JP2013028680A

JP2013028680A - 透明ガラス繊維複合樹脂シート、表示体装置および太陽電池

Info

Publication number: JP2013028680A
Application number: JP2011164553A
Authority: JP
Inventors: Hideo Umeda; 英雄楳田; Manabu Naito; 学内藤; Hiroyuki Otsuka; 博之大塚
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07

Abstract

【課題】本発明の課題は、光学特性に優れたガラス繊維複合樹脂シートを提供することにある。
【解決手段】本発明に係るガラス繊維複合樹脂シート１６０は、ガラス繊維集合体１５０およびマトリックス樹脂１６１を備える。ガラス繊維集合体は、ガラス繊維またはガラス繊維束１５１ａ，１５１ｂから形成されている。そして、このガラス繊維集合体は、屈折率の最大値と最小値との差が０．０１以下である。マトリックス樹脂は、ガラス繊維集合体の平均屈折率との差が０．０１以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス繊維複合樹脂シート、表示体装置および太陽電池に関する。

過去に「プリント基板用のガラス繊維複合樹脂シート」が提案されている（例えば、特開平５−１４７９７９号公報）。

特開平５−１４７９７９号公報

ところで、近年、このようなガラス繊維複合樹脂シートが表示装置用、照明装置用、太陽電池用などの樹脂基板として利用されつつある。ガラス繊維は、種類によってある一定の屈折率を示すが、これまでのプリント基板用途では透明材料用途で必要な光学特性は考慮されていなかったため、ガラス布帛中で屈折率に差が生じるおそれがあった。これらは、上記に記載した用途に使用する際の品質に影響を及ぼすおそれがある。

本発明の課題は、光学特性に優れたガラス繊維複合樹脂シートを提供することにある。

（１）
本発明に係るガラス繊維複合樹脂シートは、ガラス繊維集合体およびマトリックス樹脂を備える。なお、ここにいう「ガラス繊維集合体」とは、ガラス布帛などである。また、「ガラス布帛」は、ガラス織布（ガラスクロス等）であってもよいし、ガラス不織布であってもよいが、樹脂または樹脂組成物の含浸の容易さの観点からガラス織布が好ましい。そして、このガラス繊維集合体は、屈折率の最大値と最小値との差が０．０１以下である。また、マトリックス樹脂は、実質的に透明な樹脂であって、ガラス繊維またはガラス繊維束を構成するガラスの平均屈折率との屈折率差の絶対値が０．０１以下である。なお、特段に断りがない限り、本願において屈折率とは「５８９ｎｍの波長における屈折率」を示す。

このため、このガラス繊維複合樹脂シートは、全域に亘って均一な透明性を示すことができる。

（２）
上述の（１）に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートにおいて、マトリックス樹脂は、脂環構造を有する樹脂を主成分とすることが好ましい。また、脂環構造を有する樹脂は、脂環式エポキシ樹脂であることが好ましい。また、脂環式エポキシ樹脂は、下記一般式（Ａ）で表わされるものが好ましい。

（上記式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ_２−、−ＣＨ_２−、−ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（ＣＨ_３）_２−または単結合である。）

上述の（１）または（２）に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートは、太陽電池用の基板、表示体装置を構成する表示素子用基板として使用することができる。

本発明の実施の形態に係るガラスクロスの平面図である。本発明の実施の形態に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートの断面図である。

本発明の実施の形態に係るガラス織布１５０は、図１に示されるように、縦方向ガラスヤーン（経糸）１５１ａおよび横方向ガラスヤーン（緯糸）１５１ｂから形成されている。なお、ガラス織布１５０の織組織としては、平織り（図１参照）、ななこ織り、朱子織り、綾織り等が挙げられる。ガラス織布を構成するガラス繊維の素材としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔガラス、ＮＥガラス、石英ガラス、低誘導率ガラス、高誘導率ガラス等が挙げられる。なお、これらのガラスの中でも、不純物が少なく光学特性を向上させるという観点から、Ｔガラス、ＮＥガラス、Ｓガラスが好ましい。

