JP2021061139A - 表示装置及び基材積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】折り曲げ可能に構成された表示装置において、屈曲に対して脆弱な層や部材が、表示装置の折り曲げに対して破断することを抑制可能な表示装置を実現する。【解決手段】光学フィルム部材110と、第一粘着層120と、光学フィルム部材の一方の面に第一粘着層を介して積層したウィンドウ部材130と、第二粘着層140と、光学フィルム部材の他方の面に第二粘着層を介して積層した、パネル部材150を含む積層構造体101を有する折り曲げ可能な表示装置100であって、前記表示装置を、所定の折り曲げ試験を行った時に、ひずみについて特定の関係式を満たすことで、曲げ変形させた際に破断し易い層の伸びが、破断伸びより小さい値に抑制されている表示装置。【選択図】図2

Description

本発明は、折り曲げ可能に構成された表示装置と、そのような表示装置に用いられる基材積層体に関する。
タッチセンサ一体型の有機EL表示装置が、例えば特許文献1に示されるように、従来知られている。特許文献1の有機EL表示装置においては、図1に示されるように、有機EL表示パネル901の視認側に、光学積層体920が設けられ、光学積層体920の視認側にタッチパネル930が設けられている。光学積層体920は、両面に保護膜922−1、922−2が接合された偏光子921と位相差フィルム923とを含み、位相差フィルム923の視認側に偏光子921が設けられている。また、タッチパネル930は、基材フィルム915−1、915−2と透明導電層912−1、912−2とを積層した構造を有する透明導電フィルム916−1、916−2がスペーサ917を介して配置された構造を有する。
一方、近年、より携帯性に優れた有機EL表示装置である折り曲げ可能な有機EL表示装置の実現が期待されている。
特開2014−157745号公報
しかしながら、例えば特許文献1に示されるような従来の有機EL表示装置は、折り曲げることを念頭に設計されているものではない。有機EL表示パネル基材にプラスチックフィルムを用いれば有機EL表示パネルに屈曲性を与えることができる。しかしながら、従来の有機EL表示装置を構成するタッチセンサ部材に含まれる透明導電層、有機EL表示パネルの薄膜封止層、ウィンドウ部材の表面に設けられるハードコート層等の屈曲に対して脆弱な層が、有機EL表示装置が折り曲げられた際に破断してしまう。
そこで、本発明は、折り曲げ可能に構成された表示装置において、屈曲に対して脆弱な層や部材が、表示装置の折り曲げに対して破断することを抑制可能な表示装置を実現することを目的とする。
本発明の1つの態様は、光学フィルム部材と、第一粘着層と、前記光学フィルム部材の一方の面に前記第一粘着層を介して積層したウィンドウ部材と、第二粘着層と、前記光学フィルム部材の他方の面に前記第二粘着層を介して積層した、パネル部材を含む積層構造体を有する折り曲げ可能な表示装置であって、前記積層構造体は、前記第二粘着層側の面に、曲げ変形させた時に前記ウィンドウ部材および光学フィルム部材よりも破断し易い層を有しており、前記表示装置を、前記ウィンドウ部材を外側にして、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記表示装置の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形させた時に、前記光学フィルム部材の前記一方の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記第一粘着層に面する前記ウィンドウ部材の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA、曲げ変形させた時の外側及び内側が前記表示装置を曲げ変形させた時と同じになるように、前記光学フィルム部材及びウィンドウ部材をそれぞれ単層の状態で、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記光学フィルム部材及び前記ウィンドウ部材のそれぞれの平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形を生じさせた場合に、前記光学フィルム部材の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記ウィンドウ部材の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA’、前記表示装置を、前記ウィンドウ部材を外側にして、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記表示装置の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形させた時に、前記光学フィルム部材の他方の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記第二粘着層に面する前記積層構造体の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をB、曲げ変形させた時の外側及び内側が前記表示装置を曲げ変形させた時と同じになるように、前記光学フィルム部材及び積層構造体をそれぞれ単層の状態で、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記光学フィルム部材及び前記積層構造体のそれぞれの平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形を生じさせた場合に、前記光学フィルム部材の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記積層構造体の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をB’、としたとき、前記ひずみの差A、A’、B、B’の間に下記式(1)および(2)および(3)の関係が成り立つようにすることで、曲げ変形させた際の前記破断し易い層の伸びが、破断伸びより小さい値に抑制されていることを特徴とする表示装置
0.3<A/A’<1.2 ・・・・(1)
B/B’<1.7A/A’−0.15 ・・・・(2)
0<B/B’<1.25 ・・・・(3)
を提供するものである。
前記ウィンドウ部材は、前記第一粘着層と反対側の面にハードコート層を有するものとすることができる。
前記光学フィルム部材は、偏光フィルムに位相差フィルムを積層した、円偏光機能フィルム積層体であるものとすることができる。
前記偏光フィルムは、偏光子と偏光子の少なくとも一方の面に偏光子保護フィルムを積層した積層体であるものとすることができる。
前記偏光子保護フィルムは、アクリル系樹脂を含むものとすることができる。
前記ウィンドウ部材および光学フィルム部材よりも破断し易い層が、前記パネル部材の前記第二粘着層側の面に形成した薄膜封止層であるものとすることができる。
前記積層構造体は、前記パネル部材の前記第二粘着層側の面に薄膜封止層を形成し、前記薄膜封止層の前記パネル部材と反対側の面に第三粘着層を介してタッチセンサ部材を積層し、前記タッチセンサ部材の前記パネル部材と反対側の面に透明導電層を形成しており、該透明導電層を前記ウィンドウ部材および前記光学フィルム部材よりも破断し易い層として前記第二粘着層に積層したものとすることができる。
前記ひずみとの差A、A’の間に下記式(4)の関係がさらに成り立つことものとすることができる。
0.8<A/A’ ・・・・(4)
前記第二粘着層のせん断弾性率は、前記第一粘着層のせん断弾性率よりも大きいものとすることができる。
前記パネル部材の前記第二粘着層と反対の面に第四粘着層をさらに有し、前記第四粘着層を介して保護部材を積層したものとすることができる。
前記第四粘着層のせん断弾性率が、前記第二粘着層のせん断性率よりも小さく、かつ前記第三粘着層のせん断弾性率よりも小さいものとすることができる。
本発明の1つの態様は、前記表示装置に用いられ、前記光学フィルム部材と、前記光学フィルム部材の一方の面に前記第一粘着層を介して積層した前記ウィンドウ部材と、前記光学フィルム部材の他方の面に前記第二粘着層を介して積層した前記透明導電層を含むタッチセンサー部材とを有する基材積層体を提供するものである。
本発明によれば、折り曲げ可能に構成された表示装置において、屈曲に対して脆弱な層や部材が、表示装置の折り曲げに対して破断することを抑制可能な表示装置を実現することができる。
以下、本発明による表示装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
従来の有機EL表示装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態による表示装置を示す断面図である。 本発明の別の実施形態による表示装置を示す断面図である。 一実施例に用いる位相差フィルムの製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るシミュレーション方法を示す図である。 曲げ半径方向に直交するひずみを説明する図である。 第二粘着層のせん断弾性率G’を変えた実施例及び比較例の積層方向のひずみ分布を示す図である。 第三粘着層のせん断弾性率G’を変えた実施例の積層方向のひずみ分布を示す図である。 第四粘着層のせん断弾性率G’を変えた実施例の積層方向のひずみ分布を示す図である。 第一粘着層のせん断弾性率G’を変えた実施例の積層方向のひずみ分布を示す図である。 A/A’とB/B’の関係を示す図である。 割れの評価方法を示す図である。
[光学フィルム部材]
本発明の表示装置に用いる光学フィルム部材は、偏光子、偏光フィルム、透明樹脂材料から形成される保護フィルムや位相差フィルムなどのフィルム等、及びそれらの一部又は全部の組み合わせ、特に、偏光フィルムに位相差フィルムを積層した円偏光機能フィルム積層体を用いることができる。なお、前記光学フィルム部材中には、後述する第一粘着層などの粘着層は含まれない。
前記光学フィルム部材の厚さは、好ましくは92μm以下であり、より好ましくは60μm以下であり、更に好ましくは10〜50μmである。前記範囲内であれば、屈曲を阻害することなく、好ましい態様となる。
<偏光子>
本発明の光学フィルム部材に含まれる偏光子は、空中延伸(乾式延伸)やホウ酸水中延伸工程等の延伸工程によって延伸された、ヨウ素を配向させたポリビニルアルコール(PVA)系樹脂を用いることができる。
偏光子の製造方法としては、代表的には、特開2004-341515号公報に記載のあるような、PVA系樹脂の単層体を染色する工程と延伸する工程を含む製法(単層延伸法)がある。また、特開昭51-069644号公報、特開2000-338329号公報、特開2001-343521号公報、国際公開第2010/100917号、特開2012-073563号公報、特開2011-2816号公報に記載のあるような、PVA系樹脂層と延伸用樹脂基材を積層体の状態で延伸する工程と染色する工程を含む製法が挙げられる。この製法であれば、PVA系樹脂層が薄くても、延伸用樹脂基材に支持されていることにより延伸による破断などの不具合なく延伸することが可能となる。
前記偏光子の厚さは、20μm以下であり、好ましくは12μm以下であり、より好ましくは9μm以下であり、さらに好ましくは1〜8μmであり、特に好ましくは3〜6μmである。前記範囲内であれば、屈曲を阻害することなく、好ましい態様となる。
<偏光フィルム>
前記偏光子は、本発明の特性を損なわなければ、少なくとも片側には、偏光子保護フィルムが接着剤(層)により貼り合わされていても構わない(図面により図示せず)。偏光子と偏光子保護フィルムとの接着処理には、接着剤を用いることができる。接着剤としては、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、水系ポリエステル等を例示できる。前記接着剤は、通常、水溶液からなる接着剤として用いられ、通常、0.5〜60重量%の固形分を含有してなる。上記の他、偏光子と偏光子保護フィルムとの接着剤としては、紫外硬化型接着剤、電子線硬化型接着剤等が挙げられる。電子線硬化型偏光フィルム用接着剤は、上記各種の偏光子保護フィルムに対して、好適な接着性を示す。また本発明で用いる接着剤には、金属化合物フィラーを含有させることができる。なお、本発明においては、偏光子と偏光子保護フィルムを接着剤(層)により貼り合わせたものを、偏光フィルムという場合がある。
<位相差フィルム>
本発明に用いられる光学フィルム部材には、位相差フィルムを含むことができ、前記位相差フィルムは、高分子フィルムを延伸させて得られるものや液晶材料を配向、固定化させたものを用いることができる。本明細書において、位相差フィルムは、面内及び/又は厚み方向に複屈折を有するものをいう。
位相差フィルムとしては、反射防止用位相差フィルム(特開2012-133303号公報〔0221〕、〔0222〕、〔0228〕参照)、視野角補償用位相差フィルム(特開2012-133303号公報〔0225〕、〔0226〕参照)、視野角補償用の傾斜配向位相差フィルム(特開2012-133303号公報〔0227〕参照)等が挙げられる。
位相差フィルムとしては、実質的に上記の機能を有するものであれば、例えば、位相差値、配置角度、3次元複屈折率、単層か多層かなどは特に限定されず公知の位相差フィルムを使用することができる。
前記位相差フィルムの厚さは、好ましくは20μm以下であり、より好ましくは10μm以下であり、更に好ましくは1〜9μmであり、特に好ましくは3〜8μmである。前記範囲内であれば、屈曲を阻害することなく、好ましい態様となる。
本明細書において、Re[550]とは、23℃における波長550nmの光で測定した面内の位相差値をいう。Re[550]は、波長550nmにおける位相差フィルムの遅相軸方向、進相軸方向の屈折率を、それぞれnx、nyとし、d(nm)を位相差フィルムの厚みとしたとき、式:Re[550]=(nx−ny)×dによって求めることができる。なお、遅相軸とは面内の屈折率の最大となる方向をいう。
本発明のnx−nyである面内複屈折Δnは、0.002〜0.2、好ましくは0.0025〜0.15である。
