JP2021071710A - 画像表示装置および光学部材のセット - Google Patents

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智之 木村
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Yusuke Toyama
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Abstract

【課題】異形加工部が粘着剤で充填され、かつ、気泡が顕著に抑制された画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置200は、画像表示セル100の視認側に第1の粘着剤層14を介して積層された第1の偏光板10と;第2の偏光子21および第2の粘着剤層24を含み、画像表示セル100の背面側に第2の粘着剤層24を介して積層された第2の偏光板20と;第1の偏光板10の視認側に配置された第3の粘着剤層30と;を有する。第1の偏光板10および第2の偏光板20は、互いの対応する位置に異形加工部15、25を有し、第1の偏光板10の異形加工部15が第3の粘着剤層30を構成する粘着剤で充填されている。第1の偏光板10の厚みは90μm以下であり、第3の粘着剤層30の厚みは170μm以上であり、第3の粘着剤層30の60℃における貯蔵弾性率は8.0×104Pa以下である。【選択図】図2

Description

本発明は、画像表示装置および光学部材のセットに関する。
携帯電話、ノート型パーソナルコンピューター等の画像表示装置には、画像表示を実現し、および/または当該画像表示の性能を高めるために、光学積層体(例えば、偏光板)が広く使用されている。近年、カメラを搭載した画像表示装置、スマートウォッチ、自動車のインストゥルメントパネルなどにも光学積層体の使用が望まれており、光学積層体が矩形以外に加工(異形加工:例えば、ノッチまたは貫通孔の形成)される場合がある。一方、画像表示装置に表面硬度および耐衝撃性を付与するために、画像表示装置の最表面にカバーガラスが積層される場合がある。異形加工された光学積層体を含む画像表示装置にカバーガラスを積層する場合、異形加工部は、代表的にはカバーガラスを積層するための粘着剤により充填される。しかし、異形加工部が粘着剤で充填された画像表示装置は、製造工程における加熱処理等により気泡が発生する場合がある。
特開2016−094569号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、異形加工部が粘着剤で充填され、かつ、気泡が顕著に抑制された画像表示装置を提供することにある。
本発明の画像表示装置は、画像表示セルと;第1の偏光子および第1の粘着剤層を含み、該画像表示セルの視認側に該第1の粘着剤層を介して積層された第1の偏光板と;第2の偏光子および第2の粘着剤層を含み、該画像表示セルの背面側に該第2の粘着剤層を介して積層された第2の偏光板と;該第1の偏光板の視認側に配置された第3の粘着剤層と;を有する。該第1の偏光板および該第2の偏光板は、互いの対応する位置に異形加工部を有し、該第1の偏光板の異形加工部が第3の粘着剤層を構成する粘着剤で充填されている。該第1の偏光板の厚みは90μm以下であり、該第3の粘着剤層の厚みは170μm以上であり、該第3の粘着剤層の60℃における貯蔵弾性率は8.0×10Pa以下である。
本発明の別の実施形態においては、画像表示セルと;第1の偏光子および第1の粘着剤層を含み、該画像表示セルの視認側に該第1の粘着剤層を介して積層された第1の偏光板と;該第1の偏光板の視認側に配置された第3の粘着剤層と;を有し、該第1の偏光板が異形加工部を有し、該第1の偏光板の異形加工部が第3の粘着剤層を構成する粘着剤で充填されており、該第1の偏光板の厚みが90μm以下であり、該第3の粘着剤層の厚みが170μm以上であり、該第3の粘着剤層の60℃における貯蔵弾性率が8.0×10Pa以下である。
1つの実施形態においては、上記第1の偏光板の異形加工部は、上記第1の粘着剤層の端面が該第1の偏光板の端面よりも面方向内方に位置して形成された粘着剤空隙部を有し、該粘着剤空隙部の大きさが300μm以下である。
1つの実施形態においては、上記第1の粘着剤層の厚みは50μm以下である。
1つの実施形態においては、上記第1の粘着剤層と上記第3の粘着剤層との接着力は2N/25mm以上である。
1つの実施形態においては、上記第3の粘着剤層のゲル分率は80%以下である。
1つの実施形態においては、上記異形加工部は、貫通孔または平面視した場合に凹部となる切削加工部を含む。1つの実施形態においては、上記凹部はV字ノッチまたはU字ノッチである。
1つの実施形態においては、上記画像表示装置は、上記第3の粘着剤層の視認側にカバーガラスをさらに有する。
1つの実施形態においては、上記画像表示装置は、上記第1の偏光板および上記第2の偏光板の異形加工部に対応する位置にカメラ部を有する。
1つの実施形態においては、上記画像表示装置は液晶表示装置である。別の実施形態においては、上記画像表示装置は有機EL表示装置である。1つの実施形態においては、該有機EL表示装置は、上記第1の偏光板の異形加工部に対応する位置にカメラ部を有する。
本発明の別の局面によれば、光学部材のセットが提供される。この光学部材のセットは、第1の偏光子および第1の粘着剤層を含み、厚みが90μm以下であり、異形加工部を有し、画像表示セルの視認側に配置される第1の偏光板と;60℃における貯蔵弾性率が8.0×10Pa以下である粘着剤で構成され、厚みが200μm以上であり、該第1の偏光板の異形加工部を充填する、粘着剤シートと;を含む。
1つの実施形態においては、上記第1の偏光板の異形加工部は、上記第1の粘着剤層の端面が該第1の偏光板の端面よりも面方向内方に位置して形成された粘着剤空隙部を有し、該粘着剤空隙部の大きさが300μm以下である。
1つの実施形態においては、上記光学部材のセットは、第2の偏光子を含み、異形加工部を有し、画像表示セルの背面側に配置される第2の偏光板をさらに含み、上記第1の偏光板および該第2の偏光板は、互いの対応する位置に異形加工部を有する。
本発明の実施形態によれば、異形加工部が粘着剤で充填されている画像表示装置において、視認側偏光板の厚み、ならびに、視認側粘着剤層の厚みおよび貯蔵弾性率を所定範囲とすることにより、気泡が顕著に抑制された画像表示装置を実現することができる。
本発明の1つの実施形態による画像表示装置の概略分解斜視図である。 図1の画像表示装置の貫通孔部分の概略断面図である。 本発明の実施形態による画像表示装置の第1の偏光板および第2の偏光板における異形または異形加工部の一例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による画像表示装置の第1の偏光板および第2の偏光板における異形または異形加工部の変形例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による画像表示装置の第1の偏光板および第2の偏光板における異形または異形加工部のさらなる変形例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による画像表示装置の第1の偏光板および第2の偏光板における異形または異形加工部のさらなる変形例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による画像表示装置の第1の偏光板における粘着剤空隙部を説明する部分概略断面図である。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、見やすくするために図面は模式的に表されており、さらに、図面における長さ、幅、厚み等の比率、ならびに角度等は、実際とは異なっている。
A.画像表示装置の全体構成
