WO2018139360A1 - インプリント用光重合性組成物 - Google Patents

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WO2018139360A1
WO2018139360A1 PCT/JP2018/001593 JP2018001593W WO2018139360A1 WO 2018139360 A1 WO2018139360 A1 WO 2018139360A1 JP 2018001593 W JP2018001593 W JP 2018001593W WO 2018139360 A1 WO2018139360 A1 WO 2018139360A1
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mass
photopolymerizable composition
parts
meth
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French (fr)
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偉大 長澤
淳平 小林
加藤 拓
圭介 首藤
由紀 菅原
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日産化学工業株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/44Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics

Definitions

  • the present invention relates to a photopolymerizable composition for imprinting comprising a specific bifunctional (meth) acrylate compound and a monofunctional (meth) acrylate compound, and a photoradical initiator.
  • the photopolymerizable composition for imprinting is excellent in optical properties (transparency, high refractive index, high Abbe number), and can form a cured product in which the amount of warping of the support after imprinting is much smaller than before.
  • Resin lenses are used in electronic devices such as mobile phones, digital cameras, and in-vehicle cameras, and are required to have excellent optical characteristics according to the purpose of the electronic device. Moreover, high durability, for example, heat resistance and weather resistance, and high productivity that can be molded with a high yield are required in accordance with the usage mode.
  • a thermoplastic transparent resin such as a polycarbonate resin, a cycloolefin polymer, and a methacrylic resin has been used.
  • a plurality of lenses are used in the high resolution camera module, but lenses having low wavelength dispersion, that is, lenses having a high Abbe number are mainly used, and an optical material for forming them is required.
  • resin lenses from the injection molding of thermoplastic resins to the press molding using a liquid curable resin at room temperature, in order to improve the yield and production efficiency, and to suppress the optical axis misalignment during lens lamination Transition to wafer level molding has been actively studied.
  • wafer level molding from the viewpoint of productivity, a hybrid lens system in which a lens is formed on a support such as a glass substrate is generally used.
  • Patent Document 1 As a photopolymerizable resin that can be molded at the wafer level, a radically curable resin composition has been conventionally used from the viewpoint of good release from a mold, high transparency, and heat yellowing during solder reflow.
  • Patent Document 1 a radically curable resin composition has been conventionally used from the viewpoint of good release from a mold, high transparency, and heat yellowing during solder reflow.
  • Patent Document 1 the radical curable resin composition described in Patent Document 1 is used, the problem that a support on which a molded body such as a lens is warped becomes obvious after solder reflow.
  • a cured product that can be used as a lens for a high-resolution camera module, has a high Abbe number (for example, 55 or more) and high transparency, and has a small amount of warping of a support such as a glass substrate in a hybrid lens system.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and the cured product exhibits a high Abbe number, a high refractive index, high transparency and heat-resistant yellowing, and a molded product is produced by a hybrid lens system. It is an object of the present invention to provide a photopolymerizable composition suitable for the above.
  • the present inventors compounded a specific bifunctional (meth) acrylate compound and a monofunctional (meth) acrylate compound in a photopolymerizable composition at a predetermined ratio.
  • the cured product (molded product) obtained from the photopolymerizable composition has a high Abbe number ⁇ D (53 or more), exhibits a high transmittance of 90% or more at a wavelength of 410 nm, and is solder reflowed. It was found that the transmittance change before and after (heating at a temperature at which the solder melts) is small (less than ⁇ 3%) and the amount of warping of the support is small (less than 10 ⁇ m), and the present invention has been completed.
  • the first aspect of the present invention includes the following component (a), 10 to 100 parts by mass of the following component (b), component (a) and component (b) with respect to 100 parts by mass of component (a).
  • the bridged cyclic hydrocarbon group is, for example, an organic group having at least one bridge ring selected from the group consisting of a norbornane ring, an adamantane ring, and a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane ring. It is.
  • the photopolymerizable composition for imprints of the present invention further contains 0.1 to 3 parts by mass of a monofunctional thiol compound with respect to 100 parts by mass of the sum of the component (a) and the component (b). Also good.
  • the cured product has a refractive index n D at a wavelength of 589 nm of 1.50 or more and 1.55 or less, and the cured product has an Abbe number ⁇ D of 53 or more and 60 or less. It is.
  • the second aspect of the present invention is a cured product of the photopolymerizable composition for imprints.
  • the 3rd aspect of this invention is a manufacturing method of the resin lens including the process of imprint-molding the said photopolymerizable composition for imprints.
  • the fourth aspect of the present invention is the step of filling the photopolymerizable composition for imprint into the space between the contacting support and the mold, or the space inside the separable mold, and filling the space. It is a manufacturing method of a molded object including the process of exposing and photocuring the photopolymerizable composition made.
  • the mold is also called a mold.
  • the step of taking out and releasing the obtained photocured product, and before, during or after the step of releasing the photopolymerized product, A step of heating later may be further included.
  • the molded body is, for example, a camera module lens.
  • the cured product (molded product) obtained from the photopolymerizable composition is desirable for optical devices, for example, lenses for high resolution camera modules, that is, high Abbe Number, high refractive index and high transparency.
  • the cured product (molded product) has a small change in transmittance before and after heating at a temperature at which the solder melts, and the amount of warping of the support on which the cured product (molded product) is formed is small.
  • the method for producing a molded body using the photopolymerizable composition for imprints of the present invention can particularly efficiently produce a lens for a camera module.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for evaluating the amount of warpage of a glass substrate.
  • the di (meth) acrylate compound that can be used as the component (a) in the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is a di (meth) acrylate compound represented by the formula (1).
  • Examples of the di (meth) acrylate compound include ethoxy-modified hydrogenated bisphenol A diacrylate, ethoxy-modified hydrogenated bisphenol A dimethacrylate, propoxy-modified hydrogenated bisphenol A diacrylate, propoxy-modified hydrogenated bisphenol A dimethacrylate, and butoxy-modified water.
  • F dimethacrylate is mentioned, it is not limited to these.
  • the di (meth) acrylate compound that can be used as the component (a) of the photopolymerizable composition for imprints of the present invention has a hydrogenated bisphenol skeleton that does not contain an aromatic ring.
  • a di (meth) acrylate compound having a bisphenol skeleton containing an aromatic ring is used for a photopolymerizable composition for imprinting, the Abbe number of a cured product obtained from the photopolymerizable composition is decreased. However, a cured product having the desired high Abbe number cannot be obtained.
  • the di (meth) acrylate compound as the component (a) can be used alone or in combination of two or more.
  • the (meth) acrylate compound that can be used as the component (b) of the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is a (meth) acrylate compound represented by the formula (2).
  • X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
  • examples of the alkylene group include methylene group, ethylene group, trimethylene group, methylethylene group, tetramethylene group, 1-methyltrimethyl group.
