CN116940869A - 光学层叠体、光学装置以及光学层叠体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
光学层叠体(100A)具有:第一光学片材(10a),具有有着凹凸构造的第一主面(12s)以及与第一主面相反的一侧的第二主面(18s);以及配置于第一光学片材的第一主面侧的粘接剂层(20a)。凹凸构造包含多个凹部(14)与多个凹部中的邻接的凹部之间的平坦部(10s)。粘接剂层与平坦部相接。粘接剂层的表面与第一光学片材的第一主面在多个凹部的各个凹部内划分内部空间(14a)。在从第一光学片材的第一主面的法线方向俯视时,存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡占第一光学片材的面积的面积率为3%以下。存在于多个凹部内的粘接剂层的高度为2μm以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学层叠体、具有这种光学层叠体的光学装置以及这种光学层叠体的制造方法。
背景技术
光学片材(例如微透镜片材、棱镜片材、亮度增强膜(例如3M公司制的BrightnessEnhancement Film:BEF,(注册商标)))使用于各种光学装置(例如显示装置以及照明装置)。在本说明书中,“光学片材”并不限定于上述的例示,而是广泛包括片状的光学部件,例如还包含扩散板以及导光板。光学片材例如使用粘接剂层粘附于其他光学片材或者光学装置。在本说明书中,将包含光学片材与粘接剂层的构成或者包含多个光学片材的构成称作“光学层叠体”。在本说明书中,“粘接剂”以包含粘合剂(也称为“压敏粘接剂”。)的意思使用。
本申请人在专利文献1中公开了可使用于显示装置、照明装置的光学层叠体(在专利文献1中称作“光学层叠片材”。)。专利文献1的光学层叠体具有:在表面具有凹凸构造的光学片材(例如微透镜片材);以及设于具有凹凸构造的表面的粘接剂层。凹凸构造的凸部的高度的5%~90%被粘接剂层填埋。粘接剂层由包含接枝聚合物以及光阳离子类聚合引发剂或者热固化催化剂的粘接剂组成物形成,该接枝聚合物通过使含有含环状醚基单体的链与(甲基)丙烯酸类聚合物进行接枝聚合而成。
另外,在专利文献2以及3中公开有了可使用于显示装置、照明装置的、利用基于多个气腔的界面的全反射的配光结构。若使用专利文献2以及3所公开的配光结构,则能够提高配光控制的自由度以及精度。通过参照将专利文献2以及3的公开内容全部引用到本说明书中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-007046号公报
专利文献2:国际公开第2011/124765号
专利文献3:国际公开第2019/087118号
发明内容
发明将要解决的课题
在具有光学片材的凹凸构造的表面上粘附粘接剂层时,粘接剂层侵入凹凸构造的凹部(填埋凹部)的程度影响光学片材的功能。因而,要求抑制粘接剂层侵入凹凸构造的凹部的程度(存在于由凹凸构造的凹部划分的空间内的粘接剂层的体积相对于该空间的体积的比例)。
另外,本发明人研究了利用具有凹凸构造的光学片材的表面与粘附于具有凹凸构造的光学片材的表面的粘接剂层的表面,形成构成专利文献2以及3所记载的配光结构(配光控制构造)的多个气腔(内部空间)。专利文献2以及3中没有记载由具有光学片材的凹凸构造的表面与粘接剂层的表面形成构成配光结构的多个气腔(内部空间)。
本发明为了解决上述的课题而完成,目的在于提供具有抑制了侵入光学片材的凹凸构造的凹部的程度的粘接剂层的光学层叠体、具有这样的光学层叠体的光学装置以及这样的光学层叠体的制造方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的实施方式,提供以下的项目所记载的解决手段。
[项目1]
一种光学层叠体,具有:
第一光学片材,其具有第一主面以及与所述第一主面相反的一侧的第二主面,该第一主面具有凹凸构造;以及
粘接剂层,其配置于所述第一光学片材的所述第一主面侧,
所述凹凸构造包含多个凹部和所述多个凹部中的邻接的凹部之间的平坦部,
所述粘接剂层与所述平坦部相接,
所述粘接剂层的表面与所述第一光学片材的所述第一主面在所述多个凹部的各个凹部内划分内部空间,
在从所述第一光学片材的所述第一主面的法线方向俯视时,存在于所述平坦部与所述粘接剂层的界面的气泡占所述第一光学片材的面积的面积率为3%以下,
存在于所述多个凹部内的所述粘接剂层的高度为2μm以下。
[项目2]
根据项目1所述的光学层叠体,所述粘接剂层是以下的粘接剂层A、B以及C中的任一个:
粘接剂层A为,在使用了旋转式流变仪的蠕变试验中,在50℃下施加10000Pa的应力1秒钟时的蠕变变形率为10%以下,并且在50℃下施加10000Pa的应力30分钟时的蠕变变形率为16%以下,相对于PMMA膜的180°剥离粘接力为10mN/20mm以上;
粘接剂层B通过使包含聚合物与固化性树脂的粘接剂组成物的所述固化性树脂固化而形成,所述粘接剂组成物在使所述固化性树脂固化之前的在23℃下的初始拉伸弹性模量为0.35MPa以上且8.00MPa以下,所述粘接剂组成物在使所述固化性树脂固化之后的在23℃下的初始拉伸弹性模量为1.00MPa以上;
粘接剂层C通过使粘接剂组成物交联而形成,该粘接剂组成物包含作为多元羧酸与多元醇的共聚物的聚酯树脂、交联剂、及选自由有机锆化合物、有机铁化合物以及有机铝化合物构成的组的至少一种的交联催化剂,粘接剂层C的以温度85℃并且相对湿度85%保持300小时之后的凝胶分数为40%以上,相对于PMMA膜的180°剥离粘接力为100mN/20mm以上。
[项目3]
根据项目1或2所述的光学层叠体,所述平坦部上的所述粘接剂层的厚度为2.0μm以上且15.0μm以下。
[项目4]
根据项目1至3中任一项所述的光学层叠体,在从所述第一主面的法线方向俯视所述第一光学片材时,所述多个凹部的面积占所述第一光学片材的面积的比例为0.3%以上且80%以下。
[项目5]
根据项目1至4中任一项所述的光学层叠体,所述多个凹部的剖面为三角形、四边形或者至少一部分具有曲线的形状。
[项目6]
根据项目1至5中任一项所述的光学层叠体,雾度值为5.0%以下。
[项目7]
根据项目1至6中任一项所述的光学层叠体,所述多个凹部分别具有第一倾斜面和与所述第一倾斜面相反的一侧的第二倾斜面,该第一倾斜面通过内部全反射使在所述粘接剂层内传播的光的一部分朝向所述第一光学片材的所述第二主面侧。
[项目8]
根据项目7所述的光学层叠体,所述第一倾斜面的倾斜角度θa比所述第二倾斜面的倾斜角度θb小。
[项目9]
一种光学装置,其具备项目1至8中任一项所述的光学层叠体。
[项目10]
一种光学层叠体的制造方法,该光学层叠体是项目1至8中任一项所述的光学层叠体,所述光学层叠体的制造方法包含:
工序a,将粘接剂组成物溶液赋予到具有剥离处理后的主面的基材的所述剥离处理后的主面上,形成粘接剂组成物溶液层,该粘接剂组成物溶液具有(甲基)丙烯酸类聚合物以及/或者聚酯类聚合物、交联剂以及溶剂;
工序b,去除所述粘接剂组成物溶液层的溶剂,形成粘接剂组成物层;
工序c,在所述粘接剂组成物层的与所述基材相反的一侧的主面上,以所述剥离处理后的主面与粘接剂组成物层相接的方式设置具有剥离处理后的主面的其他基材;
工序d,通过用所述交联剂使所述粘接剂组成物层的所述(甲基)丙烯酸类聚合物以及/或者聚酯类聚合物交联,形成所述粘接剂层;以及
工序e,使所述第一光学片材的所述第一主面与所述粘接剂层的所述基材或者所述其他基材的一方侧的主面贴合,
所述基材或者所述其他基材的所述一方的所述剥离处理后的主面的算术平均粗糙度Ra小于0.05μm。
[项目11]
根据项目10所述的制造方法,所述基材或者所述其他基材的所述一方的所述剥离处理后的主面的最大高度Rz小于0.5μm。
[项目12]
根据项目10或11所述的制造方法,所述工序e以辊对辊法进行。
发明效果
根据本发明的实施方式,可提供具有抑制了侵入光学片材的凹凸构造的凹部的程度的粘接剂层的光学层叠体、具有这样的光学层叠体的光学装置以及这样的光学层叠体的制造方法。
附图说明
图1A是本发明的实施方式的光学层叠体100A的示意性的剖面图。
图1B是本发明的其他实施方式的光学层叠体101A的示意性的剖面图。
图2是光学层叠体100A的示意性的剖面图。
图3是光学层叠体100A所具有的第一光学片材10a的示意性的立体图。
图4A是具备光学层叠体100A的照明装置200A的示意性的剖面图。
图4B是具备光学层叠体100A的照明装置200B的示意性的剖面图。
图5是示意地表示以辊对辊方式制造光学层叠体100A的工序的图。
图6是示意地表示以辊对辊方式制造光学层叠体100A的工序的图。
图7A是用于说明以辊对辊方式制造比较例的光学层叠体时的问题的示意图。
图7B是用于说明以辊对辊方式制造比较例的光学层叠体时的问题的示意图。
图8是示意地表示以辊对辊方式制造光学层叠体100A的工序的图。
图9A是本发明的实施方式的光学层叠体所具有的凹凸赋形膜70的示意性的俯视图。
图9B是凹凸赋形膜70的示意性的剖面图。
图10是表示实施例以及比较例的光学层叠体中的气泡的面积率(%)与存在于凹部内的粘接剂层的高度(μm)的评价结果的图表。
图11A是用于说明使用光学层叠体评价粘接剂层向凹部的侵入的程度的变化的方法的示意图。
图11B是用于说明使用光学层叠体评价粘接剂层向凹部的侵入的程度的变化的方法的示意性的剖面图。
图12是具有实施例A的光学层叠体100S的样品1000A的光学图像,上段是施加力之前的样品1000A的光学图像,中段是施加力时的样品1000A的光学图像,下段是表示去除力之后的样品1000A的光学图像的图。
图13是具有实施例B的光学层叠体的样品的光学图像,上段是施加力之前的样品的光学图像,中段是施加力时的样品的光学图像,下段是表示去除力之后的样品的光学图像的图。
图14A是本发明的实施方式的光学层叠体所具有的凹凸赋形膜52的示意性的俯视图。
图14B是凹凸赋形膜52的示意性的剖面图。
图15A是本发明的实施方式的光学层叠体所具有的凹凸赋形膜82的示意性的俯视图。
图15B是凹凸赋形膜82所具有的凹部84的示意性的剖面图。
图15C是凹凸赋形膜82所具有的凹部84的示意性的俯视图。
具体实施方式
对本发明的实施方式的光学层叠体以及具有光学层叠体的光学装置进行说明。本发明的实施方式并不限定于以下的例示。
本发明的实施方式的光学层叠体具有:光学片材,其具有有着凹凸构造的第一主面以及与第一主面相反的一侧的第二主面;以及配置于光学片材的第一主面侧的粘接剂层。首先,参照图1A、图1B、图2、图3、图4A以及图4B,说明粘附于光学片材的具有凹凸构造的表面(第一主面)的粘接剂层未侵入凹凸构造的凹部的例子。
图1A中示出本发明的实施方式的光学层叠体100A的示意性的剖面图。图1B中示出本发明的实施方式的光学层叠体101A的示意性的剖面图。图2是放大示出光学层叠体100A的一部分的示意性的剖面图。图3是光学层叠体100A所具有的光学片材10a的示意性的立体图。图4A是具备光学层叠体100A的照明装置200A的示意性的剖面图。
如图1A所示,光学层叠体100A具有:第一光学片材10a,具有有着凹凸构造的第一主面12s以及与第一主面12s相反的一侧的第二主面18s;以及配置于第一光学片材10a的第一主面12s侧的粘接剂层20a。第一主面12s的凹凸构造包含多个凹部14与多个凹部14中的邻接的凹部14之间的平坦部10s。粘接剂层20a与平坦部10s相接。粘接剂层20a的表面与第一光学片材10a的第一主面12s在多个凹部14的每一个内划分内部空间14a。
如图1B所示,光学层叠体101A具有光学层叠体100A与配置于粘接剂层20a的与第一光学片材10a侧相反的一侧的第二光学片材30。关于光学层叠体100A的说明,只要没有特别说明,就也适用于光学层叠体101A,因此为了避免重复,有时省略说明。
光学层叠体101A所具有的第二光学片材30具有粘接剂层20a侧的主面38s和与主面38s相反的一侧的主面32s。主面38s是平坦的面。也可以在光学层叠体101A的第二光学片材30的与粘接剂层20a相反的一侧(即主面32s上)配置至少一个其他光学部件(或者光学片材)。其他光学部件(光学片材)例如包含扩散板、导光板等,经由粘接剂层粘接于光学片材30的主面32s上。
在图1A以及图2的例子中,粘接剂层20a未侵入凹部14内。即,在由凹部14划分的空间内不存在粘接剂层20a。由凹部14划分的空间是指由该凹部14和包含与该凹部14邻接的平坦部10s的片材面(与XY面平行的面)划分的空间。因而,由粘接剂层20a的第一光学片材10a侧的表面28s与第一光学片材10a的第一主面12s划分的内部空间14a在该例子中与由凹部14划分的空间一致。有时将内部空间14a称作气腔或者光学腔室。内部空间14a典型来说是在内部填充有空气的空隙部。但是,在内部空间14a中,也可以取代空气而填充有折射率比第一光学片材10a以及粘接剂层20a低的材料。多个内部空间在从主面的法线方向观察光学片材的俯视时(XY面),可以如图3的例子那样,沿Y方向离散地设置在X方向上连续的内部空间(沿X方向延伸的例如三棱柱状的槽),也可以如图9A的例子那样,在X方向与Y方向上离散地设为岛状。另外,如后述的图4A以及图4B所示,在具有光学层叠体100A的照明装置中,导光层80的导光方向是-Y方向。另外,虽然在导光层80内光向各种方向传播,但将-Y方向称为导光方向,设为具有-Y方向的成分(不是零。)的光向-Y方向传播。
