JP2020128546A - 光学部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.光学部材の製造方法
2.光硬化性樹脂組成物
3.実施例
本実施の形態に係る光学部材の製造方法は、光透過性を有する第1の部材と第2の部材とを光透過性樹脂層を介して積層させるものであり、第1の部材又は第2の部材の表面に、第2の部材又は第1の部材が貼り合わされる面に薄膜が形成されてなる光硬化性の仮硬化樹脂層を形成する仮硬化工程と、仮硬化樹脂層を介して第1の部材と第2の部材とを貼り合わせる貼合工程と、仮硬化性樹脂層を本硬化させ、光透過性樹脂層を形成する本硬化工程とを有する。第1の部材又は第2の部材が貼り合わされる面に薄膜が形成され、内部が柔らかい未硬化樹脂からなる仮硬化樹脂層を形成することにより、仮硬化樹脂層全体の弾性率を貼り合わせ可能な低弾性率に維持しながら、貼り合わせ時の未硬化樹脂のはみ出しを抑制し、貼合性を向上させることができる。
、光硬化性樹脂層を形成する形成工程を有し、仮硬化工程では、光硬化性樹脂層に対して紫外線を照射し、仮硬化樹脂層を形成することが好ましい。この場合、光硬化樹脂層として、光硬化性樹脂組成物からなるフィルム又はシートを用いることができる。また、仮硬化樹脂層の薄膜は、紫外線照射側の表面に形成され、光硬化樹脂層側から紫外線を照射した場合、仮硬化樹脂層の反応率は、紫外線照射側の表面から深さ方向に向かって漸次的に低くなる。また、光硬化性樹脂層を形成した第1の部材又は第2の部材がガラスなどの透明基材の場合であって、光硬化樹脂層側と透明基材側の両側から紫外線を照射した場合、仮硬化樹脂層の反応率は、透明基材の反対側表面から深さ方向に低くなった後、仮硬化樹脂層の中心付近から透明基材まで高くなる。
以下、図1〜図7を参照して、塗布工程(A)、仮硬化工程(B)、貼合工程(C)及び本硬化工程(D)を有する第1の実施の形態について説明する。ここでは、第1の部材として周縁部に遮光層1が形成された光透過性カバー部材2、第2の部材として画像表示部材6を用いて、光学部材である表示装置10を製造する方法について説明する。
先ず、塗布工程(A)では、図1に示すように、片面の周縁部に形成された遮光層1を有する光透過性カバー部材2を用意し、図2に示すように、光透過性カバー部材2の表面2aに、液状の光硬化性樹脂組成物を塗布し、光硬化性樹脂層3を形成する。ここで、液状とは、B型粘度計で0.01〜100Pa.s(25℃)の粘度を示すものである。
光層形成側表面2aの全面に光硬化性樹脂組成物を遮光層1の厚さの好ましくは1.2〜50倍、より好ましくは2〜30倍の厚さで塗布する。より具体的な塗布厚みは、25〜350μmであることが好ましく、50〜300μmであることがより好ましい。なお、光硬化性樹脂組成物3の塗布は、必要な厚みが得られるように複数回行ってもよい。
次に、硬化工程(B)では、図3に示すように、仮光硬化性樹脂層3に対して紫外線を照射し、光硬化性樹脂層3を仮硬化させ、図4に示すように表面に薄膜が形成されてなる仮硬化樹脂層5を形成する。これにより、仮硬化樹脂層5全体の弾性率を貼り合わせ可能な低弾性率に維持しながら、次の貼合工程(C)におけるはみ出しを抑制し、貼合性を向上させることができる。
次に、貼合工程(C)では、図4に示すように、仮硬化樹脂層5を天地逆転させ、図5に示すように、画像表示部材6に、光透過性カバー部材2を仮硬化樹脂層5側から貼り合わせる。仮硬化樹脂層5は、表面に薄膜が形成されているため、天地逆転した際の未硬化樹脂の流れ落ちを防ぐことができる。また、図1〜4に示すように、仮硬化樹脂層5上面
の周縁部には、遮光層1及び表面張力による微小な凹凸5aが生じることがあるが、仮硬化樹脂層5の内部が液状に近い状態であるため、仮硬化樹脂層5を押し込むことができる。また、仮硬化樹脂層5の押し込みにより仮硬化樹脂層5表面の薄膜が画像表示部材6表面に追従するため、気泡の発生を抑制するとともに微小な凹凸5aを平坦化させることができる。貼り合わせは、公知の圧着装置を用いて、10℃〜80℃で加圧することにより行うことができる。
