JP2007248728A

JP2007248728A - 光学部材成形用樹脂シート及び光学部材

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Publication number: JP2007248728A
Application number: JP2006070943A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Akazawa; 光治赤沢; Noriaki Harada; 憲章原田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】適度な厚みの操作性が良好なシート状の形態を有する場合でも、硬化特性の優れた光学部材成形用樹脂シート及び該光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材を提供すること。
【解決手段】エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上に形成されてなる光学部材成形用樹脂シート及び該光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材。
【選択図】なし

Description

本発明は、マイクロレンズシートなどの光学部材をプレス加工により成形するための光学部材成形用樹脂シート及び該光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材に関する。

液晶ディスプレイや液晶プロジェクタなどには、表示画像の輝度を向上させるためのエポキシ樹脂からなるマイクロレンズシートが用いられている。かかるマイクロレンズシートを作製する方法として、液状エポキシ樹脂組成物を注型して、光硬化することが知られている(特許文献１参照)。
特開２００４−１６８８６９号公報

液状樹脂を注入することによりマイクロレンズシートなどの光学部材を成形する場合、シートを成形する度に必要な樹脂量を計量する必要があり操作が煩雑となる。また、こぼれた樹脂により製造工程が汚染されるなど、その取り扱い性が難しいため、シート状の半硬化状態のエポキシ樹脂組成物を用いて成形する方法が望まれている。一方、マイクロレンズシートはその強度保持のため約50μm以上の厚みが必要であり、マイクロレンズシートがエポキシ樹脂組成物のみからなる場合は、エポキシ樹脂組成物シートの厚みも約50μm以上の厚みが必要となる。しかしながら、約50μm以上の厚みのエポキシ樹脂組成物シートを作製する場合、多少の溶媒が残存する傾向があり、その残存溶媒によってエポキシ樹脂組成物の硬化が阻害されるという問題が生じる。

本発明の課題は、適度な厚みの操作性が良好なシート状の形態を有する場合でも、硬化特性の優れた光学部材成形用樹脂シート及び該光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材を提供することにある。

光学部材成形用樹脂シートは、シートの強度保持のために、シートの厚みは約50μm以上必要となるが、そのようなエポキシ樹脂組成物には溶媒が残存することが多い。そこで本発明者らは、実際にレンズ形状が加工されるのは、光学部材成形用樹脂シートの表面層だけであること及びエポキシ樹脂組成物層の厚みを薄くすれば残存溶媒が減少することに着目し、鋭意研究を重ねたところ、本発明の光学部材成形用樹脂シートを完成するに至った。

本発明は、エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上に形成されてなる光学部材成形用樹脂シート及び該光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材に関する。

本発明の光学部材成形用樹脂シート及び該光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材は、適度な厚みの操作性が良好なシート状の形態を有する場合でも、硬化特性について優れた効果を奏するものである。

本発明の光学部材成形用樹脂シートは、実際にレンズ形状が加工されるのは、光学部材成形用樹脂シートの表面層だけであり、残存溶媒が減少するようエポキシ樹脂組成物層の厚みを薄くする観点から、図１に示すように、エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上に形成されていることを特徴とする。

エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤を含むものである。

エポキシ樹脂は末端に反応性のエポキシ基を2個以上持つ熱硬化性の合成樹脂であり、繰返し単位の違いにより性状、硬化特性、硬化物性が異なるため、広範な用途に利用されている。エポキシ樹脂としては、具体的には、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型などのビスフェノール型、ノボラック型、含窒素環型、脂環型、芳香族型やそれらの変性型などが挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。

また、エポキシ樹脂は、光学部材成形用シートの強度確保等の観点から、エポキシ当量が2000〜7000が好ましく、3000〜4000がより好ましい。

硬化剤としては、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸等の酸無水物系、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ジエチルアミン等のアミン系、ポリアミド系やフェノール系などの硬化剤が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。

硬化剤の含有量は、使用する硬化剤の種類やエポキシ樹脂のエポキシ当量などに応じて適宜決定することができるが、成形後の光学部材に十分な強度を得る観点から、例えば、酸無水物系硬化剤の場合は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、0.8〜1.2当量が好ましく、0.9〜1.1当量がより好ましい。