光学层叠体100A作为专利文献2以及3所记载的配光结构发挥功能。光学层叠体100A具有形成通过内部全反射使光朝向Z方向(图中下侧)的界面的多个内部空间14a。内部空间14a由作为第一光学片材10a的第一主面12s的一部分的表面16s以及表面17s、与粘接剂层20a的第一光学片材10a侧的表面28s划分。这里,内部空间14a的剖面形状(与X方向垂直且与YZ面平行的剖面的形状)为三角形。由倾斜面16s形成的界面作为通过内部全反射使光朝向Z方向(图中下侧)的界面发挥功能。多个凹部14的各个、即多个内部空间14a的各个具有通过内部全反射使在光学层叠体100A内传播的光的一部分朝向第一光学片材10a的第二主面18s侧(图的Z方向)的倾斜面(第一倾斜面)16s、和与倾斜面16s相反的一侧的倾斜面(第二倾斜面)17s。倾斜面16s的倾斜角度θa例如是10°以上70°以下。下限优选的是30°以上,更优选的是45°以上。若倾斜角度θa比10°小,则有配光的控制性降低、光取出效率也降低的情况。另一方面,若倾斜角度θa超过70°,则例如凹凸赋形膜的加工有时变难。另外,倾斜面17s的倾斜角度θb例如是50°以上100°以下。下限优选的是70°以上。若倾斜角度θb比50°小,则有在不希望的方向上产生杂散光的情况。另一方面,若倾斜角度θb超过100°,则例如凹凸赋形膜的加工有时变难。倾斜面16s的倾斜角度θa以及倾斜面17s的倾斜角度θb是在凹部14的剖面(与X方向垂直且与YZ面平行的剖面)中相对于与Y方向平行的方向的角度。在该例子中,倾斜面16s的倾斜角度θa比倾斜面17s的倾斜角度θb小。在具有光学层叠体100A的照明装置(参照图4A、图4B)中,倾斜面16s配置成比倾斜面17s更靠近光源60。内部空间14a的剖面(与X方向垂直且与YZ面平行的剖面)形状由倾斜面16s的倾斜角度θa以及倾斜面17s的倾斜角度θb、宽度Wy、及深度C规定。内部空间14a(凹部14)的形状并不限定于例示,可以进行各种改变。通过调整内部空间14a(凹部14)的形状、大小,配置密度等,能够调整从光学层叠体100A出射的光线的分布(配光分布)(例如参照专利文献2以及3)。
作为配光控制构造发挥功能的光学层叠体可构成具有多个内部空间的导光层以及/或者方向转换层。例如如图4A所示,光学层叠体100A使用于照明装置200A。照明装置200A具备光学层叠体102A与光源60。光学层叠体102A具有光学层叠体100A和设于光学层叠体100A的粘接剂层20a的与第一光学片材10a侧相反的一侧的导光层80。导光层80例如粘接于粘接剂层20a的与第一光学片材10a侧相反的一侧的表面22s。导光层80具有第一主面80a、与第一主面80a相反的一侧的第二主面80b、和接收从光源60出射的光的光接收部80c。光源60例如是LED装置,也可以排列多个LED装置来使用。引导到导光层80内的光的一部分如图4A中箭头所示那样,在内部空间14a所形成的界面16s以及界面14s被内部全反射(Total Internal Reflection:TIR)。在界面14s(粘接剂层20a的第一光学片材侧的表面28s)被内部全反射的光在导光层80以及粘接剂层20a内传播,在倾斜面16s被内部全反射的光从第一光学片材10a的第二主面18s侧向光学层叠体102A的外部出射。
这里,导光层80、粘接剂层20a以及第一光学片材10a的折射率优选的是相互大致相等。导光层80与粘接剂层20a的折射率之差(绝对值)以及粘接剂层20a与第一光学片材10a的折射率之差(绝对值)分别独立地例如优选为0.20以下,更优选的是0.15以下,进一步优选的是0.10以下。
粘接剂层20a的厚度例如为2.0μm以上15.0μm以下。下限值优选的是4.0μm以上。上限值优选的是11.0μm以下,更优选的是9.0μm以下。只要没有特别说明,粘接剂层的厚度是指第一光学片材10a的第一主面12s的平坦部10s上的厚度。
光学层叠体100A的雾度值例如为5.0%以下。雾度值例如可以使用雾度计(装置名“HZ-1”Suga试验机株式会社制)而用D65光测定。
如图4B所示的照明装置200B那样,导光层80也可以设于光学层叠体100A的第一光学片材10a侧(比粘接剂层20a更靠近第一光学片材10a)。导光层80与第一光学片材10a也可以隔着粘接剂层而粘附。在照明装置200B中,也是在界面14s(粘接剂层20b的第一光学片材侧的表面28s)被内部全反射的光在粘接剂层20a内传播,在倾斜面16s被内部全反射的光从第一光学片材10a的第二主面18s侧向光学层叠体102B的外部出射。
本发明的实施方式的照明装置并不限定于上述的例子,可以进行各种改变。例如也可以在照明装置200A的光学层叠体100A的与导光层80相反的一侧设置基材层。也可以取代基材层而设置防反射层,也可以取代基材层而设置硬涂层(例如铅笔硬度H以上)。也可以在基材层上设置防反射层以及/或者硬涂层。另外,也可以在导光层80的与出射面相反的一侧(图中上侧)设置防反射层以及/或者硬涂层。防反射层以及硬涂层可以使用公知的材料以公知的方法形成。也可以在光学层叠体102A与基材层(或者,防反射层以及/或者硬涂层)之间设置低折射率层。
在照明装置200B的例子中,也可以在光学层叠体100A的与导光层80相反的一侧设置基材层。也可以取代基材层而设置防反射层以及/或者硬涂层(例如铅笔硬度H以上),也可以在基材层上设置防反射层以及/或者硬涂层。另外,也可以在导光层80的出射面侧(图中下侧)设置防反射层以及/或者硬涂层。也可以在光学层叠体102B与基材层(或者,防反射层以及/或者硬涂层)之间设置低折射率层。
如图3所示,第一光学片材10a在从第一主面12s的法线方向俯视时,多个凹部14分别沿X方向延伸,且在X方向上连续。多个凹部14在Y方向上离散地配置,在凹部14与凹部14之间设有平坦部10s。在Y方向上,凹部14优选的是在Y方向上周期性地配置,其间距Py例如为6μm以上120μm以下。凹部14的宽度Wy例如为3μm以上20μm以下,平坦部10s的宽度Dy例如为3μm以上100μm以下。凹部14的宽度Wy与平坦部10s的宽度Dy之比Wy/Dy例如为0.3以上7以下。凹部14的深度C(Z方向的深度)例如为1μm以上100μm以下。凹部14的深度C优选的是20μm以下,更优选的是12μm以下。凹部14的深度C优选的是4μm以上,更优选的是6μm以上,更优选的是8μm以上。
关于多个凹部14的密度,在从第一主面12s的法线方向俯视第一光学片材10a时,出于获得良好的亮度的观点,多个凹部14的面积占第一光学片材10a的面积的比例(占有面积率)优选的是0.3%以上。多个凹部14的占有面积率根据使用的用途而适当选择,例如在要求透明性的用途中,优选的是0.3%以上10%以下,更优选的是0.5%以上4%以下。在要求更高亮度的用途中,优选的是30%以上80%以下。另外,多个凹部14的占有面积率可以是均匀的,也可以随着距离的增大而使占有面积率增大,以便即使距光源(例如图4A或者图4B的光源60)的距离增大、亮度也不会降低。
也可以取代第一光学片材10a而使用例如图9A以及图9B所示的凹凸赋形膜70(光学片材)。凹凸赋形膜70具有有着凹凸构造的主面,凹凸构造具有多个凹部74与邻接的凹部74之间的平坦部72s。在从主面的法线方向俯视凹凸赋形膜70时(例如参照图9A),多个凹部74在X方向和Y方向上都离散地配置为岛状。在赋形膜70中,关于凹部74的大小(长度L、宽度W:参照图9A、图9B),例如长度L优选为10μm以上500μm以下,宽度W优选为1μm以上100μm以下。另外,出于光取出效率的观点,深度H优选的是1μm以上100μm以下。凹部74的深度H优选的是20μm以下,更优选的是12μm以下。凹部74的深度H优选的是4μm以上,更优选的是6μm以上,更优选的是8μm以上。在使多个凹部74离散且均匀地分布的情况下,例如如图9A所示,优选的是周期性地配置。间距Px例如优选的是10μm以上500μm以下,间距Py例如优选的是10μm以上500μm以下。另外,并不限定于图9A的例子,多个凹部在使用于照明装置时也可以在导光层的导光方向以及与导光层的导光方向交叉的方向上离散地配置。
关于多个凹部74的密度,在从主面的法线方向俯视凹凸赋形膜70(图9A)时,出于获得良好的亮度的观点,多个凹部74的面积占凹凸赋形膜70的面积的比例(占有面积率)优选的是0.3%以上。多个凹部74的占有面积率根据所使用的用途而适当选择,例如在要求透明性的用途中,在获得良好的可视透光率以及雾度值方面,优选的是30%以下,出于获得良好的亮度的观点,优选的是1%以上。上限值进一步优选的是25%以下,为了获得较高的可视透光率,优选的是10%以下,进一步优选的是5%以下。例如优选的是0.3%以上10%以下,更优选的是0.5%以上4%以下。在要求更高亮度的用途中,优选的是30%以上80%以下。另外,多个凹部74的占有面积率可以是均匀的,也可以随着距离的增大而使占有面积率增大,以便即使距光源(例如图4A或者图4B的光源60)的距离增大、亮度也不会降低。
虽然示出了凹部14的剖面形状为三角形的例子,但凹部14的剖面形状并不局限于此,只要具有能够形成通过内部全反射使光朝向Z方向的界面的面,例如也可以是四边形(例如梯形)。另外,并不限定于多边形,也可以是至少一部分包含曲线的形状等。作为至少一部分具有曲线的形状,例如是包含圆或者椭圆的圆周的一部分、或者曲率不同的多个曲线的组合的形状。
也可以取代第一光学片材10a而使用例如图15A所示的凹凸赋形膜82(光学片材)。图15A中一并示出了光源60。凹凸赋形膜82具有有着凹凸构造的主面,凹凸构造具有多个凹部84与邻接的凹部84之间的平坦部82s。多个凹部84分别具有通过内部全反射使在光学层叠体内传播的光的一部分朝向Z方向的第一倾斜面86s、和与第一倾斜面86s相反的一侧的第二倾斜面87s。如图15A所示,在从凹凸赋形膜82的具有凹凸构造的主面的法线方向俯视时,凹部84所具有的第一倾斜面86s形成了向光源60侧凸起的曲面。作为光源60,在使用沿X方向排列的多个LED装置的情况下,从各LED装置出射的光相对于Y方向具有扩散,因此第一倾斜面86s具有向光源LS侧凸起的曲面时,第一倾斜面86s对于光均匀地起作用。另外,在光源60与导光层80的光接收部80c之间设置键合光学系统、欲使平行度较高的光(相对于Y方向的扩散较小的光)入射的情况下,第一倾斜面86s也可以与X方向平行。关于凹部84的大小(长度L、宽度W:参照图15B、图15C)以及深度H(参照图15C),间距Px、Py的优选范围例如也可以与凹凸赋形膜70的凹部74的优选范围相同。
光学层叠体100A可以通过例如使用辊对辊法将粘接剂层20a粘附于第一光学片材10a的具有凹凸构造的表面12s来制造。出于量产性的观点,优选的是以图5所示辊对辊方式制造光学层叠体100A。
如图5所示,通过向箭头的朝向旋转的辊Ra以及Rb,使第一光学片材10a与粘接剂层20a贴合。例如辊Ra以及Rb的一方为驱动辊,另一方为从动辊。此时,施加于辊Ra以及辊Rb间的第一光学片材10a与粘接剂层20a的压力(夹持压力、贴合压力、层压压力)可根据光学层叠体100A的TD(Transverse Direction)方向(与辊Ra以及Rb的轴平行的方向)的位置而改变。典型来说,如图6所示,与TD方向的中央部Ac相比,在TD方向的两端部Ae,施加于第一光学片材10a与粘接剂层20a的压力变大。在图6中,以空心箭头的大小示意性地示出了在辊Ra以及Rb之间施加于第一光学片材10a与粘接剂层20a的压力的大小。
根据本发明人的研究,在以辊对辊方式使用比较例的粘接剂层90与第一光学片材10a制造比较例的光学层叠体时,有时会产生以下那样的问题。这里,说明取代本发明的实施方式的光学层叠体100A所具有的粘接剂层20a而使用比较例的粘接剂层90以辊对辊方式制作光学层叠体的例子。
例如如图7A所示,若以在TD方向的中央部Ac向光学片材10a以及粘接剂层90施加适当的压力的方式、即在粘接剂层90对于光学片材10a的具有凹凸构造的表面12s具有良好的粘接性的同时抑制粘接剂层90侵入凹部14内的方式调节压力,则在TD方向的两端部Ae将会有比其更大的压力施加于第一光学片材10a以及粘接剂层90,在两端部Ae,粘接剂层90可能过度地侵入凹部14内。另一方面,如图7B所示,若调节成在TD方向的两端部Ae向光学片材10a以及粘接剂层90施加适当的压力,则在中央部Ac施加于第一光学片材10a以及粘接剂层90的压力比其小,有时在第一光学片材10a的平坦部10s与粘接剂层90的界面过度地产生气泡BA,对于第一光学片材10a的具有凹凸构造的表面12s的粘接性不充分。如此,若使用以往的粘接剂层,则有时难以兼顾抑制粘接剂层侵入凹凸构造的凹部14内和抑制在凹凸构造的平坦部10s与粘接剂层的界面产生的气泡。以辊对辊方式制作的光学层叠体的TD方向的长度例如为几m左右。光学层叠体的TD方向的长度越大,越容易产生这样的问题。
