JP2009110026A - 液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透過率が60%以上であると共に、20℃での動的貯蔵弾性率G′が7×106 Paから1×103 Paであることを特徴とする液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層、特に、厚さが0.1〜3mmである、またアクリル系粘着剤からなる、さらにアクリル系粘着剤の主剤であるアクリル系重合体がアルキル基の炭素数が1〜18である直鎖状または分岐状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とする単量体の重合体からなる、上記構成の液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層を用いたガラス割れ防止積層体の一例を示したものである。
図において、ガラス割れ防止積層体Aは、液晶表示用光学フィルム3の一面側に、下塗り層6を介して、ガラス割れ防止粘着剤層2が設けられ、さらにその上に表面処理フィルム1が設けられており、他面側に粘着剤層4を介して剥離フィルム5が設けられている。ここで、上記の液晶表示用光学フィルム3は、偏光子31とその両側に位置する保護フィルム32とからなる偏光板30により構成されている。
上記の動的貯蔵弾性率G′が1×107 Paを超えると、外部衝撃緩和性に劣り、たとえば0.5J以上の外部衝撃力によって液晶パネルのガラス基板が割れてしまう。なお、1×103 Pa未満では、柔らかすぎてシート化などの打ち抜きや裁断時に加工しにくくなり、エッジ部のはみ出しなどの問題がある。
このガラス割れ防止粘着剤層2は、その厚さが0.1〜3mmであるのが好ましく、とくに好ましくは0.1〜1.5mmであるのがよい。厚さが0.1mm未満では、衝撃緩和能力が低下して、液晶パネルのガラス基板の割れ防止効果が損なわれる。また、厚さが3mmを超えると、視差の点より画像劣化の問題を生じやすい。
アクリル系粘着剤は、透明性および前記の動的貯蔵弾性率を有するアクリル系重合体を主剤とし、これに必要により適宜の添加剤を含ませてなるものであり、無機フィラーなどで複合化したものであってもよい。
上記の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、アルキル基の炭素数が1〜18、好ましくは4〜12である直鎖状または分岐状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが用いられる。具体的には、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸へキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリルなどが挙げられる。これらの中から、その1種または2種以上が用いられる。
また、カルボキシル基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸などが挙げられる。さらに、酸無水物基含有単量体としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。また、エポキシ基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸グリシジルなどが挙げられる。
また、スルフォン酸基含有単量体としては、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などが挙げられる。さらに、リン酸基含有単量体には、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどがある。
たとえば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、N−ビニルピロリドン、メチルビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾール、ビニルオキサゾール、ビニルモルホリン、N−ビニルカルボン酸アミド類、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニルカプロラクタム、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール、N−(メタ)アクリロイルオキシメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクリロイル−6−オキシヘキサメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクリロイル−8−オキシオクタメチレンスクシンイミド、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、フツ素(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
熱重合開始剤は、上記と同様の理由により、通常0.01〜5重量部、とくに0.05〜3重量部とするのがよい。
このような多官能(メタ)アクリレートの使用量は、単量体100重量部あたり、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部の範囲内で、2官能の場合は多めに、3官能やそれ以上の多官能の場合は少なめにするとよい。過少では光重合後の架橋度が低くなり、接着界面で気泡が発生しやすくなり、過多となると接着力の低下をきたし、膨れなどが発生しやすい。
