TWI758543B - 光熱轉換層、使用該光熱轉換層之施體片材及其等之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供具備可見光穿透性、具有充分之紅外線吸收特性、可使由雷射光照射所進行之有機電致發光元件的轉印精度提升,同時可應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍之領域的光熱轉換層,以及使用該光熱轉換層的施體片材。
本發明之解決手段在於提供一種光熱轉換層,其特徵為,含有紅外線吸收粒子、與黏結劑成分;上述紅外線吸收粒子係含有六方晶之結晶構造的複合鎢氧化物微粒子;上述複合鎢氧化物微粒子之晶格常數係a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下,c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下;上述複合鎢氧化物微粒子之粒徑為100nm以下;且其日射穿透率為45%以下。
Description
本發明係關於光熱轉換層、使用該光熱轉換層之施體片材及其等之製造方法。
光熱轉換層係具有經紅外線或近紅外線照射之部分發熱、未照射之部分則不發熱的特性的層。因此,藉由對該光熱轉換層照射紅外線雷射或近紅外線雷射,可僅使所需部位發熱,故期待其應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍領域。
其中,作為急迫之用途,已有電子領域中,作為有機電致發光元件之製造所使用的施體片材的用途。因此,以下以該施體片材之情況為例,說明光熱轉換層。
作為於基板上形成有機電致發光元件的方法,已研討了金屬遮罩法、雷射轉印法、噴墨法等。金屬遮罩法難以對應至下一世代大型顯示器裝置等之大面積化,而噴墨法在應用方面技術上仍有許多課題,因此,作為適合大型顯示器之製程,目前以轉印法為主流。
雷射轉印法有數種方法,以使用所謂施體片材之薄膜進行成膜之方式為主流。作為施體片材,係例如使用在薄膜基材上成膜所謂光熱轉換(LTHC:Light to Heat Conversion)層之吸收光的 層、與作為被轉印層之例如具有電致發光特性之有機化合物的層者。針對藉由雷射轉印法於基板上形成有機電致發光元件的方法,已有各種提案,但基本之動作原理均共通。亦即,藉由對光熱轉換層之特定處照射雷射光,使光熱轉換層吸收光並產生熱,藉由熱作用可轉印形成為被轉印層之有機電致發光元件。
作為施體片材之光熱轉換層的光吸收材料已提案有各種材料。例如專利文獻1揭示有於紅外區域吸收光之染料、碳黑般之有機及無機吸收材料、金屬類、金屬氧化物或金屬硫化物及其他已知顏料及吸收材。專利文獻2揭示有染料、顏料、金屬、金屬化合物、金屬薄膜等。專利文3揭示有黑色鋁。專利文獻4揭示有碳黑、黑鉛或紅外線染料。
如上述,在藉雷射轉印法形成例如有機電致發光元件時,可藉由對施體片材之光熱轉換層之所需處照射雷射光,轉印施體片材所含之有機電致發光元件而進行。然而,在施體片材中含有例如異物或塗佈不均等缺陷時,有雷射照射處之有機電致發光元件未正常轉印,成為發生在形成顯示器裝置時未點亮之暗點的原因。因此,為了提升產率,考慮於雷射轉印前藉由目視或可見光感測器等檢測包含缺陷之施體片材。
然而,在使用專利文獻1~4提案之材料作為應用於光熱轉換層的光吸收材料時,光熱轉換層之可見光穿透性並不足。亦即,在使用專利文獻1~4揭示之光吸收材料時,光熱轉換層將顯示實質上不具光穿透性的非常暗之黑色。因此,在將此種光熱轉換層應用於施體片材時,根本無法藉由目視或可見光感測器等檢測缺陷。
因此,本案申請人於專利文獻5揭示了屬於近紅外線吸收粒子之複合鎢氧化物微粒子、含有黏結劑成分之具備可見光穿透性的光熱轉換層、使用該光熱轉換層的施體片材。
[專利文獻1]日本專利特表2000-515083號公報
[專利文獻2]日本專利特表2002-534782公報
[專利文獻3]日本專利第3562830號公報
[專利文獻4]日本專利特開2004-200170號公報
[專利文獻5]日本專利特開2016-009634號公報
如上述,藉由本案申請人所揭示之具備可見光穿透性的光熱轉換層、與使用該光熱轉換層之施體片材,可由目視或可見光感測器等進行缺陷檢測。
然而,隨著最近之有機電致發光元件之技術革新,對於由雷射光照射所進行之施體片材所含之有機電致發光元件的轉印精度的要求格外增高。
於此,根據本案發明人等之檢討,得知藉由上述專利文獻5所揭示之屬於習知技術之近紅外線吸收粒子的複合鎢氧化物微粒子、含有黏結劑成分之具備可見光穿透性的光熱轉換層、使用該光熱轉換層之施體片材,將難以依高精度進行該由雷射光照射所得之有機電致發光元件的轉印。
本發明係基於上述狀況而完成者,所欲解決之問題在於提供具備可見光穿透性、具有充分之紅外線吸收特性、可使由雷射光照射所進行之有機電致發光元件的轉印精度提升,且可應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍領域的光熱轉換層,使用該光熱轉換層之施體片材,及其等之製造方法。
為了解決上述課題,本案發明人等進行了研究。而且發現,專利文獻5揭示之屬於習知技術之近紅外線吸收粒子的複合鎢氧化物微粒子、含有黏結劑成分之具備可見光穿透性的光熱轉換層中,因黏結劑成分中分散之複合鎢氧化物微粒子而發生起霧(霧度)。而且發現,該霧度使所照射之雷射光散射,原本應該僅有接受紅外線照射處成為發熱位置,但該發熱位置之精度降低。然後,其結果思及有機電致發光元件之轉印精度的提升受到妨礙。
於此,本案發明人等研究以分散於黏結劑成分中之複合鎢氧化物微粒子為起因的霧度的減低方法。然後思及,於複合鎢氧化物微粒子中,在屬於紅外線吸收材料微粒子之複合鎢氧化物微粒子中,將所含結晶設為六方晶,於其晶格常數中,將a軸與c軸之值設成a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下而提高結晶性,進而將該微粒子之粒徑設為100nm以下的構成。
並發現具有該既定晶格常數之複合鎢氧化物微粒子係紅外線吸收特性優越,即使依較習知技術之複合鎢氧化物微粒子少的含量,仍可發揮充分之紅外線吸收特性。
根據以上見解,本案發明人等思及,藉由使用該具有 既定結晶構造之複合鎢氧化物微粒子,可於確保可見光穿透性、或充分之紅外線吸收特性之下,減低光熱轉換層中之複合鎢氧化物微粒子的含量,藉此可減低霧度。而且,得知含有該具有既定結晶構造之複合鎢氧化物微粒子的光熱轉換層,係僅有接受紅外線照射處成為高精度之發熱位置而進行發熱。
亦即,思及含有該具有既定結晶構造之複合鎢氧化物微粒子的光熱轉換層,可應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍之領域中,藉由使用利用了該光熱轉換層的施體片材,可實現有機電致發光元件之轉印精度提升,遂完成本發明。
亦即,用於解決上述課題之第1發明為一種光熱轉換層,其特徵為,含有紅外線吸收粒子與黏結劑成分;上述紅外線吸收粒子係含有六方晶之結晶構造的複合鎢氧化物微粒子;上述複合鎢氧化物微粒子之晶格常數係a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下,c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下;上述複合鎢氧化物微粒子之粒徑為100nm以下。
第2發明為第1發明之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之晶格常數係a軸為7.4031Å以上且7.4111Å以下,c軸為7.5891Å以上且7.6240Å以下。
第3發明為第1或第2發明之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之粒徑為10nm以上且100nm以下。
第4發明為第1至第3發明中任一項之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之晶粒直徑為10nm以上且100nm以下。
第5發明為第1至第4發明中任一項之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子係一般式MxWyOz(其中,M元素係選自H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中之1種以上之元素,W為鎢,O為氧,0.001≦x/y≦1,2.0≦z/y≦3.0)所表示之複合鎢氧化物微粒子。
第6發明為第5發明之光熱轉換層,其中,上述M元素為選自Cs、Rb之1種以上之元素。
第7發明為第1至第6發明中任一項之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之表面之至少一部分係由含有選自Si、Ti、Zr、Al之至少1種以上之元素的表面被覆膜所被覆。
第8發明為第7發明之光熱轉換層,其中,上述表面被覆膜係含有氧原子。
第9發明為第1至第8發明中任一項之光熱轉換層,其中,上述光熱轉換層之厚度為5μm以下。
第10發明為第1至第9發明中任一項之光熱轉換層,其係塗佈於基材上之油墨的乾燥硬化物,且含有上述紅外線吸收粒子與黏結劑成分。
第11發明為一種施體片材,其特徵為,具有第1至10項中任一項之光熱轉換層、薄膜基材與被轉印層。
第12發明為一種光熱轉換層之製造方法,係含有紅外線吸收粒子與黏結劑成分之光熱轉換層之製造方法,其特徵為, 上述紅外線吸收粒子為含有六方晶之結晶構造的複合鎢氧化物微粒子;上述複合鎢氧化物微粒子係依其晶格常數成為a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下之範圍的方式進行製造;一邊保持上述複合鎢氧化物微粒子之上述晶格常數之範圍,一邊進行使平均粒徑成為100nm以下的粉碎、分散處理步驟。
第13發明為第12發明之光熱轉換層之製造方法,其中,上述複合鎢氧化物微粒子係一般式MxWyOz(其中,M元素係選自H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中之1種以上之元素,W為鎢,O為氧,0.001≦x/y≦1,2.0≦z/y≦3.0)所表示之複合鎢氧化物微粒子。
第14發明為第13發明之光熱轉換層之製造方法,其中,上述M元素為選自Cs、Rb之1種以上之元素。
