CN104024362A - 光学部件用粘结剂组合物、粘结片、光学部件及显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种光学部件用粘结剂组合物,其尺寸稳定性优良,在湿热环境下能发挥优良的防漏光性能和耐久性,特别能满足显示器薄型化要求的物性并有效防止玻璃基板的弯曲。本发明涉及的光学部件用粘结剂组合物的特征是,含有(A):将含有下述比例的下述(a-1)~(a-3)的单体混合物进行共聚得到的(甲基)丙烯酸系共聚合物:55~94重量份的(a-1)没有官能团的(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸叔丁酯除外);5~40重量份的(a-2)(甲基)丙烯酸叔丁酯;1~5重量份的(a-3)具有羟基的(甲基)丙烯酸系单体;其中(a-1)~(a-3)的合计为100重量份;(B):异氰酸酯系交联剂和异氰酸酯以外的交联剂的组合。
Description
技术领域
本发明涉及光学部件用粘结剂组合物及使用其的粘结片、附有粘结剂层的光学部件及其平板显示器,所述光学部件用粘结剂组合物具有优良的尺寸稳定性和湿热耐久性,能够在高温高湿环境下有效地防止漏光或剥落。
背景技术
对于面向平板显示器(FPD)领域的粘结剂,伴随着显示器的大型化和LED方式的普及,高画质、高耐用性的要求正变得越来越高。
例如,FPD中的子类液晶显示器(LCD)由液晶面板、背光和周边电路组成。该液晶面板通常由偏光板、具有透明电极的玻璃基板、彩色滤光片等各层构成,从而获得上述玻璃基板夹持液晶的结构。
上述偏光板由不同材料的多层结构而构成,各材料分别具有不同的物理、化学特性。因此,特别是在FPD的制造中,存在在高温、高湿环境下实施的工序,在这种环境下,由于收缩和膨胀,各层的尺寸变化的程度不同,而且这些不同的程度也很大。因此,偏光板的整体缺乏尺寸稳定性。
由于这种尺寸变化,对偏光板整体的以漏光和耐久性为代表的各种性能会产生各种各样的影响。而且已知,在偏光板等的各光学薄膜之间的粘结或玻璃基板与偏光板的粘结中使用的粘结剂的种类对上述的漏光和耐久性会产生影响。
这里,对于上述粘结剂的种类,为了解决由于偏光板的尺寸变化而引起的漏光、高温高湿环境下的剥落,可着眼于构成粘结剂的聚合物的硬度特性等各种特性,为了发现良好的防漏光性能及实现确保高耐久性而进行了研究。
例如,着眼于硬度特性的粘结剂,由于在湿热环境下也不容易变形和起泡等,因此在偏光板收缩时的耐应力性和耐久性优良,容易得到比较好的防漏光特性和耐久性。然而,如果进行FPD的大型化,在以前的尺寸下不是问题的漏光和一点点的起泡也会变得显眼,因此成为问题。因此,对于这种高度化的特性要求,利用以往的粘结剂不能充分的应对。
特别是针对显示器的薄型化,已知随着湿热环境下偏光板收缩时的尺寸变化,液晶盒上使用的薄玻璃基板会发生弯曲(Bending)。由于该玻璃基板的弯曲,会发生漏光或画面的扭曲,这在显示器薄型化方面成为问题而被提出。
对于这些问题,着眼于粘结剂系的聚合物特性,为了解决问题而进行了研究。
例如专利文献1公开了一种粘结剂组合物,作为在偏光板、相位差板和防反射薄膜等贴合中使用的粘结剂,含有:至少将96.5~99.9质量份的具有碳原子数1~16的烷基的单体和0.1~1质量份的具有羧基的单体共聚得到的共聚体聚合物,以及相对于100质量份上述共聚物的0.05~1质量份的金属螯合物系固化剂,以及相对于100质量份上述共聚物的0.05~1质量份的异氰酸酯系固化剂。
作为具有上述烷基的单体的例子,列举了(甲基)丙烯酸正丁酯或(甲基)丙烯酸叔丁酯,进一步地,在专利文献1中有如下记载,作为上述共聚体聚合物的构成单体,也可使用2质量份以下的具有羟基的单体(例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2009-132752号公报
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种光学部件用粘结剂组合物,所述粘结剂组合物的尺寸稳定性优异,即使在湿热环境下也能发挥优异的防漏光性能和耐久性,特别能满足显示器薄型化要求的物理性能并有效防止玻璃基板的弯曲(Bending)。
解决问题的方法
本发明人,着眼于聚合物的硬度特性进行了研究,发现了通过对(甲基)丙烯酸共聚物用规定的组合交联剂进行交联,在粘结剂组合物中可同时实现优良的硬度特性和一定的应力缓和性,所述(甲基)丙烯酸共聚物通过将含有规定的比例的特定的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯和具有羟基的(甲基)丙烯酸系单体的混合物共聚得到;例如在使偏光板贴合中使用该组合物时,可有效抑制在湿热环境下伴随偏光板收缩而产生的玻璃基板的弯曲,得到了良好的防漏光性和耐久性,从而完成本发明。
即,本发明的光学部件用粘结剂组合物的特征在于含有:
(A):将按照下述的比例含有下述(a-1)~(a-3)的单体混合物共聚得到的(甲基)丙烯酸系共聚合物:
(a-1)没有官能团的(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸叔丁酯除外)55~94重量份;
(a-2)(甲基)丙烯酸叔丁酯5~40重量份;
(a-3)具有羟基的(甲基)丙烯酸系单体1~5重量份;
(其中(a-1)~(a-3)的合计为100重量份)
(B):异氰酸酯系交联剂和异氰酸酯系交联剂以外的交联剂的组合。
上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,来自具有羧基的单体的结构单元的含量优选不足1重量%,更优选不足0.1重量%。
进一步地,上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,优选实质上不含有羟基以外的官能团。