上記位相差フィルムは、好ましくは23℃において、波長550nmの光で測定した面内の位相差値(Re[550])が、波長450nmの光で測定した面内の位相差値(Re[450])よりも大きい。このような波長分散特性を有する位相差フィルムは、前記比率がこの範囲であれば、長波長ほど位相差が発現し、可視領域の各波長において理想的な位相差特性を得ることができる。例えば、有機ELディスプレイに用いた場合、1/4波長板としてこのような波長依存性を有する位相差フィルムを作製し、偏光板と貼り合わせることにより、円偏光板等を作製することができ、色相の波長依存性が少ない、ニュートラルな偏光板および表示装置の実現が可能である。一方、前記比率がこの範囲外の場合には、反射色相の波長依存性が大きくなり、偏光板や表示装置に着色の問題が生じる。
上記位相差フィルムのRe[550]とRe[450]の比(Re[450]/Re[550])は、0.8 以上1.0未満、より好ましくは0.8〜0.95である。
上記位相差フィルムは、好ましくは23℃において、波長550nmの光で測定した面内の位相差値(Re[550])が、波長650nmの光で測定した面内の位相差値(Re[650])よりも小さい。このような波長分散特性を有する位相差フィルムは、赤色の領域で位相差値が一定になり、例えば、液晶表示装置に用いた場合に、見る角度によって光漏れが生じる現象や、表示画像が赤味を帯びる現象(レッドイッシュ現象ともいう)を改善することができる。
上記位相差フィルムのRe[650]とRe[550]の比(Re[550]/Re[650])は、0.8以上1.0未満、好ましくは0.8〜097である。Re[550]/Re[650]を上記の範囲とすることによって、例えば、上記位相差フィルムを有機ELディスプレイに用いた場合に、より一層優れた表示特性を得ることができる。
Re[450]、Re[550]、Re[650]は、Axometrics社製 製品名「AxoScan」を用いて測定することができる。
1つの実施形態において、本発明の位相差フィルムは、高分子フィルムを延伸することによって、配向させて作製される。
上記高分子フィルムを延伸する方法としては、目的に応じて、任意の適切な延伸方法が採用され得る。本発明に適した上記延伸方法としては、例えば、横一軸延伸方法、縦横同時二軸延伸方法、縦横逐次二軸延伸方法等が挙げられる。延伸する手段としては、テンター延伸機、二軸延伸機等々の、任意の適切な延伸機が用いられ得る。好ましくは、上記延伸機は、温度制御手段を備える。加熱して延伸を行う場合は、延伸機の内部温度は連続的に変化させてもよいし、連続的に変化させてもよい。工程は1回でも2回以上に分割してもいい。延伸方向はフィルム幅方向(TD方向)や斜め方向に延伸するのがよい。
他の実施形態において、本発明の位相差フィルムは、液晶材料を配向、固定化させることによって作製される位相差層を積層させたものを用いることができる。それぞれの位相差層は、液晶化合物の配向固化層であり得る。液晶化合物を用いることにより、得られる位相差層のnxとnyとの差を非液晶材料に比べて格段に大きくすることができるので、所望の面内位相差を得るための位相差層の厚みを格段に小さくすることができる。その結果、円偏光板(最終的には、有機EL表示装置)のさらなる薄型化を実現することができる。本明細書において「配向固化層」とは、液晶化合物が層内で所定の方向に配向し、その配向状態が固定されている層をいう。本実施形態においては、代表的には、棒状の液晶化合物が位相差層の遅相軸方向に並んだ状態で配向している(ホモジニアス配向)。液晶化合物としては、例えば、液晶相がネマチック相である液晶化合物(ネマチック液晶)が挙げられる。このような液晶化合物として、例えば、液晶ポリマーや液晶モノマーが使用可能である。液晶化合物の液晶性の発現機構は、リオトロピックでもサーモトロピックでもどちらでもよい。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせてもよい。
液晶化合物が液晶モノマーである場合、当該液晶モノマーは、重合性モノマーおよび架橋性モノマーであることが好ましい。液晶モノマーを重合または架橋させることにより、液晶モノマーの配向状態を固定できるからである。液晶モノマーを配向させた後に、例えば、液晶モノマー同士を重合または架橋させれば、それによって上記配向状態を固定することができる。ここで、重合によりポリマーが形成され、架橋により3次元網目構造が形成されることとなるが、これらは非液晶性である。したがって、形成された位相差層は、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。その結果、位相差層は、温度変化に影響されない、極めて安定性に優れた位相差層となる。
液晶モノマーが液晶性を示す温度範囲は、その種類に応じて異なる。具体的には、当該温度範囲は、好ましくは40℃〜120℃であり、さらに好ましくは50℃〜100℃であり、最も好ましくは60℃〜90℃である。
上記液晶モノマーとしては、任意の適切な液晶モノマーが採用され得る。例えば、特表2002−533742(WO00/37585)、EP358208(US5211877)、EP66137(US4388453)、WO93/22397、EP0261712、DE19504224、DE4408171、およびGB2280445等に記載の重合性メソゲン化合物等が使用できる。このような重合性メソゲン化合物の具体例としては、例えば、BASF社の商品名LC242、Merck社の商品名E7、Wacker−Chem社の商品名LC−Sillicon−CC3767が挙げられる。液晶モノマーとしては、例えばネマチック性液晶モノマーが好ましい。
液晶化合物の配向固化層は、所定の基材の表面に配向処理を施し、当該表面に液晶化合物を含む塗工液を塗工して当該液晶化合物を上記配向処理に対応する方向に配向させ、当該配向状態を固定することにより形成され得る。1つの実施形態においては、基材は任意の適切な樹脂フィルムであり、当該基材上に形成された配向固化層は、偏光子の表面に転写され得る。この時偏光子の吸収軸と液晶配向固化層の遅相軸とのなす角が15°となるように配置される。また、液晶配向固化層の位相差は550nmの波長に対してλ/2(約270nm)である。さらに、前述と同様に550nmの波長に対してλ/4(約140nm)である液晶配向固化層を転写可能な基材上に形成し、偏光子と1/2波長板の積層体の1/2波長板側に、偏光子の吸収軸と1/4波長板の遅相軸とのなす角が75°になるように積層される。
<偏光子保護フィルム>
本発明の表示装置に用いる透明樹脂材料から形成される偏光子保護フィルムは、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂などを用いることができる。
前記偏光子保護フィルムの厚さは、好ましくは5〜60μmであり、より好ましくは10〜40μmであり、更に好ましくは10〜30μmであり、適宜、アンチグレア層や反射防止層などの表面処理層を設けることができる。前記範囲内であれば、屈曲を阻害することなく、好ましい態様となる。
本発明の光学積層体に用いる偏光子保護フィルムの透過湿度は、200g/m2以下、好ましくは170g/m2以下、より好ましくは130g/m2以下、特に好ましくは90g/m2以下である。
[ウィンドウ部材]
ウィンドウ部材は、光学フィルム部材、タッチセンサ部材およびパネル部材の破損防止のために、表示装置の視認側の最表面に配置される。
ウィンドウ部材は、通常、ウィンドウフィルムまたはウィンドウガラスを備えている。ウィンドウフィルムまたはウィンドウガラスにはハードコート層が設けられていてもよい。ウィンドウガラスとしては、例えば、薄ガラス基板が挙げられる。折り曲げ可能な表示装置に適用される光学積層体には、高い柔軟性、高い透明性、および高い硬度が求められる。ウィンドウフィルムの材質は、これらの物性を満たすものであれば特に制限されない。
<ウィンドウフィルム>
ウィンドウフィルムとしては、例えば、透明樹脂フィルムが挙げられる。透明樹脂フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、アセテート系樹脂、スチレン系樹脂、スルホン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、スルフィド系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリカーボネート系樹脂から選択される少なくとも一種が挙げられる。しかし、透明樹脂フィルムを構成する樹脂はこれらに限定されるものではない。
<ハードコート層>
ハードコート層は、硬化性のコーティング剤を下地となる層(例えば、ウィンドウフィルム)の表面に塗布し、硬化させることにより形成される。
コーティング剤としては、例えば、光学フィルム用途のものが利用できる。コーティング剤として、例えば、アクリル系コーティング剤、メラミン系コーティング剤、ウレタン系コーティング剤、エポキシ系コーティング剤、シリコーン系コーティング剤、無機系コーティング剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
コーティング剤は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、着色剤、染料、粉体または粒子(顔料、無機または有機の充填剤、無機または有機系材料の粒子等)、界面活性剤、可塑剤、帯電防止剤、表面潤滑剤、レベリング剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、防汚材等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[第一粘着層]
本発明の表示装置に用いる第一粘着層は、それを介して光学フィルム部材の一方の面にウィンドウ部材が積層されるものである。
本発明の表示装置に用いる第一粘着層を構成する粘着剤組成物は、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤、エポキシ系粘着剤、ポリエーテル系粘着剤などが挙げられる。なお、第一粘着層を構成する粘着剤は、単独で又は2種以上組み合わせて用いられる。但し、透明性、加工性、耐久性、密着性、耐屈曲性などの点から、アクリル系粘着剤を単独で用いることが好ましい。
<(メタ)アクリル系ポリマー>
第一粘着層を構成する粘着剤組成物として、アクリル系粘着剤を使用する場合、モノマー単位として、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含む(メタ)アクリル系ポリマーを含有することが好ましい。前記直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜24であるアルキル基を有する(メタ)アクリル系モノマーを用いることにより、屈曲性に優れた粘着層が得られる。なお、本発明における(メタ)アクリル系ポリマーとは、アクリル系ポリマーおよび/またはメタクリル系ポリマーをいい、また(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよび/またはメタクリレートをいう。
前記(メタ)アクリル系ポリマーの主骨格を構成する直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル系モノマーの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、s-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n-ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、n-へキシル(メタ)アクリレート、イソヘキシル(メタ)アクリレート、イソヘプチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、n-ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n-デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n-ドデシル(メタ)アクリレート、n-トリデシル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレートなどがあげられ、中でも、一般的にガラス転移温度(Tg)が低いモノマーは、屈曲時の速い速度領域でも粘弾性体となることから、屈曲性の観点より、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数4〜8のアルキル基を有する(メタ)アクリル系モノマーが好ましい。前記(メタ)アクリル系モノマーとしては、1種または2種以上を使用することができる。
前記直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル系モノマーは、(メタ)アクリル系ポリマーを構成する全モノマー中の主成分とするものである。ここで、主成分とは、(メタ)アクリル系ポリマーを構成する全モノマー中、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル系モノマーが80〜100重量%であることが好ましく、90〜100重量%がより好ましく、92〜99.9重量%が更に好ましく、94〜99.9が特に好ましい。
第一粘着層を構成する粘着剤組成物として、アクリル系粘着剤を使用する場合、モノマー単位として、反応性官能基を有するヒドロキシル基含有モノマーを含む(メタ)アクリル系ポリマーを含有することが好ましい。前記ヒドロキシル基含有モノマーを用いることにより、密着性と屈曲性に優れた粘着層が得られる。前記ヒドロキシル基含有モノマーは、その構造中にヒドロキシル基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。
前記ヒドロキシル基含有モノマーの具体的としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10-ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12-ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート等の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートや(4-ヒドロキシメチルシクロヘキシル)-メチルアクリレート等が挙げられる。前記ヒドロキシル基含有モノマーの中でも、耐久性や密着性の点から、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましい。なお、前記ヒドロキシル基含有モノマーとしては、1種または2種以上を使用することができる。