第15發明為第12至第14發明中任一項之光熱轉換層之製造方法,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之表面之至少一部分係由含有選自Si、Ti、Zr、Al之至少1種以上之元素的表面被覆膜所被覆。
第16發明為第15發明之光熱轉換層之製造方法,其中,上述表面被覆膜係含有氧原子。
第17發明為第12至第16發明中任一項之光熱轉換層之製造 方法,其中,將上述光熱轉換層之厚度設為5μm以下。
本發明之光熱轉換層由於僅有接受紅外線照射處成為高精度之發熱位置而進行發熱,故可應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍之領域中,藉由使用利用了該光熱轉換層的施體片材,可提升有機電致發光元件之轉印精度。
1‧‧‧熱電漿
2‧‧‧高頻線圈
3‧‧‧鞘流氣供給噴嘴
4‧‧‧電漿氣體供給噴嘴
5‧‧‧原料粉末供給噴嘴
6‧‧‧反應容器
7‧‧‧吸引管
8‧‧‧過濾器
11‧‧‧依WO6單位所形成之8面體
12‧‧‧元素M
20‧‧‧施體片材
21‧‧‧薄膜基材
22‧‧‧光熱轉換層
23‧‧‧被轉印層
221‧‧‧紅外線吸收粒子
圖1為本發明所使用之高頻電漿反應裝置之概念圖。
圖2為具有六方晶之複合鎢氧化物的結晶構造的模式圖。
圖3為施體片材之截面構成例的說明圖。
以下參照圖式說明用於實施本發明之形態,但本發明並不受限於下述實施形態,在不脫離本發明範圍之前提下,可對下述實施形態施加各種變形及置換。
本發明之光熱轉換層係含有具既定構成之複合鎢氧化物微粒子作為紅外線吸收成分的光熱轉換層。又,本發明之施體片材係如施體片材之截面構成例的圖3所示般,具有例如於薄膜基材21之一面21A上,積層了含紅外線吸收粒子221之光熱轉換層22、與被轉印層23的構造。於此,針對本發明之施體片材之構成,依序說明[1]複合鎢氧化物微粒子、[2]光熱轉換層、[3]薄膜基材、[4]被轉印層、[5]施體片材。
[1]複合鎢氧化物微粒子
針對本發明之複合鎢氧化物微粒子、與用於製造含有該複合鎢氧化物微粒子之後述光熱轉換層所使用的複合鎢氧化物微粒子分散液,依序說明[a]複合鎢氧化物微粒子之性狀、[b]複合鎢氧化物微粒子之合成方法、[c]複合鎢氧化物微粒子分散液、[d]複合鎢氧化物微粒子分散液之乾燥處理方法。
[a]複合鎢氧化物微粒子之性狀
本發明之複合鎢氧化物微粒子係具有紅外線吸收特性,為含有圖2所示六方晶之結晶構造的複合鎢氧化物微粒子,該六方晶之複合鎢氧化物微粒子之晶格常數具有a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下,c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下。又,本發明之複合鎢氧化物微粒子的粒徑為100nm以下。而且,(c軸之晶格常數/a軸之晶格常數)之比值較佳為1.0221以上且1.0289以下。
以下針對本發明之複合鎢氧化物微粒子,依序說明(1)結晶構造與晶格常數、(2)粒徑及晶粒、(3)複合鎢氧化物微粒子之組成、(4)複合鎢氧化物微粒子之表面被覆膜、(5)總結。
(1)結晶構造與晶格常數
本發明之複合鎢氧化物微粒子除了六方晶以外,可形成為正方晶、立方晶之鎢青銅之構造,形成為任一構造時均可有效作為紅外線吸收材料。然而,視該複合鎢氧化物微粒子所形成之結晶構造,有改變紅外線區域之吸收位置的傾向。亦即,紅外線區域之吸收位置係有在正方晶時移動至較立方晶更靠長波長側,在六方晶時移動至較正方晶更靠長波長側的傾向。又,隨著該吸收位置之變動,可 見光區域之光吸收係以六方晶為最少、其次為正方晶,立方晶則為其中最大者。
根據以上發現,在使可見光區域之光更加穿透、並更加吸收紅外線區域之光的用途方面,最佳係使用六方晶之鎢青銅。在複合鎢氧化物微粒子為具有六方晶之結晶構造的情況,該微粒子之可見光區域之穿透提升、近紅外線區域之吸收提升。於此六方晶之結晶構造中,依WO6單位所形成之8面體係6個集合而構成六角形之空隙(通道),於該空隙中配置M元素而構成一個單位,集合數個此一單位而構成六方晶之結晶構造。
本發明係為了獲得提升可見光區域之穿透、提升近紅外線區域之吸收的效果,若於複合鎢氧化物微粒子中含有圖2所示單位構造11(依WO6單位所形成之8面體集合6個而構成六角形之空隙,並於該空隙中配置元素M12之構造)即可。
於此六角形之空隙中添加存在M元素之陽離子時,則提升紅外線區域之吸收。於此,一般而言,添加離子半徑較大之M元素時形成該六方晶,具體而言,添加了選自Cs、Rb、K、Tl、Ba、In中之1種以上時六方晶較容易形成,故較佳。
進而,此等離子半徑較大之M元素中,添加了選自Cs、Rb中之1種以上之複合鎢氧化物微粒子,可達成兼顧紅外線區域之吸收與可見光區域之穿透。尚且,在選擇2種以上作為M元素,其中一者為選自Cs、Rb、K、Tl、Ba、In,剩餘為選自構成M元素之1種以上之元素時,有時亦成為六方晶。
在選擇了Cs作為M元素之Cs鎢氧化物微粒子時,其晶格常數較佳係a軸為7.4031Å以上且7.4186Å以下、c軸為 7.5750Å以上且7.6240Å以下;較佳係a軸為7.4031Å以上且7.4111Å以下、c軸為7.5891Å以上且7.6240Å以下。
在選擇了Rb作為M元素之Rb鎢氧化物微粒子時,其晶格常數較佳係a軸為7.3850Å以上且7.3950Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.5700Å以下。
在選擇了Cs與Rb作為M元素之CsRb鎢氧化物微粒子時,其晶格常數較佳係a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下。
然而,M元素並不限定於上述Cs或Rb。即使M元素為Cs或Rb以外之元素,若作為添加M元素而存在於依WO6單位所形成之六角形之空隙中即可。
在將本發明之具有六方晶之結晶構造之複合鎢氧化物微粒子依一般式MxWyOz表示時,於該複合鎢氧化物微粒子具有均一之結晶構造時,添加M元素之添加量係0.001≦x/y≦1,較佳為0.2≦x/y≦0.5,更佳為0.20≦x/y≦0.37,最佳為x/y=0.33。其原因可認為理論上當z/y=3時,藉由x/y=0.33,則添加M元素配置於六角形之所有空隙中。典型例可舉例如Cs0.33WO3、Cs0.03Rb0.30WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3等。
於此,本案發明人等針對更進一步提升複合鎢氧化物微粒子之紅外線吸收機能的對策重複研究,思及到使所含自由電子之量更增加的構成。
亦即,作為使該自由電子量增加之對策,思及到對該複合鎢氧化物微粒子施加機械性處理,對所含之六方晶賦予適當之應變或變形。可認為該被賦予了適當之應變或變形的六方晶中,構成晶粒構 造之原子的電子軌道之重疊狀態改變,自由電子之量增加。
根據上述發想,本案發明人等針對在由後述「[b]複合鎢氧化物微粒子之合成方法」之燒成步驟中所生成之複合鎢氧化物之粒子,製造複合鎢氧化物微粒子分散液時的分散步驟中,將複合鎢氧化物之粒子於既定條件下進行粉碎,藉此對結晶構造賦予應變或變形,使自由電子量增加,進一步提升複合鎢氧化物微粒子之紅外線吸收機能、亦即光熱轉換機能一事進行了研究。
然後根據該研究,針對經由燒成步驟所生成之複合鎢氧化物之粒子,著眼於各個粒子進行檢討。結果發現,於該各個粒子間,晶格常數、構成元素組成均分別發生偏差。
再進一步研究後,結果發現,即使該各個粒子間之晶格常數或構成元素組成有偏差,最終所得之複合鎢氧化物微粒子中,若其晶格常數為既定範圍內,則發揮所需之光學特性。
獲得上述見解之本案發明人等進一步測定該複合鎢氧化物微粒子之結晶構造中屬於晶格常數的a軸與c軸,藉此把握該微粒子之結晶構造的應變或變形程度,同時針對該微粒子發揮之光學特性進行了研究。
然後,根據該研究之結果得知,於六方晶之複合鎢氧化物微粒子中,當a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下時,該微粒子係顯示於波長350nm~600nm之範圍具有極大值、於波長800nm~2100nm之範圍具有極小值的光穿透率,屬於可發揮優越之紅外線吸收效果的紅外線吸收材料微粒子。
再者,於本發明之具有複合鎢氧化物微粒子之a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以 下的六方晶之複合鎢氧化物微粒子中,在表示M元素添加量之x/y值為0.20≦x/y≦0.37之範圍內時,將發揮特別優越的紅外線吸收效果。
又,亦得知於作為紅外線吸收材料微粒子之複合鎢氧化物微粒子中,較佳係非晶相之體積比率為50%以下之單結晶。
可認為在複合鎢氧化物微粒子為非晶相之體積比率50%以下之單結晶時,可於將晶格常數維持在上述既定範圍內之下,使晶粒直徑成為10nm以上且100nm以下,可發揮優越的光學特性。
尚且,複合鎢氧化物微粒子為單結晶之情形,係於穿透型電子顯微鏡等之電子顯微鏡像中,可藉由於各微粒子內部未觀察到晶粒界、而僅觀察到一樣之格子紋之情況所確認。又,於複合鎢氧化物微粒子中非晶相之體積比率為50%以下之情形,亦同樣地係於穿透型電子顯微鏡像中,可藉由於微粒子全體觀察到一樣之格子紋、幾乎未觀察到格子紋不明確處之情況所確認。
再者,由於非晶相存在於各微粒子外周部之情況較多,故藉由著眼於各微粒子外周部,大多可算出非晶相之體積比率。例如,於真球狀之複合鎢氧化物微粒子中,在格子紋不明顯之非晶相層狀地存在於該微粒子外周部的情況,若為其粒徑之10%以下之厚度,則該複合鎢氧化物微粒子中之非晶相之體積比率為50%以下。
另一方面,在複合鎢氧化物微粒子分散於構成屬於複合鎢氧化物微粒子分散體之光熱轉換層的樹脂等固體介質之基質中時,若由該分散之複合鎢氧化物微粒子之平均粒徑減掉晶粒直徑之差值為該平均粒徑之20%以下,則可謂該複合鎢氧化物微粒子屬於非晶相之體積比率為50%以下的單結晶。
如以上,較佳係以使由分散於光熱轉換層之複合鎢氧化物微粒子之平均粒徑減掉晶粒直徑之差值成為該平均粒徑之值之20%以下之方式,配合製造設備而適當調整複合鎢氧化物微粒子之合成步驟、粉碎步驟、分散步驟。
尚且,複合鎢氧化物微粒子之結晶構造或晶格常數之測定,係對去除後述複合鎢氧化物微粒子分散液之溶媒所獲得之複合鎢氧化物微粒子,藉由X射線繞射法特定出該微粒子所含有之結晶構造,藉由使用裏特沃爾德法(Rietveld method)算出a軸長及c軸長作為晶格常數。