本发明人发现如图8所示,若使用规定的粘接剂层20a,则能够解决参照图7A以及图7B说明的上述的问题。图8的左边的箭头表示时间序列。准备第一光学片材10a与粘接剂层20(图8上段),在使第一光学片材10a的具有凹凸构造的表面与粘接剂层20贴合时,以不会在凹凸构造的平坦部10s与粘接剂层20a的界面过度地产生气泡的方式充分地施加压力。此时,在层压时,粘接剂层20a也可以暂时过度地侵入凹部14内(图8中段)。这是因为,若在层压时施加的压力消失,则粘接剂层20a向凹部14内的侵入(埋入)的程度减少(图8下段)。这种粘接剂层20a的例子用后述的实验例表示。在获得的光学层叠体100A中,抑制了粘接剂层20a向凹部14内的侵入,并且抑制了在凹凸构造的平坦部10s与粘接剂层20a的界面存在的气泡。在本发明的某实施方式的光学层叠体中,在从第一光学片材的第一主面的法线方向俯视时,在平坦部10s与粘接剂层20a的界面存在的气泡占第一光学片材的面积的面积率为3%以下,并且在多个凹部14内存在的粘接剂层20a的高度为2μm以下。存在于凹部14内的粘接剂层20a的高度在凹部14的剖面(图1A中的与X方向垂直且与YZ面平行的剖面)中是Z方向上的粘接剂层20b的高度,以平坦部10s为基准而求出。存在于凹部14内的粘接剂层20a的高度例如如在后述的实施例中进行的那样,可以根据任意地选择的凹部14的剖面SEM像测定存在于该凹部14内的粘接剂层20a的高度的最大值来求出。气泡的面积率例如可以通过后述的实施例所记载的方法来测定。气泡的面积率优选的是2.5%以下,更优选的是1.5%以下,进一步优选的是0.1%以下。存在于多个凹部内的粘接剂层的高度优选的是1μm以下,更优选的是0.6μm以下。另外,本发明的实施方式的光学层叠体并不限定于以辊对辊方式制作。在以辊对辊方式以外的制法制作的光学层叠体中,也可抑制粘接剂层向凹部内的侵入,并且抑制存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡。
另外,凹凸构造的平坦部与粘接剂层的界面处产生气泡的难易度也受粘接剂层的表面粗糙度的影响,因此气泡的面积率也可根据粘接剂层的表面粗糙度改变。若粘接剂层的表面(第一光学片材侧的表面)的表面粗糙度较大,则容易产生气泡。
作为减小粘接剂层的表面(第一光学片材侧的表面)的表面粗糙度的方法之一,可列举以下方法。粘接剂层例如通过以下的方法形成。首先,将具有(甲基)丙烯酸类聚合物以及/或者聚酯类聚合物、交联剂、及溶剂的粘接剂组成物溶液赋予到具有剥离处理后的主面的基材(第一分隔件)的剥离处理后的主面上,形成粘接剂组成物溶液层。接着,去除粘接剂组成物溶液层的溶剂,形成粘接剂组成物层。接着,在粘接剂组成物层的与第一分隔件侧相反的一侧的主面上,将具有剥离处理后的主面的其他基材(第二分隔件)设为剥离处理后的主面与粘接剂组成物层相接。接下来,通过用交联剂使粘接剂组成物层的(甲基)丙烯酸类聚合物以及/或者聚酯类聚合物交联,获得粘接剂层。即,这里,得到具有基材(第一分隔件)/粘接剂层/其他基材(第二分隔件)的层叠构造的层叠体。有时将包含具有剥离处理后的主面的基材与粘接剂层的层叠体称为粘接剂片材。通过使如此获得的粘接剂层的第一分隔件侧的主面或者第二分隔件侧的主面中的某一个与第一光学片材(凹凸赋形膜)的具有凹凸构造的表面贴合,能够获得本发明的实施方式的光学层叠体。例如在将粘接剂层的第二分隔件侧的主面与第一光学片材(凹凸赋形膜)的具有凹凸构造的表面贴合的情况下,第二分隔件的剥离处理后的主面(粘接剂层侧的表面)的算术平均粗糙度Ra例如优选的是小于0.05μm,更优选的是小于0.03μm。算术平均粗糙度Ra的下限值不被特别限定,但例如是0.001μm。另外,第二分隔件的剥离处理后的主面(粘接剂层侧的表面)的最大高度Rz例如小于0.5μm,优选的是小于0.3μm。最大高度Rz的下限值不被特别限定,但例如是0.005μm。
在以辊对辊方式制作光学层叠体时,例如可以将第一光学片材10a的y方向或者-y方向设为MD(Machine Direction)方向。例如在图1所示的例子中,也可以配置成凹部14的具有较小的倾斜角度θa的倾斜面16s比具有较大的倾斜角度θb的倾斜面17s靠近辊Ra以及Rb之间的夹持部。但是,粘接剂层20a侵入凹部14内的程度不会根据贴合方向而大幅变化。
[粘接剂层的优选的构成例]
以下举出本发明的实施方式的光学层叠体所具有的粘接剂层的具体例。以下的粘接剂层A、B以及C都在粘附于光学片材的具有凹凸构造的表面时抑制向凹凸构造的凹部侵入及其经时变化,因此适合用于本发明的实施方式的光学层叠体。另外,本发明的实施方式的光学层叠体所具有的粘接剂层并不限定于以下的例子。
(1)粘接剂层A
本申请人提出的国际公开第2021/167090号中记载了如下一种粘接剂层(以下,有时称为“粘接剂层A”。):在使用了旋转式流变仪的蠕变试验中,在50℃下施加10000Pa的应力1秒钟时的蠕变变形率为10%以下,并且在50℃下施加10000Pa的应力30分钟时的蠕变变形率为16%以下,对于PMMA膜的180°剥离粘接力为10mN/20mm以上。根据本申请人的研究,将粘接剂层粘附于光学片材的具有凹凸构造的表面时侵入凹部的程度及其经时变化与粘接剂层的蠕变变形率之间存在相关关系。具体而言,在使用了旋转式流变仪的蠕变试验中在50℃下施加10,000Pa的应力1秒钟时的蠕变变形率为10%以下的粘接剂层在粘附于具有凹凸构造的表面时抑制了侵入凹凸构造的凹部的程度,在使用了旋转式流变仪的蠕变试验中在50℃下施加10,000Pa的应力30分钟(1800秒钟)时的蠕变变形率为16%以下的粘接剂层抑制了侵入凹凸构造的凹部的程度的经时变化。通过参照将国际公开第2021/167090号的公开内容全部引用到本说明书中。
(2)粘接剂层B
本申请人提出的国际公开第2021/167091号记载了一种粘接剂层(以下,有时称为“粘接剂层B”。),其通过使包含聚合物与固化性树脂的粘接剂组成物的固化性树脂固化而形成,所述聚合物包含至少一个(甲基)丙烯酸酯单体与选自由含羟基共聚性单体、含羧基共聚性单体以及含氮乙烯基单体构成的组的至少一种可共聚的含官能团单体的共聚物,粘接剂组成物在使固化性树脂固化之前的23℃下的初始拉伸弹性模量为0.35MPa以上8.00MPa以下,粘接剂组成物在使固化性树脂固化之后的23℃下的初始拉伸弹性模量为1.00MPa以上。粘接剂组成物在使固化性树脂固化之前的23℃下的初始拉伸弹性模量为0.35MPa以上,从而在形成粘接剂层20a时、即将粘接剂组成物层赋予到光学片材10a的第一主面12s上时,可抑制粘接剂组成物进入多个凹部内。粘接剂组成物在使固化性树脂固化之前的粘接剂组成物的23℃下的初始拉伸弹性模量为8.00MPa以下,使得粘接剂组成物层具备赋予到光学片材10a的第一主面12s上所需的柔软性(易变形性)。粘接剂组成物在使固化性树脂固化之后的23℃下的初始拉伸弹性模量为1.00MPa以上,从而在形成粘接剂层20a之后,可抑制粘接剂层20a随时间变形而进入多个凹部内。通过参照将国际公开第2021/167091号的公开内容全部引用到本说明书中。
粘接剂组成物所含的聚合物例如包含共聚物,其是至少一个(甲基)丙烯酸酯单体(例如(甲基)丙烯酸烷基酯)与选自由含羟基共聚性单体、含羧基共聚性单体以及含氮乙烯基单体构成的组的至少一种可共聚的含官能团单体的共聚物。在至少一种可共聚的含官能团单体含有含氮乙烯基单体的情况下,(甲基)丙烯酸酯单体与含氮乙烯基单体的质量比例如是95:5到50:50之间、95:5到55:45之间、95:5到60:40之间、90:10到50:50之间、90:10到55:45之间、90:10到60:40之间、85:15到50:50之间、85:15到55:45之间、85:15到60:40之间、80:20到50:50之间、80:20到55:45之间、80:20到60:40之间、75:25到50:50之间、75:25到55:45之间或者75:25到60:40之间,优选的是90:10到60:40之间。
粘接剂层B通过使含有聚合物与固化性树脂的粘接剂组成物的固化性树脂固化而形成。首先,在光学片材10a的第一主面12s上赋予由粘接剂组成物形成的粘接剂组成物层。接着,在光学片材10a的第一主面12s上赋予了粘接剂组成物层的状态下,向粘接剂组成物层施加热量或者照射活性能量射线,从而使粘接剂组成物的固化性树脂固化。出于抑制粘接剂组成物层进入多个凹部内的观点,固化性树脂(例如紫外线固化性树脂)例如优选为质量平均分子量是4000以上。
例如粘接剂组成物在使固化性树脂固化之前的在23℃下的初始拉伸弹性模量例如为0.35MPa以上、0.40MPa以上、0.45MPa以上或者0.50MPa以上并且为8.00MPa以下、7.70MPa以下、7.50MPa以下、7.00MPa以下、6.50MPa以下、6.00MPa以下、5.50MPa以下、5.00MPa以下、4.50MPa以下、4.00MPa以下、3.50MPa以下或者3.00MPa以下。粘接剂组成物在使固化性树脂固化之后的在23℃下的初始拉伸弹性模量例如为1.00MPa以上、1.50MPa以上、2.00MPa以上、2.50MPa以上、3.00MPa以上、3.50MPa以上、4.00MPa以上、4.50MPa以上或者5.00MPa以上。粘接剂组成物在使固化性树脂固化之后的23℃下的初始拉伸弹性模量的上限不被特别限定,例如为1000MPa以下、800MPa以下、600MPa以下、400MPa以下或者200MPa以下。粘接剂组成物在使固化性树脂固化之前的在23℃下的初始拉伸弹性模量为0.40MPa以上7.70MPa以下,粘接剂组成物在使固化性树脂固化之后的在23℃下的初始拉伸弹性模量更优选的是3.00MPa以上。
粘接剂组成物在使固化性树脂固化之前的凝胶分数例如为75%以上,粘接剂组成物在使固化性树脂固化之后的凝胶分数例如为90%以上。这些凝胶分数的上限不被特别限定,但例如是100%。
(3)粘接剂层C
本申请人提出的日本特愿2021-025496中记载了如下一种粘接剂层(以下,有时称为“粘接剂层C”。):其通过使包含作为多元羧酸与多元醇的共聚物的聚酯树脂、交联剂、及选自由有机锆化合物、有机铁化合物以及有机铝化合物构成的组的至少一种交联催化剂的粘接剂组成物交联而形成,在温度85℃并且相对湿度85%下保持300小时之后的凝胶分数为40%以上,对于PMMA膜的180°剥离粘接力为100mN/20mm以上。粘接剂层C也能够抑制高温高湿下的经时变化。通过参照将日本特愿2021-025496的公开内容全部引用到本说明书中。
形成粘接剂层A或者B的粘接剂能够适当地使用以下的粘接剂。
粘接剂例如含有(甲基)丙烯酸类聚合物,(甲基)丙烯酸类聚合物例如为含氮(甲基)丙烯酸单体与至少一种其他单体的共聚物。含氮(甲基)丙烯酸单体例如具有含氮环状结果。若使用含氮(甲基)丙烯酸单体制备(甲基)丙烯酸类聚合物,则特别是在含氮(甲基)丙烯酸单体具有含氮环状结构时,可得到提高(甲基)丙烯酸类聚合物的弹性的特性的效果。
在粘接剂含有(甲基)丙烯酸类聚合物的情况下,该(甲基)丙烯酸类聚合物优选的是发生了交联。另外,在粘接剂含有(甲基)丙烯酸类聚合物的情况下,该粘接剂可以进一步包含活性能量射线固化性树脂(例如紫外线固化性树脂)与固化剂(例如光聚合引发剂),或者可以进一步包含活性能量射线固化性树脂的固化物。活性能量射线例如是可见光以及紫外线。通过在粘接剂中导入交联结构,可以抑制粘附粘接剂时的变形以及经时变形。特别是,通过在对光学片材10a赋予了(粘接剂层20a的)粘接剂组成物层之后使活性能量射线固化性树脂固化,能够抑制粘接剂层20a的经时变形,从而能够抑制粘接剂层20a侵入凹部的程度的经时变化。另外,若使活性能量射线固化性树脂固化,则粘接剂层20a变硬。若粘接剂层20a过硬,则有时难以通过辊对辊法将粘接剂层20a贴合于光学片材10a,但如果在对光学片材10a赋予了粘接剂组成物层之后使活性能量射线固化性树脂固化,则能够避免该问题。