また、前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマー単位として、反応性官能基を有するカルボキシル基含有モノマー、アミノ基含有モノマー、及び、アミド基含有モノマー等のモノマーを含有することが可能である。これらのモノマーを用いることにより、湿熱環境下の密着性の観点から、好ましい。
第一粘着層を構成する粘着剤組成物として、アクリル系粘着剤を使用する場合、モノマー単位として、反応性官能基を有するカルボキシル基含有モノマーを含む(メタ)アクリル系ポリマーを含有することができる。前記カルボキシル基含有モノマーを用いることにより、湿熱環境下の密着性に優れた粘着層が得られる。前記カルボキシル基含有モノマーは、その構造中にカルボキシル基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。
前記カルボキシル基含有モノマーの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸等が挙げられる。
第一粘着層を構成する粘着剤組成物として、アクリル系粘着剤を使用する場合、モノマー単位として、反応性官能基を有するアミノ基含有モノマーを含む(メタ)アクリル系ポリマーを含有することができる。前記アミノ基含有モノマーを用いることにより、湿熱環境下の密着性に優れた粘着層が得られる。前記アミノ基含有モノマーは、その構造中にアミノ基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。
前記アミノ基含有モノマーの具体例としては、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
第一粘着層を構成する粘着剤組成物として、アクリル系粘着剤を使用する場合、モノマー単位として、反応性官能基を有するアミド基含有モノマーを含む(メタ)アクリル系ポリマーを含有することができる。前記アミド基含有モノマーを用いることにより、密着性に優れた粘着層が得られる。前記アミド基含有モノマーは、その構造中にアミド基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。
前記アミド基含有モノマーの具体例としては、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メチロール-N-プロパン(メタ)アクリルアミド、アミノメチル(メタ)アクリルアミド、アミノエチル(メタ)アクリルアミド、メルカプトメチル(メタ)アクリルアミド、メルカプトエチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー;N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-(メタ)アクリロイルピペリジン、N-(メタ)アクリロイルピロリジン等のN-アクリロイル複素環モノマー;N-ビニルピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタム等のN-ビニル基含有ラクタム系モノマー等が挙げられる。
前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマー単位としては、前記反応性官能基を有するモノマーの配合割合(合計量)は、前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成する全モノマー中、20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、0.01〜8重量%が更に好ましく、0.01〜5重量%が特に好ましく、0.05〜3重量%が最も好ましい。20重量%を超えると、架橋点が多くなり、粘着剤(層)の柔軟性が失われるため、応力緩和性が乏しくなる傾向にある。
前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマー単位としては、上記反応性官能基を有するモノマー以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、その他共重合モノマーを導入することができる。その配合割合は、特に限定されないが、前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成する全モノマー中、30重量%以下が好ましく、含まないことがより好ましい。30重量%を超えると、特に(メタ)アクリル系モノマー以外を用いた場合、フィルムとの反応点が少なくなり、密着力が低下する傾向にある。
本発明において、前記(メタ)アクリル系ポリマーを使用する場合、通常、重量平均分子量(Mw)が100万〜250万の範囲のものが用いられる。耐久性、特に耐熱性や屈曲性を考慮すれば、好ましくは、120万〜220万、より好ましくは、140万〜200万である。重量平均分子量が100万よりも小さいと、耐久性を確保するために、ポリマー鎖同士を架橋させる際、重量平均分子量が100万以上のものに比べて、架橋点が多くなり、粘着剤(層)の柔軟性が失われるため、屈曲時に各フィルム間で生じる曲げ外側(凸側)と曲げ内側(凹側)の寸法変化を緩和できず、フィルムの破断が生やすくなる。また、重量平均分子量が250万よりも大きくなると、塗工するための粘度に調整するために多量の希釈溶剤が必要となり、コストアップとなることから好ましくなく、また、得られる(メタ)アクリル系ポリマーのポリマー鎖同士の絡み合いが複雑になるため、柔軟性が劣り、屈曲時にフィルムの破断が発生しやすくなる。なお、重量平均分子量(Mw)は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいう。
このような(メタ)アクリル系ポリマーの製造は、溶液重合、塊状重合、乳化重合、各種ラジカル重合等の公知の製造方法を適宜選択できる。また、得られる(メタ)アクリル系ポリマーは、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等いずれでもよい。
前記溶液重合においては、重合溶媒として、例えば、酢酸エチル、トルエン等が用いられる。具体的な溶液重合例としては、窒素等の不活性ガス気流下で、重合開始剤を加え、通常、50〜70℃程度で、5〜30時間程度の反応条件で行われる。
ラジカル重合に用いられる重合開始剤、連鎖移動剤、乳化剤等は特に限定されず適宜選択して使用することができる。なお、(メタ)アクリル系ポリマーの重量平均分子量は、重合開始剤、連鎖移動剤の使用量、反応条件により制御可能であり、これらの種類に応じて適宜のその使用量が調整される。
前記重合開始剤としては、例えば、2,2´-アゾビスイソブチロニトリル、2,2´-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2´-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド、2,2´-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二硫酸塩、2,2´-アゾビス(N,N´-ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2´-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ハイドレート(商品名:VA-057、和光純薬工業(株)製)等のアゾ系開始剤、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、ジラウロイルパーオキシド、ジ-n-オクタノイルパーオキシド、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ(4-メチルベンゾイル)パーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルハイドロパーオキシド、過酸化水素等の過酸化物系開始剤、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムの組み合わせ、過酸化物とアスコルビン酸ナトリウムの組み合わせ等の過酸化物と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
前記重合開始剤は、1種または2種以上を混合して使用してもよいが、全体としての含有量は、例えば、前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成する全モノマー100重量部に対して、0.005〜1重量部程度であることが好ましく、0.02〜0.5重量部程度であることがより好ましい。
また、連鎖移動剤、乳化重合する場合に用いる乳化剤又は反応性乳化剤を用いる場合、これらは従来公知のものを適宜用いることができるものである。また、これらの添加量としては、本発明の効果を損なわない範囲で適宜決定することができる。
<架橋剤>
第一粘着層を構成する粘着剤組成物には、架橋剤を含有することができる。架橋剤としては、有機系架橋剤や多官能性金属キレートを用いることができる。有機系架橋剤としては、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤、エポキシ系架橋剤、イミン系架橋剤等が挙げられる。多官能性金属キレートは、多価金属が有機化合物と共有結合又は配位結合しているものである。多価金属原子としては、Al、Cr、Zr、Co、Cu、Fe、Ni、V、Zn、In、Ca、Mg、Mn、Y、Ce、Sr、Ba、Mo、La、Sn、Ti等が挙げられる。共有結合又は配位結合する有機化合物中の原子としては酸素原子等が挙げられ、有機化合物としてはアルキルエステル、アルコール化合物、カルボン酸化合物、エーテル化合物、ケトン化合物等が挙げられる。中でも、イソシアネート系架橋剤(特に、三官能のイソシアネート系架橋剤)は、耐久性の点で好ましく、また、過酸化物系架橋剤とイソシアネート系架橋剤(特に、二官能のイソシアネート系架橋剤)は、屈曲性の点から、好ましい。過酸化物系架橋剤や二官能のイソシアネート系架橋剤は、どちらも柔軟な二次元架橋を形成するのに対して、三官能のイソシアネート系架橋剤は、より強固な三次元架橋を形成する。屈曲時には、より柔軟な架橋である二次元架橋が有利となる。ただし、二次元架橋のみでは耐久性に乏しく、ハガレが生じやすくなるため、二次元架橋と三次元架橋のハイブリッド架橋が良好であるため、三官能のイソシアネート系架橋剤と、過酸化物系架橋剤や二官能のイソシアネート系架橋剤を併用することが好ましい態様である。
前記架橋剤の使用量は、例えば、(メタ)アクリル系ポリマー100重量部に対して、0.01〜10重量部が好ましく、0.03〜2重量部がより好ましい。前記範囲内であれば、耐屈曲性に優れ、好ましい態様となる。
<その他添加剤>
さらに第一粘着層を構成する粘着剤組成物には、その他の公知の添加剤を含有していてもよく、たとえば、各種シランカップリング剤、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコールのポリエーテル化合物、着色剤、顔料等の粉体、染料、界面活性剤、可塑剤、粘着性付与剤、表面潤滑剤、レベリング剤、軟化剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、帯電防止剤(イオン性化合物であるアルカリ金属塩やイオン液体など)、無機又は有機の充填剤、金属粉、粒子状、箔状物等を使用する用途に応じて適宜添加することができる。また、制御できる範囲内で、還元剤を加えてのレドックス系を採用してもよい。
[その他の粘着層]
本発明の表示装置に用いる第二粘着層は、それを介して、光学フィルム部材の他方の面に積層構造体が積層されるものである。
本発明の表示装置に用いる第三粘着層は、それを介して、薄膜封止層のパネル部材と反対側の面にタッチセンサ部材が積層されることができる。
なお、第二粘着層、第三粘着層、及び、更にはその他粘着層は、同一組成(同一粘着剤組成物)、同一特性を有するものであっても、異なる特性を有するものであっても、特に制限されない。
<粘着層の形成>
本発明における複数の粘着層は、前記粘着剤組成物から形成されることが好ましい。粘着層を形成する方法としては、例えば、前記粘着剤組成物を剥離処理したセパレータ等に塗布し、重合溶剤等を乾燥除去して粘着層を形成する方法を挙げることができる。また、偏光フィルム等に前記粘着剤組成物を塗布し、重合溶剤等を乾燥除去して粘着層を偏光フィルム等に形成する方法等により作製することもできる。なお、粘着剤組成物の塗布にあたっては、適宜に、重合溶剤以外の一種以上の溶剤を新たに加えてもよい。
剥離処理したセパレータとしては、シリコーン剥離ライナーが好ましく用いられる。このようなライナー上に本発明の粘着剤組成物を塗布、乾燥させて粘着層を形成する場合、粘着剤を乾燥させる方法としては、目的に応じて、適宜、適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記塗布膜を加熱乾燥する方法が用いられる。加熱乾燥温度は、例えば、(メタ)アクリル系ポリマーを使用したアクリル系粘着剤を調製する場合、好ましくは40〜200℃であり、さらに好ましくは、50〜180℃であり、特に好ましくは70〜170℃である。加熱温度を上記の範囲とすることによって、優れた粘着特性を有する粘着剤を得ることができる。
乾燥時間は、適宜、適切な時間が採用され得る。上記乾燥時間は、例えば、(メタ)アクリル系ポリマーを使用したアクリル系粘着剤を調製する場合、好ましくは5秒〜20分、さらに好ましくは5秒〜10分、特に好ましくは、10秒〜5分である。
前記粘着剤組成物の塗布方法としては、各種方法が用いられる。具体的には、例えば、ロールコート、キスロールコート、グラビアコート、リバースコート、ロールブラッシュ、スプレーコート、ディップロールコート、バーコート、ナイフコート、エアーナイフコート、カーテンコート、リップコート、ダイコーター等による押出しコート法等の方法が挙げられる。
本発明の表示装置に用いる粘着層の厚みは、好ましくは1〜200μmであり、より好ましくは5〜150μmであり、更に好ましくは10〜100μmである。粘着層は、単一層であってもよく、積層構造を有していてもよい。前記範囲内であれば、屈曲を阻害することなく、また、密着性(耐保持性)の点でも、好ましい態様となる。また、粘着層を複数有する場合において、全ての粘着層が、前記範囲内にあることが好ましい。