図1は、本発明の1つの実施形態による画像表示装置の概略分解斜視図であり;図2は、図1の画像表示装置の貫通孔部分の概略断面図である。図示例の画像表示装置200は、画像表示セル100と、画像表示セル100の視認側に積層された第1の偏光板10と、画像表示セル100の背面側に積層された第2の偏光板20と、第1の偏光板10の視認側に配置された第3の粘着剤層30と、を有する。1つの実施形態においては、画像表示装置200は、第3の粘着剤層30の視認側にカバーガラス40をさらに有していてもよい。すなわち、カバーガラス40が、第3の粘着剤層30を介して第1の偏光板10に貼り合わせられていてもよい。第1の偏光板10は、第1の偏光子11と、第1の偏光子11の視認側に配置された保護層(外側保護層)12と、第1の偏光子11の画像表示セル100側に配置された保護層(内側保護層)13と、画像表示セル側の最外層として配置された第1の粘着剤層14と、を有する。第1の偏光板10は、第1の粘着剤層14を介して画像表示セル100に積層されている。目的等に応じて、保護層12および13の一方は省略されてもよい。第2の偏光板20は、第2の偏光子21と、第2の偏光子21の背面側に配置された保護層(外側保護層)22と、第2の偏光子21の画像表示セル100側に配置された保護層(内側保護層)23と、画像表示セル側の最外層として配置された第2の粘着剤層24と、を有する。第2の偏光板20は、第2の粘着剤層24を介して画像表示セル100に積層されている。目的等に応じて、保護層22および23の一方は省略されてもよい。代表的には、第1の偏光板10および第2の偏光板20は、第1の偏光子11の吸収軸Aと第2の偏光子21の吸収軸Aとが実質的に直交するようにして配置されている。図示例においてはAが長手方向、Aが短手方向に記載されているが、これらは逆であってもよい。なお、本明細書において「実質的に直交」とは、2つの方向のなす角度が90°±7°である場合を包含し、好ましくは90°±5°であり、より好ましくは90°±3°である。「実質的に平行」とは、2つの方向のなす角度が0°±7°である場合を包含し、好ましくは0°±5°であり、より好ましくは0°±3°である。また、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、「実質的に直交」または「実質的に平行」である場合を包含する。さらに、本明細書において角度に言及するときは、基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。
第1の偏光板10は異形加工部15を有し、第2の偏光板20は異形加工部25を有する。第1の偏光板10および第2の偏光板20は、互いの対応する位置に異形加工部15、25を有する。第1の偏光板10の異形加工部15は、代表的には、第3の粘着剤層30を構成する粘着剤で充填されている。本明細書において「互いの対応する位置に設けられている」とは、2つの偏光板を重ねたときに異形加工部が重なることを意味する。また、本明細書において「異形加工部」とは、一般的な形状(例えば、矩形、隅部の面取り)とは異なる特殊な形状に加工した部分をいう。図3および図4に示すように、異形加工部の代表例としては、貫通孔、平面視した場合に凹部となる切削加工部が挙げられる。凹部の代表例としては、船形に近似した形状、V字ノッチ、U字ノッチが挙げられる。さらに、第1の偏光板および第2の偏光板は、全体が異形加工されていてもよい。そのような例としては、図5および図6に示すように、自動車のメーターパネルに対応した形状が挙げられる。当該形状は、外縁がメーター針の回転方向に沿った円弧状に形成され、かつ、外縁が面方向内方に凸のV字形状(アール状を含む)をなす部位を含む。異形加工部は、目的に応じて任意の適切な位置に設けられる。代表的には、異形加工部は、それぞれの偏光板の端部またはその近傍に設けられる。このような構成であれば、画像表示に対する影響を最小限とすることができる。例えば図4に示すように、異形加工部は、矩形状の偏光板の長手方向端部の略中央部に設けられてもよく、長手方向端部の所定の位置に設けられてもよく、偏光板の隅部に設けられてもよい。図示例では異形加工部が長手方向端部に設けられる場合を示しているが、異形加工部は短手方向端部に設けられてもよい。また、図4の右下に示すように、異形加工部は複数設けられてもよい。例えば、貫通孔および/またはノッチが2つ以上設けられてもよく、図4に示すように貫通孔とノッチが組み合わせて設けられてもよい。
画像表示装置は、画像表示パネルを含む。画像表示パネルは、画像表示セルを含む。画像表示装置は、光学表示装置と称する場合がある。画像表示パネルは、光学表示パネルと称する場合がある。画像表示セルは、光学表示セルと称する場合がある。
画像表示セル100としては、代表的には、液晶セル、有機エレクトロルミネセンス(EL)セル、量子ドットセルが挙げられる。したがって、画像表示装置200としては、代表的には、液晶表示装置、有機EL表示装置、量子ドット表示装置が挙げられる。図示例は、代表的には液晶表示装置の構成を示している。液晶表示装置においては、第1の偏光板および第2の偏光板の組み合わせによる効果が顕著となる。有機EL表示装置においては、第2の偏光板20が省略され得る。1つの実施形態においては、画像表示装置200は、異形加工部15、25に対応する位置にカメラ部(図示せず)を有する。
本発明の実施形態においては、第1の偏光板10の厚みは90μm以下であり、好ましくは60μm以下であり、より好ましくは50μm以下であり、さらに好ましくは40μm以下である。第1の偏光板の厚みの下限は、例えば20μmであり得る。さらに、第3の粘着剤層30の厚みは170μm以上であり、好ましくは200μm以上であり、より好ましくは220μm以上であり、さらに好ましくは240μm以上である。第3の粘着剤層の厚みの上限は、例えば500μmであり得る。加えて、第3の粘着剤層30の60℃における貯蔵弾性率は8.0×10Pa以下であり、好ましくは5.0×10Pa以下であり、より好ましくは3.0×10Pa以下であり、さらに好ましくは2.0×10Pa以下である。貯蔵弾性率の下限は、例えば1.0×10Paであり得る。このような構成とすることにより、異形加工部が粘着剤で充填されている画像表示装置において気泡を顕著に抑制することができる。特に、いわゆるディレイバブルと称される気泡の発生を顕著に抑制することができる。詳細は以下のとおりである。異形加工部の第3の粘着剤層を構成する粘着剤による充填は、代表的には、カバーガラスと第3の粘着剤層を構成する粘着剤シートとの積層体を真空ラミネートにより第1の偏光板に貼り合わせることにより行われる。真空ラミネート直後は充填部分に認識可能な気泡は存在しない場合が多い一方で、その後の画像表示装置の加熱耐久性試験において気泡が発生する場合がある。このような気泡は、代表的には、充填部に偏光板の収縮応力が加わることにより発生し得る。このような気泡をディレイバブルと称する。ディレイバブルは、微細なものではなく、異形加工部の平面視面積の一定割合以上を占める大きなものであり、外観の観点からも異形加工部に対応する位置に設けられるカメラ部のカメラ性能の観点からも許容不可能である。上記のような構成とすることにより、充填部分の残留応力を緩和して加熱等による粘着剤の変形を抑制することができ、結果としてディレイバブルを抑制できると推察される。さらに、偏光板を上記のように薄型化し、および、上記のような厚みおよび貯蔵弾性率を有する視認側粘着剤層を用いることにより、画像表示装置(例えば、スマートフォン)の製造工程において以下のような副次的な効果が達成され得る:視認側粘着剤層の貯蔵弾性率を上記のような範囲とすることにより、打痕の発生、打ち抜き加工品端部からの粘着剤のはみ出し、ハンドリング不良等を防止することができる。また、分厚い偏光板を用いる場合、画像表示セルに貼り合わせる前に偏光板を加熱収縮させて加熱耐久性試験時の収縮を低減する処理が必要となる場合がある。このような収縮低減処理は、生産性を低下させるのみならず、寸法変化、カールの発生等を引き起こす場合がある。偏光板を薄型化することにより、このような問題点を回避することができる。
1つの実施形態においては、図7に示すように、第1の偏光板10の異形加工部15は、第1の粘着剤層14の端面が第1の偏光板(実質的には、偏光子11または存在する場合には内側保護層13)の端面よりも面方向内方に位置して形成された粘着剤空隙部16を有する。粘着剤空隙部の大きさLは、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは200μm以下であり、さらに好ましくは150μm以下であり、特に好ましくは100μm以下であり、とりわけ好ましくは80μm以下である。粘着剤空隙部の大きさLの下限は、例えば10μmであり得る。本明細書において「粘着剤空隙部の大きさL」は、第1の偏光板(実質的には、偏光子11または存在する場合には内側保護層13)の端面から粘着剤層14の端面までの最大長さをいう。
画像表示装置200は、画像表示セル100の構成に応じて、バックライトユニット(図示せず)を有していてもよい。バックライトユニットについては当業界で周知の構成が採用され得るので、詳細な説明は省略する。