  • Chain or branched alkylene groups such as methylene group, pentamethylene group, 2,2-dimethyltrimethylene group, hexamethylene group; and cyclopropane-1,2-diyl group, cyclobutane-1,2-diyl group, Cyclobutane-1,3-diyl group, cyclopentane-1,2-diyl group, cyclopentane-1,3-diyl group, cyclohexane-1,2-diyl group, cyclohexane-1,3-diyl group, cyclohexane-1 And cyclic alkylene groups such as 4-diyl group.
  • X in the formula (2) preferably represents a single bond, a methylene group or an ethylene group, and more preferably represents a single bond.
  • Examples of the (meth) acrylate compound represented by the formula (2) include isobornyl (meth) acrylate, norbornyl (meth) acrylate, 1-adamantyl (meth) acrylate, 2-adamantyl (meth) acrylate, and 2-methyladamantane.
  • Examples of the (meth) acrylate compound represented by the formula (2) include FANCLIL (registered trademark) FA-511AS, FA-512AS, FA-513AS (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), EtADA, and EAMA.
  • FANCLIL registered trademark
  • FA-511AS FA-512AS
  • FA-513AS manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
  • EtADA EtADA
  • EAMA EAMA
  • Commercially available products such as (P), ADA, ADMA (above, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.) can be employed.
  • Content of the (b) component of the photopolymerizable composition for imprints of this invention is 10 mass parts thru
  • the content of the component (b) is less than 10 parts by mass, the transmittance change of the cured product obtained from the photopolymerizable composition in the solder reflow process exposed to the temperature at which the solder melts (approximately 260 ° C.) Is big.
  • cured material obtained from a photopolymerizable composition will fall, and a deformation
  • the (meth) acrylate compound of the component (b) can be used alone or in combination of two or more.
  • photoradical initiator examples include alkylphenones, benzophenones, Michler's ketones, acylphosphine oxides, and benzoylbenzoates. , Oxime esters, tetramethylthiuram monosulfides, and thioxanthones, with photocleavable photoradical polymerization initiators being particularly preferred.
  • IRGACURE (registered trademark) 184, 369, 651, 500, 819, 907, 784, 2959, CGI 1700, CGI 1750, CGI 1850, CG 24-61, TPO, 1116, 1173 (above, manufactured by BASF Japan), ESACURE (registered trademark) KIP150, KIP65LT, KIP100F, KT37, KT55, KTO46, KIP75 (above, manufactured by Lamberti) Commercial products such as these can be adopted.
  • the content of the component (c) in the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is preferably 0.2 parts by mass to 5 parts by mass, preferably 100 parts by mass of the sum of the component (a) and the component (b). Is 0.5 to 3 parts by mass.
  • the content of the component (c) is less than 0.2 parts by mass, the strength of the cured product obtained from the photopolymerizable composition is reduced.
  • the content is more than 5 parts by mass, the content of the cured product obtained from the photopolymerizable composition is reduced. Heat yellowing worsens.
  • the photoradical initiator of the component (c) can be used alone or in combination of two or more.
  • phenolic antioxidant examples include, for example, IRGANOX (registered trademark) 245, 1010, 1035, 1076, and 1135 (above, BASF Japan Co., Ltd.), Sumilyzer (registered trademark) GA-80, GP, MDP-S, BBM-S, WX-R (above, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), ADK STAB (registered trademark) AO-20, AO-30, AO-40, AO-50, AO-60, AO-80, AO-330 (above, manufactured by ADEKA Corporation).
  • the content of the component (d) in the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the sum of the component (a) and the component (b). .
  • the phenolic antioxidant as the component (d) can be used alone or in combination of two or more.
  • (E) component: phosphite antioxidant examples of the phosphite-based antioxidant that can be used as the component (e) of the photopolymerizable composition for imprinting of the present invention include IRGAFOS (registered trademark) 168 (manufactured by BASF Japan Ltd.), Adekastab (registered trademark). PEP-36, PEP-8, HP-18, HP-10, HP-10, 2112, 2112RG, 1178, 1500, C, 135A, 3010, TPP (above, manufactured by ADEKA Corporation) ).
  • IRGAFOS registered trademark
  • Adekastab registered trademark
  • the content of the component (e) in the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sum of the component (a) and the component (b). .
  • the photopolymerizable composition for imprints of the present invention may contain either one of the component (d) and the component (e), but preferably contains both.
  • the content of the component (d) and / or the component (e) is less than the lower limit of the above range, a change in transmittance occurs in the process of being exposed to a temperature at which the solder melts (approximately 260 ° C.). If it exceeds the upper limit value, it will turn green when exposed to strong light such as sunlight in the environment of use.
  • the phosphite antioxidants of the component (e) can be used singly or in combination of two or more.
  • the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is a chain transfer selected from the group consisting of a monofunctional thiol compound, a disulfide compound and ⁇ -methylstyrene dimer as necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Agents ultraviolet absorbers, light stabilizers, leveling agents, rheology modifiers, silane coupling agents (adhesion aids), pigments, dyes, antifoaming agents, and the like.
  • Examples of the monofunctional thiol compound include methyl mercaptoacetate, methyl 3-mercaptopropionate, 2-ethylhexyl 3-mercaptopropionate, 3-methoxybutyl 3-mercaptopropionate, n-octyl 3-mercaptopropionate, 3- Mercaptocarboxylic acid esters such as stearyl mercaptopropionate; ethanethiol, 2-methylpropane-2-thiol, n-dodecanethiol, 2,3,3,4,4,5-hexamethylhexane-2-thiol (tert -Dodecanethiol), ethane-1,2-dithiol, propane-1,3-dithiol, benzylthiol and other alkyl thiols; benzenethiol, 3-methylbenzenethiol, 4-methylbenzenethiol, naphthalene-2-thiol, Pilisi Aromatic thio
  • thiocalcol registered trademark
  • BMPA BMPA
  • MPA-80 EHMP
  • NOMP NOMP
  • MBMP MBMP
  • STMP above, manufactured by SC Organic Chemical Co., Ltd.
  • KBM-802 and KBM-803 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • disulfide compound examples include diethyl disulfide, dipropyl disulfide, diisopropyl disulfide, dibutyl disulfide, di-tert-butyl disulfide, dipentyl disulfide, diisopentyl disulfide, dihexyl disulfide, dicyclohexyl disulfide, didecyl disulfide, bis (2,3 , 3,4,4,5-Hexamethylhexane-2-yl) disulfide (di-tert-dodecyl disulfide), bis (2,2-diethoxyethyl) disulfide, bis (2-hydroxyethyl) disulfide, dibenzyl Alkyl disulfides such as disulfide; diphenyl disulfide, di-p-tolyl disulfide, di (pyridin-2-yl) pyridyl disulfide, di (benzimidazole
  • the photopolymerizable composition for imprints of the present invention contains a chain transfer agent selected from the group consisting of the monofunctional thiol compound, disulfide compound and ⁇ -methylstyrene dimer, the content thereof is the component (a) And it is 0.1 mass part thru
  • cured material obtained from a photopolymerizable composition will fall.
