JP2013228656A - 光学フィルム、光学シート、面発光体及び光学シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一方の面に凹凸構造を有し、フルオレン骨格を有する樹脂を含む、屈折率が1.65以上の光学フィルム。前記光学フィルムからなる層及び前記光学フィルムとは屈折率が異なる層を有し、それぞれの凹凸構造が嵌合している光学シート。
【選択図】図1
Description
また、一般に、面発光体において、内部構成部品や構成材料の表面や内部に有する水分や有機成分の影響で、面発光体の性能(例えば、発光輝度、発光均一性)が、初期に比べて経時的に劣化するという問題を有する。
また、本発明は、前記光学フィルムを含む面発光体に関する。
また、本発明は、前記光学シートを含む面発光体に関する。
工程A:凹凸構造を有する型に硬化性組成物を塗布する工程
工程B:硬化性組成物を硬化する工程
工程C:硬化物から凹凸構造を有する型を離型する工程
工程D:硬化物の凹凸構造の上に硬化性組成物を塗布する工程
工程E:硬化性組成物を硬化する工程
光学フィルムの凹凸構造を有する面は、特に限定されることはなく、片面であっても両面であってもよいが、工程が簡便であり、光学フィルムや光学シートの生産性に優れることから、片面であることが好ましい。
光学フィルムの凹凸構造を有する面が片面である場合、平面の基板や平面の発光素子の密着性に優れることから、もう一方の面が平坦に近いことが好ましい。そのときの凹凸構造を有さない方の表面の平均粗さとしては、ダークスポットの発生を抑制することができることから、10nmが好ましく、8nmがより好ましく、6nm以下が更に好ましく、5nm以下が特に好ましい。
凹凸構造の凹部又は凸部の形状としては、例えば、円錐形状、円錐台形状、角錐形状、角錐台形状、不定形形状が挙げられる。これらの形状の中でも、面発光体の光取り出し効率に優れることから、円錐台形状、角錐台形状が好ましい。
凹凸構造の凹部又は凸部の大きさとしては、特に限定されないが、底面の中で最も長い部分の長さが150nm〜50μmが好ましく、170nm〜10μmがより好ましく、200nm〜5μmが更に好ましい。この長さが150nm以上であると、面発光体内に導波する可視光波長域(概ね400〜700nm)の光を回折させて光取出し効率を高めることができる。また、この長さが50μm以下であると、面発光体内に導波する光を屈折させて光取出し効率を高めることができる。
凹凸構造の凹部又は凸部の深さ又は高さとしては、特に限定されないが、150nm〜50μmが好ましく、170nm〜10μmがより好ましく、200nm〜5μmが更に好ましい。この深さ又は高さが150nm以上であると、面発光体内に導波する可視光波長域の光を回折させて光取出し効率を高めることができる。また、この深さ又は高さが50μm以下であると、面発光体内に導波する光を屈折させて光取出し効率を高めることができる。
光学フィルムの屈折率としては、面発光体の光取り出し効率に優れることから、1.66以上が好ましく、1.67以上がより好ましく、1.68以上が更に好ましく、1.69以上が特に好ましい。また、光学フィルムの屈折率としては、可視光波長域での光の吸収を抑制することから、2.2以下が好ましく、2.0以下がより好ましく、1.9以下が更に好ましい。
本発明における屈折率は、25℃の環境下で測定した、594nmの波長における屈折率をいう。
屈折率は、プリズムカプラ、エリプソメーター等の公知の装置により測定することができる。屈折率の測定は、対象物自体を直接測定してもよく、対象物が基板上に形成された状態で測定してもよい。
フルオレン骨格を有する樹脂としては、重合体の構成単位中にフルオレン骨格を有するものであれば特に限定されないが、光学フィルムや光学シートの耐熱性に優れ、屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れることから、下記式(1)で表される構成単位を含む樹脂が好ましい。
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、a及びbは、それぞれ独立して1〜4の整数である。)
光学フィルム中のフルオレン骨格を有する樹脂以外の樹脂の含有率としては、性能を損なわない範囲であれば特に限定されないが、光学フィルム全量中、90重量%以下が好ましく、70重量%以下がより好ましく、50重量%以下が更に好ましい。フルオレン骨格を有する樹脂以外の樹脂の含有率が90重量%以下であると、光学フィルムや光学シートの耐熱性に優れ、屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れる。