必要に応じて、画像表示装置200には、位相差層(図示せず)が設けられてもよい。位相差層の種類、数、組み合わせ、配置位置、特性は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、位相差層は、λ/2板であってもよく、λ/4板であってもよく、これらの積層体であってもよい。λ/2板およびλ/4板は、代表的にはnx>ny≧nzの屈折率特性を有する。λ/2板は、面内位相差Re(550)が好ましくは180nm〜320nmであり、λ/4板は、面内位相差Re(550)が好ましくは100nm〜200nmである。また例えば、位相差層は、ネガティブBプレート(nx>ny>nz)とポジティブCプレート(nz>nx=ny)またはポジティブBプレート(nz>nx>ny)との積層体であってもよい。なお、本明細書において「Re(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した面内位相差である。例えば、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した面内位相差である。Re(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Re(λ)=(nx−ny)×dによって求められる。「Rth(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した厚み方向の位相差である。例えば、「Rth(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Rth(λ)=(nx−nz)×dによって求められる。「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。
必要に応じて、画像表示装置200には、光学部材(図示せず)が設けられてもよい。光学部材の種類、数、組み合わせ、配置位置、特性は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、第2の偏光板の背面側に、反射型偏光子、プリズムシート、および/または拡散板が設けられてもよい。反射型偏光子は、第2の偏光板の外側保護層を兼ねてもよい。
以下、画像表示装置の構成要素を具体的に説明する。なお、第1の偏光板および第2の偏光板をまとめて偏光板として、第1の偏光子および第2の偏光子をまとめて偏光子として、第1の偏光板および第2の偏光板におけるそれぞれの保護層をまとめて保護層として、第1の粘着剤層および第2の粘着剤層をまとめて粘着剤層として説明する。したがって、例えば「偏光板は」というときは、「第1の偏光板および第2の偏光板はそれぞれ」という意味であり得る。一方、例えば第1の偏光板と第2の偏光板とを別個に説明する必要がある場合には、「第1」または「第2」を明記する。なお、カバーガラスについては当業界で周知の構成が採用され得るので、詳細な説明は省略する。
B.偏光板
B−1.偏光子
偏光子は、代表的には、二色性物質を含む樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムとしては、偏光子として用いられ得る任意の適切な樹脂フィルムを採用することができる。樹脂フィルムは、代表的には、ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」と称する)フィルムである。樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、PVA系樹脂フィルムにヨウ素による染色処理および延伸処理(代表的には、一軸延伸)が施されたものが挙げられる。上記ヨウ素による染色は、例えば、PVA系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは3〜7倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、PVA系樹脂フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にPVA系樹脂フィルムを水に浸漬して水洗することで、PVA系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、PVA系樹脂フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたPVA系樹脂層(PVA系樹脂フィルム)との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、PVA系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成して、樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を得ること;当該積層体を延伸および染色してPVA系樹脂層を偏光子とすること;により作製され得る。本実施形態においては、延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材/偏光子の積層体はそのまま用いてもよく(すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく)、樹脂基材/偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開2012−73580号公報、特許第6470455号に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
偏光子の厚みは、好ましくは25μm以下であり、より好ましくは12μm以下であり、さらに好ましくは8μm以下である。一方で、偏光子の厚みは、1つの実施形態においては1μm以上であり、別の実施形態においては2μm以上であり、さらに別の実施形態においては3μm以上である。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。特に、第1の偏光子の厚みがこのような範囲であれば、第1の偏光板の厚みを上記所望の範囲とすることが容易である。
偏光子は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、例えば41.5%〜46.0%であり、好ましくは43.0%〜46.0%であり、より好ましくは44.5%〜46.0%である。偏光子の偏光度は、好ましくは97.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。
B−2.保護層
保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
外側保護層(特に、第1の偏光板の外側保護層12)には、必要に応じて、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、アンチグレア処理等の表面処理が施されていてもよい。
内側保護層は、光学的に等方性であることが好ましい。本明細書において「光学的に等方性である」とは、面内位相差Re(550)が0nm〜10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が−10nm〜+10nmであることをいう。
保護層の厚みは、任意の適切な厚みが採用され得る。保護層の厚みは、例えば15μm〜45μmであり、好ましくは20μm〜40μmである。なお、表面処理が施されている場合、保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
C.粘着剤層
粘着剤層は、代表的には、それぞれの偏光板を画像表示セルに貼り合わせるために用いられる。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤(アクリル系粘着剤組成物)で構成され得る。アクリル系粘着剤組成物は、代表的には、(メタ)アクリル系ポリマーをベースポリマーとして含む。(メタ)アクリル系ポリマーは、粘着剤組成物の固形分中、例えば50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上の割合で粘着剤組成物に含有され得る。(メタ)アクリル系ポリマーは、モノマー単位としてアルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有する。なお、(メタ)アクリレートはアクリレートおよび/またはメタクリレートをいう。アルキル(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリル系ポリマーを形成するモノマー成分中、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上の割合で含有され得る。アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基としては、例えば、1個〜18個の炭素原子を有する直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。当該アルキル基の平均炭素数は、好ましくは3個〜9個であり、より好ましくは3個〜6個である。アルキル(メタ)アクリレートの具体例としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが挙げられる。(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマー(共重合モノマー)としては、アルキル(メタ)アクリレート以外に、カルボキシル基含有モノマー、ヒドロキシル基含有モノマー、アミド基含有モノマー、多官能(メタ)アクリレート、芳香環含有(メタ)アクリレート、複素環含有ビニル系モノマー等が挙げられる。