  • the preparation method of the photopolymerizable composition for imprints of the present invention is not particularly limited.
  • a preparation method for example, the component (a), the component (b) and the component (c), and the component (d) and / or the component (e) are mixed in a predetermined ratio, and if necessary, the other additives are further added.
  • the method of adding and mixing to make a uniform solution can be mentioned.
  • the photopolymerizable composition for imprinting of the present invention prepared in a solution is preferably used after being filtered using a filter having a pore size of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the photopolymerizable composition for imprinting of the present invention can be exposed (photocured) to obtain a cured product.
  • the present invention also covers the cured product.
  • Examples of light rays to be exposed include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays.
  • a light source used for ultraviolet irradiation for example, sunlight, a chemical lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and a UV-LED can be used.
  • the post-baking method is not particularly limited, but is usually performed in a range of 50 ° C. to 260 ° C. and 1 minute to 24 hours using a hot plate, an oven or the like.
  • the cured product obtained by photocuring the photopolymerizable composition for imprints of the present invention has an Abbe number ⁇ D as high as 55 or higher, and a refractive index n D at a wavelength of 589 nm (D line) is 1. It is 50 or more, and yellowing by heating is not seen. Therefore, the photopolymerizable composition for imprints of the present invention can be suitably used for resin lens formation.
  • the photopolymerizable composition for imprints of the present invention can easily produce various molded products in parallel with the formation of a cured product, for example, by using an imprint molding method.
  • a method for producing a molded body for example, a step of filling the space of the photopolymerizable composition of the present invention into a space between a contacting support and a mold, or a space inside a separable mold, the space is filled.
  • the method of including is mentioned.
  • the step of exposing and photocuring can be carried out by applying the conditions for obtaining the above-mentioned cured product.
  • conditions of the process of heating the said photocured material Usually, it selects suitably from the range of 50 to 260 degreeC and 1 minute to 24 hours.
  • a heating means For example, a hotplate and oven are mentioned.
  • the molded body produced by such a method can be suitably used as a lens for a camera module.
  • Agitating and defoaming machine Device Rotating / revolving mixer manufactured by Shinkey Co., Ltd. Nertaro Awatori (registered trademark) ARE-310
  • UV exposure system Batch type UV irradiation system (high pressure mercury lamp 2kW x 1 lamp) manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.
  • Light source exposure through a short arc high pressure mercury lamp, i-line bandpass filter HB0365 (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd.) Molding conditions: pressing pressure 150 N, 20 mW / cm 2 ⁇ 300 seconds
  • HBPE4 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
  • Product name New Frontier (registered trademark)
  • HBPE-4 FA513AS manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
  • Isobornyl acrylate I1010 manufactured by BASF Japan Ltd.
  • Product name: Irganox (registered trademark) 1010 1178 Product made by ADEKA Corporation: Adeka Stub (registered trademark) 1178
  • A-DCP Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Example 1 (A) HBPE4 as the di (meth) acrylate compound represented by the formula (1), (b) FA513AS as the (meth) acrylate compound represented by the formula (2), and (c) I184 as the photoradical initiator. (D) I245 as a phenolic antioxidant, (e) 1500 as a phosphite antioxidant, and DDT as a monofunctional thiol compound as other additives, respectively, in the proportions shown in Table 1 below, The mixture was stirred and mixed at 50 ° C. for 3 hours using a stirring deaerator. Furthermore, the photopolymerizable composition 1 for imprinting was prepared by stirring and defoaming for 10 minutes using the same apparatus. In Table 1 below, “part” represents “part by mass”.
  • Example 2 to Example 7 (A) HBPE4 as the di (meth) acrylate compound represented by the formula (1), (b) FA513AS, ADMA or IBXA as the (meth) acrylate compound represented by the formula (2), (c) photoradical I184 as an initiator, (d) I245 or I1010 as a phenolic antioxidant, (e) 1500 or 1178 as a phosphite antioxidant, and DDT as a monofunctional thiol compound as other additives are shown in Table 1 below. And the mixture was stirred and mixed at 50 ° C. for 3 hours using the stirring deaerator. Furthermore, photopolymerizable compositions 2 to 7 for imprinting were prepared by stirring and defoaming for 10 minutes using the same apparatus.
  • Example 8 (A) HBPE4 as the di (meth) acrylate compound represented by the formula (1), (b) FA513AS as the (meth) acrylate compound represented by the formula (2), and (c) I184 as the photoradical initiator. , (D) I245 as a phenolic antioxidant and (e) 1500 as a phosphite antioxidant at the ratios shown in Table 1 below, respectively, and 3 at 50 ° C. using the stirring defoamer. Stir and mix for hours. Furthermore, the photopolymerizable composition 8 for imprinting was prepared by carrying out stirring deaeration for 10 minutes using the apparatus. This example differs from Examples 1 to 7 of the present invention in that it does not contain DDT, which is a monofunctional thiol compound.
  • the content of the component (c) exceeds the upper limit of 0.2 parts by mass to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sum of the component (a) and the component (b). This is different from the first to seventh embodiments of the present invention.
  • NOVEC (registered trademark) 1720 (manufactured by 3M Japan Co., Ltd.) was prepared for each photopolymerizable composition prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7 together with a silicone rubber spacer having a thickness of 500 ⁇ m. It was sandwiched between two glass substrates that had been applied and dried to release the mold. This sandwiched photopolymerizable composition was UV-exposed for 300 seconds at 20 mW / cm 2 through an i-line bandpass filter (manufactured by Asahi Spectroscopy) using the UV irradiation apparatus. The cured product obtained after the exposure was peeled off from the release-treated glass substrate, and then heated on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes to produce a cured film having a diameter of 3 cm and a thickness of 0.5 mm.
  • the transmittance at a wavelength of 410 nm of the cured film produced by the above method was measured using the ultraviolet visible near infrared spectrophotometer. The results are shown in Table 2 below. Further, the cured film was placed on a silicon wafer, and heated for 3 minutes on a hot plate heated to 260 ° C. through the silicon wafer to perform a heat resistance test. The transmittance at a wavelength of 410 nm of the cured film after the heat resistance test was measured using the ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer, and heat yellowing was evaluated from the transmittance change before and after heating. The results are shown in Table 2 below.
  • This sandwiched photopolymerizable composition was UV-exposed for 300 seconds at 20 mW / cm 2 through an i-line bandpass filter (manufactured by Asahi Spectroscopy) using the UV irradiation apparatus.
  • the cured product obtained after the exposure is peeled off from the release-treated glass substrate, and then heated on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, so that the adhesion treatment is performed on the glass substrate having a diameter of 0.5 cm and a thickness.
  • a cured film having a thickness of 0.5 mm and a mass of 0.01 g was prepared.
  • FIG. 1 schematically shows a method for evaluating the amount of warpage of a glass substrate.
