JP2021140138A - 光学積層体、フレキシブル画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フレキシブル画像表示装置を構成しうる光学積層体であって、屈曲後に変形が視認されにくく、かつ、カールの発生を抑制することができる光学積層体を提供すること。【解決手段】光学積層体1は、前面板2と、第1の粘着剤層3と、円偏光板4と、第2の粘着剤層5と、背面板6と、をこの順に備えており、第1の粘着剤層3及び前記第2の粘着剤層5の温度60℃、相対湿度90%の環境で求めたひずみ(%)−応力(kPa)曲線における原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値の差の絶対値が0.8以下である。【選択図】図1
Description
本発明は、光学積層体、フレキシブル画像表示装置に関する。
近年、折り畳み可能なフレキシブル画像表示装置の開発が進められている。画像表示装置の折り畳みと展開とを繰り返しても表示面の平坦性が維持されるようにするためには、画像表示素子が変形に耐えることのみならず、画像表示素子上に積層されている偏光板等のフィルムも変形に耐える必要がある。従来、折り畳みの屈曲部におけるシワの発生を抑制する画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
フレキシブル画像表示装置を構成する光学積層体は、屈曲部に変形が残りやすく、この場合、反射像が歪曲して画像の視認性が悪くなる。また、屈曲により光学積層体に新たにカールが発生することがある。このカールは、屈曲軸に直交する光学積層体の端辺が反り上がったり、反り下がったりする現象であり、これを小さくすることが求められる。そこで本発明は、フレキシブル画像表示装置を構成しうる光学積層体であって、屈曲後に変形が視認されにくく、かつ、カールの発生を抑制することができる光学積層体を提供することを目的とする。また、そのような光学積層体を備えるフレキシブル画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、前面板と、第1の粘着剤層と、円偏光板と、第2の粘着剤層と、背面板と、をこの順に備え、温度60℃、相対湿度90%の環境で求めた第1の粘着剤層及び第2の粘着剤層のひずみ(%)−応力(kPa)曲線における原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値の差の絶対値が0.8以下である、光学積層体を提供する。
この光学積層体は、第1の粘着剤層の当該傾き(kPa)の値が0.15〜0.9であり、かつ、第2の粘着剤層の当該傾き(kPa)の値が0.1〜0.9であることが好ましい。
この光学積層体は、前面板が厚さが5〜50μmであるガラス製の板状体を備えていてもよい。
また、本発明は、上記の光学積層体を備え、背面板が画像表示素子を含むフレキシブル画像表示装置を提供する。
本発明によれば、フレキシブル画像表示装置を構成しうる光学積層体であって、屈曲後に変形が視認されにくく、かつ、カールの発生を抑制することができる光学積層体を提供することができる。また、そのような光学積層体を備えるフレキシブル画像表示装置を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の光学積層体は、その一実施形態としてフレキシブル画像表示装置を構成し、例えば有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(無機EL)表示装置、液晶表示装置、電界発光表示装置等である。このフレキシブル画像表示装置はタッチセンサを備えることでタッチパネル機能を有していてもよい。
<光学積層体>
図1に示されているとおり、本実施形態の光学積層体1は、フレキシブル画像表示装置にみられるように、平面状のものを二つに折り畳むことを想定したものである。図1(A),(B)に示されているとおり、本実施形態の光学積層体1は、平面視で矩形をなし、前面板2と、第1の粘着剤層3と、円偏光板4と、第2の粘着剤層5と、背面板6とがこの順に積層されてなり、その全体として可撓性を有するものである。
図1に示されているとおり、本実施形態の光学積層体1は、フレキシブル画像表示装置にみられるように、平面状のものを二つに折り畳むことを想定したものである。図1(A),(B)に示されているとおり、本実施形態の光学積層体1は、平面視で矩形をなし、前面板2と、第1の粘着剤層3と、円偏光板4と、第2の粘着剤層5と、背面板6とがこの順に積層されてなり、その全体として可撓性を有するものである。
光学積層体1の矩形の大きさは、例えば一辺の長さが10mm以上600mm以下であることができ、短辺と長辺とを有する場合は、例えば短辺の長さが10mm以上300mm以下であり、長辺の長さが50mm以上600mm以下である。光学積層体1の厚さは、例えば100μm以上500μm以下である。
光学積層体1は、任意の箇所において屈曲させることができる。ここで「屈曲」とは、面状のものが折れ曲がることをいう。折れ曲がり部分の屈曲半径は15mm以下であってもよく、10mm以下であってもよく、5mm以下であってもよい。屈曲半径は、例えば、0.5mm〜5.0mmの範囲内である。図1に示されているとおり、光学積層体1の中央部分に屈曲軸8を設定した場合、前面板2を有する側が内側面となるように光学積層体1を屈曲させることにより、屈曲軸8を中心とする両翼の前面板を有する側同士を互いに略平行となるように対向(対面)させることができる。この対向状態において、前面板を有する側同士は接触していてもよく、接触していなくてもよい。また「屈曲」には、特記しない限り内面の角度が0度より大きく180度未満である屈折の形態が含まれ、かつ内面の屈曲半径がゼロに近似、又は内面の屈折角が0度である形態が含まれる。
(屈曲試験)
光学積層体1は、屈曲させた屈曲状態から平面状態に戻したときに、屈曲軸8の近傍に段差ができにくいことが好ましい。具体的には、屈曲軸8を中心として前面板2を有する側同士の表面間距離(対向距離)=3.0mm(屈曲半径=1.5mm)で対向するように屈曲させた状態で温度60℃、相対湿度(RH)90%の条件下で6時間静置する。このとき、屈曲状態を保持しやすくするため、前面板2を有する側同士の間には3.0mmの厚さを有する治具を挟んでおくことが好ましい。そして、光学積層体1を屈曲前の状態に戻す。そして、前面板2を有する側が上向きとなるように、平らな面に載置する。
光学積層体1は、屈曲させた屈曲状態から平面状態に戻したときに、屈曲軸8の近傍に段差ができにくいことが好ましい。具体的には、屈曲軸8を中心として前面板2を有する側同士の表面間距離(対向距離)=3.0mm(屈曲半径=1.5mm)で対向するように屈曲させた状態で温度60℃、相対湿度(RH)90%の条件下で6時間静置する。このとき、屈曲状態を保持しやすくするため、前面板2を有する側同士の間には3.0mmの厚さを有する治具を挟んでおくことが好ましい。そして、光学積層体1を屈曲前の状態に戻す。そして、前面板2を有する側が上向きとなるように、平らな面に載置する。
そして、光学積層体1の屈曲軸8近傍の断面形状において、最低高さ位置、及び、屈曲軸を中心としてその両翼における最高高さ位置(段差1,段差2)の平均値を求め、その差を「段差」とする。また、両翼における最高高さ位置同士の水平距離を「幅」とする。このとき、「段差」は560μm以下であることが好ましく、520μm以下であることがより好ましく、460μm以下であることが更に好ましい。「幅」は、15mm以上であることが好ましく、18mm以上であることがより好ましく、20mm以上であることが更に好ましい。「段差/幅」(μm/mm)比は、30以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましく、23以下であることが更に好ましい。なお、この高さ位置や幅の測定は、Ammon Tech 社の三次元測定器(model名:PREMIUM−600C)を用いて最表面の段差1、段差2と幅を測定した。N=5を測定して平均値を求める。
<第1の粘着剤層、第2の粘着剤層>
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5は、それぞれについて、温度60℃、相対湿度90%の環境でひずみ(%)−応力(kPa)曲線を求め、更に、その原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値を求めたとき、それらの差の絶対値が0.8以下である。この絶対値は、0.6以下であることが好ましく、0.3以下であることが更に好ましい。この絶対値は、0.0超であってもよいし、0.05以上であってもよい。これらの値をとることにより、光学積層体1は屈曲後に変形が残らず、かつ、カールの発生を抑制することができる。
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5は、それぞれについて、温度60℃、相対湿度90%の環境でひずみ(%)−応力(kPa)曲線を求め、更に、その原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値を求めたとき、それらの差の絶対値が0.8以下である。この絶対値は、0.6以下であることが好ましく、0.3以下であることが更に好ましい。この絶対値は、0.0超であってもよいし、0.05以上であってもよい。これらの値をとることにより、光学積層体1は屈曲後に変形が残らず、かつ、カールの発生を抑制することができる。