(2)粒徑及晶粒直徑
本發明之複合鎢氧化物微粒子之粒徑為100nm以下。而且,由發揮更優越之紅外線吸收特性的觀點而言,該粒徑較佳為10nm以上且100nm以下、更佳為10nm以上且80nm以下、再更佳為10nm以上且60nm以下。若粒徑為10nm以上且60nm以下之範圍,則發揮最優越的紅外線吸收特性。
於此,粒徑係指未凝集之各個複合鎢氧化物微粒子所擁有之徑值,係後述光熱轉換層所含有之複合鎢氧化物微粒子的粒徑。
另一方面,該粒徑並不包含複合鎢氧化物微粒子之凝集體之徑,與分散粒徑不同。
尚且,平均粒徑係由後述光熱轉換層之電子顯微鏡影像所算出。
光熱轉換層所含有之複合鎢氧化物微粒子之平均粒徑,係由自截面加工取出之光熱轉換層之薄片化試料之穿透式電子顯微鏡影 像,使用影像處理裝置測定100個複合鎢氧化物微粒子之粒徑,算出其平均值而求出。此時,在複合鎢氧化物微粒子形成凝集體的情形,係依構成凝集體之單一粒子測定粒徑。因此,並不包括凝集體之徑。
用於取出該薄片化試料之截面加工,係可使用切片機、截面拋光儀(Cross-section polisher)、聚焦離子束(FIB,Focused Ion Beam)裝置等。尚且,光熱轉換層所含有之複合鎢氧化物微粒子之平均粒徑,係分散於基質之固體介質中之複合鎢氧化物微粒子之粒徑的平均值。
又,由發揮優異紅外線吸收特性之觀點而言,複合鎢氧化物微粒子之晶粒直徑較佳為10nm以上且100nm以下,更佳為10nm以上且80nm以下,再更佳為10nm以上且60nm以下。若晶粒直徑為10nm以上且60nm以下之範圍內,可發揮最優異之紅外線吸收特性。
尚且,經由後述碎解處理、粉碎處理或分散處理後獲得之複合鎢氧化物微粒子分散液中含有之複合鎢氧化物微粒子之晶格常數、晶粒直徑及粒徑,係在自該複合鎢氧化物微粒子分散液中去除揮發成分而獲得之複合鎢氧化物微粒子、或自該複合鎢氧化物微粒子分散液獲得之光熱轉換層中所含有之複合鎢氧化物微粒子中仍維持著。
其結果,於本發明之複合鎢氧化物微粒子分散液或含有複合鎢氧化物微粒子之光熱轉換層中亦可發揮本發明之效果。
(3)複合鎢氧化物微粒子之組成
本發明之複合鎢氧化物微粒子較佳係一般式MxWyOz(其中,M係選自H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中之1種以上之元素,W為鎢,O為氧,且0.001≦x/y≦1,2.0≦z/y≦3.0)所表示之複合鎢氧化物微粒子。
針對該一般式MxWyOz所示之複合鎢氧化物微粒子進行說明。
一般式MxWyOz中之M元素、x、y、z及其結晶構造,係與複合鎢氧化物微粒子之自由電子密度間有密切關係,對紅外線吸收特性造成大幅影響。
一般而言,三氧化鎢(WO3)中由於不存在有效之自由電子,故紅外線吸收特性低。
於此,本案發明人等發現,藉由對該鎢氧化物添加M元素(其中,M元素係選自H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中之1種以上之元素)而作成複合鎢氧化物,則於該複合鎢氧化物中生成自由電子,於紅外線區域表現來自自由電子之吸收特性,成為可有效作為波長1000nm附近之紅外線吸收材料,且該複合鎢氧化物係保持化學穩定狀態,可有效作為耐候性優越之紅外線吸收材料。再者,M元素較佳為Cs、Rb、K、Tl、Ba、In,其中,若M 元素為Cs、Rb,則該複合鎢氧化物容易形成為六方晶構造。其結果發現,可使可見光線穿透並吸收紅外線,故基於後述理由屬特佳。尚且,在選擇2種以上作為M元素,其中一種為選自Cs、Rb、K、Tl、Ba、In,剩餘為選自構成M元素之1種以上之元素時,有時亦成為六方晶。
於此,說明本案發明人等對於表示M元素添加量之x值的發現。
若x/y值為0.001以上,則生成充分量之自由電子而可獲得目標之紅外線吸收特性。而且,M元素添加量越多,自由電子之供給量越增加,紅外線吸收特性亦上升,但在x/y值為1左右時該效果達到飽和。又,若x/y值為1以下,則可避免於複合鎢氧化物微粒子生成雜質相,故較佳。
接著,說明本案發明人等對於表示氧量控制之z值的發現。
一般式MxWyOz所示之複合鎢氧化物微粒子中,z/y值較佳為2.0≦z/y≦3.0、更佳為2.2≦z/y≦3.0、再更佳為2.6≦z/y≦3.0、最佳為2.7≦z/y≦3.0。若此z/y值為2.0以上,則可避免於該複合鎢氧化物中出現屬於目標以外之WO2之結晶相,同時可獲得作為材料之化學穩定性,故可應用作為有效之紅外線吸收材料。另一方面,若此z/y值為3.0以下,則於該鎢氧化物中生成所需量之自由電子,成為效率佳之紅外線吸收材料。
(4)複合鎢氧化物微粒子之表面被覆膜
為了提升複合鎢氧化物微粒子之耐候性,較佳係對複合鎢氧化 物微粒子之表面之至少一部分,藉由含有選自矽、鋯、鈦、鋁中之1種以上元素之表面被覆膜進行被覆。此等表面被覆膜基本上為透明,不因添加而使可見光穿透率降低。被覆方法並無特別限定,可藉由於分散了該複合鎢氧化物微粒子之溶液中添加含有上述元素之金屬的烷氧化物,而被覆複合鎢氧化物微粒子之表面。此時,該表面被覆膜係含有氧原子,但更佳係該表面被覆膜為由氧化物所構成。
(5)總結
以上詳細說明之複合鎢氧化物微粒子之晶格常數或粒徑、晶粒直徑可藉由既定製造條件進行控制。具體而言,可藉由於後述熱電漿法或固相反應法等中,生成該微粒子時之溫度(燒成溫度)、生成時間(燒成時間)、生成環境(燒成環境)、前驅物原料之形態、生成後之退火處理、雜質元素之摻雜等製造條件的適當設定而控制。
[b]複合鎢氧化物微粒子之合成方法
針對本發明之複合鎢氧化物微粒子之合成方法進行說明。
作為本發明之複合鎢氧化物微粒子之合成方法,可舉例如於熱電漿中投入鎢化合物之起始原料之熱電漿法,或對鎢化合物起始原料於還原性氣體環境中進行熱處理之固相反應法。藉熱電漿法或固相反應法所合成之複合鎢氧化物微粒子,係進行分散處理或粉碎、分散處理。
以下依序說明(1)熱電漿法、(2)固相反應法、(3)所合成之複合鎢氧化物微粒子。
(1)熱電漿法
針對熱電漿法,依序說明(i)熱電漿法所使用之原料、(ii)熱電漿法與其條件。
(i)熱電漿法所使用之原料
在依熱電漿法合成本發明之複合鎢氧化物微粒子時,可使用鎢化合物、與M元素化合物之混合粉體作為原料。
作為鎢化合物,較佳為選自鎢酸(H2WO4)、鎢酸銨、六氯化鎢、對溶解於醇之六氯化鎢中添加水而水解後使溶媒蒸發的鎢水合物之1種以上。
又,作為M元素化合物,較佳係使用選自M元素之氧化物、氫氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽的1種以上。
依M元素與W元素之比成為MxWyOz(其中,M為上述M元素,W為鎢,O為氧,0.001≦x/y≦1.0,2.0≦z/y≦3.0)之M元素與W元素之比的方式,將含有上述鎢化合物與上述M元素化合物之水溶液進行濕式混合。然後,藉由使所得混合液乾燥,獲得M元素化合物與鎢化合物之混合粉體,而且,該混合粉體可作為熱電漿法之原料。
又,將該混合粉體於惰性氣體單體或惰性氣體與還原性氣體之混合氣體環境下,依第1階段之燒成獲得複合鎢氧化物,此複合鎢氧化物亦可作為熱電漿法之原料。此外,於第1階段在惰性氣體與還原性氣體之混合氣體環境下進行燒成,將該第1階段之燒成物於第2階段在惰性氣體環境下進行燒成,藉由此2階段燒成 所得之複合鎢氧化物,亦可作為熱電漿法之原料。
(ii)熱電漿法與其條件
作為本發明所使用之熱電漿,可應用例如直流弧電漿、高頻電漿、微波電漿、低頻交流電漿之任一者,或此等電漿之重疊者,或藉由對直流電漿施加了磁場之電氣性方法所生成的電漿、藉由高輸出雷射之照射所生成的電漿、藉由高輸出電子束或離子束所生成之電漿。其中,不論使用何種熱電漿,較佳係具有10000~15000K之高溫部的熱電漿、尤其是可控制微粒子之生成時間的電漿。
對該具有高溫部之熱電漿中所供給的原料,係於該高溫部中瞬間蒸發。然後,該蒸發之原料係在到達電漿尾焰部之過程中凝縮,於電漿火焰外被急冷凝固,生成複合鎢氧化物微粒子。
以使用高頻電漿反應裝置之情況為例,參照圖1說明合成方法。
首先,藉由真空排氣裝置,將由水冷石英雙重管內與反應容器6內所構成之反應系統內進行真空吸引至約0.1Pa(約0.001Torr)為止。將反應系統內進行真空吸引後,再以氬氣充滿該反應系統內,作成1氣壓之氬氣流通系統。
其後,於反應容器內由電漿氣體供給噴嘴4依30~45L/min之流量導入選自氬氣、氬與氦之混合氣體(Ar-He混合氣體)、或氬與氮之混合氣體(Ar-N2混合氣體)的任一種氣體作為電漿氣體。另一方面,由鞘流氣供給噴嘴3依60~70L/min之流量導入Ar-He混合氣體作為電漿區域之附近外側所流通的鞘流氣。
然後,對高頻線圈2施加交流電流,藉由高頻電磁場(頻率4MHz) 產生熱電漿1。此時,高頻電力設為30~40kW。
進而,藉由粉末供給噴嘴5,將上述合成方法所得之M元素化合物與鎢化合物之混合粉體、或複合鎢氧化物,以由氣體供給裝置所供給之6~98L/min之氬氣作為載體氣體,依供給速度25~50g/min之比例,導入至熱電漿中進行既定時間之反應。反應後,所生成之複合鎢氧化物微粒子係通過吸引管7堆積於過濾器8,故將其回收。
載體氣體流量與原料供給速度係大幅影響微粒子之生成時間。因此,較佳係將載體氣體流量設為6L/min以上且9L/min以下,將原料供給速度設為25~50g/min。
又,較佳係將電漿氣體流量設為30L/min以上且45L/min以下,將鞘流氣流量設為60L/min以上且70L/min以下。電漿氣體係具有保持具10000~15000K之高溫部之熱電漿區域的機能,鞘流氣係將反應容器內之石英吹管之內壁面冷卻,具有防止石英吹管熔融的機能。在此同時,由於電漿氣體與鞘流氣係對電漿區域之形狀造成影響,故此等氣體流量成為控制電漿區域形狀的重要參數。由於電漿氣體與鞘流氣之流量越提升,則電漿區域之形狀朝氣體流動方向越延伸、電漿尾焰部之溫度梯度變得平緩,故所生成之微粒子之生成時間增長,可生成結晶性佳之微粒子。
在可藉熱電漿法合成之複合鎢氧化物之晶粒直徑超過100nm的情況,或由可藉熱電漿法合成之複合鎢氧化物所得之複合鎢氧化物微粒子分散液中之複合鎢氧化物之分散粒徑超過200nm的情況,可進行後述之粉碎、分散處理。在藉熱電漿法合成複合鎢氧化物的情況,若適當選擇其電漿條件、或其後之粉碎、分散處理 條件,而決定可賦予複合鎢氧化物之粒徑、晶粒直徑、晶格常數之a軸長或c軸長的粉碎條件(微粒子化條件),則可發揮本發明效果。
(2)固相反應法