本発明のフレキシブル画像表示装置用積層体に用いる粘着層のガラス転移温度(Tg)の上限値としては、好ましくは0℃以下であり、より好ましくは-20℃以下、更に好ましくは、-25℃以下である。粘着層のTgがこのような範囲であれば、屈曲時の速い速度領域でも粘着層が硬くなりにくく、応力緩和性に優れ、屈曲可能または折りたたみ可能なフレキシブル画像表示装置を実現することができる。
[パネル部材]
パネル部材は、画像表示パネルと、これを保持する基板等のパネル基部を備えていてもよい。画像表示パネルの視認側には、封止部材(薄膜封止層など)が配置されている。基板は、画像表示パネルを保持するとともに、適度な強度および柔軟性を有するものであればよい。このような基板としては、樹脂シートなどが用いられる。樹脂シートの材質は、特に制限されず、パネルの種類に応じて適宜選択できる。
画像表示パネルとしては、公知のものが使用される。画像表示パネルとしては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)パネルが挙げられる。画像表示パネルは、有機ELパネルに限定されず、液晶パネルや電気泳動方式の表示パネル(電子ペーパー)等でもよい。例えば、液晶層を挟持する透明基板として、樹脂基板等のフレキシブル基板を用いることにより、折り曲げ可能な液晶パネルを形成できる。
<薄膜封止層>
薄膜封止層(TFEE:Thin Film Encapsulation)は、前記画像表示パネルが水分および/または空気に晒されることを防止する機能を有する。薄膜封止層は、発光層にパッシベーション膜、樹脂膜を交互に積層した、無機・有機多層膜で形成される。また、薄膜封止層の構成材料としては、水分透過度の低い材料、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化炭素、窒化炭素、酸化アルミニウムなどの無機材料、樹脂が挙げられる
[タッチセンサ部材]
タッチセンサとしては、例えば、画像表示装置の分野などで用いられるものが使用される。タッチセンサとして、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、または超音波方式のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
静電容量方式のタッチセンサは、通常、透明導電層を備えている。このようなタッチセンサとしては、例えば、透明導電層と透明基材との積層体が挙げられる。透明基材としては、例えば、透明フィルムが挙げられる。
<透明導電層>
透明導電層には、特に制限されるものではないが、導電性の金属酸化物、金属ナノワイヤなどが用いられる。金属酸化物としては、例えば、酸化スズを含む酸化インジウム(ITO:Indium Tin Oxide)、アンチモンを含む酸化スズが挙げられる。透明導電層は、金属酸化物または金属で構成される導電性パターンであってもよい。導電性パターンの形状としては、ストライプ状、スクエア状、格子状などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
<透明フィルム>
透明フィルムとしては、例えば、透明樹脂フィルムが用いられる。透明フィルムを構成する樹脂としては、ポリエステル系樹脂(ポリアリーレート系樹脂も含む)、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、スルフィド系樹脂(例えば、ポリフェニレンスルフィド系樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、セルロース系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。透明フィルムは、これらの樹脂を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。これらの樹脂のうち、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂及びポリエーテルスルホン系樹脂が好ましい。しかし、透明フィルムを構成する樹脂は、これらの樹脂に限定されるものではない。
[保護部材]
保護部材は、パネル部材の第二粘着層と反対の面側に第四粘着層を介して積層される。保護部材は、フレキシブル画像表示パネルの裏面に付着され機械強度を補強する補強板の役割を果たし、また、フレキシブル画像表示パネルを傷や衝撃から保護するための樹脂基材であり、フィルム状に形成されている。
[積層構造体]
本発明の積層構造体は、パネル部材を有する。また、積層構造体は、表示装置において、後述の第二粘着層側の面に、曲げ変形させた時にウィンドウ部材および光学フィルム部材よりも破断し易い層を有している。
[表示装置]
本発明の表示装置は、光学フィルム部材と、第一粘着層と、光学フィルム部材の一方の面に第一粘着層を介して積層したウィンドウ部材と、第二粘着層と、光学フィルム部材の他方の面に第二粘着層を介して積層した積層構造体を有し、折り曲げ可能に構成されている。
図2は、本発明による表示装置の1つの実施形態を示す断面図である。この表示装置100は、光学フィルム部材110と、第一粘着層120と、光学フィルム部材110の一方の面に第一粘着層120を介して積層したウィンドウ部材130と、第二粘着層140と、光学フィルム部材110の他方の面に第二粘着層140を介して積層した積層構造体101を含む。積層構造体101は、パネル部材150を含む。表示装置100は折り曲げ可能に構成されている。
任意ではあるが、ウィンドウ部材130は、第一粘着層120と反対の面にハードコート層131を有することができる。
任意ではあるが、光学フィルム部材110は、偏光フィルム111に位相差フィルム113を積層した、円偏光機能フィルム積層体115とすることができる。円偏光機能フィルム積層体115は、例えば、偏光フィルム111の視認側から内部に入射した光が内部反射して視認側に射出されることを防止するために円偏光を生成したり、視野角を補償したりするためのものである。
任意ではあるが、偏光フィルム111は、偏光子117と偏光子117の少なくとも一方の面に偏光子保護フィルム119を積層した積層体とすることができる。
任意ではあるが、偏光子保護フィルム111は、アクリル系樹脂を含むことができる。
積層構造体101は、第二粘着層140側の面に、曲げ変形させた時にウィンドウ部材130および光学フィルム部材110よりも破断し易い層を有している。
任意ではあるが、積層構造体101は、さらに第三粘着層160を有し、パネル部材150の第二粘着層140側の面に薄膜封止層151を形成し、薄膜封止層151のパネル部材150と反対側の面に第三粘着層160を介してタッチセンサ部材170を積層し、タッチセンサ部材170のパネル部材150と反対側の面に透明導電層171を形成しており、透明導電層171をウィンドウ部材130および光学フィルム部材110よりも破断し易い層として第二粘着層140に積層したものとすることができる。
任意ではあるが、パネル部材150の第三粘着層160と反対の面に第四粘着層180をさらに有し、第四粘着層180を介して保護部材190を積層したものとすることができる。
表示装置100において、表示装置100を、ウィンドウ部材130を外側にして、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において表示装置100の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形させた時に、光学フィルム部材110の一方の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、第一粘着層120に面するウィンドウ部材130の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA、曲げ変形させた時の外側および内側が前記表示装置を曲げ変形させた時と同じになるように、光学フィルム部材110及びウィンドウ部材130をそれぞれ単層の状態で、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において光学フィルム部材110及びウィンドウ部材130のそれぞれの平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形を生じさせた場合に、光学フィルム部材110の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、ウィンドウ部材130の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA’、表示装置100を、ウィンドウ部材130を外側にして、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において表示装置100の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形させた時に、光学フィルム110の他方の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、第二粘着層140に面する積層構造体101の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をB、曲げ変形させた時の外側および内側が前記表示装置を曲げ変形させた時と同じになるように、光学フィルム部材110及び積層構造体101をそれぞれ単層の状態で、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において光学フィルム部材110及び積層構造体101のそれぞれの平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形を生じさせた場合に、光学フィルム部材110の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、積層構造体101の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をB’、としたとき、前記ひずみの差A、A’、B、B’の間に下記式(1)および(2)および(3)の関係が成り立つようにすることで、曲げ変形させた際の前記破断し易い層の伸びが、破断伸びより小さい値に抑制されている。
0.3<A/A’<1.2 ・・・・(1)
B/B’<1.7A/A’−0.15 ・・・・(2)
0<B/B’<1.25 ・・・・(3)
Aは、光学フィルム部材110及びウィンドウ部材130の間に第一粘着層120が存在する状態で折り曲げて曲げ変形を生じさせた場合に、光学フィルム部材110の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、ウィンドウ部材130の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差であり、A’は、光学フィルム部材110及びウィンドウ部材130をそれぞれ単層の状態で折り曲げて曲げ変形を生じさせた場合に、光学フィルム部材110の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、ウィンドウ部材130の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA’であるから、A/A’は、第一粘着層120が硬いほど、A/A’の値は小さくなる、すなわち表示装置100の構成における第一粘着層120の硬さに関する指標となると考えられる。同様に、B/B’は、第二粘着層140が硬いほど、B/B’の値は小さくなる、すなわち表示装置100の構成における第二粘着層140の硬さに関する指標になると考えられる。
この点、複数の層および/または部材が複数の粘着層を介して積層された積層体において、各粘着層を介して対向する、各層および/または部材の面に生じる曲げ変位が、各粘着層を介して互いに影響し合って、各層および/または部材に生じる伸びに影響を与えることに着目して、複数の粘着層の硬さを適切に選択することにより、積層体を曲げ変形させた際に、積層体に含まれる屈曲に対して脆弱な層および/または部材の伸びを抑制し、屈曲に対して脆弱な層および/または部材が破断することを抑制することができることを本発明者らは初めて見出した。したがって、第一粘着層120および第二粘着層140のそれぞれの硬さを、A/A’、B/B’を利用して、A/A’、B/B’に関する条件を規定する式(1)〜(3)を満たすように適切に選択することにより、曲げ変形させた際の破断し易い層の伸びを、破断伸びより小さい値に抑制し、破断し易い層が破断することを抑制することができる。
ここで、粘着層の硬さを決定するファクタとしては、粘着層のせん断弾性率G’が支配的なファクタであるが、粘着層の厚みもファクタである。粘着層の厚みが小さいほど、粘着層は硬くなる。
任意ではあるが、第二粘着層140のせん断弾性率G’が、第一粘着層110のせん断弾性率G’よりも大きいものとすることができる。この点、複数の層および/または部材が複数の粘着層を介して積層された積層体において、ある粘着層を硬くすると、積層体の折り曲げ時の、その粘着層の外側に積層された層や部材のひずみは引張側にシフトし、その粘着層の内側に積層された層や部材のひずみは圧縮側にシフトすることを本発明者らは初めて見出した。そして、粘着層のせん断弾性率G’が、粘着層の硬さの支配的なファクタであるので、このような構成とすることにより、第二粘着層140の内側に積層された脆弱な層である透明導電層171や薄膜封止層151に発生する引張ひずみをより小さくすることができる。
任意ではあるが、第四粘着層180のせん断弾性率G’が、第二粘着層140のせん断弾性率G’よりも小さく、かつ第三粘着層160のせん断弾性率G’よりも小さいものとすることができる。粘着層を軟らかくすると、粘着層の外側に積層された層や部材のひずみは圧縮側にシフトし、粘着層の内側に積層された層や部材のひずみは引張側にシフトする。そして、粘着層のせん断弾性率G’が、粘着層の硬さの支配的なファクタであるので、このような構成とすることにより、第四粘着層180の外側に積層された脆弱な層である透明導電層171や薄膜封止層151に発生する引張ひずみよりを小さくすることができる。
任意ではあるが、ひずみの差A、A’の間に0.8<A/A’の関係がさらに成り立つものとすることができる。粘着層を軟らかくすると、粘着層の外側に積層された層や部材のひずみは圧縮側にシフトし、粘着層の内側に積層された層や部材のひずみは引張側にシフトする。そして、第一粘着層120が硬いほど、A/A’の値は小さくなると考えられるので、このような構成とすることにより、第一粘着層120の外側に積層された層であるハードコート層131に発生する引張ひずみをより小さくすることができる。
