DE60023562T2

DE60023562T2 - Lichtbeständiges mikrolinsenarray und harzzusammensetzung zur verwendung darin

Info

Publication number: DE60023562T2
Application number: DE60023562T
Authority: DE
Inventors: Kyoji Kyoto-shi KITAMURA; Yasuhiro Kyoto-shi HEGI; Shinya Kyoto-shi OKADA; Masashi Kyotto-shi DOI; Yuji Kyoto-shi WATANABE
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: KR100500092B1; EP1258742B1; KR20020060761A; EP1258742A4; WO2001040828A1; US20050100722A1; JP3797223B2; DE60023562D1; EP1258742A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrolinsenanordnung, insbesondere auf eine Mikrolinsenanordnung mit ausgezeichneter Lichtbeständigkeit, und bezieht sich auf eine Harzzusammensetzung zur Verwendung für die Mikrolinsenanordnung.
Stand der Technik
Eine Mikrolinsenanordnung hat einen Aufbau, bei welchem eine Vielzahl kleiner Konvexlinsen, wie in 1 gezeigt, in einer Ebene angeordnet ist und eine Harzschicht mit hohem Brechungsindex (2) und eine Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex (3) zwischen Glasplatten als Substraten laminiert sind (japanische Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 209076/1996 und 240802/1996). Eine solche Mikrolinsenanordnung wird in einem Flüssigkristallprojektor, einem Projektions-TV und dergleichen verwendet. Die Gesamtdicke der Harzschicht mit hohem Brechungsindex und der Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex liegt allgemein um 40 bis 50 μm herum. Der Durchmesser der die Mikrolinsenanordnung aufbauenden kleinen Konvexlinse ist ungefähr 40 μm. Es ist allgemein üblich, die Schicht mit einer Funktion als Konvexlinse aus einem Harz mit hohem Brechungsindex auszubilden.
Als die die Anordnung ausbildenden Harze werden im Allgemeinen mit Ultraviolettlicht härtbare Harze verwendet. Als Harzkomponente mit hohem Brechungsindex werden schwefelhaltige Acrylate (darin eingeschlossen Methacrylate; nachfolgend ist das gleiche gemeint), aromatische Acrylate, die einen oder zwei aromatische Ringe enthalten, halogenhaltige (ausgenommen fluorhaltige) Acrylate oder ein Gemisch dieser Acrylate verwendet. Als Harzkomponente mit niedrigem Brechungs index werden fluorhaltige Acrylate und siliziumhaltige Acrylate verwendet.
Eine derartige, herkömmliche Mikrolinsenanordnung hat jedoch das folgende Problem.
In jüngerer Zeit wurde eine zunehmende Helligkeit eines Flüssigkristallprojetors, für welchen eine Mikrolinsenanordnung hauptsächlich verwendet wird, in so starkem Maße gefordert, dass die Lichtstärke einer Lichtquelle stark zugenommen hat. Aus diesem Grund wird eine Verminderung der Lichtdurchlässigkeit des Harzes mit hohem Brechungsindex durch Schädigung durch Licht merkbar, wenngleich das Harz mit niedrigem Brechungsindex kein Problem einer Schädigung durch Licht hat. Eine Verbesserung gegen eine Absenkung der Lichtdurchlässigkeit wird daher in starkem Maße gefordert. Insbesondere im Falle schwefelhaltiger Acrylate, die als Harz mit hohem Brechungsindex am meisten benutzt worden sind, ist die Schädigung bemerkenswert.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung soll die Lichtbeständigkeit der Harzschicht mit hohem Brechungsindex in einer Mikrolinsenanordnung verbessern und die Lagerungsbeständigkeit einer hoch lichtbeständigen photohärtbaren Harzzusammensetzung, die zur Ausbildung der Harzschicht verwendet wird, stark verbessern, um die Entstehung feiner Ausscheidungen zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrolinsenanordnung, mit einem Laminat aus einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex und einer Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex, wobei die Harzschicht mit hohem Brechungsindex als Komponente Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1), enthält:
(wobei
R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder CH₃, darstellen;
R₃ und R₄ unabhängig voneinander OCH₂CH₂, OCH(CH₃)CH₂, OCH(C₂H₅)CH₂, OCH₂CH₂CH₂ oder OCH₂CH₂CH₂CH₂ darstellen;
m und n unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 4 darstellen).