針對固相反應法,依序說明(i)固相反應法所使用之原料、(ii)固相反應法之燒成與其條件。
(i)固相反應法所使用之原料
在依固相反應法合成本發明之複合鎢氧化物微粒子時,係使用鎢化合物及M元素化合物作為原料。
鎢化合物較佳為選自鎢酸(H2WO4)、鎢酸銨、六氯化鎢、對溶解於醇之六氯化鎢中添加水而水解後使溶媒蒸發的鎢水合物之1種以上。
又,更佳實施形態之一般式MxWyOz(其中,M係選自Cs、Rb、K、Tl、Ba、In中之1種以上之元素,0.001≦x/y≦1,2.0≦z/y≦3.0)所示之複合鎢氧化物微粒子之原料製造中所使用的M元素化合物,較佳係選自M元素之氧化物、氫氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽的1種以上。
又,亦可包含含有選自Si、Al、Zr之1種以上雜質元素的化合物(本發明中有時記載為「雜質元素化合物」)作為原料。該雜質元素化合物係於其後之燒成步驟中不與複合鎢氧化物反應,抑制複合鎢氧化物之結晶成長,具有防止結晶粗大化之作用。含雜質元素之化合物,較佳為選自氧化物、氫氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽之1種以上,特佳係粒徑為500nm以下之膠 體二氧化矽或膠體氧化鋁。
依M元素與W元素之比成為MxWyOz(其中,M為上述M元素,W為鎢,O為氧,0.001≦x/y≦1.0,2.0≦z/y≦3.0)之M元素與W元素之比的方式,將含有上述鎢化合物與上述M元素化合物之水溶液進行濕式混合。在含有雜質元素化合物作為原料的情況,係依雜質元素化合物成為0.5質量%以下之方式進行濕式混合。然後,藉由使所得混合液乾燥,獲得M元素化合物與鎢化合物的混合粉體、或含有雜質元素化合物之M元素化合物與鎢化合物的混合粉體。
(ii)固相反應法之燒成與其條件
將藉該濕式混合所製造之M元素化合物與鎢化合物的混合粉體、或含有雜質元素化合物之M元素化合物與鎢化合物的混合粉體,於惰性氣體單獨或惰性氣體與還原性氣體之混合氣體環境下,依1階段進行燒成。燒成溫度較佳係接近複合鎢氧化物微粒子開始結晶化之溫度,具體而言,燒成溫度較佳為1000℃以下、更佳為800℃以下、再更佳為800℃以下且500℃以上之溫度範圍。
還原性氣體並無特別限定,較佳為H2。又,於使用H2作為還原性氣體之情形時,其濃度係配合燒成溫度與起始原料之物量而適當選擇即可,並無特別限定。例如為20容積%以下、較佳為10容積%以下、更佳為7容積%以下。若還原性氣體之濃度為20容積%以下,則可避免因急速之還原而生成不具日射吸收機能之WO2。此時,藉由控制其燒成條件,可將本發明之複合鎢氧化物微粒子之粒徑、晶粒直徑、晶格常數之a軸長或c軸長設定為既定值。
尤其在該複合鎢氧化物微粒子之合成中,可取代上述鎢化合物而使用三氧化鎢。
(3)所合成之複合鎢氧化物微粒子
當使用藉熱電漿法或固相反應法之合成法所得的複合鎢氧化物微粒子,製造後述之複合鎢氧化物微粒子分散液時,在該分散液所含有之微粒子之分散粒徑超過200nm的情況下,若在後述製造複合鎢氧化物微粒子分散液之步驟中進行粉碎、分散處理即可。然後,經由粉碎、分散處理所得之複合鎢氧化物微粒子之粒徑、晶粒直徑、晶格常數之a軸長或c軸長之值若為可實現本發明範圍,則由本發明之複合鎢氧化物微粒子或其分散液所得之光熱轉換層可實現優越之紅外線吸收特性。
如上述,本發明之複合鎢氧化物微粒子之粒徑為100nm以下。然而,在依「[b]複合鎢氧化物微粒子之合成方法」所示方法獲得的複合鎢氧化物微粒子之粒徑超過100nm之情況,可藉由下述步驟而製造本發明之複合鎢氧化物微粒子:進行粉碎、分散處理而微粒化,以製造複合鎢氧化物微粒子分散液的步驟(粉碎、分散處理步驟);與對所製造之複合鎢氧化物微粒子分散液進行乾燥處理以去除揮發成分(幾乎為溶媒)。
[c]複合鎢氧化物微粒子分散液
針對用於製造含有上述步驟所得複合鎢氧化物微粒子之後述光熱轉換層的的複合鎢氧化物微粒子分散液進行說明。
複合鎢氧化物微粒子分散液係將依上述合成方法所得之複合 鎢氧化物微粒子、與水、有機溶媒、液狀樹脂、塑膠用之液狀可塑劑、選自高分子單體或此等之混合物的混合漿料之液狀介質、及適量之分散劑、偶合劑、界面活性劑等,藉介質攪拌磨器使其粉碎、分散者。
而且,其特徵為該溶媒中之該微粒子的分散狀態良好,其分散粒徑為1~200nm。又,該複合鎢氧化物微粒子分散液所含有之複合鎢氧化物微粒子的含量較佳為0.01質量%以上且80質量%以下。
以下,針對本發明之複合鎢氧化物微粒子分散液,依序說明(1)所使用之溶媒、(2)所使用之分散劑、(3)粉碎、分散方法、(4)複合鎢氧化物微粒子分散液中之分散粒徑、(5)黏結劑、其他添加劑。
(1)所使用之溶媒
複合鎢氧化物微粒子分散液所使用之液狀溶媒並無特別限定,若配合複合鎢氧化物微粒子分散液之塗佈條件、塗佈環境及所適當添加之無機黏結劑或樹脂黏結劑等而適當選擇即可。例如,液狀溶媒為水、有機溶媒、油脂、液狀樹脂、介質樹脂用之液狀可塑劑、高分子單體、或此等之混合物等。
於此,作為有機溶媒,可選擇醇系、酮系、烴系、二醇系、水系等各種者。具體而言,可使用:甲醇、乙醇、1-丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、苄醇、二丙酮醇等醇系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、異佛酮等酮系溶劑;3-甲基-甲氧基-丙酸酯等酯系溶劑;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇異丙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯等二醇衍生物;甲醯胺、N-甲基甲醯胺、二甲基 甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮等醯胺類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;1,2-二氯乙烷、氯苯等。而且,於該等有機溶媒中,特佳為二甲基酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲苯、丙二醇單甲醚乙酸酯、醋酸正丁酯等。
作為油脂,較佳為植物油脂或來自植物之油脂。作為植物油,係使用亞麻仁油、葵花子油、桐油、紫蘇油等乾性油,芝麻油、綿籽油、菜籽油、大豆油、米糠油、罌粟籽油等半乾性油,橄欖油、椰子油、棕櫚油、脫水蓖麻籽油等不乾性油。作為來自植物油之化合物,係使用植物油之脂肪酸與單醇直接進行酯反應的脂肪酸單酯、醚類等。又,市售之石油系溶劑亦可使用作為油脂,可舉例如Isopar E、Exxsol Hexane、Exxsol Heptane、Exxsol E、Exxsol D30、Exxsol D40、Exxsol D60、Exxsol D80、Exxsol D95、Exxsol D110、Exxsol D130(以上係Exxon Mobil製)等。
於此,作為液狀可塑劑,可舉例如屬於一元醇與有機酸酯之化合物的可塑劑、多元醇有機酸酯化合物等之屬於酯系的可塑劑、有機磷酸系可塑劑等之屬於磷酸系之可塑劑,任一者較佳均係於室溫下呈液狀者。其中,較佳為由多元醇與脂肪酸所合成之屬於酯化合物的可塑劑。
由多元醇與脂肪酸所合成之酯化合物並無特別限定,可舉例如藉由三乙二醇、四乙二醇、三丙二醇等二醇與酪酸、異酪酸、己酸、2-乙基酪酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、天竺葵酸(正壬酸)、癸酸等一元有機酸的反應所獲得的二醇系酯化合物。又,亦可舉例如四乙二醇、三丙二醇與上述一元有機酸的酯化合物等。
其中,較適宜為三乙二醇二己酸酯、三乙二醇二2-乙基丁酸酯、三乙二醇二辛酸酯、三乙二醇二-2-乙基己酸酯等三乙二醇的脂肪酸酯。較理想為三乙二醇之脂肪酸酯。
又,所謂高分子單體係指藉由聚合等形成高分子的單體,作為本發明所使用之較佳高分子單體,可舉例如甲基丙烯酸甲酯單體、丙烯酸酯單體或苯乙烯樹脂單體等。
以上所說明之液狀溶媒,可使用1種或組合使用2種以上。進而視需要,亦可於此等液狀溶媒添加酸或鹼以調整pH。
(2)所使用之分散劑
再者,為了進一步提升該複合鎢氧化物微粒子分散液中之複合鎢氧化物微粒子的分散穩定性,避免因再凝集所造成的分散粒徑粗化大,較佳亦添加各種分散劑、界面活性劑、偶合劑等。該分散劑、偶合劑、界面活性劑可配合用途而選定,較佳係具有含胺之基、羥基、羧基或環氧基作為官能基者。此等官能基可吸附於複合鎢氧化物微粒子之表面而防止凝集,於紅外線吸收膜中亦具有使本發明之複合鎢氧化物微粒子均勻分散的效果。更理想係於分子中具有此等官能基之任一者的高分子系分散劑。
此種分散劑可舉例如:日本Lubrizol公司製SOLSPERSE(註冊商標)(以下亦同)3000、5000、9000、11200、12000、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000SC、24000GR、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、32600、33000、33500、34750、35100、35200、36600、37500、38500、39000、41000、41090、53095、 55000、56000、71000、76500、J180、J200、M387等;SOLPLUS(註冊商標)(以下亦同)D510、D520、D530、D540、DP310、K500、L300、L400、R700等;BYK-Chemie JAPAN公司製Disperbyk(註冊商標)(以下相同)-101、102、103、106、107、108、109、110、111、112、116、130、140、142、145、154、161、162、163、164、165、166、167、168、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、191、192、2000、2001、2009、2020、2025、2050、2070、2095、2096、2150、2151、2152、2155、2163、2164;Anti-Terra(註冊商標)(以下亦同)-U、203、204等;BYK(註冊商標)(以下亦同)-P104、P104S、P105、P9050、P9051、P9060、P9065、P9080、051、052、053、054、055、057、063、065、066N、067A、077、088、141、220S、300、302、306、307、310、315、320、322、323、325、330、331、333、337、340、345、346、347、348、350、354、355、358N、361N、370、375、377、378、380N、381、392、410、425、430、1752、4510、6919、9076、9077、W909、W935、W940、W961、W966、W969、W972、W980、W985、W995、W996、W9010、Dynwet800、Siclean3700、UV3500、UV3510、UV3570等;EFKA