JP2022061624A - 粘着シート、粘着剤付き光学フィルム、および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粘着シート、粘着剤付き光学フィルム、および画像表示装置に関する。
携帯電話、スマートフォン、カーナビゲーション装置、パソコン用モニタ、テレビ等の各種画像表示装置として、液晶表示装置や有機EL表示装置が広く用いられている。画像表示装置の視認側表面には、外表面からの衝撃による画像表示パネルの破損防止等を目的として、透明樹脂板やガラス板等の前面透明板(「カバーウインドウ」とも称される)が設けられている。カバーウインドウは、画像表示パネルの視認側表面に、粘着シートを介して貼り合わせられる(例えば、特許文献1参照)。
画像表示パネルの視認側表面に配置される粘着シートは、外部からの光の影響を受けやすく、その特性変化が画質低下等の要因となり得る。また、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイは、高温環境に長時間暴露されることが多く、貼り合わせ界面に存在する異物等からのアウトガスが発生すると、貼り合わせ界面に気泡が滞留し、視認性が損なわれる場合がある。
本発明の一実施形態にかかる粘着シートは、80℃におけるせん断貯蔵弾性率が3×104Pa以上である。粘着シートは、耐候試験後の25℃におけるせん断貯蔵弾性率と、耐候試験前の25℃におけるせん断貯蔵弾性率との差の絶対値ΔG’が、5×104Pa以下である。粘着シートは、耐候試験前後の透過光b*の増加量Δb*が0.5以下であることが好ましい。耐候試験は、波長340nmにおける照射強度が0.63W/cm2のキセノンランプからの光を500時間照射することにより行われる。
粘着シートは、25℃におけるせん断貯蔵弾性率が、80℃におけるせん断貯蔵弾性率の1~8倍であってもよい。
粘着シートは、ベースポリマーとしてアクリル系ポリマーを含んでいてもよい。アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分全量100重量部に対する窒素含有モノマーの量は5重量部以下が好ましい。
粘着シートは、例えば、画像表示パネルの視認側表面にカバーウインドウが配置された画像表示装置において、画像表示パネルとカバーウインドウとの貼り合わせに用いられる。
本発明の実施形態の粘着シートは、異物等から発生するアウトガスに対する対抗力を有するため、貼り合わせ界面への気泡の滞留を抑制可能である。また、耐候試験後の特性変化が小さく対候性に優れるため、車載用ディスプレイ等にも好適に使用できる。
本発明の一実施形態は、画像表示装置において、画像表示パネルの視認側表面へのカバーウインドウの貼り合わせに用いられる粘着シートである。
粘着シートは、80℃におけるせん断貯蔵弾性率が3×104Pa以上であることが好ましい。80℃におけるせん断貯蔵弾性率が大きい粘着シートは、高温環境において被着体に付着した異物等から発生するアウトガスに対する対抗力を有するため、被着体との貼り合わせ界面への気泡の滞留を抑制できる。
粘着シートは、波長340nmにおける照射強度が0.63W/cm2のキセノンランプからの光を500時間照射する耐候試験を行った際に、耐候試験前後での25℃におけるせん断貯蔵弾性率の変化ΔG’が5×104Pa以下であることが好ましい。粘着シートは耐候試験後のb*の増加Δb*は、0.5以下が好ましい。このように、耐候試験後の特性変化が少ない粘着シートは、画像表示パネルの視認側表面へのカバーウインドウの貼り合わせに好適に用いられ、特に、高い耐候性(耐光性)が要求される車載用ディスプレイに好適である。
[粘着剤組成物]
<ベースポリマー>
粘着シートを構成する粘着剤組成物は、一般に、ベースポリマーを含む。ベースポリマーとしては、アクリル系、シリコーン系、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、フッ素系、ゴム系等のポリマーが挙げられる。
<ベースポリマー>
粘着シートを構成する粘着剤組成物は、一般に、ベースポリマーを含む。ベースポリマーとしては、アクリル系、シリコーン系、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、フッ素系、ゴム系等のポリマーが挙げられる。
特に、光学的透明性に優れ、接着性に優れることから、ベースポリマーとしてアクリル系ポリマーを含有するアクリル系粘着剤が好ましい。アクリル系ベースポリマーは、主たる構成モノマー成分として(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含有する。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、アルキル基の炭素数が1~20である(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好適に用いられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、アルキル基が分枝を有していてもよく、環状アルキル基(脂環式アルキル基)を有していてもよい。
鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸イソドデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸イソテトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソオクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル等が挙げられる。
脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘプチル、(メタ)アクリル酸シクロオクチル等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;(メタ)アクリル酸イソボルニル等の二環式の脂肪族炭化水素環を有する(メタ)アクリル酸エステル;ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロペンタニル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート等の三環以上の脂肪族炭化水素環を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、3,3,5-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の環上に置換基を有するものであってもよい。また、脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等の、脂環式構造と不飽和結合を有する環構造との縮合環を含む(メタ)アクリル酸エステルであってもよい。
アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分全量100重量部に対する、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの量は、60重量部以上が好ましく、70重量部以上がより好ましい。
アクリル系ベースポリマーは、共重合モノマー成分として、架橋可能な官能基を有していてもよい。ベースポリマーが架橋可能な官能基を有することにより、ベースポリマーと架橋剤とを反応させて、粘着剤の凝集力を高め、接着信頼性を向上できる。
架橋可能な官能基を有するアクリル系モノマーとしては、ヒドロキシ基含有モノマーおよびカルボキシ基含有モノマーが挙げられる。例えば、イソシアネート系架橋剤を用いる場合は、ヒドロキシ基とイソシアネート基との反応により架橋構造が導入される。エポキシ系架橋剤を用いる場合は、カルボキシ基とエポキシ基との反応により架橋構造が導入される。
ヒドロキシ基含有モノマーとしては、(メタ)アクリル酸2‐ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2‐ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6‐ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8‐ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10‐ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12‐ヒドロキシラウリルや(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の(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。これらの中でも、接着力向上への寄与が大きく、かつ高湿度環境下での粘着シートの白濁を抑制できることから、アクリル酸2‐ヒドロキシエチルおよびアクリル酸4‐ヒドロキシブチルが好ましい。
アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分全量100重量部に対する、ヒドロキシ基含有モノマーの量は、0.1~40重量部が好ましく、1~35重量部がより好ましい。
カルボキシ基含有モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸カルボキシペンチル等のアクリル系モノマー、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。
アクリル系ベースポリマーは、上記以外のモノマー成分を含んでいてもよい。アクリル系ベースポリマーは、モノマー成分として、例えば、ビニルエステルモノマー、芳香族ビニルモノマー、エポキシ基含有モノマー、ビニルエーテルモノマー等を含んでいてもよい。
アクリル系ベースポリマーは、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。窒素含有モノマーとしては、N-ビニルピロリドン、メチルビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾール、ビニルオキサゾール、ビニルモルホリン、(メタ)アクリロイルモルホリン、N-ビニルカルボン酸アミド類、N-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。
アクリル系ベースポリマーがモノマー成分として窒素含有モノマーを含むことにより、凝集力が向上し、接着力が高められる傾向がある。一方、C-N結合は、結合エネルギーが約290kJ/mol(=3.0eV;波長410nm相当)であり、C-C結合およびC-O結合(結合エネルギー約350kJ/mol)に比べて結合エネルギーが小さく、波長350nm~410nmの光により結合が切断されやすい。そのため、C-N結合含有量の多いベースポリマーは、光照射により劣化しやすく、耐候試験による粘着シートのせん断貯蔵弾性率の変化や色変化(黄変)が大きい。