包含活性能量射线固化性树脂的固化物的粘接剂层20a例如通过以下的方法形成。首先,由包含(甲基)丙烯酸类聚合物、交联剂、活性能量射线固化性树脂、聚合引发剂、及溶剂的粘接剂组成物溶液形成粘接剂组成物溶液层。粘接剂组成物溶液层例如形成于基材的剥离处理后的主面上。接着,将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除,(例如通过加热)利用交联剂使粘接剂组成物溶液层的(甲基)丙烯酸类聚合物交联,由此获得具有交联结构的粘接剂组成物层。在将粘接剂组成物溶液层形成于基材的剥离处理后的主面上的情况下,在基材的剥离处理后的主面上形成粘接剂组成物层,获得具有基材与粘接剂组成物层的层叠体。这里,将由(甲基)丙烯酸类聚合物与交联剂形成的交联结构称为第一交联结构。与后述的通过使活性能量射线固化性树脂固化而形成的交联结构(第二交联结构)相区别。可以在将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除的工序中使粘接剂组成物溶液层的聚合物交联,也可以在将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除的工序之后,以与将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除的工序分开进行的方式进一步进行使粘接剂组成物溶液层的聚合物交联的工序。之后,将粘接剂组成物层粘附于光学片材10a的第一主面12s上,在将粘接剂组成物层配置于光学片材10a的第一主面12s上的状态下对粘接剂组成物层照射活性能量射线,使活性能量射线固化性树脂固化,由此可以形成除第一交联结构之外还具有第二交联结构的粘接剂层20a。认为粘接剂层20a所具有的第一交联结构以及第二交联结构形成了所谓的互穿网络结构(IPN)。
不包含活性能量射线固化性树脂的固化物的粘接剂层20a例如通过以下的方法形成。首先,由包含聚合物、交联剂与溶剂的粘接剂组成物溶液形成粘接剂组成物溶液层。该粘接剂组成物溶液不包含活性能量射线固化性树脂以及聚合引发剂。粘接剂组成物溶液层例如形成于基材的剥离处理后的主面上。接着,将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除,(例如通过加热)利用交联剂使粘接剂组成物溶液层的聚合物交联,由此得到具有交联结构的粘接剂层20a。在将粘接剂组成物溶液层形成于基材的剥离处理后的主面上的情况下,在基材的剥离处理后的主面上形成粘接剂层,得到具有基材与粘接剂层的层叠体。可以在将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除的工序中使粘接剂组成物溶液层的聚合物交联,也可以在将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除的工序之后以与粘接剂组成物溶液层的溶剂去除的工序分开进行的方式进一步进行使粘接剂组成物溶液层的聚合物交联的工序。
粘接剂接枝优选的是不包含聚合物。若如专利文献1所记载的粘接剂层那样由包含接枝聚合物的粘接剂组成物形成,则材料的设计因素、控制因素变多,有时量产性差。可以根据各种因素(例如交联剂的种类、量、活性线固化性树脂的种类、量)调整不包含接枝聚合物粘接剂的蠕变特性。
以下说明粘接剂的优选的具体例。
粘接剂例如包含(甲基)丙烯酸类聚合物。作为用于制造(甲基)丙烯酸类聚合物的单体,可使用任意的(甲基)丙烯酸酯,没有特别限定。例如能够使用具有碳原子数4以上的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯。在该情况下,相对于用于制造(甲基)丙烯酸类聚合物的单体的总量,具有碳原子数4以上的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯的比例例如为50质量%以上。
在本说明书中,“(甲基)丙烯酸烷基酯”指的是具有直链或者支链烷基(甲基)丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸烷基酯所具有的烷基的碳原子数优选的是4以上,更优选的是4以上9以下。另外,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯以及/或者甲基丙烯酸酯。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例,可举出(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异十四烷基酯、(甲基)丙烯酸正十三烷基酯、(甲基)丙烯酸正十四烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯等。这些(甲基)丙烯酸烷基酯可以单独使用或者组合使用。
粘接剂也可以包含作为含氮(甲基)丙烯酸单体与至少一种其他单体的共聚物的(甲基)丙烯酸类聚合物。在该情况下,(甲基)丙烯酸类聚合物优选的是在将用于共聚的单体的合计量设为100质量份时按照以下的量使用以下的单体进行共聚而得的共聚物。
含氮(甲基)丙烯酸单体:10.0质量份以上、15.0质量份以上、20.0质量份以上、25.0质量份以上、30.0质量份以上或35.0质量份以上,并且40.0质量份以下、35.0质量份以下、30.0质量份以下、25.0质量份以下、20.0质量份以下或15.0质量份以下。例如为10.0质量份以上且40.0质量份以下。
羟基含有丙烯酸单体:0.05质量份以上、0.75质量份以上、1.0质量份以上、2.0质量份以上、3.0质量份以上、4.0质量份以上、5.0质量份以上、6.0质量份以上、7.0质量份以上、8.0质量份以上或9.0质量份以上,并且10.0质量份以下、9.0质量份以下、8.0质量份以下、7.0质量份以下、6.0质量份以下、5.0质量份以下、4.0质量份以下、3.0质量份以下、2.0质量份以下或1.0质量份以下。例如为0.05质量份以上且10.0质量份以下。
含羧基丙烯酸单体:1.0质量份以上、2.0质量份以上、3.0质量份以上、4.0质量份以上、5.0质量份以上、6.0质量份以上、7.0质量份以上、8.0质量份以上或9.0质量份以上,并且10.0质量份以下、9.0质量份以下、8.0质量份以下、7.0质量份以下、6.0质量份以下、5.0质量份以下、4.0质量份以下、3.0质量份以下或2.0质量份以下。例如为1.0质量份以上且10.0质量份以下。
(甲基)丙烯酸烷基酯单体:(100质量份)-(用于共聚的(甲基)丙烯酸烷基酯单体以外的单体的合计量)
在本说明书中,“含氮(甲基)丙烯酸单体”没有特别限制地包含具有(甲基)丙烯酰基这样的具有不饱和双键的聚合性官能团、并且具有氮原子的单体。“含氮(甲基)丙烯酸类单体”例如具有含氮环状结构。作为具有含氮环状结构的含氮(甲基)丙烯酸类单体的例子,例如可举出:N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基-ε-己内酰胺(NVC)、4-丙烯酰基吗啉(ACMO)。这些含氮环状结构可以单独使用或组合使用。
在本说明书中,“含羟基丙烯酸单体”没有特别限制地包含具有(甲基)丙烯酰基这样的具有不饱和双键的聚合性官能团、并且具有羟基的单体。例如可举出:(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯;(甲基)丙烯酸4-羟基甲基环己酯、4-羟基丁基乙烯基醚等。
在本说明书中,“含羧基丙烯酸单体”没有特别限制地包含具有(甲基)丙烯酰基或乙烯基等具有不饱和双键的聚合性官能团、并且具有羧基的单体。作为含不饱和羧酸单体,例如可举出:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等。这些含不饱和羧酸单体可以单独使用或组合使用。
粘接剂可以包含(甲基)丙烯酸类聚合物,该(甲基)丙烯酸类聚合物是含羧基丙烯酸单体与至少一种其它单体(其中含氮(甲基)丙烯酸单体除外)的共聚物。在该情况下,(甲基)丙烯酸类聚合物优选为在将用于共聚的单体的合计量设为100质量份时按照以下的量使用以下的单体进行共聚而得到的共聚物。
含羧基丙烯酸单体:1.0质量份以上、2.0质量份以上、3.0质量份以上、4.0质量份以上、5.0质量份以上、6.0质量份以上、7.0质量份以上、8.0质量份以上或9.0质量份以上,并且10.0质量份以下、9.0质量份以下、8.0质量份以下、7.0质量份以下、6.0质量份以下、5.0质量份以下、4.0质量份以下、3.0质量份以下或2.0质量份以下。例如为1.0质量份以上且10.0质量份以下。
(甲基)丙烯酸烷基酯单体:90.0质量份以上、91.0质量份以上、92.0质量份以上、93.0质量份以上、94.0质量份以上、95.0质量份以上、96.0质量份以上、97.0质量份以上或98.0质量份以上,并且99.0质量份以下、98.0质量份以下、97.0质量份以下、96.0质量份以下、95.0质量份以下、94.0质量份以下、93.0质量份以下、92.0质量份以下或91.0质量份以下。例如为90.0质量份以上且99.0质量份以下。
作为在(甲基)丙烯酸类聚合物中导入交联结构的交联剂,包含异氰酸酯类交联剂、环氧类交联剂、有机硅类交联剂、唑啉类交联剂、氮丙啶类交联剂、硅烷类交联剂、烷基醚化三聚氰胺类交联剂、金属螯合物类交联剂、过氧化物等交联剂。交联剂可以单独使用一种,或者组合使用两种以上。
异氰酸酯类交联剂是指1分子中具有2个异氰酸酯基(包括通过封端剂或多聚物化等对异氰酸酯基进行了临时性的保护的异氰酸酯再生型官能团)的化合物。
作为异氰酸酯类交联剂,可举出甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯等芳香族异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族异氰酸酯等。
更具体而言,例如可举出:亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等低级脂肪族多异氰酸酯类、环戊烯二异氰酸酯、环己烯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族异氰酸酯类、2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯类、三羟甲基丙烷/甲苯二异氰酸酯三聚物加成物(东曹株式会社制,商品名Coronate L)、三羟甲基丙烷/六亚甲基二异氰酸酯三聚物加成物(东曹株式会社制,商品名Coronate HL)、六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯体(东曹株式会社制,商品名Coronate HX)等异氰酸酯加成物、苯二甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(三井化学株式会社制,商品名D110N)、六亚甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(三井化学株式会社制,商品名D160N);聚醚多异氰酸酯、聚酯多异氰酸酯以及它们与各种多元醇的加成物、通过异氰脲酸酯键、缩二脲键、脲基甲酸酯键等多官能化而得到的多异氰酸酯等。
异氰酸酯类交联剂可以单独使用一种,或者也可以混合使用两种以上。相对于(甲基)丙烯酸类聚合物100质量份,异氰酸酯类交联剂的配合量例如为0.01质量份以上、0.02质量份以上、0.05质量份以上或0.1质量份以上,并且10质量份以下、9质量份以下、8质量份以下、7质量份以下、6质量份以下或5质量份以下,优选为0.01质量份以上且10质量份以下、0.02质量份以上且9质量份以下、0.05质量份以上且8质量份以下。考虑凝聚力、耐久性试验中的剥离的阻止等而适当调整配合量即可。
另外,在通过乳液聚合制作的改性(甲基)丙烯酸类聚合物的水分散液中,可以不使用异氰酸酯类交联剂,但在需要的情况下,为了容易与水进行反应,也可以使用经封端的异氰酸酯类交联剂。
环氧类交联剂是在1分子中具有2个以上环氧基的多官能环氧化合物。作为环氧类交联剂,例如可举出:双酚A、环氧氯丙烷型的环氧类树脂、乙二醇缩水甘油醚、N,N,N′,N′-四缩水甘油基间二甲苯二胺、二缩水甘油基苯胺、二胺缩水甘油基胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、山梨聚糖聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、三缩水甘油基-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、间苯二酚二缩水甘油醚、双酚-S-二缩水甘油醚,此外,还可以举出在分子内具有2个以上环氧基的环氧类树脂等。作为环氧类交联剂,例如可以使用三菱瓦斯化学株式会社制、商品名“TETRAD C”、“TETRAD X”等。
环氧类交联剂可以单独使用一种,另外,也可以混合使用两种以上。相对于(甲基)丙烯酸类聚合物100质量份,环氧类交联剂的配合量例如为0.01质量份以上、0.02质量份以上、0.05质量份以上或0.1质量份以上,并且10质量份以下、9质量份以下、8质量份以下、7质量份以下、6质量份以下或5质量份以下,优选为0.01质量份以上且10质量份以下、0.02质量份以上且9质量份以下、0.05质量份以上且8质量份以下。考虑凝聚力、耐久性试验中的剥离的阻止等而适当调整配合量即可。