Additives公司製EFKA(註冊商標)(以下亦同)2020、2025、3030、3031、3236、4008、4009、4010、4015、4046、4047、4060、4080、7462、4020、4050、4055、4300、4310、4320、4400、4401、4402、4403、4300、4320、4330、4340、5066、5220、6220、6225、6230、6700、6780、6782、8503; BASF Japan公司製JONCRYL(註冊商標)(以下亦同)67、678、586、611、680、682、690、819、-JDX5050等;大塚化學公司製TERPLUS(註冊商標)(以下亦同)MD1000、D 1180、D 1130等;味之素FINE TECHNO公司製AJISPER(註冊商標)(以下亦同)PB-711、PB-821、PB-822等;楠本化成公司製DISPERLON(註冊商標)(以下亦同)1751N、1831、1850、1860、1934、DA-400N、DA-703-50、DA-325、DA-375、DA-550、DA-705、DA-725、DA-1401、DA-7301、DN-900、NS-5210、NVI-8514L等;東亞合成公司製ARUFON(註冊商標)(以下亦同)UC-3000、UF-5022、UG-4010、UG-4035、UG-4070等。
(3)粉碎、分散方法
複合鎢氧化物微粒子對分散液的分散方法,若為使該微粒子於分散液中不凝集而可均勻分散的方法,則無特別限定。作為該粉碎、分散方法,可舉例如使用珠磨機、球磨機、砂磨機、顏料振盪器、超音波均質機等之裝置的粉碎、分散處理方法。其中,藉由使用珠球、球、渥太華砂等介質媒介的珠磨機、球磨機、砂磨機、顏料振盪器等之介質攪拌磨器使其粉碎、分散,由於作成為所需分散粒徑的需要時間較短,故較佳。
在藉由使用介質攪拌磨器的粉碎、分散處理,將複合鎢氧化物微粒子分散至分散液中的同時,複合鎢氧化物微粒子彼此之衝突或介質媒介對該微粒子的衝突等所造成的微粒子化亦進行著,而可使 複合鎢氧化物微粒子更加微粒子化而使其分散(亦即進行粉碎、分散處理)。
此時,被微粒子化而分散之複合鎢氧化物微粒子中,由發揮優越之紅外線吸收特性的觀點而言,係依晶粒直徑成為較佳為10nm以上且100nm以下、更佳為10nm以上且80nm以下、再更佳為10nm以上且60nm以下的方式,調整粉碎、分散處理條件。
在使複合鎢氧化物微粒子分散至可塑劑時,視需要進一步添加具有120℃以下之沸點的有機溶劑亦為較佳構成。
作為具有120℃以下之沸點的有機溶劑,具體而言可舉例如甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、醋酸丁酯、異丙醇、乙醇。其中,若為沸點120℃以下且可使發揮紅外線吸收機能之微粒子均勻分散者,則可任意選擇。其中,在添加該有機溶劑的情況,較佳係於分散結束後實施乾燥步驟,將光熱轉換層中所殘留之有機溶劑設為5質量%以下。此係由於若光熱轉換層之殘留溶媒為5質量%以下,則不發生氣泡、良好地保持外觀或光學特性。
(4)複合鎢氧化物微粒子分散液中之分散粒徑
本發明之複合鎢氧化物微粒子在複合鎢氧化物微粒子分散液中之分散粒徑較佳為200nm以下、更佳係分散粒徑為200nm以下且10nm以上。此係由於若複合鎢氧化物微粒子之分散粒徑為10~200nm,則可減低後述光熱轉換層之霧度,在將光熱轉換層使用於由雷射光照射所進行之有機電致發光元件等的轉印時,由提升加工位置等之精度的觀點、及達到可見光穿透率之增加的觀點而言為較佳。
若使該微粒子之分散粒徑小於200nm,可確保透明性,在重視該透明性時,將分散粒徑設為150nm以下、更佳係設為100nm以下。由避免光散射的觀點而言,分散粒徑越小越佳,若分散粒徑為10nm以上則工業上製造容易。
於此,針對複合鎢氧化物微粒子分散液中,該複合鎢氧化物微粒子之分散粒徑簡單說明。複合鎢氧化物微粒子之分散粒徑係意指分散於溶媒中之複合鎢氧化物微粒子之單體粒子、或該複合鎢氧化物微粒子凝集之凝集粒子的粒徑,可藉由市售之各種粒度分佈計進行測定。例如,可採集該複合鎢氧化物微粒子分散液之樣本,使用以動態光散射法為原理之大塚電子股份有限公司製ELS-8000測定該樣本。
又,依上述合成方法所得之複合鎢氧化物微粒子之含量為0.01質量%以上且80質量%以下的複合鎢氧化物微粒子分散液,係液穩定性優越。在選擇了適當之液狀介質或分散劑、偶合劑、界面活性劑的情況,即使在置入於溫度40℃之恆溫槽時,經6個月以上亦不發生分散液之凝膠化或粒子沉降,可將分散粒徑維持為1~200nm之範圍。
尚且,有時複合鎢氧化物微粒子分散液中之分散粒徑、與後述光熱轉換層中之分散粒徑相異。此係由於在複合鎢氧化物微粒子分散液中有複合鎢氧化物微粒子發生凝集的情形所致。然後,在使用該複合鎢氧化物微粒子分散液而製作光熱轉換層時,複合鎢氧化物微粒子之凝集分解所致。
(5)黏結劑、其他添加劑
於該複合鎢氧化物微粒子分散液中,亦可適當含有後述黏結劑。又,為了提升本發明之光熱轉換層之紅外線吸收特性,於本發明之分散液視需要適當添加一般式XBm(其中,X為選自鹼土族金屬、或含釔之稀土族元素之金屬元素,B為硼,4≦m≦6.3)所示之硼化物、ATO及ITO等之紅外線吸收微粒子,亦為較佳構成。又,此時之添加比例亦可配合所需之紅外線吸收特性而適當選擇。
又,為了調整光熱轉換層之色調,亦可添加碳黑或鐵丹等公知之無機顏料或公知之有機顏料。
於複合鎢氧化物微粒子分散液中,亦可添加公知之紫外線吸收劑或有機物之公知之紅外線吸收材或磷系之著色防止劑。
再者,亦可添加具有遠紅外線放射能力的微粒子。可舉例如ZrO2、SiO2、TiO2、Al2O3、MnO2、MgO、Fe2O3、CuO等金屬氧化物、ZrC、SiC、TiC等碳化物、ZrN、Si3N4、AlN等氮化物等。
[d]複合鎢氧化物微粒子分散液之乾燥處理方法
藉由對上述複合鎢氧化物微粒子分散液進行乾燥處理而去除溶媒,可得到本發明之複合鎢氧化物微粒子。
作為乾燥處理之設備,由可進行加熱及/或減壓、容易進行該微粒子之混合或回收等觀點而言,較佳為大氣乾燥機、萬能混合機、帶式混合機、真空流動乾燥機、振動流動乾燥機、凍結乾燥機、圓錐型帶式乾燥機、旋窯、噴霧乾燥機、粉碎式乾燥機等,但並不限定於此等。
[2]光熱轉換層
本發明之光熱轉換層係含有屬於紅外線吸收粒子之複合鎢氧化物微粒子與黏結劑成分,該複合鎢氧化物微粒子係分散於黏結劑成分中。
以下依序說明(1)黏結劑成分、(2)光熱轉換層與其構成。
(1)黏結劑成分
作為黏結劑成分並無特別限定,可使用任意之黏結劑成分。其中,由於本發明之目的在於提供具備可見光穿透性的光熱轉換層,故較佳係使用成為固體狀時之可見光穿透性優越的黏結劑成分。又,在對光熱轉換層照射雷射光時,較佳係使用紅外線區域、尤其近紅外線區域之光的穿透性優越的黏結劑成分,而可對光熱轉換層所含之紅外線吸收粒子照射該雷射光。
作為黏結劑成分,具體而言,可配合目的而選定例如UV硬化樹脂(紫外線硬化樹脂)、熱硬化樹脂、電子束硬化樹脂、常溫硬化樹脂、熱可塑樹脂等。具體而言可舉例如聚乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚二氯亞乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯醋酸乙烯酯共聚合體、聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯丁醛樹脂等。此等樹脂可單獨使用或混合使用。
又,亦可利用金屬烷氧化物作為黏結劑成分。作為金屬烷氧化物,可舉例如Si、Ti、Al、Zr等之烷氧化物。使用了此等金屬烷氧化物之黏結劑,可藉由加熱等使其水解、縮聚合,而形成氧化物膜。
(2)光熱轉換層與其構成
如上述,本發明之光熱轉換層係具有高位置精度,可僅使所需處發熱。其結果,可應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍之領域。
以下針對本發明之光熱轉換層之構成,依序說明1)紅外線吸收粒子與黏結劑成分之比例、2)光熱轉換層中之紅外線吸收粒子的平均粒徑、3)光熱轉換層之日射穿透率、4)光熱轉換層之厚度、5)光熱轉換層之製造方法。
1)紅外線吸收粒子與黏結劑成分之比率
光熱轉換層所含之紅外線吸收粒子、與黏結劑成分的比率並無特別限定,可配合光熱轉換層之厚度、或光熱轉換層所要求之雷射光之吸收特性等而任意選擇,並無特別限定。其中,例如於各種用途中使用光熱轉換層時,較佳係依使光熱轉換層保持膜之形態之方式,選擇紅外線吸收粒子與黏結劑成分的比率。
光熱轉換層係除了上述紅外線吸收粒子及黏結劑成分以外,可進一步添加任意成分。又,如後述,在形成光熱轉換層時,對成為光熱轉換層之原料的油墨添加例如分散劑、或溶媒等,此等成分可殘留,亦可含於光熱轉換層中。
2)光熱轉換層中之紅外線吸收粒子的平均粒徑
紅外線吸收粒子於光熱轉換層中之平均粒徑,係配合光熱轉換層所要求之透明性之程度、或雷射光之吸收程度等而選擇。例如,紅外線吸收粒子較佳為微粒子,具體而言,紅外線吸收粒子之平均粒徑較佳為100nm以下、更佳為10nm以上且100nm以下。此係由 於藉由將紅外線吸收粒子之平均粒徑設為10nm以上,在例如應用至施體片材時可充分吸收雷射光所致。又,藉由將紅外線吸收粒子之平均粒徑設為100nm以下,在將紅外線吸收粒子與例如分散劑或溶媒等混合時,可使其穩定分散,可於基材上特別均勻地塗佈。其結果,可保持可見光區域之光之穿透性、提高光熱轉換層之透明性。