另外,上述(B)优选含有金属螯合物系交联剂,特别地作为(B),更优选含有苯二甲基二异氰酸酯系化合物和铝螯合物系化合物。在本发明的光学部件用粘结剂组合物中,相对于100重量份上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A),上述(B)通常为0.05~0.5重量份。
本发明的光学部件用粘结剂组合物,相对于100重量份上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A),含有0.01~0.3重量份的硅烷偶联剂。
将本发明的光学部件用粘结剂组合物作为粘结剂层的成分使用,可得到在基材薄膜上形成的粘结剂层而构成的粘结片。
另外,附着了该粘结剂层的光学部件也包含在本发明的范围内,其是在光学部件的至少一面上形成了粘结剂层的附着了粘结剂层的光学部件,上述粘结剂层是以含有本发明的光学部件用粘结剂组合物作为特征。
本发明的平板显示器以具有附着了上述粘结剂层的光学部件为特征。
发明的效果
本发明提供了尺寸稳定性优良,即使在高温高湿环境下也可发挥优良的防漏光性和耐久性,特别能满足显示器薄型化要求的物理性能并有效防止玻璃基板的弯曲(Bending)的光学部件用粘结剂组合物。
附图说明
图1为显示实施例中的Bending特性测定的测定点的模式图。
图2显示了在实施例中漏光尺寸的测定中,显示了从漏光发生部分的角的距离d。
具体实施方式
以下依次说明本发明的光学部件用粘结剂组合物(以下称“本发明的组合物”)以及使用其的粘结片、附着了粘结剂层的光学部件及平板显示器。而且,在本说明书中,(甲基)丙烯酸指的是甲基丙烯酸或丙烯酸,(甲基)丙烯酸酯指的是甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯。
[光学部件用粘结剂组合物]
(A)(甲基)丙烯酸系共聚物
本发明的组合物的构成成分的(甲基)丙烯酸系共聚物(A)是通过将按照特定的比例含有上述的特定的单体成分(a-1)~(a-3)的单体混合物共聚得到。以下分别说明这些单体。
<(a-1)没有官能团的(甲基)丙烯酸酯类((甲基)丙烯酸叔丁酯除外)>
本发明中使用的(甲基)丙烯酸酯(a-1)是指除(甲基)丙烯酸叔丁酯以外的(甲基)丙烯酸酯,且没有官能团。在本说明书中所述的官能团是指与后述的交联剂组合(B)中的交联剂具有反应性的基团,作为例子,可列举:羟基、羧基、环氧基、氨基、酰胺基、叔胺基等。
按照与这种交联剂组合(B)不会发生交联反应的方式来设计(甲基)丙烯酸酯(a-1),以(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的交联点为原则,通过对后述来自(甲基)丙烯酸系单体(a-3)的结构单元进行限定,防止发生过度的交联反应,经此赋予本发明的组合物以硬度特性和一定的应力缓和性。
对于本发明中使用的(甲基)丙烯酸酯(a-1),通常其均聚物的玻璃化转变温度(以下简称Tg)为-60℃以下。
在本说明书中的上述Tg,除有特殊说明,是指由测定Tg的试验片(均聚物)在N2的环境下,在-60℃至180℃的范围内,以10℃/分的比例使其升温,用DSC(示差扫描热量计DSC8230)进行热量测定来求得的玻璃化转变温度。另外,测定按照JIS(日本工业标准)K7121(塑料的转变温度测定方法)来进行。
另外,对于均聚物的玻璃化转变温度(Tg(℃)),也可参照《Polymer Handbook第三版》(John wiley&Sons,Inc.发行)中记载的各种单独聚合体(均聚物)的玻璃化转变温度(Tg(K))。
这样的在一定温度以上Tg的(甲基)丙烯酸酯(a-1)和后述的(甲基)丙烯酸叔丁酯组合使用得到的(甲基)丙烯酸系共聚物(A),可赋予共聚物(A)以更加优良的硬度特性,因而优选。这有助于本发明的组合物获得优良的尺寸稳定性和湿热耐久性。
作为这种(甲基)丙烯酸酯(a-1)可使用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯等的具有直链烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯;
(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸异辛酯等具有支链烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯;
(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯乙氧基酯、(甲基)丙烯酸三环戊烯酯、(甲基)丙烯酸1-金刚烷基酯等具有脂环基的(甲基)丙烯酸酯;
(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙基酯、苯乙烯氧化物改性的(甲基)丙烯酸酯(phenol ethylene oxide modified(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸苯氧基丙基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸2-萘乙基酯、(甲基)丙烯酸2-(4-甲氧基-1-萘氧基)乙基酯等具有芳香环基的(甲基)丙烯酸酯;
(甲基)丙烯酸甲氧乙基酯、(甲基)丙烯酸乙氧乙基酯、甲氧基环氧乙烯改性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙氧乙基酯等(甲基)丙烯酸烷氧基酯。
