JPH06194501A

JPH06194501A - 光学用樹脂板

Info

Publication number: JPH06194501A
Application number: JP4344236A
Authority: JP
Inventors: 和彦 ▲はし▼阪; Kazuhiko Hashisaka; Tadayoshi Matsunaga; 忠與松永
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性、透明性、耐薬品性に優れ、かつ、屈折
率がガラスと同程度である光学用樹脂板を提供すること
を目的とする。【構成】一般式（Ｉ）で表される単量体を２０〜９８重
量％、およびメタクリル酸メチルを含有し、かつ一般式
（Ｉ）で表される単量体とメタクリル酸メチルとの合計
重量割合が３０重量％以上である組成物を共重合してな
り、かつ屈折率が１．５２０±０．０２０であることを
特徴とする光学用樹脂板。【化１】（式中のＲ¹、Ｒ²は水素、メチル基およびエチル基か
ら選ばれる置換基を表す。Ｒ³は炭素数１〜２０のアル
キル基、アリール基、アラルキル基およびシクロアルキ
ル基から選ばれる置換基を表す。）【効果】本発明により得られる光学用樹脂板は、耐熱
性、透明性、耐薬品性に優れ、かつ、屈折率がガラスと
同程度であることから、表示装置用光学フィルターや液
晶ディスプレイ用基板、ヘッドアップディスプレイ用コ
ンバイナ用基板、光ディスク基板等においてガラス基板
の代替材料として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学用樹脂板に関し、
表示装置用光学フィルターや液晶ディスプレイ用基板、
ヘッドアップディスプレイ用コンバイナ用基板、光ディ
スク基板等に好ましく使用される。

【０００２】

【従来の技術】一般にプラスチック材料は軽量で、耐衝
撃性、加工性、および大量生産性に優れていることか
ら、近年、ガラス材料の代替として、表示装置用光学フ
ィルター、光ディスク基板、光学レンズ等の光学素子用
材料、家庭用電気機器、自動車のウィンドや各種部品等
への需要が拡大しつつある。これらのプラスチック材料
としては、現在、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、
およびポリジエチレングリコールビスアリルカーボネー
ト等の透明性樹脂が主に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリメ
タクリル酸メチルは熱変形温度に代表される耐熱性が劣
り、ポリスチレンには耐熱性が劣るだけでなく、複屈折
が大きいという欠点があった。また、ポリカーボネー
ト、アモルファスポリオレフィンについても、例えば液
晶ディスプレイ用基板用途には、耐熱性が不十分であっ
た。

【０００４】ポリジエチレングリコールビスアリルカー
ボネート等の熱硬化性樹脂は耐溶剤性、耐薬品性につい
ては優れているものの、やはり耐熱性が不十分であっ
た。

【０００５】また、近年、光学用樹脂板にはガラス材料
と同程度の屈折率を有することが要求されている。現
在、光学用途にはプラスチック材料の使用が拡大しつつ
あるが、一般的にはガラス材料が使用されており、ま
た、そのガラス材料には例えば反射防止等の機能性を付
与するために光学薄膜等を表面にコーティングするな
ど、何らかの処理が施されることが一般的である。この
ような光学薄膜等は基材の屈折率によって、その特性に
大きな変化が見られるため、樹脂板にガラス材料と同様
の処理を施すためには、樹脂板は現在一般に使用されて
いるガラス材料である、ソーダガラスの屈折率１．５２
と同程度の屈折率を有することが必要であった。しかし
ながら、これと同程度の屈折率を有するものはなく、要
求を満足する十分な性能を有する光学用樹脂板を得るに
至っていない。

【０００６】本発明は、上記問題を解決しようとするも
のであり、表示装置用光学フィルターや液晶ディスプレ
イ用基板、ヘッドアップディスプレイ用コンバイナ用基
板、光ディスク基板等に好適に使用される、耐熱性、透
明性、耐薬品性に優れ、かつ、ガラスと同程度の屈折率
を有する光学用樹脂板を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、下記の構成を有する。

【０００８】「一般式（Ｉ）で表される単量体を２０〜
９８重量％、およびメタクリル酸メチルを含有し、かつ
一般式（Ｉ）で表される単量体とメタクリル酸メチルと
の合計重量割合が３０重量％以上である組成物を共重合
してなり、かつ屈折率が１．５２０±０．０２０である
ことを特徴とする光学用樹脂板。

【０００９】

【化２】（式中のＲ¹、Ｒ²は水素、メチル基およびエチル基か
ら選ばれる置換基を表す。Ｒ³は炭素数１〜２０のアル
キル基、アリール基、アラルキル基およびシクロアルキ
ル基から選ばれる置換基を表す。）」まず、一般式
（Ｉ）で表されるマレイミド系単量体について説明す
る。

