TWI837092B - 光熱轉換層及其製造方法暨使用該光熱轉換層之施體片材 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供:具備可見光穿透性、近紅外線吸收特性優異、能更加提升利用雷射光照射進行的有機電激發光元件轉印精度之光熱轉換層及使用該光熱轉換層之施體片材。本發明所提供的光熱轉換層,係含有近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分;上述近紅外線吸收粒子係將矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,XRD峰頂強度比值為0.13以上、且日射穿透率為45%以下的複合鎢氧化物微粒子。
Description
本發明係關於光熱轉換層及其製造方法暨使用該光熱轉換層之施體片材。
光熱轉換層係具有被紅外線或近紅外線照射的部分會發熱,而未被照射的部分不會發熱之特性的層。此處,藉由對該光熱轉換層照射紅外線雷射或近紅外線雷射,便可僅使所需地方發熱,因而可期待適用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍領域。
尤其,關鍵用途可認為在電子領域中,作為有機電激發光元件製造時所用之施體片材的用途。所以,以下就該施體片材的情況為例,針對光熱轉換層進行說明。
在基板上形成有機電激發光元件的方法,有針對金屬遮罩法、雷射轉印法、噴墨法等進行檢討。金屬遮罩法較難因應新一代大型顯示裝置等的大面積化,而噴墨法在適用上尚殘留有頗多技術課題,因而雷射轉印法可謂成為大型顯示器專用製程的主流。
雷射轉印法係有數種方法,但主流係使用通稱施體片材的薄膜施行成膜之方式。施體片材係使用例如在薄膜基材上,成膜通稱光熱轉換(LTHC:Light To Heat Conversion)層之會吸收光的層、以及被轉印層之具有例如電激發光特性的有機化合物層。關於利用雷射轉印法,在基板上形成有機電激發光元件的方法已有各種提案,但基本動作原理均共通。即,藉由對光熱轉換層的特定地方照射雷射光,由光熱轉換層吸收光並生成熱,藉由熱作用,便可轉印依被轉印層形式形成的有機電激發光元件。
施體片材的光熱轉換層之光吸收材料,提案有各種材料。例如專利文獻1揭示有:在紅外區域會吸收光的染料、碳黑之類的有機與無機吸收材料、金屬類、金屬氧化物或金屬硫化物及其他已知的顏料與吸收材。專利文獻2揭示有:染料、顏料、金屬、金屬化合物、金屬薄膜等。專利文獻3揭示有黑色鋁。專利文獻4揭示有碳黑、石墨或紅外線染料。
依如上述,當利用雷射轉印法形成例如有機電激發光元件時,對施體片材的光熱轉換層所需地方照射雷射光,藉由將施體片材中所含的有機電激發光元件施行轉印便可實施。但是,當施體片材中含有例如異物或塗佈不均等缺陷時,雷射照射地方的有機電激發光元件不會被正常轉印,當成為顯示裝置時,會成為發生不亮圖點(dot)的原因。所以,為提升良率,可考慮在施行雷射轉印前,利用目視或可見光感測器等檢測含有缺陷的施體片材。
然而,當應用於光熱轉換層的光吸收材料係採用專利文獻1~4所提案的材料時,光熱轉換層的可見光穿透性不足。即,使用專利文獻1~4所揭示的光吸收材料時,光熱轉換層呈現實質未具光穿透性的非常暗黑色。所以,將該光熱轉換層應用於施體片材時,認為無法利用目視或可見光感測器等進行缺陷檢測。
所以,本案申請人在專利文獻5中揭示:含有屬於近紅外線吸收粒子之複合鎢氧化物微粒子、及黏結劑成分且具備可見光穿透性的光熱轉換層,以及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號公報
[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具備可見光穿透性的光熱轉換層、與使用該光熱轉換層的施體片材,便可利用目視或可見光感測器等進行缺陷檢測。
但是,隨著最近有機電激發光元件的技術革新,針對利用雷射光照射進行的施體片材中所含有機電激發光元件的轉印精度要求特別高。
在此根據本發明者等的檢討,發現上述專利文獻5所揭示:含有屬於習知技術近紅外線吸收粒子的複合鎢氧化物微粒子、與黏結劑成分且具備可見光穿透性的光熱轉換層,以及使用該光熱轉換層的施體片材,會有較難利用該雷射光照射進行高精度轉印有機電激發光元件的情況。
本發明係在上述狀況下完成,所欲解決的課題在於提供:具備可見光穿透性、近紅外線吸收特性優異,可適用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍領域,能更加提升利用雷射光照射進行的有機電激發光元件轉印精度之光熱轉換層及其製造方法暨使用該光熱轉換層之施體片材。
為解決上述課題,本發明者等進行研究。所以,設想到將矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,XRD峰頂強度比值為0.13以上的複合鎢氧化物微粒子。
該具有既定XRD尖峰強度的複合鎢氧化物微粒子係近紅外線吸收特性優異,而設想到例如首先提升利用雷射光照射進行的有機電激發光元件轉印精度,可實現發熱位置精度高、通用性高的光熱轉換層,及使用該光熱轉換層之施體片材等,遂完成本發明。
即,為解決上述課題的第1發明係光熱轉換層,其含有近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分;上述近紅外線吸收粒子係將矽粉末標準試料(NIST製、640c) 的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,XRD峰頂強度比值為0.13以上的複合鎢氧化物微粒子。
第2發明係如第1發明所記載的光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子係化學式MyWOz(其中,M係從H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、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中選擇1種以上的元素;0.1≦y≦0.5、2.2≦z≦3.0)所示複合鎢氧化物微粒子。
第3發明係如第1或第2發明所記載的光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子係具有六方晶結晶構造。
第4發明係如第1至第3發明中任一項所記載的光熱轉換層,其中,上述複合鎢氧化物微粒子的晶粒徑係200nm以下。
第5發明係如第1至第4發明中任一項所記載的光熱轉換層,其中,上述光熱轉換層的厚度係5μm以下。
第6發明係如第1至第5發明中任一項所記載的光熱轉換層,其係塗佈於基材上且含有上述近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、及黏結劑成分的油墨乾燥硬化物。
第7發明係施體片材,其具備有第1至第6發明中任一項所記載的光熱轉換層、薄膜基材、及被轉印層。
第8發明係光熱轉換層之製造方法,其係含有近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分的光熱轉換層之製造方法,其中,上述近紅外線吸收粒子係複合鎢氧化物微粒子,且係將上述複合鎢氧化物微粒子,依矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,其XRD峰頂強度比值成為0.13以上的方式製造而獲得;一邊將上述XRD峰頂強度比值維持為0.13以上,一邊將上述所獲得複合鎢氧化物微粒子添加於上述黏結劑成分中。
根據本發明的光熱轉換層,可在低霧度、具備可見光線透明性的狀態下,吸收近紅外線並生成熱。即,僅本發明之光熱轉換層接受光照射的地方才會成為高精度發熱位置並發熱。而,由本發明之光熱轉換層利用光熱轉換生成的熱,便成為熱源。
11‧‧‧由WO6單元所形成的8面體
12‧‧‧元素M
20‧‧‧施體片材
21‧‧‧薄膜基材
21A‧‧‧薄膜基材21之一面
21B‧‧‧薄膜基材21之另一面
22‧‧‧光熱轉換層
23‧‧‧被轉印層
221‧‧‧近紅外線吸收粒子
圖1係具六方晶的複合鎢氧化物之結晶構造示意圖。
圖2係施體片材的剖面構成例說明圖。
為解決上述課題,本發明者等進行研究。而,在專利文獻5所揭示含有屬於習知技術近紅外線吸收粒子的複合鎢氧化物微粒子、以及黏結劑成分,且具備可見光穿透性的光熱轉換層中,設想到因分散於黏結劑成分中的複合鎢氧化物微粒子造成霧度發生。設想到該霧度會將所照射的雷射光散射,此結果便抑制有機電激發光元件的轉印精度提升。
