で1時間撹拌し、この反応溶液を、予め1000mL四口フラスコにDMAc(235.8g、純正化学(株)製)を加えてオイルバスで85℃に加熱してある槽へ送液ポンプにより30分間かけて滴下し、2時間撹拌して重合した。
その後、アニリン(26.9g、288.5mmol、純正化学(株)製)を加え、3時間撹拌して反応を終了した。氷浴により室温まで冷却後、反応溶液を28%アンモニア水溶液(65.9g)とイオン交換水(1000g)との混合溶液に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、ポリマーの湿品を得た。得られたポリマーの湿品を、テトラヒドロフラン(280g、以下THF)と28%アンモニア水溶液(65.9g)の混合溶液に再溶解させ、30分間撹拌した後、40℃まで昇温して分液した。有機層を回収し、酢酸アンモニウムを少量溶かしたイオン交換水(1500g)にて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過して減圧乾燥機で130℃、8時間乾燥し、目的とする高分子化合物[3](以下、HB-TmDAL-T)23.2gを得た。
HB-TmDAL-TのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは3330、多分散度Mw/Mnは2.68であった。
その後、アニリン(26.9g、288.5mmol、純正化学(株)製)を加え、3時間撹拌して反応を終了した。氷浴により室温まで冷却後、反応溶液を28%アンモニア水溶液(65.9g)とイオン交換水(1000g)との混合溶液に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、ポリマーの湿品を得た。得られたポリマーの湿品を、テトラヒドロフラン(280g、以下THF)と28%アンモニア水溶液(65.9g)の混合溶液に再溶解させ、30分間撹拌した後、40℃まで昇温して分液した。有機層を回収し、酢酸アンモニウムを少量溶かしたイオン交換水(1500g)にて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過して減圧乾燥機で130℃、8時間乾燥し、目的とする高分子化合物[3](以下、HB-TmDAL-T)23.2gを得た。
HB-TmDAL-TのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは3330、多分散度Mw/Mnは2.68であった。
[ポリマーの熱分析]
HB-TmDAL-Tについて、DSCによりガラス転移温度(Tg)を、TG-DTAにより5%重量減少温度(Td5%)を、それぞれ測定したところ、Tgは131.5℃であり、Td5%は360.5℃であった。
[ポリマーの屈折率測定]
空気下、10mLサンプル瓶に上記合成例1で得られた高分子化合物0.4000gを加え、溶媒としてシクロペンタノン1.6000gを加え、ミックスローター(110rpm)を用いて室温にて完全に溶解させ、溶液が均一になるまで1時間撹拌した。撹拌後、溶質は完全に溶解し、薄黄色透明溶液として、固形分20質量%のポリマーワニスを得た。
ポリマーワニスを石英基板上にスピンコーターを用いて1000rpm(30秒)の条件でスピンコートし、大気下、130℃のホットプレートで3分間の焼成を行い、薄膜を得た。薄膜の屈折率は、550nmの波長において、1.764を示し、高屈折率材料であることがわかった。
HB-TmDAL-Tについて、DSCによりガラス転移温度(Tg)を、TG-DTAにより5%重量減少温度(Td5%)を、それぞれ測定したところ、Tgは131.5℃であり、Td5%は360.5℃であった。
[ポリマーの屈折率測定]
空気下、10mLサンプル瓶に上記合成例1で得られた高分子化合物0.4000gを加え、溶媒としてシクロペンタノン1.6000gを加え、ミックスローター(110rpm)を用いて室温にて完全に溶解させ、溶液が均一になるまで1時間撹拌した。撹拌後、溶質は完全に溶解し、薄黄色透明溶液として、固形分20質量%のポリマーワニスを得た。
ポリマーワニスを石英基板上にスピンコーターを用いて1000rpm(30秒)の条件でスピンコートし、大気下、130℃のホットプレートで3分間の焼成を行い、薄膜を得た。薄膜の屈折率は、550nmの波長において、1.764を示し、高屈折率材料であることがわかった。
[比較合成例1]高分子化合物[3]の合成
窒素下、200mL四口フラスコに、DMAc(66.1g)をアセトン/ドライアイス浴で-15℃まで冷却し、2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジン(18.44g、0.1mol、エポニックデグザ社製)を加えて溶解した。その後、300mL四口フラスコに、DMAc99.14gに溶解したm-フェニレンジアミン(13.52g、0.125mol、デュポン社製)を-15℃に冷却し、予め-15℃に冷却した2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンのDMAc溶液を120分かけて滴下した。滴下後30分撹拌した後、アニリン(3.17g、0.034mol)を15分かけて滴下した。滴下後30分撹拌し、この反応溶液を、予め500mL四口フラスコにDMAc135.18gを加え、オイルバスで90℃に加熱してある槽へ、送液ポンプを用いて30分かけて滴下し、2時間撹拌して重合した。
その後、アニリン(24.77g、0.266mol)を加え、3時間撹拌して反応を停止した。室温まで放冷後、28%アンモニア水溶液(60.71g)とイオン交換水(922.1g)との混合溶液に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、得られたポリマーの湿品をTHF(258.2g)と28%アンモニア水溶液(60.71g)との混合溶液に加えて40℃で30分撹拌した。撹拌後、30分静置することで分液し、有機層を取り出した。取り出した有機層の濃度調整をTHFにて行った後、再度、28%アンモニア水溶液(60.71g)を加え、40℃で撹拌した後、分液し、有機層を取り出した。有機層の濃度調整を行い、この溶液を28%アンモニア水溶液(94.11g)とイオン交換水(1383g)との混合溶液中に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、20時間乾燥し、目的とする高分子化合物[3](以下、HB-TmDAと略す)25.7gを得た。
HB-TmDAのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは10200、多分散度Mw/Mnは6.5であった。