【００１０】Ｒ¹、Ｒ²については、それぞれが同種で
あっても異種であっても良い。

【００１１】Ｒ³の具体例としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、オクチル基、オクタデシル基等の直鎖
状アルキル基、イソプロピル基、sec-ブチル基、tert-
ブチル基、イソペンチル基等の分岐状アルキル基、シク
ロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基等のシクロアル
キル基、フェニル基、メチルフェニル基等のアリール
基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等各種
の例を挙げることができる。

【００１２】さらに、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は、フッ
素、塩素、臭素等のハロゲン基、シアノ基、カルボキシ
ル基、スルホン酸基、ニトロ基、ヒドロキシ基、アルコ
キシ基等の各種置換基で置換されたものであっても良
い。

【００１３】一般式（Ｉ）で表される単量体の具体例と
しては、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−ｎ−ブチルマレイ
ミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−ｏ−メチルフェニ
ルマレイミドマレイミド、Ｎ−ｍ−メチルフェニルマレ
イミド、Ｎ−ｐ−メチルフェニルマレイミド、Ｎ−ｏ−
ヒドロキシフェニルマレイミド、Ｎ−ｍ−ヒドロキシフ
ェニルマレイミド、Ｎ−ｐ−ヒドロキシフェニルマレイ
ミド、Ｎ−ｏ−メトキシフェニルマレイミド、Ｎ−ｍ−
メトキシフェニルマレイミド、Ｎ−ｐ−メトキシフェニ
ルマレイミド、Ｎ−ｏ−クロロフェニルマレイミド、Ｎ
−ｍ−クロロフェニルマレイミド、Ｎ−ｐ−クロロフェ
ニルマレイミド、Ｎ−ｏ−カルボキシフェニルマレイミ
ド、Ｎ−ｍ−カルボキシフェニルマレイミド、Ｎ−ｐ−
カルボキシフェニルマレイミド、Ｎ−ｏ−ニトロフェニ
ルマレイミド、Ｎ−ｍ−ニトロフェニルマレイミド、Ｎ
−ｐ−ニトロフェニルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミ
ド、Ｎ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−イソブチルマレ
イミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルマレイミド、Ｎ−シクロ
ヘキシルマレイミド等が挙げられる。

【００１４】これらの単量体は、１種であっても、２種
以上の混合物であっても良い。また、前記マレイミド単
量体の中でも、耐熱性、無色透明性、加熱黄変、耐候性
の点から、アルキルマレイミド、シクロアルキルマレイ
ミドが好ましく、特にＮ−イソプロピルマレイミド、Ｎ
−シクロヘキシルマレイミドが好ましい。さらには、塊
状重合時のモノマー調製の容易さ、および前記特性を満
足させ得るという点から、Ｎ−イソプロピルマレイミ
ド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミドの併用が最も好まし
い。

【００１５】塊状重合時のモノマー調製の容易さの点か
らは、Ｎ−イソプロピルマレイミド単独のほうが好まし
いと言えるが、高い耐熱性が要求される用途には、耐熱
性が不十分となる傾向がある。耐熱性の点からは、Ｎ−
シクロヘキシルマレイミドが可能な限り多いほうが好ま
しいが、Ｎ−シクロヘキシルマレイミドは、常温では固
体であるため、溶解性に限界があり、モノマー調製の容
易さ、耐熱性のバランスからＮ−シクロヘキシルマレイ
ミドの含有量が、全組成の３０重量％以下であることが
好ましい。これより多いと、キャスト重合時のモノマー
調製が困難となる場合がある。好ましくは５〜２５重量
％、さらに好ましくは１０〜２０重量％であることが、
モノマー調製の容易さ、耐熱性のバランスの点で良い。

【００１６】本発明における光学用樹脂板には、屈折率
の制御、無色透明性の向上などの点からメタクリル酸メ
チルを共重合させることが必要である。

【００１７】メタクリル酸メチルの含有量は５〜３５重
量％であることが好ましい。３５重量％を越えると耐熱
性が低下する傾向があり、また、５重量％未満であれ
ば、屈折率が高くなる傾向がある。さらに好ましくは１
０〜２５重量％が耐熱性、屈折率、無色透明性のバラン
スの点で良い。

【００１８】本発明における光学用樹脂板の屈折率は、
ソーダガラスの屈折率１．５２と同程度の屈折率を有す
るという点で１．５２０±０．０２０であることが必要
である。１．５２０±０．０１０であることがさらに好
ましい。