紫外線の強度としては、被照射体までの距離や電圧の調整により、適宜設定することができる。照射時間(生産性)との兼ね合いで、通常は0.5〜10J/cm2 の積算光量を用いるのが望ましい。さらに、ガラス割れ防止粘着剤層の厚さが0.2mm以上の場合、その重合熱により粘着剤がうねることがあり、光重合の際に冷却することにより、粘着剤のうねりを抑制することができる。
このような高分子の例としては、ポリウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、天然ゴム、ブチルゴムなどのゴム系などが挙げられる。このような材料の中でも、耐熱性、耐湿信頼性、透明性、加工性、有機層状粘土鉱物との親和性などの面で、アクリル系高分子がとくに有用である。
このような下塗り層の材料には、2,4−(または2,6−)トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートなどの(ポリ)イソシアネート系化合物や、(ポリ)エチレンイミン化合物が挙げられる。また、(ポリ)イソシアネート系化合物を含有するアクリル系粘着剤などの粘着剤が挙げられる。
また、ポリエチチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン、プロピレン共重合体などのポリオレフィン系ポリマー、芳香族ポリアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルフォン系ポリマー、ポリエーテルスルフォン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、またはこれらポリマーのブレンド物などからなるフィルムも用いられる。
このようなプラスチックフィルムは、液晶パネルの視認側に形成されるため、パネルの保護の目的より、その厚さが100〜500μmの範囲にあるのが好ましい。このようなプラスチックフィルムは単層でも多層であってもよい。また、このフィルムの内表面側、つまりガラス割れ防止粘着剤層に密着する側は、その密着性を上げるため、コロナ処理、常温プラズマ処理などの処理を施してもよい。この処理面に前記したガラス割れ防止粘着剤を直接塗工してガラス割れ防止粘着剤層を形成してもよい。
上記の偏光子31としては、たとえば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体系ケンカフィルムなどの親水性高分子フィルムにヨウ素および/または二色性染料を吸着させて延伸したもの,ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物などのポリエン配向フィルムなどが挙げられる。フィルムからなる偏光子の厚さは、一般的に5〜80μmであるが,これにとくに限定されない。
また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン.エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルフォン系ポリマー、ポリエーテルスルフォン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、またはこれらポリマーのブレンド物などからなるフィルムも用いられる。
このような保護フィルム32,32と前記の偏光子31との接着処理には、イソシアネート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系プロエステルなどが用いられる。
なお、この例では、偏光子31の両面に保護フィルム32,32を設けて偏光板30を構成させているが、場合により、偏光子31の片面にのみ保護フィルム32を設けて、偏光板30を構成させることもある。
図2は、本発明のガラス割れ防止積層体Bとして、液晶表示用光学フィルム3を、偏光子31と保護フィルム32,32とからなる偏光板30にさらに位相差板33を粘着剤層7を介して積層して、楕円偏光板や円偏光板を構成した例である。その他の構成要素は、図1と同じであり、図1と同一番号を付してその説明を省略する。
位相差板33は、たとえば、各種の波長板や液晶層の複屈折による着色の視覚などの補償を目的とし、この使用目的に応じた適宜の位相差を有するものであってよく、2種以上の位相差板を積層して位相差などの光学特性を制御したものなどであってもよい。また、液晶パネルに対して2枚の偏光板が設けられることがあるが、この場合、両偏光板との間の任意位置に上記位相差板を1枚または複数枚設けることができる。
反射型偏光板は、偏光板の片面に保護フィルムを介して金属からなる反射層を付設する方式で作製できるが、作製方法についてはとくに限定はなく、公知の技術を広く使用できる。たとえば別のフィルムに反射層を設けた反射シートを用いる方式なであってもよい。反射層は通常金属からなり、その反射面が保護フィルムや偏光子などで被覆された状態で使用するのが、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続、別の保護フィルムの付設回避などの観点より、とくに望ましい。
傾斜配向フィルムはとくに限定はなく、公知技術のものを使用できる。また、視認に広い視野角を達成する点などにより、液晶ポリマーの配向層、とくにディスコテイク液晶ポリマーの傾斜配向層からなる光学異方性層をトリアセチルセルロースフィルムに支持した光学補償位相差板が好ましく用いられる。