此處,本發明者等針對降低霧度的方法進行研究。所以,設想到將矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,XRD峰頂強度比值為0.13以上的複合鎢氧化物微粒子。
發現該具有既定XRD尖峰強度的複合鎢氧化物微粒子,係近紅外線吸收特性優異,即便較少於習知技術複合鎢氧化物微粒子的使用量,仍可發揮充分近紅外線吸收特性。而,藉由降低具備可見光穿透性的光熱轉換層之複合鎢氧化物微粒子使用量,便可在降低霧度、確保可見光穿透性的狀態下,設想到例如首先提升由雷射光照射進行的有機電激發光元件轉印精度,可實現發熱位置精度高、通用性高的光熱轉換層,及使用該光熱轉換層的施體片材。
以下,針對用於實施本發明的形態,參照圖式進行說明,惟本發明並不侷限於下述實施形態,在不脫逸本發明範圍內,下述實施形態可施加各種變化及取代。
針對本發明的施體片材,參照屬於施體片材剖面構成例的圖2進行說明。
如圖2所示,施體片材20係例如具有在薄膜基材21的一面21A上,積層著含近紅外線吸收粒子221的光熱轉換層22、及被轉印層23的構造。此處,針對本發明施體片材的構成,依照[1]光熱轉換 層、[2]薄膜基材、[3]被轉印層、[4]施體片材的順序進行說明。
本發明的光熱轉換層係含有近紅外線吸收粒子與黏結劑成分,該近紅外線吸收粒子係分散於黏結劑成分中。以下依照(1)近紅外線吸收粒子、(2)黏結劑成分、(3)光熱轉換層構成的順序進行說明。
本發明的近紅外線吸收粒子係可選擇當對光熱轉換層照射雷射光時,會吸收該雷射光並生成熱的材料。但,因為本實施形態的光熱轉換層係具有可見光穿透性,因而近紅外線吸收粒子較佳亦是對可見區域光具高穿透性的材料。
具體而言,近紅外線吸收粒子係複合鎢氧化物微粒子,特佳係能吸收近紅外區域的雷射光並生成熱、且可見區域光的穿透率高之材料。以下,針對本發明之複合鎢氧化物微粒子,依照1)組成、2)結晶構造、3)XRD峰頂強度比值、4)非晶相的體積比率‧晶粒徑、5)光熱轉換層中近紅外線吸收粒子之分散粒徑的順序進行說明。
再者,本發明光熱轉換層中,近紅外線吸收性粒子適宜使用複合鎢氧化物微粒子,但可含有複數不同種的近紅外線吸收性粒子。
複合鎢氧化物微粒子較佳係從例如依化學式MyWOz(其中,M係從H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、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中選擇1種以上的元素;0.1≦y≦0.5、2.2≦z≦3.0)所示複合鎢氧化物微粒子中選擇1種以上。
接著,針對化學式MyWOz所示複合鎢氧化物微粒子進行說明。
近紅外線吸收粒子亦可使用在鎢氧化物更進一步添加元素M的複合鎢氧化物(MyWOz)。當在鎢氧化物中添加元素M而形成複合鎢氧化物時,在該複合鎢氧化物中會生成自由電子,在近紅外區域中會呈現源自自由電子的更強吸收特性。所以,可有效成為會吸收波長1000nm附近之近紅外線的近紅外線吸收粒子,故較佳。
表示複合鎢氧化物微粒子的化學式MyWOz中,W係表示鎢,O係表示氧。又,上述式中的元素M,較佳係例如從H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、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、Hf、Os、Bi、I、Yb中選擇1種以上的元素。
特別係從經添加元素M的該複合鎢氧化物微粒子之安定性的觀點,元素M更佳係從鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、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、Hf、Os、Bi、I、Yb中選擇1種以上的元素。
從提升複合鎢氧化物微粒子之光學特性與耐候性的觀點,上述元素M的更佳元素中,特佳係屬於鹼金屬、鹼土族金屬元素、過渡金屬元素(稀土族元素、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Hf、Os)者。
藉由對複合鎢氧化物微粒子併用鎢氧化物的氧量控制、與生成自由電子的元素M添加,便可獲得效率更佳的近紅外線吸收粒子。當併用氧量控制、與生成自由電子之元素M添加時,表示複合鎢氧化物的化學式MyWOz較佳係滿足0.1≦y≦0.5、2.2≦z≦3.0的關係。
此處,針對上述複合鎢氧化物的化學式中表示元素M添加量的y值進行說明。若y值為0.1以上時,便會生成充分量的自由電子,能獲得目標之近紅外線吸收效果,故較佳。而,元素M添加量越多,則自由電子供應量越增加,近紅外線吸收效率亦越獲提升,但y值為0.5左右時,該項效果亦飽和。又,若y值為0.5以下,便可避免在該近紅外線吸收粒子中生成雜質相,故較佳。
其次,針對表示氧量控制的z值進行說明。關於z值,在依MyWOz所示近紅外線吸收粒子中,亦是發揮與WyOz所示近紅外線吸收材料同樣的機制,且即便z=3.0,仍有利用上述元素M添加量進行的自由電子供應。所以,較佳係2.2≦z≦3.0。
複合鎢氧化物微粒子中所含複合鎢氧化物的結晶構造,並無特別的限定,可含有任意結晶構造的複合鎢氧化物。但,當複合鎢氧化物微粒子所含的複合鎢氧化物係具有六方晶結晶構造時,該粒子在可見區域光的穿透率、及近紅外區域光的吸收將特別獲提升,故較佳。
該六方晶結晶構造的示意平面圖示於圖1。圖1中,符號11所示由WO6單元所形成的8面體係呈6個集合而構成六角形空隙(隧道)。然後,在該空隙中配置符號12所示元素M而構成1個單元,再由該1個單元多數集合而構成六方晶結晶構造。
依此,當複合鎢氧化物微粒子係含有由WO6單元所形成的8面體呈6個集合而構成六角形空隙,且在該空隙中包含配置元素M的單元構造之複合鎢氧化物時,可特別提升可見區域光的穿透率及近紅外區域光的吸收。另外,不需要複合鎢氧化物微粒子全體係由具有圖1所示構造的結晶質複合鎢氧化物微粒子構成,例如局部性具有該構造時,仍可獲得提升可見區域光的穿透率與近紅外區域光的吸收之效果。所以,複合鎢氧化物微粒子全體係可為結晶質、亦可為非晶質。
當複合鎢氧化物的元素M係添加離子半徑較大的元素M時,較容易形成上述六方晶。具體而言,當元素M係添加例如Cs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Sn中之1種以上時,可輕易形成六方晶。另外,為形成六方晶,即便該等以外的元素,只要能在 由WO6單元所形成的六角形空隙中存在元素M便可,元素M並不侷限於添加上述元素的情況。
當將複合鎢氧化物微粒子所含複合鎢氧化物的結晶構造設為均勻六方晶時,元素M的添加量,依y值計,較佳係0.20以上且0.50以下、更佳係0.25以上且0.40以下。z係如前述,較佳係設為2.2≦z≦3.0。另外,z=3.0時,藉由y值成為0.33,判斷元素M會被配置於所有的六角形空隙中。
再者,複合鎢氧化物微粒子所含的複合鎢氧化物,係除上述六方晶之外,亦可形成正方晶、立方晶的鎢青銅構造,該構造的複合鎢氧化物亦屬於有效的近紅外線吸收材料。複合鎢氧化物藉由該結晶構造,會有近紅外區域的吸收位置變化之傾向。例如近紅外區域的吸收位置係正方晶較立方晶更朝長波長側移動,且有六方晶時較正方晶時更朝長波長側移動的傾向。又,隨該吸收位置的變動,可見區域光的吸收情形係六方晶最少、其次係正方晶,而該等之中立方晶的可見區域光的吸收最大。所以,在要求可見光區域光穿透率高、近紅外區域光的吸收率高的用途時,較佳係使用六方晶的鎢青銅。但,此處所述光學特性傾向僅為大致的傾向而已,依照添加元素M的種類、或添加量、氧量亦會有變化,本實施形態之光熱轉換層所使用紅外吸收性粒子的材料並不侷限於此。
本實施形態之光熱轉換層可使用的複合鎢氧化物微粒子中,所含複合鎢氧化物的結晶構造並不侷限於上述,例如亦可同時含有不同結晶構造的複合鎢氧化物。
但,如上述,因為六方晶複合鎢氧化物微粒子,可提高可見光穿透率、及近紅外光吸收,因而特佳可使用為本實施形態之光熱轉換層所用的近紅外線吸收粒子。而,當元素M係使用例如銫的情況,因為複合鎢氧化物的結晶構造容易形成六方晶,因而複合鎢氧化物微粒子更佳可使用六方晶銫氧化鎢微粒子或六方晶銣氧化鎢微粒子。