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die oben erwähnte Mikrolinsenanordnung, wobei die Harzschicht mit hohem Brechungsindex insbesondere als Photopolymerisationsinitiator Alkylester von aromatischer Acrylphosphinsäure, dargestellt durch die allgemeine Formel (2)
enthält, wobei
R₅ eine Phenylgruppe darstellt, welche (einen) Substituenten haben kann,
R₆ eine Alkylgruppe mit 12 oder weniger Kohlenstoffatomen darstellt, und
R₇ eine Phenylgruppe darstellt.
Da das Mikrolinsenfeld der vorliegenden Erfindung eine ausge zeichnete Lichtbeständigkeit hat, ist es bei Anwendungen ausreichend verwendbar, wo eine Hochenergielichtquelle verwendet wird, wobei es speziell für einen Einsatz in neuesten Flüssigkristallprojektoren mit starker Lichtquelle geeignet ist.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Flüssigkristallprojektor, der mit irgendeiner der oben beschriebenen Mikrolinsenanordnungen ausgestattet ist.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet das Wort „(Meth)acrylat" sowohl Acrylat als auch Methacrylat.
Allgemein ist die Harzschicht mit hohem Brechungsindex eine mit einem Brechungsindex von 1,57 oder mehr, vorzugsweise 1,60 oder mehr. Die Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex ist eine mit einem Brechungsindex von 1,47 oder weniger, vorzugsweise 1,44 oder weniger. Es ist wünschenswert, dass die Differenz zwischen den Brechungsindizes der Harzschicht mit hohem Brechungsindex und der Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex 0,13 oder mehr, vorzugsweise 0,16 oder mehr, beträgt. Wenn die Differenz der Brechungsindizes kleiner als 0,13 ist, sind Maßnahmen wie die Erhöhung der Dicke, eine Anhebung der Krümmung der Mikrolinse im Fall gleicher Dicke, und dergleichen erforderlich, um die Eigenschaften einer gewünschten Mikrolinsenanordnung zu erreichen, und solche Maßnahmen führen zu Problemen bei der Produktion derselben.
Beste Weise der Ausführung der Erfindung
In der allgemeinen Formel (1) stellen R₁ und R₂ jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe dar. Es ist bevorzugt, dass beide von ihnen Wasserstoffatome sind, damit ein höherer Brechungsindex erzielt wird.
R₃ und R₄ stellen jeweils eine Oxyethylengruppe, eine Oxypropylengruppe, eine Oxy(2-Ethyl)ethylengruppe, eine Oxytriethylengruppe oder eine Oxytetraethylengruppe dar. Es ist bevorzugt, dass beide von ihnen Oxyethylengruppen sind, damit ein höherer Brechungsindex erzielt wird.
m und n stellen jeweils ein Zahl von 0 bis 4 dar. Es ist bevorzugt, dass beide von ihnen 1 oder 0 sind, stärker bevorzugt 1, damit ein höherer Brechungsindex erzielt wird.
Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, dargestellt durch die allgemeine Formel (1), werden im allgemeinen durch eine Esterifizierungsreaktion (d.h., (meth)acrylische Esterifizierungsreaktion) von Fluorenderivaten, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (3).
(wobei R3 und R₄, m und n die gleichen wie die oben erwähnten sind), mit (Meth)acrylsäure, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (4):
(wobei R₁ und R₂ die gleichen wie die oben erwähnten sind), synthetisiert.
Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, dargestellt durch die allgemeine Formel (1), wobei sowohl m als auch n 0 sind, werden im all gemeinen durch eine Esterifizierungsreaktion (d.h., (meth)acrylische Esterifizierungsreaktion) von Fluorenderivaten, dargestellt durch die allgemeine Formel (3a)
und (Meth)acryloylchlorid, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (4a)
(wobei R₁ und R₂ die gleichen wie die oben erwähnten sind), synthetisiert.
Insbesondere kann am meisten bevorzugt Diacrylat eines Fluorenderivats in der vorliegenden Erfindung, d.h. 9,9-bis[4-(2-Acryloyloxyethoxy)phenyl]fluoren, dargestellt durch die folgende Formel (5)
durch die acrylische Esterifizierungsreaktion von 9,9-bis[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]fluoren, dargestellt durch die folgende Formel (6)
synthetisiert werden.
Auf die in den japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 220131/1994, 325508/1992, 164903/1993 oder 2939/1995 beschriebenen Synthese kann Bezug genommen werden. Die Beschreibungen ihrer Syntheseverfahren werden hier als Teil der vorliegenden Beschreibung aufgenommen.