なお、本実施の形態において、ガラス織布１５０は、屈折率の最大値と最小値との差が０．０１以下である。

本発明の実施の形態に係る透明ガラス繊維複合樹脂シート１６０は、図２に示されるように、上述のガラス織布１５０と、そのガラス織布１５０を構成するガラス繊維の屈折率と実質的に同一の屈折率を有する透明樹脂組成物１６１とから形成されている。なお、透明性の高い透明ガラス繊維複合樹脂シート１６０を得るためには、ガラス織布１５０の平均屈折率と透明樹脂組成物１６１の屈折率との差が０．０１以下であることが好ましい。

透明樹脂組成物１６１が表示素子用基板、照明装置用基板、太陽電池用基板のマトリックス樹脂として利用される場合、表示素子、照明装置、太陽電池を作製する上で、透明樹脂組成物１６１には、耐熱性が求められる。そのような透明樹脂組成物１６１としては、具体的には、例えば、ガラス転移温度が１８０度Ｃ以上のもの、熱変形温度が２００度Ｃ以上のもの、熱膨張率が１００ｐｐｍ／Ｋ以下のものが望ましい。また、上記特性と透明性とを兼ね備える樹脂組成物（マトリックス樹脂）としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂およびそれらのブレンド樹脂が挙げられる。エポキシ系樹脂としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。この脂環式エポキシ樹脂の中でも、耐熱性と透明性を両立させるという観点から、下記一般式（Ａ）で示される脂環式エポキシ樹脂が好ましい。

また、アクリル系樹脂としては、例えば、熱硬化性または光硬化性のアクリル系樹脂などが挙げられる。

また、上述以外のマトリックス樹脂としては、脂環構造を有するエポキシ系樹脂、脂環構造を有するアクリル系樹脂等の脂環構造を有する樹脂を主成分とするものであることが好ましい。

透明樹脂組成物１６１とガラス織布１５０とを複合化させる方法としては、例えば、透明樹脂組成物１６１をガラス織布１５０に塗布して含浸させる方法、または、透明樹脂組成物１６１を充填させた容器にガラス織布１５０を投入する方法などが挙げられる。なお、この際、雰囲気を減圧状態にすることで含浸性を向上させても良い。

以上、上述の透明ガラス繊維複合樹脂シートを表示素子用基板、照明装置用基板、太陽電池用基板として使用することにより、ほぼ全域に亘って均一な透明性を示す高品質な表示装置、照明装置または太陽電池を作製することが可能となる。

＜実施例＞
以下、実施例および比較例を示して本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されることはない。

１．ガラスクロスの選択
本実施例では、ガラスクロスとしてＮＥガラス系ガラスクロス（厚さ９５μｍ）を採用した。

２．液浸法によるガラスクロスの屈折率測定
１００ｍｍ四方のガラスクロスをベンジルアルコール（屈折率１．５４）に浸漬した後、そのベンジルアルコールにアセトキシエトキシエタン（屈折率１．４０６）を少量ずつ添加して屈折率を変化させる度に、ガラスクロスを白色光源にかざし、ガラスクロスが実質的に透明になったか否かを確認した。そして、最初に実質的に透明になった部分が現れた際の混合液の屈折率と、最後に実質的に透明になった部分が現れた際の混合液の屈折率とを測定してそのガラスクロスの屈折率差を求めた。また、透明部分の面積が最も大きいときの混合液の屈折率を平均屈折率とした。なお、このガラスクロスは、屈折率差が０．００８であり、平均屈折率が１．５１１であった（表１参照）。

３．透明ガラス繊維複合樹脂シートの作製
下記化学式（１）を有する脂環式エポキシ樹脂Ｅ−ＤＯＡ（ダイセル化学工業株式会社製，硬化（架橋）後の屈折率１．５１３）８５重量部と、オキセタニル基含有シルキセスキオキサン（以下「ＯＸ−ＳＱＨ」と略する）（東亜合成株式会社，硬化（架橋）後の屈折率１．４７）１０重量部と、グリシジル型脂環構造エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製ＹＸ−８０００，硬化（架橋）後の屈折率１．５１）５重量部と、芳香族スルホニウム系熱カチオン硬化剤（三新化学工業株式会社製ＳＩ−１００Ｌ）１重量部と、樹脂含有量を８０重量％とする量のメチルイソブチルケトンとを混合して、樹脂組成物を調製した。