上述のように、複数の層及び/又は部材が複数の粘着層を介して積層された積層体において、ある粘着層を硬くすると、積層体の折り曲げ時の、その粘着層の外側に積層された層や部材のひずみは引張側にシフトし、その粘着層の内側に積層された層や部材のひずみは圧縮側にシフトする。したがって、ある粘着層の内側の屈曲に対して脆弱な層の破断を抑制したいときは、その粘着層の硬さをより大きいものに変更し、ある粘着層の外側の屈曲に対して脆弱な層の破断を抑制したいときは、その粘着層の硬さをより小さいものに変更すればよい。
例えば、表示装置の設計過程において、第一粘着層または第二粘着層の内側にある積層構造体の破断し易い層が破断した、又は破断すると予測された場合には、第一粘着層または第二粘着層の少なくとも一方の硬さをより大きくものに変更することによって、破断し易い層の破断を抑制することができる。このとき、粘着層の硬さを決定するファクタには、例えば、粘着層のせん断弾性率G’、粘着層の厚みがあるので、第一粘着層または第二粘着層の少なくとも一方の厚みをより小さいものに変更するか、または、第一粘着層または第二粘着層の少なくとも一方の弾性率をより高いものに変更することによって、破断し易い層の破断を抑制することができる。
また、このとき、積層構造体の破断し易い層は、第三粘着層、第四粘着層の外側にあるから、第三粘着層または第四粘着層の少なくとも一方の硬さを小さいものに変更すること、例えば、第三粘着層の厚みをより大きいものに変更するか、及び/又は第三粘着層または第四粘着層の少なくとも一方のせん断弾性率G’をより低いものに変更することによって、破断し易い層の破断を抑制することができる。
図3に示す表示装置は、基本的に図2に示すものと同一であるが、ウィンドウ部材130および光学フィルム部材110よりも破断し易い層が、図3の表示装置においては、第二粘着層140とパネル部材150の間に積層されたタッチセンサ部材170のパネル部材150と反対側の面に形成された透明導電層171であるのに対して、図4の表示装置においては、パネル部材150の第二粘着層140側の面に形成した薄膜封止層151である点で異なる。
[基材積層体]
本発明の基材積層体103は、ウィンドウ部材および光学フィルム部材よりも破断し易い層が、第二粘着層パネル部材の間に積層されたタッチセンサ部材パネル部材と反対側の面に形成された透明導電層である表示装置に用いられるものであり、光学フィルム部材と、光学フィルム部材の一方の面に前記第一粘着層を介して積層した前記ウィンドウ部材と、光学フィルム部材の他方の面に前記第二粘着層を介して積層した透明導電層を含むタッチセンサ部材とを有する。
本発明の表示装置、基材積層体について、以下の実施例を用いて更に説明する。なお、本発明の表示装置、基材積層体は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
〔実施例1〕
[偏光子]
熱可塑性樹脂基材として、イソフタル酸ユニットを7モル%有するアモルファスのポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」ともいう。)(IPA共重合PET)フィルム(厚み:100μm)を用意し、表面にコロナ処理(58W/m2/min)を施した。一方、アセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業(株)製、商品名:ゴーセファイマーZ200(平均重合度:1200、ケン化度:98.5モル%、アセトアセチル化度:5モル%)を1重量%添加したPVA(重合度4200、ケン化度99.2%)を用意して、PVA系樹脂が5.5重量%であるPVA水溶液の塗工液を準備し、乾燥後の膜厚が12μmになるように塗工し、60℃の雰囲気下において熱風乾燥により10分間乾燥して、基材上にPVA系樹脂の層を設けた積層体を作製した。
次いで、この積層体をまず空気中130℃で1.8倍に自由端延伸して(空中補助延伸)、延伸積層体を生成した。次に、延伸積層体を液温30℃のホウ酸不溶化水溶液に30秒間浸漬することによって、延伸積層体に含まれるPVA分子が配向されたPVA層を不溶化する工程を行った。本工程のホウ酸不溶化水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量部に対して3重量部とした。この延伸積層体を染色することによって着色積層体を生成した。着色積層体は、延伸積層体を液温30℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光子を構成するPVA層の単体透過率が40〜44%になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるPVA層をヨウ素により染色させたものである。本工程において、染色液は、水を溶媒として、ヨウ素濃度を0.1〜0.4重量%の範囲内とし、ヨウ化カリウム濃度を0.7〜2.8重量%の範囲内とした。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は1対7である。次に、着色積層体を30℃のホウ酸架橋水溶液に60秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたPVA層のPVA分子同士に架橋処理を施す工程を行った。本工程のホウ酸架橋水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量部に対して3重量部とし、ヨウ化カリウム含有量を水100重量部に対して3重量部とした。
さらに、得られた着色積層体をホウ酸水溶液中で延伸温度70℃として、先の空気中での延伸と同様の方向に3.05倍に延伸して(ホウ酸水中延伸)、最終的な延伸倍率は5.50倍である光学フィルム積層体を得た。光学フィルム積層体をホウ酸水溶液から取り出し、PVA層の表面に付着したホウ酸を、ヨウ化カリウム含有量が水100重量部に対して4重量部とした水溶液で洗浄した。洗浄された光学フィルム積層体を60℃の温風による乾燥工程によって乾燥した。得られた光学フィルム積層体に含まれる偏光子の厚みは5μmであった。
[偏光子保護フィルム]
偏光子保護フィルムとしては、グルタルイミド環単位を有するメタクリル樹脂ペレットを、押し出して、フィルム状に成形した後、延伸したものを用いた。この偏光子保護フィルムの厚み40μmであり、透湿度160g/m2のアクリル系フィルムであった。
[偏光フィルム]
次いで、前記偏光子と、前記偏光子保護フィルムを下記に示す接着剤を用いて貼り合わせ、偏光フィルムとした。
前記接着剤(活性エネルギー線硬化型接着剤)としては、表1に記載の配合表に従い各成分を混合して、50℃で1時間撹拌し、接着剤(活性エネルギー線硬化型接着剤A)を
調製した。表中の数値は、配合量(添加量)であり、固形分又は固形分比(重量基準)を示したものであり、組成物全量を100重量%としたときの重量%を示す。使用した各成分は以下のとおりである。
HEAA:ヒドロキシエチルアクリルアミド
M-220:ARONIX M-220、トリプロピレングリコールジアクリレート)、東亞合成社製
ACMO:アクリロイルモルホリン
AAEM:2-アセトアセトキシエチルメタクリレート、日本合成化学社製
UP-1190:ARUFON UP-1190、東亞合成社製
IRG907:IRGACURE907、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、BASF社製
DETX-S:KAYACURE DETX-S、ジエチルチオキサントン、日本化薬社製
Figure 2021061139
なお、前記接着剤を用いた実施例および比較例においては、該接着剤を介して前記偏光子保護フィルムと前記偏光子とを積層した後、紫外線を照射して該接着剤を硬化し、接着剤層を形成した。紫外線の照射には、ガリウム封入メタルハライドランプ(Fusion UV Systems,Inc社製、商品名「Light HAMMER10」、バルブ:Vバルブ、ピーク照度:1600mW/cm2、積算照射量1000/mJ/cm2(波長380〜440nm))を使用した。
[位相差フィルム]
本実施例の位相差フィルム(1/4波長位相差板)は、液晶材料が配向、固定化された1/4波長板用位相差層、1/2波長板用位相差層の2層から構成される位相差フィルムであった。具体的には以下のように製造された。
(液晶材料)
1/2波長板用位相差層、1/4波長板用位相差層を形成する材料として、ネマチック液晶相を示す重合性液晶材料(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)を用いた。当該重合性液晶材料に対する光重合開始剤(BASF社製:商品名イルガキュア907)をトルエンに溶解した。さらに塗工性向上を目的としてDIC製のメガファックシリーズを液晶厚みに応じて0.1から0.5%程度加え、液晶塗工液を調製した。配向基材上に、当該液晶塗工液をバーコーターにより塗工した後、90℃で2分間加熱乾燥後、窒素雰囲気
下で紫外線硬化により配向固定化させた。基材は、例えばPETのように液晶コーティング層を後から転写できるものを使用した。さらに塗工性向上を目的としてDIC製のメガファックシリーズであるフッ素系ポリマーを液晶層の厚みに応じて0.1%から0.5%程度加え、MIBK(メチルイソブチルケトン)、シクロヘキサノン、またはMIBKとシクロヘキサノンの混合溶剤を用いて固形分濃度25%に溶解して塗工液を作製した。この塗工液をワイヤーバーにより基材に塗工して65℃設定で3分間の乾燥工程を得て、窒素雰囲気下で紫外線硬化により配向固定して作製した。基材は、例えばPETのように液晶コーティング層を後から転写できるものを使用した。
(製造工程)
図4を参照して、本実施例の製造工程を説明する。この製造工程20は、基材14がロールにより提供され、この基材14を供給リール21から供給した。製造工程20は、ダイ22によりこの基材14に紫外線硬化性樹脂10の塗布液を塗布した。この製造工程20において、ロール版30は、1/4波長位相差板の1/4波長板用配向膜に係る凹凸形状が周側面に形成された円筒形状の賦型用金型であった。製造工程20は、紫外線硬化性樹脂が塗布された基材14を加圧ローラ24によりロール版30の周側面に押圧し、高圧水銀燈からなる紫外線照射装置25による紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂を硬化させた。これにより製造工程20は、ロール版30の周側面に形成された凹凸形状をMD方向に対して75°になるように基材14に転写した。その後、剥離ローラ26により硬化した紫外線硬化性樹脂10と一体に基材14をロール版30から剥離し、ダイ29により液晶材料を塗布した。またその後、紫外線照射装置27による紫外線の照射により液晶材料を硬化させ、これらにより1/4波長板用位相差層に係る構成を作成した。
続いてこの工程20は、搬送ローラ31により基材14をダイ32に搬送し、ダイ32によりこの基材14の1/4波長板用位相差層上に紫外線硬化性樹脂12の塗布液を塗布した。この製造工程20において、ロール版40は、1/4波長位相差板の1/2波長板用配向膜に係る凹凸形状が周側面に形成された円筒形状の賦型用金型であった。製造工程20は、紫外線硬化性樹脂が塗布された基材14を加圧ローラ34によりロール版40の周側面に押圧し、高圧水銀燈からなる紫外線照射装置35による紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂を硬化させた。これにより製造工程20は、ロール版40の周側面に形成された凹凸形状をMD方向に対して15°になるように基材14に転写した。その後、剥離ローラ36により硬化した紫外線硬化性樹脂12と一体に基材14をロール版40から剥離し、ダイ39により液晶材料を塗布した。またその後、紫外線照射装置37による紫外線の照射により液晶材料を硬化させ、これらにより1/2波長板用位相差層に係る構成を作成し、1/4波長板用位相差層、1/2波長板用位相差層の2層から構成される厚み7μmの位相差フィルムを得た。
[光学フィルム部材(円偏光機能フィルム積層体)]
上記のように得られた位相差フィルムと偏光フィルムとを上記接着剤を用いてロールツーロール方式を用いて連続的に貼り合わせ、遅相軸と吸収軸の軸角度が45°となるように、積層フィルム(円偏光機能フィルム積層体)を作製した。
[第一粘着層]
本実施例の第一粘着層を構成する粘着層を、以下の方法により作製した。
<アクリルオリゴマーの調製>
<オリゴマーA>
モノマー成分としてメタクリル酸ジシクロペンタニル(DCPMA)60重量部およびメタクリル酸メチル(MMA)40重量部、連鎖移動剤としてα−チオグリセロール3.5重量部、および重合溶媒としてトルエン100重量部を混合し、窒素雰囲気下にて70℃で1時間撹拌した。次に、熱重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.2重量部を投入し、70℃で2時間反応させた後、80℃に昇温して2時間反応させた。その後、反応液を130℃に加熱して、トルエン、連鎖移動剤および未反応モノマーを乾燥除去して、固形状のアクリルオリゴマー(オリゴマーA)を得た。オリゴマーAの重量平均分子量は5100、ガラス転移温度(Tg)は130℃であった。
<オリゴマーB>
モノマー成分をメタクリル酸ジシクロヘキシル(CHMA)60重量部およびメタクリル酸ブチル(BMA)40重量部に変更したこと以外は、オリゴマーAの調製と同様にして固形状のアクリルオリゴマー(オリゴマーB)を得た。オリゴマーBの重量平均分子量は5000、ガラス転移温度(Tg)は44℃であった。
(プレポリマーの重合)
プレポリマー形成用モノマー成分として、ラウリルアクリレート(LA)43重量部、2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)44重量部、4−ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA)6重量部、およびN−ビニル−2−ピロリドン(NVP)7重量部、ならびに光重合開始剤としてBASF製「イルガキュア184」0.015重量部を配合し、紫外線を照射して重合を行い、プレポリマー組成物(重合率;約10%)を得た。
(粘着剤組成物の調製)
上記のプレポリマー組成物100重量部に、後添加成分として、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)0.07重量部、上記のオリゴマーA:1重量部、およびシランカップリング剤(信越化学製「KBM403」):0.3重量部を添加した後、これらを均一に混合して、粘着剤組成物を調製した。以下、この粘着剤組成物を粘着剤組成物1ともいう。