Eine Mikrolinsenanordnung hat allgemein einen Aufbau, bei dem eine Harzschicht mit hohem Brechungsindex (2) und eine Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex (3) zwischen Glasplatten (1) und (4) laminiert sind. Zur Laminierung der Harzschichten können herkömmliche Verfahren angewandt werden (japanische Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 209076/1996 und 240802/1996 und dergleichen). Die Verwendung von Glasplatten (1) und (4) in 1 bedeutet nicht, dass die Platte aus Glas hergestellt werden sollte. Jede Art von Substrat kann verwendet werden, solange es die gleiche Funktion wie Glas hat. Beispielsweise können Kunststoffplatten mit Transparenz anstelle einer Glasplatte verwendet werden.
Wann immer die Mikrolinsenanordnung hergestellt wird, sind Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, wie sie durch die allgemeine Formel (1) dargestellt werden, blassgelbe transparente Feststoffe oder Flüssigkeiten hoher Viskosität bei Umgebungstemperatur, so dass ein Monomer, welches die Di(meth)acrylate auflösen kann, vorzugsweise als reaktiver Verdünner bei der Laminierung zur Ausbildung einer Mikrolinsenanordnung verwendet wird. Dadurch wird deren Handhabung einfach und es wird einfach, eine Mikrolinsenanordnung herzustellen. Was solche Monomere anbelangt, so kann jedes Monomer verwendet werden, sofern es eines von radikalpolymerisierbaren (Meth)acrylaten ist. Da die Monomere in der einen hohen Brechungsindex aufweisenden Harzschicht der Mikrolinsenanordnung verwendet werden, werden (Meth)acrylate mit einem aromatischen Ring in einem Molekül vorzugsweise verwendet, um möglichst den Brechungsindex nicht zu vermindern. Benzyl(meth)acrylat, o-, m- und p-Methylbenzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, o-, m- und p-Methylphenyl(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat, Phenoxypropyl(meth)acrylat und dergleichen können als Beispiel angeführt werden. Von diesen sind Methacrylate bevorzugt. Insbesondere wird Benzylmethacrylat mit ausgezeichneter Verdünnungswirkung bevorzugt.
Wenn die oben erwähnten (Meth)acrylate gemischt werden, beträgt ein Mischverhältnis der Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten zu den oben erwähnten (Meth)acrylaten 20:80–80:20 (Gewichtsverhältnis), vorzugsweise 40:60–60:40 (Gewichtsverhältnis).
Wenn es erforderlich ist, Harzeigenschaften wie Viskosität, Bre chungsindex, Härte, Glasübergangstemperatur und dergleichen einzustellen, können die anderen Acrylate in einem Bereich zugefügt werden, in dem die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht vermindert werden.
Ein Photopolymerisationsinitiator wird einer Harzzusammensetzung, die die Harzschicht mit hohem Brechungsindex bildet, hinzugefügt.
Der Photopolymerisationsinitiator kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden. Es ist bevorzugt, einen Photopolymerisationsinitiator auszuwählen, welcher nach dem Härten zur Herstellung der Mikrolinsenanordnung die Harzschicht kaum verfärbt. Beispielsweise sind 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-eins, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und dergleichen bevorzugt.
Wenn die Mikrolinsenanordnung durch Laminieren des Harzes mit hohem Brechungsindex und des Harzes mit niedrigem Brechungsindex hergestellt wird, ist eine Lichtbestrahlung, insbesondere Ultraviolettlichtbestrahlung, für die Härtung erforderlich. Wenn die Ultraviolettstrahlung durch die Glasplatte (1) oder (4) eingestrahlt wird, besteht die Sorge, dass die für die Härtungsreaktion wirksame Ultraviolettstrahlung abgeschwächt wird. In einem solchen Fall ist bevorzugt, zusätzlich 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, bis (2,4,6-Trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid und dergleichen zu verwenden, die von den Photopolymerisationsinitiatoren ein Absorptionsband im langwelligeren Bereich des Ultraviolettspektrums oder im sichtbaren Bereich haben.
Die vorliegende Erfindung sieht die Verwendung einer photohärtbaren Harzzusammensetzung zur Ausbildung einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex einer Mikrolinsenanordnung, welche einen Laminat-aufbau aus einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex und einer Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex aufweist, vor und schafft ei ne photohärtbare Harzzusammensetzung, welche als Komponenten aufweist:
Di(meth)acrylate von Fluorinderivaten, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1)
(wobei
R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder CH₃ darstellen,
R₃ und R₄ unabhängig voneinander OCH₂CH₂, OCH(CH₃)CH₂, OCH(C₂H₅)CH₂, OCH₂CH₂CH₂ oder OCH₂CH₂CH₂CH₂ darstellen;
m und n unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 4 darstellen, als Hauptkomponente, und
einen Photopolymerisationsinitiator mit einem Absorptionsband im Bereich längerer Wellenlängen des Ultraviolettspektrums oder im sichtbaren Bereich.