根據本發明發明者等的檢討,XRD峰頂強度比值為0.13以上的複合鎢氧化物微粒子,針對波長1000nm附近光的莫耳吸光係數非常高。且,可見區域光的穿透率高,紅外區域、特別係近紅外區域光的穿透率低,因而可見區域光的穿透率、與近紅外區域光的穿透率對比大。所以,即便在光熱轉換層中,複合鎢氧化物微粒子添加會充分吸收近紅外區域光的量時,特別可維持較高的可見區域光的穿透率,特別適用為近紅外線吸收粒子。
再者,從近紅外線吸收特性的觀點,將矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度設為1時,上述複合鎢氧化物微粒子的XRD峰頂強度比值為0.13以上。
此處,標準試料係使用該業界具普遍性的矽粉末標準試料(NIST製、640c),將未與複合鎢氧化物微粒子的XRD尖峰重疊合致之上述矽粉末標準試料的(220)面設為基準。
又為確保客觀的定量性,其他測定條件亦經常設為一定。
具體而言係將微粒子試料依照X射線繞射測定時的公知操 作,填充於深度1.0mm的試料支撐架中。具體而言,為避免在微粒子試料中發生優先方位(結晶配向)的情形,較佳係無規且徐緩填充,且盡可能不會出現不均地緻密填充。
X射線源係依45kV/40mA的輸出設定使用陽極靶材材質為Cu的X射線管球,利用步進掃描模式(步進大小:0.0165°(2 θ)及計數時間:0.022m秒/步進)的θ-2 θ粉末X射線繞射法進行測定。
此時,XRD尖峰強度係依照X射線管球的使用時間而出現變化,因而X射線管球的使用時間較理想係試料間幾乎相同。為確保客觀的定量性,X射線管球使用時間的試料間差異,即便最大亦必需收束於X射線管球預測壽命的20分之1以下。更理想的測定方法係可舉例如:在複合鎢氧化物微粒子每次測定X射線繞射圖案時,便實施矽粉末標準試料的測定,並計算出上述XRD峰頂強度比的方法。本發明係使用此種測定方法。市售X射線裝置的X射線管球預測壽命幾乎係數千小時以上、且每1試料的測定時間在數小時以下,因而藉由實施上述較理想的測定方法,便可縮小至能忽視因X射線管球使用時間所造成對XRD峰頂強度比的影響。
再者,為將X射線管球的溫度設為一定,較理想係X射線管球用的冷卻水溫度亦設為一定。
XRD峰頂強度係在X射線繞射圖案中最高峰值計數2 θ的尖峰強度。而,六方晶的Cs複合鎢氧化物或Rb複合鎢氧化物,在X射線繞射圖案的峰值計數2 θ會出現在25°~31°範圍內。
上述複合鎢氧化物微粒子的XRD峰頂強度,係與該微粒子的 結晶性具有密切關係,更與該微粒子的自由電子密度具密切關係。本發明者等發現該XRD峰頂強度會大幅影響該複合鎢氧化物微粒子的近紅外線遮蔽特性。具體而言,發現藉由該XRD峰頂強度比值達0.13以上,便確保該微粒子的自由電子密度,可獲得所需的近紅外線遮蔽特性。又,該XRD峰頂強度比值係只要為0.13以上便可,較佳為0.7以下。
再者,複合鎢氧化物微粒子較佳係非晶相的體積比率為50%以下之單結晶。
若複合鎢氧化物微粒子係非晶相體積比率為50%以下的單結晶,則可在維持XRD峰頂強度的狀態下,將晶粒徑設為200nm以下。藉由將複合鎢氧化物微粒子的晶粒徑設為200nm以下,從該複合鎢氧化物微粒子之近紅外線吸收特性的觀點,便可使其分散粒徑設在屬較佳範圍的10nm以上且200nm以下。
另一方面,複合鎢氧化物微粒子的分散粒徑係1nm以上且200nm以下,但在非晶相依體積比率計存在超過50%的情況、或多結晶的情況,會有該複合鎢氧化物微粒子的XRD峰頂強度比值未滿0.13,結果造成會有近紅外線吸收特性不足、近紅外線遮蔽特性表現不足的情況。
本發明的複合鎢氧化物微粒子係如後述實施例所記載,利用電漿合成法、固相反應法便可製造。該電漿合成法、固相反應法的製造條件,係依複合鎢氧化物微粒子的XRD峰頂強度比值超過0.13 的方式設定。
此時,從近紅外線吸收特性的觀點,該複合鎢氧化物微粒子的晶粒徑較佳係10nm以上。而,複合鎢氧化物微粒子的晶粒徑更佳係200nm以下且10nm以上。其理由係若晶粒徑在200nm以下且10nm以上的範圍內,則XRD峰頂強度比值會超過0.13,能發揮更優異的近紅外線遮蔽特性。
再者,經後述破碎、粉碎或分散後的複合鎢氧化物微粒子分散液中之複合鎢氧化物微粒子的X射線繞射圖案,亦維持至經除去本發明複合鎢氧化物微粒子分散液中之揮發成分而獲得之複合鎢氧化物微粒子的X射線繞射圖案、或由上述分散液所獲得分散體中含有之複合鎢氧化物微粒子的X射線繞射圖案。
結果,若複合鎢氧化物微粒子分散液或由該分散液所獲得複合鎢氧化物微粒子分散體中的複合鎢氧化物微粒子之XRD圖案、XRD峰頂強度、晶粒徑等結晶狀態,係屬於本發明可使用之複合鎢氧化物微粒子的結晶狀態,便可發揮本發明效果。
再者,複合鎢氧化物微粒子係單結晶之事,可藉由在穿透式電子顯微鏡等電子顯微鏡影像中,於各微粒子內部沒有觀察到結晶晶界,僅觀察到同樣的晶格紋之情形進行確認。又,複合鎢氧化物微粒子中非晶相的體積比率為50%以下之事,同樣地可藉由在穿透式電子顯微鏡影像中,於粒子全體觀察到同樣的晶格紋,且晶格紋幾乎沒有觀察到不清晰的地方之情形進行確認。因為非晶相多數情況 係存在於粒子外周部,因而著眼於粒子外周部,多數情況可計算出非晶相的體積比率。例如正球狀複合鎢氧化物微粒子中,當在該粒子外周部有層狀存在晶格紋不清晰的非晶相時,若厚度在其粒徑的20%以下,則複合鎢氧化物微粒子中的非晶相體積比率便成為50%以下。
另一方面,當複合鎢氧化物微粒子分散於構成複合鎢氧化物微粒子分散體的塗佈膜、對塗佈膜施行既定操作而使該塗佈膜的樹脂硬化之膜(本發明有時亦記載為「硬化膜」)、樹脂等內部時,若從該分散的複合鎢氧化物微粒子平均粒徑扣減掉晶粒徑的差為20%以下,便可謂該複合鎢氧化物微粒子係非晶相體積比率50%以下的單結晶。
此處,複合鎢氧化物微粒子的平均粒徑,係從硬化膜(光熱轉換層)的穿透式電子顯微鏡影像中,使用影像處理裝置測定100個複合鎢氧化物微粒子的粒徑,藉由計算其平均值便可求得。所以,依在複合鎢氧化物微粒子分散體所分散複合鎢氧化物微粒子的平均粒徑與晶粒徑的差成為20%以下之方式,配合製造設備再行適當調整複合鎢氧化物微粒子之合成步驟、粉碎步驟、分散步驟便可。
近紅外線吸收粒子在光熱轉換層中之分散粒徑並無特別的限定,可配合對光熱轉換層所要求的透明性程度、或雷射光吸收程度等再行任意選擇。例如近紅外線吸收粒子較佳係微粒子,具體而言 近紅外線吸收粒子的分散粒徑較佳係1nm以上且200nm以下。
若近紅外線吸收粒子的分散粒徑為1nm以上且200nm以下,便不會有因幾何散射或米氏散射而將光散射的情形,因而可降低霧度(起霧)。結果,當使用於例如利用雷射光照射進行有機電激發光元件等之轉印的情況,因為本發明光熱轉換層不會光散射,因而從提升加工位置等之精度的觀點、及謀求可見光穿透率增加的觀點,係屬較佳。又,因為在瑞留(Rayleigh)散射區域中,散射光係與粒徑的六次方呈比例減少,因而隨分散粒徑減少,會降低散射、提升透明性。所以,若將分散粒徑設為200nm以下,則散射光非常少,從更增加透明性的觀點而言較佳。
因為其具較高的位置精度,且能僅使所需地方發熱,因而可適用於電子、醫療、農業、機械等廣範圍領域。
例如在電子的有機電激發光領域中,可進行熱硬化樹脂的硬化或熱轉印等。具體而言,若將本發明光熱轉換層應用於利用雷射光照射而製造有機電激發光元件等之時所使用的施體片材,因為低霧度,因而可提升轉印精度,能製造具備可見光穿透性的施體片材。
由以上觀點,光熱轉換層的霧度較佳係3%以下。
再者,所謂分散粒徑係指利用雷射繞射‧散射法所求得粒度分佈中依積分值50%計的粒徑,本說明書中在其他部分處出現分散粒徑亦具相同意義。
其理由係藉由將近紅外線吸收粒子的分散粒徑設為1nm以上,當適用於例如施體片材時可充分吸收雷射光。又,藉由將近紅 外線吸收粒子的分散粒徑設為200nm以下,當將近紅外線吸收粒子與例如分散劑或溶媒等進行混合時,可安定地分散,能在基材上特別均勻地塗佈。又,不會有因散射而完全吸收光的情況,因而特別可維持可見區域光的穿透性,能提高光熱轉換層的透明性。
黏結劑成分並無特別的限定,可使用任意的黏結劑成分。但,本發明目的在於提供具備可見光穿透性的光熱轉換層,因而較佳係使用呈固態狀時的可見光穿透性優異之黏結劑成分。又,對光熱轉換層照射雷射光時,為使該雷射光能照射於光熱轉換層所含的近紅外線吸收粒子,較佳係使用紅外區域、特別係近紅外區域光的穿透性亦優異的黏結劑成分。