  • the glass substrate after the measurement was subjected to a heat resistance test by heating it on a hot plate at 260 ° C. for 3 minutes, and then measured again by the above method to evaluate the amount of warpage. The results are shown in Table 2 below.
  • Comparative Example 1 Although the warpage amount was relatively small, the transmittance decrease before and after the heat resistance test exceeded 3%. Moreover, in Comparative Example 3 and Comparative Example 5, the warpage amount was 10 ⁇ m or more. In Comparative Example 2 and Comparative Example 4, film deformation and cracking due to softening occurred in the heat resistance test, and the result of the heat yellowing evaluation was not reached. Furthermore, in Comparative Example 6 and Comparative Example 7, a significant decrease in transmittance and heat yellowing before and after the heat resistance test was observed. On the other hand, the present invention shows favorable characteristics in all of the initial transmittance, the transmittance after the heat resistance test, the heat yellowing resistance, and the warpage amount, and is suitable as a lens having a high Abbe number. D and Abbe number ⁇ D were shown, confirming the superiority of the present invention.
  • the photopolymerizable composition 3 prepared in Example 3 and the photopolymerizable composition 7 prepared in Example 7 were each made of a nickel mold (2 mm diameter ⁇ 300 ⁇ m depth lens mold 3 rows ⁇ 5 width). 15 rows) and a nanoimprinter were used to form a lens shape on a glass substrate as a support according to the method for producing a molded body described above.
  • template was previously mold-released by NOVEC (trademark) 1720 (made by 3M Japan Co., Ltd.).
  • the glass substrate used was subjected to adhesion treatment in advance with an adhesion aid (product name: KBM-503) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. After removing the cured product from the mold, the cured product was heated on a hot plate at 150 ° C. for 10 minutes to produce a convex lens on the glass substrate subjected to the adhesion treatment.
  • the lens height (thickness) before and after the heating test was measured with the non-contact surface property measuring apparatus, and the rate of change was calculated by the following formula “[(lens height before heating ⁇ after heating (Lens height) / lens height before heating] ⁇ 100 ”, and dimensional stability by heating was evaluated. Moreover, the presence or absence of the generation
  • the heating test is a test in which the convex lens obtained on the glass substrate is heated on a hot plate at 260 ° C. for 3 minutes and then allowed to cool to room temperature (approximately 23 ° C.). The results are shown in Table 3 below.
  • the convex lens obtained from the photopolymerizable composition for imprints of the present invention has little change in lens height and high dimensional stability even after a heat history of 260 ° C. for 3 minutes. Results were obtained.

Abstract

【課題】 光学特性が優れ、インプリント後の支持体の反り量が従来よりもはるかに小さい硬化物を形成できる、光重合性組成物を提供する。 【解決手段】 下記(a)成分、下記(b)成分、下記(c)成分、並びに下記(d)成分及び/又は下記(e)成分をそれぞれ所定の含有量で含む、インプリント用光重合性組成物。 (a):下記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物 (式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、R及びRはそれぞれ独立に炭素原子数1乃至4のアルキレン基を表し、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、r及びrはそれぞれ独立に1乃至5の整数を表す。) (b):下記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物 (式中、Rは炭素原子数5乃至15の橋かけ環式炭化水素基を表し、Rは水素原子又はメチル基を表し、Xは単結合又は炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表す。) (c):光ラジカル開始剤 (d):フェノール系酸化防止剤 (e):ホスファイト系酸化防止剤

Description

インプリント用光重合性組成物
本発明は、特定の2官能(メタ)アクリレート化合物及び単官能(メタ)アクリレート化合物、並びに光ラジカル開始剤を含むインプリント用光重合性組成物に関する。詳細には、光学特性(透明性、高屈折率、高アッベ数)が優れ、インプリント後の支持体の反り量が従来よりもはるかに小さい硬化物を形成できる、インプリント用光重合性組成物に関する。
樹脂レンズは、携帯電話、デジタルカメラ、車載カメラなどの電子機器に用いられており、その電子機器の目的に応じた、優れた光学特性を有するものであることが求められる。また、使用態様に合わせて、高い耐久性、例えば耐熱性及び耐候性、並びに歩留まりよく成形できる高い生産性が求められている。このような樹脂レンズ用の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、メタクリル樹脂等の熱可塑性の透明樹脂が使用されてきた。
また、高解像度カメラモジュールには複数枚のレンズが用いられるが、波長分散性が低い、すなわち高アッベ数を有するレンズが主に使用されており、それを形成する光学材料が要求されている。さらに、樹脂レンズの製造にあたり、歩留まりや生産効率向上、さらにはレンズ積層時の光軸ずれの抑制のために、熱可塑性樹脂の射出成型から、室温で液状の硬化性樹脂を使った押し付け成形によるウェハレベル成形への移行が盛んに検討されている。ウェハレベル成形では、生産性の観点から、ガラス基板等の支持体上にレンズを形成するハイブリッドレンズ方式が一般的である。
