JP2014224257A

JP2014224257A - 樹脂、樹脂の形成方法及び組成物

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Publication number: JP2014224257A
Application number: JP2014098044A
Authority: JP
Inventors: 武司大幸; Takeshi Osachi
Original assignee: Toyo Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyo Gosei Co Ltd
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: JP6443849B2; US20140335304A1

Abstract

【課題】光学部品の一部分として機能する、加熱処理前後の幅の変化が所定値以下の樹脂および樹脂を含む物品の提供。
【解決手段】それぞれ１つのみ、２つ、または３つの重合性基を有する第１、第２、または第３モノマーから選ばれる１種以上のモノマーと開始剤とを含む混合物を用いて樹脂を製造する。開始剤の分子量は所定の値以上で、光照射により開裂が生起する少なくとも二つの結合を有していることが好ましい。開始剤を含む混合物に３７０ｎｍ以上の波長の光を照射する。
【選択図】なし

Description

本出願に関係する相互参照
本出願の特許請求の範囲は、米国特許法35 U.S.C.§119(e)に基づいて2013年5月9日に出願された米国仮出願第61/821,537号の利益を主張するものであり、その内容がここに参考文献として援用される。

本発明に係る幾つかの態様は、樹脂を形成するための組成物及び樹脂に関する。

熱に対する耐性等優れた性質を有する樹脂が望まれていた。そのような樹脂において、デバイスの動作中に発生する熱による変形や寸法変化が抑制されるため、デバイスの光学部品や電子部品に適用可能である。

注型の好適なラジカル重合型組成物のための光学材料は特開2004-2702Aに開示されており、その全体の内容は参考文献として援用される。

本発明のいくつかの実施形態には、加熱によってもパターンの変化の小さい樹脂及びそのような樹脂を製造するための組成物が開示されている。そのような樹脂は、光導波路、偏光板、反射防止膜及びレンズ等の複数の種類の光学部品に適用することができる。また、そのような樹脂は、トランジスタやダイオード等の複数の種類の電子部品に適用可能である。

本発明の一つの態様に関係するいくつかの実施形態において樹脂が開示されている。当該樹脂は、複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と前記第１の表面に対向する第２の表面を有していることが好ましい。前記複数の第１の部分は前記第２の表面から所定の距離に位置し、前記複数の第２の部分の各々は前記第２の表面から第１の距離に位置する二つの第１の部位と前記第２の表面から第２の距離に位置する第２の部位とを有し、前記第１の距離と前記第２の距離とは異なっており、前記所定の距離は前記複数の第１の部分と前記複数の第２の部分との境界で終了しており、前記第１の距離と前記第２の距離との間の差は、前記境界の各々から前記第２の部位の方向に向けて移動した場合、前記二つの第１の部位の各々から生じ、前記樹脂は、前記二つの第１の部位の間の加熱処理の前の第１の時間における距離である第３の距離と前記二つの第１の部位の間の加熱処理の後の第２の時間における距離である第４の距離との差の前記第３の距離に対する比（Δw/w₀）は、7.0％かそれより小であることを特徴とする。

上記のような加熱による寸法変化を有する樹脂は電子デバイスの絶縁膜やレンズ等の種々の部品に好適である。

Δw/w₀は2.0％かそれより小であることがさらに好ましい。

前記加熱処理は、373Kの温度で２週間実施することが好ましい。

前記樹脂は、光学部品の少なくとも一部分として機能するよう構成されていることが好ましい。そのような加熱による寸法変化の小さい樹脂は、光路及びその長さの変化を最小化することが可能であるため、光導波路及びレンズ等の光学部品に好適である。

本発明に係るいくつかの実施形態には樹脂の製造方法が開示されている。この製造方法は、第１のモノマー及び前記第１のモノマーの重合反応を開始させるための開始剤を含む混合物を用意する工程を含んでいる。前記開始剤の分子量は、224かそれより大であることが好ましい。そのような、分子量が224かそれより大である開始剤は揮発性が低いため、加熱しても樹脂の体積減少が抑制される。

前記開始剤の分子量は、340かそれ以上であることがさらに好ましい。そのような樹脂は体積減少がより抑制される。

前記混合物は、さらに第２のモノマーを含んでいることが好ましい。

前記混合物は、さらに第３のモノマーを含んでいることが好ましい。

前記第１のモノマーは、一つのみの重合性基を有し、前記第２のモノマーは二つの重合性基を有することが好ましい。

前記第１のモノマーは、一つのみの重合性基を有し、前記第２のモノマーは二つの重合性基を有し、前記第３のモノマーは、三つの重合性基を有することが好ましい。

本発明の一態様に関係するいくつかの実施形態に他の樹脂が開示されている。そのような樹脂は、加熱処理の前の第１の時間における第１の質量と前記加熱処理の後の第２の時間における第２の質量との質量の差異は7.0%かそれ以下であることが好ましい。