黏結劑成分具體而言係可配合目的,選擇例如: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。具體而言係可舉例如:聚乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、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。該等樹脂係可單獨使用、亦可混合使用。又,黏結劑成分亦可利用金屬烷氧化物。金屬烷氧化物係可舉例如:Si、Ti、Al、Zr等的烷氧化物。使用該等金屬烷氧化物的黏結劑,藉由施行加熱等而進行水解‧縮聚合,便可形成氧化物膜。
如上述,本發明的光熱轉換層係具有較高的位置精度,且能僅使所需地方發熱。結果,判斷可適用於例如電子、醫療、農業、機械等廣範圍領域。
以下,針對本發明光熱轉換層的構成,依照1)近紅外線吸收粒子與黏結劑成分的比率、2)光熱轉換層的日射穿透率、3)光熱轉換層厚度、4)光熱轉換層之製造方法的順序進行說明。
光熱轉換層所含的近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分的比率並無特別的限定,可配合光熱轉換層的厚度、或對光熱轉換層所要求的雷射光吸收特性等再行任意選擇,並無特別的限定。但,例如在各種用途中使用光熱轉換層時,較佳係依光熱轉換層能保持膜形態的方式,選擇近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分的比率。
光熱轉換層係除上述近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分之外,亦可進一步添加任意成分。又,如後述,形成光熱轉換層時,在成為光熱轉換層原料的油墨中,可添加例如分散劑、或溶媒等,該等成分亦可殘留含於光熱轉換層中。
本發明的光熱轉換層,較佳係日射穿透率為45%以下。其理由係若光熱轉換層的日射穿透率為45%以下,則該光熱轉換層可獲得充分的發熱。
此係例如施體片材在轉印被轉印層時,主要係使用具有近紅外 區域、特別係波長1000nm附近波長的雷射光。因此,光熱轉換層在該區域的光吸收率高為佳。即,較佳係該區域的光穿透率低。而,當日射穿透率為45%以下時,光熱轉換層能充分吸收波長1000nm附近的光,並能生成熱,故較佳。因為充分吸收波長1000nm附近的光,因而光熱轉換層的波長1000nm之穿透率較佳係20%以下、更佳係15%以下。
光熱轉換層的厚度並無特別的限定,可配合在光熱轉換層中所添加近紅外線吸收粒子的紅外線吸收特性、光熱轉換層內近紅外吸收性粒子的填充密度、所要求的可見光穿透率、及日射穿透率程度等再行任意選擇。
本發明光熱轉換層的厚度較佳係設為5μm以下、更佳係設為3μm以下。其理由係若光熱轉換層的厚度較厚,則對光熱轉換層照射雷射光時所生成的熱容易擴散。例如使用為施體片材之光熱轉換層時,若熱從雷射光照射點朝面內方向擴散,則雷射光未照射的部分亦會有發生被轉印層剝離並轉印的可能性,故非屬較佳。
光熱轉換層的厚度下限值並無特別的限定,可配合近紅外線吸收粒子的近紅外線吸收特性等再行任意選擇。尤其,光熱轉換層的厚度較佳係500nm以上、更佳係1μm以上。其理由係若光熱轉換層的厚度為500nm以上,便可確保雷射光照射時所生成的熱量,因而在光熱轉換層內分散的近紅外線吸收粒子密度不會過高,能輕易維持光熱轉換層形狀。
針對本發明光熱轉換層之製造方法一構成例進行說明。
上述光熱轉換層係例如製造含有近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、及黏結劑成分的油墨,再將該油墨塗佈於基材上,使所塗佈油墨乾燥後,藉由使乾燥油墨硬化便可形成。
再者,含有近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、及黏結劑成分的油墨所塗佈之基材,係例如薄膜基材。該基材係可僅由薄膜基材構成,亦可使用在薄膜基材上形成任意層者。
所以,將含有近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、及黏結劑成分的油墨塗佈於基材上,並不侷限於直接將上述油墨塗佈於薄膜基材上的情況。例如亦包含在薄膜基材上形成後述中間層等,再於薄膜基材上所形成的該中間層上塗佈油墨之情況。依此在薄膜基材上配置任意層的情況,於塗佈油墨後,藉由使油墨乾燥、硬化,亦可形成光熱轉換層。
以下,針對本發明光熱轉換層的製造方法,依照(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的順序進行說明。
本發明的油墨係含有:上述近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、及上述黏結劑成分等。
以下,針對本發明油墨的製造步驟,依照(i)分散劑、(ii)溶媒、(iii)油墨的分散劑、溶媒添加量、(iv)粉碎‧分散步驟、(v)混合步 驟的順序進行說明。
分散劑係在形成油墨時為使近紅外線吸收粒子安定分散於溶媒中的添加劑,可使用公知各種分散劑。
尤其,較佳係具有官能基為含胺之基、羥基、羧基、或環氧基者。該等官能基係防止吸附並凝聚於複合鎢氧化物微粒子的表面上,具有即便在油墨中或光熱轉換層中仍可使本發明複合鎢氧化物微粒子均勻分散的效果。更佳係分子中具有該等官能基中之任一者的高分子系分散劑。
較佳係可使用例如:丙烯酸系高分子分散劑等高分子系分散劑或矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑、鋁系偶合劑等。
市售分散劑的較佳具體例,係可舉例如:日本Lubrizol(股)製SOLSPERSE3000、SOLSPERSE9000、SOLSPERSE11200、SOLSPERSE13000、SOLSPERSE13240、SOLSPERSE13650、SOLSPERSE13940、SOLSPERSE16000、SOLSPERSE17000、SOLSPERSE18000、SOLSPERSE20000、SOLSPERSE21000、SOLSPERSE24000SC、SOLSPERSE24000GR、SOLSPERSE26000、SOLSPERSE27000、SOLSPERSE28000、SOLSPERSE31845、SOLSPERSE32000、SOLSPERSE32500、SOLSPERSE32550、SOLSPERSE32600、SOLSPERSE33000、SOLSPERSE33500、SOLSPERSE34750、SOLSPERSE35100、SOLSPERSE35200、SOLSPERSE36600、SOLSPERSE37500、SOLSPERSE38500、 SOLSPERSE39000、SOLSPERSE41000、SOLSPERSE41090、SOLSPERSE53095、SOLSPERSE55000、SOLSPERSE56000、SOLSPERSE76500等;BYK-Chemie‧Japan(股)製Disperbyk-101、Disperbyk-103、Disperbyk-107、Disperbyk-108、Disperbyk-109、Disperbyk-110、Disperbyk-111、Disperbyk-112、Disperbyk-116、Disperbyk-130、Disperbyk-140、Disperbyk-142、Disperbyk-145、Disperbyk-154、Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbyk-165、Disperbyk-166、Disperbyk-167、Disperbyk-168、Disperbyk-170、Disperbyk-171、Disperbyk-174、Disperbyk-180、Disperbyk-181、Disperbyk-182、Disperbyk-183、Disperbyk-184、Disperbyk-185、Disperbyk-190、Disperbyk-2000、Disperbyk-2001、Disperbyk-2020、Disperbyk-2025、Disperbyk-2050、Disperbyk-2070、Disperbyk-2095、Disperbyk-2150、Disperbyk-2155、Anti-Terra-U、Anti-Terra-203、Anti-Terra-204、BYK-P104、BYK-P104S、BYK-220S、BYK-6919等;BASF Japan(股)公司製EFKA4008、EFKA4046、EFKA4047、EFKA4015、EFKA4020、EFKA4050、EFKA4055、EFKA4060、EFKA4080、EFKA4300、EFKA4330、EFKA4400、EFKA4401、EFKA4402、EFKA4403、EFKA4500、EFKA4510、EFKA4530、EFKA4550、EFKA4560、EFKA4585、EFKA4800、EFKA5220、EFKA6230、JONCRYL67、JONCRYL678、JONCRYL586、JONCRYL611、JONCRYL680、JONCRYL682、JONCRYL690、JONCRYL819、JONCRYL-JDX5050等; 味之素Fine-Techno(股)製AJISPER PB-711、AJISPER PB-821、AJISPER PB-822等。