窒素下、200mL四口フラスコに、DMAc(66.1g)をアセトン/ドライアイス浴で-15℃まで冷却し、2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジン(18.44g、0.1mol、エポニックデグザ社製)を加えて溶解した。その後、300mL四口フラスコに、DMAc99.14gに溶解したm-フェニレンジアミン(13.52g、0.125mol、デュポン社製)を-15℃に冷却し、予め-15℃に冷却した2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンのDMAc溶液を120分かけて滴下した。滴下後30分撹拌した後、アニリン(3.17g、0.034mol)を15分かけて滴下した。滴下後30分撹拌し、この反応溶液を、予め500mL四口フラスコにDMAc135.18gを加え、オイルバスで90℃に加熱してある槽へ、送液ポンプを用いて30分かけて滴下し、2時間撹拌して重合した。
その後、アニリン(24.77g、0.266mol)を加え、3時間撹拌して反応を停止した。室温まで放冷後、28%アンモニア水溶液(60.71g)とイオン交換水(922.1g)との混合溶液に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、得られたポリマーの湿品をTHF(258.2g)と28%アンモニア水溶液(60.71g)との混合溶液に加えて40℃で30分撹拌した。撹拌後、30分静置することで分液し、有機層を取り出した。取り出した有機層の濃度調整をTHFにて行った後、再度、28%アンモニア水溶液(60.71g)を加え、40℃で撹拌した後、分液し、有機層を取り出した。有機層の濃度調整を行い、この溶液を28%アンモニア水溶液(94.11g)とイオン交換水(1383g)との混合溶液中に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、20時間乾燥し、目的とする高分子化合物[3](以下、HB-TmDAと略す)25.7gを得た。
HB-TmDAのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは10200、多分散度Mw/Mnは6.5であった。
[ポリマーの熱分析]
HB-TmDAについて、DSCによりガラス転移温度(Tg)を、TG-DTAにより5%重量減少温度(Td5%)を、それぞれ測定したところ、Tgは200.0℃であり、Td418.5℃であった。
HB-TmDAについて、DSCによりガラス転移温度(Tg)を、TG-DTAにより5%重量減少温度(Td5%)を、それぞれ測定したところ、Tgは200.0℃であり、Td418.5℃であった。
[2]アクリレート樹脂との相溶性
[実施例1-1]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T4.0000gを加え、これに反応性希釈剤であるN-ビニルホルムアミド(以下、NVF)6.0000gを加え、室温にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが40質量%のワニスを得た。
次いで、この40質量%のワニス0.6000gにイソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製)、以下IBXA)1.4000g(質量比3:7)を加え、これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を得た。
[実施例1-1]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T4.0000gを加え、これに反応性希釈剤であるN-ビニルホルムアミド(以下、NVF)6.0000gを加え、室温にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが40質量%のワニスを得た。
次いで、この40質量%のワニス0.6000gにイソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製)、以下IBXA)1.4000g(質量比3:7)を加え、これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を得た。
[実施例1-2,1-3]
40質量%のワニスとIBXAの質量比が、それぞれ5:5、8:2となるようにした以外は、実施例1-1と同様にして各マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を得た。
40質量%のワニスとIBXAの質量比が、それぞれ5:5、8:2となるようにした以外は、実施例1-1と同様にして各マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を得た。
[比較例1-1~1-3]
比較合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAを用いた以外は、実施例1-1~1-3と同様にして、40質量%のワニスと、IBXAとの質量比が、3:7、5:5、8:2の各組成物を得た。
比較合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAを用いた以外は、実施例1-1~1-3と同様にして、40質量%のワニスと、IBXAとの質量比が、3:7、5:5、8:2の各組成物を得た。
以上で調製した各組成物の相溶性を評価した。相溶性は目視にて確認し、その評価基準は、ポリマーが析出することなく完全に溶解し、透明な溶液となる場合を○、IBXAと混ぜたことで溶液が白濁、もしくはポリマーが析出した場合を×とした。結果を表1,2に示す。
表1,2に示されるように、分子量を低下させたことで、ポリマーのNVFに対しての溶解性が向上するとともに、アクリレートに対しても相溶性が高くなっていることが確認された。なお、比較例1-3では、NVF量が多いため、相溶したものと推察される。
[3]マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物の調製および高屈折率マイクロレンズの作製
[実施例2-1]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T5.0000gを加え、これに反応性モノマーとしてNVF5.0000gを加え、室温にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが50質量%のワニスを得た。