共重合モノマーの代表例としては、アクリル酸、2−ヒドロキシエチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、N−ビニル−2−ピロリドン、N−アクリロイルモルホリンが挙げられる。アクリル系粘着剤組成物は、好ましくは、シランカップリング剤および/または架橋剤を含有し得る。シランカップリング剤としては、例えばエポキシ基含有シランカップリング剤が挙げられる。架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤が挙げられる。アクリル系粘着剤組成物は、添加剤を含有していてもよい。添加剤の具体例としては、着色剤、顔料などの粉体、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、導電剤、無機または有機の充填剤、金属粉、粒子状、箔状物が挙げられる。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。添加剤の種類、数、組み合わせ、配合量等は、目的に応じて適切に設定され得る。モノマー成分の種類、組み合わせおよび配合量等、ならびに、架橋剤、シランカップリング剤および添加剤の種類、数、組み合わせ、配合量等を適切に調整することにより、目的に応じた所望の特性を有するアクリル系粘着剤組成物(結果として、粘着剤層)が得られ得る。粘着剤層またはアクリル系粘着剤組成物の詳細は、例えば、特開2006−183022号公報、特開2015−199942号公報、特開2018−053114号公報、特開2016−190996号公報、国際公開第2018/008712号に記載されており、これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。
粘着剤層の厚みは、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは40μm以下であり、さらに好ましくは30μm以下であり、特に好ましくは25μm以下である。粘着剤層の厚みの下限は、例えば2μmであり得る。粘着剤層の厚みがこのような範囲であれば、画像表示装置の薄型化に寄与し得る。特に、第1の粘着剤層の厚みがこのような範囲であれば、第3の粘着剤層を構成する粘着剤による異形加工部の充填が容易となる。より具体的には、異形加工部の深さが小さくなるので、粘着剤で埋まりやすくなる。その結果、異形加工部における隙間が小さくなるので、粘着剤の変形等によっても気泡が発生しにくくなる。結果として、第1の粘着剤層の厚みがこのような範囲であれば、ディレイバブルの抑制に貢献し得る。
粘着剤層(特に、第1の粘着剤層)を構成する粘着剤と第3の粘着剤層を構成する粘着剤との接着力は、好ましくは2N/25mm以上であり、より好ましくは5N/25mm以上であり、さらに好ましくは10N/25mm以上である。当該接着力の上限は、例えば50N/25mmであり得る。図2から理解されるとおり第1の粘着剤層と第3の粘着剤層とは接触し得るところ、これらの接着力が大きければ、粘着剤が変形等しても第1の粘着剤層と第3の粘着剤層とがはがれにくくなる。その結果、異形加工部において隙間が形成されにくくなり、ディレイバブルが抑制され得る。なお、接着力は、JIS Z 0237の「90度剥離強度試験」に準じて測定され得る。
D.第3の粘着剤層
D−1.第3の粘着剤層の特性
第3の粘着剤層30は、代表的には上記A項に記載のとおり、第1の偏光板10の異形加工部15を充填し得る。第3の粘着剤層は、上記A項に記載のような厚みおよび貯蔵弾性率に加えて、下記のような特性を有し得る。
第3の粘着剤層のゲル分率は、好ましくは80%以下であり、より好ましくは70%以下であり、さらに好ましくは60%以下であり、特に好ましくは50%以下である。ゲル分率の下限は、例えば20%であり得る。このように、第3の粘着剤層のゲル分率は、通常の粘着剤のゲル分率に比べて顕著に小さい。このことにより、第3の粘着剤のゲル弾性が低くなり、残留応力が小さくなる。結果として、ディレイバブルが抑制され得る。ゲル分率は、酢酸エチル等の溶媒に対する不溶分として求めることができる。具体的には、ゲル分率は、粘着剤層を構成する粘着剤を酢酸エチル中に23℃で7日間浸漬した後の不溶成分の、浸漬前の試料に対する重量分率(単位:重量%)として求められる。ゲル分率は、粘着剤のベースポリマーを構成するモノマー成分の種類、組み合わせおよび配合量、ならびに、架橋剤の種類および配合量等を適切に設定することにより調整され得る。
第3の粘着剤層のゾル分の重量平均分子量は、好ましくは15万〜45万であり、より好ましくは18万〜42万である。ゾル分は、ベースポリマーをテトラヒドロフラン(THF)で抽出した可溶分である。ゾル分の重量平均分子量がこのような範囲であれば、耐衝撃性および接着保持力のバランスに優れた粘着剤層が得られ得る。
第3の粘着剤層の70℃における損失正接tanδ70℃は、好ましくは0.25以上であり、より好ましくは0.30以上であり、さらに好ましくは0.35以上である。一方で、tanδ70℃は、好ましくは1.0以下であり、より好ましくは0.9以下であり、さらに好ましくは0.85以下である。第3の粘着剤層のtanδのピークトップ値は、好ましくは1.5以上であり、より好ましくは1.6以上であり、さらに好ましくは1.7以上である。ピークトップ値の上限は、例えば3.0であり得る。tanδ70℃およびピークトップ値がこのような範囲であれば、第3の粘着剤層が適切な変形挙動(粘弾性挙動)を示すので、異形加工部において隙間が形成されにくくなり、ディレイバブルが抑制され得る。
第3の粘着剤層のガラス転移温度は、好ましくは−3℃以下であり、より好ましくは−4℃以下である。一方で、ガラス転移温度は、好ましくは−20℃以上であり、より好ましくは−15℃以上であり、さらに好ましくは−13℃以上である。
D−2.第3の粘着剤の構成材料
第3の粘着剤層は、上記のような特性を有する限りにおいて、任意の適切な粘着剤組成物で構成され得る。粘着剤組成物のベースポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系ポリマー、フッ素系ポリマー、天然ゴム、合成ゴム等のゴム系ポリマーが挙げられる。好ましくは、(メタ)アクリル系ポリマーをベースポリマーとして含むアクリル系粘着剤組成物である。光学的透明性に優れ、適度な濡れ性、凝集性および接着性等の粘着特性を示し、耐候性および耐熱性等にも優れるからである。
(メタ)アクリル系ポリマーは、好ましくは架橋構造を有する。より具体的には、(メタ)アクリル系ポリマーは、架橋構造が導入された(メタ)アクリル系ポリマー鎖を含む。
D−2−1.(メタ)アクリル系ポリマー鎖
(メタ)アクリル系ポリマーは、主たるモノマー成分としてアルキル(メタ)アクリレートを含有する。アルキル(メタ)アクリレートとしては、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキル(メタ)アクリレートが好適に用いられる。アルキル(メタ)アクリレートは、アルキル基が分枝を有していてもよく、環状アルキル基を有していてもよい。(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対するアルキル(メタ)アクリレートの量は、好ましくは50重量%以上であり、より好ましくは55重量%以上であり、さらに好ましくは60重量%以上である。ポリマー鎖のガラス転移温度(Tg)を適切な範囲とする観点から、(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対する炭素数4〜10の鎖状アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの量は、好ましくは40重量%以上であり、より好ましくは50重量%以上であり、さらに好ましくは55重量%以上である。なお、(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分とは、ポリマーを構成する全モノマー成分から、架橋構造の形成に用いられるモノマー(後述の多官能(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等)および架橋剤を除いたものである。
(メタ)アクリル系ポリマーは、モノマー成分として、水酸基含有モノマーおよび/またはカルボキシ基含有モノマーを含んでいてもよい。イソシアネート架橋剤により架橋構造が導入される場合は水酸基がイソシアネート基との反応点となり、エポキシ系架橋剤により架橋構造が導入される場合は、カルボキシ基がエポキシ基との反応点となる。アクリル系ポリマー鎖にウレタン系セグメントによる架橋構造が導入される場合は、ウレタン系セグメントとの相溶性が高く、第3の粘着剤層の透明性を向上する観点から、(メタ)アクリル系ポリマーは、好ましくは、モノマー成分として炭素数4〜8のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレートを含む。