(粘着シートの作製)
表面にシリコーン系離型層が設けられた厚み75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱ケミカル製「ダイアホイルMRF75」)を基材(兼重剥離フィルム)として、基材上に上記の光硬化性粘着剤組成物を厚み50μmになるように塗布して塗布層を形成した。この塗布層上に、カバーシート(兼軽剥離フィルム)として片面がシリコーン剥離処理された厚み75μmのPETフィルム(三菱ケミカル製「ダイアホイルMRE75」)を貼り合わせた。この積層体に、カバーシート側から、ランプ直下の照射面における照射強度が5mW/cm2になるように位置調節したブラックライトにより、紫外線を照射して光硬化を行い、厚み50μmの粘着シートを得た。以下、同様な方法により作製された粘着剤組成物1の任意の厚さの粘着層を粘着層1ともいう。
[第二粘着層]
厚みが15μmである以外は、第一粘着層と同様の条件で、本実施例の第二粘着層を構成する粘着層を作製した。
[第三粘着層]
本実施例の第三粘着層を構成する粘着層を、以下の方法により作製した。
<(メタ)アクリル系ポリマーA1の調製>
攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管、冷却器を備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート(BA)99重量部、4-ヒドロキシブチルアクリレート(HBA)1重量部を含有するモノマー混合物を仕込んだ。
さらに、前記モノマー混合物(固形分)100重量部に対して、重合開始剤として2,
2´-アゾビスイソブチロニトリルを0.1重量部を酢酸エチルと共に仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入して窒素置換した後、フラスコ内の液温を55℃付近に保って7時間重合反応を行った。その後、得られた反応液に、酢酸エチルを加えて、固形分濃度30%に調整した、重量平均分子量160万の(メタ)アクリル系ポリマーA1の溶液を調製した。
<アクリル系粘着剤組成物の調製>
得られた(メタ)アクリル系ポリマーA1溶液の固形分100重量部に対して、イソシアネート系架橋剤(商品名:タケネートD110N、トリメチロールプロパンキシリレンジイソシアネート、三井化学(株)製)0.1重量部、過酸化物系架橋剤のベンゾイルパーオキサイド(商品名:ナイパーBMT、日本油脂(株)製)0.3重量部と、シランカップリング剤(商品名:KBM403、信越化学工業(株)製)0.08重量部を配合して、アクリル系粘着剤組成物を調製した。以下、この粘着剤組成物を粘着剤組成物2ともいう。
<粘着シートの作製>
前記アクリル系粘着剤組成物を、シリコーン系剥離剤で処理された厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、透明基材、セパレータ)の表面に、ファウンテンコータで均一に塗工し、155℃の空気循環式恒温オーブンで2分間乾燥し、基材の表面に厚さ20μmの粘着層(第三粘着層)を形成した。この塗布層上に、カバーシート(兼軽剥離フィルム)として片面がシリコーン剥離処理された厚み38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、透明基材、セパレータ)を貼り合わせた。以下、同様な方法により作製された粘着剤組成物2の任意の厚さの粘着層を粘着層2ともいう。
[第四粘着層]
厚みが25μmである以外は、第一粘着層と同様の条件で、本実施例の第四粘着層を構成する粘着層を作製した。
[ウィンドウ部材]
ウィンドウ部材としては、ウィンドウフィルムとしての透明ポリイミドフィルム(KOLON社製、製品名「C_50」、厚み50μm(以下、このウィンドウフィルムを「ウィンドウフィルム1」ともいう))の片面にアクリル系のハードコート層(厚み10μm)を設けたものを用いた。
ハードコート層は、ハードコート層用のコーティング剤を用いて形成した。より具体的には、まず、透明ポリイミドフィルムの片面にコーティング剤を塗布して塗布層を形成し、塗布層を透明ポリイミドフィルムとともに90℃で2分間加熱した。次いで、塗布層に高圧水銀ランプを用いて紫外線を積算光量300mJ/cm2で照射することによりハードコート層を形成した。このようにしてウィンドウ部材を作製した。
なお、ハードコート層用のコーティング剤は、ベース樹脂としての多官能アクリレート(アイカ工業社製、製品名「Z−850−16」)100質量部、レベリング剤(DIC社製、商品名:GRANDIC PC−4100)5質量部、および光重合開始剤(チバ・ジャパン社製、商品名:イルガキュア907)3質量部を混合し、固形分濃度が50質量%となるように、メチルイソブチルケトンで希釈することにより調製した。
[タッチセンサ部材]
透明樹脂基材として、シクロオレフィン系樹脂基材(日本ゼオン社製「ZEONOR」厚み25μm、面内の複屈折率0.0001)を用意した。
次いで、透明樹脂基材の上面に、バインダー樹脂からなるハードコート組成物の希釈液を塗布し、透明樹脂基材の下面に、バインダー樹脂と複数の粒子を含有するハードコート組成物の希釈液を塗布し、次いで、これらを乾燥した後、両面に紫外線を照射し、ハードコート組成物を硬化させた。これにより、透明樹脂基材の上面に、粒子を含有しない第1硬化樹脂層(厚み1μm)、透明樹脂基材の下面に、粒子を含有する第2硬化樹脂層(厚み1μm)を形成した。
なお、粒子として、架橋アクリル・スチレン系樹脂粒子(積水樹脂社製「SSX105」、直径3μm)を用いた。バインダー樹脂として、ウレタン系多官能ポリアクリレート(DIC社製、「UNIDIC」)を用いた。
次いで、第1硬化樹脂層の上面に、ジルコニア粒子と紫外線硬化性樹脂とを含有する光学調整組成物の希釈液(JSR社製「オプスターZ7412」、屈折率1.62)を塗布し、80℃で3分間乾燥した後、紫外線を照射した。これにより、第1硬化樹脂層の上面に、光学調整層(厚み0.1μm)を形成した。
次いで、スパッタリングで、光学調整層の上面に、非晶質透明導電層であるITO層(厚み40nm)を形成した。
これにより、第2硬化樹脂層、透明樹脂基材、第1硬化樹脂層、光学調整層および非晶質透明導電層を順に備える非晶質透明導電性フィルムを作製した。
次いで、得られた非晶質透明導電性フィルムを、130℃で90分の加熱処理を実施し、ITO層を結晶化させた。
[パネル部材]
パネル基部として、BPDA(ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)を原料とした、ポリイミド系樹脂フィルム(宇部興産株式会社製「UPILEX」、厚み25μm)を用意した。
次いで、スパッタリングで、ポリイミド系樹脂フィルムの上面に、非晶質透明導電層であるITO層(厚み40nm)を形成した。
次いで、得られた非晶質透明導電性フィルムを、130℃で90分の加熱処理を実施し、ITO層を結晶化させた。
そして、得られたITO層、ITO層付透明導電性フィルムを、それぞれ、薄膜封止層、パネル部材のダミーとして用いた。以下この薄膜封止層のダミーのITO層を「薄膜封止層代替ITO層」又は「代替ITO層」ともいう。
[保護部材]
本実施例の保護部材として、BPDA(ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)を原料とした、ポリイミド系樹脂基材(宇部興産株式会社製「UPILEX」、厚み50μm)を用いた。
得られた各部材、層、フィルムについて、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
〔実施例2〕
第二粘着層を構成する粘着層の粘着剤組成物として、粘着剤組成物2を用いた以外は、実施例1と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
〔実施例3〕
第二粘着層を構成する粘着層として、下記の粘着層を用いた以外は、実施例1と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
本実施例の第二粘着層を構成する粘着層を、以下の方法により作製した。
<(メタ)アクリル系ポリマーA3の調製>
フラスコ内の液温を55℃付近に保って7時間重合反応を行った際に、酢酸エチルとトルエンの配合割合(重量比)が95/5になるようにして、重合反応を行ったこと以外は、(メタ)アクリル系ポリマーA1の調製と同様に行った。
<アクリル系粘着剤組成物の調製>
得られた(メタ)アクリル系ポリマーA1溶液の固形分100重量部に対して、トリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業社製、商品名:コロネートL)0.15重量部と、シランカップリング剤(商品名:KBM403、信越化学工業(株)製)0.08重量部を配合して、アクリル系粘着剤組成物を調製した。以下、この粘着剤組成物を粘着剤組成物3ともいう。
<粘着シートの作製>
前記アクリル系粘着剤組成物を、シリコーン系剥離剤で処理された厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、透明基材、セパレータ)の表面に、ファウンテンコータで均一に塗工し、155℃の空気循環式恒温オーブンで2分間乾燥し、基材の表面に厚さ15μmの粘着層(第二粘着層)を形成した。そして、この塗布層上に、カバーシート(兼軽剥離フィルム)として片面がシリコーン剥離処理された厚み38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、透明基材、セパレータ)を貼り合わせた。以下、同様な方法により作製された粘着剤組成物3の任意の厚さの粘着層を粘着層3ともいう。
〔実施例4〕
第二粘着層を構成する粘着層として、下記の粘着層を用いたこと、及び、下記のように表示装置及び基材積層体を作製したこと以外は、実施例1と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
本実施例の第二粘着層を構成する粘着層を、以下の方法により作製した。
モノマー成分としてのアクリル酸2−エチルヘキシル(2EHA):63重量部、N−ビニル−2−ピロリドン(NVP):15重量部、メタクリル酸メチル(MMA):9重量部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEA):13重量部、重合開始剤としての2,2'−アゾビスイソブチロニトリル:0.2重量部、および、重合溶媒としての酢酸エチル133重量部を、セパラブルフラスコに投入し、窒素ガスを導入しながら1時間撹拌した。このようにして重合系内の酸素を除去した後、65℃に昇温し、10時間反応させ、その後、酢酸エチルを加えて固形分濃度30重量%のアクリル系ポリマー溶液を得た。なお、上記アクリル系ポリマー溶液中のアクリル系ポリマーの重量平均分子量は80万であった。
次に、上記アクリル系ポリマー溶液に、イソシアネート系架橋剤(商品名「タケネートD110N」、三井化学株式会社製)をアクリル系ポリマー(固形分)100重量部に対して固形分換算で1.1重量部となるように添加し、これを混合することによって粘着剤組成物を調製した。以下、この粘着剤組成物を粘着剤組成物4ともいう。
<粘着シートの作製>
前記粘着剤組成物4をシリコーン系剥離剤で処理された厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、透明基材、セパレータ)の表面に、ファウンテンコータで均一に塗工し、次に、PET基材上に塗布層を形成したものをオーブンに投入し、塗布層を130℃で3分間乾燥させ、PET基材の一方の面に、厚み15μmの粘着層を有する粘着シートを形成した。この塗布層上に、カバーシート(兼軽剥離フィルム)として片面がシリコーン剥離処理された厚み38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、透明基材、セパレータ)を貼り合わせた。
以下、同様な方法により作製された粘着剤組成物4の任意の厚さの粘着層を粘着層4ともいう。
本実施例の表示装置、基材積層体を、以下の方法により作製した。
各粘着層を挟持させる部材の一方に、粘着層を剥離フィルムから転写し、粘着層を挟むように各部材を積層してハンドローラで圧着させた。得られた積層体から幅30mm、長さ100mmの矩形のサンプルを切り取り、粘着層を介して各部材が積層された評価用サンプルを作製した。
〔実施例5〜7、9、10、12、13、19、22、27、28、比較例3〕
第一粘着層、第二粘着層、第三粘着層、第四粘着層を構成する粘着層の種類(粘着層1〜4)の組み合わせを表2−1〜2−3に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
〔実施例21、23〕
第一粘着層、第二粘着層、第三粘着層、第四粘着層を構成する粘着層の種類(粘着層1〜4)の組み合わせを表2−1〜2−3に示すように変えたこと、及び、第一粘着層の厚みを25μmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
〔実施例8、11、14、15〜18、20、24〜26、比較例1、2、4、5〕
第一粘着層、第二粘着層、第三粘着層、第四粘着層を構成する粘着層の種類(粘着層1〜4)の組み合わせを表2−1〜2−3に示すように変えたこと以外は、実施例4と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体、表示装置、基材積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
〔実施例29〜31、比較例5〕
第一粘着層、第二粘着層、第三粘着層、第四粘着層を構成する粘着層の種類(粘着層1〜4)の組み合わせを表2−1〜2−3に示すように変えたこと、及びウィンドウ部材のウィンドウフィルムとしての透明ポリイミドフィルムとして、東レ・デュポン社製、製品名「カプトン(登録商標)Hタイプ」(以下、このウィンドウフィルムを「ウィンドウフィルム2」ともいう)を用いたこと以外は、実施例1と同様の条件で、各部材、層、フィルム、積層体を製造及び作製し、以下のように各種評価を行った。得られた各粘着層、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の特性を表2−1〜2−3に示す。
[評価]