在这些化合物中,从硬度特性的观点出发,优选具有直链烷基的(甲基)丙烯酸酯、具有支链烷基的(甲基)丙烯酸酯和具有芳香族环基的(甲基)丙烯酸酯,特别优选(甲基)丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯。
以上说明的(甲基)丙烯酸酯(a-1),可单独使用1种或将2种以上组合使用。
<(a-2)(甲基)丙烯酸叔丁酯>
通过将(甲基)丙烯酸叔丁酯(a-2)和上述(甲基)丙烯酸酯(a-1)作为共聚单体组合使用来作为(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的结构单元,赋予了共聚物(A)以良好的硬度特性。这有助于本发明的组合物获得优良的尺寸稳定性和湿热耐久性。
另外,在本发明中,可使用丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯中的一种,也可使用两种。
<(a-3)具有羟基的(甲基)丙烯酸系单体>
本发明中使用的(甲基)丙烯酸系单体(a-3)具有一个或多个羟基,且通常不具有其他官能团。
将该单体(a-3)加入到(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,因此共聚物(A)具有羟基,该羟基与后述的交联剂组合(B)发生交联反应,由此可预测到能够进一步提高硬度特性,并赋予一定的应力缓和性。由此,实现了本发明的组合物优良的尺寸稳定性、湿热耐久性和耐应力性,通过使用该组合物,可得到有效防止玻璃基板的弯曲(Bending)的良好的防漏光特性。
作为这种(甲基)丙烯酸系单体(a-3),可列举下述通式(1)表示的化合物。
式(1)中,R0为氢或甲基;R1为可以是具有羟基的直链或支链的碳原子数为1~14的烷基、(CH2CH2O)m表示的基团(m为1以上的整数)、(CH2CH2O)n(n为1以上的整数)或环己基。
作为通式(1)表示的(甲基)丙烯酸系单体(a-3)的具体例子,可列举:(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙基酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁基酯、(甲基)丙烯酸6-羟己基酯、(甲基)丙烯酸1,4-己烷二甲醇酯、(甲基)丙烯酸甘油单酯、(甲基)丙烯酸(聚)乙烯甘油单酯、(甲基)丙烯酸(聚)丙烯甘油单酯。
在这些化合物中,从实现优良尺寸稳定性、湿热耐久性和耐应力性的观点来看,优选(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯和(甲基)丙烯酸4-羟丁酯。
以上说明的(甲基)丙烯酸系单体(a-3),可单独使用1种或将2种以上组合使用。
<(a-4)其他单体>
在本发明中,在不损害本发明的效果范围内,为了调节各种特性,(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中可含有除上述单体成分(a-1)~(a-3)以外的来自其他单体(a-4)的结构单元。
作为这些其他的单体(a-4)的例子,可列举:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸β-羧基乙基酯等具有羧基的(甲基)丙烯酸系单体;(甲基)丙烯酸氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁基氨基乙酯等具有氨基的(甲基)丙烯酸系单体;(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-丁基(甲基)丙烯酰胺、N-甲醇(甲基)丙烯酰胺、N-甲醇丙烷(甲基)丙烯酰胺等具有酰胺的(甲基)丙烯酸系单体;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、4-羟基丁基(甲基)丙烯酸缩水甘油醚等具有环氧基团的(甲基)丙烯酸系单体;苯乙烯;α-甲基苯乙烯;醋酸乙烯;丙酸乙烯等。
在这些化合物中,从实现优良的尺寸稳定性和湿热耐久性的观点出发,优选没有官能团的单体。
<(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的制造方法>
(单体混合物的比例)
本发明的光学部件用粘结剂组合物的组成成分的(甲基)丙烯酸共聚物(A),由含有按照以下说明的特定比例的以上说明的单体成分(a-1)~(a-3)和根据需要的其他单体(a-4)的单体混合物共聚得到。
上述“单体混合物共聚”指的是,例如,将含有上述单体成分(a-1)~(a-3)和任意的其他单体(a-4)的混合物在适当的反应体系下,赋予各单体成分产生共聚的条件,或者在反应体系中适当地添加这些单体成分,单体成分在上述反应体系中共存的状态下,实施单体成分的共聚反应。
上述(甲基)丙烯酸酯(a-1)在单体混合物中的比例((甲基)丙烯酸系共聚物(A)中的共聚比例),从硬度特性和湿热耐久性的观点出发,为55~94重量份,优选60~90重量份。
上述(甲基)丙烯酸叔丁酯(a-2)在单体混合物中的比例((甲基)丙烯酸系共聚物(A)中的共聚比例),从硬度特性和湿热耐久性的观点出发,为5~40重量份,优选8~37重量份。
上述(甲基)丙烯酸系单体(a-3)在单体混合物中的比例((甲基)丙烯酸系共聚物(A)中的共聚比例),从与交联剂组合(B)的交联性以及由此实现的硬度和应力缓和性的观点出发,为1~5重量份,优选1.5~4.5重量份。
而且,各单体成分(a-1)~(a-3)的比例的合计为100重量份。
进一步地,相对于单体(a-1)~(a-3)合计100重量份,上述其他单体(a-4)的比例通常为0~5重量份。
((甲基)丙烯酸系共聚物(A)的制造方法)