金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化クロムが挙げられる。これらの金属酸化物の中でも、光学フィルムや光学シートの屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れることから、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化クロムが好ましく、酸化チタン、酸化クロム、酸化ジルコニウムがより好ましく、酸化ジルコニウムが更に好ましい。
金属酸化物の屈折率としては、特に限定されないが、光学フィルムや光学シートの屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れることから、1.7以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、1.9以上が更に好ましく、2.0以上が特に好ましい。また、金属酸化物の屈折率としては、特に限定されないが、可視光波長域での光の吸収を抑制することから、3.0以下が好ましい。
金属酸化物の数平均粒子径は、特に限定されないが、1〜1,000nmが好ましく、3〜500nmがより好ましく、5〜100nmが更に好ましい。金属酸化物の数平均粒子径が1nm以上であると、光学フィルムや光学シートの屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れることができる。また、金属酸化物の数平均粒子径が1,000nm以下であると、光学フィルム中の金属酸化物の凝集を抑制することができる。
金属酸化物の数平均粒子径は、レーザー回折法、動的光散乱法等の公知の方法により測定することができる。
表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤が挙げられる。これらの表面処理剤の中でも、光学フィルム中の金属酸化物の凝集を抑制することができることから、シランカップリング剤が好ましい。
光学フィルム中の樹脂成分や金属酸化物以外の他の成分の含有率としては、性能を損なわない範囲であれば特に限定されないが、光学フィルム全量中、10重量%以下が好ましく、5重量%がより好ましい。樹脂成分や金属酸化物以外の他の成分の含有率が10重量%以下であると、光学フィルムや光学シートの透明性に優れる。
低屈折率層の屈折率としては、高屈折率層の屈折率と異なっていればよいが、高屈折率層の屈折率より小さい屈折率が好ましく、具体的には、1.40〜1.60が好ましく、1.45〜1.57がより好ましく、1.50〜1.55が更に好ましい。低屈折率層の屈折率が1.40以上であると、面発光体の光取り出し効率に優れる。また、低屈折率層の屈折率が1.60以下であると、高屈折率層と低屈折率層との界面での光の屈折が充分となる。
高屈折率層と低屈折率層の屈折率差は、特に限定されないが、0.1〜0.4が好ましく、0.11〜0.3がより好ましく、0.13〜0.25が更に好ましい。高屈折率層と低屈折率層の屈折率差が0.1以上であると、高屈折率層と低屈折率層の界面での光の屈折が充分となる。また、高屈折率層と低屈折率層の屈折率差が0.4以下であるとヘーズを抑制し透過率を高めることができる。
本発明における熱重量減少測定による5%重量損失温度は、熱重量減少測定装置で不活性ガス雰囲気下、室温から10℃/分で昇温した場合に5重量%が損失する際の温度(Td5)をいい、具体的には、室温から10℃/分で昇温した際に得られる熱重量減少曲線から求められる。
本発明における有機成分を含む脱離成分の量は、不活性ガス中で10℃/分の昇温速度で昇温したときに、30〜200℃の間において、初期の試料の重量を100重量%としたときの減少する試料の重量を表した割合である。
有機成分とは、化学式中に炭素を含み、例えば、樹脂を構成する物質、樹脂を構成する物質の分解物である。
脱離する有機成分としては、例えば、光学フィルムや光学シート中の残存する溶媒、重合開始剤、重合開始剤開裂物、光学フィルムや光学シートの樹脂の分解物が挙げられる。
工程A:凹凸構造を有する型に硬化性組成物を塗布する工程
工程B:硬化性組成物を硬化する工程
工程C:硬化物から凹凸構造を有する型を離型する工程、
工程D:硬化物の凹凸構造の上に硬化性組成物を塗布する工程、
工程E:硬化性組成物を硬化する工程
凹凸構造を有する型は、高屈折率層又は低屈折率層に凹凸構造を賦型するための型である。具体的には、凹凸構造を有する型を用いて硬化性組成物を硬化することによって、硬化物に型の凹凸構造を転写させて、凹凸構造を有する高屈折率層又は低屈折率層を得ることができる。