作为过氧化物的交联剂,只要是通过加热产生自由基活性种并使粘合剂的基础聚合物的交联进行的过氧化物交联剂,就可以适当使用,但考虑到操作性、稳定性,优选使用1分钟半衰期温度为80℃以上且160℃以下的过氧化物,更优选使用1分钟半衰期温度为90℃以上且140℃以下的过氧化物。
作为过氧化物,例如可举出:过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯(1分钟半衰期温度:90.6℃)、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯(1分钟半衰期温度:92.1℃)、过氧化二碳酸二仲丁酯(1分钟半衰期温度:92.4℃)、过氧化新癸酸叔丁酯(1分钟半衰期温度:103.5℃)、过氧化新戊酸叔己酯(1分钟半衰期温度:109.1℃)、过氧化新戊酸叔丁酯(1分钟半衰期温度:110.3℃)、过氧化二月桂酰(1分钟半衰期温度:116.4℃)、过氧化二正辛酰(1分钟半衰期温度:117.4℃)、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯(1分钟半衰期温度:124.3℃)、过氧化二(4-甲基苯甲酰)(1分钟半衰期温度:128.2℃)、过氧化二苯甲酰(1分钟半衰期温度:130.0℃)、过氧化异丁酸叔丁酯(1分钟半衰期温度:136.1℃)、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷(1分钟半衰期温度:149.2℃)等。其中,由于交联反应效率特别优异,因此优选使用过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯(1分钟半衰期温度:92.1℃)、过氧化二月桂酰(1分钟半衰期温度:116.4℃)、过氧化二苯甲酰(1分钟半衰期温度:130.0℃)等。
另外,过氧化物的半衰期是表示过氧化物的分解速度的指标,是指直至过氧化物的残余量达到一半为止的时间。关于用以以任意时间获得半衰期的分解温度、任意温度下的半衰期时间,在制造商目录等中有所记载,例如,记载于日油株式会社的《有机过氧化物目录第9版(2003年5月)》等。
过氧化物可以单独使用一种,另外,也可以混合使用两种以上。相对于(甲基)丙烯酸类聚合物100质量份,过氧化物的配合量为0.02质量份以上且2质量份以下、优选为0.05质量份以上且1质量份以下。可以在该范围内适当调整以调整加工性、再加工性、交联稳定性、剥离性等。
另外,作为反应处理后残存的过氧化物分解量的测定方法,例如可以通过HPLC(高效液相色谱法)测定。
更具体而言,例如可以将反应处理后的粘合剂每次取出约0.2g,浸渍于乙酸乙酯10ml中,用振荡机在25℃下以120rpm振荡3小时进行提取后,在室温下静置3天。接下来,加入乙腈10ml,在25℃下以120rpm振荡30分钟,利用膜滤器(0.45μm)过滤而得到提取液,将得到的提取液约10μl注入HPLC并进行分析,可以得到反应处理后的过氧化物量。
另外,作为交联剂,可以组合使用有机类交联剂、多官能金属螯合物。多官能性金属螯合物是多价金属与有机化合物形成了共价键合或配位键合的螯合物。作为多价金属原子,可列举Al、Cr、Zr、Co、Cu、Fe、Ni、V、Zn、In、Ca、Mg、Mn、Y、Ce、Sr、Ba、Mo、La、Sn、Ti等。作为形成共价键合或配位键合的有机化合物中的原子,可列举氧原子,作为有机化合物,可举出:烷基酯、醇化合物、羧酸化合物、醚化合物、酮化合物。
相对于(甲基)丙烯酸类聚合物100质量份,活性能量射线固化性树脂的配合量例如为3质量份以上且60质量份以下。固化前的重均分子量(Mw)为4000以上且50000以下。作为活性能量射线固化性树脂,例如可以适当使用丙烯酸酯类、环氧类、氨基甲酸酯类、或硫醇/烯类紫外线固化性树脂。
作为活性能量射线固化性树脂,使用通过活性能量射线进行自由基聚合或阳离子聚合的单体和/或低聚物。
作为通过活性能量射线进行自由基聚合的单体,可举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基等具有不饱和双键的单体,特别是从反应性优异的优点考虑,优选使用具有(甲基)丙烯酰基的单体。
作为具有(甲基)丙烯酰基的单体的具体例,例如可举出:(甲基)丙烯酸烯丙酯、己内酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、己内酯改性(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、吗啉基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
作为通过活性能量射线进行自由基聚合的低聚物,可使用在聚酯、环氧、氨基甲酸酯等骨架上加成了2个以上(甲基)丙烯酰基、乙烯基等不饱和双键作为与单体同样的官能团而得到的聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等。
聚酯(甲基)丙烯酸酯是通过使(甲基)丙烯酸与由多元醇和多元羧酸得到的末端羟基的聚酯进行反应而得到的,作为具体例,可举出东亚合成株式会社制造的Aronix M-6000、7000、8000、9000系列等。
环氧(甲基)丙烯酸酯是通过使(甲基)丙烯酸与环氧树脂进行反应而得到的,作为具体例,可举出昭和高分子株式会社制造的Lipoxy SP、VR系列、共荣社化学株式会社制造的环氧酯系列等。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是通过使多元醇、异氰酸酯、羟基(甲基)丙烯酸酯进行反应而得到的,作为具体例,可举出根上工业株式会社制造的ArtResin UN系列、新中村化学工业株式会社制造的NK Oligo U系列、三菱化学株式会社制造的紫光UV系列等。
光聚合引发剂具有如下作用:通过照射紫外线而被激发、活化,生成自由基,通过自由基聚合,使多官能低聚物固化。例如可举出:4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1等苯乙酮类光聚合引发剂、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮等苯偶姻类光聚合引发剂、二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯硫醚、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯甲酮类光聚合引发剂、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类光聚合引发剂、α-酰基肟酯、酰基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、偶苯酰、樟脑醌、二苯并环庚酮、2-乙基蒽醌、4’,4”-二乙基异酞苯酮等特殊光聚合引发剂。另外,作为光聚合引发剂,还可以使用六氟磷酸烯丙基锍盐、六氟磷酸锍盐类、及六氟磷酸双(烷基苯基)碘盐等光阳离子类聚合引发剂。
上述光聚合引发剂也可以组合使用2种以上。相对于上述活性能量射线固化性树脂100质量份,聚合引发剂通常优选在0.5质量份以上且30质量份以下、进一步优选在1质量份以上且20质量份以下的范围配合。小于0.5质量份时,聚合无法充分地进行,固化速度变慢,超过30质量份时,有时会产生固化片的硬度降低这样的问题。
活性能量射线没有特别限定,优选为紫外线、可见光、及电子束。基于紫外线照射的交联处理可以使用高压水银灯、低压水银灯、准分子激光器、金属卤化物灯、LED灯等适当的紫外线源进行。此时,作为紫外线的照射量,可以根据必须的交联度适当选择,一般来说,紫外线的情况下期望在0.2J/cm<2>以上且10J/cm<2>以下的范围内选择。照射时的温度没有特别限定,考虑到支撑体的耐热性,优选至140℃左右。
在粘接剂包含聚酯类聚合物来代替(甲基)丙烯酸类聚合物、或者在包含(甲基)丙烯酸类聚合物的同时还包含聚酯类聚合物的情况下,例如优选具有以下的特征的聚酯类聚合物。
羧酸成分的种类(或者骨架的特征等):至少含有包含2个羧基的二羧酸、具体而言为二羧酸。作为上述二羧酸,没有特别限制,例如可举出:由癸二酸、油酸及芥酸等衍生的二聚酸。作为其它例子,可举出戊二酸、辛二酸、己二酸、壬二酸、1,4-环己烷二羧酸、4-甲基-1,2-环己烷二羧酸、十二烯基丁二酸酐、富马酸、丁二酸、十二烷二酸、六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、马来酸、马来酸酐、衣康酸、柠康酸等脂肪族或脂环族二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、4,4’-二苯基二羧酸、2,2’-二苯基二羧酸、4,4’-二苯基醚二羧酸。除了上述二羧酸以外,还可以使用包含3个以上羧基的三羧酸。
二醇成分的种类(或者骨架的特征等):至少含有在分子中具有2个羟基的二醇、具体而言为二醇。由脂肪酸酯、油酸、芥酸等衍生的二聚物二醇、甘油单硬脂酸酯等。作为其它例子,可以举出乙二醇、1,2-丙二醇等脂肪族二醇,作为脂肪族二醇以外的二醇,可举出双酚A的环氧乙烷加成物及环氧丙烷加成物、氢化双酚A的环氧乙烷加成物及环氧丙烷加成物等。
作为在聚酯类聚合物中导入交联结构的交联剂,可以使用异氰酸酯类交联剂、唑啉类交联剂、氮丙啶类交联剂、硅烷类交联剂、烷基醚化三聚氰胺类交联剂、金属螯合物类交联剂。相对于聚酯类聚合物100质量份,交联剂的配合量例如为2.0质量份以上且10.0质量份以下。
以下说明粘接剂层C的组成的具体例。
<多元羧酸>
作为多元羧酸,例如可列举
对苯二甲酸、间苯二甲酸、苄基丙二酸、联苯甲酸、4、4′-氧基二苯甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸;
丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2、2-二甲基戊二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、硫代二丙酸、二甘醇酸等脂肪族二羧酸;
1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、2,5-降冰片烷二羧酸、金刚烷二羧酸等脂环族二羧酸;
等等。它们可以单独使用,或者也可以以2种以上并用。
其中,从赋予凝聚力的观点出发,优选含有芳香族二羧酸,特别优选含有对苯二甲酸或间苯二甲酸。
<多元醇>
作为多元醇,例如可列举
乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、2,4-二甲基-2-乙基己烷-1,3-二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、聚丁二醇等脂肪族二醇;
1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、螺二醇、三环癸烷二甲醇、金刚烷二醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇等脂环族二醇;
4,4′-硫代联苯酚、4,4′-亚甲基二苯酚、4,4′-二羟基联苯、邻、间和对二羟基苯、2,5-萘二醇、对二甲苯二醇及其环氧乙烷、环氧丙烷加成物等芳香族二醇;
等。它们可以单独使用,或者也可以以2种以上并用。
其中,优选含有脂肪族二醇或脂环族二醇,更优选含有聚丁二醇、新戊二醇或环己烷二甲醇。
<交联剂>
作为交联剂,不被特别限定,能够使用公知的交联剂,例如能够使用多元异氰脲酸酯、多官能性异氰酸酯、多官能性三聚氰胺化合物、多官能性环氧化合物、多官能性恶唑啉化合物、多官能性氮丙啶化合物、金属螯合物化合物等。特别是,出于得到的粘接剂层的透明性、获得适合粘接剂层的弹性模量的观点,优选的是使用异氰酸酯类交联剂。
异氰酸酯类交联剂是指1分子中具有2个以上异氰酸酯基(包括通过封端剂或多聚物化等对异氰酸酯基进行了临时性的保护的异氰酸酯再生型官能团)的化合物。
作为异氰酸酯类交联剂,可举出甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯等芳香族异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族异氰酸酯等。
