JP2009031354A - 光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シート - Google Patents

Abstract

【課題】高温高湿下でフィルムのしわが発生しない光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートを提供すること。
【解決手段】エポキシ樹脂組成物中に架橋ポリスチレン粒子および／または架橋アクリル系粒子が８〜４０重量％含有されてなることを特徴とする光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートに関するものであり、特にマイクロレンズアレイフィルムなどの光学部材を製造するための光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートに関する。

従来のエポキシ樹脂組成物を用いて得られるマイクロレンズアレイフィルムは、高温高湿下で使用すると、吸湿してしまい、フィルムが膨張し不均一となりしわが発生する。そこで、例えば、耐湿性、機械特性向上のために一般に無機充填剤を添加することが知られている（特許文献１）。
特開２００５−１４６１１６号公報

しかしながら、光学部材用樹脂組成物に無機充填剤を添加すると、分散性が悪いためフィルムの透明性が損なわれたり、無機充填剤とポリマーを混合した硬化物はヒートサイクル試験を行なった時に無機充填剤とポリマーの線膨張率差によりフィルムの変形が大きくなる問題がある。

本発明は、高温高湿下でフィルムのしわが発生しない光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートを提供することを課題とする。

本発明は、エポキシ樹脂と、架橋ポリスチレン粒子および／または架橋アクリル系粒子とを含有するエポキシ樹脂組成物からなるシートであって、該架橋ポリスチレン粒子および／または架橋アクリル系粒子の含有量がエポキシ樹脂組成物中に８〜４０重量％であることを特徴とする、光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートに関する。

本発明の光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートにより、高温高湿下でもフィルムのしわが発生しないことを実現することができる。

架橋ポリスチレン粒子および／または架橋アクリル系粒子の含有量は、エポキシ樹脂組成物中に、８〜４０重量％であり、好ましくは１０〜３０重量％、より好ましくは２０〜３０重量％である。粒子の含有量が８重量％未満であれば、吸水率の低下が小さいため、吸水後にしわが発生し、粒子の含有量が４０重量％を超えるとフィルムが割れやすくなる。

架橋ポリスチレン粒子または架橋アクリル系粒子の平均粒子径は好ましくは10μm以下、より好ましくは６μm以下、さらに好ましくは３μm以下である。平均粒子径が、10μmを超えると、加工時に型の凹凸へのエポキシ樹脂組成物ベースの追従を妨げる恐れがあり不良につながる。また、平均粒子径が１００ｎｍ以下であると、粒子の分散が難しく、凝集する恐れがある点から、好ましくは、１μm以上である。架橋ポリスチレン粒子または架橋アクリル系粒子の平均粒子径は、顕微鏡法、ふるい分け法、光散乱法といった一般的な粒子径測定法を用い、例えば、顕微鏡法では、ランダムに粒子を選択し、光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いて粒子径測定を行い、平均粒子径を算出することができる。
架橋ポリスチレン粒子としては、光拡散粒子として用いられるグレードの架橋ポリスチレン粒子が好ましく、架橋していないポリスチレン粒子は、溶剤に溶けて、水を吸収するということが考えられるため、溶剤に溶けないレベルまで熱架橋や重合を行なうことが好ましい。

また、エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂の他、さらに酸無水物系硬化剤および硬化促進剤を含有するのが好ましい。

エポキシ樹脂としては、例えば、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、ビフェニル型やそれらの変性型などが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を混合して用いることができる。これらのエポキシ樹脂の中でも成形性及びシート操作性の観点から、ビスフェノールＡ型、脂環型、ビフェニル型が好ましい。

エポキシ樹脂の含有量は、フィルム化後の吸水量の低下の観点から、エポキシ樹脂組成物中に、１０〜４０重量％が好ましく、２０〜３５重量％がより好ましく、２５〜３０重量％がさらに好ましい。

ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂の当量（Ｅｐ）は、Ｂ stageでのフィルム化の観点から、２０００〜８０００が好ましく、３６００〜７５００がより好ましく、５０００〜７５００がさらに好ましい。