円筒形状の金型としては、特に限定されないが、例えば、円筒状物の表面に直接凹凸構造が形成された型、凹凸構造を形成した薄板を芯ロールに巻き付け固定した型が挙げられる。
金型の凹凸構造の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、凹凸構造形成面にセラミックやガラス等の研削材を吹き付けてブラスト処理する方法、凹凸構造形成面にパターン化したレジスト膜を形成し、それをエッチングすることで凹凸構造を得る方法が挙げられる。
樹脂型の形状としては、特に制限されないが、例えば、凹凸構造を形成した樹脂フィルムを芯ロールに巻き付け固定したものが挙げられる。
樹脂型の凹凸構造の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ブラスト処理やレジスト膜のエッチング等によって得られた凹凸構造を、紫外線硬化樹脂組成物や熱硬化樹脂組成物を用いて転写硬化する方法が挙げられる。
フルオレン骨格を有する化合物としては、光学フィルムや光学シートの耐熱性に優れ、屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れることから、下記式(2)で表される化合物が好ましい。
(2)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、a及びbは、それぞれ独立して1〜4の整数である。)
金属酸化物としては、前述した金属酸化物が挙げられ、好ましい金属酸化物とその理由についても、前述の通りである。また、金属酸化物の屈折率、形状、粒子径、表面処理についても、好ましい範囲やその理由は前述の通りである。
工程A及び工程Bにおいて高屈折率層を形成する場合の硬化性組成物中の金属酸化物の含有率としては、特に限定されないが、硬化性組成物全量中、1〜95重量%が好ましく、5〜90重量%がより好ましく、20〜85重量%が更に好ましい。金属酸化物の含有率が1重量%以上であると、光学フィルムや光学シートの屈折率を高めることができ、面発光体の光取り出し効率に優れる。また、金属酸化物の含有率が95重量%以下であると、光学フィルムや光学シートの柔軟性に優れる。
溶媒の種類としては、特に限定されないが、例えば、水、アルコール類、ケトン類、有機酸類、有機酸エステル類、炭化水素類が挙げられる。これらの溶媒の中でも、硬化性組成物中での分散性に優れ、溶媒の除去が容易であることから、アルコール類、ケトン類が好ましい。
溶媒に分散している金属酸化物の具体例としては、例えば、数平均粒子径が15nmの酸化ジルコニウムがメチルエチルケトンに分散している日産化学(株)製の「OZ−S30K」、「OZ−S30K−AC」が挙げられる。
尚、本明細書で、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトイン、ブチロイン、トルオイン、ベンジル、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等のリン化合物が挙げられる。
工程A及び工程Bにおいて高屈折率層を形成する場合の硬化性組成物中の硬化剤の含有率としては、特に限定されないが、硬化性組成物全量中、0.1〜10重量%が好ましく、0.2〜8重量%がより好ましく、0.3〜5重量%が更に好ましい。硬化剤の含有率が0.1重量%以上であると、硬化性組成物の硬化度に優れる。また、硬化剤の含有率が10重量%以下であると、光学フィルムや光学シートの色調に優れる。
工程A及び工程Bにおいて低屈折率層を形成する場合の硬化性組成物としては、特に限定されないが、例えば、重合性単量体、重合開始剤等の硬化剤、スリップ性向上剤、レベリング剤、光安定剤(紫外線吸収剤、HALS等)が挙げられる。これらの例示、好ましい範囲とその理由については前述の通りである。
重合性単量体としては、前述した重合性単量体が挙げられ、硬化物の賦型性や離型性に優れることから、(メタ)アクリレート類、ポリエステルジ(メタ)アクリレート類が好ましく、ポリエステルジ(メタ)アクリレート類がより好ましい。
溶媒の種類としては、特に限定されないが、例えば、水、アルコール類、ケトン類、有機酸類、有機酸エステル類、炭化水素類が挙げられる。これらの溶媒の中でも、硬化性組成物中での分散性に優れ、溶媒の除去が容易であることから、アルコール類、ケトン類が好ましい。
溶媒の量としては、特に限定されないが、硬化性組成物100重量部に対して、10〜300重量部が好ましく、30〜250重量部がより好ましく、50〜200重量部が更に好ましい。溶媒の量が10重量部以上であると、硬化性組成物の粘度が低くなり、均一に塗布することが容易となる。また、溶媒の量が300重量部以下であると、溶媒の除去が容易である。