粘着剤層を引張試験に供したとき、ひずみを横軸に、応力を縦軸にとったひずみ−応力曲線を描くことができる。一般に、ひずみが大きくなるにつれて粘着剤層に生じる応力も大きくなり、粘着剤層に凝集破壊が起こる直前に応力は最大となる。温度60℃、相対湿度90%の環境で求めた粘着剤層のひずみ−応力曲線において原点から最大応力値までの傾きGとは、(最大応力値)/(応力が最大となるときのひずみ)で表される。Gは、粘着剤層が弾性変形したときの応力変化だけでなく塑性変形したときの応力変化までを反映しており、粘着剤層が凝集破壊するまでの耐久性の指標となり得る。Gが大きいとき、粘着剤層のひずみに対して生じる応力は大きく、粘着剤層は凝集力に優れる。Gが小さいとき、粘着剤層のひずみに対して生じる応力は小さく、粘着剤層は変形しやすい。Gは、後述する実施例の欄に記載の方法に従って求めることができる。
第1の粘着剤層3の上記傾き(kPa)の値は0.15〜0.9であることが好ましく、0.2〜0.6であることがより好ましく、0.2〜0.5であることが更に好ましい。また、第2の粘着剤層5の上記傾き(kPa)の値は0.1〜0.9であることが好ましく、0.1〜0.6であることがより好ましく、0.2〜0.5であることが更に好ましい。
Gは、粘着剤層に用いられる粘着剤組成物に含まれるベースポリマーを構成するモノマーの種類及び配合量;重合開始剤、架橋剤その他の添加剤の種類及び配合量;活性エネルギー線、熱その他の架橋度を変化させる要因等を調整することにより、所望の数値範囲とすることができる。例えば粘着剤組成物に含まれるベースポリマーが、反応性官能基を有するモノマーに由来する構造単位を多く含むとき、Gは大きくなる傾向にある。反応性官能基としては、例えば水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、及びエポキシ基等が挙げられる。
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5は、いずれも1層からなるものであってもよく、2層以上からなるものであってもよいが、好ましくは1層からなるものである。第2の粘着剤層5は、以下に述べる粘着剤組成物の組成及び配合成分、厚さ等において、第1の粘着剤層3と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5は、(メタ)アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂を主成分(ベースポリマー)とする粘着剤組成物から構成することができる。第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5を構成する粘着剤組成物としては、透明性、耐候性、耐熱性等に優れる(メタ)アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型又は熱硬化型であってもよい。
粘着剤組成物に用いられる(メタ)アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステルの1種又は2種以上をモノマーとする重合体又は共重合体が好適に用いられる。ベースポリマーには、極性モノマーを共重合させることが好ましい。極性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸化合物、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル化合物、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル化合物、(メタ)アクリルアミド化合物、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート化合物、グリシジル(メタ)アクリレート化合物等の、カルボキシル基、水酸基、アミド基、アミノ基、エポキシ基等を有するモノマーを挙げることができる。(メタ)アクリル系樹脂を構成するモノマーとして、ベンゾイル基を持つ光反応性化合物を用いることもでき、韓国公開特許10−2019−0005427に化学式1として記載された化合物が例示される。このような光反応性化合物は、追加的な光硬化により活性化されて追加架橋が誘導されるため、耐久性を向上させることができる。
粘着剤組成物は、上記ベースポリマーのみを含むものであってもよいが、通常は架橋剤をさらに含有する。架橋剤としては、2価以上の金属イオンであって、カルボキシル基との間でカルボン酸金属塩を形成する金属イオン、カルボキシル基との間でアミド結合を形成するポリアミン化合物、カルボキシル基との間でエステル結合を形成するポリエポキシ化合物又はポリオール、カルボキシル基との間でアミド結合を形成するポリイソシアネート化合物が例示される。架橋剤は、好ましくはポリイソシアネート化合物である。
活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物は、紫外線や電子線のような活性エネルギー線の照射を受けて硬化する性質を有しており、活性エネルギー線照射前においても粘着性を有してフィルム等の被着体に密着させることができ、活性エネルギー線の照射によって硬化して密着力の調整ができる性質を有する。活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物は、紫外線硬化型であることが好ましい。活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物は、ベースポリマー、架橋剤に加えて、活性エネルギー線重合性化合物をさらに含有する。必要に応じて、光重合開始剤、光増感剤等を含有させてもよい。
活性エネルギー線重合性化合物としては、例えば分子内に少なくとも1個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートモノマー;官能基含有化合物を2種以上反応させて得られ、分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートオリゴマー等の(メタ)アクリロイルオキシ基含有化合物等の(メタ)アクリル系化合物が挙げられる。粘着剤組成物は、活性エネルギー線重合性化合物を、粘着剤組成物の固形分100質量部に対して0.1質量部以上含むことができ、10質量部以下、5質量部以下又は2質量部以下含むことができる。
光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等が挙げられる。光重合開始剤は、1種又は2種以上を含むことができる。粘着剤組成物が光重合開始剤を含むとき、その全含有量は、例えば粘着剤組成物の固形分100質量部に対し0.01質量部以上3.0質量部以下であってよい。
粘着剤組成物は、光散乱性を付与するための微粒子、ビーズ(樹脂ビーズ、ガラスビーズ等)、ガラス繊維、ベースポリマー以外の樹脂、粘着性付与剤、充填剤(金属粉やその他の無機粉末等)、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、着色剤、消泡剤、腐食防止剤、光重合開始剤等の添加剤を含むことができる。
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5は、上記粘着剤組成物の有機溶剤希釈液を基材上に塗布し、乾燥させることにより形成することができる。第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5は、粘着剤組成物を用いて形成された粘着シートを用いて形成することもできる。活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物を用いた場合は、形成された粘着剤層に、活性エネルギー線を照射することにより所望の硬化度を有する粘着剤層とすることができる。
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5の厚さは、特に限定されないが、例えば1μm以上100μm以下であることが好ましく、3μm以上50μm以下であることがより好ましく、20μm以上であってもよい。
第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5の凝集力を向上させる観点から、第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5を厚さ150μmの基準粘着剤層としたときに、温度25℃でのせん断弾性率は、好ましくは0.01MPa以上であり、より好ましくは0.02MPa以上であり、好ましくは0.50MPa以下であり、より好ましくは0.10MPa以下であり、0.08MPa以下であってもよい。貯蔵弾性率は、粘弾性測定装置(MCR−301、Anton Paar社)を使用して測定することができる。粘着剤層を、厚みが150μmとなるように複数枚積層してガラス板に接合後、測定チップと接着した状態で−20℃から100℃の温度領域で周波数1.0Hz、変形量1%、昇温速度5℃/分の条件下にて測定を行うことができる。第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5のせん断弾性率がこの範囲であるとき、光学積層体1は、屈曲しても凝集破壊を起こしにくく、気泡も発生しにくい。せん断弾性率は、粘着剤組成物に含まれるベースポリマーを構成するモノマーの種類及び含有量、添加剤、架橋度等を変更することによって調整することができる。
