(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布、硬化することによって高屈折率の硬化塗膜を形成する高屈折率組成物であって、
気相合成ＴｉＯ２微粒子と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有し、且つ、
前記気相合成ＴｉＯ２微粒子の重量が前記ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの重量以下であり、且つ、
塗布、硬化して形成される硬化塗膜の屈折率が１．７７以上であることを特徴とする高屈折率組成物。
【請求項２】
前記高屈折率組成物がさらに光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項１記載の高屈折率組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置、光学部品で代表される光学部材等に高屈折率層の形成が必要な物品に高屈折率層を形成する、光、熱、電磁波、もしくは常温放置により硬化性を有する高屈折率組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜形成用の高屈折率材料として、例えば、特開平５−１８８２０２号公報には、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 等の金属酸化物が開示されている。
【０００３】
これらの酸化物膜は、真空蒸着もしくはスパッタリング法により基材上に形成される。最も実用化の進んでいる真空蒸着による上記酸化物の薄膜形成法では、真空を必要とする大がかりな装置を用いるため生産性が悪く、低価格の光学部材等への実用化は困難である。
【０００４】
また、得られる薄膜は緻密であるため、可とう性が劣り、プラススチック基材への密着性が不十分であるといった欠点も有する。
【０００５】
これらの問題点に対し、湿式塗工可能な高屈折率材料についての検討が多くなされており、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 等の高屈折率酸化物の微粒子を種々のバインダに分散させた高屈折率組成物については多数出願されている。
【０００６】
また、特開平８−２９７２０１号公報には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ等の金属アルコキシドと、ビニル基、アリル基および（メタ）アクリロイル基等の重合性不飽和結合を有する有機化合物を主成分とするＵＶ硬化型高屈折率組成物が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学部材に利用可能なレベルの透明性を有する酸化物微粒子は、その製法上、概して結晶性が悪く、粒子自体の屈折率はそれほど高くない。また、金属アルコキシドと重合性不飽和結合を有する有機化合物で構成される材料系を用いた場合も、金属アルコキシド成分は塗膜中で非晶質ゲルであるため屈折率は高くない。
【０００８】
このように、湿式塗工により形成される従来の高屈折率膜は、屈折率が十分高くないのが現状である。本発明は、このような技術的課題の解決を目指したものであり、より屈折率の高い膜が形成可能な高屈折率組成物を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気相法により合成される高結晶性ＴｉＯ2 超微粒子を高屈折率材料として用いることで、従来より屈折率が高く、かつ十分な膜硬度を有する塗膜が形成可能な高屈折率組成物を得ようとするものである。
【００１０】
具体的に請求項１の発明は、塗布、硬化することによって高屈折率の硬化塗膜を形成する高屈折率組成物であって、気相合成ＴｉＯ２微粒子と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有し、且つ、前記気相合成ＴｉＯ２微粒子の重量が前記ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの重量以下であり、且つ、塗布、硬化して形成される硬化塗膜の屈折率が１．７７以上であることを特徴とする高屈折率組成物に関するものである。
【００１１】
また、請求項２の発明は、前記高屈折率組成物がさらに光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項１記載の高屈折率組成物に関するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の詳細を示す。
【００１６】
本発明の高屈折率組成物は、高結晶性ＴｉＯ2 超微粒子と、基質を形成するバインダ成分より主に構成される。但し、他の効果を持たせる為に他の成分を含む物であっても、本発明の効果を害さない限り含んでも良いことは当然である。
本発明で用いられるＴｉＯ2 超微粒子はアナターゼ型が主成分である必要がある。主成分とは、請求項２で示した様に、全体のＴｉＯ2 の７０重量％以上であれば少なくとも良いが、それ以下の重量比でも本発明の効果を上げられるものであれば構わない。なお、ＴｉＯ2 はアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型の３種類の結晶型があるが、本発明ではそのうちアナターゼ型ＴｉＯ2 の効果を与えたのが本発明である。
本発明のアナターゼ型ＴｉＯ2 は、気相法により容易に合成され、従来の湿式法で合成されたＴｉＯ2 超微粒子と比較して、結晶性および屈折率が高いが、製造方法を気相法に限定するものではない。
【００１７】
Ｘ線回折の（１０１）面反射ピーク半価幅は、湿式合成したアナターゼ型ＴｉＯ2 が１．１゜であったのに対し、気相合成したアナターゼ型ＴｉＯ2 は０．４゜であり、気相合成ＴｉＯ2 はより高い結晶性を示した。
なお、この場合の各方法により合成されたＴｉＯ2 の平均結晶子径はほぼ同一であり、約３０ｎｍであった。
【００１８】
ＴｉＯ2 超微粒子は組成物中、２０〜７０重量％、好ましく５０〜６０重量％である。２０重量％未満であると屈折率が十分高くならず、７０重量％を越えると膜の硬度が著しく低下する。
【００１９】
基質を形成するバインダ成分は、請求項２記載の重合性不飽和結合を有する有機化合物、および、請求項３記載の金属アルコキシドのうち少なくとも一種類が用いられる。
【００２０】
重合性不飽和結合を有する有機化合物としては、分子構造中にビニル基、アリル基および（メタ）アクリロイル基のうちいずれかを２個以上含有するものが用いられ、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエレリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等が挙げられる。