基板としては、特に限定されないが、例えば、ガラス基板、フィルム基板が挙げられる。
ガラス基板としては、活性エネルギー線が透過するものであれば特に限定されない。また、ガラス基板の厚さとしては、特に限定されない。
プラスチックフィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル;ポリアミド;ポリアミドイミド;ポリカーボネート;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、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4'−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル;シンジオタクチックポリスチレン等のポリスチレン;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリアリレート;ポリエーテルイミド;ポリメチルメタクリレート;ポリエーテルケトンが挙げられる。これらのプラスチックフィルムの中でも、面発光体の耐熱性に優れることから、ポリエチレンナフタレート、ポリアミドイミド、ポリカーボネートが好ましい。
溶媒を除去する方法としては、例えば、ヒーター等による加熱乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、赤外線やマイクロ波等のエネルギー照射による乾燥等の公知の乾燥方法が挙げられる。これらの溶媒を除去する方法の中でも、生産性に優れることから、ヒーター等による加熱乾燥、減圧乾燥が好ましい。
これらの溶媒を除去する方法は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよく、また、連続でもよく、バッチ式でもよい。
溶媒を除去する際の加熱温度、加熱時間としては、溶媒を除去するために充分な温度、時間であれば特に限定されない。
工程Bにより得られる硬化物の厚さが薄い場合、工程C以降の硬化物の取り扱い性に優れることから、工程Bにおける硬化の際に硬化性組成物に基板を被せて硬化を行うことが好ましい。基板については、前述と同様である。
活性エネルギー線としては、特に限定されないが、例えば、紫外線、電子線、X線、赤外線、可視光線が挙げられる。これらの活性エネルギー線の中でも、硬化性組成物の硬化性に優れ、硬化物の劣化を抑制することができることから、紫外線、電子線が好ましい。
紫外線の光源としては、特に限定されないが、例えば、キセノンランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプが挙げられる。
紫外線の照射量としては、特に限定されないが、10〜10,000mJ/cm2が好ましく、50〜9,000mJ/cm2がより好ましく、100〜7,000mJ/cm2が更に好ましく、500〜5,000mJ/cm2が特に好ましい。紫外線の照射量が10mJ/cm2以上であると、硬化性組成物の硬化性に優れる。また、紫外線の照射量が10,000mJ/cm2以下であると、硬化物の柔軟性に優れる。
基板を通して硬化性組成物に活性エネルギー線を照射する場合、用いる基板の種類により、基板に活性エネルギー線が吸収されてしまい、硬化性組成物が充分に硬化しない場合がある。例えば、ポリエチレンナフタレートをフィルム基板として用い、基板を通して硬化性組成物に活性エネルギー線を照射する場合、硬化性組成物が充分に硬化しない場合がある。このような場合、凹凸構造を有する型として、活性エネルギー線を充分に透過させる凹凸構造を有する型を用い、活性エネルギー線を充分に透過させる凹凸構造を有する型の側からも活性エネルギー線を照射することが好ましい。例えば、ポリエチレンナフタレートをフィルム基板として用いる場合、活性エネルギー線を充分に透過させる凹凸構造を有する型とフィルム基板の間に硬化性組成物を充填した後、型と基板の両側から活性エネルギー線を照射することで、硬化性組成物が充分に硬化される。
工程Bで得られた硬化物から凹凸構造を有する型を離型することにより、型の凹凸構造が転写された硬化物を得ることができる。工程Bにおいて基板としてフィルムを用いた場合、工程Cにおいて型から離型した硬化物をフィルム基板と共にロール状に巻き取ることができる。
工程Dで用いる硬化性組成物としては、硬化した際の硬化物の屈折率が工程Bで得られた硬化物の屈折率と異なればよい。したがって、工程A〜工程Bで高屈折率層を形成し、工程D〜工程Eで低屈折率層を形成してもよいし、工程A〜工程Bで低屈折率層を形成し、工程D〜工程Eで高屈折率層を形成してもよい。