ウェハレベル成形が可能な光重合性樹脂としては、従来、金型からの良好な離型性、高透明性、半田リフロー時の耐熱黄変性といった観点から、ラジカル硬化性樹脂組成物が用いられている(特許文献1)。しかし、近年のカメラモジュールの薄化への市場要求に伴い、ハイブリッドレンズ方式に用いられる支持体の厚さが薄化している。そのため、特許文献1に記載されているラジカル硬化性樹脂組成物を用いると、半田リフロー後に、レンズ等の成形体が形成された支持体が反ってしまうという課題が顕在化している。
国際公開第2011/105473号パンフレット
このように、高解像度カメラモジュール用レンズとして使用し得る、高アッベ数(例えば55以上)及び高い透明性を有し、ハイブリッドレンズ方式にてガラス基板等の支持体の反り量が小さい硬化物が得られる硬化性樹脂材料は未だなく、その開発が望まれていた。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、硬化物が高アッベ数、高屈折率、高透明性及び耐熱黄変性を示し、且つハイブリッドレンズ方式にて成形体を作製するのに好適な光重合性組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、前記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、特定の2官能(メタ)アクリレート化合物及び単官能(メタ)アクリレート化合物を、光重合性組成物に所定の比率で配合することにより、該光重合性組成物から得られる硬化物(成形体)は、高いアッベ数ν(53以上)を有し、波長410nmにおいて90%以上の高い透過率を示すとともに、半田リフロー(半田が溶融する温度で加熱)前後での透過率変化が少なく(±3%未満)、且つ支持体の反り量が小さい(10μm未満)ことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の第一態様は、下記(a)成分、該(a)成分100質量部に対し10質量部乃至100質量部の下記(b)成分、該(a)成分及び該(b)成分の和100質量部に対し0.2質量部乃至5質量部の下記(c)成分、並びに該(a)成分及び該(b)成分の和100質量部に対し0.05質量部乃至1質量部の下記(d)成分及び/又は該(a)成分及び該(b)成分の和100質量部に対し0.1質量部乃至3質量部の下記(e)成分を含む、インプリント用光重合性組成物。
(a):下記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、R及びRはそれぞれ独立に炭素原子数1乃至4のアルキレン基を表し、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、r及びrはそれぞれ独立に1乃至5の整数を表す。)
(b):下記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、Rは炭素原子数5乃至15の橋かけ環式炭化水素基を表し、Rは水素原子又はメチル基を表し、Xは単結合又は炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表す。)
(c):光ラジカル開始剤
(d):フェノール系酸化防止剤
(e):ホスファイト系酸化防止剤
前記橋かけ環式炭化水素基は、例えば、ノルボルナン環、アダマンタン環及びトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環からなる群から選ばれる少なくとも1種類の橋かけ環を有する有機基である。
本発明のインプリント用光重合性組成物は、前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.1質量部乃至3質量部の単官能チオール化合物をさらに含有してもよい。
本発明のインプリント用光重合性組成物は、その硬化物の波長589nmにおける屈折率nが1.50以上1.55以下であり、かつ該硬化物のアッベ数νが53以上60以下である。
本発明の第二態様は、前記インプリント用光重合性組成物の硬化物である。
本発明の第三態様は、前記インプリント用光重合性組成物をインプリント成形する工程を含む、樹脂レンズの製造方法である。
本発明の第四態様は、前記インプリント用光重合性組成物を、接し合う支持体と鋳型との間の空間、又は分割可能な鋳型の内部の空間に充填する工程、及び該空間に充填された光重合性組成物を露光して光硬化する工程を含む、成形体の製造方法である。前記鋳型はモールドとも称する。
本発明の成形体の製造方法において、前記光硬化する工程の後、得られた光硬化物を取り出して離型する工程、並びに、該光重合物を、該離型する工程の前、中途又は後において加熱する工程、をさらに含んでもよい。
本発明の成形体の製造方法において、該成形体は、例えばカメラモジュール用レンズである。
本発明のインプリント用光重合性組成物は、該光重合性組成物から得られる硬化物(成形体)が、光学デバイス、例えば、高解像度カメラモジュール用のレンズとして望ましい光学特性、すなわち高アッベ数、高屈折率及び高透明性を有する。また、前記硬化物(成形体)は半田が溶融する温度で加熱前後での透過率変化が少なく、且つ該硬化物(成形体)が形成された支持体の反り量が小さい。さらに、本発明のインプリント用光重合性組成物を用いた成形体の製造方法は、特にカメラモジュール用レンズを効率的に製造することができる。
図1はガラス基板の反り量の評価方法を示す模式図である。
[(a)成分:ジ(メタ)アクリレート化合物]
本発明のインプリント用光重合性組成物の(a)成分として使用可能なジ(メタ)アクリレート化合物は前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物である。該ジ(メタ)アクリレート化合物として、例えば、エトキシ変性水添ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ変性水添ビスフェノールAジメタクリレート、プロポキシ変性水添ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ変性水添ビスフェノールAジメタクリレート、ブトキシ変性水添ビスフェノールAジアクリレート、ブトキシ変性水添ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシプロポキシ変性水添ビスフェノールAジアクリレート、エトキシプロポキシ変性水添ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシ変性水添ビスフェノールFジアクリレート、及びエトキシ変性水添ビスフェノールFジメタクリレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物として、ニューフロンティア(登録商標)HBPE-4、同HBPEM-10(以上、第一工業製薬(株)製)等の市販品を採用することができる。
本発明のインプリント用光重合性組成物の(a)成分として使用可能なジ(メタ)アクリレート化合物は、芳香族環を含まない、水添ビスフェノール骨格を有するものである。芳香族環を含むビスフェノール骨格を有するジ(メタ)アクリレート化合物をインプリント用光重合性組成物に使用する場合、該光重合性組成物から得られる硬化物のアッベ数が低下するため、本発明が目的とする高アッベ数を有する硬化物が得られない。
上記(a)成分のジ(メタ)アクリレート化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[(b)成分:(メタ)アクリレート化合物]
本発明のインプリント用光重合性組成物の(b)成分として使用可能な(メタ)アクリレート化合物は、前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物である。該式(2)において、Xが炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表す場合、該アルキレン基として、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、テトラメチレン基、1-メチルトリメチレン基、ペンタメチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、ヘキサメチレン基等の鎖状又は分枝状アルキレン基;及びシクロプロパン-1,2-ジイル基、シクロブタン-1,2-ジイル基、シクロブタン-1,3-ジイル基、シクロペンタン-1,2-ジイル基、シクロペンタン-1,3-ジイル基、シクロヘキサン-1,2-ジイル基、シクロヘキサン-1,3-ジイル基、シクロヘキサン-1,4-ジイル基等の環状アルキレン基が挙げられる。前記式(2)のXは、単結合、メチレン基又はエチレン基を表すことが好ましく、単結合を表すことがより好ましい。
前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物として、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-メチルアダマンタン-2-イル(メタ)アクリレート、2-エチルアダマンタン-2-イル(メタ)アクリレート、1,3-アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-4-エニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシエチル(メタ)アクリレート、及びトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-4-エニルオキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これら単官能(メタ)アクリレート化合物の中でも、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-メチルアダマンタン-2-イル(メタ)アクリレート、2-エチルアダマンタン-2-イル(メタ)アクリレート、1,3-アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル(メタ)アクリレート、及びトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-4-エニル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物として、ファンクリル(登録商標)FA-511AS、同FA-512AS、同FA-513AS(以上、日立化成(株)製)、及びEtADA、EAMA(P)、ADA、ADMA(以上、大阪有機化学(株)製)等の市販品を採用することができる。