【００２１】
金属アルコキシドとしては、金属がＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｉｎである金属アルコキシドの少なくとも一種が用いられ、例えば、Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ，Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 ，Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 ，Ｚｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ，Ｎｂ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ，Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 などが挙げられる。
【００２２】
上記高屈折率組成物を硬化させる方法としては、紫外線などの光線照射または熱反応などの公知の方法が挙げられ、必要に応じて光反応開始剤や熱重合開始剤が添加されてもよい。
【００２３】
上記光反応開始剤としては、例えば、１−ヒドロキシシクロフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパノン−１等のアセトフェノン系化合物が使用され、熱重合開始剤としては、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等のパーオキサイド系化合物；２−２' −アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物が使用される。
【００２４】
光重合開始剤の添加量は、硬化物組成全体の０．１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％である。
【００２５】
上記高屈折率組成物を塗工する方法としては、工業的に使用されている通常の塗布方法を用いることができる。塗布方法としては、例えば、スピン塗装、浸漬塗装、ロールコート塗装、グラビアコート塗装、カーテンフロー塗装等が挙げられる。
【００２６】
【実施例】
以下に、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、下記の実施例に制限されるものではない。
【００２７】
［実施例１−１］
下記組成の高屈折率組成物（１）を調整し、それをハードコートしたトリアセチルセルロース基材にバーコータ（＃３）を用いて塗工した後、高圧水銀灯を用いてＵＶ照射し硬化塗膜を得た。
・気相合成ＴｉＯ2 超微粒子ＩＰＡ分散体（ＮＶ＝１５％）（シーアイ化成）２６７重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（アロニックス４５０：東亞合成）４０重量部
・光重合開始剤（イルガキュア１８４：チバーガイギー）  ２重量部
・イソプロピルアルコール  １７００重量部
【００２８】
［実施例１−２］
下記組成の高屈折率組成物（２）を調整し、実施例１と同様の方法で硬化塗膜を得た。
・気相合成ＴｉＯ2 超微粒子ＩＰＡ分散体（ＮＶ＝１５％）（シーアイ化成）４００重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（アロニックス４５０：東亞合成）４０重量部
・光重合開始剤（イルガキュア１８４：チバーガイギー）２重量部
・イソプロピルアルコール  ２０５０重量部
【００２９】
［比較例１−１］
下記組成の高屈折率組成物（３）を調整し、実施例１と同様の方法で硬化塗膜を得た。
・Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4   １１９重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（アロニックス４５０：東亞合成）４０重量部
・光重合開始剤（イルガキュア１８４：チバーガイギー）  ２重量部
・イソプロピルアルコール  １５４０重量部
【００３０】
［比較例１−２］
下記組成の高屈折率組成物（４）を調整し、実施例１と同様の方法で硬化塗膜を得た。
・Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4   １７０重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（アロニックス４５０：東亞合成）  ４０重量部
・光重合開始剤（イルガキュア１８４：チバーガイギー）  ２重量部
・イソプロピルアルコール  １７９０重量部
【００３１】
［比較例２−１］
下記組成の高屈折率組成物（５）を調整し、実施例１と同様の方法で硬化塗膜を得た。
・湿式合成ＴｉＯ2 超微粒子  ４０重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（アロニックス４５０：東亞合成）  ４０重量部
・光重合開始剤（イルガキュア１８４：チバーガイギー）  ２重量部
・イソプロピルアルコール  １７００重量部
【００３２】
［比較例２−２］
下記組成の高屈折率組成物（６）を調整し、実施例１と同様の方法で硬化塗膜を得た。
・湿式合成ＴｉＯ2 超微粒子  ６０重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（アロニックス４５０：東亞合成）  ４０重量部
・光重合開始剤（イルガキュア１８４：チバーガイギー）  ２重量部
・イソプロピルアルコール  ２０５０重量部
上記の実施例、比較例において、各種物性評価方法と結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0004507302.tif 000002
【００３４】
屈折率：シリコンウエハーに同一条件で形成した塗膜を、エリプソメータにより測定した。
耐擦傷性：スチールウール（＃００００）を用い、塗膜表面を２５０ｇ／ｃｍ2 の圧力で１０往復擦過した後の表面状態を目視判定した。
【００３５】
【発明の効果】
アナターゼ型ＴｉＯ2 超微粒子を高屈折率材料として用いることで、屈折率が従来より高く、かつ十分な膜硬度を有する塗膜が形成可能な高屈折率組成物が得られた。本発明の高屈折率組成物は種々の光学部材に利用可能であり、例えば反射防止膜の高屈折率層に利用された場合、より効果的に反射率を低減することが可能となる。