脂環型のエポキシ樹脂の量は、吸湿率低減の観点から、全エポキシ樹脂中に５〜３０重量％が好ましく、５〜２０重量％がより好ましく、５〜１５重量％がさらに好ましい。

酸無水物系硬化剤としては、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、４−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物が挙げられ、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。これらの酸無水物系硬化剤の中でも、プレス加工時の硬化性と硬化後の物性を考えると、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。

酸無水物系硬化剤の含有量は、硬化物の最終特性の観点から、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対する酸無水物系硬化剤の酸無水物当量比(酸無水物当量：エポキシ当量)が、好ましくは１：０．８〜１：２、より好ましくは１：１〜１：１．５となるようにすることが望ましい。

硬化促進剤としては、イミダゾール化合物、例えば、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。エポキシ樹脂との相溶性を考えるとイミダゾール化合物の分子量は２１０以下が好ましく、例えば、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。中でも２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールがより好ましい。

イミダゾール化合物の含有量は、硬化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、エポキシ樹脂組成物中に、０．３〜１．５重量％が好ましい。

本発明のエポキシ樹脂組成物には、さらに酸化防止剤、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もよい。

本発明の光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートは、上記の各種原料（エポキシ樹脂組成物）を溶媒に溶かして溶液（エポキシ樹脂組成物溶液）とし、前記溶液を基材上に塗布後、乾燥することにより製造することができる。また、エポキシ樹脂組成物溶液は、例えば、エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤、硬化促進剤、酸化防止剤等を含む組成物を予め溶媒を用いて溶液（塗工溶液）とした後、これに（同じ溶媒からなる）架橋ポリスチレン粒子および／または架橋アクリル系粒子溶液を配合してもよい。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。溶媒中の原料濃度は、良好な塗布面を得る観点から、３０〜５０重量%が好ましく、３５〜４５重量%がより好ましい。

基材としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−２，６−ナフタレートが挙げられ、平板や凹凸板などの適宜な形態のものを用いることができる。

本発明の光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シートは、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、適当な厚さに塗布後、乾燥することにより製造することができる。

乾燥は、通常、溶媒の除去に必要な温度で行なう。即ち、硬化反応を必要以上に進行させずに、乾燥させる観点から、乾燥温度は９０〜１５０℃が好ましく、１００〜１４０℃がより好ましい。また、乾燥時間は１〜５分間が好ましく、２〜３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１０^２〜１０^５Ｐａが好ましく、１０^２〜１０^３Ｐａがより好ましい。

また、該エポキシ樹脂組成物シートの取り扱い性を良好とするために、該エポキシ樹脂組成物シートは半硬化状態とすることが好ましい。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。

該エポキシ樹脂組成物シートの厚さは、使用目的などに応じて適宜決定することができるが、該エポキシ樹脂組成物シートの取り扱い性の観点から、５〜５０μｍが好ましく、１５〜５０μｍがより好ましい。