ベースポリマーを構成するモノマー成分における窒素含有モノマーの量を小さくすることにより、ベースポリマーに含まれるC-N結合量が少なく、耐候性に優れる粘着シートが得られる。アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分全量100重量部に対する、窒素含有モノマーの量は、5重量部以下が好ましく、3重量部以下がより好ましく、1重量部以下、0.5重量部以下、0.1重量部以下または0.05重量部以下であってもよい。アクリル系ベースポリマーはモノマー成分として窒素含有モノマーを含まないものであってもよい。
窒素含有モノマーの量が小さいアクリル系ベースポリマーの凝集力を高め、接着信頼性を高める観点から、アクリル系ベースポリマーは、C-N結合を含まず、ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が10℃以上である高Tgモノマーを含むことが好ましい。
高Tgモノマーとしては、スチレン(Tg:80℃)、メチルメタクリレート(Tg:105℃)、シクロヘキシルアクリレート(Tg:15℃)、シクロヘキシルメタクリレート(Tg:66℃)、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレート(Tg:52℃)、ジシクロペンタニルメタクリレート(Tg:175℃)、ジシクロペンタニルアクリレート(Tg:120℃)、ジシクロペンテニルアクリレート(Tg:120℃)イソボルニルメタクリレート(Tg:173℃)、イソボルニルアクリレート(Tg:97℃)、1-アダマンチルメタクリレート(Tg:250℃)、1-アダマンチルアクリレート(Tg:153℃)等が挙げられる。これらの高Tgモノマーの中でも、アクリル酸ブチルやアクリル-酸-2エチルヘキシル等の低Tgモノマーとの共重合性に優れることから、アクリル酸エステルが好ましい。また、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのいずれも高いTgを示し得ることから、高Tgモノマーとしては脂環式構造を有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、中でも、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、イソボルニルアクリレート、1-アダマンチルアクリレート等の脂環式構造を有するアクリル酸エステルが好ましい。高Tgモノマーは、ホモポリマーのガラス転移温度が13℃以上または15℃以上であってもよい。
アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分全量100重量部に対する、高Tgモノマーの量は、3~40重量部が好ましく、5~35重量部がより好ましく、10~30重量部がさらに好ましい。
アクリル系ベースポリマーのガラス転移温度は、-55℃~10℃が好ましく、-50℃~0℃がより好ましい。ベースポリマーのガラス転移温度が-55℃以上であることにより、粘着シートの常温(25℃)と高温(80℃)のせん断貯蔵弾性率の差が小さくなり、高温環境での異物等からのアウトガスに起因する気泡の滞留を抑制できる。また、ベースポリマーのガラス転移温度が10℃以下であることにより、粘着シートが使用環境において適度の粘性を示し、被着体に対する優れた接着性を発揮できる。
ポリマーのガラス転移温度は、動的粘弾性測定による損失正接(tanδ)のピークトップ温度である。ガラス転移温度は理論Tgから求めることもできる。理論Tgは、アクリル系ベースポリマーの構成モノマー成分のホモポリマーのガラス転移温度Tgiと、各モノマー成分の重量分率Wiから、下記のFoxの式により算出される。
1/Tg=Σ(Wi/Tgi)
1/Tg=Σ(Wi/Tgi)
Tgはポリマー鎖のガラス転移温度(単位:K)、Wiはセグメントを構成するモノマー成分iの重量分率(重量基準の共重合割合)、Tgiはモノマー成分iのホモポリマーのガラス転移温度(単位:K)である。ホモポリマーのガラス転移温度としては、Polymer Handbook 第3版(John Wiley & Sons, Inc., 1989年)に記載の数値を採用できる。上記文献に記載されていないモノマーのホモポリマーのTgは、動的粘弾性測定によるtanδのピークトップ温度を採用すればよい。
<ベースポリマーの架橋構造>
粘着シートの主成分であるベースポリマーは、架橋構造を有することが好ましい。ベースポリマーに架橋構造が導入されることにより、粘着剤の凝集力が高められ、被着体に対する高い接着力を示す。また、架橋構造の導入により、高温でのせん断貯蔵弾性率が大きくなり、異物等からのアウトガスに起因する気泡の滞留が抑制される傾向がある。
に調整できる。
粘着シートの主成分であるベースポリマーは、架橋構造を有することが好ましい。ベースポリマーに架橋構造が導入されることにより、粘着剤の凝集力が高められ、被着体に対する高い接着力を示す。また、架橋構造の導入により、高温でのせん断貯蔵弾性率が大きくなり、異物等からのアウトガスに起因する気泡の滞留が抑制される傾向がある。
に調整できる。
ベースポリマーへの架橋構造の導入方法としては、(1)架橋剤と反応可能な官能基を有するベースポリマーを重合後に、架橋剤を添加して、ベースポリマーと架橋剤とを反応させる方法;および(2)ベース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、等が挙げられる。これらを併用して、ベースポリマーに複数種の架橋構造を導入してもよい。