溶媒係當製造油墨時為使近紅外線吸收粒子分散的溶媒,可從醇系、酮系、烴系、二醇系、水系等選擇各種溶劑。具體而言可舉例如: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、甲乙酮、甲丙酮、甲基異丁酮、環己酮、異佛爾酮等酮系溶劑;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、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯等二醇衍生物;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;二氯乙烷、氯苯等鹵化烴類等。該等之中,較佳係極性低的有機溶劑,特佳係異丙醇、乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、二甲酮、甲乙酮、甲基異丁酮、甲苯、丙二醇單甲醚醋酸酯、醋酸正丁酯等。
該等溶媒係可使用1種、或組合使用2種以上。
關於分散劑、溶媒的添加量並無特別的限定。
分散劑可配合近紅外線吸收粒子的添加量、與分散劑的分散性能等再行任意選擇其添加量。
再者,關於溶媒,可考慮在基材上塗佈油墨時的作業性、或塗佈後的乾燥步驟所需時間等,再行任意選擇其添加量。
再者,在油墨中,除上述近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、黏結劑之外,尚可視需要添加任意添加成分。例如為提高近紅外線吸收粒子的分散性,亦可添加界面活性劑等塗佈輔助劑。
製備油墨的方法並無特別的限定,藉由將上述成為油墨原料的材料,依成為所需比率的方式進行秤量、混合,便可製備。
藉由預先將近紅外線吸收粒子、分散劑、及溶媒施行粉碎‧分散,而製備分散液後,於所獲得分散液中添加黏結劑成分,便可形成油墨。將近紅外線吸收粒子、分散劑、及溶媒施行粉碎‧分散的方法,並無特別的限定,可使用例如:塗料振盪機、或超音波照射、珠磨機、砂磨機等實施。
分散液中的近紅外線吸收粒子之分散粒徑,較佳係1nm以上且200nm以下。
而,在該近紅外線吸收粒子的粉碎‧分散中,將矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,便依能確保該近紅外線吸收粒子的XRD峰頂強度比值為0.13以上的方式,設定粉碎‧分散的步驟條件。藉由該設定,分散液、油墨及施體片材便可發揮優異的光學特性。
將分散液與黏結劑成分予以混合形成油墨時,只要混合成二者能充分相混合的程度便可。所以,較佳係將分散液階段的近紅外線吸收粒子分散粒徑,設為在光熱轉換層中適宜的分散粒徑。
將分散液、與黏結劑成分予以混合的方法並無特別的限定,例如亦可採用與製備分散液時所使用粉碎‧分散手段為相同的手段,將分散液、與黏結劑成分予以混合。但,如上述,當製備油墨時,只要混合成分散液與黏結劑成分能充分相混合的程度便可,可較製備分散液時更加縮短混合時間。
將油墨塗佈於基材上的方法並無特別的限定,可利用例如棒塗法、凹版塗佈法、噴霧塗佈法、浸塗法等施行塗佈。
另外,薄膜基材並無特別的限定,可配合用途使用任意的薄膜基材。亦可使用例如與後述施體片材之情況同樣的薄膜基材。
在油墨的乾燥步驟中,將油墨乾燥的方法並無特別的限定。例如可配合所使用溶媒的沸點再行選擇加熱溫度施行乾燥。
在油墨的硬化步驟中,使經乾燥步驟而乾燥的油墨進行硬化之方法,並無特別的限定。可利用配合黏結劑成分的樹脂等之方法進行硬化。例如當黏結劑成分係紫外線硬化樹脂的情況,藉由照射紫外線便可進行硬化。又,當黏結劑成分係熱硬化樹脂的情況,藉由升溫至硬化溫度便可進行硬化。
藉由以上步驟,便可獲得本發明的光熱轉換層。本發明的光熱轉換層係可使用於要求吸收雷射光、使熱生成的光熱轉換層之各種用途,其用途並無特別的限定,可適用為例如施體片材的光熱轉換層。
薄膜基材21係支撐著光熱轉換層22與被轉印層23的層。而,對施體片材20照射雷射光時,例如從薄膜基材21另一面21B,照射波長1000nm附近的雷射光。所以,薄膜基材21為使該雷射光能穿透至光熱轉換層22,特佳係近紅外區域光的穿透性優異。又,為能利用目視或可見光感測器等檢測施體片材20中之例如異物或塗佈不均等缺陷,薄膜基材21較佳亦是可見光的穿透性優異。
所以,薄膜基材21較佳係使用可見光及近紅外區域光的穿透性優異之材料。具體而言可將從例如玻璃、或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸、胺甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合體、氯乙烯、氟樹脂等之中選擇1種以上的材料,使用為薄膜基材21。
薄膜基材21的厚度並無特別的限定,可配合薄膜基材21所使用材料的種類、或者對施體片材所要求可見光或近紅外光的穿透性等,再行任意選擇。
薄膜基材21的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。其理由係藉由將薄膜基材21的厚度設為200μm以下,便可提高可見光或近紅外光的穿透性,故 較佳。又,其理由係藉由將薄膜基材21的厚度設為1μm以上,便會支撐著在薄膜基材21上所形成的光熱轉換層22等,特別能防止施體片材20發生破損。
被轉印層23係藉由對施體片材20照射雷射光,而從施體片材20上剝離並轉印的層,其構成並無特別的限定,可設為任意層。又,圖2所示係被轉印層23由單層構成的例子,惟並不侷限於該形態,例如亦可構成由二層以上形成的被轉印層23。
如前述,施體片材20係例如可使用於形成有機電激發光元件時。所以,被轉印層23亦可依含有例如從構成有機電激發光元件的電洞注入層、電洞輸送層、有機發光層、電子輸送層、黏合層、電子輸送層等之中選擇一層以上的方式構成。
另外,被轉印層23的形成方法並無特別的限定,可配合構成層的材料種類,利用任意方法形成。
再者,施體片材20並不僅使用於形成有機電激發光元件的情況,亦可使用於形成電子電路、電阻器、電容器、二極體、整流器、記憶體元件、電晶體等各種電子裝置;或光導波路等各種光裝置等等的情況。所以,被轉印層23係可配合用途設為任意構成。
截至此針對施體片材一構成例進行說明,惟施體片材的構成並不侷限於該形態,亦可更進一步追加任意層。例如亦可在光熱轉換層22、與被轉印層23之間設置中間層,構成為抑制被轉印層23的轉印部分遭損傷與污染。
中間層的構成並無特別的限定,可由例如:高分子薄膜、金屬層、無機層(例如二氧化矽、二氧化鈦等無機氧化物層)、有機/無機複合層等構成。
施體片材各層的積層順序亦不侷限於圖2的形態。例如亦可在薄膜基材21之一面21A上配置被轉印層23,並在另一面21B上配置光熱轉換層22。
以上,針對本發明施體片材一構成例進行說明,本發明的施體片材係具有上述本發明的光熱轉換層。而,該本發明的光熱轉換層為提高可見光的穿透率,即便隔著光熱轉換層,仍可利用目視或可見光感測器等檢測施體片材內的缺陷,且可利用檢查除去有缺陷的體片材。所以,可提高使用施體片材製作有機電激發光元件等電子裝置或光裝置等之時的良率。又,因為本發明光熱轉換層的霧度低,因而本發明光熱轉換層係屬於能提升利用雷射光照射進行有機電激發光元件等轉印精度的施體片材。
以下,列舉具體的實施例進行說明,惟本發明並不侷限於此等實施例。在以,下的實施例1~19與比較例1~5中,製作光熱轉換層與施體片材,並施行評價。
依照以下的順序製作光熱轉換層。
在水0.330kg中溶解Cs2CO3:0.216kg,將其添加於H2WO4:1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥,便獲得目標組成Cs0.33WO3的混合粉體。