進而,紅外線吸收粒子之平均粒徑若為10nm以上且100nm以下,且紅外線吸收粒子不凝集,則幾乎無因幾何學散射或米氏散射所造成之光散射,故霧度減少。其結果,例如在使用於由雷射光照射所進行之有機電致發光元件的轉印時,本發明之光熱轉換層由於不發生光散射,故由加工位置等之精度提升的觀點、及達到可見光穿透率增加的觀點而言為較佳。再者,於雷利散射區域,由於散射光係與粒徑6次方成比例而減低,故隨著分散粒徑減少而散射減低、透明性提升。因此,若分散粒徑成為100nm以下則散射光變得非常少而更佳。
本發明之光熱轉換層由於具有高位置精度,可僅使所需處發熱,故可應用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍之領域。
例如,於電子之有機電致發光的領域中,可進行熱硬化樹脂之硬化或熱轉印等。具體而言,若將本發明之光熱轉換層應用於由雷射光照射所進行之有機電致發光元件等製造中所使用的施體片材,則由於霧度低,故可製造能提升轉印精度、具備可見光穿透性的施體片材。
由以上的觀點,光熱轉換層之霧度較佳係3%以下。
尚且,平均粒徑係由上述「[1]複合鎢氧化物微粒子、[a]複合鎢氧化物微粒子之性狀、(2)粒徑及晶粒直徑」之項目所說 明之使用電子顯微鏡的方法所算出。
3)光熱轉換層之日射穿透率
本發明之光熱轉換層的日射穿透率較佳為45%以下。若光熱轉換層之日射穿透率為45%以下,則該光熱轉換層可獲得充分發熱。
此係由於例如於施體片材中對被轉印層進行轉印時,使用主要具有近紅外線區域、尤其波長1000nm附近之波長的雷射光所致。因此,以光熱轉換層於此區域之光之吸收率較高為佳。亦即,以於此區域之光之穿透率較低為佳。而且,在日射穿透率為45%以下時,光熱轉換層充分吸收波長1000nm附近之光,可產生熱,故較佳。為了充分吸收波長1000nm附近之光,光熱轉換層之波長1000nm之穿透率較佳為20%以下、更佳為15%以下。
光熱轉換層之厚度係配合光熱轉換層中所添加之紅外線吸收粒子之紅外線吸收特性、光熱轉換層內之紅外線吸收粒子的填充密度、所要求之可見光穿透率、日射穿透率之程度等而選擇。
4)光熱轉換層之厚度
本發明之光熱轉換層之厚度較佳係設為例如5μm以下、更佳係設為3μm以下。此係由於若光熱轉換層之厚度較厚,則對光熱轉換層照射雷射光時所產生之熱容易擴散。例如在使用作為施體片材之光熱轉換層時,若光熱轉換層之厚度為5μm以下,則熱不致由照射了雷射光之點朝面內方擴散,於未照射雷射光之部分亦不發生被轉印層剝離而被轉印,故較佳。
光熱轉換層之厚度的下限值並無特別限定,可配合紅外線吸收 粒子之紅外線吸收特性等而任意選擇。其中,光熱轉換層之厚度較佳為500nm以上、更佳為1μm以上。此係由於若光熱轉換層之厚度為500nm以上,可確保照射雷射光時所產生之熱量,故分散於光熱轉換層內之紅外線吸收粒子的密度不需過高,容易維持光熱轉換層之形狀所致。
5)光熱轉換層之製造方法
針對本發明之光熱轉換層之製造方法之一構成例進行說明。
上述光熱轉換層係例如將上述複合鎢氧化物微粒子分散液與黏結劑成分混合而製造油墨,將該油墨塗佈於基材上,使所塗佈之油墨乾燥後,使乾燥之油墨硬化而可形成。亦即,該油墨含有紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒及黏結劑成分。
尚且,作為塗佈含有紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒及黏結劑成分之油墨的基材,例如為薄膜基材。該基材可僅由薄膜基材所構成,亦可使用於薄膜基材上形成了任意層的物。
從而,所謂將含有紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒及黏結劑成分之油墨塗佈於基材上,並不限定於將該油墨直接塗佈於薄膜基材上的情形。例如,亦包括在薄膜基材上形成後述中間層等,在形成於薄膜基材上之該中間層上塗佈該油墨的情形。如此,即使在薄膜基材上配置了任意層的情況,塗佈油墨後,藉由使油墨乾燥、硬化,可形成光熱轉換層。
以下針對本發明之光熱轉換層之製造方法,依序說明(I)油墨之製造步驟、(II)油墨之塗佈步驟、(III)油墨之乾燥步驟、(IV)油墨之硬化步驟、(V)所製造之光熱轉換層。
(I)油墨之製造步驟
將上述複合鎢氧化物微粒子分散液與黏結劑成分混合,可製造用於形成光熱轉換層的油墨。製造油墨時,係進行混合至兩者充分混合之程度即可。
將分散液、黏結劑成分混合的方法並無特別限定,例如亦可使用與調製分散液時所使用之粉碎、分散手段相同的手段,將分散液與黏結劑成分混合。其中,在如上述般調製油墨時,若使分散液與黏結劑成分混合至充分混合的程度即可,可使混合時間較調製分散液時短。
而且,混合完成時,複合鎢氧化物微粒子之晶格常數若為a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下,c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下即可。
(II)油墨之塗佈步驟
將油墨塗佈至基材上的方法並無特別限定,可藉由例如棒塗法、凹版塗佈法、噴塗法、浸塗法等進行塗佈。
尚且,作為薄膜基材並無特別限定,可配合用途使用任意之薄膜基材。亦可使用與例如後述施體片材之情況相同的薄膜基材。
(III)油墨之乾燥步驟
油墨之乾燥步驟中,將油墨乾燥的方法並無特別限定。例如可配合所使用之溶媒的沸點而選擇加熱溫度,進行乾燥。
(IV)油墨之硬化步驟
油墨之硬化步驟中,使於乾燥步驟所乾燥之油墨硬化的方法並無特別限定。可藉由配合了黏結劑成分之樹脂等的方法使其硬化。例如,在黏結劑成分為紫外線硬化樹脂時,藉由照射紫外線可進行硬化。又,在黏結劑成分為熱硬化樹脂時,藉由升溫至硬化溫度可進行硬化。
(V)所製造之光熱轉換層
藉由以上步驟,可得到本發明之光熱轉換層。本發明之光熱轉換層可使用於要求吸收雷射光、並產生熱之光熱轉換層的各種用途中。其用途並無特別限定,例如可適合使用作為施體片材之光熱轉換層或感熱式印刷機用之感熱紙或熱轉印印刷機用之油墨帶。
[3]薄膜基材
針對本發明之薄膜基材,參照本發明之施體片材之截面構成例之說明圖的圖3進行說明。
本發明之施體片材20中,薄膜基材21係支撐光熱轉換層22或被轉印層23的層。而且,在對施體片材20照射雷射光時,例如將波長1000nm附近之雷射光由薄膜基材21之其中一面21B側進行照射。因此,薄膜基材21較佳係尤其近紅外區域之光的穿透性優越,以使雷射光可穿透至光熱轉換層22。又,薄膜基材21較佳係可見光穿透性亦優越,則可藉由目視或可見光感測器等檢測出施體片材20中之例如異物或塗佈不均等缺陷。
因此,作為薄膜基材21,較佳可使用可見光、及近紅外區域之 光穿透性優越的材料。具體而言可使用例如選自玻璃,或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸、胺基甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚合體、氯乙烯、氟樹脂等之1種以上材料作為薄膜基材21。
薄膜基材21之厚度並無特別限定,可配合薄膜基材21所使用之材料種類、或施體片材所要求之可見光或近紅外光之透過性等而任意選擇。薄膜基材21之厚度較佳係設為例如1μm以上且200μm以下,更佳係設為2μm以上且50μm以下。此係由於藉由將薄膜基材21之厚度設為200μm以下,可提高可見光或近紅外光之穿透性,故較佳。又,藉由將薄膜基材21之厚度設為1μm以上,則支持形成於薄膜基材21上之光熱轉換層22等,尤其可防止施體片材20破損。
[4]被轉印層
針對本發明之被轉印層,參照本發明之施體片材之截面構成例之說明圖的圖3進行說明。
本發明之施體片材20中,被轉印層23係藉由對施體片材20照射雷射光而由施體片材20剝離、進行轉印的層,其構成並無特別限定,可設為任意層。又,圖3中例示了由單層構成被轉印層23的例子,但並不限定於此形態,例如亦可構成包括二層以上的被轉印層23。
如上述,施體片材20可用於形成例如有機電致發光元件。因此,被轉印層23可構成為含有例如選自構成有機電致發光元件之電洞注入層、電洞輸送層、有機發光層、電子輸送層、阻斷層、電 子輸送層等的一層以上。
尚且,被轉印層23之形成方法並無特別限定,可配合構成層之材料種類而藉任意方法形成。
又,施體片材20並非僅有形成有機電致發光元件的情況,亦可使用於形成電路、電阻、電容、二極體、整流器、記憶元件、電晶體等各種電子裝置、或光導波路等各種光裝置等的情況。因此,被轉印層23可配合用途而作成任意構成。
目前為止說明了施體片材之一構成例,但施體片材之構成並不限定於此種形態,亦可進一步附加任意層。例如亦可於光熱轉換層22、與被轉印層23之間設置中間層,構成為抑制被轉印層23之轉印部分之損傷及污染。
中間層之構成並無特別限定,可由例如聚合物薄膜、金屬層、無機層(例如二氧化矽、氧化鈦等無機氧化物層)、有機/無機複合層等所構成。
將施體片材之各層進行積層的順序亦不限定於圖3之形態。例如亦可於薄膜基材21之一面21A上配置被轉印層23,並於另一面21B上配置光熱轉換層22。
[5]施體片材
以上說明了本發明之光熱轉換層之一構成例,本發明之施體片材係具有上述本發明之光熱轉換層。而且,該本發明之光熱轉換層由於可見光穿透率高,故即使通過光熱轉換層仍可藉由目視或可見光感測器等檢測出施體片材內之缺陷,藉由檢查將有陷缺之施體片材去除。因此,使用本發明之施體片材,可提高製作有機電致發光 元件等之電子裝置、或光裝置時的產率。再者,由於本發明之光熱轉換層的霧度低,故本發明之光熱轉換層屬於能夠使由雷射光照射所進行之有機電致發光元件等的轉印時之位置精度提升的施體片材。
以下列舉具體之實施例說明本發明,但本發明並不限定於此等實施例。以下實施例1~18與比較例1~4中,製作光熱轉換層與施體片材並進行評價。
又,本發明之複合鎢氧化物微粒子之結晶構造、晶格常數、晶粒直徑之測定,係使用由複合鎢氧化物微粒子分散液去除溶媒而得之複合鎢氧化物微粒子。而且,該複合鎢氧化物微粒子之X射線繞射圖案係使用粉末X射線繞射裝置(Spectris股份有限公司PANalytical製X'Pert-PRO/MPD)藉由粉末X射線繞射法(θ-2θ法)測定。由所得X射線繞射圖案特定該微粒子所含之結晶構造,進而使用裏特沃爾德法算出晶格常數與晶粒直徑。
(光熱轉換層之製作)
依以下之順序製作光熱轉換層。