(甲基)丙烯酸系共聚物(A)可以通过溶液聚合法、块状聚合法、乳化聚合法、悬浊聚合法等已知的聚合法将各单体成分(a-1)~(a-3)以及根据需要的其他单体(a-4)进行聚合来制造得到。在这些方法中,为了容易调节聚合物的分子量,且使混入反应体系中的不纯物少,优选使用溶液聚合法。
在溶液聚合法中,以有机溶剂作为反应溶剂,在该反应溶剂中溶解或分散形成上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的各单体成分,在搅拌下添加聚合引发剂,从而实施共聚反应。
作为上述的有机溶剂,可列举例如乙酸乙酯等酯系溶剂,甲乙酮、甲醛和乙醛等酮系溶剂;二甲基醚等醚系溶剂;甲苯和二甲苯的芳香族系溶剂;环己烷等脂环族系溶剂;以及己烷和辛烷等脂肪族系溶剂。
可单独使用这些溶剂中的1种,也可使用2种以上的混合溶剂。
另外,作为上述的聚合引发剂,可列举2,2’-偶氮双异丁腈(AIBN)、2,2’偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双-2,4-二甲基戊腈、1,1’-偶氮双环己烷-1-甲腈等偶氮化合物;过氧化异丁酰、α,α-双(过氧化新癸酰基)二异丙苯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二异丁酯、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化二碳酸双(4-丁基环己基)酯、过氧化苯甲酰(benjoyl peroxide)、过氧化二叔丁酯、过氧化月桂酰以及己酸叔丁基-氧基-2-乙酯等。这些化合物可单独或2种以上组合使用。
在溶液聚合法中,使用这些反应溶剂和聚合引发剂的共聚反应的反应温度通常为50~90℃,优选60~85℃的范围内;反应时间通常为1~10小时,优选2~8小时;反应压力通常为常压~0.1MPa。
<(A)甲基丙烯酸系共聚物>
(甲基)丙烯酸系共聚物(A)为通过使用后述交联剂的组合(B)交联形成的硬度特性优良且具有一定的应力缓和性的交联体,因此如果使用本发明的光学部件用粘结剂组合物,则可实现在湿热环境下的优良的耐久性以及以优良的防Bending性能为基础的防漏光性能。
这些优良的特性是通过(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中的羟基与后述的交联剂组合(B)交联而实现,而通过其他官能团与上述(B)成分的交联反应,则有不能实现上述特性的趋向。
优选地,在上述(甲基)丙烯酸共聚物(A)中,在100重量%的共聚物A中,来自具有羧基的单体的结构单元的含量不足1重量%,更优选不足0.1重量%。如果这种具有羧基的单体的含量较少,则可实现更高水平的防Bending性能、防漏光性能和湿热耐久性。
进一步优选地,上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)实质上不含有羟基以外的官能团。
另外,“实质上不含有”指的是在制造(甲基)丙烯酸共聚物(A)时,不试图或不主动在单体混合物中配合具有羟基以外的其他单体,具体的,在(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中的来自具有羟基以外官能团的单体成分的结构单元的含量,相对于100重量%的全体单体成分,不足1重量%,优选不足0.1重量%,进一步优选不足0.01重量%。具有羟基以外的官能团的单体,例如,共聚物(A)中包含来自含有羧基的单体的结构单元的情况,羧基本身是(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的交联点并具有促进交联反应的效果,因此容易提高交联度,从而降低本发明的组合物的防Bending性能,导致容易出现漏光性能降低、耐久性能恶化的情况。另外,(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中包含来自含有氨基和/或酰胺基的单体的结构单元时,由于氨基、酰胺基特有的交联反应促进效果,容易提高交联度,导致本发明的组合物的防Bending性能降低,即容易出现漏光性能的降低,耐久性恶化的趋向。
在这种(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,通过将与(B)成分反应的部分实质上仅限定为羟基,可进一步得到防Bending性能、防漏光性能和湿热耐久性优良的光学部件用粘结剂组合物。
另外,通过凝胶渗透色谱(GPC)测量的上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的重均分子量(Mw)通常为50万~200万,优选80万~180万,可发现这种共聚物(A)具有优良的粘结力。
另外,其多分散指数(PDI)通常为5~15。
另外,(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的Tg优选在-70~15℃的范围内,更优选在-70~0℃的范围内,特别优选-50~-5℃的范围内。如果(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的Tg低于-70℃,(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的硬度特性降低,出现漏光的发生或在湿热耐久性试验中发生剥落等不适宜的情况;另一方面如果高于15℃,会降低所得到的光学部件用粘结剂组合物与基材的密封性以及粘结剂层的可挠性,会发生从基材上分离或浮翘的情况,因此不优选。另外,在本说明书中,(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的Tg是通过以下FOX公式计算得出的值。
(FOX公式)
1/Tg=Wa/Tga+Wb/Tgb+…