更具体而言,例如可举出:亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等低级脂肪族多异氰酸酯类、环戊烯二异氰酸酯、环己烯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族异氰酸酯类、2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯类、三羟甲基丙烷/甲苯二异氰酸酯三聚物加成物(东曹株式会社制,商品名Coronate L)、三羟甲基丙烷/六亚甲基二异氰酸酯三聚物加成物(东曹株式会社制,商品名Coronate HL)、六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯体(东曹株式会社制,商品名Coronate HX)等异氰酸酯加成物、苯二甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(三井化学株式会社制,商品名D110N)、六亚甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(三井化学株式会社制,商品名D160N);聚醚多异氰酸酯、聚酯多异氰酸酯以及它们与各种多元醇的加成物、通过异氰脲酸酯键、缩二脲键、脲基甲酸酯键等多官能化而得到的多异氰酸酯等。若使用脂肪族类的异氰酸酯,则交联剂的量少就能够得到高凝胶分数的粘接剂层,因此更优选。
异氰酸酯类交联剂可以单独使用1种,也可以将2种以上混合使用。异氰酸酯类交联剂的配合量的下限相对于聚酯树脂100质量份为6质量份以上,优选的是7质量份以上、8质量份以上、9质量份以上或者10质量份以上,异氰酸酯类交联剂的配合量的上限为20质量份以下,优选的是15质量份以下。通过设为该范围内,在对具有凹凸构造的表面具有良好的粘接力的同时,能够抑制粘接剂层经时侵入凹凸构造的凹部。
<交联催化剂>
作为有机铝化合物,可以举出三乙酰丙酮铝、三乙基乙酰乙酸铝、乙基乙酰乙酸二异丙氧基铝等。
作为有机铁化合物,可以举出乙酰丙酮-铁络合物等。
作为有机锆化合物,可以举出四乙酰丙酮锆等。
它们可以单独使用或根据需要将2种以上组合使用。
通过使用交联催化剂,可以提高交联速度,缩短生产准备时间。
作为粘接剂层C的形成方法,能够采用公知的方法。例如可列举以下的方法。首先,将粘接剂组成物(或者包含粘接剂组成物的溶液)赋予(涂敷)到支承体(基材)上,根据需要使其干燥,由此形成粘接剂组成物层。典型来说,通过将包含聚酯树脂、交联剂、交联催化剂与溶剂的粘接剂组成物溶液赋予到基材上,从而在基材上形成粘接剂组成物溶液层,通过去除粘接剂组成物溶液层的溶剂而获得粘接剂组成物层。接着,通过对粘接剂组成物层实施交联处理(例如加热处理),利用交联剂使粘接剂组成物层的聚酯树脂交联,形成具有交联结构的粘接剂层。如此,在基材上形成粘接剂层,获得具有基材与粘接剂层的层叠体。作为基材,例如也可以使用具有剥离衬垫等剥离处理后的主面的基材。也可以将通过上述的方法形成于剥离衬垫上的粘接剂层转移(转印)到支承体(或者其他剥离衬垫)上。作为将粘接剂组成物(粘接剂组成物溶液)涂敷于基材上的方法,能够采用公知的方法。例如可列举辊涂、凹版涂布、逆转辊涂布、辊刷涂布、气刀涂布、喷涂、利用模涂机等的挤出涂布等。
[导光层、光学片材、基材层、低折射率层的优选构成的例子]
对本发明的实施方式的照明装置的各构成要素的优选例进行说明。
导光层80可由对于可见光的透过率较高的公知的材料形成。导光层80例如由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸类树脂、聚碳酸酯(PC)类树脂、环烯烃类树脂、玻璃(例如石英玻璃、无碱玻璃、硼硅酸玻璃)形成。导光层80的折射率n GP例如为1.40以上1.80以下。另外,只要没有特别说明,折射率是指在波长550nm下用椭偏仪测定的折射率。导光层80的厚度可根据用途适当设定。导光层80的厚度例如为0.05mm以上50mm以下。
第一光学片材10a例如可以通过日本特表2013-524288号公报所记载的方法制作。具体而言,例如用漆料(例如三洋化成工业公司制finecure RM-64:丙烯酸酯类的光固化性树脂)涂布聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜的表面,在包含该漆料的膜表面上压花加工光学图案,之后使漆料固化(例如紫外线照射条件:D灯泡,1000mJ/cm2,320mW/cm2),从而能够制作第一光学片材10a。
作为第二光学片材30的材料,例如可列举具有透光性的热塑性树脂,更具体而言,例如可列举由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等(甲基)丙烯酸类树脂、或者聚碳酸酯(PC)类树脂等形成的膜。第二光学片材30能够根据目的采用任意适当的材料。
基材层的厚度例如为1μm以上1000μm以下,优选的是10μm以上100μm以下,进一步优选的是20μm以上80μm以下。基材层的折射率优选的是1.40以上1.70以下,进一步优选的是1.43以上1.65以下。
低折射率层的折射率nL1分别独立地优选为例如1.30以下,更优选的是1.20以下,进一步优选的是1.15以下。低折射率层优选的是固体,折射率例如优选的是1.05以上。导光层80的折射率与低折射率层的折射率层之差优选的是0.20以上,更优选的是0.23以上,进一步优选的是0.25以上。折射率为1.30以下的低折射率层例如可以使用多孔质材料形成。低折射率层的厚度分别独立地例如为0.3μm以上5μm以下。
在低折射率层为内部具有空隙的多孔质材料的情况下,其空隙率优选的是35体积%以上,更优选的是38体积%以上,特别优选的是40体积%以上。如果是这种范围,则能够形成折射率特别低的低折射率层。低折射率层的空隙率的上限例如是90体积%以下,优选的是75体积%以下。如果是这种范围,则能够形成强度优异的低折射率层。空隙率是根据由椭偏仪测定的折射率的值利用Lorentz-Lorenz’s formula(洛伦兹-洛伦茨公式)计算出的值。
关于低折射率层,例如能够使用国际公开第2019/146628号所公开的具有空隙的低折射率层。通过参照将国际公开第2019/146628号的公开内容全部引用到本申请说明书中。具体而言,具有空隙的低折射率层包含二氧化硅粒子、具有微细孔的二氧化硅粒子、二氧化硅中空纳米子等大致球状粒子、纤维素纳米纤维、氧化铝纳米纤维、二氧化硅纳米纤维等纤维状粒子、由膨润土构成的纳米粘土等平板状粒子等。在一个实施方式中,具有空隙的低折射率层是粒子(例如微细孔粒子)彼此直接化学键合而构成的多孔体。另外,构成具有空隙的低折射率层的粒子彼此也可以至少一部分经由少量(例如粒子的质量以下)的粘合剂成分键合。低折射率层的空隙率以及折射率可以通过构成该低折射率层的粒子的颗粒直径、颗粒直径分布等来调整。
作为获得具有空隙的低折射率层的方法,例如可列举日本特开2010-189212号公报、日本特开2008-040171号公报、日本特开2006-011175号公报、国际公开第2004/113966号以及它们的参考文献所记载的方法。通过参照将日本特开2010-189212号公报、日本特开2008-040171号公报、日本特开2006-011175号公报、国际公开第2004/113966号的公开内容全部引用到本说明书中。
作为具有空隙的低折射率层,能够适当地使用二氧化硅多孔体。二氧化硅多孔体例如通过以下的方法制造。可列举:使硅化合物、水解性硅烷类以及/或者倍半硅氧烷、及其部分水解物以及脱水缩合物中的至少任一者水解以及聚合缩合的方法;使用多孔质粒子以及/或者中空细颗粒的方法;以及利用弹回现象生成气凝胶层的方法;使用粉碎凝胶的方法等,该粉碎凝胶是将通过溶胶-凝胶法获得的凝胶状硅化合物粉碎、并用催化剂等使获得的粉碎物即微细孔粒子彼此化学键合而成的。但是,低折射率层并不限定于二氧化硅多孔体,制造方法也并不限定于例示的制造方法,可以通过任意的制造方法制造。但是,多孔质层并不限定于二氧化硅多孔体,制造方法也并不限定于例示的制造方法,可以通过任意的制造方法制造。另外,倍半硅氧烷是以(RSiO1.5、R是烃基)为基本构成单位的硅化合物,与以SiO2为基本构成单位的二氧化硅严格来说不同,但在具有通过硅氧烷键交联的网络结构这一点与二氧化硅相同,因此这里也将含有倍半硅氧烷作为基本构成单位的多孔体称作二氧化硅多孔体或者二氧化硅类多孔体。
二氧化硅多孔体可由相互键合的凝胶状硅化合物的微细孔粒子构成。作为凝胶状硅化合物的微细孔粒子,可列举凝胶状硅化合物的粉碎物。二氧化硅多孔体例如可以将含有凝胶状硅化合物的粉碎物的涂敷液涂敷到基材而形成。凝胶状硅化合物的粉碎物例如可以利用催化剂的作用、光照射、加热等来进行化学键合(例如硅氧烷键)。
实施例
[实施例1]
(1)聚酯树脂A的制备
在四颈可分离烧瓶安装搅拌机、温度计、氮导入管以及带捕集器的冷却管,向该烧瓶内投入作为羧酸成分的对苯二甲酸47g(分子量:166)以及间苯二甲酸45g(分子量:166)、作为醇成分的聚丁二醇115g(分子量:566)、乙二醇4g(分子量:62)、新戊二醇16g(分子量:104)以及环己烷二甲醇23g(分子量:144)、作为的催化剂钛酸四丁酯0.1g,以用氮气充满烧瓶内的状态搅拌,同时升温至240℃,在240℃下保持4小时。
之后,取下氮导入管以及带捕集器的冷却管,更换为真空泵,在减压气氛(0.002MPa)下一边搅拌一边升温至240℃,并保持在240℃。继续反应约6小时,得到聚酯树脂A。聚酯树脂A是不使用溶剂地使上述的单体聚合而得到的。用GPC测定的聚酯树脂A的质量平均分子量(Mw)是59,200。将制备出的聚酯树脂A溶解于乙酸乙酯同时从烧瓶取出,制备出固体成分浓度为50质量%的聚酯树脂A溶液。
(2)粘接剂组成物溶液的制备
相对于上述制备的聚酯树脂A溶液的固体成分100质量份,混合作为交联催化剂的0.07质量份的四乙酰丙酮合锆(商品名“Orgatix ZC-162”,松本精细化工株式会社制。“Orgatix”是注册商标。以下,有时称作“ZC-162”。)、作为交联剂的12质量份的六亚甲基二异氰酸酯的异三聚氰酸酯体(商品名“CORONATE HX”,Tosoh株式会社制。“CORONATE”是注册商标。以下,有时称作“CORONATE HX”。)、作为催化剂反应抑制剂的20质量份的乙酰丙酮,进一步加入乙酸乙酯以使固体成分浓度成为20质量%,制备出粘接剂组成物溶液(有时称作“聚酯粘接剂组成物溶液A”。)。
(3)粘接剂片材的制作
将粘接剂组成物溶液涂敷于有机硅剥离处理后的基材(第一分隔件)的一面,形成粘接剂组成物溶液层。作为第一分隔件,使用了厚度38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(商品名“MRF38”,三菱化学株式会社制)。关于粘接剂组成物溶液层的厚度,涂敷成下述的以40℃处理3日的工序之后的粘接剂层的厚度成为10μm。通过在150℃下使粘接剂组成物溶液层干燥1分钟,去除粘接剂组成物溶液层的溶剂,获得了粘接剂组成物层。接着,将粘接剂组成物层贴合于有机硅剥离处理后的其他基材(第二分隔件)的剥离处理面,在40℃下放置3日。作为第二分隔件,使用了厚度75μm的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(三菱化学株式会社制,商品名:diafoil T302、以下有时称为“T302”。)。通过在40℃下处理粘接剂组成物层3天,利用交联剂使粘接剂组成物层的聚酯树脂A交联,形成了粘接剂层。如此,制作出具有第一分隔件(PET膜)/粘接剂层/第二分隔件(PET膜)的层叠构造的粘接剂片材(层叠体)。在将粘接剂组成物溶液层在150℃下处理1分钟的工序中,也可以部分地发生聚酯树脂A的交联反应,但交联反应的大部分在之后的在40℃下加热处理3天的工序中产生。
(4)凹凸赋形膜A的制造
按照日本特表2013-524288号公报所记载的方法制造了凹凸赋形膜A。具体而言,用漆料(三洋化成工业株式会社制,finecure RM-64)涂布聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜的表面,在包含该漆料的膜表面上进行光学图案的压花加工,之后使漆料固化,由此制造了目标凹凸赋形膜。凹凸赋形膜A的总厚度为130μm,雾度值为0.8%。
将从凹凸面侧观察所制造的凹凸赋形膜A的一部分而得的俯视图作为凹凸赋形膜70表示在图9A中。另外,将图9A的凹凸赋形膜70的9B-9B’剖面图表示在图9B中。长度L为86μm、宽度W为9.2μm、深度H为10μm的剖面为三角形的多个凹部74在X轴方向上隔开宽度E(155μm)的间隔而配置。而且,这种凹部74的图案在Y轴方向上隔开宽度D(100μm)的间隔而配置。凹部74的X轴方向的间距Px为241μm(Px=L+E),Y轴方向的间距Py为109.2μm(Py=W+D)。凹凸赋形膜表面上的凹部74的密度为3612个/cm2。图9B中的倾斜角度θa为49°,倾斜角度θb为85°,从凹凸面侧俯视膜时的凹部74的占有面积率为4.05%。