上記(1)のベースポリマーと架橋剤とを反応させる方法では、重合後のベースポリマーに架橋剤を添加し、必要に応じて加熱することにより、ベースポリマーに架橋構造が導入される。架橋剤としては、ベースポリマーに含まれるヒドロキシ基やカルボキシ基等の官能基と反応する化合物が挙げられる。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、ベースポリマーのヒドロキシ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ヒドロキシ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。ベースポリマーがカルボキシ基を含まない酸フリーの粘着剤では、イソシアネート系架橋剤を用いて、ベースポリマー中のヒドロキシ基と、イソシアネート架橋剤との反応により架橋構造を形成することが好ましい。
上記(2)のベースポリマーの重合成分に多官能モノマーを含める方法では、ベース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、ベース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。
アクリル系ベース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、ベース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、粘着シート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、粘着シートの生産性を向上できると共に、粘着シート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、アクリル系ベース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、多官能アクリレートが好ましい。
多官能(メタ)アクリレートとしては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ブタジエン(メタ)アクリレート、イソプレン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
<ベースポリマーの調製>
ベースポリマーは、溶液重合、UV重合、塊状重合、乳化重合等の公知の重合方法により調製できる。粘着剤の透明性、耐水性、コスト等の点で、溶液重合法、または活性エネルギー線重合法(例えばUV重合)が好ましい。溶液重合の溶媒としては一般に酢酸エチル、トルエン等が用いられる。
ベースポリマーは、溶液重合、UV重合、塊状重合、乳化重合等の公知の重合方法により調製できる。粘着剤の透明性、耐水性、コスト等の点で、溶液重合法、または活性エネルギー線重合法(例えばUV重合)が好ましい。溶液重合の溶媒としては一般に酢酸エチル、トルエン等が用いられる。
ベースポリマーの調製に際しては、重合反応の種類に応じて、光重合開始剤や熱重合開始剤等の重合開始剤を用いてもよい。光重合開始剤としては、光重合を開始するものであれば特に制限されず、例えば、ベンゾインエーテル系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、α-ケトール系光重合開始剤、芳香族スルホニルクロリド系光重合開始剤、光活性オキシム系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンジル系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、ケタール系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤等を用いることができる。熱重合開始剤としては、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤、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(例えば、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)を用いることができる。
重合に際しては、分子量調整等を目的として、連鎖移動剤や重合禁止剤(重合遅延剤)等を用いてもよい。連鎖移動剤としては、α-チオグリセロール、ラウリルメルカプタン、グリシジルメルカプタン、メルカプト酢酸、2-メルカプトエタノール、チオグリコール酸、チオグルコール酸2-エチルヘキシル、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール等のチオール類や、α-メチルスチレン二量体等が挙げられる。
イソシアネート系架橋剤等により架橋構造を導入する場合は、溶液重合によりベースポリマーを重合後に、架橋剤を添加し、必要に応じて加熱を行い、ベースポリマーに架橋構造を導入することが好ましい。多官能(メタ)アクリレート等の多官能化合物により架橋構造を導入する場合は、溶液重合または活性エネルギー線重合により、ベースポリマーの重合またはプレポリマー組成物の調製を行い、多官能化合物を添加した後に、活性エネルギー線重合により多官能化合物による架橋構造を導入することが好ましい。