次いで、この50質量%のワニス4.0000gにウレタンアクリレート(8UX-015A、大成ファインケム(株)製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらにレベリング剤としてBYK-333(ビックケミー・ジャパン(株)製)0.005g(50質量%ワニスと8UX-015Aを100質量部とし、これに対して0.1質量部)を加えた。最後に光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスと8UX-015Aを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TN50-8UX)を得た。
[実施例2-1]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T5.0000gを加え、これに反応性モノマーとしてNVF5.0000gを加え、室温にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが50質量%のワニスを得た。
次いで、この50質量%のワニス4.0000gにウレタンアクリレート(8UX-015A、大成ファインケム(株)製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらにレベリング剤としてBYK-333(ビックケミー・ジャパン(株)製)0.005g(50質量%ワニスと8UX-015Aを100質量部とし、これに対して0.1質量部)を加えた。最後に光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスと8UX-015Aを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TN50-8UX)を得た。
[実施例2-2]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T5.0000gを加え、これに反応性希釈剤としてNVF4.0000gと4-アクリロイルモルホリン(以下、ACMO)1.0000gとを加え、室温にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが50質量%のワニスを得た。
次いで、この50質量%のワニス5.0000gにレベリング剤としてBYK-333(ビックケミー・ジャパン(株)製)0.005g(50質量%ワニス100質量部に対して0.1質量部)を加え、光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.2500g(50質量%ワニスを100質量部に対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、トリアジン系高分岐ポリマーが49質量%のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(HB-TmDAL-TNA50)を得た。
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T5.0000gを加え、これに反応性希釈剤としてNVF4.0000gと4-アクリロイルモルホリン(以下、ACMO)1.0000gとを加え、室温にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが50質量%のワニスを得た。
次いで、この50質量%のワニス5.0000gにレベリング剤としてBYK-333(ビックケミー・ジャパン(株)製)0.005g(50質量%ワニス100質量部に対して0.1質量部)を加え、光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.2500g(50質量%ワニスを100質量部に対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、トリアジン系高分岐ポリマーが49質量%のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(HB-TmDAL-TNA50)を得た。
[屈折率の測定]
上記実施例2-1,2-2で得られたTN50-8UX,HB-TmDAL-TNA50のそれぞれを、石英基板上にスピンコーターを用いて2000rpm(30秒)の条件でスピンコートし、その後、窒素下、積算光量1000mJ/cm2でUV硬化し、高分岐ポリマーの薄膜を得た。
上記で得られた薄膜の屈折率およびアッベ数をプリズムカプラにより測定した。波長550nmでの屈折率は、TN50-8UXが1.6259、TNA50が1.6428であり、いずれも1.6を超える屈折率を示した。また、アッベ数は、TN50-8UXが22.2、TNA50が19.6といずれも低アッベ数であった。
上記実施例2-1,2-2で得られたTN50-8UX,HB-TmDAL-TNA50のそれぞれを、石英基板上にスピンコーターを用いて2000rpm(30秒)の条件でスピンコートし、その後、窒素下、積算光量1000mJ/cm2でUV硬化し、高分岐ポリマーの薄膜を得た。
上記で得られた薄膜の屈折率およびアッベ数をプリズムカプラにより測定した。波長550nmでの屈折率は、TN50-8UXが1.6259、TNA50が1.6428であり、いずれも1.6を超える屈折率を示した。また、アッベ数は、TN50-8UXが22.2、TNA50が19.6といずれも低アッベ数であった。
[マイクロレンズアレイの作製]
上記実施例2-1,2-2で調製したTN50-8UX,HB-TmDAL-TNA50のそれぞれ0.0100gをガラス基板上に載せ、その上方からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状シリコンモールド((株)協同インターナショナル製 レンズサイズ:φ40μm×深さ16.5μm)を150Nの圧力で圧着させた。その後、4mW/cm2(365nm検出)で250秒間ガラス面からUV露光して硬化させた。硬化後、モールドを剥離し、ガラス基板上に形成されたマイクロレンズアレイを得た。
得られたマイクロレンズアレイをSEM観察したところ、図1,2に示されるように、きれいにレンズ形状が転写されていることが確認された。
上記実施例2-1,2-2で調製したTN50-8UX,HB-TmDAL-TNA50のそれぞれ0.0100gをガラス基板上に載せ、その上方からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状シリコンモールド((株)協同インターナショナル製 レンズサイズ:φ40μm×深さ16.5μm)を150Nの圧力で圧着させた。その後、4mW/cm2(365nm検出)で250秒間ガラス面からUV露光して硬化させた。硬化後、モールドを剥離し、ガラス基板上に形成されたマイクロレンズアレイを得た。
得られたマイクロレンズアレイをSEM観察したところ、図1,2に示されるように、きれいにレンズ形状が転写されていることが確認された。