(5)光学层叠体的制作
使用在上述(3)中获得的粘接剂片材以及上述(4)的凹凸赋形膜A,如以下那样制作出光学层叠体。
在上述(3)中获得的粘接剂片材、即具有第一分隔件/粘接剂层/第二分隔件的层叠构造的层叠体中,粘接剂层的一个主面与第一分隔件的剥离处理面贴合,粘接剂层的另一个主面与第二分隔件的剥离处理面贴合。首先,从在上述(3)中获得的粘接剂片材剥离第一分隔件,将露出的粘接剂层的表面(一个主面)在包含驱动辊与从动辊的夹持辊间贴合于丙烯酸类树脂膜(厚度:30μm),获得了具有丙烯酸类树脂膜/粘接剂层/第二分隔件的层叠构造的层叠体。接着,从获得的层叠体剥离第二分隔件,将露出的粘接剂层的表面(另一个主面)在包含驱动辊与从动辊的夹持辊间贴合于(4)的凹凸赋形膜A的具有凹凸构造的表面,获得了具有丙烯酸类树脂膜/粘接剂层/凹凸赋形膜A的层叠构造的光学层叠体。在粘接剂层以及丙烯酸类树脂膜的层叠体与凹凸赋形膜A的贴合中,使包含驱动辊与从动辊的夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C所记载。其结果,获得了具有丙烯酸类树脂膜/粘接剂层/凹凸赋形膜A的层叠构造的宽度300mm的纵长状的光学层叠体。
在光学层叠体中,粘接剂层的与第二分隔件的剥离处理面贴合的主面与凹凸赋形膜A的具有凹凸构造的表面贴合。用作第二分隔件的T302的剥离处理面的算术平均粗糙度Ra为0.02μm,最大高度Rz为0.15μm。
[实施例2]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外,与实施例1相同地制作出光学层叠体。
[实施例3]
除了将夹持辊间的夹持压力以及第二分隔件的种类如表1A~表1C那样变更以外,与实施例2相同地制作出光学层叠体。在实施例3中,作为第二分隔件(PET膜)、即与粘接剂层的与凹凸赋形膜A贴合的主面贴合的分隔件,使用了市售的厚度38μm的超高相位差聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(三菱化学株式会社制,商品名:diafoil MRF38CK)(以下,有时称为“38CK”。)。用作第二分隔件的38CK的剥离处理后的表面(与粘接剂层相接的表面)的算术平均粗糙度Ra为0.01μm,最大高度Rz为0.10μm。
[实施例4]
除了取代凹凸赋形膜A而使用凹凸赋形膜B以外与实施例3相同地制作出光学层叠体。
关于凹凸赋形膜B,从凹凸面侧俯视膜时的凹部的占有面积率为66%。凹凸赋形膜B相比于凹凸赋形膜A,凹部的占有面积率更高。将从凹凸面侧观察所使用的凹凸赋形膜B的一部分的俯视图作为凹凸赋形膜52表示在图14A中。另外,将沿着图14A中的14B-14B’的剖面图表示在图14B中。在从凹凸面侧观察凹凸赋形膜52时,凹部54的面积占凹凸赋形膜52的面积整体的比例为66%。凹凸赋形膜52的凹部54在X方向上连续(沿X方向延伸的槽),在Y方向上隔开规定的间隔地配置。凹部54的剖面形状是深度H为6.78μm、宽度的最大值为6.5μm、倾斜角度θa为50°、倾斜角度θb为85°的三角形。凹部54的宽度以周期17μm变化。在将凹凸赋形膜52使用于照明装置时,例如在俯视时凹部54被配置成向光源侧凸出。
[实施例5]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更的以外与实施例4相同地制作出光学层叠体。
[实施例6]
除了使用以下的粘接剂层以外与实施例2相同地制作出光学层叠体。粘接剂层如以下那样制作出。
(1)丙烯酸类聚合物溶液的制备
首先,制备丙烯酸类聚合物。在具备搅拌叶片、温度计、氮气导入管、冷却器的四口烧瓶中,将丙烯酸正丁酯(BA)74.6质量份、4-丙烯酰吗啉(ACMO)18.6质量份、丙烯酸(AA)6.5质量份、丙烯酸4-羟基丁酯(4HBA)0.3质量份、作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二异丁腈0.1质量份以单体的合计成为50质量%的方式与乙酸乙酯一同装入烧瓶,一边缓慢搅拌一边导入氮气,在进行1小时氮气置换之后,将烧瓶内的液温保持在58℃附近,进行8小时聚合反应,获得了丙烯酸类聚合物。这里,从聚合反应开始经过2小时后,用3小时滴加乙酸乙酯,以使固体成分为35质量%。即,丙烯酸类聚合物作为固体成分为35质量%的丙烯酸类聚合物溶液而得到。
(2)粘接剂组成物溶液的制备
接着,在获得的丙烯酸类聚合物溶液中,相对于聚合物100质量份,混合以固体成分计为10质量份的紫外线固化型聚氨酯丙烯酸酯树脂A(质量平均分子量Mw:5,500)、作为光聚合引发剂的1.0质量份的4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮(商品名“Omnirad2959”,IGM Japan合同会社制)、作为交联剂的0.6质量份的1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷(商品名“TETRAD-C”,三菱瓦斯化学株式会社制),制备了粘接剂组成物溶液(有时称为“丙烯酸类粘接剂组成物溶液A”。)。
(3)粘接剂片材的制作
在有机硅剥离处理后的厚度38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(商品名“MRF38”,三菱化学株式会社制)的一面涂敷丙烯酸类粘接剂组成物溶液A而形成粘接剂组成物溶液层。此时,关于粘接剂组成物溶液层的厚度,涂敷成干燥后的厚度(即粘接剂组成物层的厚度)成为5μm。通过在150℃下使粘接剂组成物溶液层干燥3分钟,去除粘接剂组成物溶液层的溶剂,并且利用交联剂使丙烯酸类聚合物交联,获得了具有由丙烯酸类聚合物与交联剂形成的交联结构的粘接剂层。这里,不使粘接剂组成物溶液的紫外线固化性树脂固化地获得了粘接剂层。获得的粘接剂层不具有通过使紫外线固化性树脂固化而形成的交联结构。接着,在有机硅剥离处理后的厚度38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(商品名“MRE38”,三菱化学株式会社制)的剥离处理面贴合粘接剂组成物层,制作出具有PET膜/粘接剂层/PET膜的层叠构造的粘接剂片材。
使用在上述(3)中获得的粘接剂片材,与实施例2相同地制作出光学层叠体。
[实施例7]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外与实施例6相同地制作出光学层叠体。
[实施例8]
除了将夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C那样变更以外与实施例7相同地制作出光学层叠体。
[实施例9]
除了将夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C那样变更以外与实施例6相同地制作出光学层叠体。
[实施例10]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外与实施例9相同地制作出光学层叠体。
[实施例11]
除了取代凹凸赋形膜A而使用凹凸赋形膜B以外与实施例9相同地制作出光学层叠体。
[实施例12]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外与实施例11相同地制作出光学层叠体。
[实施例13]
(1)丙烯酸类聚合物溶液的制备
首先,制备丙烯酸类聚合物。在具备搅拌叶片、温度计、氮气导入管、冷却器的四口烧瓶中,将丙烯酸正丁酯(BA)90.7质量份、4-丙烯酰吗啉(ACMO)6.3质量份、丙烯酸酸(AA)2.7质量份、丙烯酸4-羟基丁酯(4HBA)0.3质量份、作为聚合引发剂的2、2’-偶氮二异丁腈0.1质量份以单体的合计成为50质量%的方式与乙酸乙酯一同装入烧瓶,一边缓慢搅拌一边导入氮气,在进行1小时氮气置换之后,将烧瓶内的液温保持在58℃附近,进行8小时聚合反应,获得了丙烯酸类聚合物。这里,从聚合反应开始经过2小时后,用3小时滴加乙酸乙酯,以使固体成分为35质量%。即,丙烯酸类聚合物作为固体成分为35质量%的丙烯酸类聚合物溶液而得到。
(2)粘接剂组成物溶液的制备
制备了在获得的丙烯酸类聚合物溶液中相对于固体成分(聚合物)100质量份混合作为交联剂0.1质量份的1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷(商品名“TETRAD-C”,三菱瓦斯化学株式会社制)而成的粘接剂组成物溶液(有时称为“丙烯酸类粘接剂组成物溶液B”。)。
(3)粘接剂片材的制作
在有机硅剥离处理后的厚度38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(商品名“MRF38”,三菱化学株式会社制)的一面涂敷丙烯酸类粘接剂组成物溶液B而形成了粘接剂组成物溶液层。此时,关于粘接剂组成物溶液层的厚度,涂敷成干燥后的厚度(即粘接剂组成物层的厚度)为5μm。通过在150℃下使粘接剂组成物溶液层干燥3分钟,将粘接剂组成物溶液层的溶剂去除,并且利用交联剂使丙烯酸类聚合物交联,获得了具有由丙烯酸类聚合物与交联剂形成的交联结构的粘接剂层。接着,在有机硅剥离处理后的厚度38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(商品名“MRE38”,三菱化学株式会社制)的剥离处理面贴合粘接剂组成物层,制作出具有PET膜/粘接剂层/PET膜的层叠构造的粘接剂片材。
(4)凹凸赋形膜A的制造
与实施例1相同地进行。
(5)光学层叠体的制作
使用在上述(3)中获得的粘接剂片材以及(4)的凹凸赋形膜A,除了将夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C那样变更以外与实施例1相同地制作出光学层叠体。
[实施例14]
(1)丙烯酸类聚合物溶液的制备
与实施例13相同地进行。
(2)粘接剂组成物溶液的制备
制备了在获得的丙烯酸类聚合物溶液中相对于固体成分100质量份混合了作为交联剂的0.25质量份的过氧化二苯甲酰(1分钟半减期:130℃)以及0.15质量份的由甲苯二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物构成的多异氰酸酯类交联剂(日本聚氨酯工业公司制,CORONATE L)以及0.075质量份的硅烷偶联剂(3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷;信越化学工业株式会社制,产品名“KBM-403”)而成的粘接剂组成物溶液(有时称为“丙烯酸类粘接剂组成物溶液C”。)。
(3)粘接剂片材的制作
使用在上述(2)中获得的丙烯酸类粘接剂组成物溶液C,出了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外与实施例13相同地进行。
(4)凹凸赋形膜A的制造
与实施例13相同地进行。
(5)光学层叠体的制作
与实施例13相同地进行。
[比较例1]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外与实施例14相同地制作出光学层叠体。
[实施例15]
除了将夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C那样变更以外与实施例14相同地制作出光学层叠体。
[实施例16]
除了将粘接剂层的厚度如表1A~表1C那样变更以外与实施例15相同地制作出光学层叠体。
[实施例17]
除了将粘接剂层的厚度以及夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C那样变更、且取代凹凸赋形膜A使用凹凸赋形膜B以外,与实施例13相同地制作出光学层叠体。
[比较例2]
(1)丙烯酸类聚合物溶液的制备
与实施例13相同地进行。
(2)粘接剂组成物溶液的制备
在获得的丙烯酸类聚合物溶液中,相对于聚合物100质量份,混合作为交联剂的0.15质量份的三羟甲基丙烷/甲苯二异氰酸酯三聚物加成物(Tosoh株式会社制,商品名CORONATE L)与0.075质量份的过氧化二苯甲酰(日本油脂株式会社制:Nyper BMT40(SV)),制备出粘接剂组成物溶液(有时称为“丙烯酸类粘接剂组成物溶液D”。)。
除了将夹持辊间的夹持压力如表1A~表1C那样变更以外与实施例13相同,制作出光学层叠体。
[测定方法]
各特性的测定条件如以下所述。
<气泡的面积率>
将在实施例以及比较例中制造的光学层叠体切取10cm见方,用显微镜观察其中的5处。此时的观察方法是,用光学显微镜取得视场角3.5mm×3.5mm的范围的图像,进行二值化以成为气泡部分以及非气泡部分,由此计算出气泡的面积率(气泡的面积率=气泡部分的面积/视场面积整体)。能够用光学显微镜检测的气泡的最小尺寸为1.7μm(1像素的尺寸(像素分辨率)为1.7μm×1.7μm的正方形)。