本実施形態の光学積層体1の基本構成は以上のとおりである。従来、フレキシブル画像表示装置を構成する光学積層体は、屈曲部に変形が残りやすく、この場合、反射像が歪曲して画像の視認性が悪くなり、また、屈曲により光学積層体に新たにカールが発生することがあったところ、本実施形態の光学積層体1によれば、屈曲後に変形が残らず、かつ、カールの発生を抑制することができる。
<その他の構成>
以下、光学積層体1を構成する各部材のより詳細な構成や材料について説明する。
以下、光学積層体1を構成する各部材のより詳細な構成や材料について説明する。
(前面板)
前面板2は、光を透過可能な板状体であれば材料及び厚さは限定されることはなく、1層のみから構成されていてもよく、2層以上から構成されていてもよい。その例としては、樹脂製の板状体(例えば樹脂板、樹脂シート、樹脂フィルム等)、ガラス製の板状体(例えばガラス板、ガラスフィルム等)、樹脂製の板状体とガラス製の板状体との積層体が挙げられる。前面板は、表示装置の最表面を構成する層であることができ、ウィンドウフィルムとしての機能を有していてよい。
前面板2は、光を透過可能な板状体であれば材料及び厚さは限定されることはなく、1層のみから構成されていてもよく、2層以上から構成されていてもよい。その例としては、樹脂製の板状体(例えば樹脂板、樹脂シート、樹脂フィルム等)、ガラス製の板状体(例えばガラス板、ガラスフィルム等)、樹脂製の板状体とガラス製の板状体との積層体が挙げられる。前面板は、表示装置の最表面を構成する層であることができ、ウィンドウフィルムとしての機能を有していてよい。
前面板2の厚さは、例えば10μm以上1,000μm以下であってよく、好ましくは20μm以上500μm以下であり、より好ましくは30μm以上300μm以下であり、30μm以上100μm以下であってもよい。この厚さは、後述する偏光子や保護フィルム等の厚さと同様に、薄膜厚さ測定器(model:デジタルゲージスタンド(DZ−501、ソニー社製))によって測定することができる。
前面板2が樹脂製の板状体である場合、樹脂製の板状体は、光を透過可能なものであれば限定されることはない。樹脂としては、例えばトリアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリ(メタ)アクリル、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアミドイミド等の高分子で形成されたフィルムが挙げられる。これらの高分子は、単独で又は2種以上混合して用いることができる。強度及び透明性向上の観点から好ましくはポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の高分子で形成された樹脂フィルムである。樹脂製の板状体の厚さは、例えば10μm以上1,000μm以下であってよく、好ましくは20μm以上500μm以下であり、より好ましくは30μm以上300μm以下であり、100μm以下であってもよい。
前面板2は、基材フィルムの少なくとも一方の面にハードコート層を設けて硬度をより向上させたフィルムであってよい。基材フィルムとしては、上記樹脂からできたフィルムを用いることができる。ハードコート層は、基材フィルムの一方の面に形成されていてもよいし、両方の面に形成されていてもよい。ハードコート層を設けることにより、硬度及び耐スクラッチ性を向上させた樹脂フィルムとすることができる。ハードコート層は、例えば紫外線硬化型樹脂の硬化層である。紫外線硬化型樹脂としては、例えばアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アミド系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。ハードコート層は、硬度を向上させるために、添加剤を含んでいてもよい。添加剤は限定されることはなく、無機系微粒子、有機系微粒子、又はこれらの混合物が挙げられる。
前面板2がガラス製の板状体である場合、その板状体は超薄型ガラス(Ultra−Thin Glass:UTG)であってもよい。超薄型ガラスの厚さは5〜50μmであることが好ましい。市販されているガラス板はエッチングを行うことで薄型化することができ、その程度によりガラス板の厚さを調整して超薄型ガラスを得ることができる。
(円偏光板)
本実施形態の円偏光板4は、円偏光板(λ/4板)であってもよく、楕円偏光板であってもよい。つまり、本実施形態における「円偏光板」は、円偏光板と楕円偏光板とを包含する概念である。円偏光板4は、偏光子を有する直線偏光板と位相差フィルムとが積層されてなるものである。
本実施形態の円偏光板4は、円偏光板(λ/4板)であってもよく、楕円偏光板であってもよい。つまり、本実施形態における「円偏光板」は、円偏光板と楕円偏光板とを包含する概念である。円偏光板4は、偏光子を有する直線偏光板と位相差フィルムとが積層されてなるものである。
・直線偏光板
直線偏光板は、偏光子とその片面又は両面に積層された保護フィルムとを備える。直線偏光板としては、二色性色素を吸着させた延伸フィルム、又は二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させたフィルムを偏光子として含むフィルム等が挙げられる。二色性色素として、具体的には、ヨウ素や二色性の有機染料が用いられる。二色性有機染料には、C.I. DIRECT RED 39等のジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ等の化合物からなる二色性直接染料が包含される。二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子としては、液晶性を有する二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を塗布し硬化させて得られる層等の重合性液晶化合物の硬化物を含む偏光子が挙げられる。二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子は、二色性色素を吸着させた延伸フィルム又は延伸層に比べて、屈曲方向に制限がないため好ましい。
直線偏光板は、偏光子とその片面又は両面に積層された保護フィルムとを備える。直線偏光板としては、二色性色素を吸着させた延伸フィルム、又は二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させたフィルムを偏光子として含むフィルム等が挙げられる。二色性色素として、具体的には、ヨウ素や二色性の有機染料が用いられる。二色性有機染料には、C.I. DIRECT RED 39等のジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ等の化合物からなる二色性直接染料が包含される。二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子としては、液晶性を有する二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を塗布し硬化させて得られる層等の重合性液晶化合物の硬化物を含む偏光子が挙げられる。二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子は、二色性色素を吸着させた延伸フィルム又は延伸層に比べて、屈曲方向に制限がないため好ましい。
(1)延伸フィルム又は延伸層である偏光子
二色性色素を吸着させた延伸フィルムである偏光子は、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造することができる。偏光子の厚さは、例えば2μm以上40μm以下である。偏光子の厚さは5μm以上であってもよく、20μm以下、15μm以下、さらには10μm以下であってもよい。
二色性色素を吸着させた延伸フィルムである偏光子は、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造することができる。偏光子の厚さは、例えば2μm以上40μm以下である。偏光子の厚さは5μm以上であってもよく、20μm以下、15μm以下、さらには10μm以下であってもよい。
ポリビニルアルコール系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することによって得られる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他の単量体との共重合体が用いられる。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有する(メミド類等が挙げられる。
ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常85モル%以上100モル%以下程度であり、好ましくは98モル%以上である。ポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール又はポリビニルアセタールを使用することができる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常1000以上10000以下であり、好ましくは1500以上5000以下である。
二色性色素を吸着させた延伸層である偏光子は、通常、上記ポリビニルアルコール系樹脂を含む塗布液を基材フィルム上に塗布する工程、得られた積層フィルムを一軸延伸する工程、一軸延伸された積層フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させて偏光子とする工程、二色性色素が吸着されたフィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造することができる。二色性色素を吸着させた延伸層である偏光子は、必要に応じて基材フィルムを偏光子から剥離除去してもよい。基材フィルムの材料及び厚さは、後述する熱可塑性樹脂フィルムの材料及び厚さと同様であってよい。
延伸フィルム又は延伸層である偏光子は、その片面又は両面に熱可塑性樹脂フィルムが貼合されている形態で積層体に組み込まれてもよい。この熱可塑性樹脂フィルムは、偏光子用の保護フィルム、又は位相差フィルムとして機能し得る。熱可塑性樹脂フィルムは、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂等)、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂等)等のポリオレフィン系樹脂;トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂;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、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;又はこれらの混合物等からなるフィルムであることができる。
熱可塑性樹脂フィルムは位相差を有していても、有していなくてもよい。熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、薄型化の観点から、通常300μm以下であり、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下であり、なおさらに好ましくは60μm以下である。熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、通常5μm以上であり、好ましくは10μm以上である。熱可塑性樹脂フィルムは、例えば、接着剤層を用いて偏光子に貼合することができる。
(2)二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子
二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子としては、液晶性を有する重合性の二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を基材フィルムに塗布し硬化させて得られる層等の重合性液晶化合物の硬化物を含む偏光子が挙げられる。
二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子としては、液晶性を有する重合性の二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を基材フィルムに塗布し硬化させて得られる層等の重合性液晶化合物の硬化物を含む偏光子が挙げられる。
二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子は、必要に応じて基材フィルムを偏光子から剥離除去してもよい。基材フィルムの材料及び厚さは、上述した熱可塑性樹脂フィルムの材料及び厚さと同様であってよい。偏光子は、配向膜を備えてもよい。配向膜は、剥離されてもよい。
二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子は、その片面又は両面に熱可塑性樹脂フィルムが貼合されている形態で光学積層体に組み込まれてもよい。熱可塑性樹脂フィルムとしては、延伸フィルム又は延伸層である偏光子に用い得る熱可塑性樹脂フィルムと同様のものを用いることができる。熱可塑性樹脂フィルムは、例えば、接着剤層を用いて偏光子に貼合することができる。
二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子は、その片面又は両面に、保護層としてオーバーコート(OC)層が形成されてもよい。光硬化性樹脂や水溶性ポリマー等が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、(メタ)アクリルウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。水溶性ポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリルアミド系ポリマー;ポリビニルアルコール、及びエチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、(メタ)アクリル酸又はその無水物−ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系ポリマー;カルボキシビニル系ポリマー;ポリビニルピロリドン;デンプン類;アルギン酸ナトリウム;ポリエチレンオキシド系ポリマー等が挙げられる。OC層の厚さは、20μm以下であることが好ましくは、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましく、5μm以下であってもよく、また、0.05μm以上であり、0.5μm以上であってもよい。
二色性色素及び重合性化合物を含む組成物を塗布し硬化させてなる偏光子の厚さは、通常10μm以下であり、好ましくは0.5μm以上8μm以下であり、より好ましくは1μm以上5μm以下である。
直線偏光板に後述の位相差フィルム(例えば、位相差層としてλ/4板を含む位相差フィルム)を積層し、円偏光板を得ることができる。このとき、偏光子の吸収軸とλ/4板の遅相軸とのなす角度は、45°±10°であることができる。
・位相差フィルム
位相差フィルムは、1層又は2層以上の位相差層を含むことができる。位相差層としては、λ/4板やλ/2板のようなポジティブAプレート、及びポジティブCプレートであることができる。λ/4板は、逆波長分散性であってもよい。位相差層がλ/2板を含む場合、直線偏光層側から順にλ/2板及びλ/4板を積層する。位相差層がポジティブCプレートを含む場合、直線偏光層側から順にλ/4板及びポジティブCプレートを積層してもよく、直線偏光板側から順にポジティブCプレート及びλ/4板を積層してもよい。
位相差フィルムは、1層又は2層以上の位相差層を含むことができる。位相差層としては、λ/4板やλ/2板のようなポジティブAプレート、及びポジティブCプレートであることができる。λ/4板は、逆波長分散性であってもよい。位相差層がλ/2板を含む場合、直線偏光層側から順にλ/2板及びλ/4板を積層する。位相差層がポジティブCプレートを含む場合、直線偏光層側から順にλ/4板及びポジティブCプレートを積層してもよく、直線偏光板側から順にポジティブCプレート及びλ/4板を積層してもよい。
位相差層は、上記の保護フィルムの材料として例示をした樹脂材料から形成されてもよいし、重合性液晶化合物が硬化した層から形成されてもよい。位相差層は、さらに配向膜や基材フィルムを含んでいてもよく、λ/4板とλ/2板とを貼合するための貼合層を有していてもよい。貼合層は粘着剤層又は接着剤層であり、上記した粘着剤組成物や公知の接着剤組成物を用いて形成することができる。
位相差フィルム全体の厚さは特に限定されないが、例えば1μm以上50μm以下とすることができる。
(背面板)
背面板6としては、光を透過可能な板状体、又は通常の表示装置に用いられる構成要素等を用いることができる。背面板6に用いる通常の表示装置に用いられる構成要素としては、例えばセパレータ、タッチセンサパネル、有機EL表示素子等が挙げられる。表示装置における構成要素の積層順としては、例えば前面板/円偏光板/セパレータ、前面板/円偏光板/有機EL表示素子、前面板/円偏光板/タッチセンサパネル/有機EL表示素子、前面板/タッチセンサパネル/円偏光板/有機EL表示素子等が挙げられる。背面板6は、タッチセンサパネルであることが好ましい。
背面板6としては、光を透過可能な板状体、又は通常の表示装置に用いられる構成要素等を用いることができる。背面板6に用いる通常の表示装置に用いられる構成要素としては、例えばセパレータ、タッチセンサパネル、有機EL表示素子等が挙げられる。表示装置における構成要素の積層順としては、例えば前面板/円偏光板/セパレータ、前面板/円偏光板/有機EL表示素子、前面板/円偏光板/タッチセンサパネル/有機EL表示素子、前面板/タッチセンサパネル/円偏光板/有機EL表示素子等が挙げられる。背面板6は、タッチセンサパネルであることが好ましい。