Tg:(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的玻璃化转变温度;
Tga、Tgb、…:单体a、单体b、…的各自均聚物的玻璃化转变温度;
Wa、Wb、…:单体a、单体b的来自各单体的结构单元在(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中的重量分数;
*(甲基)丙烯酸系单体(a-1)~(a-3)和其他单体(a-4),可任意分配为单体a、单体b、…。
上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)可以是上述各单体成分的无规共聚物,也可为嵌段共聚物。
另外,在本发明中,(甲基)丙烯酸系共聚物(A)可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
[(B)异氰酸酯系交联剂以及异氰酸酯系交联剂以外的交联剂的组合]
本发明的光学部件用粘结剂组合物,含有上述说明的(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的同时,还含有异氰酸酯系交联剂以及异氰酸酯系交联剂以外的交联剂的组合(B)。
通过这样组合2种以上不同的特定的交联剂来实施交联,实现了优良的硬度特性并同时实现一定的应力缓和性。由此,在本发明的组合物中实现了优良的防Bending性能、防漏光性能和湿热耐久性。
作为上述异氰酸酯系交联剂以外的交联剂,可使用例如金属螯合物系交联剂和环氧系交联剂。从防Bending性、防漏光性和湿热耐久性的观点出发,优选金属螯合物系交联剂。通过异氰酸酯系交联剂和羟基的反应形成共价键结合,通过金属螯合物系交联剂与羟基反应形成共价键结合和配位结合,从而经前者反应赋予良好的硬度特性,经后者反应赋予一定的应力缓和性。
作为上述异氰酸酯系交联剂的具体例子,可列举:苯二甲基二异氰酸酯等的苯二甲基二异氰酸酯系化合物;甲苯二异氰酸酯、氯苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等异氰酸酯单体;将这几种异氰酸酯单体加成在三羟基甲基丙烷等上形成的异氰酸酯化合物;异氰尿酸酯化合物;缩二脲型化合物;与公知的聚醚聚醇或聚酯聚醇、丙烯酸聚醇(acryl polyol)、聚丁二烯聚醇、聚异戊二烯聚醇等进行加成反应得到的氨基甲酸乙酯预聚合物型的异氰酸酯。
作为上述金属螯合物系交联剂,可列举在铝、铁、铜、锌、锡、钛、镍、锑、镁、钒、铬或锆等多价金属上配位异丙醇、乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯等得到的配位化合物。
作为具体的例子,可列举:异丙醇铝和三乙酰乙酸乙酯铝等的铝螯合物系化合物,以及二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯。
上述环氧系交联剂的具体例子,可列举:己二醇环氧丙基醚、聚乙二醇二环氧丙基醚、甘油二环氧丙基醚、甘油三环氧丙基醚、1,3-双(N,N-二环氧丙基胺基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四环氧丙基-间二苯二甲基二胺、N,N,N’,N’-四环氧丙基胺基苯基甲烷、三环氧丙基异氰尿酸酯、间N,N-二环氧丙基胺基苯基环氧丙基醚、N,N-二环氧丙基甲苯胺、N,N-二环氧丙基苯胺。
以上说明的交联剂组合(B),将异氰酸酯系交联剂与该交联剂以外的交联剂组合物组合使用即可,没有特别的限定,优选组合使用苯二甲基二异氰酸酯系化合物和铝螯合物系化合物。
本发明的光学部件用粘结剂组合物中,相对于(甲基)丙烯酸系共聚物(A)100重量份,含有0.05~0.5重量份的这种交联剂组合(B)。
通过含有这样一定量的交联剂组合(B)与特定的(甲基)丙烯酸系共聚物(A)交联,可实现优良的粘结性、尺寸稳定性、在湿热环境下的防Bending性、防漏光性能和耐久性。从这些观点来看,上述交联剂(B)的含量,相对于(甲基)丙烯酸系共聚物(A)100重量份,优选0.05~0.35重量份。
[其他成分]
本发明的光学部件用粘结剂组合物中,根据需要可含有硅烷偶联剂、抗静电剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、着色剂、颜料、染料、增粘树脂、表面润滑剂、流平剂(leveling agent)、软化剂、防老剂、光稳定剂、光引发剂、阻聚剂、填充剂、有机粒子、无机粒子或塑化剂等其他成分。进一步地,本发明的组合物还可含有制造(甲基)丙烯酸系共聚物(A)的方法中使用的溶剂以外的其他溶剂。以下说明上述硅烷偶联剂。
<硅烷偶联剂>
作为上述硅烷偶联剂,可列举:乙烯三甲氧基硅烷、乙烯三乙氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等含有聚合性不饱和基团的硅化合物;3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷的具有环氧结构的硅化合物;3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)3-胺基丙基三甲氧基硅烷和N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷等含有胺基的硅化合物;和3-氯丙基三甲氧基硅烷;寡聚物型硅烷偶联剂等。
在这些化合物中,如果使用具有与(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中所含官能团反应的官能团的硅烷偶联剂,则在湿热环境下不易产生剥落现象,这一点是很理想的。