Insbesondere wenn die durch die vorstehende allgemeine Formel (2) dargestellten Photopolymerisationsinitiatoren verwendet werden, ist die für die Ausbildung der Harzschicht mit hohem Brechungsindex gewonnene photohärtbare Harzzusammensetzung hinsichtlich der Lagerungsbeständigkeit ausgezeichnet. Selbst wenn die Zusammensetzung für einen langen Zeitraum gelagert wird, werden keine feinen Ausscheidungen in der Harzzusammensetzung erzeugt. Wenn die Harzschicht mit hohem Brechungsindex unter Verwendung einer Harzzusammensetzung ausgebildet wird, in welcher solche feinen Ausscheidungen erzeugt werden, liegen die feinen Ausscheidungen in der Schicht so, wie sie sind, vor, mit der Folge, dass optische Eigenschaften der Mikrolinsenanordnung beeinträchtigt werden. Wenn aber die photohärtbare Harzzusammensetzung unmittelbar nach ihrer Herstellung verwendet wird, werden die feinen Ausscheidungen nicht erzeugt, so dass die oben erwähnten Acylphosphinoxide als Photopolymerisationsinitiator verwendbar sind.
Die vorliegende Erfindung schafft die Verwendung einer photohärtbaren Harzzusammensetzung zur Ausbildung einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex einer Mikrolinsenanordnung, welche einen Laminataufbau aus einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex und einer Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex aufweist, wobei sie eine Harzzusammensetzung für eine Mikrolinsenanordnung ist, aufweisend:
Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1)
(wobei
R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder CH₃ darstellen,
R₃ und R₄ unabhängig voneinander OCH₂CH₂, OCH(CH₃)CH₂, OCH(C₂H₅)CH₂, OCH₂CH₂CH₂ oder OCH₂CH₂CH₂CH₂ darstellen;
m und n unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 4 darstellen) als Komponente, und
Alkylester von aromatischer Acylphosphinsäure, dargestellt durch die allgemeine Formel (2)
(wobei
R₅ eine Phenylgruppe darstellt, die einen Substituenten haben kann,
R₆ eine Alkylgruppe mit 12 oder weniger Kohlenstoffatomen darstellt, und
R₇ eine Phenylgruppe darstellt) als Photopolymerisationsinitiator.
Die Harzzusammensetzung wird gehärtet, indem sie zur Ausbildung einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex, die ausgezeichnete Lichtbeständigkeit hat, mit Licht bestrahlt wird. Außerdem ist die Harzzusammensetzung für einen langen Zeitraum, ohne dass bei der Lagerung feine Ausscheidungen erzeugt werden, stabil, weshalb sie ausgezeichnete Lagerungsbeständigkeit und Transportstabilität als Produkt hat.
Was den durch die allgemeine Formel (2) bei der Erfindung dargestellten Photopolymerisationsinitiator anbelangt, so kann Ethylester von 2,4,6-Trimethylbenzoylphenylphosphinsäure als Beispiel angeführt werden.
Der Photopolymerisationsinitiator wird bei der Erfindung in einer Menge von 0,1–10 Gewichtsteilen, vorzugsweise 1–5 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an photopolymerisierbaren Monomeren hinzugefügt.
In der Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex werden die her kömmlichen (Meth)acrylate, die fluorhaltige (Meth)acrylate als Hauptkomponente aufweisen, verwendet.
Die photohärtbare Harzzusammensetzung, die Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten als Hauptkomponente aufweist, ist allgemein 10 oder mehr als 10 Mal besser, was die Lichtbeständigkeit anbelangt, als das herkömmliche photogehärtete Harz mit hohem Brechungsindex, das schwefelhaltige (Meth)acrylate als Hauptkomponente aufweist. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet Lichtbeständigkeit den Vergleich der Beständigkeit gegen eine Verschlechterung dahingehend, dass die Harzschicht mit hohem Brechungsindex der Mikrolinsenanordnung durch Bestrahlung mit einer Lichtquelle eines Flüssigkristallprojektors verschlechtert und verfärbt wird und die Lichtdurchlässigkeit herabgesetzt wird.
Das Messverfahren für die Lichtbeständigkeit wird nachfolgend beschrieben.