【００１９】本発明における光学用樹脂板のガラス転移
温度は、ガラス代替材料という点からできるだけ高い方
が好ましい。１５０℃以上であることが好ましく、１８
０℃以上であることがさらに好ましい。

【００２０】耐薬品性、耐溶剤性の向上のためには、多
官能単量体を使用し三次元架橋させることが好ましい。

【００２１】かかる多官能単量体としては、エチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、グリセロール（ジ／トリ）（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパン（ジ／ト
リ）（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール（ジ
／トリ／テトラ）（メタ）アクリレート等の多価アルコ
ールのジ−、トリ−、テトラ−（メタ）アクリレート
類、ｏ−ジビニルベンゼン、ｍ−ジビニルベンゼン、ｐ
−ジビニルベンゼン等の芳香族多官能単量体、（メタ）
アクリル酸ビニルエステル、（メタ）アクリル酸アリル
エステル等のエステル類、ジエチレングリコールビスア
リルカーボネート、ジアリルフタレート等のジアリル化
合物、ブタジエン、ヘキサジエン、ペンタジエン等のジ
エン類、ジクロロホスファゼンを原料として重合性多官
能基を導入したホスファゼン骨格を有する多官能単量
体、トリアリルジイソシアヌレート等の異原子環状骨格
を有する多官能単量体、ビスマレイミド類等が挙げられ
る。

【００２２】これらの多官能単量体は１種あるいは２種
以上の混合物でも良い。

【００２３】これらの多官能単量体の中でも、透明性、
耐熱性、成形性の点から、芳香族多官能単量体が好まし
く、特にジビニルベンゼンが好ましい。

【００２４】ジビニルベンゼンは各種異性体が混在して
いてもさしつかえないが、樹脂板の耐熱性の点から、ジ
ビニルベンゼン中のパラ体の割合が、３０重量％以上で
あることが好ましい。これ以下であれば十分な耐熱性が
得られない傾向にある。好ましくは６０重量％以上、さ
らに好ましくは９０重量％以上であることが耐熱性の点
で良い。また、工業的に入手できるジビニルベンゼンの
不純物であるエチルビニルベンゼン、ジエチルベンゼン
等はできるだけ少ない方が好ましい。エチルビニルベン
ゼン、ジエチルベンゼンは、耐熱性を低下させたり、キ
ャスト重合を行う場合に、表面欠陥の原因となる傾向が
ある。ジビニルベンゼンの純度は５０重量％以上である
ことが好ましく、８０重量％以上であることがさらに好
ましい。耐熱性の向上のためにはα−メチルスチレンを
共重合させることが好ましい。α−メチルスチレンは耐
熱性の向上に効果があるが、多すぎると解重合により逆
に耐熱性が低下したり、熱処理後の黄変が大きくなった
りする場合がある。これらの現象を起こさずに耐熱性を
向上させるためには、組成物中のα−メチルスチレンが
２０重量％以下であることが好ましく、３〜１５重量％
であることがさらに好ましい。

【００２５】さらに本発明においては、上記の単量体以
外にも各種重合可能な単量体を使用することができる。

【００２６】かかる重合可能な単量体としては、芳香族
ビニル単量体、オレフィン系ビニル単量体、（メタ）ア
クリル酸およびそのエステル系単量体、多価カルボン酸
無水物等が挙げられる。具体例としては、スチレン、ｐ
−メチルスチレン、ｏ−エチルスチレン、ｍ−エチルス
チレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルス
チレン、クロロスチレン、ビニルナフタレン、シクロヘ
キシルメタクリレート、ノルマルボルニル（メタ）アク
リレート、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、アダマンチル（メタ）ア
クリレート、フェニル（メタ）アクリレート、無水マレ
イン酸等が挙げられる。その他、不飽和ポリエステル、
エポキシ樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネート等も好ましく使用される。

【００２７】これらの重合可能な単量体は上記請求の範
囲を満足するものであれば特に制限はなく、１種、ある
いは２種以上の混合物でも良い。

【００２８】また、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防
止剤、耐候性安定剤、ラジカル発生性開始剤、硬化剤、
硬化促進剤、可塑剤、染料、香料等が添加されていても
良い。