[4]マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物の調製およびその硬化膜の作製
[実施例3-1]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T5.0000gを加え、これに反応性希釈剤としてN-ジメチルアクリルアミド(以下、DMAA)5.0000gを加え、50℃にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)を得た。
次いで、この50質量%のワニス4.0000gにトリアリルシアヌレート(TAC、エボニック社製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとTACを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-TAC)を得た。
[実施例3-1]
空気下、10mLサンプル瓶に、合成例1で得られたトリアジン系高分岐ポリマーHB-TmDAL-T5.0000gを加え、これに反応性希釈剤としてN-ジメチルアクリルアミド(以下、DMAA)5.0000gを加え、50℃にて、ミックスローター(110rpm)を用いてポリマーが完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌した。撹拌後、ポリマーが完全に溶解した薄黄色透明溶液として、トリアジン系高分岐ポリマーが50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)を得た。
次いで、この50質量%のワニス4.0000gにトリアリルシアヌレート(TAC、エボニック社製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとTACを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-TAC)を得た。
[実施例3-2]
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにNKエステル A-DCP(新中村化学工業(株)製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとA-DCPを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-DCP)を得た。
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにNKエステル A-DCP(新中村化学工業(株)製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとA-DCPを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-DCP)を得た。
[実施例3-3]
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにNKエステル A-LEN-10(新中村化学工業(株)製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとA-LEN-10を100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-LEN)を得た。
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにNKエステル A-LEN-10(新中村化学工業(株)製)1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとA-LEN-10を100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-LEN)を得た。
[実施例3-4]
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにIBXA1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとIBXAを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-IB)を得た。
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにIBXA1.0000g(質量比4:1)を加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとIBXAを100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-IB)を得た。
[実施例3-5]
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにアダマンチルアクリレート(M-104、出光興産(株)製)1.0000g(質量比4:1)加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとM-104を100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-104)を得た。
実施例3-1で調製した50質量%のワニス(HB-TmDAL-TD50)4.0000gにアダマンチルアクリレート(M-104、出光興産(株)製)1.0000g(質量比4:1)加え、さらに光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア-2959(BASF社製)0.25g(50質量%ワニスとM-104を100質量部とし、これに対して5.00質量部)を加えた。これらを溶質が完全に溶解して溶液が均一になるまで撹拌し、マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物(TD50-104)を得た。
[硬化膜の屈折率]
上記実施例3-1~3-5で調製した各種マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物0.5000gを、Novec1720(3M社製)を用いて離型処理した石英基板上に載せ、同石英基板で挟み込んだ。硬化膜の膜厚は、厚み100μmのシリコンスペーサーを用いて統一した。その後、窒素下、積算光量1000mJ/cm2でUV硬化し、120℃で10分間ポストベイクした後、離型処理した石英基板を剥すことで、硬化膜を得た。
作製した各硬化膜の屈折率およびアッベ数をプリズムカプラにより測定した。結果を表3に示す。