(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対する水酸基含有モノマーの量は、好ましくは5重量%〜30重量%であり、より好ましくは8重量%〜25重量%であり、さらに好ましくは10重量%〜20重量%である。
第3の粘着剤層が例えばタッチパネルセンサーと接触し得る場合、酸成分による電極の腐食を防止するために、第3の粘着剤層は酸の含有量が小さいことが好ましい。この場合、(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対するカルボキシ基含有モノマーの量は、好ましくは0.5重量%以下であり、より好ましくは0.1重量%以下であり、さらに好ましくは0.05重量%以下であり、理想的には0(ゼロ)である。
(メタ)アクリル系ポリマーは、モノマー成分として、窒素含有モノマーを含んでいてもよい。(メタ)アクリル系ポリマーが、モノマー成分として、水酸基含有モノマー、カルボキシ基含有モノマーおよび窒素含有モノマー等の高極性モノマーを適切に含有することにより、貯蔵弾性率、接着保持性および耐衝撃性のバランスに優れた粘着剤層を形成することができる。(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対する高極性モノマー量(水酸基含有モノマー、カルボキシ基含有モノマーおよび窒素含有モノマーの合計)は、好ましくは15重量%〜45重量%であり、より好ましくは20重量%〜40重量%であり、さらに好ましくは25重量%〜37重量%である。特に、水酸基含有モノマーと窒素含有モノマーの合計が上記範囲内であることが好ましい。(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対する窒素含有モノマーの量は、好ましくは7重量%〜30重量%であり、より好ましくは10重量%〜25重量%であり、さらに好ましくは12重量%〜22重量%である。
(メタ)アクリル系ポリマーは、目的に応じて任意の適切なモノマー成分をさらに含んでいてもよい。そのようなモノマー成分の具体例としては、酸無水物基含有モノマー、(メタ)アクリル酸のカプロラクトン付加物、スルホン酸基含有モノマー、燐酸基含有モノマー、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、スチレン、α−メチルスチレン等のビニル系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアノ基含有アクリル系モノマー;(メタ)アクリル酸グリシジル等のエポキシ基含有モノマー;(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、(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等のグリコール系アクリルエステルモノマー;(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、フッ素(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル等のアクリル酸エステル系モノマーが挙げられる。
(メタ)アクリル系ポリマーは、好ましくは、モノマー成分としてアルキル(メタ)アクリレートを最も多く含み、より好ましくは、炭素数6以下の鎖状アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを最も多く含む。(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分全量に対する炭素数6以下の鎖状アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの量は、好ましくは40重量%〜85重量%であり、より好ましくは45重量%〜80重量%であり、さらに好ましくは50重量%〜75重量%である。特に、モノマー成分としてのブチルアクリレートの含有量が上記範囲であることが好ましい。
D−2−2.架橋構造
(メタ)アクリル系ポリマー鎖に架橋構造が導入されたポリマーは、例えば、(1)架橋剤と反応可能な官能基を有する(メタ)アクリル系ポリマーを重合後に、架橋剤を添加して、(メタ)アクリル系ポリマーと架橋剤とを反応させる方法;および、(2)ポリマーの重合成分に多官能化合物を含めることにより、ポリマー鎖に分枝構造(架橋構造)を導入する方法、等により得られる。これらを併用してもよい。
上記(1)のベースポリマーと架橋剤とを反応させる方法における架橋剤の具体例としては、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、アジリジン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、金属キレート系架橋剤等が挙げられる。中でも、ベースポリマーの水酸基やカルボキシ基との反応性が高く、架橋構造の導入が容易であることから、イソシアネート系架橋剤およびエポキシ系架橋剤が好ましい。これらの架橋剤は、ベースポリマー中に導入された水酸基やカルボキシ基等の官能基と反応して架橋構造を形成する。
上記(2)のベースポリマーの重合成分に多官能化合物を含める方法では、(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマー成分および架橋構造を導入するための多官能化合物の全量を一度に反応させてもよく、多段階で重合を行ってもよい。多段階で重合を行う方法としては、(メタ)アクリル系ポリマーを構成する単官能モノマーを重合(予備重合)して、部分重合物(プレポリマー組成物)を調製し、プレポリマー組成物に多官能(メタ)アクリレート等の多官能化合物を添加して、プレポリマー組成物と多官能モノマーとを重合(本重合)する方法が好ましい。プレポリマー組成物は、低重合度の重合物と未反応のモノマーとを含む部分重合物である。
(メタ)アクリル系ポリマーの構成成分の予備重合を行うことにより、多官能化合物による分枝点(架橋点)を、(メタ)アクリル系ポリマーに均一に導入できる。また、低分子量のポリマーまたは部分重合物と未重合のモノマー成分との混合物(粘着剤組成物)を基材上に塗布した後、基材上で本重合を行って、粘着剤層を形成することもできる。プレポリマー組成物等の低重合組成物は低粘度で塗布性に優れるため、プレポリマー組成物と多官能化合物との混合物である粘着剤組成物を塗布後に基材上で本重合を行う方法によれば、粘着剤層の生産性を向上できると共に、粘着剤層の厚みを均一とすることができる。
架橋構造の導入に用いる多官能化合物としては、不飽和二重結合を有する重合性の官能基(エチレン性不飽和基)を、1分子中に2個以上含有する化合物が挙げられる。多官能化合物としては、(メタ)アクリル系ポリマーのモノマー成分との共重合が容易であることから、多官能(メタ)アクリレートが好ましい。活性エネルギー線重合(光重合)により分枝(架橋)構造を導入する場合は、多官能(メタ)アクリレートが好ましい。また、多官能(メタ)アクリレートとして、ウレタン鎖の末端に(メタ)アクリロイル基を有するウレタン(メタ)アクリレートを用いることにより、ウレタン系セグメントによる架橋構造を導入できる。
D−2−3.ウレタン系セグメントによる架橋構造の導入
(メタ)アクリル系ポリマー鎖がウレタン系セグメントにより架橋されることにより、低ガラス転移温度と高い接着保持力とを両立可能な粘着剤が得られやすい。ウレタン系セグメントは、ウレタン結合を有する分子鎖であり、ウレタン系セグメントの両末端が、(メタ)アクリル系ポリマー鎖と共有結合することにより、(メタ)アクリル系ポリマー鎖に、ウレタン系セグメントによる架橋構造が導入される。ウレタン系セグメントは、代表的には、ジオールとジイソシアネートとを反応させて得られポリウレタン鎖を含む。
ウレタン系セグメントにおけるポリウレタン鎖の分子量は、好ましくは5000〜30000であり、より好ましくは6000〜23000であり、さらに好ましくは7000〜20000である。ウレタン系セグメントにおけるポリウレタン鎖の分子量が大きいほど、(メタ)アクリル系ポリマー鎖の架橋点間距離が長くなる。ポリウレタン鎖の分子量が上記範囲であれば、架橋構造が導入されたポリマーが、適度の凝集性と流動性を有するため、接着力と段差吸収性および耐衝撃性とを両立できる。
(メタ)アクリル系ポリマーにおけるウレタン系セグメントの量は、アクリル系ポリマー鎖100重量部に対して、好ましくは10重量部以下であり、より好ましくは7重量部以下であり、さらに好ましくは5重量部以下である。一方で、ウレタン系セグメントの量は、アクリル系ポリマー鎖100重量部に対して、好ましくは0.3重量部以上であり、より好ましくは0.4重量部以上であり、さらに好ましくは0.5重量部以上である。ウレタン系セグメントの量がこのような範囲であれば、耐衝撃性、透明性および接着保持力のバランスに優れた粘着剤層が得られ得る。