次に、本硬化工程(D)では、図6に示すように、画像表示部材6と光透過性カバー部材2との間に挟持されている仮硬化樹脂層5に対して紫外線を照射し、仮硬化性樹脂層5を本硬化させる。さらに必要に応じて、光透過性カバー部材2の遮光層と画像表示部材6との間の仮硬化樹脂層5に紫外線を照射し、仮硬化樹脂層5を本硬化させてもよい。これにより、図7に示すように、光透過性カバー部材2と画像表示部材6とを光透過性樹脂層7を介して積層させた表示装置10を得ることができる。
以下、図8〜図13を参照して、塗布工程(AA)、仮硬化工程(BB)、貼合工程(CC)及び本硬化工程(DD)を有する第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、光透過性カバー部材2の遮光層1側形成表面に光硬化性樹脂組成物3を塗布する例を説明したが、第2の実施の形態では、画像表示部材6表面に光硬化性樹脂組成物3を塗布する例について説明する。なお、図1〜図7及び図8〜図13において、同じ符号は同一の構成要素を表すため、ここでは説明を省略する。
先ず、塗布工程(AA)では、図8に示すように、画像表示部材6の表面に液状の光硬化性樹脂組成物3を塗布し、光硬化性樹脂層3を形成する。塗布工程(AA)では、第1の実施の形態と同様、液状の光硬化性樹脂組成物を光透過性カバー部材2の遮光層1の厚さよりも厚く塗布することが好ましい。具体的には、画像表示部材6の全面に光硬化性樹脂組成物を遮光層1の厚さの好ましくは1.2〜50倍、より好ましくは2〜30倍の厚さで塗布する。より具体的な塗布厚みは、25〜350μmであることが好ましく、50〜300μmであることがより好ましい。なお、光硬化性樹脂組成物3の塗布は、必要な厚みが得られるように複数回行ってもよい。
次に、仮硬化工程(BB)では、図9に示すように、光硬化性樹脂層3に対して紫外線を照射し、光硬化性樹脂層3を仮硬化させ、図10に示すように表面に薄膜が形成されてなる仮硬化樹脂層5を形成する。これにより、仮硬化樹脂層5の弾性率を低減させ、次の
貼合工程(CC)におけるはみ出しを抑制し、貼合性を向上させることができる。
次に、貼合工程(CC)では、図11に示すように、画像表示部材6上の仮硬化樹脂層5に、光透過性カバー部材2を貼り合わせる。図8〜10に示すように、仮硬化樹脂層5上面の周縁部には、表面張力による微小な凹凸5bが生じることがあるが、仮硬化樹脂層5の内部が液状に近い状態であるため、仮硬化樹脂層5を押し込むことができる。また、仮硬化樹脂層5の押し込みにより仮硬化樹脂層5表面の薄膜が光透過性カバー部材2表面に追従するため、気泡の発生を抑制するとともに微小な凹凸5bを平坦化させることができる。また、光透過性カバー部材2と遮光層1との間に厚み方向に段差4がある場合でも、仮硬化樹脂層5表面の薄膜が段差4に追従するため、気泡の発生を抑制し、貼合性を向上させることができる。貼り合わせは、公知の圧着装置を用いて、10℃〜80℃で加圧することにより行うことができる。
次に、本硬化工程(DD)では、第1の実施形態と同様、図12に示すように、画像表示部材6と光透過性カバー部材2との間に挟持されている仮硬化樹脂層5に対して紫外線を照射し、仮硬化性樹脂層5を本硬化させる。さらに必要に応じて、光透過性カバー部材2の遮光層と画像表示部材6との間の仮硬化樹脂層5に紫外線を照射し、仮硬化樹脂層5を本硬化させてもよい。これにより、図13に示すように、光透過性カバー部材2と画像表示部材6とを光透過性樹脂層7を介して積層させた表示装置10を得ることができる。