本発明のインプリント用光重合性組成物の(b)成分の含有量は、前記(a)成分100質量部に対し10質量部乃至100質量部である。該(b)成分の含有量が10質量部より少ないと、半田が溶融する温度(およそ260℃)に曝される半田リフロー工程での、光重合性組成物から得られる硬化物の透過率変化が大きい。一方、該(b)成分の含有量が100質量部より多いと、光重合性組成物から得られる硬化物の機械特性が低下し、上記半田リフロー工程にて変形が生じてしまう。
上記(b)成分の(メタ)アクリレート化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[(c)成分:光ラジカル開始剤]
本発明のインプリント用光重合性組成物の(c)成分として使用可能な光ラジカル開始剤として、例えば、アルキルフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラー(Michler)のケトン類、アシルホスフィンオキシド類、ベンゾイルベンゾエート類、オキシムエステル類、テトラメチルチウラムモノスルフィド類及びチオキサントン類が挙げられ、特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。
前記光ラジカル開始剤として、IRGACURE(登録商標)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ジャパン(株)製)、及びESACURE(登録商標)KIP150、同KIP65LT、同KIP100F、同KT37、同KT55、同KTO46、同KIP75(以上、Lamberti社製)等の市販品を採用することができる。
本発明のインプリント用光重合性組成物の(c)成分の含有量は、前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.2質量部乃至5質量部、好ましくは0.5質量部乃至3質量部である。該(c)成分の含有量が0.2質量部より少ないと光重合性組成物から得られる硬化物の強度が低下し、5質量部より多いと光重合性組成物から得られる硬化物の耐熱黄変性が悪化する。
上記(c)成分の光ラジカル開始剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[(d)成分:フェノール系酸化防止剤]
本発明のインプリント用光重合性組成物の(d)成分として使用可能なフェノール系酸化防止剤として、例えば、IRGANOX(登録商標)245、同1010、同1035、同1076、同1135(以上、BASFジャパン(株)製)、スミライザー(登録商標)GA-80、同GP、同MDP-S、同BBM-S、同WX-R(以上、住友化学(株)製)、アデカスタブ(登録商標)AO-20、同AO-30、同AO-40、同AO-50、同AO-60、同AO-80、同AO-330(以上、(株)ADEKA製)が挙げられる。
本発明のインプリント用光重合性組成物の(d)成分の含有量は、前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.05質量部乃至1質量部である。
上記(d)成分のフェノール系酸化防止剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[(e)成分:ホスファイト系酸化防止剤]
本発明のインプリント用光重合性組成物の(e)成分として使用可能なホスファイト系酸化防止剤として、例えば、IRGAFOS(登録商標)168(BASFジャパン(株)製)、アデカスタブ(登録商標)PEP-36、同PEP-8、同HP-18、同HP-10、同2112、同2112RG、同1178、同1500、同C、同135A、同3010、同TPP(以上、(株)ADEKA製)が挙げられる。
本発明のインプリント用光重合性組成物の(e)成分の含有量は、前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.1質量部乃至3質量部である。
本発明のインプリント用光重合性組成物は、上記(d)成分及び上記(e)成分のいずれか一方を含有していればよいが、両方を含有するのが好ましい。該(d)成分及び/又は該(e)成分の含有量が上記範囲の下限値より少ないと半田が溶融する温度(およそ260℃)に曝される工程にて透過率変化が生じ、上記範囲の上限値より多いと使用環境で太陽光等の強い光に曝された際に緑色に変色してしまう。
上記(e)成分のホスファイト系酸化防止剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[その他添加剤]
さらに本発明のインプリント用光重合性組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、単官能チオール化合物、ジスルフィド化合物及びα-メチルスチレンダイマーからなる群から選ばれる連鎖移動剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、レベリング剤、レオロジー調整剤、シランカップリング剤(接着補助剤)、顔料、染料、消泡剤などを含有することができる。
上記単官能チオール化合物として、例えば、メルカプト酢酸メチル、3-メルカプトプロピオン酸メチル、3-メルカプトプロピオン酸2-エチルヘキシル、3-メルカプトプロピオン酸3-メトキシブチル、3-メルカプトプロピオン酸n-オクチル、3-メルカプトプロピオン酸ステアリル等のメルカプトカルボン酸エステル類;エタンチオール、2-メチルプロパン-2-チオール、n-ドデカンチオール、2,3,3,4,4,5-ヘキサメチルヘキサン-2-チオール(tert-ドデカンチオール)、エタン-1,2-ジチオール、プロパン-1,3-ジチオール、ベンジルチオール等のアルキルチオール類;ベンゼンチオール、3-メチルベンゼンチオール、4-メチルベンゼンチオール、ナフタレン-2-チオール、ピリジン-2-チオール、ベンゾイミダゾール-2-チオール、ベンゾチアゾール-2-チオール等の芳香族チオール類;2-メルカプトエタノール、4-メルカプト-1-ブタノール等のメルカプトアルコール類;及び3-(トリメトキシシリル)プロパン-1-チオール、3-(トリエトキシシリル)プロパン-1-チオール等のシラン含有チオール類が挙げられる。
前記単官能チオール化合物として、チオカルコール(登録商標)08、同20(以上、花王(株)製)、BMPA、MPA-80、EHMP、NOMP、MBMP、STMP(以上、SC有機化学(株)製)、KBM-802、KBM-803(以上、信越化学工業(株)製)等の市販品を採用することができる。
上記ジスルフィド化合物として、例えば、ジエチルジスルフィド、ジプロピルジスルフィド、ジイソプロピルジスルフィド、ジブチルジスルフィド、ジ-tert-ブチルジスルフィド、ジペンチルジスルフィド、ジイソペンチルジスルフィド、ジヘキシルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、ジデシルジスルフィド、ビス(2,3,3,4,4,5-ヘキサメチルヘキサン-2-イル)ジスルフィド(ジ-tert-ドデシルジスルフィド)、ビス(2,2-ジエトキシエチル)ジスルフィド、ビス(2-ヒドロキシエチル)ジスルフィド、ジベンジルジスルフィド等のアルキルジスルフィド類;ジフェニルジスルフィド、ジ-p-トリルジスルフィド、ジ(ピリジン-2-イル)ピリジルジスルフィド、ジ(ベンゾイミダゾール-2-イル)ジスルフィド、ジ(ベンゾチアゾール-2-イル)ジスルフィド等の芳香族ジスルフィド類;及びテトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ビス(ペンタメチレン)チウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類が挙げられる。
本発明のインプリント用光重合性組成物が、前記単官能チオール化合物、ジスルフィド化合物及びα-メチルスチレンダイマーからなる群から選ばれる連鎖移動剤を含む場合、その含有量は、前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.1質量部乃至3質量部である。前記連鎖移動剤の含有量が3質量%より多いと、光重合性組成物から得られる硬化物の機械強度が低下する。
<インプリント用光重合性組成物の調製方法>
本発明のインプリント用光重合性組成物の調製方法は、特に限定されない。調製法としては、例えば、(a)成分、(b)成分及び(c)成分、並びに(d)成分及び/又は(e)成分を所定の割合で混合し、所望により前記その他添加剤をさらに添加して混合し均一な溶液とする方法が挙げられる。
また、溶液に調製した本発明のインプリント用光重合性組成物は、孔径が0.1μm乃至5μmのフィルタなどを用いてろ過した後、使用することが好ましい。
<硬化物>