(厚みの測定)
偏光子、偏光子保護フィルム、位相差フィルム、各粘着層、透明フィルム、ウィンドウフィルム及び保護部材等の厚みは、ダイヤルゲージ(ミツトヨ製)を用いて測定した。また、ITO層、代替ITO層の厚みは、透過電子顕微鏡(TEM)で撮影した画像に基づいて測定した。
(粘着層のせん断弾性率G’の測定)
各実施例および比較例の粘着シートからセパレータを剥離し、複数の粘着シートを積層して、厚さ約1.5mmの試験サンプルを作製した。この試験サンプルを直径7.9mmの円盤状に打ち抜き、パラレルプレートに挟み込み、Rheometric Scientific社製「Advanced Rheometric Expansion System(ARES)」を用いて、以下の条件により、動的粘弾性測定を行い、測定結果からせん断弾性率G’を読み取った。
(測定条件)
変形モード:ねじり
測定温度:−40℃〜150℃
昇温速度:5℃/分
測定周波数:1Hz
(ひずみと応力の測定)
光学フィルム部材である、位相差フィルム、偏光子、および偏光子保護フィルムの積層体、偏光子および偏光子保護フィルムの積層体、タッチセンサ部材であるITO層付き透明樹脂基材、タッチセンサ部材の透明樹脂基材、パネル部材に相当する代替ITO層付き代替透明樹脂基材、パネル部材の代替透明樹脂基材、および保護部材のフィルム、ならびに、得られたウィンドウフィルム、偏光子、偏光子保護フィルム、粘着層1、粘着層2、粘着層3、および粘着層4から、幅10mm、長さ100mmのサンプルを切り出した。得られた各サンプルを引張試験機(島津製作所製 製品名「オートグラフAG−IS」)に設置し、200mm/minで引っ張った時の、ひずみと応力を測定し、ひずみ−応力曲線を得た。応力は厚み、幅からPa単位に換算したものであった。また、各粘着層は、複数の粘着層を積層して厚み100μmの粘着層を作製したものであった。
また、厚み100μmの粘着層を作製することが困難な場合は、ひずみ−応力曲線は次の方法でも得ることができる。
1.予め、あるサンプルに対して、上述の方法でひずみ−応力曲線を求め、その曲線を、ひずみが0.05%から0.25%の範囲の曲線の傾きから算出される引張弾性率で除することで、規格化されたひずみ−応力曲線を作成する。
2.測定したいサンプルのせん断弾性率G’を上述の方法で測定して取得する。
3.測定したいサンプルの成分を測定し、ポワソン比νを求める。
4.引張弾性率E’とせん断弾性率G’には
E’=2G’(1+ν)
の関係式が成り立つので、上記2.及び3.で測定したG’、νからE’を算出する。
5.上記1.で作成した規格化されたひずみ−応力曲線に、上記4.で求めた引張弾性率E’を乗ずることで、測定したいサンプルのひずみ−応力曲線を得ることができる。
(曲げ半径方向に直交する方向のひずみの差のシミュレーション)
得られた各部材、フィルムのひずみ−応力曲線に基づいて、各実施例及び各比較例の曲げ変形させた際の各部材、層、フィルムの曲げ半径方向に直交する方向のひずみをシミュレーションにより求め、A/A’、B/B’、1.7A/A’−0.15を算出した。結果を表2−1〜2−3に示す。
<コンピュータシミュレーションソフトウエア>
シミュレーションソフトウエアとしては、非線形有限要素解析ソフトウエアであるMSC Software製Marcを使用した。
<モデル>
1.層構成
モデルの層構成は、図12の実施例の表示装置の断面構成と同様である。
2.モデルサイズ
長さを100mm、厚みを図12に示される断面構成の各部材の総厚とし、厚み、長さの2次元でメッシュを作成した。
3.曲げ方法
図5に示すように、両端に長さ48mmのカーブを設定し、メッシュの端部10mmをカーブ(剛体モデル)に固定し、左側のカーブを180°回転させ、メッシュの最表面が外側になるように折り曲げた。曲げ直径は、左側のカーブを180°回転させた状態においてメッシュの平行に対向する最表面同士の間隔とし、4mmとした。
4.各層の物性値の入力
ウィンドウフィルム、偏光子保護フィルム、偏光子、タッチセンサ部材の透明樹脂基材、パネル部材の代替透明樹脂基材、保護部材)については、各部材の引張試験のひずみ-応力曲線データのひずみ、応力をそれぞれ真ひずみ(ln(ひずみ+1)、真応力(応力×(ひずみ+1))に変換し、テーブルにタイプをsigned_eq_mechanical_Strainとして入力した。メッシュの該当部分の材料特性設定は、タイプを亜弾性として、テーブルから該当する材料の応力-ひずみ曲線を選択した。
粘着層については、まず、引張試験のひずみ-応力曲線データを下記のMooney-Rivlinの式でフィッテングし、係数C10、C01、C11を算出した。そして、メッシュの該当部分の材料特性のタイプをムーニーとし、算出した係数C10、C01、C11を入力した。
Figure 2021061139
ここで、γ=ε+1であり、fは公称応力、εは公称ひずみである。
位相差フィルムについては、メッシュの該当部分の材料特性のタイプを等方性弾塑性とし、引張試験で得られた光学フィルム部材である、位相差フィルム、偏光子、および偏光子保護フィルムの積層体のひずみ−試験力曲線データと引張試験で得られた偏光子および偏光子保護フィルムの積層体のひずみ−試験力曲線データとの差をとることにより得られた、位相差フィルムのひずみ−試験力曲線に相当する曲線の値を、位相差フィルムの断面積(幅×厚み)で除した位相差フィルムのひずみ−応力曲線に相当する曲線における、ひずみが0.05%〜0.25%の範囲における曲線の傾きを算出し、これを位相差フィルムの弾性率として入力した。
ITO層、代替ITO層、ハードコート層についても、同様に、メッシュの該当部分の材料特性のタイプを等方性弾塑性とし、引張試験で得られたタッチセンサ部材であるITO層付き透明樹脂基材のひずみ−試験力曲線とタッチセンサ部材の透明樹脂基材のひずみ−試験力曲線データとの差分、引張試験で得られたパネル部材である代替ITO層付き代替透明樹脂基材のひずみ−試験力曲線とパネル部材の代替透明樹脂基材のひずみ−試験力曲線との差分、引張試験で得られたハードコート層付きウィンドウフィルムのひずみ−試験力曲線とウィンドウフィルムのひずみ−試験力曲線との差分に基づいてそれぞれ算出した弾性率を入力した。
<シミュレーション結果>
各実施例及び各比較例の各部材について、屈曲部分の曲げ半径方向に直交する方向のひずみ(Elastic Strain in Preferred Sys)(図6参照)を計算した。比較例1及び実施例9〜11、実施例28、4、8及び11、実施例8及び14〜16、実施例17〜20について算出された屈曲部分の曲げ半径方向に直交する方向のひずみを積層方向の分布を図8〜図11に示す。
また、各実施例及び各比較例のハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、薄膜封止層代替ITO層について、算出された屈曲部分の曲げ半径方向に直交する方向のひずみのうちの最外層の値と、各層及びフィルムの伸びが破断伸びを下回ったか否かを表2−1〜2−3に示す。
また、各実施例及び各比較例について、算出された屈曲部分の曲げ半径方向に直交する方向のひずみから求めたA/A’、1.7A/A’−0.15−B/B’、B/B’の各値を表2−1〜2−3に示す。また、A/A’とB/Bの関係を示す図を図11に示す。
(割れの発生評価)
実施例4、8、11、14〜18、20、24〜26、比較例1、2、4で得られたダミーの表示装置のサンプルについて、折り曲げ時に、ハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、薄膜封止層代替ITO層に割れが発生したか否かを確認した。
具体的には、図12に示すように、表示装置を180度折り曲げ、折り曲げられた表示装置の外側をガラス板で押さえ、さらに、ガラス板間に4mmの板を挿入して、表示装置の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmに保たれるように屈曲状態を保持し、各層、フィルムの割れを評価した。曲げ直径は、シミュレーションのモデルと同様に、表示装置が180°の角度で折り曲げられた状態において表示装置の平行に対向する最表面同士の間隔とし、4mmとした。
ITO層と薄膜封止層代替ITO層については、屈曲後にITO層の抵抗値が上昇するか否かで割れの発生を評価した。抵抗値はITO層の表面に導電テープ(短冊状端子)を貼り、表示装置の外側から抵抗を測定できるように配置し、テスターで抵抗値を測定した。ITO層は、シート抵抗が50Ω/□のものを用い、屈曲前の短冊状端子間の抵抗値は165Ω程度であったが、屈曲した状態での抵抗値が、屈曲前の抵抗値の1.1倍以上となったものについて割れが発生したと評価した。
ハードコート層と偏光子保護フィルムについては、屈曲後の顕微鏡観察もしくは、断面SEM観察で割れの発生を評価した。
各実施例及び各比較例の割れ評価結果を表2−1〜2−3に示す。
(破断伸びの算出)
偏光子保護フィルムの破断伸びについては、以下のようにして破断伸びを算出した。ます、上述の割れの発生評価で用いた屈曲試験と同様の屈曲試験を、曲げ直径を変えて行い、割れが発生する曲げ直径を確認した。そして、その割れが発生する曲げ直径を曲げ直径、偏光子保護フィルム単層をモデルとして、上述のシミュレーションと同様のシミュレーションを行い、屈曲部分の曲げ半径に直交する方向のひずみを算出し、これを破断伸びとした。
また、ハードコート層、ITO層、代替ITO層の破断伸びについては、ハードコート層が積層されているウィンドウフィルム、透明樹脂基材、代替透明樹脂基材の破断伸びを、偏光子保護フィルムの破断伸びの算出手法と同様の算出手法によって算出し、これをそれぞれの破断伸びとした。
算出された各実施例及び各比較例のハードコート層、偏光子保護フィルム、ITO層、代替ITO層の破断伸びを表2−1〜2−3に示す。
Figure 2021061139
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Figure 2021061139
Figure 2021061139
Figure 2021061139
Figure 2021061139
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(評価)
表2−1〜2−3、図11から以下のことが分かった。すなわち、0.3<A/A‘<1.2・・・(1)、B/B’<1.7A/A‘−0.15・・・(2)、0<B/B’<1.25・・・(3)を満たさない比較例1〜5の表示装置においては、シミュレーションにより算出された曲げ変形させた際のITO層の伸びが、ITO層の破断伸びである1.50%を上回った。つまり、ITO層が破断することが示された。実際に作製した比較例1、2、4の表示装置でもITO層に割れが発生した。これに対して、上記式(1)〜(3)を満たす実施例1〜31の表示装置においては、シミュレーションにより算出された曲げ変形させた際のITO層の伸びが、ITO層の破断伸びである1.50%を下回った。つまり、ITO層が破断しないことが示された。実際に作製した実施例4、8、11、14〜18、20、24〜26の表示装置でもITO層に割れの発生は認められなかった。このように、実施例及び比較例のシミュレーション結果と実際に作成した実施例及び比較例における割れの発生の有無は、よく一致した。したがって、各実施例の表示装置において、上記式(1)〜(3)を満たすように構成することにより、曲げ変形させた際のITO層の伸びを、ITO層の破断伸びよりも小さくすること、すなわちITO層の破断を抑制することができることが分かった。
また、実施例1〜31の表示装置では、シミュレーションにより算出された偏光子保護フィルムの伸びも破断伸び(4.00%)を下回り、実際に作製した実施例4、8、11、14〜18、20、24〜26の表示装置でも偏光子保護フィルムに割れの発生は認められなかった。このように、実施例及び比較例のシミュレーション結果と実際に作成した実施例及び比較例における割れの発生の有無は、よく一致した。したがって、各実施例の表示装置において、上記式(1)〜(3)を満たすように構成することにより、曲げ変形させた際の偏光子保護フィルムの伸びを、偏光子保護フィルムの破断伸びよりも小さくすること、すなわち偏光子保護フィルムの破断を抑制することができることが分かった。
また、実施例1〜14、19〜24、27、29〜31の表示装置では、シミュレーションにより算出されたITO層の伸びが破断伸びを下回ったのに加えて、シミュレーションにより算出された代替ITO層の伸びも破断伸び(0.65%)を下回り、実際に作製した実施例4、8、11、14、20、24の表示装置でも代替ITO層に割れの発生は認められなかった。このように、実施例及び比較例のシミュレーション結果と実際に作成した実施例及び比較例における割れの発生の有無は、よく一致した。したがって、実施例1〜14、19〜24、27、29〜31の表示装置において、曲げ変形させた際の代替ITO層の伸びも、代替ITO層の伸びよりも小さくすること、すなわち代替ITO層の破断を抑制することができることが分かった。
また、実施例1〜17、21、23、25、26、28〜31の表示装置では、シミュレーションにより算出されたITO層の伸びが破断伸びを下回ったのに加えて、シミュレーションにより算出されたハードコート層の伸びも破断伸び(4.00%)を下回り、実際に作製した実施例4、8、11、14〜17、25、26の表示装置でもハードコート層に割れの発生は認められなかった。このように、実施例及び比較例のシミュレーション結果と実際に作成した実施例及び比較例における割れの発生の有無は、よく一致した。したがって、実施例1〜17、21、23、25、26、28〜31の表示装置において、0.8<A/A’<1.2かつ0<B/B’<0.9を満たすように構成することにより、曲げ変形させた際のハードコート層の伸びも、ハードコート層の伸びよりも小さくすること、すなわちハードコート層の破断を抑制することができることが分かった。
また、実施例1〜14、21、23、29〜31の表示装置では、ITO層、偏光子保護フィルム、薄膜封止層代替ITO層、ハードコート層のすべてについて、シミュレーションにより算出された曲げ変形させた際の伸びが破断伸びを下回り、実際に作製した実施形態4、8、11、14の表示装置でもITO層、偏光子保護フィルム、薄膜封止層代替ITO層、ハードコート層のすべてについて、割れの発生は認められなかった。このように、実施例及び比較例のシミュレーション結果と実際に作成した実施例及び比較例における割れの発生の有無は、よく一致した。したがって、実施例1〜14、21、23、29〜31の表示装置において、0.8<A/A’<0.975かつ0.3<B/B’<0.9を満たすように構成することにより、曲げ変形させた際のITO層、偏光子保護フィルム、薄膜封止層代替ITO層、ハードコート層のすべての伸びについて、各層、フィルムよりも小さくすること、すなわち各層、フィルムの破断を抑制することができることが分かった。
