JP2022148467A - 光学積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】外光の反射が抑制された画像表示装置を得る。【解決手段】前面板10と光学樹脂フィルム20と粘着剤層30とがこの順に積層された光学積層体100であって、前記前面板のヤング率は70GPa以上であり、前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体が提供される。【選択図】図2
Description
本発明は、光学積層体に関する。
従来、画像表示装置において、画像表示パネルの視認側に反射防止性能を有する光学積層体を配置して、外光の反射による視認性の低下を抑制する方法が採用されている。
反射防止性能を有する光学積層体として、直線偏光板および位相差層により構成される円偏光板が知られている。円偏光板は、画像表示パネルに向かう外光を直線偏光板により直線偏光に変換し、続く位相差層により円偏光に変換する。円偏光に変換された外光は、画像表示パネルの表面で反射するが、この反射の際に偏光の回転方向が逆転し、位相差層により直線偏光に変換された後、続く直線偏光板により遮光される。その結果、外部への出射が著しく抑制される。
特開2018-17996号公報(特許文献1)には、複数の位相差層を有する位相差層付偏光板において、複数の位相差層の平均屈折率の差を調整することにより、反射光のムラを抑制し視認性を改善し得ることが記載されている。
本発明は、外光の反射が抑制された画像表示装置を得ることを目的とする。
本発明は、以下に例示する光学積層体および画像表示装置を提供する。
[1] 前面板と光学樹脂フィルムと粘着剤層とがこの順に積層された光学積層体であって、
前記前面板のヤング率は70GPa以上であり、
前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、
前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体。
[2] 光学樹脂フィルムと粘着剤層とが積層された光学積層体であって、
前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、
前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体。
[3] 前記粘着剤層側にセパレートフィルムがさらに積層された、[1]または[2]に記載の光学積層体。
[4] 光学樹脂フィルムと粘着剤層とセパレートフィルムとがこの順に積層された上面視で矩形の枚葉体の光学積層体であって、
前記枚葉体の面内における重心を支点とし、前記セパレートフィルム側を下にして前記枚葉体を支えたときに、撓んだ前記枚葉体における4つの隅部の高さと、前記支点の高さとの差を求めたときに、以下の式を満たす、光学積層体。
光学積層体の撓み度={(支点から最も遠い隅部の高さと支点の高さとの差)/(支点から最も遠い隅部と支点との距離)}≦0.03
[5] 前記光学樹脂フィルム側に前面板がさらに積層された、[4]に記載の光学積層体。
[6] 前記前面板のヤング率は、70GPa以上である、[5]に記載の光学積層体。
[7] 前記光学樹脂フィルムは、偏光子および位相差層の少なくとも1つを含む、[1]~[6]のいずれかに記載の光学積層体。
[8] 前記光学樹脂フィルムは、円偏光板である、[7]に記載の光学積層体。
[9] 前記前面板と前記光学樹脂フィルムとは貼合層によって積層され、
前記前面板と前記光学樹脂フィルムとを貼合する貼合層の厚みは100μm以下である、[1]、[5]および[6]のいずれかに記載の光学積層体。
[10] 前記光学樹脂フィルムは貼合層を含み、
前記光学樹脂フィルムに含まれる貼合層の厚みは100μm以下である、[1]~[9]のいずれかに記載の光学積層体。
[11] [1]または[2]に記載の光学積層体を含む画像表示装置。
[1] 前面板と光学樹脂フィルムと粘着剤層とがこの順に積層された光学積層体であって、
前記前面板のヤング率は70GPa以上であり、
前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、
前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体。
[2] 光学樹脂フィルムと粘着剤層とが積層された光学積層体であって、
前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、
前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体。
[3] 前記粘着剤層側にセパレートフィルムがさらに積層された、[1]または[2]に記載の光学積層体。
[4] 光学樹脂フィルムと粘着剤層とセパレートフィルムとがこの順に積層された上面視で矩形の枚葉体の光学積層体であって、
前記枚葉体の面内における重心を支点とし、前記セパレートフィルム側を下にして前記枚葉体を支えたときに、撓んだ前記枚葉体における4つの隅部の高さと、前記支点の高さとの差を求めたときに、以下の式を満たす、光学積層体。
光学積層体の撓み度={(支点から最も遠い隅部の高さと支点の高さとの差)/(支点から最も遠い隅部と支点との距離)}≦0.03