[Verfahren zur Messung der Lichtbeständigkeit]
Eine photohärtbare Harzzusammensetzung wurde zwischen zwei Quarzglasplatten einer Dicke von 0,5 mm eingesetzt und wird durch Ultraviolettstrahlung mit 6000 mJ/cm². Das Teststück wurde so hergestellt, dass die Dicke der Harzschicht 24 ± 1 μm sein sollte. Die Lichtdurchlässigkeit dieses Teststücks wurde bei einer Wellenlänge von 450 nm mittels eines Spektrometers für Ultraviolett- und sichtbares Licht (Typ UV-2500PC; Produkt der Shimazu Seisakusho K. K.) gemessen. Das Teststück wurde so bestrahlt, dass die Bestrahlungsstärke in Richtung senkrecht zur Glasplatte, wie durch 2 gezeigt, gleich sein sollte.
Die Lichtbeständigkeit eines hergestellten Mikrolinsenfelds wurde ebenfalls gemäß dem oben erwähnten Verfahren unter Bestrahlung von der Seite der Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex her gemessen.
Die Bestrahlungszeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Lichtdurch lässigkeit um 10% gegenüber dem Anfangswert reduziert war, wurde als Messergebnis für die Lichtbeständigkeit hergenommen.
Wenn ein schwefelhaltiges (Meth)acrylat als Harz mit hohem Brechungsindex verwendet wurde, kam es zu einer Herabsetzung der Lichtdurchlässigkeit um 10% oder mehr in 10 bis 40 Stunden. Wenn Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten verwendet wurden, wurde die Lichtbeständigkeit auf 200 bis 2000 Stunden erhöht. Es hat sich somit gezeigt, dass die Lichtbeständigkeit um den Faktor 5 bis 200 verbessert war. Es ist zu beachten, dass Lichtbeständigkeit der Mikrolinsenanordnung direkt von der Lichtbeständigkeit des Harzes abhängt, das die Harzschicht mit hohem Brechungsindex aufbaut.
Außerdem kann, wenn Alkylester von aromatischer Acylphosphinsäure, dargestellt durch die vorstehende allgemeine Formel (2), als Photopolymerisationsinitiator in der photohärtbaren Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex zur Ausbildung der Harzschicht mit hohem Brechungsindex der Mikrolinsenanordnung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die Lagerungsbeständigkeit der Harzzusammensetzung so verbessert werden, dass diese extrem stabil ist.
Das Messverfahren für die Lagerungsbeständigkeit einer Harzzusammensetzungslösung wird nachstehend beschrieben.
[Verfahren zur Messung der Lagerungsbeständigkeit]
Eine Lösung einer photohärtbaren Harzzusammensetzung, die für eine bestimmte Zeit stehen gelassen worden ist, wurde zwischen zwei Glasplatten eingefügt, die Lösung bei 50-facher Vergrößerung mittels eines Polarisationsmikroskops beobachtet und die Anzahl der feinen Ausscheidungen, die in 100 mm² erzeugt wurden, visuell gemessen. Ein Dickenmaß mit einer Dicke von 400 μm wurde zwischen die beiden Glasplatten gesetzt, um die feste Dicke der Lösung aufrechtzuerhalten.
Demgemäß hat die Mikrolinsenanordnung der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile verglichen mit der herkömmlichen Mikrolin senanordnung.

1. Wegen der ausgezeichneten Lichtbeständigkeit ist die durch die Lichtquelle eines Flüssigkristallprojektors bewirkte Lichtschädigung sehr klein, wobei die Mikrolinsenanordnung der vorliegenden Erfindung in so geringem Maße verfärbt wird, dass es möglich wird, die Mikrolinsenanordnung für einen langen Zeitraum zu verwenden (lange Lebensdauer).
2. Da der Brechungsindex so hoch wie derjenige der herkömmlichen schwefelhaltigen (Meth)acrylate ist, ist es möglich, eine Mikrolinsenanordnung mit hohem Unterschied der Brechungsindizes zu erzeugen.
3. Da die Harzzusammensetzung zur Ausbildung der Harzschicht mit hohem Brechungsindex, in welcher die durch die vorstehende allgemeine Formel (2) dargestellte Verbindung als Photopolymerisationsinitiator verwendet wird, im flüssigen Zustand ausgezeichnete Lagerungsbeständigkeit über einen langen Zeitraum hat und keine feinen Ausscheidungen erzeugt, ist das hergestellte Mikrolinsenfeld hinsichtlich optischer Eigenschaften, wie etwa Transparenz, ausgezeichnet.