本发明的光学部件用粘结剂组合物中的硅烷偶联剂的配合量,相对于(甲基)丙烯酸系共聚物(A)100重量份,通常为0.01~0.3重量份,优选0.05~0.25重量份。另外,硅烷偶联剂可单独使用1种,也可将2种以上组合使用。
[光学部件用粘结剂组合物]
本发明的光学部件用粘结剂组合物以上述的(甲基)丙烯酸系共聚物(A)和交联剂组合(B)为必要成分,可含有任意上述的其他成分。
然后,在上述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,通过将特定的单体成分(a-1)与(a-2)以特定比例共聚,提高了硬度特性,且由于能与交联剂组合(B)发生交联反应的具有特定官能团的(甲基)丙烯酸系单体(a-3)也一起共聚,由此不仅强化了硬度特性,同时可预测其也赋予了应力缓和性,并实现了在湿热环境下优良的尺寸稳定性和耐应力性。
由于本发明的组合物在湿热环境下的尺寸稳定性及耐久性优良,因此在湿热环境下的变形非常少,从而很难发生漏光,另外也很难发生气泡等使产品价值降低的现象。
而且,特别对于在薄型显示器上成为问题的伴随偏光板热收缩造成的玻璃基板的弯曲(Bending),在偏光板热收缩时粘结剂层也会跟随偏光板变形,这时粘结剂层显示了变形作用和基于本身硬度特性的非变形作用(耐应力性)。尽管这取决于粘结剂层的特性,但一般情况下,与非变形作用相比,变形的作用更强,因此随着偏光板收缩变形,粘结剂层也会变形,在被粘结体的玻璃基板上偏光板的变形作用通过粘结剂层的传递,使得偏光板收缩时玻璃基板也被拉伸变形。结果发生漏光。
由于本发明的组合物的硬度特性和应力缓和性优良,因此尺寸稳定性优良,从而在偏光板热收缩时显示了较高的非变形作用。由此,对偏光板变形的耐应力性提高,偏光板的变形作用很难传递到玻璃基板上,玻璃基板的弯曲(Bending)量极少,从而有效地防止了Bending。特别是将本发明的组合物贴附在厚度500μm以下(特别是300μm以下)的玻璃基板上,当随后偏光板热收缩时,与使用公知的光学部件用粘结剂组合物的情况相比,发现玻璃基板的弯曲(Bending)量显著不同。
特别在本发明的组合物中含有作为交联剂组合(B)的异氰酸酯系交联剂和金属螯合物系交联剂时,该组合物的硬度特性和应力缓和性之间的平衡性优良,由本发明的组合物得到的粘结剂层可有效地防止浮翘和剥落,并推测在湿热环境下能有效地防止漏光。
作为可将这样的本发明的组合物用于贴合用途的偏光板,可列举代表性的TAC(三醋酸纤维素)-PVA(聚乙烯醇)-TAC这种结构的偏光板,在TAC层上设置相位差层等的硬涂层也没有问题。另外,也可用COP(环烯烃聚合物)薄膜或丙烯酸薄膜代替TAC来使用。
[粘结片]
将本发明的光学部件用粘结剂组合物作为粘结剂使用时,如果在基材薄膜上形成粘结剂层作为粘结片,则操作简单且便利。
如果考虑到在平板显示器的制造工序中使用上述粘结片时等的操作性,上述基材薄膜优选剥离薄膜;作为其材质,可列举:例如聚酯、聚烯烃、聚醚等。
例如可通过在基材薄膜上涂布含有本发明的光学部件用粘结剂组合物的涂液,并干燥使涂液中含有的溶剂等气化,形成所期望的厚度的粘结剂层来制作本发明的粘结片。上述粘结剂层的厚度没有特别地限定,优选5~100μm的范围,更优选10~50μm的范围。如果该粘结剂层的厚度不足5μm,则会出现不能发挥所定的性能(湿热耐久性等)的情况,如果超过100μm,则在裁断粘结片时容易发生粘结剂溢出从而造成加工性降低的情况。
另外,在本发明的粘结片中,用剥离薄膜覆盖上述粘结基层的未与上述基材薄膜接触的面,使用时可将上述剥离薄膜剥下。
[附着粘结剂层的光学部件]
通过将含有本发明的光学部件用粘结剂组合物的粘结剂层形成在光学部件的至少一面上,可得到上述的在湿热环境下实现优良防漏光性能和耐久性的附着粘结剂层的光学部件。
作为本发明中的光学部件,没有特别地限定,可列举适用于平板显示器的光学薄膜,例如偏光板、相位差板、椭圆偏光板、光学补偿薄膜、辉度提升薄膜、抗红外线/电磁波薄膜、前面用防反射薄膜、表面保护薄膜,以及这些薄膜的层叠膜等。
而且在这些薄膜中特别是偏光板,由于在湿热环境下的结构层的变形程度不同,因此产生光学扭曲或物理扭曲而发生多重弯折。该多重弯折是发生漏光的原因,进而造成严重的问题。
本发明的的组合物,因其硬度特性可抑制偏光板的变形,因而可抑制光学的扭曲从而抑制漏光,且其抑制剥落等的耐久性也很优良。
<附着粘结剂层的光学部件的制作方法>
本发明的附着粘结剂层的光学部件,例如,可通过以下(1)~(3)的方法制成。
(1)用公知的方法(模具涂布法、刀式涂布法等)将含有本发明的光学部件用粘结剂组合物的涂液涂布在剥离薄膜的剥离层上,通过热干燥使涂液中含有的溶剂气化,形成具有所期望的厚度的粘结剂层,并将其与光学部件贴合。
(2)用公知的方法(模具涂布法、刀式涂布法等)将含有本发明的光学部件用粘结剂组合物的涂液涂布在光学部件上,通过热干燥使涂液中含有的溶剂气化,形成具有所期望的厚度的粘结剂层,并将其与剥离薄膜的剥离层贴合。
(3)用公知的方法(模具涂布法、刀式涂布法等)将含有本发明的光学部件用粘结剂组合物的涂液涂布在第1剥离薄膜的剥离层上,通过热干燥使涂液中含有的溶剂气化,形成具有所期望的厚度的粘结剂层,并将其与第2剥离薄膜的剥离层(通常比第1剥离薄膜的剥离力低)贴合,制成非载体粘结薄膜。然后,剥下第2剥离薄膜,将上述粘结剂层与光学部件贴合。
本发明的光学部件用粘结剂组合物是在上述粘结剂层形成后,在室温下(23℃50%RH)下交联3~7天,或在加热促进下(40℃90%RH)交联2~5天,即可贴附在后述的平板显示器的结构层上。
另外,得到的附着粘结剂层的光学部件中的粘结剂层的厚度没有特别的限定,优选5~100μm的范围,更优选10~50μm的范围。如果该粘结剂层的厚度不足5μm,则会出现不能发挥所定的性能(湿热耐久性等)的情况,如果超过100μm,则在裁断粘结片时容易发生粘结剂溢出从而造成加工性降低的情况。
[平板显示器]