於6.70kg水中溶解碳酸銫(Cs2CO3)7.43kg得到溶液。將該溶液添加至鎢酸(H2WO4)34.57kg並充分攪拌混合後,一邊攪拌一邊乾燥(W及Cs之莫耳比係相當於1:0.33)。對該乾燥物一邊供給以N2氣體作為載體之5容積%H2氣體、一邊加熱,於800℃之溫度燒成5.5小時,其後,將該供給氣體切換為僅有N2氣體,降溫至室溫而 獲得複合鎢氧化物粒子。
秤量該複合鎢氧化物粒子10質量%、具有含胺之基作為官能基之丙烯酸系高分子分散劑(胺價48mgKOH/g、分解溫度250℃之丙烯酸系分散劑)(以下記載為「分散劑a」)10質量%及甲苯80質量%,裝填至添加有0.3mm ZrO2珠粒之顏料振盪器(淺田鐵工公司製)中,藉由10小時之粉碎、分散處理而調製實施例1之複合鎢氧化物微粒子分散液。此時,相對於該混合物100質量份,使用0.3mm ZrO2珠粒300質量份進行粉碎、分散處理。
於此,複合鎢氧化物微粒子分散液中之複合鎢氧化物微粒子之分散粒徑,係使用大塚電子(股)製ELS-8000,觀測雷射之散射光之擾動,藉由動態光散射法(光子相關法)求得自相關函數,藉由累差法算出平均粒徑(流體力學之徑),結果為70nm。
又,粒徑測定之設定係將粒子折射率設為1.81,粒子形狀設為非球形。又,背景係使用甲苯進行測定,溶媒折射率設為1.50。
又,由該複合鎢氧化物微粒子分散液去除溶媒後,測定所得複合鎢氧化物微粒子之晶格常數,結果a軸係7.4071Å、c軸係7.6188Å。又,晶粒直徑係24nm。而且,確認到六方晶之結晶構造。將以上合成條件及測定結果示於表1。又,表1中亦合併記載後述實施例2~17之合成條件及測定結果。
進而作為該複合鎢氧化物微粒子分散液之光學特性之可見光穿透率及日射穿透率,係使用日立製作所(股)製造之分光光度計U-4100,依照JIS R 3106(1998)進行測定。測定係對分光光度計測定用之玻璃槽填充以甲苯將該複合鎢氧化物微粒子分散液稀釋之液而進行。又,該甲苯所進行之稀釋,係依稀釋後之複合鎢 氧化物微粒子分散液之可見光穿透率成為70%左右的方式進行。
該測定中,分光光度計之光的入射方向係與測定用玻璃槽呈垂直之方向。
進而,亦針對於該測定用玻璃槽中僅添加屬於稀釋溶媒之甲苯的空白液進行光穿透率測定,將該測定結果作為光穿透率之基線。
經測定複合鎢氧化物微粒子分散液之光學特性,結果可見光穿透率為70.2%,日射穿透率為34.9%。
接著,對所得複合鎢氧化物微粒子分散液混合紫外線硬化樹脂及甲基異丁基酮而製作實施例1之油墨,於厚50μm之PET薄膜上藉棒塗器(井元製作所製IMC-700)進行塗佈而形成塗佈膜,將此塗佈膜依80℃乾燥60秒使溶媒蒸發。其後,照射紫外線使塗佈膜硬化,藉此於薄膜基材上製作了含有複合鎢氧化物微粒子之光熱轉換層。
光熱轉換層中所分散之複合鎢氧化物微粒子的平均粒徑,係藉由使用了穿透型電子顯微鏡影像的影像處理裝置而算出,結果為25nm。又,光熱轉換層的膜厚係由TEM影像測得為2.5μm。
針對由光熱轉換層所形成之片材的光學特性,使用分光光度計(日立製作所製U-4100)於波長200nm~2600nm之範圍依5nm之間隔進行測定。針對所使用之薄膜基材亦同樣測定光學特性,由上述測定側減去而算出光熱轉換層之光學特性,結果可見光穿透率為69.8%,日射穿透率為35.9%,波長1000nm之穿透率為5%。
又,使用霧度計(村上色彩技術研究所製HM-150),根據JIS K 7105測定由光熱轉換層所形成之片材的霧度,結果為0.9%。僅針 對所使用之薄膜基材亦同樣測定霧度,結果為0.8%。由此可得知,幾乎沒有來自光熱轉換層之霧度,光熱轉換層中之複合鎢氧化物微粒子未發生凝集。
評價結果示於表2。
(施體片材之製作)
於所製成之光熱轉換層上進一步形成被轉印層,形成施體片材。施體片材係形成為如圖3所說明之構造。
具體而言,於光熱轉換層22之上面形成被轉印層23。作為被轉印層23,係由光熱轉換層22側依序積層了電子輸送層、有機發光層、電洞輸送層及電洞注入層。
被轉印層23所含之各層係如以下般進行成膜。
電子輸送層係將Alq3[參(8-羥基喹啉)鋁(III),tris(8-quinolinolato)aluminium(III)]藉蒸鍍法進行成膜,膜厚設為20nm。
又,有機發光層係將對屬於電子輸送性之主材料的ADN(二萘基蒽,anthracene dinaphtyl)混合了屬於藍色發光性之客材料的4,4’≡雙[2≡{4≡(N,N≡二苯基胺基)苯基}乙烯基]聯苯(DPAVBi)2.5重量%的材料,藉蒸鍍法進行成膜,膜厚設為25nm。
電洞輸送層係將α-NPD[4,4-雙(N-1-萘基-N-苯基胺基)聯苯,4,4-bis(N-1-naphthyl-N-phenylamino)biphenyl],藉蒸鍍法進行成膜,膜厚設為30nm。
電洞注入層係將m-MTDATA[4,4,4-參(3-甲基苯基苯基胺基)三苯基胺,4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine],藉 蒸鍍法進行成膜,膜厚設為10nm。
對所得施體片材,由薄膜基材側目視被轉印層23,進行其狀態確認。
於實施例1,除了將鎢酸與碳酸銫、或甲基鎢酸銨水溶液(WO3換算計為50質量%)與碳酸絕,依W與Cs之莫耳比成為1:0.21~0.37之方式秤量既定量以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到實施例2~11之複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。進而使用該複合鎢氧化物微粒子分散粉,得到光熱轉換層與施體片材,測定其等之特性。此時,調整實施例2~11之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將實施例2~11之合成條件、製造條件與測定結果示於表1、2。
於實施例1所說明之複合鎢氧化物微粒子之合成中,除了一邊供給以N2氣體作為載體之5%H2氣體、一邊於550℃之溫度燒成9.0小時以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到實施例12之複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。進而使用該複合鎢氧化物微粒子分散液,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整實施例12之複合鎢氧化物微粒子分散 液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將實施例12之合成條件、製造條件與測定結果示於表1、2。
於6.70kg水中溶解碳酸銣(Rb2CO3)5.56kg得到溶液。將該溶液添加至鎢酸(H2WO4)36.44kg並充分攪拌混合後,一邊攪拌一邊乾燥,得到實施例13之乾燥物(W與Rb之莫耳比係相當於1:0.33)。
於6.70kg水中溶解碳酸銫(Cs2CO3)0.709kg與碳酸銣(Rb2CO3)5.03kg得到溶液。將該溶液添加至鎢酸(H2WO4)36.26kg並充分攪拌混合後,一邊攪拌一邊乾燥,得到實施例14之乾燥物(W與Cs之莫耳比係相當於1:0.03,W與Rb之莫耳比係相當於1:0.30)。
於6.70kg水中溶解碳酸銫(Cs2CO3)4.60kg與碳酸銣(Rb2CO3)2.12kg得到溶液。將該溶液添加至鎢酸(H2WO4)35.28kg並充分攪拌混合後,一邊攪拌一邊乾燥,得到實施例15之乾燥物(W與Cs之莫耳比係相當於1:0.20,W與Rb之莫耳比係相當於1:0.13)。
於6.70kg水中溶解碳酸銫(Cs2CO3)5.71kg與碳酸銣(Rb2CO3)1.29kg得到溶液。將該溶液添加至鎢酸(H2WO4)35.00kg並充分攪拌混合後,一邊攪拌一邊乾燥,得到實施例16之乾燥物(W與Cs之莫耳比係相當於1:0.25,W與Rb之莫耳比係相當於1: 0.08)。
於6.70kg水中溶解碳酸銫(Cs2CO3)6.79kg與碳酸銣(Rb2CO3)0.481kg得到溶液。將該溶液添加至鎢酸(H2WO4)34.73kg並充分攪拌混合後,一邊攪拌一邊乾燥,得到實施例17之乾燥物(W與Cs之莫耳比係相當於1:0.30,W與Rb之莫耳比係相當於1:0.03)。
對該實施例13~17之乾燥物,一邊供給以N2氣體作為載體之5%H2氣體、一邊加熱,於800℃之溫度燒成5.5小時後,將該供給氣體切換為僅有N2氣體,降溫至室溫而獲得實施例13~17之複合鎢氧化物微粒子。
除了取代實施例1之複合鎢氧化物微粒子,使用實施例13~17之複合鎢氧化物微粒子以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到實施例13~17之複合鎢氧化物微粒子分散液。進而使用該複合鎢氧化物微粒子分散液,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整實施例13~17之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將實施例13~17之合成條件、製造條件與測定結果示於表1、2。
於實施例1說明之光熱轉換層之製造方法中,除了將光熱轉換層之膜厚設為3.0μm以外,其餘與實施例1進行同樣操作。得到實 施例18之光熱轉換層與施體片材。將實施例18之合成條件、製造條件與測定結果示於表1、2。
實施例1中,除了將鎢酸與碳酸銫依W與Cs之莫耳比成為1:0.11(比較例1)、1:0.15(比較例2)、1:0.39(比較例3)的方式秤量既定量以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到比較例1~3之複合鎢氧化物微粒子分散液。再者,使用該複合鎢氧化物微粒子分散液,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將比較例1~3之合成條件、製造條件與測定結果示於表3、4。
此時,調整比較例1~3之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。
對該波長1000nm之穿透率為5%且膜厚2.5μm之比較例1~3之光熱轉換層,進行與實施例1相同的光學特性測定,結果比較例1中,可見光穿透率為26.3%、日射穿透率為13.1%、霧度為5.4%;比較例2中,可見光穿透率為27.7%、日射穿透率為13.2%、霧度為5.2%;比較例3中,可見光穿透率為28.8%、日射穿透率為12.9%、霧度為4.8%;進而以目視確認,結果判明其無法謂為透明。