次に、前述した光学部材の製造方法で用いられる紫外線吸収剤を含有する光硬化性樹脂組成物について説明する。本実施の形態に係る光硬化性樹脂組成物は、光ラジカル重合性ポリ(メタ)アクリレート(成分(a))と、光ラジカル重合性(メタ)アクリレート(成分(b))と、液状可塑剤(成分(c))、又は粘着付与剤(成分(d))からなる柔軟剤と、光重合開始剤(成分(e))と、紫外線吸収剤(成分(f))を含有する。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリル酸エステル(アクリレート)とメタクリル酸エステル(メタクリレート)とを包含する意味である。
光ラジカル重合性ポリ(メタ)アクリレート(成分(a))の好ましい具体例としては、ポリウレタン、ポリイソプレン、ポリブタジエン等を骨格に持つ(メタ)アクリレート系オリゴマーを挙げることができる。ポリウレタン骨格を持つ(メタ)アクリル系オリゴ
マーの好ましい具体例としては、脂肪族ウレタンアクリレート(EBECRYL230(分子量5000)、ダイセル・サイテック社;UA−1、ライトケミカル社)等を挙げることができる。また、ポリイソプレン骨格の(メタ)アクリレートオリゴマーの好ましい具体例としては、ポリイソプレン重合体の無水マレイン酸付加物と2−ヒドロキシエチルメタクリレートとのエステル化物(UC102(ポリスチレン換算分子量17000)、(株)クラレ;UC203(ポリスチレン換算分子量35000)、(株)クラレ;UC−1(分子量約25000)、(株)クラレ)等を挙げることができる。
光ラジカル重合性(メタ)アクリレート(成分(b))の好ましい具体例としては、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ベンジルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
液状可塑成分(成分(c))は、紫外線照射によりそれ自身は光硬化をせず、光硬化後の硬化樹脂層あるいは仮硬化樹脂層に柔軟性を与え、また硬化樹脂層間あるいは仮硬化樹脂層の硬化収縮率を低減させるものである。このような液状可塑成分としては、液状のポリブタジエン系可塑剤、ポリイソプレン系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤及びアジピン酸エステル系可塑剤からなる群から選択される少なくも一種を挙げることができる。
粘着付与剤(タッキファイア)(成分(d))は、成分(c)と同様、光硬化後の硬化樹脂層あるいは仮硬化樹脂層に柔軟性を与えるとともに、光硬化性樹脂組成物から形成された硬化樹脂層又は仮硬化樹脂層の初期接着強度(いわゆるタック性)を向上させる。粘着付与剤としては、例えば、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、水素添加テルペン樹脂等のテルペン系樹脂、天然ロジン、重合ロジン、ロジンエステル、水素添加ロジン等のロジン樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の石油樹脂などを使用することができる。柔軟剤としては、成分(c)又は成分(d)の少なくともいずれか一方が含まれていればよい。
光重合開始剤(成分(e))としては、例えば、1−ヒドロキシ−シクロへキシルフェニルケトン(イルガキュア184、BASFジャパン(株))、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2一ヒドロキシ−2−メチル−プロピロニル)ベンジル]フェニル}−2−メチル−1−プロパン−1−オン(イルガキュア127、BASFジャパン(株))、ベンゾフェノン、アセトフェノン等を挙げることができる。
紫外線吸収剤(成分(f))としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられ、これらの2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を用いることが好ましい。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールとしてBASFジャパン(株)製の「TINUV