例如在贴合偏光板和玻璃基板等时使用本发明的光学部件用粘结剂组合物,如上所述,即使在湿热环境下,也能实现基于优良的防Bending性的防漏光性和耐久性。
可使用这些偏光板等各种光学部件和本发明的组合物来制造平板显示器,如此制造的FPD也在包含在本发明的范围内。
作为FPD,可列举液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)和电场发射型显示器(FED)等。
LCD一般由具有以下设置的积层体结构而构成:通过具有透明电极的玻璃基板来夹持液晶层,该玻璃基板和液晶层之间设置有配向膜或彩色滤光片,进一步地在玻璃基板的靠近液晶层的面和背面上设置偏光板。
PDP一般由具有以下设置的积层体结构而构成:在相对的玻璃基板间存在有荧光体层,在上述玻璃基板的靠近上述荧光体层的面上设置有各种导电体层或电极、及其他功能层。
FED一般由具有以下设置的玻璃基板的积层体结构而构成:玻璃基板、在该基板上形成的阳极电极(anode)、形成在该电极上的荧光体层、真空空间以及隔着该空间与荧光体层相对的阴极电极(cathode)。
本发明的附着粘结剂层的光学部件构成这些FPD的结构层的一部分。另外,可使用本发明的粘结片,将FPD结构层的至少一部分进行依次层叠。
实施例
以下通过实施例对本发明进行详细说明。
<实施例1~7和比较例1~10中使用的(甲基)丙烯酸系共聚物的制造例>
在配备有搅拌机、回流冷却器、温度计和氮气导入管的反应装置中,按照表1~4所示的配比(重量份)加入表1~4所示的(甲基)丙烯酸单体(a-1)~(a-3)和其他单体(a-4),接着按单体浓度50重量%的配合量加入乙酸乙酯。
然后,加入0.1重量份的2,2’-偶氮二异丁腈,一边以氮气置换反应装置内的空气,一边进行搅拌并升温至60℃,然后在常压下反应4小时。反应终止后,将得到的共聚物用乙酸乙酯稀释,得到(甲基)丙烯酸系共聚物溶液。
<评价用粘结加工偏光板的制作>
使用通过制造例得到的(甲基)丙烯酸系共聚物溶液,按下表1~4的配合量添加各成分,得到粘结剂组合物的溶液。将该粘结剂组合物溶液涂布在经剥离处理的聚酯薄膜的表面上,并使其干燥得到具有厚度为25μm的粘结剂层的粘结片。将该粘结片贴附于TAC-PVA-TAC的层结构的偏光薄膜的一面,然后在23℃/50%RH的暗室条件下熟化7天,得到评价用粘结加工偏光板。
对于各评价用粘结加工偏光板,进行表1~4所示的关于Bending、漏光和湿热耐久性(气泡和剥落)的评价。
表1~4中的简称等内容如下:
BA-丙烯酸正丁酯
t-BA:丙烯酸叔丁酯
2-HEA:丙烯酸2-羟基乙酯
iBOA:丙烯酸异冰片酯
iBMA:甲基丙烯酸异丁酯
LA:丙烯酸月桂酯
AA:丙烯酸
AM:丙烯酰胺
XDI:苯二甲基二异氰酸酯化合物
Al螯合物:三(乙酰丙酮)铝
Epoxy:N,N,N’,N’-四环氧丙基-间二苯二甲基胺
KBM-403:3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业公司制造)
不能测定:表示在漏光评价时的热环境下,由于发生粘结剂层剥落或发泡的不适宜的情况,不可能实施漏光的评价的情况。
[Tg测定]
按照以下方式进行表1~4中所示的(甲基)丙烯酸单体(a-1)~(a-4)的均聚物的Tg的测定。
通过溶液聚合,准备表5中所示的各种均聚物作为试验片。
在N2的环境下,将试验片在-60℃至180℃的范围内以10℃/分钟的比率进行升温,用DSC(示差扫描热量计DSC8283),按照JIS(日本工业标准)K7121(塑料的转变温度测定方法)来进行热量测定。
表5
Mw | Mw/Mn | Tg(℃) | |
BA | 50万 | 5.2 | -54 |
t-BA | 50万 | 5.6 | 41 |
2-HEA | 10万 | 4.2 | 15 |
i BOA | 50万 | 5.3 | 94 |
i BMA | 30万 | 4.1 | 48 |
LA | 25万 | 3.3 | -3 |
AA | 8万 | 3.6 | 106 |
AM | 6万 | 2.9 | 153 |
[Mw、PDI测定]
对于按照制造例制备的(甲基)丙烯酸系共聚物,按照以下GPC测定条件测定重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn),求得多分散性指数(PDI=Mw/Mn)。
<GPC测定条件>
测定装置:HLC-8120GPC(东曹公司制造)
GPC管柱结构:以下5个串联管柱(均是东曹公司制造)
(1)TSK-GEL HXL-H(保护管柱)
(2)TSK-GEL G7000HXL
(3)TSK-GEL GMHXL
(4)TSK-GEL GMHXL
(5)TSK-GEL G2500HXL
样品浓度:用四氢呋喃稀释至1.0mg/cm3。
移动相溶剂:四氢呋喃
流量:1ml/min
管柱温度:40℃
[各评价方法]
通过以下所示的方法来进行表1~4中所示的各种评价。
<Bending>
在厚0.3mm、尺寸为150mm×220mm的硼硅酸盐系玻璃基板上,将切成尺寸140mm×210mm并剥下了经剥离处理的聚酯薄膜的评价用粘结加工偏光板,按粘结剂层与上述玻璃接触,且上述偏光板和玻璃基板按正交偏光(crossed-Nicol)的方式贴合,并进行高压釜处理(50℃,5atm)。
高压釜处理后在70℃的环境下放置72hr,接着在23℃/50%RH的环境下放置2hr。
然后,用钢尺测定图1所示的9个点的弯曲程度作为Bending结果。计算9个点的Bending结果的平均值,按以下标准进行评价。Bending量越接近0,意味着没有弯曲,Bending性良好。而且,在图1中,被圆圈包围的4~6点位于图1所示的长方形的长边的垂直二等分线上,被圆圈包围的2、5和8点位于上述长方形的短边的垂直二等分线上,连接被圆圈包围的1~3点或7~9点,得到与上述短边平行的直线。