プレポリマー組成物は、例えば、アクリルベースポリマーを構成するモノマー成分と重合開始剤とを混合した組成物(「プレポリマー形成用組成物」と称する)を、部分重合(予備重合)させることにより調製できる。なお、プレポリマー形成用組成物中のモノマーは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルや極性基含有モノマー等の単官能モノマー成分であることが好ましい。プレポリマー形成用組成物は、単官能モノマーに加えて、多官能モノマーを含有していてもよい。例えば、多官能モノマーの一部をプレポリマー形成用組成物に含有させ、予備重合後に多官能モノマー成分の残部を添加して本重合を行ってもよい。
プレポリマーの重合率は特に限定されないが、基材上への塗布に適した粘度とする観点から、3~50重量%が好ましく、5~40重量%がより好ましい。プレポリマーの重合率は、光重合開始剤の種類や使用量、UV光等の活性光線の照射強度・照射時間等を調整することによって、所望の範囲に調整できる。
<粘着剤組成物の調製>
アクリル系ベースポリマー(またはプレポリマー組成物)に、架橋構造度を導入するための架橋剤および/または多官能化合物、その他の添加剤等を混合して粘着剤組成物を調製する。粘着剤組成物には、必要に応じて、アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分の残部を添加してもよい。粘度調整等を目的として、増粘性添加剤等を用いてもよい。
アクリル系ベースポリマー(またはプレポリマー組成物)に、架橋構造度を導入するための架橋剤および/または多官能化合物、その他の添加剤等を混合して粘着剤組成物を調製する。粘着剤組成物には、必要に応じて、アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分の残部を添加してもよい。粘度調整等を目的として、増粘性添加剤等を用いてもよい。
粘着剤組成物がプレポリマー組成物と多官能化合物等を含む場合、粘着剤組成物は、本重合のための光重合開始剤を含んでいることが好ましい。予備重合後に、プレポリマー組成物に、本重合のための重合開始剤を添加してもよい。予備重合の際の重合開始剤がプレポリマー組成物中で失活せずに残存している場合は、本重合のための重合開始剤の添加を省略してもよい。粘着剤組成物は、連鎖移動剤を含んでいてもよい。
粘着剤組成物は、不揮発分全量に対するアクリル系ベースポリマー(またはプレポリマー組成物)の含有量が50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることがより好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましく、90重量%以上であることが特に好ましい。
接着力の調整を目的として、粘着剤組成物中に、シランカップリング剤を添加してもよい。粘着剤組成物にシランカップリング剤が添加される場合、その添加量は、ベースポリマー100重量部に対して、通常0.01~5.0重量部程度であり、0.03~2.0重量部程度であることが好ましい。
上記例示の各成分の他、粘着剤組成物は、各種のオリゴマー、粘着付与剤、可塑剤、軟化剤、劣化防止剤、充填剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、界面活性剤、帯電防止剤等の添加剤を含んでいてもよい。
[粘着シートの形成]
基材上に粘着剤組成物を塗布し、必要に応じて溶媒の乾燥除去、および/または活性光線の照射による本重合を実施することにより、基材上に粘着シートが形成される。粘着シートの形成に用いられる基材としては、任意の適切な基材が用いられる。基材として、粘着シートとの接触面に離型層を備える離型フィルムでもよい。
基材上に粘着剤組成物を塗布し、必要に応じて溶媒の乾燥除去、および/または活性光線の照射による本重合を実施することにより、基材上に粘着シートが形成される。粘着シートの形成に用いられる基材としては、任意の適切な基材が用いられる。基材として、粘着シートとの接触面に離型層を備える離型フィルムでもよい。
離型フィルムのフィルム基材としては、各種の樹脂材料からなるフィルムが用いられる。樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、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、(メタ)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、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂が特に好ましい。フィルム基材の厚みは、10~200μmが好ましく、25~150μmがより好ましい。離型層の材料としては、シリコーン系離型剤、フッ素系離型剤、長鎖アルキル系離型剤、脂肪酸アミド系離型剤等が挙げられる。離型層の厚みは、一般には、10~2000nm程度である。
基材上への粘着剤組成物の塗布方法としては、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、ダイコーター等の各種方法が用いられる。
粘着剤組成物のベースポリマーが溶液重合ポリマーである場合、塗布後に溶剤の乾燥を行うことが好ましい。乾燥方法としては、目的に応じて、適宜、適切な方法が採用され得る。加熱乾燥温度は、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。乾燥時間は、適宜、適切な時間が採用され得る。乾燥時間は、好ましくは5秒~20分、さらに好ましくは5秒~15分、特に好ましくは10秒~10分である。