次いで、上述の樹脂組成物をＮＥガラス系ガラスクロスに含浸させて樹脂含浸ガラスクロスを調製した後、その樹脂含浸ガラスクロスに対して脱泡処理を行った。そして、この樹脂含浸ガラスクロスを「離型処理された２枚のガラス板」に挟み込んだ状態で、８０℃で２時間加熱した後、さらに２５０℃で２時間加熱して、厚さ９８μｍの透明ガラス繊維複合樹脂シートを得た。

４．マトリックス樹脂の屈折率
上述の樹脂組成物を、離型処理されたガラス板に塗布してその樹脂組成物の液膜を形成した後、同じく離型処理されたガラス板をその液膜の上に乗せ、液膜をガラス板で挟み込んだ。なお、この際、ガラス板の間には、四辺に厚み２００μｍのスペーサが配置された。そして、この液膜をそのまま８０℃で２時間、２５０℃で２時間加熱して厚み２００μｍの樹脂フィルム（マトリックス樹脂）を得た。その後、アッベ屈折計（株式会社アタゴ製ＤＲ−Ａ１）を用いてこの樹脂フィルムの５８９ｎｍにおける屈折率を測定した。本実施例に係る樹脂フィルムの同屈折率は１．５０９であり、同屈折率とガラスクロスの平均屈折率との差の絶対値は０．００２であった（表１参照）。

５．透明ガラス繊維複合樹脂シートのヘイズ測定
透明ガラス繊維複合樹脂シートのヘイズは、株式会社ニレコ製ＣＯＭＥＳ−１０を用いて測定した。具体的には、サンプルスキャン長さを５０ｍｍとし、４００〜５００ｎｍの波長でセンサを傾けずに（０°）透明ガラス繊維複合樹脂シートの光線透過率を測定した後、センサを６°傾けて透明ガラス繊維複合樹脂シートの同部分の光線透過率を測定した。そして、センサ傾斜前の光線透過率およびセンサ傾斜後の光線透過率から疑似ヘイズを算出した。このようにして透明ガラス繊維複合樹脂シートの５０点における疑似ヘイズを算出し、疑似ヘイズの最大値と最小値との差を「ヘイズ差」、疑似ヘイズの平均値を「平均ヘイズ値」とした。なお、ヘイズ差が１％未満である場合、「Ａ」ランクと評価し、ヘイズ差が１％以上である場合、「Ｂ」ランクと評価した。また、平均ヘイズ値が２％未満である場合、「Ａ」ランクと評価し、平均ヘイズ値が２％以上４％未満である場合、「Ｂ」ランクと評価した。なお、本実施例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートでは、ヘイズ差および平均ヘイズ値が共にＡランクであった（表１参照）。

以上より、本実施例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートは、全域に亘って均一な透明性を示し、表示素子用基板、照明装置用基板、太陽電池用基板として好ましかった。

「脂環式エポキシ樹脂Ｅ−ＤＯＡ８５重量部とＯＸ−ＳＱＨ１０重量部」を「下記化学式（２）を有する水添ビフェニル型脂環式エポキシ樹脂Ｅ−ＢＰ（ダイセル化学工業株式会社製，硬化（架橋）後の屈折率１．５２２）９５重量部」に代え、樹脂組成物にメチルイソブチルケトンを添加せず、ガラスクロスをＴガラス系ガラスクロス（厚さ９５μｍ）に代えた以外は、実施例１と同様にしてガラスクロスの屈折率差および平均屈折率ならびにマトリックス樹脂の屈折率を求めると共に、透明ガラス繊維複合樹脂シートを作製してそのヘイズ差および平均ヘイズ値を求めた。なお、本実施例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートの厚みは９７μｍであった。

このガラスクロスは、屈折率差が０．００２であり、平均屈折率が１．５２４であった（表１参照）。また、このマトリックス樹脂の屈折率は１．５２１であり、同屈折率とガラスクロスの平均屈折率との差の絶対値は０．００３であった（表１参照）。また、この透明ガラス繊維複合樹脂シートでは、ヘイズ差および平均ヘイズ値は共にＡランクであった（表１参照）。