IN PS」が挙げられる。
本実施例では、光透過性を有する第1の部材上に光硬化性樹脂組成物を塗布して光硬化性樹脂を形成し、光硬化性樹脂層を仮硬化させて仮硬化樹脂層を形成し、仮硬化樹脂層の表面からの深さ方向の反応率を測定した。そして、仮硬化樹脂層を介して第1の部材と第2の部材とを貼り合わせ、貼合性を評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
顕微レーザーラマン分光装置を用いて、仮硬化樹脂層の上面から励起レーザーを入射し、試料ステージを上下移動させることによりラマン散乱光をコンフォーカル(共焦点)に取り込み、仮硬化樹脂層の上面から所定深さのラマンスペクトルを測定した。
貼合性の評価は、仮硬化樹脂層を介して第1の部材と第2の部材とを貼り合わせ、その
状態を観察し、仮硬化樹脂層に気泡が発生せず、仮硬化樹脂層の当初の形状からの濡れ広がりが3%未満の場合を「A」と評価し、仮硬化樹脂層に気泡が発生した場合を「B」と評価した。また、仮硬化樹脂層に気泡が発生せず、仮硬化樹脂層の当初の形状からの濡れ広がりが3%以上10%以下の場合を「A’」と評価した。
表1に示すように、ウレタンオリゴマー43.0質量部、(メタ)アクリレートモノマー58.0質量部、液状可塑剤69.0質量部、粘着付与剤25.0質量部、光重合開始剤2.0質量部、及び紫外線吸収剤0.2質量部を配合し、紫外線吸収剤の含有率が0.1%の液状の光硬化性樹脂組成物を調製した。
表1に示すように、紫外線吸収剤0.4質量部を配合し、紫外線吸収剤の含有率が0.2%の液状の光硬化性樹脂組成物を調製した以外は、実施例1と同様に仮硬化樹脂層を形成した。仮硬化樹脂層は、表面に薄膜が形成されていた。図14に、仮硬化樹脂層の深さ方向の反応率を示す。図14に示すように、表面の反応率は約85%であり、反応率が60%未満となる表面からの深度は、80μm以上であった。また、仮硬化樹脂層の表面から薄膜を剥がし、その厚みを測定した結果、約60μmであった。この仮硬化樹脂層に対してガラス板を真空貼合した。真空貼合後の貼合性の評価はAであった。
表1に示すように、紫外線吸収剤0.6質量部を配合し、紫外線吸収剤の含有率が0.3%の液状の光硬化性樹脂組成物を調製した以外は、実施例1と同様に仮硬化樹脂層を形成した。仮硬化樹脂層は、表面に薄膜が形成されていた。この仮硬化樹脂層に対してガラス板を真空貼合した。真空貼合後の貼合性の評価はAであった。
表1に示すように、紫外線吸収剤0.8質量部を配合し、紫外線吸収剤の含有率が0.4%の液状の光硬化性樹脂組成物を調製した以外は、実施例1と同様に仮硬化樹脂層を形成した。仮硬化樹脂層は、表面に薄膜が形成されていた。また、図14に示すように、表面の反応率は約75%であり、反応率が60%未満となる表面からの深度は、約50μmであった。また、仮硬化樹脂層の表面から薄膜を剥がし、その厚みを測定した結果、約20μmであった。この仮硬化樹脂層に対してガラス板を真空貼合した。真空貼合後の貼合性の評価はA’であった。
表1に示すように、紫外線吸収剤を配合しない液状の光硬化性樹脂組成物を調製した以外は、実施例1と同様に仮硬化樹脂層を形成した。仮硬化樹脂層は、全体が硬化していた。また、図14に示すように、表面の反応率は90%以上であり、表面から80μmの深さに亘って反応率が80%以上であった。この仮硬化樹脂層に対してガラス板を真空貼合した。真空貼合後、仮硬化樹脂層に気泡が発生し、貼合性の評価はBであった。
ウレタンオリゴマー:脂肪族ウレタンアクリレート(EBECRYL230(分子量5000)、ダイセル・オルネクス(株))
(メタ)アクリレートモノマー:2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート
液状可塑剤:ポリブタジエン系可塑剤
粘着付与剤:テルペン樹脂
光重合開始剤:1−ヒドロキシ−シクロへキシルフェニルケトン(イルガキュア184、BASFジャパン(株))
紫外線吸収剤:2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール(TINUVINPS、BASFジャパン(株))
また、本発明は、光透過性を有する第1の部材と第2の部材とを光透過性樹脂層を介して積層させる光学部材の製造方法において、前記第1の部材又は前記第2の部材の表面に、紫外線吸収剤を含有する光硬化性樹脂層を配置する配置工程と、前記光硬化性樹脂層に対して紫外線を照射し、第2の部材又は第1の部材が貼り合わされる面に薄膜が形成されてなる仮硬化樹脂層を形成する仮硬化工程と、前記仮硬化樹脂層を介して前記第1の部材と第2の部材とを貼り合わせる貼合工程と、前記仮硬化樹脂層を本硬化させ、光透過性樹脂層を形成する本硬化工程とを有し、前記仮硬化工程後の薄膜の反応率が、前記仮硬化樹脂層の内部の反応率よりも高く、前記薄膜が、前記仮硬化樹脂層の上面から剥離可能な状態であることを特徴とする。
Claims (11)
- 光透過性を有する第1の部材と第2の部材とを光透過性樹脂層を介して積層させる光学部材の製造方法において、
第1の部材又は第2の部材の表面に、第2の部材又は第1の部材が貼り合わされる面に薄膜が形成されてなる光硬化性の仮硬化樹脂層を形成する仮硬化工程と、
前記仮硬化樹脂層を介して前記第1の部材と第2の部材とを貼り合わせる貼合工程と、
前記仮硬化性樹脂層を本硬化させ、光透過性樹脂層を形成する本硬化工程と
を有する光学部材の製造方法。 - 第1の部材又は第2の部材の表面に、光硬化性樹脂層を形成する形成工程を有し、
前記仮硬化工程では、前記光硬化性樹脂層に対して紫外線を照射し、前記仮硬化樹脂層を形成する請求項1記載の光学部材の製造方法。 - 第1の部材又は第2の部材の表面に、液状の光硬化性樹脂組成物を塗布し、光硬化性樹脂層を形成する塗布工程を有し、
前記仮硬化工程では、前記光硬化性樹脂層に対して紫外線を照射し、前記仮硬化樹脂層を形成する請求項1記載の光学部材の製造方法。 - 前記第1の部材が、周縁部に遮光層が形成された光透過性カバー部材であり、
前記形成工程では、前記光硬化性樹脂組成物を前記遮光層の厚さより厚く塗布する請求項2記載の光学部材の製造方法。 - 前記仮硬化樹脂層の表面の反応率が60%以上であり、
前記仮硬化樹脂層の反応率が60%未満となる表面からの深度が、30μm以上である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学部材の製造方法。 - 前記仮硬化樹脂層の薄膜の厚みが、該仮硬化樹脂層の厚みの3%以上70%以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学部材の製造方法。
- 前記仮硬化樹脂層の薄膜の厚みが、5μm以上100μm以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学部材の製造方法。
- 前記光硬化性樹脂組成物が、紫外線吸収剤を含有する請求項3又は4記載の光学部材の製造方法。
- 前記仮硬化工程において、短波長の紫外線を照射する請求項2又は3記載の光学部材の製造方法。
- 前記仮硬化樹脂層が、紫外線照射により予め片面の反応率を高く調整し、薄膜が形成されてなるフィルム又はシートである請求項1記載の光学部材の製造方法。
- 光ラジカル重合性ポリ(メタ)アクリレートと、光ラジカル重合性(メタ)アクリレートと、液状可塑剤又は粘着付与剤からなる柔軟剤と、光重合開始剤と、紫外線吸収剤を含有し、
前記紫外線吸収剤の含有量が、0.01wt%以上1.0wt%以下である光硬化性樹脂組成物。
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