工程Dにおける凹凸構造を有する型に硬化性組成物を塗布する方法としては、前述した工程Aにおける凹凸構造を有する型に硬化性組成物を塗布する方法が挙げられ、好ましい方法とその理由についても、前述の通りである。工程Dにおいても、基板と凹凸構造を有する型との間に硬化性組成物を充填する工程であることが好ましく、前述した基板が挙げられ、好ましい種類とその理由についても、前述の通りである。
工程Dにおいて、硬化性組成物を塗布する際、必要に応じ粘度調整等の目的で、硬化性組成物を溶媒で希釈してから塗布してもよい。溶媒としては、前述した工程Aにおいて希釈してもよい溶媒が挙げられ、好ましい溶媒種や溶媒量とその理由についても、前述の通りである。
溶媒を除去する方法としては、例えば、ヒーター等による加熱乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、赤外線やマイクロ波等のエネルギー照射による乾燥等の公知の乾燥方法が挙げられる。これらの溶媒を除去する方法の中でも、生産性に優れることから、ヒーター等による加熱乾燥、減圧乾燥が好ましい。
これらの溶媒を除去する方法は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよく、また、連続でもよく、バッチ式でもよい。
溶媒を除去する際の加熱温度、加熱時間としては、溶媒を除去するために充分な温度、時間であれば特に限定されない。
工程Eは、工程Bと同様の工程である。したがって、工程Eに関する例示、好ましい範囲とその理由についても、工程Bと同様である。
減圧方法としては、特に限定されないが、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等のポンプを用いる方法が挙げられる。これらのポンプは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
減圧したときの圧力としては、10−5〜10−1Paが好ましい。減圧したときの圧力が10−5以上であると、大掛かりな装置が必要なく、沸点の高い有機成分が充分に除去できる。また、減圧したときの圧力が10−1Pa以下であると、沸点の高い有機成分を効率的に除去できる。
加熱温度としては、特に限定されないが、100〜400℃が好ましく、130〜380℃がより好ましく、150〜350℃が更に好ましく、180〜300℃が特に好ましい。加熱温度が100℃以上であると、沸点の高い有機成分が充分に除去できる。また、加熱温度が400℃以下であると、硬化物の分解を抑制しつつ、沸点の高い有機成分が充分に除去できる。
加熱時間としては、特に限定されないが、10分〜5時間が好ましく、15分〜4時間がより好ましく、20分〜3時間が更に好ましく、30分〜2時間が特に好ましい。加熱時間が10分以上であると、沸点の高い有機成分が充分に除去できる。また、加熱時間が5時間以下であると、硬化物の分解を抑制しつつ、沸点の高い有機成分が充分に除去できる。
図1に示す面発光体の製造方法としては、例えば、前述した製造方法により基板20を含む光学シート10を形成した後、スパッタ等で陽極31、発光層32、陰極33を順次積層する方法が挙げられる。
図1は、本発明の光学フィルム、光学シートを用いた面発光体の一例であり、この図面に限定されない。
発光層32から出射された光のうち、臨界角以下の角度で陽極31と基板20の界面へ到達した光は、界面を透過して面発光体の外部へ照射されるが、臨界角以上の角度で陽極31と基板20の界面へ到達した光は、界面において全反射し陰極33に向かって進行する。陰極33に向かって進行した光は、陰極33と発光層32の界面で全反射し、再び陽極31に向かって進行するが、陽極31と基板20の界面へ臨界角以上で入射し、再び全反射する。このように、本発明の光学フィルムや光学シートを用いない場合、陽極32と基板20との界面及び陰極33と発光層32との界面の間に閉じ込められる光が存在する。
臨界角以上の角度で陽極31と高屈折率層11の界面へ到達した光は、両層の屈折率差が小さいため陽極31と高屈折率層11の界面においてはそのまま透過し、高屈折率層11と低屈折率層12の界面に到達する。界面に到達した光は、凹凸構造によって光の進行方向が変化し、臨界角以下の角度で基板20へ光が入射する場合が生じ、基板20を透過して面発光体の外部へ光を取り出すことができる。このように、本発明の光学フィルムや光学シートを用いる場合、陽極32と基板20との界面及び陰極33と発光層32との界面の間に閉じ込められていた光を取り出すことができ、凹凸構造の上に透明電極や有機発光層等を形成せずとも、発光層から放出される光を外部に有効に取り出すことができる。