其次,使用高頻電漿反應裝置,利用真空排氣裝置將反應系統內抽真空至約0.1Pa(約0.001Torr)後,利用氬氣完全取代而形成1氣壓的流通系統。然後,依30L/min流量將作為電漿氣體之氬氣導入於反應容器內,並從鞘流氣供應口螺旋狀地依氬氣55L/min與氦氣5L/min流量導入鞘流氣。然後,對高頻電漿生成用水冷銅線圈施加高頻電力,使高頻電漿生成。此時,為使具有10000~15000K高溫部的熱電漿生成,便將高頻電力設為40KW。
依上述條件使高頻電漿生成後,便一邊從氣體供應裝置依9L/min流量供應作為載氣之氬氣,一邊將上述混合粉體依50g/min比例供應至熱電漿中。
其結果,混合粉體在熱電漿中瞬間蒸發,並在到達電漿尾焰部的過程中急冷凝固而微粒化。該生成的微粒子累積於回收過濾器上。
回收該累積的微粒子,使用粉末X射線繞射裝置(Spectris股份有限公司PANalytical製X' Pert-PRO/MPD),利用粉末X射線繞射法(θ-2 θ法)測定X射線繞射圖案。
施行所獲得微粒子的粉末X射線繞射測定,結果鑑定為六方晶 Cs0.33WO3單相。又,使用該X射線繞射圖案,利用裏特沃爾德(Rietveld)解析法施行結晶構造解析,結果所獲得微粒子的晶粒徑係24.7nm。又,所獲得微粒子的X射線繞射圖案之峰頂強度值係4200計數。
利用ICP發光分析法調查所獲得微粒子的組成。其結果,Cs濃度係13.6質量%,W濃度係65.3質量%,Cs/W莫耳比係0.29。除Cs與W以外其餘均係氧,確認到並未存在含有1質量%以上的其他雜質元素。
其次,將所獲得複合鎢氧化物微粒子20重量份、甲基異丁酮64重量份、以及具有官能基為含胺之基之丙烯酸系高分子分散劑(胺值48mgKOH/g、分解溫度250℃的丙烯酸系分散劑)(以下記載為「分散劑a」)16重量份予以混合,而製備3kg漿料。將該漿料與球珠一起丟入介質攪拌研磨機中,施行1小時粉碎分散處理。又,介質攪拌研磨機係使用臥式圓筒形環狀式(Ashizawa Finetech股份有限公司製),容器內壁與轉子(旋轉攪拌部)的材質係設為氧化鋯。又,球珠係使用直徑0.1mm的YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia:氧化釔穩定化的氧化鋯)製球珠。轉子的旋轉速度設為14rpm/秒,依漿料流量0.5kg/min施行粉碎分散處理,獲得實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散液。
實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散液中所含複合鎢氧化物微粒子、即經粉碎分散處理後的複合鎢氧化物微粒子,其X射線繞射 圖案之峰頂強度值係3000計數,尖峰位置係2 θ=27.8°。
另一方面,準備矽粉末標準試料(NIST製、640c),測定以該矽粉末標準試料之(220)面為基準的尖峰強度值,結果為19800計數。所以,得知將該標準試料的尖峰強度值設為1時,實施例1的經粉碎分散處理後的複合鎢氧化物微粒子之XRD尖峰強度比值係0.15。
再者,實施例1的經粉碎分散處理後的複合鎢氧化物微粒子之晶粒徑係16.9nm。
再者,使用根據動態光散射法的粒徑測定裝置(大塚電子股份有限公司製ELS-8000),測定實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散液之分散粒徑,結果為70nm。又,粒徑測定的設定係將粒子折射率設為1.81,粒子形狀設為非球形。又,背景係使用甲基異丁酮進行測定,溶媒折射率設為1.40。
其次,在所獲得複合鎢氧化物微粒子分散液中,混合入紫外線硬化樹脂與甲基異丁酮,而製作實施例1的油墨,於厚度50μm的PET薄膜上,使用棒塗機(井元製作所製IMC-700)施行塗佈而形成塗佈膜,該塗佈膜施行80℃、60秒鐘乾燥而使溶媒蒸發。然後,施行紫外線照射而使塗佈膜硬化,藉此便在薄膜基材上製作含有複合鎢氧化物微粒子的光熱轉換層。
在光熱轉換層中分散的複合鎢氧化物微粒子之分散粒徑,經使用穿透式電子顯微鏡影像的影像處理裝置進行計算,結果係18nm。又,由TEM影像計算光熱轉換層的膜厚係2.5μm。
由光熱轉換層所構成片材的光學特性,利用分光光度計(日立製作所製U-4100),在波長200nm~2600nm範圍內依5nm間隔進行測定。即便僅針對使用薄膜基材的情況,亦同樣地測定光學特性,再藉由從上述測定值中扣減掉,便計算出光熱轉換層的光學特性,結果日射穿透率係35.2%。
再者,使用霧度計(村上色彩技術研究所製HM-150),根據JIS K 7105施行霧度評價。
評價結果係示於表1。
在所製作的光熱轉換層上更進一步形成被轉印層,而形成施體片材。施體片材係形成為圖2所說明的構造。
具體而言,在光熱轉換層22的上面形成被轉印層23。被轉印層23係從光熱轉換層22側起依序積層著電子輸送層、有機發光層、電洞輸送層、及電洞注入層。
被轉印層23中所含的各層,係依以下的方式進行成膜。
電子輸送層係將Alq3[tris(8-quinolinolato)aluminium(III),參(8-羥基喹啉)鋁(III)]利用蒸鍍法進行成膜,而形成膜厚20nm。
再者,有機發光層係將在屬於電子輸送性主體材料的ADN(anthracene dinaphtyl,二萘基蒽)中,依2.5重量%混合著屬於藍色發光性客體材料的4,4'≡雙[2≡{4≡(N,N≡二苯胺基)苯基}乙烯基]聯苯(DPAVBi)之材料利用蒸鍍法進行成膜,而形成膜厚約25nm。
電洞輸送層係將α-NPD[4,4-bis(N-1-naphthyl-N-phenylamino)biphenyl,4,4-雙(N-1-萘基-N-苯胺基)聯苯]利用蒸鍍法施行成膜,而形成膜厚30nm。
電洞注入層係將m-MTDATA[4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine,4,4,4-參(3-甲苯基苯胺基)三苯胺]利用蒸鍍法施行成膜,而形成膜厚10nm。
針對所獲得施體片材,從薄膜基材側目視被轉印層23,而進行其狀態確認。
將實施例1所記載Cs2CO3與H2WO4的混合粉體,在氮氣與氫氣混合氣體環境下,依800℃施行煅燒而轉變為Cs0.33WO3所示複合鎢氧化物,使用為丟入高頻電漿反應裝置中的原料。除此之外其餘均依照與實施例1同樣的方法,製造實施例2的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得實施例2的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Cs0.33WO3單相。
針對所獲得實施例2的複合鎢氧化物微粒子與其分散液,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1。
在水0.330kg中溶解Rb2CO3:0.148kg,再將其添加於H2WO4:1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥,便獲得目標組成Rb0.32WO3的混合粉體。
除將上述混合粉體使用為丟入高頻熱電漿反應裝置中的原料之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,製造實施例3的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得實施例3的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Rb0.32WO3單相。
針對所獲得實施例3的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1所示。
在水0.330kg中溶解K2CO3:0.375kg,將其添加於H2WO4:1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥,便獲得目標組成K0.27WO3的混合粉體。
除將上述混合粉體使用為丟入高頻熱電漿反應裝置中的原料之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,製造實施例4的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得實施例4的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶K0.27WO3單相。