[タッチセンサパネル]
タッチセンサパネルは、タッチされた位置を検出可能なセンサ(すなわちタッチセンサ)を有するパネルであれば、限定されない。タッチセンサの検出方式は限定されることはなく、抵抗膜方式、静電容量結合方式、光センサ方式、超音波方式、電磁誘導結合方式、表面弾性波方式等のタッチセンサパネルが例示される。低コストであることから、抵抗膜方式、静電容量結合方式のタッチセンサパネルが好適に用いられる。
タッチセンサパネルは、タッチされた位置を検出可能なセンサ(すなわちタッチセンサ)を有するパネルであれば、限定されない。タッチセンサの検出方式は限定されることはなく、抵抗膜方式、静電容量結合方式、光センサ方式、超音波方式、電磁誘導結合方式、表面弾性波方式等のタッチセンサパネルが例示される。低コストであることから、抵抗膜方式、静電容量結合方式のタッチセンサパネルが好適に用いられる。
抵抗膜方式のタッチセンサの一例として、互いに対向配置された一対の基板と、それら一対の基板の間に挟持された絶縁性スペーサーと、各基板の内側の前面に抵抗膜として設けられた透明導電膜と、タッチ位置検知回路とにより構成されている部材が挙げられる。抵抗膜方式のタッチセンサを設けた画像表示装置においては、前面板の表面がタッチされると、対向する抵抗膜が短絡して、抵抗膜に電流が流れる。タッチ位置検知回路が、このときの電圧の変化を検知し、タッチされた位置が検出される。
静電容量結合方式のタッチセンサの一例としては、基板と、基板の全面に設けられた位置検出用透明電極と、タッチ位置検知回路とにより構成されている部材が挙げられる。静電容量結合方式のタッチセンサを設けた画像表示装置においては、前面板の表面がタッチされると、タッチされた点で人体の静電容量を介して透明電極が接地される。タッチ位置検知回路が、透明電極の接地を検知し、タッチされた位置が検出される。
タッチセンサパネルの厚みは、例えば5μm以上2000μm以下であってよく、好ましくは5μm以上100μm以下、さらに好ましくは5μm以上50μm以下である。
タッチセンサパネルは、基材フィルム上にタッチセンサのパターンが形成された部材であってよい。基材フィルムの例示は、上述の熱可塑性樹脂フィルムの説明における例示と同じであってよい。また、タッチセンサパネルは、基材フィルムから粘着剤層を介して被着体に転写されたものであってもよい。タッチセンサパターンの厚みは、例えば1μm以上20μm以下であってよい。
画像表示素子は、タッチセンサパネルを伴っていてもよい。タッチセンサパネルとしては、タッチされた位置を検出可能なセンサであれば、検出方式は限定されることはなく、抵抗膜方式、静電容量結合方式、光センサ方式、超音波方式、電磁誘導結合方式、表面弾性波方式等のタッチセンサパネルが例示される。低コストであることから、抵抗膜方式、静電容量結合方式のタッチセンサパネルが好適に用いられる。
(他の粘着剤層)
本実施形態の光学積層体1には、第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5以外に、直線偏光板と位相差フィルムとの貼合に用いる粘着剤層、及び、位相差フィルム中の上記貼合層としての粘着剤層のように、他の粘着剤層が用いられている。これらの粘着剤層を形成するための粘着剤組成物としては、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリビニルエーテル系ポリマー、ゴム系ポリマー等のポリマーを主成分として含むものであればよい。ここで「主成分」とは、粘着剤組成物の全固形分のうち50質量%以上を含む成分をいう。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型、熱硬化型であってもよい。
本実施形態の光学積層体1には、第1の粘着剤層3及び第2の粘着剤層5以外に、直線偏光板と位相差フィルムとの貼合に用いる粘着剤層、及び、位相差フィルム中の上記貼合層としての粘着剤層のように、他の粘着剤層が用いられている。これらの粘着剤層を形成するための粘着剤組成物としては、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリビニルエーテル系ポリマー、ゴム系ポリマー等のポリマーを主成分として含むものであればよい。ここで「主成分」とは、粘着剤組成物の全固形分のうち50質量%以上を含む成分をいう。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型、熱硬化型であってもよい。
活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物とは、紫外線や電子線のような活性エネルギー線の照射を受けて硬化する性質を有しており、活性エネルギー線照射前においても粘着性を有してフィルム等の被着体に密着させることができ、活性エネルギー線の照射によって硬化して密着力の調整ができる性質を有する粘着剤組成物である。活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物は、紫外線硬化型であることが好ましい。活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物は、ベースポリマー、架橋剤に加えて、活性エネルギー線重合性化合物をさらに含有する。さらに必要に応じて、光重合開始剤や光増感剤等を含有させることもある。
粘着剤層は、上記粘着剤組成物の有機溶剤希釈液を基材上に塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
粘着剤層の厚さは、例えば3μm以上100μm以下であることが好ましく、5μm以上50μm以下であることがより好ましく、20μm以下であってもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では光学積層体の平面視形状を90°の頂点を有する矩形としたが、頂点は丸みを帯びていてもよく、辺には凹みを有していてもよい。また、矩形に限られず、円形その他の形状であってもよい。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
<粘着剤層の製造>
窒素ガスが還流して温度調節が容易になるように冷却装置を設置した1Lの反応器に、表1に示すアクリル酸2−エチルヘキシル(2−EHA)、アクリル酸n−ブチル(n−BA)、アクリル酸2−プロピルヘプチル(2−PHA)、アクリル酸(AA)、アクリル酸ベヘニル(C22A)、アクリル酸オクチルデシル(ODA)からなるモノマー混合物を投入した。酸素を除去するため、窒素ガスを1時間還流した後、溶液を60℃に維持した。上記モノマー混合物を均一に混合した後、表1に示す配合量で、光重合開始剤ベンジルジメチルケタール(I−651)及び1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(I−184)を投入した。攪拌しながらUVランプ(10mW)を照射して、アクリル系重合体(ポリマーA、ポリマーB、ポリマーC、ポリマーD)を製造した。
窒素ガスが還流して温度調節が容易になるように冷却装置を設置した1Lの反応器に、表1に示すアクリル酸2−エチルヘキシル(2−EHA)、アクリル酸n−ブチル(n−BA)、アクリル酸2−プロピルヘプチル(2−PHA)、アクリル酸(AA)、アクリル酸ベヘニル(C22A)、アクリル酸オクチルデシル(ODA)からなるモノマー混合物を投入した。酸素を除去するため、窒素ガスを1時間還流した後、溶液を60℃に維持した。上記モノマー混合物を均一に混合した後、表1に示す配合量で、光重合開始剤ベンジルジメチルケタール(I−651)及び1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(I−184)を投入した。攪拌しながらUVランプ(10mW)を照射して、アクリル系重合体(ポリマーA、ポリマーB、ポリマーC、ポリマーD)を製造した。
用いた化合物の入手先は以下のとおりである。
2−EHA:東京化成工業株式会社、日本
n−BA:東京化成工業株式会社、日本
2−PHA:BASF、ドイツ
AA:東京化成工業株式会社、日本
C22A:東京化成工業株式会社、日本
ODA:Miwon specialty chemical、韓国
I−651:BASF、ドイツ
I−184:BASF、ドイツ
2−EHA:東京化成工業株式会社、日本
n−BA:東京化成工業株式会社、日本
2−PHA:BASF、ドイツ
AA:東京化成工業株式会社、日本
C22A:東京化成工業株式会社、日本
ODA:Miwon specialty chemical、韓国
I−651:BASF、ドイツ
I−184:BASF、ドイツ
得られたそれぞれのアクリル系重合体100質量部に対して、アクリル酸イソデシル(IDA)1.5質量部と1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(I−184)0.05質量部とを混合し、粘着剤組成物を調製した。それぞれの粘着剤組成物をシリコーン離型処理された離型フィルムA(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)上に厚さが25μmになるように塗布した。その上に別の離型フィルムB(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)を接合し、UV照射を行い、離型フィルムA/粘着剤層/離型フィルムBからなる粘着シートを作製した。UV照射の条件は、積算光量400mJ/cm2、照度1.8mW/cm2(UVV基準)とした。表2に、各アクリル系重合体と各粘着剤層との対応関係を示す。また、表2には、以下の方法にて求めた「G」を併せて示す。