屈折率測定装置「モデル2010プリズムカプラ」(メトリコン社製)を用い、25℃の環境下で、594nmの波長における屈折率を測定した。
対象物が基板上に形成された状態で測定する場合、表面の埃等を除去した基板をプリズム底部に接触させ、レーザーの入射角を変化させて基板の屈折率を算出し、得られた基板の屈折率をパラメータとして用いて、基板上の対象物について基板と同様の手順で測定して、対象物の屈折率を得た。
測長機「DIGIMICRO MFC−101」(ニコン(株)製)を用い、基板のランダムに抽出した10点について厚さを測定した後、基板上に硬化物が形成された状態でランダムに抽出した10点について厚さを測定した。硬化物が形成された基板の厚さの平均値から基板の厚さの平均値を引き、硬化物の厚さを算出した。
走査型プローブ顕微鏡「SPA400」(SIIナノテクノロジー(株)製)を用い、JIS B0601に準拠し、光学フィルムの凹凸構造を有さない方の表面の平均粗さを算出した。
具体的には、試料台上にカーボンテープを貼り付け、基板上に積層した光学フィルムを固定する。この試料台を測定室に設置し、1.5μm×1.5μmの範囲を走査し、光学フィルムの凹凸構造を有さない方の表面の平均粗さを算出した。
熱重量減少測定装置「Thermo Plus TG8120」(リガク(株)製)を用い、窒素雰囲気下、10℃/分で昇温した際に得られる熱重量減少曲線から、5%重量損失温度Td5を求めた。
具体的には、試料室内の天秤に、基準側に空のアルミ製カップ、測定試料側に測定対象物を10mg充填したアルミ製カップを配置し、窒素を300mL/分で流通させ、重量変化が安定したところで、窒素の流量を100mL/分に設定した。窒素の流量が安定したところで昇温を開始し、得られた熱重量減少曲線から、5%重量損失温度Td5を求めた。
熱重量減少測定装置「Thermo Plus TG8120」(リガク(株)製)を用い、窒素雰囲気下、10℃/分で昇温した際に得られる熱重量減少曲線から、30℃から200℃まで昇温した際の減少重量T200を求めた。
具体的には、試料室内の天秤に、基準側に空のアルミ製カップ、測定試料側に測定対象物を1mg充填したアルミ製カップを配置し、乾燥窒素を300mL/分で20分間流通させ、重量変化を安定させた。その後、窒素の流量を100mL/分に設定して5分間経過した後、昇温を開始した。得られた熱重量減少曲線より、30〜200℃における減少重量T200を求めた。
EGA−MS法を用い、10℃/分で昇温した際に得られるマススペクトルから、脱離成分について分析した。
具体的には、得られた光学シートをカッターナイフで切削して1mg採取し、試料カップに入れ、熱分解装置「PY−2020D」(フロンティア・ラボ(株)製)に導入し、ヘリウム雰囲気下、昇温速度10℃/分で45℃から200℃まで昇温させた。このときに発生した熱分解ガスを全量の1/50の量、採取した。続いて、ヘリウムをキャリアガスとして用いた300℃のガスクロマトグラフ「6890型GC」(Agilent社製)のカラムに、採取した熱分解ガスを送り込み、重量分析計「5973N型」(Agilent社製)にて分析を実施した。カラムとしては、液相なしで長さ2.5m、直径0.15mm(Ultra Alloy DTM)のものを用いた。
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸=1/2/4(モル比)の縮合物(商品名「TAS」、大阪有機化学工業(株)製)50重量部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(商品名「ビスコート#230」、大阪有機化学工業(株)製)52.5重量部、ベンゾイルエチルエーテル(商品名「セイクオールBEE」、精工化学(株)製)0.5重量部を混合し、硬化性組成物Aを得た。
フルオレンジアクリレート/メチルエチルケトン=50/50(重量比)の混合物(商品名「EA−0280M」、大阪ガスケミカル(株)製)20重量部、ジルコニア/メチルエチルケトン=30/70(重量比)の混合物(商品名「OZ−S30K−AC」、日産化学(株)製)80重量部、ベンゾイルエチルエーテル(商品名「セイクオールBEE」、精工化学(株)製)0.5重量部を混合し、硬化性組成物Bを得た。
フルオレンジアクリレート/メチルエチルケトン=50/50(重量比)の混合物(商品名「EA−0280M」、大阪ガスケミカル(株)製)40重量部、ジルコニア/メチルエチルケトン=30/70(重量比)の混合物(商品名「OZ−S30K」、日産化学(株)製)60重量部、ベンゾイルエチルエーテル(商品名「セイクオールBEE」、精工化学(株)製)0.5重量部を混合し、硬化性組成物Cを得た。