表3は、比較を容易とするために、表2−1〜2−3の比較例1及び実施例9〜11、比較例2及び実施例12〜14、比較例5及び実施例29〜31を並べ替えたものである。表2−1〜2−3、表3、図7から以下のことが分かった。
実施例1〜4の表示装置は、第二粘着層以外は同一の構成の表示装置であり、第二粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びは順に小さいものとなった。
また、実施例5〜8の表示装置は、第二粘着層以外は同一の構成で、第三粘着層が実施例1〜4の粘着層1ではなく粘着層2であった表示装置であり、第二粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びは順に小さいものとなった。
また、比較例1、実施例9〜11の表示装置は、第二粘着層以外は同一の構成で、第三粘着層が、実施例1〜4の粘着層2や実施例5〜8の粘着層3ではなく粘着層4であった表示装置であり、第二粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びは順に小さいものとなった。
また、比較例2、実施例12〜14の表示装置は、第二粘着層以外は同一の構成で、第三粘着層が、実施例1〜4の粘着層1、実施例5〜8の粘着層2、比較例1、実施例9〜11の粘着層1ではなく粘着層2であった表示装置であり、第二粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びは順に小さいものとなった。
また、比較例5、実施例29〜31の表示装置は、第二粘着層以外は同一の構成で、第一粘着層、第三粘着層、及び第四粘着層が比較例2及び実施例12と同一の構成で有り、ウィンドウ部材のウィンドウフィルムが実施例1〜14、比較例1〜2のウィンドウフィルム1ではなく、ウィンドウフィルム2であった表示装置であり、第二粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びは順に小さいものとなった。
以上から、第二粘着層のせん断弾性率G’を大きくすることによって、曲げ変形させた際のITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びを小さくすること、すなわちITO層及び薄膜封止層代替ITO層の破断を抑制することができることが分かった。
表4は、比較を容易とするために、表2−1〜2−3の実施例28、4、8、11を並べ替えたものである。表2−1〜2−3、表4、図8から以下のことが分かった。
実施例28、4、8、11の表示装置は、第三粘着層以外は同一の構成の表示装置であり、第三粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸びの伸びは順に大きいものとなった。
したがって、第三粘着層のせん断弾性率G’を小さくすることによって、曲げ変形させた際のITO層の伸びを小さくすること、すなわちITO層の破断を抑制することができることが分かった。
表5は、比較を容易とするために、表2−1〜2−3の実施例8及び実施例14〜16を並べ替えたものである。表2−1〜2−3、表5、図9から以下のことが分かった。
実施例8、14〜16の表示装置は、第四粘着層以外は同一の構成の表示装置であり、第四粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びは順に大きいものとなった。
したがって、第四粘着層のせん断弾性率G’を小さくすることによって、曲げ変形させた際のITO層の伸び及び薄膜封止層代替ITO層の伸びを小さくすること、すなわちITO層及び薄膜封止層代替ITO層の破断を抑制することができることが分かった。
表6は、理解を容易とするために、表1の実施例8及び実施例21〜22、実施例11及び実施例23〜24を並べ替えたものである。表2−1〜2−3、表6、図10から以下のことが分かった。
実施例17〜20の表示装置は、第一粘着層以外は同一の構成の表示装置であり、第一粘着層のせん断弾性率G’は、順に大きいものであったところ、ハードコート層の伸びは順に大きいものとなった。
また、実施例8、21、22の表示装置は、第一粘着層以外は同一の構成で、第三粘着層が実施例17〜20の粘着層3ではなく粘着層4であり、第四粘着層が実施例17〜20の粘着層4ではなく粘着層1であった表示装置である。実施例8、21の第一粘着層のせん断弾性率G’は同じであるが、実施例21の第一粘着層の厚みは実施例8の第一粘着層の厚みよりも小さい。よって、第一粘着層の硬さは、実施例8に比べて実施例21の方が大きい。また、上述のように、粘着層の硬さを決定するファクタとしては、粘着層のせん断弾性率G’が支配的なファクタであるところ、実施例22のせん断弾性率G’が実施例21のせん断弾性率G’に比べて2倍以上大きいので、第一粘着層の硬さは、実施例21に比べて実施例22の方が大きい。したがって、第一粘着層の硬さは、順に大きいものであったところ、ハードコート層の伸びは順に大きいものとなった。
また、実施例11、23、24の表示装置は、第一粘着層以外は同一の構成で、第四粘着層が実施例17〜20の粘着層3ではなく粘着層4であった表示装置であり、第一粘着層の硬さは、順に大きいものであったところ、ハードコート層の伸びは順に大きいものとなった。
以上から、第一粘着層の硬さを小さくすることによって、曲げ変形させた際のハードコート層の伸びを小さくすること、すなわちハードコート層の破断を抑制することができることが分かった。
図7〜図10のひずみ分布図における矢印は、対応する粘着層の硬さを大きくしたときに対応する層、フィルムについて、ひずみが引張方向にシフトするか、圧縮方向にシフトするかを示したものである。また、破線は、対応する各層、フィルムの破断伸びを示すものである。
図7〜図10から、複数の層及び部材が複数の粘着層を介して積層された各実施例及び各比較例の表示装置において、ある粘着層を硬くすると、表示装置の折り曲げ時の、その粘着層の外側に積層された層や部材のひずみは引張方向にシフトし、その粘着層の内側に積層された層や部材のひずみは圧縮方向にシフトすることが分かった。
例えば、比較例1及び実施例9〜11について、図7を参照すると、順に第二粘着層のせん断弾性率G’が大きくなっている、すなわち第二粘着層の硬さが大きくなっているところ、第二粘着層の硬さが大きくなるにつれて、第二粘着層の外側の層や部材のひずみは引張方向にシフトし、第二粘着層の内側の層や部材のひずみは圧縮方向にシフトしていた。図8〜図10の実施例及び/又は比較例の組についても同様であった。
以上、本発明を特定の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明は、図示し説明した構成以外にも、幾多の変更が可能である。したがって、本発明は、図示し説明した構成に限定されるものではなく、その範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ定められるべきである。
100 表示装置
101 積層構造体
103 基材積層体
110 光学フィルム部材
111 偏光フィルム
113 位相差フィルム
115 円偏光機能フィルム積層体
117 偏光子
119 偏光子保護フィルム
120 第一粘着層
130 ウィンドウ部材
131 ハードコート層
133 ウィンドウフィルム
140 第二粘着層
150 パネル部材
151 薄膜封止層
153 パネル基部
160 第三粘着層
170 タッチセンサ部材
171 透明導電層
173 透明フィルム
180 第四粘着層
190 保護部材
901 有機EL表示パネル
912−1、912−2 透明導電層
915−1、915−2 基材フィルム
916−1、916−2 透明導電フィルム
917 スペーサ
920 光学積層体
921 偏光子
922−1、922−2 保護膜
923 位相差層
930 タッチパネル

Claims (12)

  1. 光学フィルム部材と、第一粘着層と、前記光学フィルム部材の一方の面に前記第一粘着層を介して積層したウィンドウ部材と、第二粘着層と、前記光学フィルム部材の他方の面に前記第二粘着層を介して積層した、パネル部材を含む積層構造体を有する折り曲げ可能な表示装置であって、
    前記積層構造体は、前記第二粘着層側の面に、曲げ変形させた時に前記ウィンドウ部材および光学フィルム部材よりも破断し易い層を有しており、
    前記表示装置を、前記ウィンドウ部材を外側にして、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記表示装置の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形させた時に、前記光学フィルム部材の前記一方の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記第一粘着層に面する前記ウィンドウ部材の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA、
    曲げ変形させた時の外側及び内側が前記表示装置を曲げ変形させた時と同じになるように、前記光学フィルム部材及びウィンドウ部材をそれぞれ単層の状態で、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記光学フィルム部材及び前記ウィンドウ部材のそれぞれの平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形を生じさせた場合に、前記光学フィルム部材の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記ウィンドウ部材の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をA’、
    前記表示装置を、前記ウィンドウ部材を外側にして、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記表示装置の平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形させた時に、前記光学フィルム部材の他方の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記第二粘着層に面する前記積層構造体の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をB、
    曲げ変形させた時の外側及び内側が前記表示装置を曲げ変形させた時と同じになるように、前記光学フィルム部材及び積層構造体をそれぞれ単層の状態で、180°の角度で折り曲げ、かつ180°の角度で折り曲げられた状態において前記光学フィルム部材及び前記積層構造体のそれぞれの平行に対向する最表面同士の間隔が4mmとなるように曲げ変形を生じさせた場合に、前記光学フィルム部材の内側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみと、前記積層構造体の外側の面に生じる曲げ半径方向に直交する方向のひずみとの差をB’、としたとき、前記ひずみの差A、A’、B、B’の間に下記式(1)および(2)および(3)の関係が成り立つようにすることで、曲げ変形させた際の前記破断し易い層の伸びが、破断伸びより小さい値に抑制されていることを特徴とする表示装置。
    0.3<A/A’<1.2 ・・・・(1)
    B/B’<1.7A/A’−0.15 ・・・・(2)
    0<B/B’<1.25 ・・・・(3)
  2. 前記ウィンドウ部材は前記第一粘着層と反対側の面にハードコート層を有する請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記光学フィルム部材が、偏光フィルムに位相差フィルムを積層した、円偏光機能フィルム積層体である請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記偏光フィルムが偏光子と偏光子の少なくとも一方の面に偏光子保護フィルムを積層した積層体である請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記偏光子保護フィルムがアクリル系樹脂を含む請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記ウィンドウ部材および光学フィルム部材よりも破断し易い層が、前記パネル部材の前記第二粘着層側の面に形成した薄膜封止層である請求項1から5のいずれかに記載の表示装置。
  7. 前記積層構造体は、前記パネル部材の前記第二粘着層側の面に薄膜封止層を形成し、前記薄膜封止層の前記パネル部材と反対側の面に第三粘着層を介してタッチセンサ部材を積層し、前記タッチセンサ部材の前記パネル部材と反対側の面に透明導電層を形成しており、該透明導電層を前記ウィンドウ部材および前記光学フィルム部材よりも破断し易い層として前記第二粘着層に積層した請求項1から5のいずれかに記載の表示装置。
  8. 前記ひずみとの差A、A’の間に下記式(4)の関係がさらに成り立つことを特徴とする請求項2から7のいずれかに記載の表示装置。
    0.8<A/A’ ・・・・(4)
  9. 前記第二粘着層のせん断弾性率が、前記第一粘着層のせん断弾性率よりも大きい請求項1から8のいずれかに記載の表示装置。
  10. 前記パネル部材の前記第二粘着層と反対の面に第四粘着層をさらに有し、
    前記第四粘着層を介して保護部材を積層した請求項1から9のいずれかに記載の表示装置。
  11. 前記第四粘着層のせん断弾性率が、前記第二粘着層のせん断弾性率よりも小さく、かつ前記第三粘着層のせん断弾性率よりも小さい請求項10に記載の表示装置。
  12. 請求項7から11のいずれかに記載の表示装置に用いられ、
    前記光学フィルム部材と、
    前記光学フィルム部材の一方の面に前記第一粘着層を介して積層した前記ウィンドウ部材と、
    前記光学フィルム部材の他方の面に前記第二粘着層を介して積層した前記透明導電層を含むタッチセンサー部材と、
    を有する基材積層体。
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