JP2020126163A - 画像表示用導光板 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、樹脂製の基材は、ガラスよりも傷がつきやすいことが問題である。基材についた傷は、導光板の光学特性に影響を及ぼすが、樹脂はガラスに比べて屈折率が低いため、ガラスと比較して傷等の表面の変化が光学特性に及ぼす影響がより大きい。すなわち、画像表示用導光板に樹脂製の基材を用いる場合、表面状態を良好に維持する必要性が高い。
この画像表示用導光板は、基材のホログラム層が位置する側と反対側の面上に取り付けられたハードコートフィルムを備え、ハードコートフィルムが基材から剥離可能に取り付けられていることを特徴とする。
図1に、本実施形態に係る画像表示用導光板(以下、単に「導光板」と称する。)1の層構成を示す。
導光板1は、図1に示すように、ホログラム層10と、ホログラム層10を厚さ方向に挟む第一基板21および第二基板22の2枚の基材と、第一基板21上に設けられたハードコートフィルム30とを備えている。
ハードコートフィルム30は、粘着層32が第一基板21に粘着することにより、第一基板21から剥離可能に取り付けられている。
(フィルム基材31)
フィルム基材31として、種々の有機高分子からなるフィルムまたはシートを用いることができる。例えば、ディスプレイ等の光学部材に通常使用される基材が挙げられ、透明性や光の屈折率等の光学特性、さらには耐衝撃性、耐熱性、耐久性などの各種特性を考慮して、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、環状ポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン等のセルロース系、6−ナイロン、6,6−ナイロン等のポリアミド系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、エチレンビニルアルコール等の有機高分子からなるものが用いられる。特に、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)が材質として好ましい。
フィルム基材31は、複屈折率が小さく、透明性が良好であるこが好ましい。第一基材21および第二基材22の厚みは、5μm以上200μm以下の範囲内にあることが好ましい。
粘着層32は、フィルム基材31を小さい力で剥離可能に第一基板21に接合する。粘着層32は、第一基板21において、ホログラム層10に対向する面と反対側の面に接合される。
粘着層32は、例えばゴム系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、エポキシ系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤等の粘着剤から形成することができる。これらの中でも、紫外線硬化型や熱硬化型のアクリル系粘着剤が好ましい。
ベース樹脂としての、アクリル酸エステル系(共)重合体は、これを重合するために用いるアクリルモノマーやメタクリルモノマーの種類、組成比率、さらには重合条件等を適宜選択することによって、ガラス転移温度(Tg)や分子量等の物性を適宜調整して調製することが可能である。
アクリル酸エステル(共)重合体を重合するために用いるアクリルモノマーやメタクリルモノマーとしては、例えば2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリート、イソオクチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、メチルアクリレート等を挙げることができる。また、ヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸、グリシジルアクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フッ素アクリレート、シリコーンアクリレートなどの親水基や有機官能基などを有するアクリルモノマーを上記アクリルモノマーと共重合させてもよい。
このほかにも、酢酸ビニルやアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル等の各種ビニルモノマーも適宜重合に用いることができる。
これらのモノマーを用いた重合処理としては、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合などの公知の重合方法が採用可能であり、その際に重合方法に応じて熱重合開始剤や光重合開始剤などの重合開始剤を用いることによりアクリル酸エステル共重合体を得ることができる。
フィルム基材31に粘着層を形成する方法としては、リバースグラビアコート、ダイレクトグラビアコート、ロールコート、ダイコート、バーコート、カーテンコート等、従来公知の塗工方式を用いることができる。塗工方式に関しては「コーティング方式」(槇書店、原崎勇次著、1979年発行)に記載例がある。