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸=1/2/4(モル比)の縮合物(商品名「TAS」、大阪有機化学工業(株)製)19.5重量部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(商品名「ビスコート#230」、大阪有機化学工業(株)製)20.5重量部、ジルコニア/メチルエチルケトン=30/70(重量比)の混合物(商品名「OZ−S30K」、日産化学(株)製)60重量部、ベンゾイルエチルエーテル(商品名「セイクオールBEE」、精工化学(株)製)0.5重量部を混合し、硬化性組成物Dを得た。
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸=1/2/4(モル比)の縮合物(商品名「TAS」、大阪有機化学工業(株)製)9.8重量部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(商品名「ビスコート#230」、大阪有機化学工業(株)製)10.2重量部、ジルコニア/メチルエチルケトン=30/70(重量比)の混合物(商品名「OZ−S30K―AC」、日産化学(株)製)を80重量部、ベンゾイルエチルエーテル(商品名「セイクオールBEE」、精工化学(株)製)0.5重量部を混合し、硬化性組成物Eを得た。
ポリエチレンテレフタレートフィルム基板(商品名「コスモシャインA4100」、東洋紡績(株)製、厚さ100μm)と凹凸構造を有するシリコン型(商品名「MLP220−15×15」、SCIVAX(株)製、ピラー型、高さ200nm、アスペクト比1/1、230nmピッチ、三角格子配列)との間に、硬化性組成物Aを充填し、コンベア式UV照射装置「TYPE:02528S1AKJ01」(ウシオ電機(株)製)にて、出力120Wのランプで積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射して硬化した後、凹凸構造を有するシリコン型を離型し、ポリエチレンテレフタレートフィルム基板上に硬化性組成物Aの硬化物が形成された凹凸構造を有する型を得た。
得られた硬化性組成物Aの硬化物の表面には、凹凸構造を有するシリコン型の凹凸構造が転写されており、ホール型、高さ200nm、アスペクト比1/1、230nmピッチ、三角格子配列の凹凸構造が形成されていた。離型性を向上させるため、得られた型をフッ素系表面防汚コーティング剤(商品名「オプツールDSX」、ダイキン工業(株)製)1重量部、フッ素コーティング剤(商品名「デュラサーフHD−ZV」、ハーベス(株)製)200重量部を混合した液に10分間浸漬させた後、12時間風乾した。
ここで得られた凹凸構造を有する型を、以下の実施例・比較例で用いた。
ポリエチレンナフタレートフィルム基板(商品名「Q65FA」、帝人デュポン(株)製、厚さ100μm)と上記製造例で得られた凹凸構造を有する型(ポリエチレンテレフタレートフィルム製、ホール型、高さ200nm、アスペクト比1/1、230nmピッチ、三角格子配列)との間に、硬化性組成物Aを充填し(工程A)、コンベア式UV照射装置「TYPE:02528S1AKJ01」(ウシオ電機(株)製)にて、出力120Wのランプで積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射して硬化した(工程B)後、凹凸構造を有する型を離型し(工程C)、ポリエチレンナフタレートフィルム基板上に硬化性組成物Aの硬化物が形成された積層フィルムを得た。
硬化性組成物Aの硬化物の表面には、上記製造例で得られた凹凸構造を有する型の凹凸構造が転写されており、ピラー型、高さ200nm、アスペクト比1/1、230nmピッチ、三角格子配列の凹凸構造が形成されていた。
凹凸構造のある状態では屈折率の測定が困難なため、別途、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に硬化性組成物Aの硬化物(平膜)を上記条件で作製した。得られた硬化性組成物Aの硬化物の屈折率は、1.54であった。
硬化性組成物Bの硬化物の屈折率についても、硬化性組成物Aの硬化物と同様、平膜を作製した後に屈折率を測定した。得られた硬化性組成物Bの硬化物の屈折率は、1.71であった。
ポリエチレンナフタレートフィルム基板を除いた硬化性組成物Aの硬化物と硬化性組成物Bの硬化物とを有する光学シートの厚さは、11μmであった。