Das Mikrolinsenfeld gemäß der Erfindung kann nicht nur auf einen Flüssigkristallprojektor, sondern auch auf Projektions-TV, einen Sucher einer Videokamera, ein tragbares Fernsehgerät und dergleichen angewandt werden. insbesondere ist vorteilhaft, dass das Mikrolinsenfeld in dem Flüssigkristallprojektor installiert wird, für welchen eine Verhinderung einer durch die Lichtquelle höherer Lichtstärke bewirkten Schädigung in letzter Zeit gefordert wurde.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht einer Mikrolinsenanordnung. In der Figur stellt Bezugszeichen 1 eine Glasplatte, Bezugszeichen 2 eine Harzschicht mit hohem Brechungsindex, Bezugszeichen 3 eine Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex und Bezugszeichen 4 eine Glasplatte dar.
2 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus für ein Verfahren zur Messung der Lichtbeständigkeit. In der Figur stellt Bezugszeichen 5 eine Metallhalogenlampe, Bezugszeichen 6 eine Glasplatte, Bezugszeichen 7 eine zu messende Harzschicht (Dicke 24 ± 1 μm) und Bezugszeichen 8 eine Glasplatte dar.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen erläutert, die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Beispiele. Das Wort „Teil" stellt in den Beispielen „Gewichtsteil" dar.
Beispiel 1
9,9-bis[4-(2-Acryloyloxyethoxy)phenyl]fluoren, dargestellt durch die Formel (5), und Benzylmethacrylat, dargestellt durch die folgende Formel (7) wurden in einer Menge von jeweils 50 Teilen gemischt. Dem sich ergebenden Gemisch wurden 1 Teil von 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-eins (Produkt der Ciba Speciality Chemicals K. K., Handelsname „Darocur 1173") und 2 Teile 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Produkte der BASF Japan Ltd., Handelsname „Lucirin TPO") als Photopolymerisationsinitiatoren zugemischt und darin aufgelöst, womit sich eine Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (A) ergibt. Die sich ergebende Zusammensetzung (A) hatte einen Brechungsindex (n_D) von 1,60 nach Härtung durch Ultraviolettstrahlung.
Getrennt wurden 48 Teile Heptadecafluordecylacrylat, 19 Teile Di cyclopentanylacrylat, 16 Teile Isobornylacrylat und 14 Teile Neopentylglykoldiacrylat gemischt und gerührt. Dem sich ergebenden Gemisch wurden 1 Teil 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-eins (oben erwähnt) und 2 Teile 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (oben erwähnt) als Photopolymerisationsinitiatoren zugemischt und darin aufgelöst, womit sich eine Harzzusammensetzung mit niedrigem Brechungsindex (B) ergab. Die resultierende Zusammensetzung (B) hatte einen Brechungsindex (n_D) von 1,44 nach Härtung mit Ultraviolettstrahlung. Unter Verwendung der Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (A) und der Harzzusammensetzung mit niedrigem Brechungsindex (B) wurde eine Mikrolinsenanordnung gemäß dem in den japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen 240802/1996 und 209076/1996 beschriebenen Verfahren hergestellt. Als Glasplatten wurde Quarzglas mit einer Dicke von 0,5 mm verwendet und eine mittlere Dicke der Harzschicht mit hohem Brechungsindex und der Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex jeweils auf 24 ± 1 μm eingestellt.
Konkret wurde unter Verwendung der Harzzusammensetzung mit niedrigem Brechungsindex (B) als eine in Zeile 90 bis 97, Seite 2 der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 240802/1996 beschriebene ultravioletthärtbare Harzzusammensetzung ein optisches Element zunächst nach dem gleichen Verfahren, wie es in der oben erwähnten Veröffentlichung beschrieben ist, ausgebildet. Als nächstes wurde unter Verwendung der Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (A) ein Mikrolinsenfeld gemäß dem in Zeile 65, Seite 3 bis Zeile 10, Seite 4 der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 209076/1996 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Das Messergebnis der Lichtbeständigkeit der hergestellten Mikrolinsenanordnung war 1500 Stunden.
Vergleichsbeispiel 1
Ein schwefelhaltiges Methacrylat, dargestellt durch die folgende Formel (8), (bis(4-Methacryloylthiophenyl)sulfid (Produkt der Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., Handelsname „MPSMA") und Benzylmethacrylat, dargestellt durch die Formel (7), wurden in einer Menge von jeweils 50 Teilen gemischt. Dem sich ergebenden Gemisch wurden 1 Teil 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-eins (oben erwähnt) und 2 Teile 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (oben erwähnt) als Photopolymerisationsinitiatoren hinzugemischt und darin aufgelöst, womit sich eine Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (C) ergab. Die resultierende Zusammensetzung (C) hatte einen Brechungsindex (n_D) von 1,62 nach Härtung durch Ultraviolettstrahlung.