◎:0.3mm以下
○:比0.3mm大,0.6mm以下
△:比0.6mm大,1.2mm以下
×:超过1.2mm。
[漏光]
在19英寸大小的液晶面板中,对已经剥下了经剥离处理过的聚酯薄膜的评价用粘结加工偏光板,将粘结剂层与上述玻璃基板接触,并且使得上述偏光板与液晶面板按照正交偏光(crossed-Nicol)的方式贴合,在80℃的环境下放置240小时后,在23℃/50%RH的环境下放置2小时。
然后,将贴合了上述偏光板的液晶面板在暗室中连接到电脑上且使其全屏黑屏显示。对该全屏黑屏显示的显示监视器,用辉度计(Hi-Land公司制造RISA-COLOR/CD8)测定在各角落附近的直径1cm的区域中的辉度(La、Lb、Lc、Ld)和监视器中央部分的直径1cm区域的辉度(Lcenter),并通过下述公式来计算漏光性(ΔL)。ΔL越小意味着(来自背光的)漏光越少,通常如果不足2.0,则可作为液晶显示用面板来使用。
ΔL=(La+Lb+Lc+Ld)/4-Lcenter
漏光尺寸是在上述全屏黑屏显示的状态下,目视确认发生漏光的部分,如图2所示,测定从发生漏光部分的角的距离d。如果距离在30mm以下,则可作为液晶显示用面板来使用。
而且,对于比较例1、4~8和10,在80℃的环境下放置240小时后确认显示监视器,发现发生了发泡、剥落等因粘结剂层造成的外观不良,无法进行漏光试验的测定。
<湿热耐久性>
在将剥离了经剥离处理的聚酯薄膜的评价用粘结加工偏光板裁断成15英寸大小(233mm×309mm),在厚度为0.5mm的无碱玻璃的一面上,用粘结剂层与上述玻璃板粘结,并用积层机滚压使其贴附。贴附后,在高压釜(栗原制作所制造)中在0.5MPa、50℃、20分钟的条件下加压处理,得到试验用板。
将如此得到的试验用板在60℃/90%RH的条件下放置500小时。试验结束后,将试验用板从试验环境中取出,在23℃/50%RH的环境下静置2小时,目视观察粘结剂层的剥落、浮翘并按下述标准进行评价。
发泡-尺寸
○:完全看不见发泡
△:发泡直径在1mm以下
×:发泡直径比1mm大
发泡-发生量
○:完全看不见发泡
△:发泡个数在10个以下
×:发泡个数比10个多
剥落-尺寸
○:完全看不见剥落
△:剥落的面积相对试验用板的贴合部分全体(100%)为不足5%
×:剥落的面积相对试验用板的贴合部分全体(100%)为5%以上
剥落-位置
○:完全看不见缺陷(剥落)
△:仅在离端部不足0.5mm的位置有缺陷
×:在离端部0.5mm以上的位置有缺陷
另外,在剥落-位置的评价中的“端部”指的是由产生剥落的位置下移垂线到试验用板的各边上,最短的垂线与试验用板的边的交点。
Claims (11)
1.一种光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,所述粘结剂组合物含有:
(A):将含有下述比例的下述(a-1)~(a-3)的单体混合物共聚得到的(甲基)丙烯酸系共聚合物:
(a-1)没有官能团的(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸叔丁酯除外)55~94重量份;
(a-2)(甲基)丙烯酸叔丁酯5~40重量份;
(a-3)具有羟基的(甲基)丙烯酸系单体1~5重量份;
其中(a-1)~(a-3)的合计为100重量份;
(B):异氰酸酯系交联剂和异氰酸酯系交联剂以外的交联剂的组合。
2.根据权利要求1所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,所述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,来自具有羧基的单体的结构单元的含量不足1重量%。
3.根据权利要求1或2所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,所述(B)含有金属螯合物系交联剂。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,所述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中,来自具有羧基的单体的结构单元的含量不足0.1重量%。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,所述(甲基)丙烯酸系共聚物(A)中实质上不含有羟基以外的官能团。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,相对于100重量份上述(甲基)丙烯酸系共聚物,含有0.05~0.5重量份的所述(B)。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,含有苯二甲基二异氰酸酯系化合物和铝螯合物系化合物作为(B)。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物,其特征在于,相对于(甲基)丙烯酸系共聚物(A)100重量份,进一步含有0.01~0.3重量份的硅烷偶联剂。
9.一种基材上形成了含有根据权利要求1~8中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物的粘结剂层的粘结片。
10.一种附着粘结剂层的光学部件,其特征在于,其是在光学部件的至少一面上形成了粘结剂层的附着粘结剂层的光学部件,所述粘结剂层含有权利要求1~8中任一项所述的光学部件用粘结剂组合物。
11.一种平板显示器,其特征在于,其具有根据权利要求10所述的附着粘结剂层的光学部件。
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