この光学シートの5%重量損失温度Td5は371℃であった。
この光学シートの、硬化性組成物Bの硬化物の層の凹凸構造を有さない方の表面の平均粗さは、1.7nmであった。
得られたサンプルの30℃から200℃における熱重量減少T200は、0.80重量%であった。
EGA−MS法により得られた主なイオンは、m/z18、m/z29、m/z39、m/z43、m/z44、m/z55、m/z94であり、脱離成分中に有機成分が含まれていることが確認された。
硬化性組成物Bの代わりに硬化性組成物Cを用いること以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層シートを得た。得られた光学シートの各物性値を表1に示す。
EGA−MS法により得られた主なイオンは、m/z18、m/z29、m/z39、m/z43、m/z44、m/z55であり、脱離成分中に有機成分が含まれていることが確認された。
硬化性組成物Bの代わりに硬化性組成物Dを用いること以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層シートを得た。得られた光学シートの各物性値を表1に示す。
EGA−MS法により得られた主なイオンは、m/z18、m/z29、m/z39、m/z43、m/z44、m/z55であり、脱離成分中に有機成分が含まれていることが確認された。
硬化性組成物Bの代わりに硬化性組成物Eを用いること以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層シートを得た。得られた光学シートの各物性値を表1に示す。
EGA−MS法により得られた主なイオンは、m/z18、m/z29、m/z39、m/z43、m/z44、m/z77、m/z105であり、脱離成分中に有機成分が含まれていることが確認された。
一方、比較例1で得られた光学フィルム、光学シートは、高屈折率層にフルオレン骨格を有する樹脂を用いておらず、高屈折率層の屈折率が1.65未満であり、面発光体に用いたときに面発光体の光取り出し効率に劣ることが予想される。
また、比較例2で得られた光学フィルム、光学シートは、高屈折率層にフルオレン骨格を有する樹脂を用いておらず、光学シートの5%重量損失温度Td5や熱減少重量T200に劣り、面発光体に用いたときに面発光体のダークスポットの発生の抑制や長寿命化が困難であることが予想される。
11 高屈折率層(光学フィルム)
12 低屈折率層
20 基板
30 発光素子
31 陽極
32 発光層
33 陰極
Claims (11)
- 少なくとも一方の面に凹凸構造を有し、フルオレン骨格を有する樹脂を含む、屈折率が1.65以上の光学フィルム。
- フルオレン骨格を有する樹脂が、下記式(1)で表される構成単位を含む、請求項1に記載の光学フィルム。
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、a及びbは、それぞれに独立して1〜4の整数である。) - 更に金属酸化物を含む、請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 金属酸化物が、酸化ジルコニウムである、請求項3に記載の光学フィルム。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の光学フィルムからなる層及び前記光学フィルムとは屈折率が異なる層を有し、一方の層の凹部又は凸部がもう一方の層の凸部又は凹部とそれぞれ嵌合している光学シート。
- 熱重量減少測定による5%重量損失温度が330℃以上である、請求項5に記載の光学シート。
- 不活性ガス中で10℃/分の昇温速度で熱重量減少測定をしたときの有機成分を含む脱離成分の量が30〜200℃の間において1重量%以下である、請求項5又は6に記載の光学シート。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の光学フィルムを含む面発光体。
- 請求項5〜7のいずれかに記載の光学シートを含む面発光体。
- 下記工程A〜Eを順次含む、請求項5〜7のいずれかに記載の光学シートの製造方法。
工程A:凹凸構造を有する型に硬化性組成物を塗布する工程
工程B:硬化性組成物を硬化する工程
工程C:硬化物から凹凸構造を有する型を離型する工程
工程D:硬化物の凹凸構造の上に硬化性組成物を塗布する工程
工程E:硬化性組成物を硬化する工程 - 更に工程Eの後に減圧加熱する工程を含む、請求項10に記載の光学シートの製造方法。
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