【００２９】本発明の光学用樹脂板の重合方法に関して
は、特に制限はなく、通常公知の方法で重合することが
できる。

【００３０】例えば、エポキシ樹脂を適用する場合には
アミン系、酸無水物系、イミダゾール系、各種金属化合
物系等の硬化剤や硬化促進剤を使用して行うことが可能
である。また、水酸基等の活性水素を有する重合体、オ
リゴマー、さらには単量体をイソシアネート化合物で重
合させることも可能である。さらには、マレイミド系単
量体、アクリル系単量体やスチレン等のビニル系単量体
の重合に際しては、ラジカル発生性開始剤の存在下、ま
たは非存在下に、前記の単量体混合物を所定の温度条件
下に保つことによって重合することができる。重合方法
としては、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、
およびキャスト重合等が挙げられる。ラジカル発生性開
始剤としては、各種パーオキシド化合物、アゾ化合物等
が挙げられる。特に、加熱後の黄変防止の観点からはア
ゾ化合物が好ましく使用される。具体例としては、２，
２´−アゾビスイソブチロニトリル、１，１´−アゾビ
ス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２´
−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニ
トリル）、２，２´−アゾビス（２−シクロプロピルプ
ロピオニトリル）、２，２´−アゾビス（２，４−ジメ
チルバレロニトリル）、２，２´−アゾビス（２−メチ
ルブチロニトリル）、１−［（１−シアノ−１−メチル
エチル）アゾ］フォルムアミド、２−フェニルアゾ−４
−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル等のアゾ
ニトリル化合物、２，２´−アゾビス（２−メチル−Ｎ
−フェニルプロピオンアミジン）二塩基酸塩等のアゾア
ミジン化合物、２，２´−アゾビス［２−（５−メチル
−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩基酸塩
等の環状アゾアミジン化合物、２，２´−アゾビス｛２
−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−
２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝等のアゾア
ミド化合物、２，２´−アゾビス（２，４，４−トリメ
チルペンタン）等のアルキルアゾ化合物が挙げられる。
また、重合条件としては、使用する単量体、および開始
剤によって適宜、実験的に定められるべきであるが、重
合率を高くし、未反応単量体をできる限り少なくすると
いう観点から、注型重合においては、型内で１００℃以
上、さらに好ましくは１８０℃以上に少なくとも１０分
間以上加熱されることが好ましい。また、重合温度を連
続的または、半連続的に昇温させることも光学的に均一
な樹脂を得るためには好ましい方法である。

【００３１】本発明の樹脂の成形方法に関しても特に制
限はなく、射出成形、押出成形、圧縮成形、ベルトプレ
ス成形、注型成形等が挙げられる。この中でも、高い表
面精度、板厚精度が得られるという点で、注型成形が好
ましい。

【００３２】本発明によって得られる光学用樹脂板は、
透明性、耐熱性、耐候性、耐衝撃性、耐溶剤性、耐薬品
性、低複屈折性等に優れ、かつ、屈折率がガラスと同程
度であることから、表示装置用光学フィルターや液晶デ
ィスプレイ用基板、液晶ディスプレイの光拡散板、エレ
クトロルミネッセンス用基板、液晶ライトバルブ用基
板、ホログラフィックディスプレイ用基板、ヘッドアッ
プディスプレイ用コンバイナ用基板、光ディスク基板、
眼鏡用レンズ、サングラス用レンズ、カメラ用レンズ、
ビデオカメラ用レンズ、コンタクトレンズ等の光学用レ
ンズ、プリズム、さらには自動車、航空機、家屋、家庭
用電気機器等のウィンドや各種部品等に好ましく使用さ
れる。

【００３３】なお、本発明によって得られる光学用樹脂
板を上記用途に使用する際には、樹脂板単独であっても
さしつかえないが、耐擦傷性、耐衝撃性等の向上、機能
性付与等の目的で、硬化被膜、光学薄膜、感光性材料、
高分子組成物等が表面にコーティングされていたり、２
枚以上の樹脂板の間に挟み込まれていたりしても好まし
く使用することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例をもとにさらに具体的
に説明する。

【００３５】実施例において使用されるガラス転移温度
は、ＪＩＳ規格Ｋ−７１２１に従って、Ｍｅｔｌｌｅｒ
製ＤＳＣ３０により測定した。なお、２ｎｄｒｕｎ
のＴｍｇをガラス転移温度とした。

【００３６】屈折率は、ＪＩＳ規格Ｋ−７１０５に従っ
て、カルニュー光学工業（株）製ＫＰＲ−２により測定
した。なお、２３℃、Ｄ線（λ＝５８９ｍｍ）での値を
屈折率とした。

【００３７】実施例１イソプロピルマレイミド４０ｇ、シクロヘキシルマレイ
ミド１９ｇ、メタクリル酸メチル２２ｇ、α−メチルス
チレン９ｇ、ジビニルベンゼン１０ｇ、アゾビスイソブ
チロニトリル０．２ｇを混合溶解させ、調合モノマをキ
ャスト重合により成形した。キャスト重合は次のように
行った。