<原点から最大応力値までの傾きG>
粘着剤層A〜Dを用いて、温度60℃、相対湿度90%の環境で測定したひずみ(%)−応力(kPa)曲線における原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値(「G」)を求めた。これには動的機械分析装置(DMA、Q−800、TA Instruments社製)を使用した引張試験を行った。まず、図2に示すように、粘着剤層を介して2つのポリカーボネート(PC)バー101,101の端部同士を接合した試験片を準備した。粘着剤層102の形状は、幅×長さ×厚さが6mm×10mm×25μmであり、PCバー101,101の形状は、幅×長さ×厚さが6mm×20mm×1mmであった。粘着剤層102とPCバー101,101との接着面積は、幅×長さが6mm×10mmであった。試験片のPCバー501の両端部の長さ5mmの領域Aを治具固定部位として、ここに治具を取り付け、片方の治具を固定した。もう片方の治具をもう片方の治具固定部位である領域Aの部分に取り付け、温度60℃、相対湿度90%の環境下、100μm/分の速度で引っ張り、ひずみ(%)−応力(MPa)曲線を作成した。得られたひずみ−応力曲線において、原点から応力が最大に至るまでの傾き(「G」)を計算した。
粘着剤層A〜Dを用いて、温度60℃、相対湿度90%の環境で測定したひずみ(%)−応力(kPa)曲線における原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値(「G」)を求めた。これには動的機械分析装置(DMA、Q−800、TA Instruments社製)を使用した引張試験を行った。まず、図2に示すように、粘着剤層を介して2つのポリカーボネート(PC)バー101,101の端部同士を接合した試験片を準備した。粘着剤層102の形状は、幅×長さ×厚さが6mm×10mm×25μmであり、PCバー101,101の形状は、幅×長さ×厚さが6mm×20mm×1mmであった。粘着剤層102とPCバー101,101との接着面積は、幅×長さが6mm×10mmであった。試験片のPCバー501の両端部の長さ5mmの領域Aを治具固定部位として、ここに治具を取り付け、片方の治具を固定した。もう片方の治具をもう片方の治具固定部位である領域Aの部分に取り付け、温度60℃、相対湿度90%の環境下、100μm/分の速度で引っ張り、ひずみ(%)−応力(MPa)曲線を作成した。得られたひずみ−応力曲線において、原点から応力が最大に至るまでの傾き(「G」)を計算した。
粘着剤層A〜Dとは別に、粘着剤層Eを製造した。ポリマーA〜Dを製造した装置と同様の装置を使用して、アクリル酸ブチル(BA)68質量部、メタアクリル酸メチル(MMA)30質量部、アクリル酸2−エチルヘキシル(2−EHA)1質量部、アクリル酸(AA)1質量部を重合させ、アクリル系重合体(ポリマーE)を製造した。このポリマーE100質量部に対して、架橋剤としてのコロネートL(東ソー社製)3質量部、シランカップリング剤としてのKBM−403(信越化学工業社製)0.5質量部を混合し、粘着剤組成物を調製した。この粘着剤組成物を離型処理された離型フィルムにアプリケータを利用して乾燥後の厚さが5μmになるように塗布した。塗布層を100℃で1分間乾燥して、粘着剤層Eを製造した。その後、粘着剤層上に、離型処理された別の離型フィルムを貼合した。その後、温度23℃、相対湿度50%の条件で7日間養生させて、粘着剤層Eを備える粘着シートを作製した。
<実施例1>
[直線偏光板]
基材としてトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚さ25μm)を準備した。その上に、配向膜形成用組成物をバーコート法により塗布した。塗膜を80℃で1分間乾燥した。次いで上記UV照射装置及びワイヤーグリッドを用いて、塗膜に偏光UVを照射し、塗膜に配向性能を付与した。露光量は100mJ/cm2(365nm基準)であった。ワイヤーグリッドは、UIS−27132##(ウシオ電機株式会社製)を用いた。このようにして、配向膜を形成した。配向膜の厚さは100nmであった。形成した配向膜上に、重合性液晶化合物及び二色性色素を含む偏光子形成用組成物をバーコート法により塗布した。塗膜を100℃で2分間加熱乾燥した後、室温まで冷却した。上記UV照射装置を用いて、積算光量1200mJ/cm2(365nm基準)で紫外線を、塗膜に照射することにより、偏光子を形成した。得られた偏光子の厚さは3μmであった。偏光子上に、ポリビニルアルコールと水とを含む組成物を、乾燥後の厚さが0.5μmとなるように塗工し、温度80℃で3分間乾燥して保護層(保護フィルム)を形成した。このようにして、基材/配向膜/偏光子/保護層の構成を有する直線偏光板を作製した。
[直線偏光板]
基材としてトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚さ25μm)を準備した。その上に、配向膜形成用組成物をバーコート法により塗布した。塗膜を80℃で1分間乾燥した。次いで上記UV照射装置及びワイヤーグリッドを用いて、塗膜に偏光UVを照射し、塗膜に配向性能を付与した。露光量は100mJ/cm2(365nm基準)であった。ワイヤーグリッドは、UIS−27132##(ウシオ電機株式会社製)を用いた。このようにして、配向膜を形成した。配向膜の厚さは100nmであった。形成した配向膜上に、重合性液晶化合物及び二色性色素を含む偏光子形成用組成物をバーコート法により塗布した。塗膜を100℃で2分間加熱乾燥した後、室温まで冷却した。上記UV照射装置を用いて、積算光量1200mJ/cm2(365nm基準)で紫外線を、塗膜に照射することにより、偏光子を形成した。得られた偏光子の厚さは3μmであった。偏光子上に、ポリビニルアルコールと水とを含む組成物を、乾燥後の厚さが0.5μmとなるように塗工し、温度80℃で3分間乾燥して保護層(保護フィルム)を形成した。このようにして、基材/配向膜/偏光子/保護層の構成を有する直線偏光板を作製した。
[前面板]
以下の二種類を作製して用いた。
・ポリアミドイミド系樹脂製の板状体(実施例1〜5、比較例1,2)
(ポリアミドイミドフィルム)
窒素ガス雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)14.67g(45.8mmol)及び水分量を200ppmに調製したN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)233.3gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAcに溶解させた。次に、フラスコに4,4’−オキシジフタル酸二無水物(OPDA)4.283g(13.8mmol)を加え、室温で16.5時間撹拌した。その後、4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC)1.359g(4.61mmol)及びテレフタロイルクロリド(TPC)5.609g(27.6mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに無水酢酸4.937g(48.35mmol)と4−ピコリン1.501g(16.12mmol)とを加え、室温で30分間撹拌後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。得られた反応液を室温まで冷却した後、メタノール360g及びイオン交換水170gを加えてポリアミドイミドの沈殿を得た。それをメタノール中に12時間浸漬し、濾過で回収してメタノールで洗浄した。次に、100℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、厚さ40μmのポリアミドイミド(PAI)樹脂を得た。
以下の二種類を作製して用いた。
・ポリアミドイミド系樹脂製の板状体(実施例1〜5、比較例1,2)
(ポリアミドイミドフィルム)
窒素ガス雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)14.67g(45.8mmol)及び水分量を200ppmに調製したN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)233.3gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAcに溶解させた。次に、フラスコに4,4’−オキシジフタル酸二無水物(OPDA)4.283g(13.8mmol)を加え、室温で16.5時間撹拌した。その後、4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC)1.359g(4.61mmol)及びテレフタロイルクロリド(TPC)5.609g(27.6mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに無水酢酸4.937g(48.35mmol)と4−ピコリン1.501g(16.12mmol)とを加え、室温で30分間撹拌後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。得られた反応液を室温まで冷却した後、メタノール360g及びイオン交換水170gを加えてポリアミドイミドの沈殿を得た。それをメタノール中に12時間浸漬し、濾過で回収してメタノールで洗浄した。次に、100℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、厚さ40μmのポリアミドイミド(PAI)樹脂を得た。