<存在于凹凸赋形膜的凹部内的粘接剂层的高度>
切出所制作出的光学层叠体的剖面,对于任意的一个凹部,用SEM测定存在于凹部内的粘接剂层的高度。具体而言,首先,从在各实施例以及比较例中制作的光学层叠体以5mm见方的尺寸切出。之后使切出的试验片为冷却状态,利用FIB加工(FEI制Helios G4 UXDualBeam System)制备剖面,进行了剖面SEM像的观察。
<粘接剂层的表面的粗糙度Ra、Rz>
从在实施例以及比较例的各个中获得的粘接剂片材剥离单侧的分隔件(PET膜),利用非接触式形状测定机(ZYGO制,NewView7300)测定露出的粘接剂层的表面的粗糙度。测定方法按照JIS B0601-2001所记载的方法,测定了粘接剂层的表面的算术平均粗糙度Ra以及最大高度Rz。表1A~表1C中的“-”表示未测定。
<夹持压力、施加于平坦部的压力>
在辊间的夹持压力的测定中,在辊(宽度250mm,直径200mm)的被夹持的宽度整个区域粘贴压敏纸(富士胶片株式会社制,Prescale 3LW),测定了压力(Mpa)。在表1A~表1C中,将被夹持的宽度整个区域的平均值记载为“夹持压力”。另外,在这里使用的辊中,实质上不产生图6中示意地示出的TD方向上的压力的不均。若辊的宽度(TD方向上的长度)的相对于辊的直径的比率大,则有容易产生图6中示意地示出的TD方向上的压力的不均的趋势。
关于施加于平坦部的压力(即,施加于凹部以外的部分的压力),设为压力不施加于凹凸赋形膜的表面中的凹部,如下式那样,减去凹部的面积而换算如上述那样测定的辊间的夹持压力的值。凹部的面积占有率利用了凹凸赋形膜的设计上的数值。
(施加于平坦部的压力)=(夹持压力)/(1-凹部的面积占有率)
将评价结果表示在表1A、表1B、表1C以及图10中。图10是表示实施例以及比较例的光学层叠体中的气泡的面积率(%)与存在于凹部内的粘接剂层的高度(μm)的评价结果的图表。在图10中,使用了聚酯粘接剂组成物溶液A的实施例1~5用斜线影线的圆或者三角表示结果,使用了丙烯酸类粘接剂组成物溶液A的实施例6~12用黑的圆或者三角表示结果,使用了丙烯酸类粘接剂组成物溶液B或者C的实施例13~17以及比较例1用白的圆或者三角表示结果,使用了凹凸赋形膜A的情况用圆表示结果,使用了凹凸赋形膜B的情况用三角表示结果。另外,图10中没有记载比较例2的结果。
[表1A]
[表1B]
[表1C]
关于实施例1~实施例17的光学层叠体,存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡的面积率为3%以下,并且存在于多个凹部内的粘接剂层的高度为2μm以下。与此相对,关于比较例1以及2的光学层叠体,存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡的面积率超过3%以及/或者存在于多个凹部内的粘接剂层的高度超过2μm。实施例14的光学层叠体与比较例1的光学层叠体是仅使平坦部上的粘接剂层的厚度不同而制作出的,但存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡的面积率在实施例14的光学层叠体中被抑制为3%以下,相对于此,在比较例1的光学层叠体中超过3%。根据这些结果,平坦部上的粘接剂层的厚度优选的是例如2μm以上。但是,存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡的面积率不仅因平坦部上的粘接剂层的厚度、还可因贴合粘接剂层与光学片材时施加于粘接剂层以及光学片材的压力、制作粘接剂层时所使用的分隔件的表面的表面粗糙度(具体而言,贴合于与光学片材的具有凹凸构造的表面贴合的粘接剂层的表面的分隔件的表面的表面粗糙度)、粘接剂层的凝胶分数等而改变。粘接剂层向凹凸构造的多个凹部内的侵入的程度(存在于凹部内的粘接剂层的高度)也可根据上述的粘接剂层的制作条件、粘接剂层的物理性质而改变。例如即使使用相同的粘接剂组成物溶液,粘接剂层的厚度(平坦部上的粘接剂层的厚度)不同时粘接剂层的交联密度也可能不同,因此粘接剂层向多个凹部内的侵入程度可能不同。因而,并不限定于上述的实施例,通过适当调整粘接剂层的制作条件、粘接剂层的物理性质,能够得到本发明的实施方式的光学层叠体。
在使用了丙烯酸类粘接剂组成物溶液A的实施例6~12中,如上述那样不使丙烯酸类粘接剂组成物溶液A所含的紫外线固化性树脂固化地制作出粘接剂层。但是并不局限于此,粘接剂层也可以包含紫外线固化性树脂的固化物。即,也可以利用使用包含紫外线固化性树脂的丙烯酸类粘接剂组成物溶液而使紫外线固化性树脂固化的粘接剂层。根据是否使紫外线固化性树脂固化而获得的粘接剂层的表面粗糙度不会大幅变化,光学层叠体的气泡的面积率也不会大幅变化。
<层压中以及层压后的粘接剂层向凹部的侵入程度的变化>
使用以下的实施例A以及实施例B的光学层叠体观察了层压中以及层压后的粘接剂层向凹部的侵入的程度的变化。
关于实施例A的光学层叠体,以与实施例1的光学层叠体相同、但是粘接剂层的厚度成为300μm的方式,制作出具有丙烯酸类树脂膜/粘接剂层/凹凸赋形膜B的层叠构造的光学层叠体。关于实施例B的光学层叠体,以与比较例1相同、但是粘接剂层的厚度成为160μm的方式,制作出具有丙烯酸类树脂膜/粘接剂层/凹凸赋形膜B的层叠构造的光学层叠体。这里,为了容易观察粘接剂层向凹部的侵入(埋入),将粘接剂层制作得较厚。
如图11A所示,在实施例A的光学层叠体100S的一个主面侧配置透明板150A,在另一个主面侧配置透明板150B,形成样品1000A。图11B是示意地表示样品1000A的剖面的图。透明板150B比光学层叠体100S短,实施例A的光学层叠体100S与透明板150B的角部接触。将实施例A的光学层叠体100S按压于透明板150B的角部,经由透明板150A用手对实施例A的光学层叠体100S施加力(图中箭头)。观察施加力时以及去除力后的光学层叠体100S(图中的虚线椭圆部分)。
图12示出施加力之前的样品1000A(上段)、施加力时的样品1000A(中段)以及去除力之后的样品1000A(下段)的光学图像。图13中示出取代实施例A的光学层叠体而使用实施例B的光学层叠体进行了相同评价的结果。图13中示出施加力之前的具有实施例B的光学层叠体的样品(上段)、施加力时的具有实施例B的光学层叠体的样品(中段)以及去除力之后的具有实施例B的光学层叠体的样品(下段)的光学图像。
根据图12以及图13可知,实施例A的光学层叠体以及实施例B的光学层叠体均在施加力时(图12以及图13的中段)产生了与施加力之前(图12以及图13的上段)相比透明度提高的部分(图中虚线椭圆部分)。这是因为,在施加力前,利用凹凸赋形膜的凹凸表面与粘接剂层形成多个内部空间的,相对于此,当施加力时,凹凸赋形膜的凹部被粘接剂层填埋,构成配光控制构造的多个内部空间消失。若施加的力被去除(图12以及图13的下段),则在实施例A的光学层叠体中,透明度恢复原状,相对于此,在实施例B的光学层叠体中,透明度仍保持提高而无法恢复。在用光学显微镜观察光学层叠体时,在提高了透明度的部分没有观察到多个内部空间的图案,确认到未形成有内部空间。即,可认为在实施例A的光学层叠体中,因施加力而侵入凹部的粘接剂层在力被去除时,返回到未侵入凹部的状态(或者向凹部的侵入被抑制的状态),相对于此,在实施例B的光学层叠体中,因施加力而侵入凹部的粘接剂层即使力被去除也仍侵入到凹部中。但是,这里,为了容易观察粘接剂层向凹部的侵入(埋入),将粘接剂层制作得较厚并进行评价,因此该评价结果并不限定本发明的实施方式的光学层叠体所具有的粘接剂层。如上述那样,在使用了与实施例B的光学层叠体相同的组成的粘接剂层的实施例14~16的光学层叠体中,得到如下结果:存在于平坦部与粘接剂层的界面的气泡的面积率为3%以下,并且存在于多个凹部内的粘接剂层的高度为2μm以下。
工业上的可利用性
本发明的光学层叠体可广泛地使用于显示装置、照明装置等光学装置。
附图标记说明
10a第一光学片材
12s、18s主面(表面)
20a粘接剂层
60光源
80导光层
100A、102A、102B光学层叠体
200A、200B照明装置
Claims (12)
1.一种光学层叠体,其特征在于,具有:
第一光学片材,其具有第一主面以及与所述第一主面相反的一侧的第二主面,该第一主面具有凹凸构造;以及
粘接剂层,其配置于所述第一光学片材的所述第一主面侧,
所述凹凸构造包含多个凹部和所述多个凹部中的邻接的凹部之间的平坦部,
所述粘接剂层与所述平坦部相接,
所述粘接剂层的表面与所述第一光学片材的所述第一主面在所述多个凹部的各个凹部内划分内部空间,
在从所述第一光学片材的所述第一主面的法线方向俯视时,存在于所述平坦部与所述粘接剂层的界面的气泡占所述第一光学片材的面积的面积率为3%以下,
存在于所述多个凹部内的所述粘接剂层的高度为2μm以下。
2.根据权利要求1所述的光学层叠体,其特征在于,
所述粘接剂层是以下的粘接剂层A、B以及C中的任一个:
粘接剂层A为,在使用了旋转式流变仪的蠕变试验中,在50℃下施加10000Pa的应力1秒钟时的蠕变变形率为10%以下,并且在50℃下施加10000Pa的应力30分钟时的蠕变变形率为16%以下,相对于PMMA膜的180°剥离粘接力为10mN/20mm以上;
粘接剂层B通过使包含聚合物与固化性树脂的粘接剂组成物的所述固化性树脂固化而形成,所述粘接剂组成物在使所述固化性树脂固化之前的在23℃下的初始拉伸弹性模量为0.35MPa以上且8.00MPa以下,所述粘接剂组成物在使所述固化性树脂固化之后的在23℃下的初始拉伸弹性模量为1.00MPa以上;
粘接剂层C通过使粘接剂组成物交联而形成,该粘接剂组成物包含作为多元羧酸与多元醇的共聚物的聚酯树脂、交联剂、及选自由有机锆化合物、有机铁化合物以及有机铝化合物构成的组的至少一种的交联催化剂,粘接剂层C的以温度85℃并且相对湿度85%保持300小时之后的凝胶分数为40%以上,相对于PMMA膜的180°剥离粘接力为100mN/20mm以上。
3.根据权利要求1或2所述的光学层叠体,其特征在于,
所述平坦部上的所述粘接剂层的厚度为2.0μm以上且15.0μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学层叠体,其特征在于,
在从所述第一主面的法线方向俯视所述第一光学片材时,所述多个凹部的面积占所述第一光学片材的面积的比例为0.3%以上且80%以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学层叠体,其特征在于,
所述多个凹部的剖面为三角形、四边形或者至少一部分具有曲线的形状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学层叠体,其特征在于,
雾度值为5.0%以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学层叠体,其特征在于,
所述多个凹部分别具有第一倾斜面和与所述第一倾斜面相反的一侧的第二倾斜面,该第一倾斜面通过内部全反射使在所述粘接剂层内传播的光的一部分朝向所述第一光学片材的所述第二主面侧。
8.根据权利要求7所述的光学层叠体,其特征在于,
所述第一倾斜面的倾斜角度θa比所述第二倾斜面的倾斜角度θb小。
9.一种光学装置,其具备权利要求1至8中任一项所述的光学层叠体。
10.一种光学层叠体的制造方法,该光学层叠体是权利要求1至8中任一项所述的光学层叠体,其特征在于,所述光学层叠体的制造方法包含:
工序a,将粘接剂组成物溶液赋予到具有剥离处理后的主面的基材的所述剥离处理后的主面上,形成粘接剂组成物溶液层,该粘接剂组成物溶液具有(甲基)丙烯酸类聚合物以及/或者聚酯类聚合物、交联剂以及溶剂;
工序b,去除所述粘接剂组成物溶液层的溶剂,形成粘接剂组成物层;
工序c,在所述粘接剂组成物层的与所述基材相反的一侧的主面上,以所述剥离处理后的主面与粘接剂组成物层相接的方式设置具有剥离处理后的主面的其他基材;
工序d,通过用所述交联剂使所述粘接剂组成物层的所述(甲基)丙烯酸类聚合物以及/或者聚酯类聚合物交联,形成所述粘接剂层;以及
工序e,使所述第一光学片材的所述第一主面与所述粘接剂层的所述基材或者所述其他基材的一方侧的主面贴合,
所述基材或者所述其他基材的所述一方的所述剥离处理后的主面的算术平均粗糙度Ra小于0.05μm。
11.根据权利要求10所述的制造方法,其特征在于,
所述基材或者所述其他基材的所述一方的所述剥离处理后的主面的最大高度Rz小于0.5μm。
12.根据权利要求10或11所述的制造方法,其特征在于,
所述工序e以辊对辊法进行。
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