本発明の一態様に関係するいくつかの実施形態において、組成物が開示されている。前記組成物は、重合性を有する第１の置換基を有する第１の化合物と、開始剤を含んでいる。前記開始剤の分子量は、224かそれ以上であることが好ましい。

前記開始剤の分子量が、340かそれより大であることが好ましい。

前記組成物は、さらに重合性を有する第２の置換基と重合性を有する第３の置換基とを備えた第２の化合物を含むことが好ましい。

前記組成物は、さらに重合性を有する第２の置換基と重合性を有する第３の置換基とを備えた第２の化合物と、重合性を有する第４の置換基と重合性を有する第５の置換基とを備えた第３の化合物と、を含んでいることが好ましい。

前記開始剤は、光照射により結合が開裂する少なくとも二つの結合を有することが好ましい。

前記開始剤は、370nmかそれより長い波長の光を用いて光照射される。

本発明に係る一態様に関係するいくつかの実施形態において部品が開示されている。前記部品は前述の樹脂のうちいずれか一つを含んでいる。

本図面は、本発明を実施するために現時点で最良と考えるものを示す図である。
図１は、樹脂の表面を観察するための実験手順である。図２は、角を有する凹凸パターンが形成された表面を有する樹脂の幅の変化（Δw）を示している。図３は、曲線を有する凹凸パターンが形成された表面を有する樹脂の幅の変化（Δw）を示している。

［詳細な説明］
実験手順：
図１は、樹脂の表面を観察するための実験手順である。

実験手順は以下のとおりである。

(a) 樹脂を形成するための組成物をシリコン基板上に配置する。

(b) 石英モールドの凹凸表面を前記組成物に前記シリコン基板に向けて押し当てる。前記石英モールドを透過させた光を前記組成物に照射することにより、前記石英モールドより転写された凹凸パターンを有する表面を備えた樹脂が形成される。

前記樹脂を前記石英モールドから離型する。

光学部品や電子部品に対して用いられる樹脂については、加熱によって前記樹脂のパターンの劣化が少ないことが望まれる。図２は、加熱処理による角のある凹凸パターンの変化を説明する図である。パラメータw₀、w_t、及びΔwは、それぞれ、前記加熱処理前の幅、前記加熱処理後の幅及びw₀からw_tへの変化である。前記加熱処理は、373Kで二週間行う。

図３は、加熱処理による曲線のある凹凸パターンの変化を説明する図である。パラメータw₀、w_t、及びΔwは、それぞれ、前記加熱処理の前の幅、前記加熱処理後の幅及びw₀からw_tへの変化である。前記加熱処理は、373Kで二週間行う。

表１は、樹脂の組成物、開始剤の分子量、凸部の幅の変化、その割合（Δw/w₀）及び加熱処理後の質量の減少速度を示しており、エントリ３については質量減少速度が、6.7%及び6.8%であることが示されている。そのような樹脂の小さい凸部の幅及び質量の変化は、光導波路、偏光板、反射防止膜及びレンズ等の部品に好適である。Δw及び質量の減少速度の小さい樹脂を得るために、分子量が224かそれより大の開始剤を用いることが好ましい。

Δw/w₀及び質量の減少速度は、それぞれ3%及び5%かそれより小さいことが好ましい。さらに理想的には、Δw/w₀及び質量の減少速度は、それぞれ、2.0%及び4.3%かそれより小さいことが好ましい。340かそれより大きい分子量を有する開始剤が、そのような理想的な値を示す樹脂を得るためには好ましい。表１に示した組成物の各々は、重合性基を一つしか有していないモノマーを含む。重合性基が一つしか持たないモノマーに加えて、複数の重合性基を有するモノマーが、上記の組成物には含まれている。

開始剤：
開始剤として、アセトフェノン型開始剤、アルキルフェノン型開始剤、ベンゾイン型開始剤、ベンジルケタール型開始剤、アントラキノン型開始剤、アシロキシム型開始剤及びアシルホスフィンオキシド型開始剤が前駆体の硬化に用いることができる。