(ハードコート層形成用組成物)
多官能アクリレート(Miramer M340、Miwon Specialty Chemical製)30質量部と、ナノシリカゾルのプロピレングリコールモノメチルエーテル分散体(12nm、固形分40%)50質量部と、エチルアセテート17質量部と、光重合開始剤(Irgacure−184、Ciba Corporation製)2.7質量部と、フッ素系添加剤(KY1203、信越化学工業株式会社製)0.3質量部とを混合し、ハードコート層形成用組成物を得た。
多官能アクリレート(Miramer M340、Miwon Specialty Chemical製)30質量部と、ナノシリカゾルのプロピレングリコールモノメチルエーテル分散体(12nm、固形分40%)50質量部と、エチルアセテート17質量部と、光重合開始剤(Irgacure−184、Ciba Corporation製)2.7質量部と、フッ素系添加剤(KY1203、信越化学工業株式会社製)0.3質量部とを混合し、ハードコート層形成用組成物を得た。
(前面板の作製)
上記ハードコート層形成用組成物をポリアミドイミドフィルムの一方の面に塗工し、得られた塗膜を温度80℃で5分間乾燥し、UV照射装置(SPOT CURE SP−7、ウシオ電機株式会社製)を用いて、露光量500mJ/cm2(365nm基準)のUV光を照射してハードコート層を形成した。硬化後の厚さが10.0μmになるように塗工した。以上のようにして、ハードコート層/ポリアミドイミドフィルムの構成を有する前面板を得た。
上記ハードコート層形成用組成物をポリアミドイミドフィルムの一方の面に塗工し、得られた塗膜を温度80℃で5分間乾燥し、UV照射装置(SPOT CURE SP−7、ウシオ電機株式会社製)を用いて、露光量500mJ/cm2(365nm基準)のUV光を照射してハードコート層を形成した。硬化後の厚さが10.0μmになるように塗工した。以上のようにして、ハードコート層/ポリアミドイミドフィルムの構成を有する前面板を得た。
・ガラス製の板状体(実施例6,7)
ガラス板(Corning社製、厚さ400μm)を準備した。エッチングにより、このガラスを厚さが50μmとなるまで薄型化した。ガラスの化学強化処理を行い、超音波研磨とエンドミルを用いた切削研磨とによるガラスの面取りを行った。このようにして、厚さが50μmのガラス板(前面板)を作製した。
ガラス板(Corning社製、厚さ400μm)を準備した。エッチングにより、このガラスを厚さが50μmとなるまで薄型化した。ガラスの化学強化処理を行い、超音波研磨とエンドミルを用いた切削研磨とによるガラスの面取りを行った。このようにして、厚さが50μmのガラス板(前面板)を作製した。
[光学積層体]
実施例1として、前面板のハードコート層が積層された面とは反対側の面と、上で作製した粘着剤層Bを備える粘着シートの一方の離型フィルムを剥離して露出させた粘着剤層Bの面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。次いで、粘着シートのもう一方の離型フィルムを剥離して露出させた粘着剤層Bの面と、直線偏光板の基材(TACフィルム)側の面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。その後、直線偏光板の保護層側の面と、上で作製した粘着剤層Eを備える粘着シートの一方の離型フィルムを剥離して露出させた粘着剤層Eの面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。次に粘着剤層Eからもう一方の離型フィルムを剥離して粘着剤層Eを露出させた。このようにして、前面板/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層Eの構成を有する積層体を得た。
実施例1として、前面板のハードコート層が積層された面とは反対側の面と、上で作製した粘着剤層Bを備える粘着シートの一方の離型フィルムを剥離して露出させた粘着剤層Bの面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。次いで、粘着シートのもう一方の離型フィルムを剥離して露出させた粘着剤層Bの面と、直線偏光板の基材(TACフィルム)側の面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。その後、直線偏光板の保護層側の面と、上で作製した粘着剤層Eを備える粘着シートの一方の離型フィルムを剥離して露出させた粘着剤層Eの面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。次に粘着剤層Eからもう一方の離型フィルムを剥離して粘着剤層Eを露出させた。このようにして、前面板/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層Eの構成を有する積層体を得た。
重合性液晶化合物が硬化した層からなるλ/4板と重合性液晶化合物が硬化した層からなるポジティブC層とが、粘着剤層Eを介して積層された位相差フィルムを準備した。この位相差フィルムをλ/4板側が上記積層体の保護層側となるようにして粘着剤層Eを介して上記積層体上に積層し、円偏光板を作製した。λ/4板の遅相軸は、偏光子の吸収軸に対して45°であった。
その後、粘着剤層Bを備える別の粘着シートから一方の離型フィルムを剥離し、粘着剤層Bの面を露出させた。ポジティブC層の面と、粘着剤層Bの面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。次いで粘着剤層Bからもう一方の離型フィルムを剥離し、有機ELパネルの代用品(35μmのポリイミド(PI)フィルム/粘着剤層A/50μmのPIフィルム)を積層した。このようにして、前面板/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層B/有機ELパネルの代用品)の構成を有する実施例1の光学積層体を得た。
用いる粘着剤を変更しながら、上記実施例1と同様にして、以下の実施例2〜7、及び、比較例1〜2の光学積層体を作製した。以下の表記で「PAI」は上記で作製した「ハードコート層/ポリアミドイミドフィルムの構成を有する前面板」を意味し、「ガラス」は上記で作製した「厚さが50μmのガラス板」を意味している。
<実施例2>
前面板(PAI)/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例3>
前面板(PAI)/粘着剤層C/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例4>
前面板(PAI)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例5>
前面板(PAI)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層B/有機ELパネルの代用品
<実施例6>
前面板(ガラス)/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例7>
前面板(ガラス)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<比較例1>
前面板(PAI)/粘着剤層D/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<比較例2>
前面板(PAI)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層D/有機ELパネルの代用品
前面板(PAI)/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例3>
前面板(PAI)/粘着剤層C/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例4>
前面板(PAI)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例5>
前面板(PAI)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層B/有機ELパネルの代用品
<実施例6>
前面板(ガラス)/粘着剤層B/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<実施例7>
前面板(ガラス)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<比較例1>