粘着剤の乾燥方法は特に限定されないが、一般的に30〜160℃で乾燥を行うとよい。また、粘着剤の硬化方法としては、前記粘着剤の組成等に応じて公知の方法を適宜選択すればよい。例えば、前記粘着剤が活性エネルギー線硬化型のものであれば、活性エネルギー線(可視光線、紫外線、X線、γ線)を照射することにより硬化させればよい。このとき、活性エネルギー線の照射量は粘着剤の特性に応じて適宜調整すればよいが、一般的には10〜10000mJ/m2で照射することが好ましい。
ハードコートフィルムを容易に剥離可能とする観点からは、粘着層32の剥離強度は、180度方向の剥離を測定したとき(剥離速度50mm/分)に、0.01〜50N/20mm幅であることが好ましい。
ハードコート層33は、他の構造物との接触等による傷つきを十分防止できる程度の硬度を有する。このような硬度をJIS K5600−5−4に規定される鉛筆硬度(荷重750g)で示すと、おおむねH以上である。したがって、ハードコート層の鉛筆硬度はH以上が好ましく、2H以上がより好ましい。
ハードコート剤は、有機・無機ハイブリッド系材料であってもよい。
分子中にラジカル重合性不飽和基を有する(メタ)アクリレートモノマー、又は、分子中にラジカル重合性不飽和基を有する(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、ポリフルオロアルキル(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート等のモノマー又はオリゴマーが挙げられる。これら重合性モノマー又は重合性オリゴマーは、1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中では高い表面硬度などから、ウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、ポリイソシアネート化合物と分子構造中に水酸基を一つ有する(メタ)アクリレート化合物とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート、ポリイソシアネート化合物と分子構造中に水酸基を一つ有する(メタ)アクリレート化合物とポリオール化合物とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートが例示される。
多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、アダマンチルジ(メタ)アクリレート、イソボロニルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートや、これらをPO、EO、カプロラクトン等で変性したものが挙げられる。
これらの中でも表面硬度を好適に満たし得ることから、3〜6官能のものがより好ましく、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート等が好ましい。
また必要に応じて、ハードコート剤に溶媒を含有してもよい。前記溶媒としては、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、ベンジルアルコール、PGME、エチレングリコール、ジアセトンアルコール);ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ヘプタノン、ジイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジアセトンアルコール);エステル(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、蟻酸メチル、PGMEA);脂肪族炭化水素(ヘキサン、シクロヘキサン);ハロゲン化炭化水素(メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素);芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレン);アミド(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、n−メチルピロリドン);エーテル(ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン);エーテルアルコール(1−メトキシ−2−プロパノール);カーボネート(炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル)等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いられてもよく、2種類以上併用されてもよい。
離型層34は、ハードコートフィルムが製造時や保管時にロール状に巻かれる際に、重なるハードコートフィルムの粘着層を容易に剥離させる。
離型層34は、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂、アミノアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、パラフィンワックス、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、尿素−メラミン系、セルロ−ス、ベンゾグアナミンなどの樹脂及び界面活性剤を単独またはこれらの混合物を主成分とした有機溶剤もしくは水に溶解させた塗料を、グラビア印刷法、スクリ−ン印刷法、オフセット印刷法などの通常の印刷法で、塗布及び乾燥させて形成することができる。なお、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂など硬化性塗膜は、硬化させて形成することができる。