224かそれより大きい分子量を有する開始剤が、熱耐性を有する樹脂を製造するためには望ましい。さらに340かそれより大きい分子量を有する開始剤が、そのような樹脂を製造するためには望ましい。

波長が370nmの光を照射することにより光反応が生起する開始剤が、そのような樹脂を製造するためには好ましい。また、光照射により少なくとも二つの結合の開裂が起こる開始剤が好ましい。

Claims

樹脂であって、
複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と、
前記第１の表面に対向する第２の表面と、を含み、
前記複数の第１の部分は、前記第２の表面から所定の距離に位置し、
前記複数の第２の部分の各々は、前記第２の表面から第１の距離の位置にある二つの第１の部位と、前記第２の表面から第２の距離の位置にある第２の部位と、を有し、
前記第１の距離と前記第２の距離とは異なり、
前記第１の距離は、前記所定の距離と同じであり、
前記第２の部位は、前記二つの第１の部位の間に位置し、
前記所定の距離は、前記複数の第１の部分と前記複数の第２の部分との境界で終了し、
前記第１の距離と前記第２の距離との差は、前記境界から前記第２の部位に移動したときに前記二つの第１の部位の各々で生じ、
前記樹脂は、加熱処理の前の第１の時間における前記二つの第１の部位との距離である第３の距離と前記加熱処理の後の第２の時間における前記二つの第１の部位との距離である第４の距離との差の前記第３の距離に対する割合(Δw/w₀)が7.0 %かそれより小であることを特徴とする樹脂。
請求項１に記載の樹脂において、
前記割合(Δw/w₀)が2.0%かそれより小であること、
を特徴とする樹脂。
請求項１に記載の樹脂において、
前記加熱処理は、373Kで二週間加熱されることにより行われること、
を特徴とする樹脂。
請求項１に記載の樹脂において、
前記樹脂は、光学部品の少なくとも一部分として機能するよう構成されていること、
を特徴とする樹脂。
樹脂の製造方法であって、
第１のモノマーと前記第１のモノマーの重合反応を開始させる開始剤とを含む混合物を用意する工程を含み、
前記開始剤の分子量は、224かそれより大であること、
を特徴とする樹脂の製造方法。
請求項５に記載の樹脂の製造方法において、
前記開始剤の分子量は、340かそれより大であること、
を特徴とする樹脂の製造方法。
請求項５に記載の樹脂の製造方法において、
前記混合物は、さらに第２のモノマーを含むこと、
を特徴とする樹脂の製造方法。
請求項７に記載の樹脂の製造方法において、
前記混合物は、さらに第３のモノマーを含むこと、
を特徴とする樹脂の製造方法。
請求項７に記載の樹脂の製造方法において、
前記第１のモノマーは、一つのみの重合性基を備え、
前記第２のモノマーは、二つの重合性基を備えること、
を特徴とする樹脂の製造方法。
請求項８に記載の樹脂の製造方法において、
前記第１のモノマーは、一つのみの重合性基を有し、
前記第２のモノマーは、二つの重合性基を有し、
前記第３のモノマーは、三つの重合性基を有していること、
特徴とする樹脂の製造方法。
樹脂であって、
前記樹脂は、加熱処理の前の第１の時間における第１の質量と前記加熱処理の後の第２の時間における第２の質量の差は、7.0%かそれより小であること、
を特徴とする樹脂。
組成物であって、
重合性を有する第１の置換基を備えた第１の化合物と、
開始剤と、を含み、
前記開始剤の分子量は、224かそれより大であること、
を特徴とする組成物。
請求項１２に記載の組成物において、
前記開始剤の分子量は、340かそれより大であること、
を特徴とする組成物。
請求項１２に記載の組成物において、さらに、
重合性を有する第２の置換基と、重合性を有する第３の置換基と、を備えた第２の化合物を含むこと、
を特徴とする組成物。
請求項１２に記載の組成物において、さらに、
重合性を有する第２の置換基と、重合性を有する第３の置換基と、を備えた第２の化合物と、
重合性を有する第４の置換基と、重合性を有する第５の置換基と、を備えた第３の化合物と、を含むこと、
を特徴とする組成物。
請求項１２に記載の組成物において、
前記開始剤は、光照射により開裂が生起する少なくとも二つの結合を有していること、
を特徴とする組成物。
請求項１２に記載の組成物において、
前記開始剤に対する光照射は、370nmかそれより長い波長の光を用いること、
を特徴とする組成物。
請求項１に記載の樹脂を含む部品。
請求項１１に記載の樹脂を含む部品。