ポリウレタン鎖の形成に用いられるジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等の低分子量ジオール;ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール、カプロラクトンポリオール等の高分子量ポリオールが挙げられる。
ポリウレタン鎖の形成に用いられるジイソシアネートは、芳香族ジイソシアネートおよび脂肪族のいずれでもよい。芳香族ジイソシアネートとしては、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4、4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、テトラメチルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2−クロロ−1,4−フェニルジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルスルホキシドジイソシアネート、4,4’−ジフェニルスルホンジイソシアネート、4,4’−ビフェニルジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族ジイソシアネートとしては、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−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、メチルシクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。ジイソシアネートとして、イソシアネート化合物の誘導体を用いることもできる。イソシアネート化合物の誘導体としては、ポリイソシアネートの2量体、イソシアネートの3量体(イソシアヌレート)、ポリメリックMDI、トリメチロールプロパンとの付加体、ビウレット変性体、アロファネート変性体、ウレア変性体等が挙げられる。ジイソシアネート成分として、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを用いてもよい。
例示のポリウレタン鎖の中でも、(メタ)アクリル系ポリマー鎖との相溶性が高いことから、ジオール成分としてポリエーテルポリオールを有するポリエーテルウレタン、および/または、ジオール成分としてポリエステルポリオールを有するポリエステルウレタンを含むことが好ましい。
ポリウレタン鎖の末端に(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分と共重合可能な官能基を有する化合物を用いることにより、あるいは、ポリウレタン鎖の末端に(メタ)アクリル系ポリマー鎖に含まれるカルボキシ基、水酸基等と反応可能な官能基を有する化合物を用いることにより、(メタ)アクリル系ポリマー鎖にウレタン系セグメントによる架橋構造を導入できる。(メタ)アクリル系ポリマー鎖に均一に架橋点を導入しやすく、かつ、(メタ)アクリル系ポリマー鎖とウレタン系セグメントとの相溶性に優れることから、ポリウレタン鎖の両末端に(メタ)アクリロイル基を有するウレタンジ(メタ)アクリレートを用いて、ウレタン系セグメントによる架橋構造を導入することが好ましい。例えば、(メタ)アクリル系ポリマー鎖を構成するモノマー成分と、ウレタンジ(メタ)アクリレートとを共重合することにより、(メタ)アクリル系ポリマー鎖にウレタン系セグメントによる架橋構造を導入できる。
1つの実施形態においては、第3の粘着剤層を構成する粘着剤(粘着剤組成物)は、第3の粘着剤層の厚みに対応する厚みを有し、両面に離型フィルムが仮着された粘着剤シートとして提供され得る。
D−3.別の構成材料
第3の粘着剤層を構成する粘着剤組成物の別の例としては、特開2016−94569号公報に記載のものが挙げられる。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。
E.光学部材のセット
上記D項に記載のとおり、第3の粘着剤層を構成する粘着剤(粘着剤組成物)は粘着剤シートとして提供され得る。画像表示装置の作製においては、当該粘着剤シートは、第1の偏光板(視認側偏光板)とともに光学部材のセットとして提供され得る。したがって、このような光学部材のセットもまた、本発明の実施形態に包含される。1つの実施形態においては、光学部材のセットは、第2の偏光板(背面側偏光板)をさらに含んでいてもよい。すなわち、画像表示装置の作製において、粘着剤シート、第1の偏光板(視認側偏光板)および第2の偏光板(背面側偏光板)が、光学部材のセットとして提供され得る。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。実施例における各特性の測定方法は以下のとおりである。
(1)厚み
10μm以下の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD−3000」)を用いて測定した。10μmを超える厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC−351C」)を用いて測定した。
(2)ゲル分率
実施例および比較例で用いた第3の粘着剤層を構成する粘着剤を架橋させ、酢酸エチル中に23℃で7日間浸漬した後の不溶成分の、浸漬前の試料に対する重量分率(単位:重量%)として求めた。
(3)貯蔵弾性率
実施例および比較例で用いた第3の粘着剤層を構成する粘着剤について、レオメトリック社製の動的粘弾性測定装置「ARES」を用いてJIS K 7244に基づき60℃における貯蔵弾性率を測定した。
(4)粘着剤空隙部の大きさ
実施例および比較例で用いた第1の偏光板(視認側偏光板)の異形加工部における第1の粘着剤層の断面の状態を光学顕微鏡で観察し、外縁から面方向内方への粘着剤層の欠落が最大となっている部分の長さを測定し、粘着剤空隙部の大きさL(μm)とした。
(5)気泡
実施例および比較例で得られた画像表示装置対応品について、真空ラミネート直後、および真空ラミネート後の加熱試験(85℃、24h)後の2つの時点で気泡の状態を目視または光学顕微鏡により観察し、以下の基準で評価した。なお、真空ラミネート前(粘着剤シートの貼り合わせのみ)の段階では、いずれの画像表示装置対応品についても気泡が認められた。
4:真空ラミネート直後および加熱試験後のいずれも気泡なし
3:真空ラミネート直後および加熱試験後のいずれも一部気泡あり
2:真空ラミネート直後は一部気泡あり、加熱試験後に多数気泡あり
1:真空ラミネート直後および加熱試験後のいずれも多数気泡あり
<製造例1:第1の粘着剤層を構成する粘着剤の調製>
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)80.3部、フェノキシエチルアクリレート(PEA)16部、N−ビニル−2−ピロリドン(NVP)3部、アクリル酸(AA)0.3部および4−ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA)0.4部を含有するモノマー混合物を仕込んだ。さらに、モノマー混合物(固形分)100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0.1部を酢酸エチル100重量部と共に仕込み、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8時間重合反応を行って、重量平均分子量(Mw)156万のアクリル系ポリマーの溶液を調製した。得られたアクリル系ポリマーの溶液の固形分100部に対して、イソシアネート架橋剤(商品名:タケネートD160N、トリメチロールプロパンヘキサメチレンジイソシアネート、三井化学(株)製)0.1部、ベンゾイルパーオキサイド(商品名:ナイパーBMT 40SV、日本油脂(株)製)0.3部、チオール基含有シランカップリング剤(商品名:X−41−1810、信越化学工業(株)製、アルコキシ基量:30%、チオール当量:450g/mol)0.3部、および、酸化防止剤(商品名:Irganox 1010、ヒンダードフェノール系、BASFジャパン社製)0.2部を配合して、粘着剤組成物aを得た。
<製造例2:第3の粘着剤層を構成する粘着剤シートの作製>
アクリル酸2−エチルヘキシル(2EHA):40.5重量部、イソステアリルアクリレート(ISTA): 40.5重量部、N−ビニル−2−ピロリドン(NVP):18重量部、アクリル酸4−ヒドロキシブチル(4HBA):1重量部から構成されるモノマー混合物に、光重合開始剤(商品名「イルガキュア651」、BASF社製):0.05重量部、及び、光重合開始剤(商品名「イルガキュア184」、BASF社製):0.5重量部を配合した後、粘度(BH粘度計No.5ローター、10rpm、測定温度30℃)が約20Pa・sになるまで紫外線を照射して、上記モノマー成分の一部が重合したプレポリマー組成物を得た。