Unter Verwendung der Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (C) und der Harzzusammensetzung mit niedrigem Brechungsindex (B), bereitet in Beispiel 1, wurde eine Mikrolinsenanordnung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Das Messergebnis der Lichtbeständigkeit der hergestellten Mikrolinsenanordnung war 30 Stunden.
Die Ergebnisse des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 zeigen, dass die Lichtbeständigkeit der Mikrolinsenanordnung durch Ersetzen des schwefelhaltigen Acrylats durch das Diacrylat von Fluorenderivat um den Faktor 50 verbessert wurde.
Beispiel 2
Dem Gemisch aus 50 Teilen 9,9-bis-[4-(2-Acryloyloxiethoxy)phenyl]fluoren, dargestellt durch die vorstehende Formel (5) und 50 Teilen Benzylmethacrylat, dargestellt durch die vor stehende Formel (7) wurden 4 Teile Ethylester von 2,4,6-Trimethylbenzoylphenylphosphinsäure, dargestellt durch die folgende Formel (9), (Produkt der BASF Japan Ltd., Handelsname „Lucirin LR8893") als Photopolymerisationsinitiator hinzugemischt und darin aufgelöst, womit sich eine photohärtbare Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (D) ergab.
Nachdem die sich ergebende Zusammensetzung (D) bei Umgebungstemperatur 90 Tage lang gelagert worden war, waren keine feinen Ausscheidungen erzeugt, und die Zusammensetzung hatte einen Brechungsindex (n_D) von 1,60 nach Härtung mit Ultraviolettstrahlung.
Dann wurde unter Verwendung der bei Umgebungstemperatur 90 Tage lang gelagerten Harzzusammensetzungen mit hohem Brechungsindex (D) und der Harzzusammensetzung mit niedrigem Brechungsindex (B) aus Beispiel 1 ein Mikrolinsenfeld nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt.
Was die hergestellte Mikrolinsenanordnung anbelangt, war das Messergebnis der Lichtbeständigkeit der hergestellten Mikrolinsenanordnung 200 Stunden.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (a) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, ausgenommen dass 4 Teile 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Produkt der BASF Japan Ltd., Handelsname „Lucirin TPO") (oben erwähnt), dargestellt durch die folgende Formel (10)
statt des Polymerisationsinitiators (9) aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Eine Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (b) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, ausgenommen dass 4 Teile bis(2,4,6-Trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid (Produkt der Ciba Speciality Chemicals K. K., Handelsname „Irgacure 819"), dargestellt durch die folgende Formel (11)
anstelle des Photopolymerisationsinitiators (9) aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex (c) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, ausgenommen dass 4 Teile eines Gemischs (Produkt der Ciba Speciality Chemicals K. K., Handelsname „Irgacure 1850") im Verhältnis 1:1 (Gewichtsverhältnis) aus bis(2,6-Dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid, dargestellt durch die folgende Formel (12)
und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon anstelle des Photopolymerisationsinitiators (9) aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Lagerungsbeständigkeiten der Harzzusammensetzungen aus Beispiel 2 und Vergleichsbeispielen 2 bis 4 als Lösungen wurden gemessen. Bei den Harzzusammensetzungen (a), (b) und (c) der Vergleichsbeispiele 2 bis 4 wurden ungefähr 10 feine Ausscheidungen nach 3 Tagen erzeugt. Die Anzahl der feinen Ausscheidungen nahm nach 5 Tagen auf ungefähr 100 bis 200 zu. Dazu stand in bemerkenswertem Gegensatz, dass in der Harzzusammensetzung (D) des Beispiels 2 auch nach 90 Tagen keinerlei Erzeugung von feinen Ausscheidungen beobachtet wurde.
Bei der Harzzusammensetzung (D) des Beispiels 2 wurde bestätigt, dass die Verwendung von Alkylestern von aromatischer Acylphosphinsäure, dargestellt durch die allgemeine Formel (2), als Photopolymerisationsinitiator zu einer ausgezeichneten Lagerungsbeständigkeit der Harzzusammensetzung führte.
Mikrolinsenanordnungen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, ausgenommen dass die Harzzusammensetzungen mit hohem Brechungsindex aus den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 verwendet wurden, nachdem diese bei Umgebungstemperatur 5 Tage lang stehen gelassen worden waren. Das Vorhandensein feiner Ausscheidun gen wurde in jeder der hergestellten Mikrolinsenanordnungen visuell festgestellt und war für optische Eigenschaften einer Mikrolinsenanordnung nicht wünschenswert.