粘着剤組成物が架橋剤を含有する場合、基材上への粘着剤組成物の塗布後に、架橋反応が行われてもよい。架橋の際には、必要に応じて加熱を行ってもよい。架橋反応の温度は、通常、20℃~160℃の範囲であり、架橋反応の時間は1分から7日程度である。粘着剤組成物を塗布後、溶媒を乾燥させるための加熱が、架橋のための加熱を兼ねていてもよい。溶媒を乾燥後は、粘着シートの表面を保護するために、カバーシートを付設することが好ましい。カバーシートとしては、基材フィルムと同様、粘着シートとの接触面に離型層を備える離型フィルムを用いることが好ましい。
粘着剤組成物がプレポリマー組成物と多官能化合物等を含む光重合性の組成物である場合は、基材上に粘着剤組成物を層状に塗布した後、活性光線を照射することにより光硬化が行われる。光硬化を行う際は、塗布層の表面にカバーシートを付設して、粘着剤組成物を2枚のシート間に挟持した状態で活性光線を照射して、酸素による重合阻害を防止することが好ましい。
活性光線は、モノマーや多官能(メタ)アクリレート等の重合性成分の種類や、光重合開始剤の種類等に応じて選択すればよく、一般には、紫外線および/または短波長の可視光が用いられる。照射光の積算光量は、100~5000mJ/cm2程度が好ましい。光照射のための光源としては、粘着剤組成物に含まれる光重合開始剤が感度を有する波長範囲の光を照射できるものであれば特に限定されず、LED光源、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が好ましく用いられる。
粘着シート5の表面に離型フィルム1,2を貼り合わせることにより、図1に示すように、両面に離型フィルムが仮着された粘着シートが得られる。粘着シートの形成時の基材やカバーシートを、そのまま離型フィルム1,2としてもよい。
粘着シート5の両面に離型フィルム1,2が設けられる場合、一方の離型フィルム1の厚みと他方の離型フィルム2の厚みは、同一でもよく、異なっていてもよい。粘着シート5から一方の面に仮着された離型フィルムを剥離する際の剥離力と、粘着シート5から他方の面に仮着された離型フィルムを剥離する際の剥離力は、同一でも異なっていてもよい。
[粘着シートの物性]
粘着シートの全光線透過率は、85%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。粘着シートのヘイズは1.5%以下が好ましく、1%以下がより好ましい。
粘着シートの全光線透過率は、85%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。粘着シートのヘイズは1.5%以下が好ましく、1%以下がより好ましい。
粘着シートの厚みは特に限定されず、被着体の種類等に応じて適宜調整すればよい。粘着シートの接着力を高める観点から、厚みは10μm以上が好ましい。加工性およびハンドリング性等の観点から、粘着シートの厚みは500μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましく、200μm以下がさらに好ましい。
前述のように、異物等から発生するアウトガスに対する対抗力持たせ、気泡の滞留を抑制する観点から、粘着シートの80℃におけるせん段貯蔵弾性率G’80は、3×104Pa以上が好ましい。G’80は、4×104Pa以上または5×104Pa以上であってもよい。G’ 80の上限は特に制限されないが、印刷段差に対する追従性付与等の観点から、G’ 80は5×105Pa以下、4×105Pa以下、3×105Pa以下、または2×105Pa以下であってもよい。
接着性とハンドリング性とを両立する観点から、粘着シートの25℃におけるせん断貯蔵弾性率G’25は、5×104~5×105Paが好ましく、8×104~3×105Paがより好ましく、1×105~2×105Paであってもよい。
常温での接着性と高温でのアウトガスへの対抗力とを両立する観点から、粘着シートのG’25とG’80の比G’25/G’80は、1~8が好ましく、1.2~5がより好ましく、1.4~4であってもよい。前述のように、ベースポリマーのガラス転移温度を高めることにより、せん断貯蔵弾性率の温度依存性(G’25/G’80)が小さくなり、これに伴ってG’ 80が大きくなる傾向がある。粘着シートのせん断貯蔵弾性率G’は、周波数1Hzの粘弾性測定により求められる。
前述のように、粘着シートは、耐候試験後のG’25の変化ΔG’が5×104Pa以下であることが好ましい。ΔG’は、4×104Pa以下が好ましく、3.5×104Pa以下がより好ましい。ΔG’は、耐候試験前の粘着シートのG’25と耐候試験後の粘着シートのG’25の差の絶対値である。耐候試験により、粘着シートのG’25は増大する場合と減少する場合がある。光照射により結合が切断されると、発生したラジカルがポリマー鎖と再結合し(硬化劣化)、耐候試験後にG’25が増大する場合が多い。
前述のように、粘着シートは、耐候試験後の透過光b*の増加量Δb*が小さいことが好ましい。b*は、CIE1976色空間のクロマティクネス指数b*である。Δb*は、0.5以下が好ましく、0.4以下がより好ましく、0.3以下がさらに好ましく、0.2以下であってもよい。
前述のように、C-N結合は結合エネルギーが小さく、太陽光や蛍光灯に含まれる紫外線により切断されやすい。そのため、粘着シートを構成するベースポリマーがC-N結合を含まない、またはC-N結合の含有量が少ないことにより、光照射(耐候試験)によるベースポリマーの劣化が抑制され、ΔG’およびΔb*が小さくなる傾向がある。
[画像表示装置]