硬化促進剤としては、イミダゾール系やリン系化合物などが挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。

硬化促進剤の含有量は、促進効果などに応じて適宜決定することができるが、成形時に短時間で硬化させる観点から、エポキシ樹脂100重量部に対して、1〜5重量部が好ましく、2〜4重量部がより好ましい。

前記エポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤に加えて、さらに老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が原料として配合されていてもよい。

エポキシ樹脂組成物層は、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤等のエポキシ樹脂組成物の原料を溶媒に溶かして溶液とし、前記溶液を後述の透明樹脂基材上に塗布・乾燥することにより形成することができる。なお、エポキシ樹脂組成物層は、図１に示すように透明樹脂基材の片面に、又は図２に示すように透明樹脂基材の両面に形成されていてもよい。両面に形成される場合は、成形される光学部材の反りを低減することができる。

溶媒としては公知のものが使用されるが、具体的には、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサンノン等のケトン系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられ、これらの溶媒は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。

溶液中の原料濃度は、良好な塗工面を得る観点から、30〜50重量％が好ましく、35〜45重量％がより好ましい。

塗布においては、前記エポキシ樹脂組成物層は、原料の溶液を公知の方法、例えば、キャスティング、スピンコート、ロールコーティングなどにより、適当な厚さに塗布して製膜することができる。

乾燥においては、上記により製膜された膜(シート)は、通常、溶媒の除去に必要な温度で乾燥する。即ち、硬化反応を進行させず乾燥させる観点から、乾燥温度は90〜150℃が好ましく、110〜150℃がより好ましく、また、乾燥時間は1〜5分間が好ましく、1〜3分間がより好ましい。また、必要により減圧して乾燥してもよく、圧力は10²〜10⁵Paが好ましく、10²〜10³Paがより好ましい。

また、シートの取り扱い性を良好とするために、エポキシ樹脂組成物の硬化反応をある程度進行させ、エポキシ樹脂組成物を半硬化状態まで乾燥させてもよく、その場合、乾燥温度は110〜130℃、乾燥時間は2〜5分間とすることが好ましい。

前記乾燥により、エポキシ樹脂組成物層の溶媒含有率は、成形後の光学部材の強度の観点から、2重量％以下が好ましく、1.5重量％以下がより好ましい。

前記エポキシ樹脂組成物層の厚みは、溶媒の易揮発性及び凹凸形状の高さ保持の観点から、5〜15μmが好ましく、7〜10μmがより好ましい。なお、エポキシ樹脂組成物層が基材の両面に形成される場合においては、エポキシ樹脂組成物層の厚みとは、各面における層の厚みの和をとったときの厚みである。

透明樹脂基材の樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。

透明樹脂基材の厚みは、光学部材の取り扱い性の観点から、45〜125μmが好ましく、45〜85μmがより好ましく、45〜55μmがさらに好ましい。

また、本発明の光学部材成形用樹脂シートは、得られる光学部材の強度を十分に確保する観点から、エポキシ樹脂組成物層及び透明樹脂基材の厚みの合計が50〜140μmが好ましく、50〜100μmがより好ましく、50〜70μmがさらに好ましい。

本発明の光学部材成形用樹脂シートは、公知の方法に準じて光学部材に成形される。なお、プレスによる表面形状の加工は、成形される光学部材に応じて、両面にしてもよいし片面だけにしてもよい。

実施例１〜４
〔光学部材成形用樹脂シートの作製〕
エポキシ当量3500のビスフェノールA型エポキシ樹脂100重量部、4-メチル無水ヘキサヒドロフタル酸(リカシッドMH-700)4重量部(エポキシ基1当量に対して1当量)、イミダゾール系硬化促進剤(2-メチルイミダゾール)3重量部をメチルエチルケトンに40重量％ベースで溶解し、エポキシ樹脂組成物の塗工溶液を作成した。この塗工溶液を2軸延伸ポリエステルフィルム(厚み50μm)の上に表１に示す厚み及び塗布方法で塗布し、140℃、2分間乾燥させたあと150℃、1分間、0.5MPaの気圧下で減圧乾燥することにより光学部材成形用樹脂シートを得た。