又,針對所獲得實施例4的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於如表1。
在水0.330kg中溶解TlNO3:0.320kg,將其添加於H2WO4: 1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥,便獲得目標組成Tl0.19WO3的混合粉體。
除將上述混合粉體使用為丟入高頻熱電漿反應裝置中的原料之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,製造實施例5的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得實施例5的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Tl0.19WO3單相。
針對所獲得實施例5的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1。
在水0.330kg中溶解BaCO3:0.111kg,將其添加於H2WO4:1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥,便獲得目標組成Ba0.14WO3的混合粉體。
除將上述混合粉體使用為丟入高頻熱電漿反應裝置中的原料之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,製造實施例6的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得實施例6的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Ba0.14WO3單相。
針對所獲得實施例6的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1。
在水0.330kg中溶解K2CO3:0.0663kg與Cs2CO3:0.0978kg,將其添加於H2WO4:1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥,便獲得目標組成K0.24Cs0.15WO3的混合粉體。
除將上述混合粉體使用為丟入高頻熱電漿反應裝置中的原料之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,製造實施例7的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得實施例7的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶K0.24Cs0.15WO3相。
針對所獲得實施例7的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1。
在水16.5g中溶解Cs2CO3:10.8g,將該溶液添加於H2WO4:50g中,經充分攪拌後,施行乾燥。對該乾燥物一邊供應以N2氣體為載氣的2%H2氣體,一邊加熱,依800℃溫度施行30分鐘煅燒。然後,利用在N2氣體環境下依800℃施行90分鐘煅燒的固相法,獲得實施例8的複合鎢氧化物微粒子。
除此之外,其餘與實施例1同樣地製造實施例8的複合鎢氧化物微粒子分散液。但,利用介質攪拌研磨機進行的粉碎‧分散處理時間係設為4小時。
所獲得實施例8的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Cs0.33WO3單相。
針對所獲得實施例8的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1。
在水0.330kg中溶解Cs2CO3:0.216kg,再將所獲得溶液添加於H2WO4:1.000kg中,經充分攪拌後,施行乾燥獲得乾燥物。一邊供應以N2氣體為載氣的5%H2氣體,一邊加熱該乾燥物,依800℃溫度施行1小時煅燒。然後,更進一步利用在N2氣體環境下依800℃施行2小時煅燒的固相法,獲得複合鎢氧化物。
將所獲得複合鎢氧化物20重量份、與水80重量份予以混合,製備約3kg漿料。另外,該漿料中並沒有添加分散劑。將該漿料與球珠一起丟入介質攪拌研磨機中,施行4小時粉碎分散處理。又,介質攪拌研磨機係使用臥式圓筒形環狀式(Ashizawa Finetech股份有限公司製),容器內壁與轉子(旋轉攪拌部)的材質係設為氧化鋯。又,球珠係使用直徑0.1mm的YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia:氧化釔穩定化的氧化鋯)製球珠。轉子的旋轉速度設為14rpm/秒,依漿料流量0.5kg/min施行粉碎分散處理,獲得複合鎢氧化物微粒子水分散液。
經測定實施例9的複合鎢氧化物微粒子水分散液之分散粒徑,結果為70nm。另外,分散粒徑測定的設定係將粒子折射率設為1.81,粒子形狀設為非球形。又,背景係使用水進行測定,溶媒折射率設為1.33。
其次,將所獲得複合鎢氧化物微粒子水分散液約3kg利用大氣乾燥機施行乾燥處理,獲得實施例9的複合鎢氧化物微粒子。另外,大氣乾燥機係使用恆溫烤箱SPH-201型(ESPEC股份有限公司製),乾燥溫度設為70℃,乾燥時間設為96小時。
測定實施例9的複合鎢氧化物微粒子之X射線繞射圖案,經施行相鑑定,結果所獲得微粒子鑑定為六方晶Cs0.33WO3單相。又,所獲得微粒子的X射線繞射圖案之峰頂強度值係4200計數,尖峰位置係2 θ=27.8°,晶粒徑係23.7nm。另一方面,準備矽粉末標準試料(NIST製、640c),測定以該矽粉末標準試料之(220)面為基準的尖峰強度值,結果為19800計數。所以,得知將該標準試料的尖峰強度值設為1時,實施例1的經粉碎分散處理後的複合鎢氧化物微粒子之XRD尖峰強度比值係0.21。
利用ICP發光分析法調查所獲得微粒子的組成。其結果,Cs濃度係15.2質量%,W濃度係64.6質量%,Cs/W莫耳比係0.33。除Cs與W以外其餘均係氧,確認到並未存在含有1質量%以上的其他雜質元素。
又,使所獲得複合鎢氧化物微粒子20重量份,分散於溶媒的甲基異丁酮64重量份與分散劑a:16重量份中,獲得實施例9的50g複合鎢氧化物微粒子分散液。
經測定實施例9的複合鎢氧化物微粒子分散液之分散粒徑,結果係80nm。另外,分散粒徑測定的設定係將粒子折射率設為1.81,粒子形狀設為非球形。又,背景係使用甲基異丁酮進行測定,溶媒 折射率設為1.40。
在所獲得實施例9的硬化膜中分散的複合鎢氧化物微粒子之分散粒徑,經使用穿透式電子顯微鏡影像的影像處理裝置進行計算,結果係23nm,呈現與上述晶粒徑23.7nm大致同值。
再者,針對所獲得實施例9的硬化膜之穿透率,在波長200nm~2600nm範圍內依5nm間隔進行測定,結果日射穿透率係38.3%。
實施例9的評價結果係示於表1。
除將利用大氣乾燥機施行的乾燥處理,變更為利用真空攪拌搗碎機施行真空乾燥處理之外,其餘均依照與實施例9同樣的方法,製造實施例10的複合鎢氧化物微粒子、與複合鎢氧化物微粒子分散液。真空攪拌搗碎機係使用石川式攪拌搗碎機24P型(田島化學機械股份有限公司製),且真空乾燥處理時之乾燥溫度係設為80℃,乾燥時間係設為32小時,混練攪拌機的旋轉頻率係設為40Hz,真空容器內的壓力係設為0.001MPa以下。
針對所獲得實施例10的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於如表1。
除將利用大氣乾燥機施行的乾燥處理,變更為利用噴霧乾燥機 施行噴霧乾燥處理之外,其餘均依照與實施例9同樣的方法,製造實施例11的複合鎢氧化物微粒子、與複合鎢氧化物微粒子分散液。噴霧乾燥機係使用噴霧乾燥機ODL-20型(大川原化工機股份有限公司製)。
針對所獲得實施例11的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。評價結果係示於表1。
除將利用介質攪拌研磨機施行的粉碎分散處理時間變更為2小時之外,其餘均依照與實施例9同樣的方法,製造實施例12~14的複合鎢氧化物微粒子、與複合鎢氧化物微粒子分散液。但,利用介質攪拌研磨機進行的粉碎分散處理時間係設為2小時。