本発明のインプリント用光重合性組成物は、露光(光硬化)して、硬化物を得ることができる。本発明は該硬化物も対象とする。露光する光線としては、例えば、紫外線、電子線及びX線が挙げられる。紫外線照射に用いる光源としては、例えば、太陽光線、ケミカルランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、及びUV-LEDが使用できる。また、露光後、硬化物の物性を安定化させるためにポストベークを施してもよい。ポストベークの方法としては、特に限定されないが、通常、ホットプレート、オーブン等を使用して、50℃乃至260℃、1分乃至24時間の範囲で行われる。
本発明のインプリント用光重合性組成物を光硬化することにより得られる硬化物は、アッベ数νが55以上と高いものであり、波長589nm(D線)における屈折率nが1.50以上であり、また、加熱による黄変も見られない。そのため、本発明のインプリント用光重合性組成物は、樹脂レンズ形成用として好適に使用することができる。
<成形体>
本発明のインプリント用光重合性組成物は、例えばインプリント成形法を使用することによって、硬化物の形成と並行して各種成形体を容易に製造することができる。成形体を製造する方法としては、例えば接し合う支持体と鋳型との間の空間、又は分割可能な鋳型の内部の空間に本発明の光重合性組成物を充填する工程、該空間に充填された組成物を露光して光硬化する工程、得られた光硬化物を取り出して離型する工程、並びに、該光硬化物を、該離型する工程の前、中途又は後において加熱する工程を含む方法が挙げられる。
上記露光して光硬化する工程は、前述の硬化物を得るための条件を適用して実施することができる。さらに、上記光硬化物を加熱する工程の条件としては、特に限定されないが、通常、50℃乃至260℃、1分乃至24時間の範囲から適宜選択される。また、加熱手段としては、特に限定されないが、例えば、ホットプレート及びオーブンが挙げられる。このような方法によって製造された成形体は、カメラモジュール用レンズとして好適に使用することができる。
以下、実施例を挙げて、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、下記実施例において、試料の調製及び物性の分析に用いた装置及び条件は、以下の通りである。
(1)撹拌脱泡機
 装置:(株)シンキー製 自転・公転ミキサー あわとり練太郎(登録商標)ARE-310
(2)UV露光
 装置:アイグラフィックス(株)製 バッチ式UV照射装置(高圧水銀灯2kW×1灯)
(3)透過率
 装置:日本分光(株)製 紫外可視近赤外分光光度計V-670
 リファレンス:石英
(4)屈折率n、アッベ数ν
 装置:アントンパール社製 多波長屈折計Abbemat MW
 測定温度:23℃
 試料とプリズムを接着するための中間液:モノブロモナフタレン
(5)反り量測定
 装置:三鷹光器(株)製 非接触表面性状測定装置PF-60
(6)レンズ成型
 装置:明昌機工(株)製 ナノインプリンターNH0801HB
    光源:ショートアーク高圧水銀灯、i線バンドパスフィルターHB0365(朝日分光(株)製)を介して露光
    成型条件:押し付け圧150N、20mW/cm×300秒
各実施例及び比較例において使用した化合物の供給元は以下の通りである。
HBPE4:第一工業製薬(株)製 商品名:ニューフロンティア(登録商標)HBPE-4
FA513AS:日立化成(株)製 商品名:ファンクリル(登録商標)FA-513AS
I184:BASFジャパン(株)製 商品名:Irgacure(登録商標)184
I245:BASFジャパン(株)製 商品名:Irganox(登録商標)245
1500:(株)ADEKA製 商品名:アデカスタブ(登録商標)1500
DDT:花王(株)製 商品名:チオカルコール(登録商標)20
ADMA:大阪有機化学工業(株)製 商品名:ADMA
IBXA:東京化成工業(株)製 イソボルニルアクリレート
I1010:BASFジャパン(株)製 商品名:Irganox(登録商標)1010
1178:(株)ADEKA製 商品名:アデカスタブ(登録商標)1178
A-DCP:新中村化学工業(株)製 商品名:NKエステル A-DCP
CHA:東京化成工業(株)製 シクロヘキシルアクリレート
[実施例1]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500、その他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することでインプリント用光重合性組成物1を調製した。なお、下記表1中、「部」は「質量部」を表す。
[実施例2乃至実施例7]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、ADMA又はIBXA、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245又はI1010、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500又は1178、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することでインプリント用光重合性組成物2乃至7を調製した。
[実施例8]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245、及び(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500を、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することでインプリント用光重合性組成物8を調製した。本実施例は単官能チオール化合物であるDDTを含まないことが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例1]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物9を調製した。本比較例は(b)成分を含まないことが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例2]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物10を調製した。本比較例は前記(b)成分の含有量が前記(a)成分100質量部に対し10質量部乃至100質量部の上限値を超えていることが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例3]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI1010、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1178、(f)前記(a)成分に該当しないジ(メタ)アクリレート化合物としてA-DCP、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物11を調製した。本比較例は(b)成分を含まないこと及び前記(f)成分としてA-DCPを含むことが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例4]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI1010、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1178、(f)前記(b)成分に該当しない(メタ)アクリレート化合物としてCHA、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物12を調製した。本比較例は(b)成分を含まないこと及び前記(f)成分としてCHAを含むことが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例5]
(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500、(f)前記(a)成分に該当しないジ(メタ)アクリレート化合物としてA-DCP、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物13を調製した。本比較例は(a)成分を含まないこと及び前記(f)成分としてA-DCPを含むことが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例6]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、(c)光ラジカル開始剤としてI184、(d)フェノール系酸化防止剤としてI245、(e)ホスファイト系酸化防止剤として1500、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物14を調製した。本比較例は前記(c)成分の含有量が前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.2質量部乃至5質量部の上限値を超えていることが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
[比較例7]
