JP4424044B2 - 透明複合シート及びそれを用いた表示素子 - Google Patents
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Description
(1)経糸と緯糸から構成されるガラス繊維布(b)が複数枚積層され、透明樹脂(a)中に埋設されている透明複合シートであって、少なくとも1枚のガラス繊維布(b)は、そのガラス繊維の軸方向が10度〜80度ずれるように積層されていることを特徴とする透明複合シート、
(2)前記透明樹脂(a)の硬化後の屈折率とガラス繊維布(b)の屈折率との差が0.01以下である(1)の透明複合シート、
(3)前記透明樹脂(a)の硬化後のアッベ数が45以上である(1)、(2)の透明複合シート、
(4)波長550nmにおける光線透過率が80%以上である(1)〜(3)の透明複合シート、
(5)30〜150℃における平均線膨張係数が40ppm以下である(1)〜(4)の透明複合シート、
である。
本発明の透明複合シートにおける、少なくとも1枚のガラス繊維布(b)の繊維軸は層間で他のガラス繊維布(b)の繊維軸と10度〜80度ずらして積層させることが必要である。ここで言う繊維軸とは、例えばガラスクロスにおける経糸方向・緯糸方向など繊維が敷き詰められている方向である。樹脂とガラス繊維を複合化して硬化した後常温に戻す場合、一般に樹脂には引っ張り応力、ガラス繊維には圧縮応力がかかる。この内部応力によって樹脂内部で分子の配向が起こり、その結果材料内に繊維軸に起因した光学異方性が生じる。そこでガラス繊維層の繊維軸を10度〜80度ずらして積層することでこの光学異方性を低減し、光学シート、透明板、光導波路基板封等に好適に用いられる透明複合シートを提供することができることを見出した。
ガラス繊維層の繊維軸を10度〜80度ずらす方法には特に制限は無く、例えば3枚のガラス繊維を積層させる際に、二枚目の繊維軸を一枚目と45度ずらし3枚目は一枚目の繊維軸と等しくしても良いし、3枚目は一枚目と90度ずれていても良い。好ましくは、ガラス繊維をn枚積層させる場合に各層においてずらす角度をa度とするとa=90÷nとなる場合である。具体的には、2枚のガラス繊維布の場合は45度、3枚のガラス繊維布の場合は各々30度ずらして積層することが好ましい。こうすることで、光学異方性を大幅に低減できる。透明樹脂(a)の透明性は、シートにした際の550nmでの光線透過率が80%以上のものが好ましく、より好ましくは85%以上、最も好ましくは90%以上である。表示素子用基板として用いる場合には、85%以上が好ましい。例としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、アクリレートなどの反応性モノマーを活性エネルギー線で架橋させた樹脂などがあげられ、耐溶剤性に優れていることからアクリレートやエポキシ樹脂などの反応性モノマーを活性エネルギー線および/または熱によって架橋させた樹脂が好ましい。反応性モノマーとしては、熱や活性エネルギー線で架橋させることができるものであれば特に制限されないが、透明性や耐熱性の面から2つ以上の官能基を有する(メタ)アクリレートや2つ以上の官能基を有するエポキシ樹脂が好ましい。これら
樹脂は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
積層したガラスクロス繊維布にエポキシ樹脂を含浸させたのち、架橋させてシートとする方法。(2)一枚のガラス繊維布に樹脂を含浸させ、室温でタックの無いプリプレグにした
後、そのプリプレグのガラス繊維軸をずらして数枚重ね合わせ、プレスによりシートとする方法。(3)一枚のガラス繊維布に樹脂を含浸させた後、架橋させたシートのガラス繊維
軸をずらして接着剤等を用いて数枚重ね合わせてプレスし、シートとする方法等がある。
また、本発明の透明複合シート中には、必要に応じて、透明性、耐溶剤性、耐熱性等の特性を損なわない範囲で、少量の酸化防止剤、紫外線吸収剤、染顔料、他の無機フィラー等の充填剤等を含んでいても良い。
厚さ40μmで屈折率1.51のNEガラス系ガラスクロス(日東紡績製NEA1078E)を焼きだしして有機物を除去した後、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(
エポキシシラン)で処理した。このガラスクロスのクロス繊維軸が45度ずれるように2
枚積層させ、水添ビフェニル型脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業製E−BP)75重量部、オキセタニル基を有するシルキセスキオキサン(東亞合成製OX−SQ)25重量部、芳香族スルホニウム系熱カチオン触媒(三新化学製SI−100L)1重量部を溶融混合した樹脂(硬化後の樹脂の屈折率1.51、アッベ数56)に含浸させ、脱泡した。樹脂を含浸したこの積層ガラスクロスを離型処理したガラス板に挟み込んで、真空プレス機を用いて30kg/cm2の圧力でプレスしながら80℃で2時間加熱し、さらに200℃で2時間加熱して硬化させ、厚さ0.10mmの透明複合シートを得た。
実施例1記載のガラスクロスを中央のクロス繊維軸のみ45度ずらして3枚積層させた後、実施例1記載の方法で厚さ0.14mmの透明複合シートを得た。