輝度向上フィルムを偏光板に積層したものは、mバックライトの光源から光を入射させて、所定偏光状態の透過光を得るとともに、所定偏光状態以外の光は透過せずに反射させる。この輝度向上フィルム面で反射した光をさらにその後方側に設けられた反射層などを介し反転させて輝度向上フィルムに再入射させ、その一部または全部を所定偏光状態の光として透過させて輝度向上フィルムを透過する光の増量をはかるとともに、偏光子に吸収させにくい偏光を供給して液晶表示装置などに利用しうる光量の増大をはかることにより輝度を向上させるものである。
輝度向上フィルムにより反射した偏光状態の光は、反射層に向かうが、設置された拡散板は通過する光を均一に拡散すると同時に偏光状態を解消し、非偏光状態となる。すなわち、拡散板は偏光を元の自然光に戻す。この非偏光状態、つまり、自然光状態の光が反射層などに向かい、反射層を介して反射し、再び拡散板を通過して輝度向上フィルムに最入射することを繰り返すことになる。
このように輝度向上フィルムと反射層などとの間に偏光を元の自然光状態に戻す拡散板を設けることにより、表示画面の明るさを維持しつつ、同時に表示画面の明るさのむらを低減し、均一で明るい画面を得ることができる。このように、拡散板を設けることにより初回の入射光は反射の繰り返し回数がほどよく増加し、拡散板機能と相俟って均一で明るい表示画面が得られるものである。
また、コレスティック液晶層についても、反射波長が相違するものの組み合わせにして2層または3層以上重畳した配置構造とすることにより、可視光領域などの広い波長範囲で円偏光を反射するものを得ることができ、それに基づいて、広い波長範囲の透過円偏光を得ることができる。
その材質、組成、厚さなどはとくに限定されないが、透明性と耐久性の観点より、アクリル系粘着剤が好ましい。なお、偏光板と他の光学層の接着に際し、それらの光学軸は、目的とする位相差特性などに応じて、適宜の配置角度とすることができる。
このように液晶パネル9の視認側にガラス割れ防止積層体Aを直接装着すると、積層体Aを構成する液晶表示用光学フィルム3とさらに最表面に位置する表面処理フィルム1のそれぞれの機能を発現できるとともに、ガラス割れ防止粘着剤層2により液晶パネル9のガラス基板の割れが防止され、また上記光学フィルム3の損傷防止にも好結果が得られ、さらに下塗り層6の存在にて加熱や加湿などの耐久試験での上記光学フィルム3に対する剥離、発泡、浮きなどの不都合が回避され、すぐれた耐久性が得られる。その結果、すぐれた液晶表示を行える液晶表示装置および液晶表示方法を提供できる。
以下、前記のガラス割れ防止積層体の具体例として「実施例1〜4」および「比較例1〜3」を記載して、より具体的に説明する。ただし、「比較例1〜3」といっても本発明のガラス割れ防止粘着剤層を用いた実施形態のひとつであることに変わりはない。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味するものとする。
また、ガラス割れ防止粘着剤層の動的貯蔵弾性率G′は、動的粘弾性装置〔粘弾性スペクトロメータ(レオメトリック・サイエンティフィック社製の「ARES装置」)〕を使用して、周波数1ヘルツ(Hz)にて温度分散測定を行い、20℃での動的(せん断)貯蔵弾性率G′を求めたものである。
ガラス割れ防止粘着剤として、冷却管、窒素導入管、温度計、紫外線照射装置および撹拌装置を備えた反応容器に、2−エチルへキシルアクリレート83.6部、4−ヒドロキシブチルアクリレート16.4部、光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の「イルガキュアー651」)0.05部と1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の「イルガキュアIr−184」)0.05部を入れ、紫外線の照射により重合処理して、重合率が10重量%のアクリル系ポリマー・モノマー混合液を得た。
つぎに、この混合液100部に対して、架橋剤としてトリメチルプロパントリアクリレート0.2部と、光重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の「イルガキュアIr−184」)0.15部とを配合し、これを厚さが100μmのポリエステル系セパレータ〔三菱化学ポリエステルフィルム(株)製の「PETセパMRF」〕上に塗布し、その上にカバーセパレータとして、上記よりも剥離力の軽い厚さが75μmのポリエステル系セパレータ〔三菱化学ポリエステルフィルム(株)製の「PETセパMRN」〕を覆い、−15℃で冷却しながら、紫外線ランプにより、4,000mJ/cm2 の紫外線を照射して光重合させることにより、厚さが0.4mmのガラス割れ防止粘着剤層を作製した。このガラス割れ防止粘着剤層は、20℃での貯載弾性率G′が1×105 Paであった。
ポリイソシアネート化合物(日本ポリウレタン工業製の「コロネートHL」)のトルエン溶液を、後述する液晶表示用光学フィルム(偏光板)の保護フィルムであるトリアセチルセルロースフィルムの片面に、乾燥後の厚さが0.5μmとなるように塗工したのち、乾燥することにより、下塗り層を形成した。
ブチルアクリレート100部、アクリル酸5部および2−ヒドロキシエチルアクリレート0.075部を、アゾビスイソニトリル0.3部および酢酸エチル250部とともに、撹拌しながら、60℃近傍で6時間反応を行うことにより、重量平均分子量が163万のアクリル系ポリマー溶液を得た。