Wenn jedoch die Harzzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 2 bis 4 unmittelbar nach ihrer Herstellung zur Erzeugung von Mikrolinsenanordnungen verwendet wurden, wurden die oben erwähnten feinen Ausscheidungen nicht beobachtet.
Eine photohärtbare Harzzusammensetzung mit hohem Brechungsindex gemäß der Erfindung, welche in einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex einer Mikrolinsenanordnung verwendet wird, hat nach Härtung ausgezeichnete Lichtbeständigkeit. Eine Mikrolinsenanordnung gemäß der Erfindung, welche unter Verwendung der Harzzusammensetzung hergestellt wird, hat ausgezeichnete Lichtbeständigkeit, so dass sie für eine Mikrolinsenanordnung, die bei einem eine starke Lichtquelle verwendenden Flüssigkristallprojektor anzuwenden ist, geeignet ist. Außerdem ist, wenn Alkylester von aromatischer Acylphosphinsäure, dargestellt durch die allgemeine Formel (2), als Photopolymerisationsinitiator bei der photohärtbaren Harzzusammensetzung verwendet werden, die Lagerungsbeständigkeit als Lösung stark verbessert, werden feine Ausscheidungen selbst nach 3 Monate langem Stehen der Harzzusammensetzung bei Raumtemperatur nicht erzeugt. Die Lagerungsbeständigkeit ist um den Faktor 30 oder mehr verbessert.

Claims

Mikrolinsenanordnung mit einem Laminat aus einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex und einer Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht mit hohem Brechungsindex als Komponente Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1), enthält:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder CH₃, darstellen; R₃ und R₄ unabhängig voneinander OCH₂CH₂, OCH(CH₃)CH₂, OCH(C₂H₅)CH₂, OCH₂CH₂CH₂ oder OCH₂CH₂CH₂CH₂ darstellen; m und n unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 4 darstellen.
Mikrolinsenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Harzschicht mit hohem Brechungsindex als Komponente (Meth)acrylate enthält.
Mikrolinsenanordnung nach Anspruch 2, wobei die (Meth)acrylate aromatische (Meth)acrylate sind.
Mikrolinsenanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Harzschicht mit hohem Brechungsindex einen Photopolymerisationsinitiator mit einem Absorptionsband im Bereich längerer Wellenlängen des Ultraviolettspektrums oder im sichtbaren Bereich enthält.
Mikrolinsenanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Harzschicht mit hohem Brechungsindex als Photopolymerisationsinitiator einen Alkylesther von aromatischer Acylphosphinsäure, dargestellt durch die allgemeine Formel (2), enthält:
wobei R₅ eine Phenylgruppe darstellt, welche (einen) Substituenten haben kann, R₆ eine Alkylgruppe mit 12 oder weniger Kohlenstoffatomen darstellt, und R₇ eine Phenylgruppe darstellt.
Verwendung einer photohärtbaren Harzzusammensetzung zur Ausbildung einer Harzschicht mit hohem Brechungsindex eines Mikrolinsenfeld mit einem Laminat aus einer Harzschicht mit einem hohem Brechungsindex und einer Harzschicht mit niedrigem Brechungsindex, wobei die photohärtbare Harzzusammensetzung Di(meth)acrylate von Fluorenderivaten, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1):
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder CH₃ darstellen, R₃ und R₄ unabhängig voneinander OCH₂CH₂, OCH(CH₃)CH₂, OCH(C₂H₅)CH₂, OCH₂CH₂CH₂ oder OCH₂CH₂CH₂CH₂ darstellen; m und n unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 4 darstellen, als Hauptkomponente, und einen Photopolymerisationsinitiator mit einem Absorptionsband im Bereich längerer Wellenlängen des Ultraviolettspektrums oder im sichtbaren Bereich aufweist.
Verwendung nach Anspruch 6, wobei der Photopolymerisationsinitiator ein Alkylesther von aromatischer Acylphosphinsäure, dargestellt durch die folgende Formel (2), ist:
wobei R₅ eine Phenylgruppe darstellt, die einen Substituenten haben kann, R₆ eine Alkylgruppe mit 12 oder weniger Kohlenstoffatomen darstellt, und R₇ eine Phenylgruppe darstellt.
Flüssigkristallprojektor, versehen mit der Mikrolinsenanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5.