針對所獲得實施例12~14的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。該製造條件與評價結果係示於表1。
除在製備漿料時,將複合鎢氧化物20重量份、與丙二醇單乙醚80重量份予以混合之外,其餘均依照與上述實施例12同樣的方法,製造實施例15~17的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
針對所獲得實施例15~17的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。另外,測 定分散粒徑時,背景係利用丙二醇單乙醚測定,溶媒折射率設為1.40。評價結果係示於表1。
依照與實施例1的方法同樣地獲得複合鎢氧化物微粒子。然後,將所獲得微粒子20重量、甲基異丁酮64重量份、及分散劑a:16重量份予以混合,製備50g漿料。對該漿料利用超音波均質機(日本精機製作所股份有限公司製US-600TCVP)施行1小時分散處理,獲得實施例18的複合鎢氧化物微粒子分散液。
針對所獲得實施例18的複合鎢氧化物微粒子分散液、及其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。該評價結果係示於表1。
除為變更在PET薄膜上形成光熱轉換層時的塗佈膜膜厚,而變更棒塗機規格之外,其餘與實施例1同樣地形成光熱轉換層,並製作實施例19的施體片材。從TEM影像測得光熱轉換層(硬化膜)的膜厚係3.0μm。
針對所獲得實施例19的塗佈膜、及其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。該評價結果係示於表1。
除在比較例1中,將載氣流量變更為3L/min、將原料供應速度變更為15g/min,在比較例2中,將電漿氣體流量變更為15L/min 之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,獲得比較例1與2的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得比較例1與比較例2的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Cs0.33WO3相。
針對所獲得比較例1與2的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。該評價結果係示於表1。
其次,調整比較例1的複合鎢氧化物微粒子分散液、實施例1所使用的紫外線硬化樹脂、及甲基異丁酮的混合比例,形成膜厚2.5μm、波長1000nm之穿透率5%的光熱轉換層。
針對該波長1000nm之穿透率5%、膜厚2.5μm的比較例1之光熱轉換層,與實施例1同樣地進行光學特性測定,結果可見光穿透率25%、日射穿透率13%、霧度5%,且經利用目視確認,得知難謂屬透明。
除為使具有5000~10000K高溫部的熱電漿生成,而將高頻電力設為15KW之外,其餘均依照與實施例1同樣的方法,獲得比較例3的複合鎢氧化物微粒子與複合鎢氧化物微粒子分散液。
所獲得比較例3的複合鎢氧化物微粒子,利用粉末X射線繞射測定的結果,鑑定為六方晶Cs0.33WO3相。
針對所獲得比較例3的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。該製造條件與評 價結果係示於表1。
除將獲得實施例9的複合鎢氧化物微粒子水分散液而施行4小時粉碎分散處理時間,設為施行40小時粉碎分散處理之外,其餘均依照與實施例9同樣的方法,獲得比較例4的複合鎢氧化物微粒子水分散液。
針對所獲得比較例4的複合鎢氧化物微粒子、及其分散液、其塗佈膜、其硬化膜,施行與實施例1同樣的評價。該評價結果係示於表1。
將近紅外線吸收粒子,由複合鎢氧化物微粒子變更為碳黑,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、及溶媒施行粉碎‧分散,而製備得分散液。分散液中含有碳黑10質量%。
分散劑係與實施例1同樣地使用分散劑a,且依在分散液中的比例成為5重量%的方式秤量。
溶媒係使用甲基異丁酮,且依在分散液中的比例成為85重量%的方式秤量。
此處,針對比較例5的分散液內之碳黑粒子分散粒徑,與實施 例1同樣地施行測定,結果確認為17nm。
其次,將所獲得比較例5的分散液、與黏結劑成分予以混合,而製備得油墨。本比較例的黏結劑成分,係與實施例1同樣地使用UV-3701。
相對於比較例5的分散液100重量份,混合UV-3701:100重量份,而形成含有碳黑粒子的比較例5之油墨。
另外,形成油墨後,亦針對碳黑粒子的分散粒徑,與實施例1同樣地施行測定,結果確認為17nm。
其次,將所獲得油墨(塗佈液),在厚度50μm的PET薄膜上,使用棒塗機施行塗佈而形成塗佈膜。然後,與實施例1同樣地施行乾燥,再照射紫外線使硬化,而獲得光熱轉換層。
與實施例1同樣地對薄膜基材截面施行TEM觀察,結果確認到光熱轉換層厚度約2.5μm。
與實施例1同樣地計算出光熱轉換層的可見光穿透率、與波長1000nm的光穿透率,結果確認到可見光穿透率係2%。又,確認到波長1000nm的光穿透率係13%,霧度係98.2%。
再者,在所製作的光熱轉換層上,與實施例1同樣地更進一步形成被轉印層,而形成施體片材。
由表1中得知,實施例1~19的複合鎢氧化物微粒子,相較於比較例1~4的複合鎢氧化物微粒子,能發揮日射穿透率45%以下的優異近紅外線遮蔽特性。
再者,實施例1~19的分散液中所含複合鎢氧化物微粒子,係上述複合鎢氧化物微粒子的XRD峰頂強度相對於矽粉末標準試料(NIST製、640c)(220)面的XRD尖峰強度比為0.13以上,且晶粒為達條件以上,沒有異相的複合鎢氧化物微粒子。又,實施例的硬化膜中,因為複合鎢氧化物微粒子的分散粒徑與晶粒徑大致同值,因而可認為屬於單結晶的複合鎢氧化物微粒子。
另一方面,比較例1~4的峰頂強度比未滿0.13,且日射穿透率為48%以上。比較例5的霧度為98.2%。
另外,各實施例所製作的施體片材,從薄膜基材側利用目視可確認到被轉印層狀態,但關於各比較例所製作的施體片材,光熱轉換層的透明性不足,無法利用目視確認被轉印層狀態。
Claims (5)
- 一種光熱轉換層,係含有近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分;上述近紅外線吸收粒子係將矽粉末標準試料(NIST製、640c)的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,XRD峰頂強度比值為0.13以上的複合鎢氧化物微粒子;上述複合鎢氧化物微粒子係晶粒徑為10nm以上且200nm以下、且非晶相體積比率為50%以下;上述複合鎢氧化物微粒子係由化學式MyWOz(其中,M係從Cs、Rb、K、Tl及Ba所構成群組中選擇之1種以上的元素;0.1≦y≦0.5、2.2≦z≦3.0)所示,且具有六方晶的結晶構造。
- 如請求項1之光熱轉換層,其中,上述光熱轉換層的厚度係5μm以下。
- 如請求項1或2之光熱轉換層,其係塗佈於基材上且含有上述近紅外線吸收粒子、分散劑、溶媒、及上述黏結劑成分的油墨乾燥硬化物。
- 一種施體片材,係具備有:請求項1至3中任一項之光熱轉換層、薄膜基材、及被轉印層。
- 一種光熱轉換層之製造方法,係含有近紅外線吸收粒子、與黏結劑成分的光熱轉換層之製造方法,其中,上述近紅外線吸收粒子係由化學式MyWOz(其中,M係從Cs、Rb、K、Tl及Ba所構成群組中選擇之1種以上的元素;0.1≦y≦0.5、2.2≦z≦3.0)所示,且具有六方晶的結晶構造之複合鎢氧化物微粒子;將上述複合鎢氧化物微粒子,依矽粉末標準試料(NIST製、640c) 的(220)面之XRD尖峰強度值設為1時,其XRD峰頂強度比值成為0.13以上、且晶粒徑成為10nm以上且200nm以下、且非晶相體積比率為50%以下的方式製造而獲得;一邊將上述XRD峰頂強度比值維持為0.13以上、且將上述晶粒徑維持為10nm以上且200nm以下、且將上述非晶相體積比率維持為50%以下,一邊將上述所獲得複合鎢氧化物微粒子添加於上述黏結劑成分中。
Applications Claiming Priority (3)
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