＜実施例１＞
エポキシ当量３７００のビスフェノールA型のエポキシ樹脂（エポキシ樹脂１）８６．３ｇ、エポキシ当量１４０の脂環型のエポキシ樹脂（エポキシ樹脂３）１９．３７ｇ、酸無水物系硬化剤として４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（酸無水物当量１６８）２３．２ｇ、硬化促進剤として２−メチルイミダゾール１．３３ｇ、２−フェニルイミダゾール０．６７ｇ、酸化防止剤としてＨＣＡ、ＢＨＴ、ＴＰＰ−Ｒを各１．３ｇずつ添加し、ＭＥＫ溶剤に４５重量％ベースで溶解し、３０分攪拌し、塗工溶液を作成した。
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）１３．５ｇを一旦ＭＥＫ溶剤に５０重量％ベースで分散してから前記塗工溶液に添加後、攪拌してエポキシ樹脂組成物溶液を得た。
このエポキシ樹脂組成物溶液を２軸延伸ポリエステルフィルム（50μｍ、三菱化学ポリエステル社製）の上にバーコーターを用いて４０μｍの厚みになるように塗布し、１００℃で１分、１４０℃で３０秒乾燥させ半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜実施例２〜５＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）をそれぞれ２７ｇ、４０．４ｇ、５３．９ｇ、６７．４ｇをそれぞれ７０重量％ベースで添加した以外は、実施例１と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜実施例６＞
エポキシ当量７０００のビスフェノールA型のエポキシ樹脂（エポキシ樹脂２）１５２．２ｇ、エポキシ当量２５０のビフェニル型のエポキシ樹脂（エポキシ樹脂４）４４．５ｇ、酸無水物系硬化剤として４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（酸無水物当量１６８）２９．９ｇ、硬化促進剤として２−メチルイミダゾール１．３３ｇ、酸化防止剤としてＨＣＡ、ＢＨＴ、ＴＰＰ−Ｒを各１．３５ｇずつ添加し、ＭＥＫ溶剤に４５重量％ベースで溶解し、３０分攪拌し、塗工溶液を作成した。
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）２３．２ｇを一旦ＭＥＫ溶剤に５０重量％ベースで分散してから前記塗工溶液に添加後、攪拌してエポキシ樹脂組成物溶液を得た。
このエポキシ樹脂組成物溶液を２軸延伸ポリエステルフィルム（50μｍ、三菱化学ポリエステル社製）の上にバーコーターを用いて４０μｍの厚みになるように塗布し、１００℃で１分、１４０℃で３０秒乾燥させ半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜実施例７〜１０＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）をそれぞれ４６．４ｇ、６９．６ｇ、９２．８ｇ、１１６ｇをそれぞれ７０重量％ベースで添加した以外は、実施例６と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜実施例１１〜１５＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）を架橋アクリル系粒子（品番：ＭＢＸ−５（平均粒子径：５μｍ／積水化成社製）に代えた以外は実施例１〜５と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜比較例１＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）６．７ｇを５０重量％ベースで添加した以外は、実施例１と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜比較例２＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）を添加しない以外は、実施例１と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜比較例３＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）１１．６ｇを５０重量％ベースで添加した以外は、実施例６と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜比較例４＞
架橋ポリスチレン粒子（品番：ＳＢＸ−６（平均粒子径：６μｍ）／積水化成社製）を添加しない以外は、実施例６と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜比較例５＞
架橋アクリル系粒子（品番：ＭＢＸ−５（平均粒子径：５μｍ）／積水化成社製）６．７ｇを５０重量％ベースで添加した以外は、実施例１１と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

＜比較例６＞
架橋アクリル系粒子（品番：ＭＢＸ−５（平均粒子径：５μｍ）／積水化成社製）を添加しない以外は、実施例１１と同様にして半硬化状態のエポキシ樹脂組成物シートを得た。

［評価］
上記の実施例１〜１５および比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物シートに、成型用型として１０μｍピッチ、高さ約５μｍで２０ｃｍ×２０ｃｍの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（１２５μｍ）の転写型を使用して１６０℃、真空引き１５秒、プレス２４０秒、０．５ＭＰａの加圧圧着で成形した後、離型した。さらに、１５０℃で２分間硬化することによって凹凸形状が表面に施されたマイクロレンズシートを得た。得られたマイクロレンズシートを温度６０℃／湿度９０％で１時間放置し、マイクロレンズシートのしわの有無を確認した。

実施例１〜１５のエポキシ樹脂組成物シートで得たマイクロレンズシートは、全くしわが発生しなかったが、比較例１〜６ではしわが発生した。

実施例および比較例の組成を下記の表１〜３に示す。

本発明のエポキシ樹脂組成物をシート成形して得られるマイクロレンズシートなどの光学部材は、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。

Claims (2)

1. エポキシ樹脂組成物中に架橋ポリスチレン粒子および／または架橋アクリル系粒子が８〜４０重量％含有されてなることを特徴とする光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シート。
2. 該エポキシ樹脂組成物が、さらに酸無水物系硬化剤および硬化促進剤を含有してなる請求項１記載の光学部材成形用エポキシ樹脂組成物シート。