特にシリコーンやフッ素化合物、アルキド樹脂系剥離処理剤等による剥離処理を施すのが好ましい。
(1)レターデーション値が0nm〜100nmの範囲内
(2)JIS K7361−1に準じて測定した全光線透過率が85%以上
(3)JIS K7136に準じて測定したヘイズ値が5%以下
離型処理が施された樹脂フィルムの離型処理面上に離型層34となる塗料とハードコート層33となるハードコート剤を順に塗布し、樹脂フィルム上に離型層34およびハードコート層33を形成する。次に、ハードコート層33上に粘着層32となる粘着剤組成物を塗布して粘着層32を形成する。最後に樹脂フィルムを剥離すると、ハードコートフィルム130が完成する。
他の構成として、片面に離型処理が施された樹脂フィルムの非処理面に上述の手順でハードコート層33および粘着層32を形成し、樹脂フィルムを離型層34とすることもできる。
ハードコートフィルムをこのような構成にすると、最表面に位置するハードコートフィルムが傷ついた等の際に剥がすだけで、傷ついていないその下のハードコートフィルムが新たな最表面となる。したがって、傷ついたハードコートフィルムを除去した後に他のハードコートフィルムを取り付ける必要がなく、導光板の表面状態の維持を簡便に行える。
この構成において、重ねるハードコートフィルムの枚数は図示した2枚には限られず、3枚以上であってもよい。
さらに、複数枚のハードコートフィルムに相当する層を一度に形成する方法も採用できる。この場合、連続積層した全ての層を未硬化の状態で積層した後に活性エネルギー線で硬化する方法、下層を活性エネルギー線にて硬化、あるいは半硬化させた後に上層を塗布し、再度活性エネルギー線で硬化する方法、それぞれの層を離型フィルムやベースフィルムに塗布した後、未硬化あるいは半硬化の状態で層同士を貼り合わせる方法等の公知の方法を適用可能であるが、層間の密着性を高める観点から、未硬化の状態で積層した後に活性エネルギー線で硬化する方法が好ましい。未硬化の状態で積層する方法としては、下層を塗布した後に上層を重ねて塗布する逐次塗布や、多重スリットから同時に2層以上の層を重ねて塗布する同時多層塗布等の公知の方法を適用可能であるが、この限りではない。
(第一基板および第二基板の準備)
60mm×60mm×1mm(厚さ)に加工した2枚のアクリル樹脂板(三菱ケミカル社製)を、セミクリーンM−L0(横浜油脂工業株式会社製)の5%界面活性剤水溶液に浸漬させた状態で5分間超音波洗浄を行う。その後、超純水に浸漬させた状態で5分間超音波洗浄を行う。さらに、超純水によるすすぎを行い、風乾後100℃のオーブンで窒素雰囲気下にて乾燥させる。その後、風乾した基板をUVオゾン洗浄機にて1分間、UVオゾン洗浄を行って第一基板および第二基板とする。
ホログラム層は、各実施例および各比較例に共通である。ホログラム層の材料としては、ビスフェノール系エポキシ樹脂(重合度n=10.8、エポキシ当量:1750−2200、三菱ケミカル社製 商品名jER1007)100重量部、トリエチレングリコールジアクリレート50重量部および4、4’−ビス(tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート5重量部、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノ)クマリン0.5重量部を2−ブタノン100重量部に混合溶解してホログラム用の感光材料として用いる。
第二基板の周縁部に、幅5mm、厚さ5μmのシール層を塗布する。シール層に囲まれた50mm×50mmの開口部に、ホログラム層となる上記感光材料を、乾燥後厚みが5μmとなるようにスピンコートで塗布する。上記感光材料の乾燥後に、第一基板を積層し、減圧下にてプレス貼合(絶対圧5kPa、温度70℃、プレス圧0.04MPa)する。
上記感光材料が封入された第一基板および第二基板を20℃に保ちつつ、2つのレーザー光を照射する。それぞれレーザー光の照射角度や強度を調整することにより、その干渉による干渉縞を形成し、上記感光材料に所望の回折格子を記録してホログラム層を形成する。
フィルム基材として、三菱ケミカル社製:ポリエチレンテレフタレート2軸延伸フィルム(製品名「ダイアホイルT612タイプ」、厚み:50μm)を準備する。
有機・無機ハイブリッド系紫外線硬化性樹脂組成物(MOMENTIVE社製 UVHC7800G、反応性官能基を有する無機シリカ含有量:30〜40質量%)を用いて、ハードコート層形成用の硬化性組成物を調製する。この組成物が硬化した硬化樹脂層の屈折率は1.54である。
フィルム基材の第二面に、硬化性組成物をバーコーターで乾燥後膜厚が3μmとなるように塗布し、90℃で1分加熱して乾燥させる。その後、高圧水銀ランプ(80W/cm2)を使用し、積算光量で400mJ/cm2の紫外線を照射してハードコート層を形成する。