(a)前記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物としてHBPE4、(b)前記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物としてFA513AS、(c)光ラジカル開始剤としてI184、及びその他添加剤として単官能チオール化合物であるDDTを、それぞれ下記表1に記載の割合で配合し、前記撹拌脱泡機を用いて50℃で3時間撹拌混合した。さらに同装置を用いて10分間撹拌脱泡することで光重合性組成物15を調製した。本比較例は(d)成分及び(e)成分を含まないことが、本発明の実施例1乃至実施例7と相違する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
[硬化膜の作製]
実施例1乃至実施例8及び比較例1乃至比較例7で調製した各光重合性組成物を、500μm厚のシリコーンゴム製スペーサーとともに、NOVEC(登録商標)1720(スリーエムジャパン(株)製)を塗布し乾燥することで離型処理したガラス基板2枚で挟み込んだ。この挟み込んだ光重合性組成物を、前記UV照射装置を用いてi線バンドパスフィルター(朝日分光(株)製)を介して20mW/cmで300秒間UV露光した。露光後得られた硬化物を、前記離型処理したガラス基板から剥離した後、100℃のホットプレートで10分間加熱することで、直径3cm、厚さ0.5mmの硬化膜を作製した。
[透過率及び耐熱黄変性評価]
前記の方法で作製した硬化膜の波長410nmの透過率を、前記紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定した。結果を下記表2に示す。さらに前記硬化膜をシリコンウェハ上に置き、該シリコンウェハを介して、260℃に加熱したホットプレート上で3分間加熱し、耐熱性試験を行った。耐熱性試験後の硬化膜の波長410nmの透過率を、前記紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定し、加熱前後の透過率変化から耐熱黄変性を評価した。結果を下記表2に合わせて示す。
[硬化膜の作製及び屈折率n・アッベ数ν評価]
前記の方法で作製した硬化膜の波長589nmにおける屈折率n、及びアッベ数νを、前記多波長屈折計を用いて測定した。結果を下記表2に合わせて示す。
[反り量の評価]
実施例1乃至実施例8及び比較例1乃至比較例7で調製した各光重合性組成物0.010gを、NOVEC(登録商標)1720(スリーエムジャパン(株)製)を塗布し乾燥することで離型処理したガラス基板上に秤量した。その後、500μm厚のシリコーンゴム製スペーサーを介して、信越化学工業(株)製接着補助剤(製品名:KBM-5103)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで1質量%に希釈した溶液を塗布し乾燥することで密着処理したガラス基板(1.0cm角、0.5mm厚)で挟み込んだ。この挟み込んだ光重合性組成物を、前記UV照射装置を用いてi線バンドパスフィルター(朝日分光(株)製)を介して20mW/cmで300秒間UV露光した。露光後得られた硬化物を、前記離型処理したガラス基板から剥離した後、100℃のホットプレートで10分間加熱することで、前記密着処理したガラス基板上に、直径0.5cm、厚さ0.5mm及び質量0.01gの硬化膜を作製した。
前記硬化膜が作製されたガラス基板を、前記非接触表面性状測定装置のステージに該ガラス基板が上面になるよう配置した。ガラス基板の中心を測定開始点とし、該ガラス基板の4つの頂点に向け前記ステージに対して垂直方向(Z軸)の変位を測定した。測定データから、前記ガラス基板の中心と該ガラス基板の各頂点との間の垂直方向(Z軸)の変位量を算出し、それらの平均値を反り量と定義した。図1にガラス基板の反り量評価方法を模式図で示す。前記測定後のガラス基板を、260℃のホットプレートで3分間加熱することで耐熱性試験を行った後、前記方法により再度測定を行い、反り量の評価を行った。それぞれの結果を下記表2に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
比較例1は、反り量は比較的小さいものの耐熱性試験前後の透過率低下が3%を超える結果となった。また、比較例3及び比較例5では、反り量が10μm以上となった。比較例2及び比較例4では、耐熱性試験にて軟化による膜変形及びクラックが発生し、耐熱黄変性の評価に至らない結果となった。さらに、比較例6及び比較例7では、耐熱性試験前後の透過率や耐熱黄変性の著しい低下が見られた。これに対して本発明は、初期透過率、耐熱性試験後の透過率、耐熱黄変性、反り量の全ての特性で良好な特性を示し、かつ高アッベ数を有するレンズとして好適な屈折率n及びアッベ数νを示し、本発明の優位性が確認された。
[レンズの作製]
実施例3で調製した光重合性組成物3及び実施例7で調製した光重合性組成物7を、それぞれ、ニッケル製の鋳型(2mm径×300μm深さのレンズ型を縦3列×横5列の15個配置)及びナノインプリンターを用い、前述の成形体の製造方法に従って、支持体であるガラス基板上にレンズ形状に成形した。なお、使用した鋳型は、予めNOVEC(登録商標)1720(スリーエムジャパン(株)製)で離型処理した。また、使用したガラス基板は、予め信越化学工業(株)製接着補助剤(製品名:KBM-503)で密着処理した。前記鋳型から硬化物を外した後、該硬化物を150℃のホットプレートで10分間加熱することで、前記密着処理したガラス基板上に凸レンズを作製した。
前記ガラス基板上に得られた凸レンズについて、加熱試験前後のレンズ高さ(厚み)を前記非接触表面性状測定装置で測定し、その変化率を次式“[(加熱前レンズ高さ-加熱後レンズ高さ)/加熱前レンズ高さ]×100”から算出し、加熱による寸法安定性を評価した。また、加熱試験後の凸レンズにおけるクラックの発生の有無を、前記非接触表面性状測定装置に付属のマイクロスコープで観察した。なお、加熱試験とは、ガラス基板上に得られた凸レンズを260℃のホットプレートで3分間加熱した後、室温(およそ23℃)まで放冷する試験である。結果を下記表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
表3に示すように、本発明のインプリント用光重合性組成物から得られた凸レンズは、260℃、3分間の熱履歴を経てもレンズ高さの変化が小さく、寸法安定性が高いという結果が得られた。
 

Claims (10)

  1. 下記(a)成分、該(a)成分100質量部に対し10質量部乃至100質量部の下記(b)成分、該(a)成分及び該(b)成分の和100質量部に対し0.2質量部乃至5質量部の下記(c)成分、並びに該(a)成分及び該(b)成分の和100質量部に対し0.05質量部乃至1質量部の下記(d)成分及び/又は該(a)成分及び該(b)成分の和100質量部に対し0.1質量部乃至3質量部の下記(e)成分を含む、インプリント用光重合性組成物。
    (a):下記式(1)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、R及びRはそれぞれ独立に炭素原子数1乃至4のアルキレン基を表し、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、r及びrはそれぞれ独立に1乃至5の整数を表す。)
    (b):下記式(2)で表される(メタ)アクリレート化合物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Rは炭素原子数5乃至15の橋かけ環式炭化水素基を表し、Rは水素原子又はメチル基を表し、Xは単結合又は炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表す。)
    (c):光ラジカル開始剤
    (d):フェノール系酸化防止剤
    (e):ホスファイト系酸化防止剤
  2. 前記Xが単結合を表す、請求項1に記載のインプリント用光重合性組成物。
  3. 前記橋かけ環式炭化水素基が、ノルボルナン環、アダマンタン環及びトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環からなる群から選ばれる少なくとも1種類の橋かけ環を有する有機基である、請求項1又は請求項2に記載のインプリント用光重合性組成物。
  4. 前記(a)成分及び前記(b)成分の和100質量部に対し0.1質量部乃至3質量部の単官能チオール化合物をさらに含有する、請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のインプリント用光重合性組成物。
  5. 前記インプリント用光重合性組成物は、その硬化物の波長589nmにおける屈折率nが1.50以上1.55以下であり、かつ該硬化物のアッベ数νが53以上60以下である、請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のインプリント用光重合性組成物。
  6. 請求項5に記載のインプリント用光重合性組成物の硬化物。
  7. 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のインプリント用光重合性組成物をインプリント成形する工程を含む、樹脂レンズの製造方法。
  8. 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のインプリント用光重合性組成物を、接し合う支持体と鋳型との間の空間、又は分割可能な鋳型の内部の空間に充填する工程、及び該空間に充填された光重合性組成物を露光して光硬化する工程を含む、成形体の製造方法。
  9. 前記光硬化する工程の後、得られた光硬化物を取り出して離型する工程、並びに、該光硬化物を、該離型する工程の前、中途又は後において加熱する工程を含む、請求項8に記載の成形体の製造方法。
  10. 前記成形体がカメラモジュール用レンズである、請求項8又は請求項9に記載の成形体の製造方法。
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