[5] 前記光学樹脂フィルム側に前面板がさらに積層された、[4]に記載の光学積層体。
[6] 前記前面板のヤング率は、70GPa以上である、[5]に記載の光学積層体。
[7] 前記光学樹脂フィルムは、偏光子および位相差層の少なくとも1つを含む、[1]~[6]のいずれかに記載の光学積層体。
[8] 前記光学樹脂フィルムは、円偏光板である、[7]に記載の光学積層体。
[9] 前記前面板と前記光学樹脂フィルムとは貼合層によって積層され、
前記前面板と前記光学樹脂フィルムとを貼合する貼合層の厚みは100μm以下である、[1]、[5]および[6]のいずれかに記載の光学積層体。
[10] 前記光学樹脂フィルムは貼合層を含み、
前記光学樹脂フィルムに含まれる貼合層の厚みは100μm以下である、[1]~[9]のいずれかに記載の光学積層体。
[11] [1]または[2]に記載の光学積層体を含む画像表示装置。
本発明によれば、外光の反射が抑制された画像表示装置を得ることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の全ての図面においては、各構成要素を理解し易くするために縮尺を適宜調整して示しており、図面に示される各構成要素の縮尺と実際の構成要素の縮尺とは必ずしも一致しない。
<光学積層体>
前面板と偏光板と画像表示パネルとが粘着剤層によって積層された従来の画像表示装置の一例を図1に示す。図1の左に示すように、一般的に、画像表示装置に入射した外光は、偏光板(円偏光板)によって内部反射が抑制される。しかしながら、図1の右に示すように画像表示装置において、画像表示パネルの表示面(視認側表面)が平坦ではなく、凹凸を有する場合がある。特に画像表示パネルの周縁部は、中央部と比較して例えば10μm程度の段差(凹み)を有する場合がある。一般的に偏光板は可撓性を有するため、このような画像表示パネルの表示面に粘着剤層を介して偏光板を積層したとき、偏光板に凹みや傾きが生じることがあった。このような偏光板は外光の反射を防止する機能を十分に果たすことができず、外光の内部反射光が視認されるという問題が生じていた。
前面板と偏光板と画像表示パネルとが粘着剤層によって積層された従来の画像表示装置の一例を図1に示す。図1の左に示すように、一般的に、画像表示装置に入射した外光は、偏光板(円偏光板)によって内部反射が抑制される。しかしながら、図1の右に示すように画像表示装置において、画像表示パネルの表示面(視認側表面)が平坦ではなく、凹凸を有する場合がある。特に画像表示パネルの周縁部は、中央部と比較して例えば10μm程度の段差(凹み)を有する場合がある。一般的に偏光板は可撓性を有するため、このような画像表示パネルの表示面に粘着剤層を介して偏光板を積層したとき、偏光板に凹みや傾きが生じることがあった。このような偏光板は外光の反射を防止する機能を十分に果たすことができず、外光の内部反射光が視認されるという問題が生じていた。
本発明においては、光学樹脂フィルム(例えば、円偏光板)の撓みを小さくし、光学樹脂フィルムと画像表示パネルと平行を保ちやすくすることで、画像表示装置における外光の内部反射、特に画像表示装置の端部で発生する局所的な反射を抑制する。本発明において、画像表示パネルと光学樹脂フィルムとの間に厚く、柔らかい粘着剤層が介在することで、光学樹脂フィルムの変形が抑制され、凹凸が生じにくくすることができる。光学樹脂フィルムに前面板が積層されている場合、剛性が高い前面板を用いることにより、前面板に沿って光学樹脂フィルムが平坦に保たれやすくなる。
本発明の一実施形態に係る光学積層体100は、前面板10と光学樹脂フィルム20と粘着剤層30とがこの順に積層されている(図2)。光学積層体100において、前面板10のヤング率は70GPa以上であり、粘着剤層30の厚みは150μm以上であり、粘着剤層30の粘弾性は5.0×105Pa以下である。光学積層体100は、粘着剤層側にセパレートフィルムがさらに積層されていてもよい。本発明に係る光学積層体100は通常、矩形である。
本発明の一実施形態に係る光学積層体200は、光学樹脂フィルム20と粘着剤層30とが積層されている(図3)。光学積層体200において、粘着剤層30の厚みは150μm以上であり、粘着剤層30の粘弾性は5.0×105Pa以下である。光学積層体200は、粘着剤層側にセパレートフィルムがさらに積層されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る光学積層体300は、光学樹脂フィルム20と粘着剤層30とセパレートフィルム40とがこの順に積層されている(図4)。光学積層体300は、上面視で矩形の枚葉体であり、枚葉体の面内における重心を支点とし、セパレートフィルム側を下にして枚葉体を支えたときに、撓んだ枚葉体における4つの隅部(矩形の頂点)の高さと、支点の高さとの差を求めたときに、次の式を満たす。
光学積層体の撓み度={(支点から最も遠い隅部の高さと支点の高さとの差)/(支点から最も遠い隅部と支点との距離)}≦0.03
光学積層体300の撓み度は小さいことが好ましく、撓み度は0.01以下であってもよく、理想的には0(ゼロ)であり、通常は0(ゼロ)を超える。