上記実施例3-1~3-5で調製した各種マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物0.5000gを、Novec1720(3M社製)を用いて離型処理した石英基板上に載せ、同石英基板で挟み込んだ。硬化膜の膜厚は、厚み100μmのシリコンスペーサーを用いて統一した。その後、窒素下、積算光量1000mJ/cm2でUV硬化し、120℃で10分間ポストベイクした後、離型処理した石英基板を剥すことで、硬化膜を得た。
作製した各硬化膜の屈折率およびアッベ数をプリズムカプラにより測定した。結果を表3に示す。
表3に示されるように、全ての硬化膜が1.6を超える高い屈折率を示し、また26未満の低アッベ数を示した。
[硬化膜の吸水率]
上記実施例3-1~3-5で調製した各種マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物1.0000gを、Novec1720(3M社製)を用いて離型処理した石英基板上に載せ、同石英基板で挟み込んだ。硬化膜の膜厚は、厚み1mmのシリコンスペーサーを用いて統一した。その後、窒素下、積算光量1000mJ/cm2でUV硬化し、120℃で10分間ポストベイクした後、離型処理した石英基板を剥すことで、硬化膜を得た。
作製した各硬化膜を室温下で水中に24時間浸漬し、浸漬前後の質量変化から吸水率を算出した。結果を表4に示す。
上記実施例3-1~3-5で調製した各種マイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物1.0000gを、Novec1720(3M社製)を用いて離型処理した石英基板上に載せ、同石英基板で挟み込んだ。硬化膜の膜厚は、厚み1mmのシリコンスペーサーを用いて統一した。その後、窒素下、積算光量1000mJ/cm2でUV硬化し、120℃で10分間ポストベイクした後、離型処理した石英基板を剥すことで、硬化膜を得た。
作製した各硬化膜を室温下で水中に24時間浸漬し、浸漬前後の質量変化から吸水率を算出した。結果を表4に示す。
表4に示されるように、TD50-TACのみ46%と非常に高い吸水率であったが、それ以外は2.5%から6%未満と低い値であった。
Claims (10)
- 下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含み、重量平均分子量が500~7,000のトリアジン環含有重合体と、下記式(A)で表される反応性希釈剤と、を含み、溶媒を含まないことを特徴とするマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
{式中、RおよびR′は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表し、
Arは、式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
〔式中、R1~R92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、
R93およびR94は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、
W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR95R96(R95およびR96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR97(R97は、水素原子または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表し、
X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(14)
(式中、R98~R101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、
Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。)で示される基を表す。〕}
(式中、R102およびR104は、互いに独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、または重合性炭素-炭素二重結合含有基を表し、R103は、水素原子、または炭素数1~10のアルキル基を表す。ただし、R102およびR104のいずれか一方は、重合性炭素-炭素二重結合含有基であり、かつ、R102およびR104の両者が同時に重合性炭素-炭素二重結合含有基となることはない。) - 前記式(A)におけるR102およびR103が、ともに水素原子であり、R104が、重合性炭素-炭素二重結合含有基である請求項1記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
- 前記反応性希釈剤が、N-ビニルホルムアミド、4-アクリロイルモルホリン、N-ジメチルアクリルアミド、およびN-ジエチルアクリルアミドから選ばれる1種または2種以上である請求項1または2記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
- さらに架橋剤を含む請求項1~4のいずれか1項記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
- 前記架橋剤が、アリル系モノマー、(メタ)アクリル系モノマーおよび(メタ)アクリル系オリゴマーから選ばれる少なくとも1種である請求項5記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル系モノマーが、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトンアクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラヒドロフランアクリレートおよびウレタンアクリレートから選ばれる1種または2種以上である請求項6記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
- さらに、光ラジカル開始剤を含む請求項6または7記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物。
- 請求項6~8のいずれか1項記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物から得られるマイクロレンズ。
- 請求項6~8のいずれか1項記載のマイクロレンズ用光硬化性樹脂組成物を透明基板上に載せ、その上からナノインプリンターを用いてマイクロレンズ形状のモールドを圧着した後、光照射して前記組成物を硬化させることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
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