上記プレポリマー組成物に、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA):0.02重量部、シランカップリング剤(商品名「KBM−403」、信越化学工業株式会社製):0.3重量部を混合し、アクリル系粘着剤組成物を得た。
上記アクリル系粘着剤組成物を、ポリエチレンテレフタレート(PET)系剥離ライナー(日東電工株式会社製、厚み:125μm)上に塗布し、粘着剤組成物層を形成した。次いで、上記粘着剤組成物層上に、PET系剥離ライナー(日東電工株式会社製、厚み:125μm)を設け、上記粘着剤組成物層を被覆して酸素を遮断した。このようにして、[剥離ライナー/粘着剤組成物層/剥離ライナー]の構成を有する積層体を得た。
上記で得られた積層体の上面(剥離ライナー側)から、ブラックライト(株式会社東芝製)にて、照度3mW/cmの紫外線を300秒間照射した。さらに90℃の乾燥機で2分間乾燥処理を行い、残存モノマーを揮発させて、厚み250μmの粘着剤シートIを得た。粘着剤シートIを構成する粘着剤の60℃における貯蔵弾性率は1.9×10Paであり、ゲル分率は40%であった。
<製造例3:第3の粘着剤層を構成する粘着剤シートの作製>
アクリル酸2−エチルヘキシル(2EHA):78重量部、N−ビニル−2−ピロリドン(NVP):18重量部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEA):4重量部から構成されるモノマー混合物に、光重合開始剤(商品名「イルガキュア651」、BASF社製):0.05重量部、及び、光重合開始剤(商品名「イルガキュア184」、BASF社製):0.05重量部を配合した後、粘度(BH粘度計No.5ローター、10rpm、測定温度30℃)が約20Pa・sになるまで紫外線を照射して、上記モノマー成分の一部が重合したプレポリマー組成物を得た。
上記プレポリマー組成物に、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEA):18重量部、シランカップリング剤(商品名「KBM−403」、信越化学工業株式会社製):0.3重量部を混合し、アクリル系粘着剤組成物を得た。以下の手順は製造例2と同様にして、厚み250μmの粘着剤シートIIを得た。粘着剤シートIIを構成する粘着剤の60℃における貯蔵弾性率は8.6×10Paであり、ゲル分率は85%であった。
<製造例4:第3の粘着剤層を構成する粘着剤シートの作製>
アクリル酸n−ブチル(BA):57重量部、シクロヘキシルアクリレート(CHA):12重量部、アクリル酸4−ヒドロキシブチル(4HBA):23重量部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEA): 8重量部から構成されるモノマー混合物に、光重合開始剤(商品名「イルガキュア651」、BASF社製):0.05重量部、及び、光重合開始剤(商品名「イルガキュア184」、BASF社製):0.05重量部を配合した後、粘度(BH粘度計No.5ローター、10rpm、測定温度30℃)が約20Pa・sになるまで紫外線を照射して、上記モノマー成分の一部が重合したプレポリマー組成物を得た。
上記プレポリマー組成物に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA):0.1重量部、シランカップリング剤(商品名「KBM−403」、信越化学工業株式会社製):0.3重量部を混合し、アクリル系粘着剤組成物を得た。
上記アクリル系粘着剤組成物を用いて、PETフィルムとしてPETフィルム(厚み:100μm、面内位相差Re:10000nm)を用いたこと以外は製造例2と同様にして、厚み250μmの粘着剤シートIIIを得た。粘着剤シートIIIを構成する粘着剤の60℃における貯蔵弾性率は10.6×10Paであり、ゲル分率は85%であった。
<実施例1>
1.第1の偏光子の作製
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、Tg約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用いた。樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)およびアセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ410」)を9:1で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加し、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記PVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、130℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.4倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次いで、積層体を、液温40℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光子の単体透過率(Ts)が43%となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温40℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度4.0重量%、ヨウ化カリウム5.0重量%)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
その後、積層体を液温20℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
その後、90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに約2秒接触させた(乾燥収縮処理)。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は2%であった。
このようにして、樹脂基材上に厚み5.0μmの第1の偏光子を形成した。
2.第1の偏光板の作製
上記で得られた樹脂基材/第1の偏光子の積層体の偏光子表面に、紫外線硬化型接着剤を介してHC−TACフィルムを貼り合わせた。なお、HC−TACフィルムは、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚み25μm)にハードコート(HC)層(厚み7μm)が形成されたフィルムであり、TACフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、剥離面に製造例1で得られた粘着剤組成物aを用いて第1の粘着剤層(厚み20μm)を形成し、外側保護層(HC−TACフィルム)/第1の偏光子/第1の粘着剤層の構成を有する偏光板を得た。この偏光板を縦148mmおよび横70mmのサイズに打ち抜き、さらに、隅部に直径3.9mmの貫通孔を形成した。このとき、偏光子の吸収軸方向が短手方向となるように打ち抜いた。このようにして、第1の偏光板(視認側偏光板)Aを得た。第1の偏光板Aの厚みは37μmであり、粘着剤空隙部の大きさLは50μmであった。
3.画像表示装置対応品の作製
ガラス板(画像表示セルに対応)の一方の面に、上記2.で得られた第1の偏光板(視認側偏光板)Aを、第1の粘着剤層を介して貼り合わせた。次いで、製造例2で得られた粘着剤シートIの軽剥離面セパレータを剥離し、カバーガラス(マツナミガラス社製、厚み0.8mm)にロールラミネータで貼合した。当該積層体の粘着剤Iのもう一方のセパレータを剥離し、第1の偏光板Aの表面と真空ラミネータを用いて、密着させるとともに粘着剤シートで貫通孔を充填した。真空ラミネートの条件は以下のとおりであった:0.2MPa、60℃(待機時間90秒)での加温圧着、次いで、100Paで10秒間の真空ラミネート。なお、第2の偏光板(背面側偏光板)として市販の粘着剤層付偏光板を、ガラス板のもう一方の面に定法により貼り合わせた。このようにして、画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を上記(5)の評価に供した。結果を表1に示す。
<実施例2>
第1の偏光板の粘着剤空隙部の大きさLを100μmとしたこと以外は実施例1と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<実施例3>
第1の粘着剤層の厚みを15μmとしたこと以外は実施例1と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<実施例4>
第1の偏光板の粘着剤空隙部の大きさLを100μmとしたこと以外は実施例3と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<実施例5>