(実施例3)
実施例1記載のガラスクロスの各クロス繊維軸をそれぞれ30度ずらして3枚積層させた後、実施例1記載の方法で厚さ0.14mmの透明複合シートを得た。
エポキシ樹脂(ダイセル化学工業製EHPE3150)80重量部、ビスフェノールS型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業製エピクロンEXA1514)20重量部、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(新日本理化製リカシッドMH−700)75重量部、テトラフェニルホスホニウムブロマイド(北興化学工業製TPP−PB)0.5重量部、1,3ジオキソラン60重量部を混合してワニス(硬化後の樹脂の屈折率1.51、アッベ数55)とした。これを実施例1記載のガラスクロスに含侵し、125℃で5分間乾燥し室温でタックの無いプレプレグにした。このプリプレグのクロス繊維軸が45度ずれるように2枚積層させ、離型処理したガラス板に挟み込み、真空プレス機を用いて30kg/cm2の圧力でプレスしながら200℃で2時間加熱して硬化させ、厚さ0.1mmの透明複合シートを得た。
実施例1記載のガラスクロス1枚に実施例1記載の樹脂を含浸させ、離型処理したガラス板に挟み込んで、真空プレス機を用いて30kg/cm2の圧力でプレスしながら80
℃で2時間加熱し、さらに200℃で2時間加熱して硬化させ、厚さ0.05mmの透明複合シートを得た。この透明複合シートを2枚積層するために、2枚の透明複合シート間には接着剤として実施例1記載の樹脂を塗りクロス繊維軸を45度ずらして積層させガラス板に挟み込んで、真空プレス機を用いて30kg/cm2の圧力でプレスしながら80℃で2時間加熱し、さらに200℃で2時間加熱して硬化させ、厚さ0.11mmの透明複合シートを得た。
厚さ80μmで屈折率1.51のNEガラス系ガラスクロス(日東紡績製NEA2319E)を焼きだしして有機物を除去した後、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(
エポキシシラン)で処理した。このガラスクロス一枚のみを用いて実施例1記載の方法で
厚さ0.10mmの透明複合シートを得た。
(比較例2)
実施例1記載のガラスクロスのクロス繊維軸を揃えて2枚積層させた後、実施例1記載の方法で厚さ0.10mmの透明複合シートを得た。
実施例1記載のガラスクロスのクロス繊維軸が90度ずれるように2枚積層させ、実施例1記載の方法で厚さ0.10mmの透明複合シートを得た。
(比較例4)
実施例1記載のガラスクロスのクロス繊維軸を揃えて3枚積層させた後、実施例1記載の方法で厚さ0.14mmの透明複合シートを得た。
(比較例5)
実施例1記載のガラスクロスを中央のクロス繊維軸のみ90度ずらして3枚積層させた後、実施例1記載の方法で厚さ0.14mmの透明複合シートを得た。
(比較例6)
実施例4記載のプリプレグのクロス繊維軸を揃えて2枚積層させた後、実施例4記載の方法で厚さ0.10mmの透明複合シートを得た。
(比較例7)
実施例5記載の厚さ0.05mmである透明複合シート2枚の繊維軸を揃えて実施例5記載の方法で0.11mmの透明複合シートを得た。
a)光線透過率
分光光度計U3200(日立製作所製)で550nmの光線透過率を測定した。
b)平均線膨張係数
セイコー電子(株)製TMA/SS120C型熱応力歪測定装置を用いて、窒素雰囲気下、1分間に5℃の割合で温度を30℃から400℃まで上昇させて20分間保持し、30℃〜150℃の時の値を測定して求めた。荷重を5gにし、引張モードで測定を行った。
c)光学異方性
作成した透明複合シートをクロスニコルにした偏光顕微鏡で観察した。偏光顕微鏡の光軸を固定し、光源の強さを一定にした状態でサンプルを回転させ、シートの一部分あるいは全体がもっとも明るくなる角度にセットしその際の明るさを相対評価
した。
8%〜91%、平均線膨張係数は13〜16ppmであった。以上の結果から、クロス繊維軸をずらして積層する方法はクロス繊維軸を揃えて積層させるよりも光学異方性が小さい。本手法は積層方法にて、液晶表示素子基板として用いる際に問題となる光学的異方性を低減させる有効な手段であることが明らかとなった。
Claims (5)
- 経糸と緯糸から構成されるガラス繊維布(b)が複数枚積層され、透明樹脂(a)中に埋設されている透明複合シートであって、少なくとも1枚のガラス繊維布(b)は、そのガラス繊維の軸方向が10度〜80度ずれるように積層されていることを特徴とする透明複合シート。
- 前記透明樹脂(a)の硬化後の屈折率とガラス繊維布(b)の屈折率との差が0.01以下である請求項1の透明複合シート。
- 前記透明樹脂(a)の硬化後のアッベ数が45以上である請求項1または2の透明複合シート。
- 波長550nmにおける光線透過率が80%以上である請求項1〜3いずれかの透明複合シート。
- 30〜150℃における平均線膨張係数が40ppm以下である請求項1〜4いずれかの透明複合シート。
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