本発明の粘着シートは、各種の透明部材や不透明部材の貼り合わせに使用可能である。被着体の種類は特に限定されず、各種の樹脂材料、ガラス、金属等が挙げられる。本発明の粘着シートは、透明性が高いことから、画像表示装置等の光学部材の貼り合わせに適している。特に、本発明の粘着シートは、耐候性に優れることから、画像表示装置の視認側表面への透明部材の貼り合わせに好適に用いられ、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイにも適用可能である。
本発明の粘着シートは、各種の透明部材や不透明部材の貼り合わせに使用可能である。被着体の種類は特に限定されず、各種の樹脂材料、ガラス、金属等が挙げられる。本発明の粘着シートは、透明性が高いことから、画像表示装置等の光学部材の貼り合わせに適している。特に、本発明の粘着シートは、耐候性に優れることから、画像表示装置の視認側表面への透明部材の貼り合わせに好適に用いられ、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイにも適用可能である。
図2は、画像表示パネル10の視認側表面に粘着シート5を介してカバーウインドウ7が貼り合わせられた画像表示装置の積層構成例を示す断面図である。画像表示パネル10は、液晶セルや有機ELセル等の画像表示セル6の視認側表面に粘着シート4を介して貼り合わせられた偏光板3を備える。カバーウインドウ7は、例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂のような透明樹脂板、あるいはガラス板等が用いられる。カバーウインドウはタッチパネル機能を備えていてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、超音波方式等、任意の方式のタッチパネルが用いられる。
画像表示パネル10の表面に設けられた偏光板3と、カバーウインドウ7とが、粘着シート5を介して貼り合わせられる。貼り合せの順序は特に限定されず、画像表示パネル10への粘着シート5の貼り合せが先に行われてもよく、カバーウインドウ7への粘着シート5の貼り合せが先に行われてもよい。また、両者の貼り合せを同時に行うこともできる。
[粘着シート付き光学フィルム]
本発明の粘着シートは、図1に示すように両面に離型フィルムが仮着された形態に加えて、粘着シートが偏光板等の光学フィルムに固着されている粘着剤付き光学フィルムとして用いることもできる。例えば、図3に示す形態では、粘着シート5の一方の面に離型フィルム1が仮着され、粘着シート5の他方の面に偏光板3が固着されている。図4に示す形態では、偏光板3上に、さらに粘着シート4が設けられ、その上に離型フィルム2が仮着されている。
本発明の粘着シートは、図1に示すように両面に離型フィルムが仮着された形態に加えて、粘着シートが偏光板等の光学フィルムに固着されている粘着剤付き光学フィルムとして用いることもできる。例えば、図3に示す形態では、粘着シート5の一方の面に離型フィルム1が仮着され、粘着シート5の他方の面に偏光板3が固着されている。図4に示す形態では、偏光板3上に、さらに粘着シート4が設けられ、その上に離型フィルム2が仮着されている。
このように、粘着シートにあらかじめ偏光板等の光学フィルムが貼り合わせられた形態では、粘着シート5の表面に仮着された離型フィルム1を剥離して、カバーウインドウ等との貼り合わせを行えばよい。
以下に実施例および比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[粘着シートの作製]
<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、表1に示す比率のモノマー(合計100重量部)、および光重合開始剤としてIGM Resins製「Omnirad 184」0.10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。
<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、表1に示す比率のモノマー(合計100重量部)、および光重合開始剤としてIGM Resins製「Omnirad 184」0.10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。
表1において、モノマーは以下の略称により記載されている。
2EHA :アクリル酸-2-エチルヘキシル
BA :アクリル酸ブチル
ISA :アクリル酸イソステアリル
CHA :アクリル酸シクロヘキシル
IBXA :アクリル酸イソボルニル
4HBA :アクリル酸4-ヒドロキシブチル
NVP :N-ビニル-2-ピロリドン
2EHA :アクリル酸-2-エチルヘキシル
BA :アクリル酸ブチル
ISA :アクリル酸イソステアリル
CHA :アクリル酸シクロヘキシル
IBXA :アクリル酸イソボルニル
4HBA :アクリル酸4-ヒドロキシブチル
NVP :N-ビニル-2-ピロリドン
<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、表1に示す量の多官能モノマー(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;HDDA)、シランカップリング剤(信越化学工業製「KBM403」)、および連鎖移動剤(α‐チオグリセロール)を添加した後、均一に混合して、粘着剤組成物を調製した。