第1の粘着剤層の厚みを5μmとしたこと以外は実施例1と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<実施例6>
第1の偏光板の粘着剤空隙部の大きさLを100μmとしたこと以外は実施例5と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例1〜6>
第3の粘着剤層の厚みを150μmとしたこと以外はそれぞれ実施例1〜6と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例7>
第1の偏光子として、長尺状のポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムにヨウ素を含有させ、長手方向(MD方向)に一軸延伸して得られたフィルム(厚み12μm)を用いた。この偏光子の両側に外側保護層となるアクリル系樹脂フィルム(厚み20μm)および内側保護層となるトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚み25μm)をそれぞれ貼り合わせ、内側保護層の表面に製造例1で得られた粘着剤組成物aを用いて第1の粘着剤層(厚み20μm)を形成し、外側保護層(アクリル系樹脂フィルム)/第1の偏光子/内側保護層(TACフィルム)/第1の粘着剤層の構成を有する偏光板を得た。この偏光板を実施例1と同様にして打ち抜き、および貫通孔を形成した。このようにして、第1の偏光板(視認側偏光板)Bを得た。第1の偏光板Bの厚みは57μmであり、粘着剤空隙部の大きさLは50μmであった。上記で得られた第1の偏光板Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例8>
第1の偏光板の粘着剤空隙部の大きさLを100μmとしたこと以外は比較例7と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例9>
第1の偏光子として、長尺状のポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムにヨウ素を含有させ、長手方向(MD方向)に一軸延伸して得られたフィルム(厚み18μm)を用いた。この偏光子の両側に外側保護層となるアクリル系樹脂フィルム(厚み40μm)および内側保護層となるTACフィルム(厚み40μm)をそれぞれ貼り合わせ、内側保護層の表面に製造例1で得られた粘着剤組成物aを用いて第1の粘着剤層(厚み15μm)を形成し、外側保護層(アクリル系樹脂フィルム)/第1の偏光子/内側保護層(TACフィルム)/第1の粘着剤層の構成を有する偏光板を得た。この偏光板を実施例1と同様にして打ち抜き、および貫通孔を形成した。このようにして、第1の偏光板(視認側偏光板)Cを得た。第1の偏光板Cの厚みは98μmであり、粘着剤空隙部の大きさLは50μmであった。上記で得られた第1の偏光板Cを用いたこと以外は実施例1と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例10>
第1の偏光板の粘着剤空隙部の大きさLを100μmとしたこと以外は比較例9と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例11〜16>
第3の粘着剤層として粘着剤シートIの代わりに製造例3で得られた粘着剤シートIIを用いたこと以外はそれぞれ実施例1〜6と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例17〜22>
第3の粘着剤層として粘着剤シートIの代わりに製造例4で得られた粘着剤シートIIIを用いたこと以外はそれぞれ実施例1〜6と同様にして画像表示装置対応品を作製した。得られた画像表示装置対応品を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
Figure 2021071710
<評価>
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、異形加工部が粘着剤で充填されている画像表示装置において、視認側偏光板の厚み、ならびに、視認側粘着剤層の厚みおよび貯蔵弾性率を所定範囲とすることにより、気泡を顕著に抑制することができる。さらに、異形加工部における粘着剤空隙部を小さくすることにより、気泡をさらに抑制することができる。
本発明の画像表示装置は、自動車のインストゥルメントパネル、スマートフォン、タブレット型PCまたはスマートウォッチに代表される異形加工部を有する画像表示装置として好適に用いられ得る。
10 第1の偏光板
11 第1の偏光子
12 外側保護層
13 内側保護層
14 第1の粘着剤層
15 異形加工部
20 第2の偏光板
21 第2の偏光子
22 外側保護層
23 内側保護層
24 第2の粘着剤層
25 異形加工部
30 第3の粘着剤層
40 カバーガラス
100 画像表示セル
200 画像表示装置

Claims (16)

  1. 画像表示セルと;第1の偏光子および第1の粘着剤層を含み、該画像表示セルの視認側に該第1の粘着剤層を介して積層された第1の偏光板と;第2の偏光子および第2の粘着剤層を含み、該画像表示セルの背面側に該第2の粘着剤層を介して積層された第2の偏光板と;該第1の偏光板の視認側に配置された第3の粘着剤層と;を有し、
    該第1の偏光板および該第2の偏光板が、互いの対応する位置に異形加工部を有し、該第1の偏光板の異形加工部が第3の粘着剤層を構成する粘着剤で充填されており、
    該第1の偏光板の厚みが90μm以下であり、該第3の粘着剤層の厚みが170μm以上であり、該第3の粘着剤層の60℃における貯蔵弾性率が8.0×10Pa以下である、
    画像表示装置。
  2. 画像表示セルと;第1の偏光子および第1の粘着剤層を含み、該画像表示セルの視認側に該第1の粘着剤層を介して積層された第1の偏光板と;該第1の偏光板の視認側に配置された第3の粘着剤層と;を有し、
    該第1の偏光板が異形加工部を有し、該第1の偏光板の異形加工部が第3の粘着剤層を構成する粘着剤で充填されており、
    該第1の偏光板の厚みが90μm以下であり、該第3の粘着剤層の厚みが170μm以上であり、該第3の粘着剤層の60℃における貯蔵弾性率が8.0×10Pa以下である、
    画像表示装置。
  3. 前記第1の偏光板の異形加工部が、前記第1の粘着剤層の端面が該第1の偏光板の端面よりも面方向内方に位置して形成された粘着剤空隙部を有し、該粘着剤空隙部の大きさが300μm以下である、請求項1または2に記載の画像表示装置。
  4. 前記第1の粘着剤層の厚みが50μm以下である、請求項1から3のいずれかに記載の画像表示装置。
  5. 前記第1の粘着剤層と前記第3の粘着剤層との接着力が2N/25mm以上である、請求項1から4のいずれかに記載の画像表示装置。
  6. 前記第3の粘着剤層のゲル分率が80%以下である、請求項1から5のいずれかに記載の画像表示装置。
  7. 前記異形加工部が、貫通孔または平面視した場合に凹部となる切削加工部を含む、請求項1から6のいずれかに記載の画像表示装置。
  8. 前記凹部がV字ノッチまたはU字ノッチである、請求項7に記載の画像表示装置。
  9. 前記第3の粘着剤層の視認側にカバーガラスをさらに有する、請求項1から8のいずれかに記載の画像表示装置。
  10. 前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の異形加工部に対応する位置にカメラ部を有する、請求項1または請求項3から9のいずれかに記載の画像表示装置。
  11. 前記第1の偏光板の異形加工部に対応する位置にカメラ部を有する、請求項2に記載の画像表示装置。
  12. 液晶表示装置である、請求項1または請求項3から11のいずれかに記載の画像表示装置。
  13. 有機EL表示装置である、請求項2に記載の画像表示装置。
  14. 第1の偏光子および第1の粘着剤層を含み、厚みが90μm以下であり、異形加工部を有し、画像表示セルの視認側に配置される第1の偏光板と;
    60℃における貯蔵弾性率が8.0×10Pa以下である粘着剤で構成され、厚みが200μm以上であり、該第1の偏光板の異形加工部を充填する、粘着剤シートと;
    を含む、光学部材のセット。
  15. 前記第1の偏光板の異形加工部が、前記第1の粘着剤層の端面が該第1の偏光板の端面よりも面方向内方に位置して形成された粘着剤空隙部を有し、該粘着剤空隙部の大きさが300μm以下である、請求項14に記載の光学部材のセット。
  16. 第2の偏光子を含み、異形加工部を有し、画像表示セルの背面側に配置される第2の偏光板をさらに含み、前記第1の偏光板および該第2の偏光板が、互いの対応する位置に異形加工部を有する、請求項14または15に記載の光学部材のセット。
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