比較例１
〔光学部材成形用樹脂シートの作製〕
実施例１と同じエポキシ樹脂組成物の塗工溶液を作成し、セパレータ上に塗布し、実施例１と同様に140℃、2分間乾燥させたあと150℃、1分間、0.5MPaの気圧下で減圧乾燥した。その後、セパレータを剥離することにより、エポキシ樹脂組成物層のみだけからなる光学部材成形用樹脂シートを得た。

〔マイクロレンズシートの作製〕
上記の実施例１〜４及び比較例１の光学部材成形用樹脂シートに、成型用金型として10μmピッチ、高さ約5μmでマトリックス状に半球形状を形成したポリイミドシート(厚み125μm)に離型処理を行なったものをあて、150℃、5分間、0.5MPaの加圧圧着で成形したのち、型から剥離し、凹凸形状が表面に施された輝度向上シート(マイクロレンズシート)を得た。なお、実施例３においては、片面のみ形状加工した。

試験例１〔溶媒含有率〕
樹脂シートからエポキシ樹脂組成物層の一部を剥ぎ取ったサンプルを熱重量分析装置(TGA)にて150℃まで昇温した時の重量減少率から、溶媒含有率を計算した。

試験例２〔硬化特性〕
マイクロレンズシートの表面凸部の高さを、150℃×2時間保管前後において、干渉顕微鏡「MM-40」(Nikon社製)及びSEM「VE-7800」(KEYENCE社製)により観察し測定した。保管前の高さと保管後の高さの比率(保管後の高さ／保管前の高さ×100)を計算し、2つの観察方法により得られた値の平均値を硬化特性とした。結果を表１に示す。なお、この評価は、上記加圧条件(150℃、5分間、0.5MPa)において、エポキシ樹脂の硬化度を評価するものであり、高さの変化が小さい方が硬化特性がよいことを示す。

試験例３〔反り〕
長さ10cmの切込みを2本、シートの中心で垂直に交わるようにいれたマイクロレンズシートを平板上に置いたときの切り込みの先端が平板より浮いた高さを測定し、この高さ(先端４つの高さの平均値)が2cmより大きいものを反りありとし、2cm未満のものを反りなしとした。

以上の結果より、エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上に形成されている実施例１〜４の樹脂シートは、溶媒含有率も低く、硬化特性に優れた光学部材成形用樹脂シートであった。また、実施例１〜３の樹脂シートは、樹脂組成物層の厚みが5〜15μmであり、その効果がより顕著であった。特に、実施例３は両面に樹脂層が形成されることで、硬化特性がより優れたものであった。一方、比較例１の樹脂シートは、エポキシ樹脂組成物層のみからなるため、実施例の樹脂シートに比較して、溶媒含有率が高く、硬化特性も劣っていた。

本発明の光学部材成形用樹脂シート及び光学部材は、液晶プロジェクタ、ビデオカメラ、ビューファインダー、携帯テレビなどの光学電子機器に好適に用いられる。

図１は、エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上に片面に形成されている光学部材成型用樹脂シートの模式的断面図である。図２は、エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上の両面に形成されている光学部材成型用樹脂シートの模式的断面図である。

符号の説明

１エポキシ樹脂組成物層
２透明樹脂基材

Claims

エポキシ樹脂組成物層が透明樹脂基材上に形成されてなる光学部材成形用樹脂シート。
エポキシ樹脂組成物層の厚みが5〜15μmである、請求項１記載の光学部材成形用樹脂シート。
透明樹脂基材の厚みが45〜125μmである、請求項１又は２記載の光学部材成形用樹脂シート。
エポキシ樹脂組成物層及び透明樹脂基材の厚みの合計が50〜140μmである、請求項１〜３いずれか記載の光学部材成形用樹脂シート。
エポキシ樹脂組成物層の溶媒含有率が2重量％以下である、請求項１〜４いずれか記載の光学部材成形用樹脂シート。
請求項１〜５いずれか記載の光学部材成形用樹脂シートからなる光学部材。