【００３８】大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍの２枚のガラス板と、塩化ビニル製ガスケットによ
り、２枚のガラス板の間隔が２ｍｍになるようにセルを
形成し、この中に、前記の調合モノマを注入し、６０℃
にて４時間、８０℃にて１時間、２００℃にて１時間重
合させ、透明な樹脂板を得た。この樹脂板の特性値を表
１に示した。

【００３９】得られた樹脂板はガラス転移温度が２１５
℃と高く、屈折率も１．５２５とガラスと同程度のもの
であった。

【００４０】実施例２イソプロピルマレイミド４０ｇ、シクロヘキシルマレイ
ミド２１ｇ、メタクリル酸メチル２５ｇ、α−メチルス
チレン８ｇ、ジビニルベンゼン６ｇ、アゾビスイソブチ
ロニトリル０．２ｇを混合溶解させ、モノマを調合した
以外は実施例１と同様にキャスト重合を行い、透明な樹
脂板を得た。この樹脂板の特性値を表１に示した。

【００４１】得られた樹脂板はガラス転移温度が２１１
℃と高く、屈折率も１．５２３とガラスと同程度のもの
であった。

【００４２】比較例１ジエチレングリコールビスアリルカーボネート５０ｇ、
ジイソプロピルパーオキシジカーボネート０．０１ｇを
混合溶解させ、調合モノマをキャスト重合により成形し
た。キャスト重合は次のように行った。

【００４３】大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍの２枚のガラス板と、塩化ビニル製ガスケットによ
り、２枚のガラス板の間隔が２ｍｍになるようにセルを
形成し、この中に、前記の調合モノマを注入し、６０℃
にて４時間、８０℃にて１時間、２００℃にて１時間重
合させ、透明な樹脂板を得た。この樹脂板の特性値を表
１に示した。

【００４４】得られた樹脂板はガラス転移温度が７８℃
と低く、屈折率も１．４９８とガラスに比べて低いもの
であった。

【００４５】比較例２イソプロピルマレイミド４０ｇ、シクロヘキシルマレイ
ミド２０ｇ、スチレン２０ｇ、α−メチルスチレン１０
ｇ、ジビニルベンゼン１０ｇ、アゾビスイソブチロニト
リル０．５ｇを混合溶解させ、モノマを調合した以外は
実施例１と同様にキャスト重合を行い、透明な樹脂板を
得た。この樹脂板の特性値を表１に示した。

【００４６】得られた樹脂板はガラス転移温度が２２０
℃と高かったが、屈折率が１．５５０とガラスに比べて
高いものであった。

【００４７】表１ガラス転移温度（℃）屈折率実施例１２１５１．５２５実施例２２１１１．５２３比較例１７８１．４９８比較例２２２０１．５５０

【００４８】

【発明の効果】本発明により得られる光学用樹脂板は、
耐熱性、透明性、耐薬品性に優れ、かつ、屈折率がガラ
スと同程度であることから、表示装置用光学フィルター
や液晶ディスプレイ用基板、ヘッドアップディスプレイ
用コンバイナ用基板、光ディスク基板等においてガラス
基板の代替材料として用いることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ｉ）で表される単量体を２０〜９
８重量％、およびメタクリル酸メチルを含有し、かつ一
般式（Ｉ）で表される単量体とメタクリル酸メチルとの
合計重量割合が３０重量％以上である組成物を共重合し
てなり、かつ屈折率が１．５２０±０．０２０であるこ
とを特徴とする光学用樹脂板。【化１】（式中のＲ¹、Ｒ²は水素、メチル基およびエチル基か
ら選ばれる置換基を表す。Ｒ³は炭素数１〜２０のアル
キル基、アリール基、アラルキル基およびシクロアルキ
ル基から選ばれる置換基を表す。）
【請求項２】請求項１において、ガラス転移温度が１５
０℃以上であることを特徴とする光学用樹脂板。
【請求項３】請求項１において、一般式（Ｉ）で表され
る単量体がＮ−イソプロピルマレイミドおよび／または
Ｎ−シクロヘキシルマレイミドであることを特徴とする
光学用樹脂板。
【請求項４】請求項１記載において、組成物が多官能単
量体で三次元架橋されていることを特徴とする光学用樹
脂板。
【請求項５】請求項４において、多官能単量体がジビニ
ルベンゼンであることを特徴とする光学用樹脂板。
【請求項６】請求項１において、組成物中にα−メチル
スチレンを含有することを特徴とする光学用樹脂板。