このアクリル系ポリマー溶液に対し、ポリマー固形分100部あたり、ポリイソシアネート化合物(日本ポリウレタン工業社製の「コロネートL」)0.6部と、シランカップリング剤(信越化学社製の「KBM403」)0.08部とを添加し、よく撹拌混合することにより、粘着剤溶液を調製した。これを、剥離フィルムとして厚さが75μmのポリエステル系セパレータ〔三菱化学ポリエステルフィルム(株)製の「PETセパMRN」〕上に塗布し、乾燥して、厚さが23μmの粘着剤層を形成した。
厚さが80μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で5倍に延伸したのち、乾操させて偏光子とし、その両面側に保護フィルムとしてトリアセチルセルロースフィルムを接着剤を介して積層し、液晶表示用光学フィルムとしての偏光板を作製した。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡社製の「PET#125−A4300」)の片面にハードコート処理と反射防止処理を施し、さらに反対面にコロナ処理を施して、表面処理フィルムを作製した。
前記の偏光板(液晶表示用光学フィルム)の保護フィルムであるトリアセチルセルロースフィルムの一面側に、前記の下塗り層を形成したのち、この上に前記のガラス割れ防止粘着剤層をその両面のセパレータを剥離して貼り合わせ、さらにその上に前記の表面処理フィルムのコロナ処理面側を貼り合わせ、さらにこの偏光板の他面側に、前記の粘着剤層をその剥離フィルムごと貼り合わせ、ガラス割れ防止積層体を作製した。
液晶バネルの表面に、上記のガラス割れ防止積層体を、その剥離フィルムを剥離して、粘着剤層を内側にして、貼り付けることにより、表面処理フィルム/ガラス割れ防止粘着剤層/下塗り層/偏光板(保護フィルム/偏光子/保護フィルム)/粘着剤層/液晶パネルの構成とした。この液晶バネルの裏面に、前記同様の粘着剤層を介して偏光板(保護フィルム/偏光子/保護フィルム)を積層して、液晶表示装置を作製した。
ガラス割れ防止粘着剤層の厚さを25μmに変更した以外は、実施例1と同様にして、ガラス割れ防止積層体および液晶表示装置を作製した。
ガラス割れ防止粘着剤層の形成において、粘着剤の単量体組成を、2−エチルへキシルアクリレート83.6部および4−ヒドロキシブチルアクリレート16.4部から、2−エチルへキシルアクリレート100部に変更した以外は、実施例1と同様にして、ガラス割れ防止粘着剤層を形成し、これを用いて、以下、実施例1と同様にして、ガラス割れ防止積層体および液晶表示装置を作製した。
下塗り層の形成を省いた以外は、実施例1と同様にして、ガラス割れ防止積層体および液晶表示装置を作製した。
液晶表示装置の表面処理フィルムの上方(10cm高さ)から、直径50mm、重量510g重の鋼球を振り子落下させ、液晶パネルのガラス基板が割れるかどうかを目視にて調べた。上記鋼球を落下させたときの衝撃エネルギーは、鋼球重量(kgf)×高さ(m)×重力加速度(m/s2 )=0.51×0.1×9.81として求められ、約0.5Jである。この試験で、ガラス基板にクラック・破損がみられないものを○、クラック・破損がみられる(液晶のにじみがある)ものを×、と評価した。
液晶表示装置を、耐熱試験として80℃で500時間、耐湿熱試験として60℃,90%RHで500時間、放置して、装置の外観を目視にて調べた。この試験で、液晶表示用光学フィルム(偏光板)に対するガラス割れ防止粘着剤層やその上の表面処理フィルムの剥離、発泡、浮きなどの不具合がみられないものを○、剥離、発泡、浮きなどの不具合がみられるものを×、と評価した。
2 ガラス割れ防止粘着剤層
3 液晶表示用光学フィルム
30 偏光板
31 偏光子
32 保護フィルム
33 位相差板
4,7,8 粘着剤層
5 剥離フィルム
6 下塗り層
9 液晶パネル
Claims (8)
- 透過率が60%以上であると共に、20℃での動的貯蔵弾性率G′が7×106 Paから1×103 Paであることを特徴とする液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層。
- 厚さが0.1〜3mmである請求項1に記載の液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層。
- アクリル系粘着剤からなる請求項1または2に記載の液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層。
- アクリル系粘着剤の主剤であるアクリル系重合体が、アルキル基の炭素数が1〜18である直鎖状または分岐状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とする単量体の重合体からなる請求項3に記載の液晶パネルのガラス割れ防止粘着剤層。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス割れ防止粘着剤層の上にプラスチックフィルムが設けられていることを特徴とする積層体。
- プラスチックフィルムが、ポリエステル系ポリマーまたはアクリル系ポリマーからなるフィルムである請求項5に記載の積層体。
- プラスチックフィルムに表面処理が施されている請求項5または6に記載の積層体。
- 表面処理がハードコート処理である請求項7に記載の積層体。
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