・離型剤 長鎖アルキル基含有アルキド樹脂(日立化成(株)製 「テスファイン」303) 10質量部(固形分換算)
・酸触媒 p−トルエンスルホン酸(日立化成(株)製 「ドライヤー」900) 0.12質量部(固形分換算)
・溶媒 トルエン 45質量部
粘着剤形成用組成物は以下のように調製する。
アクリル系共重合体からなる粘着剤溶液(綜研化学社製 SKダイン1882、固形分濃度約17%)1kgに対し、イソシアネート系架橋剤(綜研化学社製 L−45)1.85g、エポキシ系架橋剤(綜研化学社製 E−5XM)0.5gを添加して均一混合する。
実施例2は、ハードコートフィルムの構成のみ異なる。ハードコートフィルムの準備態様について、以下に示す。
工程用剥離フィルム(三菱ケミカル(株)製 「MRA100」、厚さ100μm)に上述と同様の態様で離型層、ハードコート層、および粘着層を形成し、粘着層を第一基板に接合する。紫外線照射後に工程用剥離フィルムを剥離して、実施例2の画像表示用導光板を得る。
間にホログラム層が形成された第一基板および第二基板の第一基板上に、上述したハードコート層形成用の硬化性組成物を、乾燥後膜厚が5μmとなるように塗布し、乾燥させて第一基板に直接ハードコート層を形成する。その後、紫外線を照射して比較例の画像表示用導光板を得る。
第一基板および第二基板として、アルカリガラス基板(日本電気硝子社製 OA−10G 厚さ0.5mm)を使用する。間にホログラム層が形成された第一基板および第二基板の第一基板上に、比較例と同様の態様でハードコート層を形成し、参考例の画像表示用導光板を得る。
(画像表示の鮮明度)
各例の導光板を3枚用意し、それぞれ赤色、緑色、青色の波長領域の光を回折するようにホログラム層を形成した後、3枚の導光板を積層する。積層した導光板に、画像表示装置や、表示した情報を導光板に入力する光学系、駆動電源や画像情報などを供給する回路システムを取り付けて、各例に係る画像表示装置を組み上げる。
導光板に白色の背景に文字が記載された画像を表示する。表示された画像を第一基板側から目視して、以下の3段階に感応評価する。
○(good):画像に虹色に見える部分がなく、文字もはっきりと見える
△(average):画像に虹色に見える部分がわずかに存在するが、文字ははっきりと見える
×(bad):画像に虹色に見える部分が明確に存在し、文字の輪郭もぼやけて見える
鮮明度の評価は、以下に示す耐傷性の評価の前後それぞれにおいて行う。実施例1、2においては、耐傷性評価後にハードコートフィルムを剥離し、新しいハードコートフィルムを取り付けた後で評価を行う。
各例の画像表示装置における最表面のハードコートフィルムまたはハードコート層の表面に対し、直径11mmの円柱の断面に取り付けたスチールウール#0000を、荷重400g、100mm/secで10往復させる。その後、長さ100mm、幅20mmの試験範囲内において、ハードコートフィルムまたはハードコート層表面の状態を観察し、以下の3段階で判定する。
〇(good):傷がない
△(average):傷本数が20本未満
×(bad):傷本数が20本以上
直径50mm、重さ230gの剛球を落下させて各例の画像表示装置の最表面側に衝突させる。その後、第一基板および第二基板の割れを確認する。評価は以下の2段階とする。
〇(good):第一基板および第二基板のいずれにも割れを認めない。
×(bad):第一基板および第二基板の少なくとも一方に割れを認める。
(鉛筆硬度)
測定する表面に対して、JIS K5600−5−4に準じて荷重750gで鉛筆硬度を測定する。
本発明に係る導光板において、第二基板にもハードコートフィルムが取り付けられてよい。この際、第一基板と第二基板とでハードコートフィルムの構成や重ね枚数等の態様が異なっていてもよい。
10 ホログラム層
21 第一基板(基材)
22 第二基板
30、130 ハードコートフィルム
30A、130A ハードコートフィルム(第一フィルム)
30B、130B ハードコートフィルム(第二フィルム)
33 ハードコート層
Claims (5)
- 光透過性を有する樹脂製の基材とホログラム層とを有する画像表示用導光板であって、
前記基材の前記ホログラム層が位置する側と反対側の面上に取り付けられた、ハードコートフィルムを備え、
前記ハードコートフィルムが前記基材から剥離可能に取り付けられていることを特徴とする、
画像表示用導光板。 - 前記ハードコートフィルムが前記基材に1枚だけ取り付けられている、
請求項1に記載の画像表示用導光板。 - 前記ハードコートフィルムは、
前記基材に取り付けられた第一フィルムと、
前記第一フィルムに重ねて取り付けられた第二フィルムと、を有し、
前記第一フィルムと前記第二フィルムとの接触部位の少なくとも一方が離型性を有する、
請求項1に記載の画像表示用導光板。 - 前記ハードコートフィルムが、有機・無機ハイブリッド系硬化性樹脂組成物からなるハードコート層を有する、請求項1に記載の画像表示用導光板。
- 前記ハードコートフィルムの表面硬度がJIS K5600−5−4に基づく測定において2H以上である、請求項1に記載の画像表示用導光板。
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