實施例1中,除了將鎢酸與碳酸銫依W與Cs之莫耳比成為1: 0.21(比較例4)、1:0.23(比較例5)的方式秤量既定量,並依400℃之溫度燒成5.5小時以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到比較例4、5之複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。再者,使用該複合鎢氧化物微粒子分散液,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整比較例4、5之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將比較例4、5之合成條件、製造條件與測定結果示於表3、4。
於實施例1之複合鎢氧化物微粒子分散液的製造中,除了將顏料振盪器之旋轉速度設為實施例1之0.8倍,並進行100小時之粉碎、分散處理以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到比較例6之複合鎢氧化物微粒子分散液。再者,與實施例1進行同樣操作,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整比較例6之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將比較例6之合成條件、製造條件與測定結果示於表3、4。
於實施例1之複合鎢氧化物微粒子之製造中,除了一邊供給以N2氣體作為載體之3容積%H2氣體、一邊於440℃之溫度燒成5.5小時以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到比較例7之複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。再者,與實施例1進行同樣操作,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整比較例7之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將比較例7之合成條件、製造條件與測定結果示於表3、4。
於實施例1之複合鎢氧化物微粒子分散液的製造中,除了秤量複合鎢氧化物微粒子10質量%、分散劑a 10質量%、與甲苯80質量%,並依10分鐘之超音波振動進行混合以外,其餘與實施例1同樣地,得到比較例8之複合鎢氧化物微粒子分散液。亦即,比較例8之複合鎢氧化物微粒子分散液所含之複合鎢氧化物微粒子係未經粉碎者。再者,與實施例1進行同樣操作,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整比較例8之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將比較例8之合成條件、製造條件與測定結果示於表3、4。
於實施例1之複合鎢氧化物微粒子的粉碎、分散處理中,除了將顏料振盪器之旋轉速度設為實施例1之1.15倍,並進行25小時之粉碎、分散處理以外,其餘與實施例1進行同樣操作。然後,得到比較例9之複合鎢氧化物微粒子分散液。再者,與實施例1進行同樣操作,得到光熱轉換層與施體片材,並測定其等之特性。此時,調整比較例9之複合鎢氧化物微粒子分散液、與實施例1所使用之紫外線硬化樹脂與甲基異丁基酮之調配比例,形成與實施例1相同膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率為5%的光熱轉換層。又,任一種複合鎢氧化物微粒子試料均確認到六方晶之結晶構造。將比較例9之合成條件、製造條件與測定結果示於表3、4。
將紅外線吸收粒子由複合鎢氧化物微粒子替換為碳黑,製作光熱轉換層與施體片材。
將碳黑(BET比表面積300m2/g)、分散劑與溶媒進行粉碎、分散而調製分散液。於分散液中含有碳黑10質量%。
使用與實施例1相同之分散劑a作為分散劑,依分散液中之比例成為5重量%的方式秤量。
使用甲基異丁基酮作為溶媒,依分散液中之比例成為85重量%的方式秤量。
將紅外線吸收粒子、分散劑、與溶媒裝填至添加有0.3mm ZrO2珠粒之顏料振盪器(淺田鐵工公司製)中,進行4小時 之粉碎、分散處理,得到碳黑粒子分散液(以下簡稱為分散液B)。此時,相對於該混合物100質量份,使用0.3mm ZrO2珠粒300質量份進行粉碎、分散處理。
於此,與實施例1同樣地測定比較例10之分散液內之碳黑粒子的分散粒徑,結果確認為17nm。
接著,混合所得比較例10之分散液、與黏結劑成分而調製油墨。本比較例中,黏結劑成分係使用與實施例1相同的UV-3701。
對比較例5之分散液100質量份,混合UV-3701 100質量份而作成含有碳黑粒子之比較例10之油墨。
又,作成油墨後,亦與實施例1同樣地測定碳黑粒子之平均粒徑,結果確認為17nm。
接著,將所得油墨(塗佈液)於厚50μm之PET薄膜上,使用棒塗器進行塗佈而形成塗佈膜。然後,與實施例1同樣地進行乾燥,照射紫外線使其硬化而得到光熱轉換層。
與實施例1同樣地對薄膜基材之截面進行TEM觀察,結果光熱轉換層之厚度確認為約2.5μm。
與實施例1同樣地算出光熱轉換層之可見光穿透率、波長1000nm之穿透率,結果可見光穿透率可確認為2.0%。又,波長1000nm之穿透率可確認為13%。將比較例10之測定結果示於表3、4。
又,於所製作之光熱轉換層上,與實施例1同樣地進一步形成被轉印層,形成施體片材。
由表1~4可得知,由實施例1~17之複合鎢氧化物微粒子所製作之光熱轉換層,係較比較例1~10之複合鎢氧化物微粒子,發揮更優越的紅外線吸收特性。
又,實施例1~17之分散液所含的複合鎢氧化物微粒子,其晶格常數係a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下,c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下,其粒徑為100nm以下的複合鎢氧化物微粒子。再者,實施例中,光熱轉換層中之複合鎢氧化物微粒子的平均粒徑與晶粒直徑為幾乎相同值,故可視為單結晶之複合鎢氧化物微粒子。另一方面,比較例1~10中,均為上述晶格常數範圍或粒徑範圍外。
又,各實施例所製作之施體片材,均可由薄膜基材側藉目視確認到被轉印層的狀態,但各比較例中,光熱轉換層之透明性不足,無法以目視確到被轉印層之狀態。
20‧‧‧施體片材
21‧‧‧薄膜基材
22‧‧‧光熱轉換層
23‧‧‧被轉印層
221‧‧‧紅外線吸收粒子
Claims (16)
- 一種光熱轉換層,其特徵為,含有紅外線吸收粒子與黏結劑成分;上述紅外線吸收粒子係含有六方晶之結晶構造的複合鎢氧化物微粒子;上述複合鎢氧化物微粒子之晶格常數係a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下,c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下;上述複合鎢氧化物微粒子之粒徑為100nm以下;上述複合鎢氧化物微粒子之晶粒直徑為10nm以上且100nm以下。
- 如請求項1之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之晶格常數係a軸為7.4031Å以上且7.4111Å以下,c軸為7.5891Å以上且7.6240Å以下。
- 如請求項1或2之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之粒徑為10nm以上且100nm以下。
- 如請求項1或2之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子係一般式MxWyOz(其中,M元素係選自H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中之1種以上之元素,W為鎢,O為氧,0.001≦x/y≦1,2.0≦z/y≦3.0)所表示之複合鎢氧化物微粒子。
- 如請求項4之光熱轉換層,其中,上述M元素為選自Cs、Rb之1種以上之元素。
- 如請求項1或2之光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之表面之至少一部分係由含有選自Si、Ti、Zr、Al之至少1種以上之元素的表面被覆膜所被覆。
- 如請求項6之光熱轉換層,其中,上述表面被覆膜係含有氧原子。
- 如請求項1或2之光熱轉換層,其中,上述光熱轉換層之厚度為5μm以下。
- 如請求項1或2之光熱轉換層,其係塗佈於基材上之油墨的乾燥硬化物,且含有上述紅外線吸收粒子與黏結劑成分。
- 一種施體片材,其特徵為,具有請求項1至9中任一項之光熱轉換層、薄膜基材與被轉印層。
- 一種光熱轉換層之製造方法,係含有紅外線吸收粒子與黏結劑成分之光熱轉換層之製造方法,其特徵為,上述紅外線吸收粒子為含有六方晶之結晶構造的複合鎢氧化物微粒子;上述複合鎢氧化物微粒子係依其晶格常數成為a軸為7.3850Å以上且7.4186Å以下、c軸為7.5600Å以上且7.6240Å以下之範圍的方式進行製造;一邊保持上述複合鎢氧化物微粒子之上述晶格常數之範圍,一邊進行使平均粒徑成為100nm以下、且晶粒直徑成為10nm以上且100nm以下的粉碎、分散處理步驟。
- 如請求項11之光熱轉換層之製造方法,其中,上述複合鎢氧化物微粒子係一般式MxWyOz(其中,M元素係選自H、He、鹼金屬、 鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中之1種以上之元素,W為鎢,O為氧,0.001≦x/y≦1,2.0≦z/y≦3.0)所表示之複合鎢氧化物微粒子。
- 如請求項12之光熱轉換層之製造方法,其中,上述M元素為選自Cs、Rb之1種以上之元素。
- 如請求項11之光熱轉換層之製造方法,其中,上述複合鎢氧化物微粒子之表面之至少一部分係由含有選自Si、Ti、Zr、Al之至少1種以上之元素的表面被覆膜所被覆。
- 如請求項14之光熱轉換層之製造方法,其中,上述表面被覆膜係含有氧原子。
- 如請求項11至15中任一項之光熱轉換層之製造方法,其中,將上述光熱轉換層之厚度設為5μm以下。
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