「樹脂組成物を、下記化学式（３）を有するジシクロペンタジエン骨格型ジアクリレート（ダイセル・サイテック株式会社製ＩＲＲ−２１４Ｋ，硬化（架橋）後の屈折率１．５２９）１００重量部と、光ラジカル重合開始剤（チバスペシャリティケミカル製イルガキュア１８４）０．５重量とを混合して調製したこと」、「樹脂組成物にメチルイソブチルケトンを添加しなかったこと」、「ガラスクロスをＳガラス系ガラスクロス（厚さ９５μｍ）に代えたこと」、「樹脂含浸ガラスクロスを「離型処理された２枚のガラス板」に挟み込んだ状態で、その両面に約５００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外光線を照射して樹脂組成物を硬化させた後に、その硬化後の樹脂含浸ガラスクロスを真空オーブンにて１００℃で３時間加熱した後、さらに２５０℃で２時間加熱して透明ガラス繊維複合樹脂シートを得たこと」以外は、実施例１と同様にしてガラスクロスの屈折率差および平均屈折率ならびにマトリックス樹脂の屈折率を求めると共に、透明ガラス繊維複合樹脂シートを作製してそのヘイズ差および平均ヘイズ値を求めた。なお、本実施例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートの厚みは９９μｍであった。

このガラスクロスは、屈折率差が０．００４であり、平均屈折率が１．５３１であった（表１参照）。また、このマトリックス樹脂の屈折率は１．５２９であり、同屈折率とガラスクロスの平均屈折率との差の絶対値は０．００２であった（表１参照）。また、この透明ガラス繊維複合樹脂シートでは、ヘイズ差はＡランクであったが、平均ヘイズ値はＢランクであった（表１参照）。

以上より、本実施例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートは、全域に亘って均一な透明性を示し、表示素子用基板、照明装置用基板、太陽電池用基板として好ましかった。
（比較例１）

ＮＥガラスクロスを別のＮＥガラスクロスに置き換えた以外は、実施例１と同様にしてＮＥガラスクロスの屈折率差および平均屈折率ならびにマトリックス樹脂の屈折率を求めると共に、透明ガラス繊維複合樹脂シートを作製してそのヘイズ差および平均へイズ値を求めた。なお、本比較例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートの厚みは９８μｍであった。

このガラスクロスでは、屈折率差が０．０２であり、平均屈折率が１．５１２であった（表１参照）。また、このマトリックス樹脂の屈折率は１．５０９であり、同屈折率とガラスクロスの平均屈折率との差の絶対値は０．００３であった（表１参照）。また、この透明ガラス繊維複合樹脂シートでは、ヘイズ差および平均ヘイズ値は共にＢランクであった（表１参照）。

以上より、本比較例に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートは、不均一な透明性を示し、表示素子用基板、照明装置用基板、太陽電池用基板として好ましくなかった。

１５０ガラスクロス（ガラス繊維集合体）
１５１ａ縦方向ガラスヤーン（ガラス繊維束）
１５１ｂ横方向ガラスヤーン（ガラス繊維束）
１６０透明ガラス繊維複合樹脂シート
１６１透明樹脂組成物（マトリックス樹脂）

本発明に係る透明ガラス繊維複合樹脂シートは、光学特性に優れるため、表示装置用、照明装置用、太陽電池用の樹脂基板として有用である。

Claims

屈折率の最大値と最小値との差が０．０１以下であるガラス繊維またはガラス繊維束から形成されるガラス繊維集合体と、
マトリックス樹脂と
を備える、透明ガラス繊維複合樹脂シート。
前記ガラス繊維集合体の平均屈折率と、前記マトリックス樹脂の屈折率との差の絶対値が０．０１以下である
請求項１に記載の透明ガラス繊維複合樹脂シート。
ヘイズ値の差が１％以下である
請求項１または２に記載の透明ガラス繊維複合樹脂シート。
前記マトリックス樹脂は、脂環構造を有する樹脂を主成分とする
請求項１から３のいずれかに記載の透明ガラス繊維複合樹脂シート。
前記脂環構造を有する樹脂は、脂環式エポキシ樹脂である
請求項４に記載の透明ガラス繊維複合樹脂シート。
前記脂環式エポキシ樹脂は、下記一般式（Ａ）で表わされる
請求項５に記載の透明ガラス繊維複合樹脂シート。

（上記式中−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ_２−、−ＣＨ_２−、−ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（ＣＨ_３）_２−または単結合である。）
請求項１から６のいずれかに記載される透明ガラス繊維複合樹脂シートを備える表示体装置。
請求項１から６のいずれかに記載される透明ガラス繊維複合樹脂シートを備える太陽電池。