前面板(PAI)/粘着剤層D/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層A/有機ELパネルの代用品
<比較例2>
前面板(PAI)/粘着剤層A/基材/配向膜/偏光子/保護層/粘着剤層E/(λ/4層)/粘着剤層E/ポジティブC層/粘着剤層D/有機ELパネルの代用品
実施例1〜7及び比較例1〜2の光学積層体を用いて、以下の各試験を行った。
<屈曲後の様子(屈曲試験)>
各光学積層体を20mm×110mmのサイズに切り出した後、図3(A)に示されているとおり、有機ELパネルの代用品側に厚さ2mmの二枚のガラス板201,201を粘着剤層を用いて貼り合わせた。二枚のガラス板201,201は光学積層体の半分の面積を有するものであり、粘着剤層202,202は厚さ25μmで光学積層体の中心線から両側に40mmずつ離して貼合した。これを平らな台に載置したとき、ガラス板201,201同士はその側面で接触する。光学積層体側が内側となるようにして光学積層体を中央部分の屈曲軸で折り曲げ(図3(B))、対向する面同士の距離を3.0mm(3.0mm厚のプレート使用、1.5R(図3には図示していない。))にすることで、「ガラス/粘着剤層/光学積層体(3.0mm厚のプレートを挟んだ‘U’字形状)/粘着剤層/ガラス」の測定用サンプルを準備した。温度60℃、相対湿度90%のオーブン内で6時間放置した後、折り曲げた部分である屈曲部の形状を確認した。
各光学積層体を20mm×110mmのサイズに切り出した後、図3(A)に示されているとおり、有機ELパネルの代用品側に厚さ2mmの二枚のガラス板201,201を粘着剤層を用いて貼り合わせた。二枚のガラス板201,201は光学積層体の半分の面積を有するものであり、粘着剤層202,202は厚さ25μmで光学積層体の中心線から両側に40mmずつ離して貼合した。これを平らな台に載置したとき、ガラス板201,201同士はその側面で接触する。光学積層体側が内側となるようにして光学積層体を中央部分の屈曲軸で折り曲げ(図3(B))、対向する面同士の距離を3.0mm(3.0mm厚のプレート使用、1.5R(図3には図示していない。))にすることで、「ガラス/粘着剤層/光学積層体(3.0mm厚のプレートを挟んだ‘U’字形状)/粘着剤層/ガラス」の測定用サンプルを準備した。温度60℃、相対湿度90%のオーブン内で6時間放置した後、折り曲げた部分である屈曲部の形状を確認した。
(段差、幅)
屈曲した光学積層体を開いて、前面板側が上を向くようにして平らな台に載置し、二次元測定機を用いてシワの形状を測定した。図4に示されているような断面形状において、最低高さ位置(H1)と、屈曲軸を中心としてその両翼における最高高さ位置(H21,H22)とのそれぞれの差の平均値を求め、その差を「段差」({(H21−H1)+(H22−H1)}/2)とした。また、両翼における最高高さ位置同士の水平距離(D)を「幅」とした。結果を表3に示す。
屈曲した光学積層体を開いて、前面板側が上を向くようにして平らな台に載置し、二次元測定機を用いてシワの形状を測定した。図4に示されているような断面形状において、最低高さ位置(H1)と、屈曲軸を中心としてその両翼における最高高さ位置(H21,H22)とのそれぞれの差の平均値を求め、その差を「段差」({(H21−H1)+(H22−H1)}/2)とした。また、両翼における最高高さ位置同士の水平距離(D)を「幅」とした。結果を表3に示す。
(視認性)
上記のように光学積層体を開いた状態で、屈曲部の歪曲を、蛍光灯の反射象を利用して観察し、表面の平滑性を目視評価した。この観察は暗室(蛍光灯の消灯時は0.02ルクス、点灯時は光学積層体が置かれた位置で2000ルクス。この照度の測定には「YL−102 Digital Light Meter」(UNIS社製)を用いた。)及び室内(蛍光灯の点灯時に約300ルクス)で行った。評価基準は以下のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:蛍光灯の反射象歪曲が暗室及び室内でほとんど見られなかった。
B:暗室の蛍光灯の反射象歪曲が見られたが、室内ではほとんど見られなかった。
C:暗室及び室内で蛍光灯の反射象歪曲が顕著に見られた。
上記のように光学積層体を開いた状態で、屈曲部の歪曲を、蛍光灯の反射象を利用して観察し、表面の平滑性を目視評価した。この観察は暗室(蛍光灯の消灯時は0.02ルクス、点灯時は光学積層体が置かれた位置で2000ルクス。この照度の測定には「YL−102 Digital Light Meter」(UNIS社製)を用いた。)及び室内(蛍光灯の点灯時に約300ルクス)で行った。評価基準は以下のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:蛍光灯の反射象歪曲が暗室及び室内でほとんど見られなかった。
B:暗室の蛍光灯の反射象歪曲が見られたが、室内ではほとんど見られなかった。
C:暗室及び室内で蛍光灯の反射象歪曲が顕著に見られた。
(カール)
上記のように光学積層体を開いた状態でのカールを目視で評価した。評価基準は以下のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:面内で、屈曲軸に直交する端辺のカール発生現象が見られなかった。
C:面内で、屈曲軸に直交する端辺のカール発生現象が見られた。
上記のように光学積層体を開いた状態でのカールを目視で評価した。評価基準は以下のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:面内で、屈曲軸に直交する端辺のカール発生現象が見られなかった。
C:面内で、屈曲軸に直交する端辺のカール発生現象が見られた。
<屈曲耐久性>
光学積層体を用いて、静的屈曲耐久性試験を行った。図5に示されているとおり、2つのステージ301、301を備えた屈曲装置(Science Town社製、STS−VRT−500)を準備し、ステージ301、301の上に光学積層体を載せた(図5(A))。2つのステージ301、301の間の距離(ギャップ)は3mm(1.5R)に設定した。このステージ301、301は、2つのステージの間(ギャップ)を中心に揺動可能であり、初期は2つのステージ301、301は同一平面を構成する。温度60℃、相対湿度90%の環境下で、2つのステージ301,301を90度回転させて2つのステージ301、301を閉じ(図5(B))、この姿勢で10日間保持した。10日間経過後、粘着剤層に気泡や剥離が発生していないかどうかを確認した。評価基準は以下のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:粘着剤内部に気泡/剥離が発生しなかった。
C:粘着剤内部に気泡/剥離が発生した。
光学積層体を用いて、静的屈曲耐久性試験を行った。図5に示されているとおり、2つのステージ301、301を備えた屈曲装置(Science Town社製、STS−VRT−500)を準備し、ステージ301、301の上に光学積層体を載せた(図5(A))。2つのステージ301、301の間の距離(ギャップ)は3mm(1.5R)に設定した。このステージ301、301は、2つのステージの間(ギャップ)を中心に揺動可能であり、初期は2つのステージ301、301は同一平面を構成する。温度60℃、相対湿度90%の環境下で、2つのステージ301,301を90度回転させて2つのステージ301、301を閉じ(図5(B))、この姿勢で10日間保持した。10日間経過後、粘着剤層に気泡や剥離が発生していないかどうかを確認した。評価基準は以下のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:粘着剤内部に気泡/剥離が発生しなかった。
C:粘着剤内部に気泡/剥離が発生した。
表3において、前面板と基材との貼合に使用した粘着剤層のG値を「G1」、ポジティブC層と有機ELパネルの代用品の貼合に使用した粘着剤層のG値を「G2」として表示している。これらの結果によれば、両G値(G1,G2)の差の絶対値が小さい場合に、光学積層体の視認性とカールとの両方が良好であることが分かる。
本発明は、画像表示装置の一態様として利用することができる。
1…光学積層体、2…前面板、3…第1の粘着剤層、4…円偏光板、5…第2の粘着剤層、6…背面板、8…屈曲軸。
Claims (4)
- 前面板と、第1の粘着剤層と、円偏光板と、第2の粘着剤層と、背面板と、をこの順に備え、
温度60℃、相対湿度90%の環境で求めた前記第1の粘着剤層及び前記第2の粘着剤層のひずみ(%)−応力(kPa)曲線における原点から最大応力値までの傾き(kPa)の値の差の絶対値が0.8以下である、光学積層体。 - 前記第1の粘着剤層の前記傾き(kPa)の値が0.15〜0.9であり、かつ、前記第2の粘着剤層の前記傾き(kPa)の値が0.1〜0.9である、請求項1記載の光学積層体。
- 前記前面板は、厚さが5〜50μmであるガラス製の板状体を備えている、請求項1又は2記載の光学積層体。
- 請求項1〜3のいずれか一項記載の光学積層体を備え、
前記背面板は、画像表示素子を含む、フレキシブル画像表示装置。
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