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、表1に示す量の多官能モノマー(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;HDDA)、シランカップリング剤(信越化学工業製「KBM403」)、および連鎖移動剤(α‐チオグリセロール)を添加した後、均一に混合して、粘着剤組成物を調製した。
<粘着シートの作製>
セパレータ(片面が離型処理された厚み75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム)の離型処理面に、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、別のセパレータを貼り合わせ、照度:6.5mW/cm2、光量:1500mJ/cm2の条件で紫外線照射を行い、塗布層を光硬化させて、厚み50μmの粘着シートを得た。
セパレータ(片面が離型処理された厚み75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム)の離型処理面に、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、別のセパレータを貼り合わせ、照度:6.5mW/cm2、光量:1500mJ/cm2の条件で紫外線照射を行い、塗布層を光硬化させて、厚み50μmの粘着シートを得た。
[粘着シートの評価]
<せん断貯蔵弾性率>
粘着シートを積層して厚み約1.5mmとしたものを測定用サンプルとした。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、各温度における貯蔵弾性率G’を読み取った。
変形モード:ねじり
測定周波数:1Hz
昇温速度:5℃/分
形状:パラレルプレート 7.9mmφ
<せん断貯蔵弾性率>
粘着シートを積層して厚み約1.5mmとしたものを測定用サンプルとした。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、各温度における貯蔵弾性率G’を読み取った。
変形モード:ねじり
測定周波数:1Hz
昇温速度:5℃/分
形状:パラレルプレート 7.9mmφ
<耐候試験>
粘着シートの一方の面のセパレータを剥離してガラス板上に貼り合わせた後、粘着シートの他方の面のセパレータを剥離してガラス板に貼り合わせ、粘着シートの両面にガラス板が貼り合わせられた試料を作製した。キセノンウェザーメーター内で、この試料に波長340nmにおける照射強度が0.63W/cm2のキセノンランプからの光を500時間照射して耐候試験を実施した。試験前の試料の透過光のb* 0と、試験後の試料の透過光のb* 1との差Δb*=b* 1-b* 0、および試験前後の温度25℃における粘着シートのせん断貯蔵弾性率の差ΔG’を求めた。透過光b*は、分光光度計(日立ハイテク製「U4100」により測定した。
粘着シートの一方の面のセパレータを剥離してガラス板上に貼り合わせた後、粘着シートの他方の面のセパレータを剥離してガラス板に貼り合わせ、粘着シートの両面にガラス板が貼り合わせられた試料を作製した。キセノンウェザーメーター内で、この試料に波長340nmにおける照射強度が0.63W/cm2のキセノンランプからの光を500時間照射して耐候試験を実施した。試験前の試料の透過光のb* 0と、試験後の試料の透過光のb* 1との差Δb*=b* 1-b* 0、および試験前後の温度25℃における粘着シートのせん断貯蔵弾性率の差ΔG’を求めた。透過光b*は、分光光度計(日立ハイテク製「U4100」により測定した。
各粘着シートの粘着剤の組成、および評価結果を表1に示す。表1のプレポリマー組成および後添加成分の数値は、プレポリマーの調製に用いたモノマーの合計を100重量部とした重量比を示している。
表1に示す様に、実施例の粘着シートは、温度80℃におけるせん断貯蔵弾性率が大きく、ΔG’およびΔb*が小さく、耐候性に優れていることが分かる。
5 粘着シート
1,2 離型フィルム
3 偏光板
4 粘着シート
6 画像表示セル
10 画像表示パネル
7 カバーウインドウ
100 画像表示装置
1,2 離型フィルム
3 偏光板
4 粘着シート
6 画像表示セル
10 画像表示パネル
7 カバーウインドウ
100 画像表示装置
Claims (6)
- 80℃におけるせん断貯蔵弾性率が3×104Pa以上であり、
波長340nmにおける照射強度が0.63W/cm2のキセノンランプからの光を500時間照射する耐候試験後の25℃におけるせん断貯蔵弾性率と、耐候試験前の25℃におけるせん断貯蔵弾性率との差の絶対値が、5×104Pa以下である、
粘着シート - 前記耐候試験前後の透過光b*の変化量が0.5以下である、請求項1に記載の粘着シート。
- アクリル系ベースポリマーを含み、
前記アクリル系ベースポリマーを構成するモノマー成分全量100重量部に対する窒素含有モノマーの量が5重量部以下である、請求項1または2に記載の粘着シート。 - 25℃におけるせん断貯蔵弾性率が、80℃におけるせん断貯蔵弾性率の1~8倍である、請求項1~3のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 光学フィルムの一方の面に、請求項1~4のいずれか1項に記載の粘着シートを備える粘着層付き光学フィルム。
- 画像表示パネルの視認側表面に、請求項1~4のいずれか1項に記載の粘着シートを介してカバーウインドウが貼り合わせられている、画像表示装置。
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