光学積層体の撓み度={(支点から最も遠い隅部の高さと支点の高さとの差)/(支点から最も遠い隅部と支点との距離)}≦0.03
光学積層体300の撓み度は小さいことが好ましく、撓み度は0.01以下であってもよく、理想的には0(ゼロ)であり、通常は0(ゼロ)を超える。
光学積層体300は、光学樹脂フィルム側に前面板がさらに積層されていてもよい。光学積層体300に積層された前面板のヤング率は70GPa以上であってもよい。
光学積層体の厚みは、光学積層体に求められる機能および光学積層体の用途等に応じて異なるため特に限定されないが、例えば30μm以上1500μm以下であり、好ましくは40μm以上1000μm以下であり、より好ましくは50μm以上500μm以下であり、300μm以下であってもよい。
光学積層体は、長尺物であってもよいし枚葉体であってもよい。本明細書において「枚葉体」とは、より大きいサイズのフィルム(例えば、長尺状(帯状)のフィルム)から切り出されたより小さいサイズのフィルムをいう。
枚葉体である光学積層体の平面視形状は、例えば方形形状であってよく、好ましくは長辺と短辺とを有する方形形状であり、より好ましくは長方形である。光学積層体の面方向の形状が長方形である場合、長辺の長さは、例えば10mm以上または50mm以上であってよく、1400mm以下または600mm以下であってよい。短辺の長さは、例えば5mm以上、30mm以上または50mm以上であってよく、800mm以下、500mm以下または300mm以下であってよい。光学積層体を構成する各層は、角部がR加工されたり、端部が切り欠き加工されたり、穴あき加工されたりしていてもよい。
光学積層体は、例えば画像表示装置等に用いることができる。画像表示装置は特に限定されず、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が挙げられる。
[前面板]
光学積層体に含まれ得る前面板は、剛性が高いことが好ましく、例えばヤング率が70GPa以上であり、80GPa以上であってもよい。前面板のヤング率は、通常100GPa以下である。剛性が高い前面板を有する光学積層体は、光学樹脂フィルムの変形を抑止し、光学樹脂フィルムを平坦に保ちやすい。ヤング率は次のように測定できる。長辺110mm×短辺10mmの前面板の測定用サンプルをスーパーカッターを用いて切り出す。次いで、引張試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフ AG-Xplus試験機)の上下つかみ具で、つかみ具の間隔が5cmとなるように上記測定用サンプルの長辺方向両端を挟み、温度23℃、相対湿度55%の環境下、引張速度4mm/分で測定用サンプルの長さ方向に引張り、得られる応力-ひずみ曲線における20~40MPa間の直線の傾きから、温度23℃、相対湿度55%でのヤング率を算出できる。
光学積層体に含まれ得る前面板は、剛性が高いことが好ましく、例えばヤング率が70GPa以上であり、80GPa以上であってもよい。前面板のヤング率は、通常100GPa以下である。剛性が高い前面板を有する光学積層体は、光学樹脂フィルムの変形を抑止し、光学樹脂フィルムを平坦に保ちやすい。ヤング率は次のように測定できる。長辺110mm×短辺10mmの前面板の測定用サンプルをスーパーカッターを用いて切り出す。次いで、引張試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフ AG-Xplus試験機)の上下つかみ具で、つかみ具の間隔が5cmとなるように上記測定用サンプルの長辺方向両端を挟み、温度23℃、相対湿度55%の環境下、引張速度4mm/分で測定用サンプルの長さ方向に引張り、得られる応力-ひずみ曲線における20~40MPa間の直線の傾きから、温度23℃、相対湿度55%でのヤング率を算出できる。
前面板は、光を透過可能な板状体であれば、材料および厚みは限定されることはない。前面板は、1層のみから構成されてよく、2層以上から構成されてもよい。前面板としては、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ことができる。
前面板の厚みは、例えば10μm以上300μm以下であってよく、好ましくは20μm以上200μm以下であり、より好ましくは30μm以上100μm以下である。本発明において、光学積層体またはそれを構成する層の厚みは、接触式膜厚測定装置(株式会社ニコン製「MS-5C」)を用いて測定できる。偏光子および配向膜については、レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製「OLS3000」)を用いて測定できる。
樹脂製の板状体を構成する樹脂としては、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、ポリアミドイミドなどの高分子が挙げられる。これらの高分子は、単独でまたは2種以上混合して用いることができる。強度および透明性向上の観点から、樹脂製の板状体は、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る樹脂フィルムである。
硬度の観点から、前面板は、ハードコート層を備えた樹脂フィルムであってもよい。ハードコート層は、樹脂フィルムの一方の面に形成されていてもよいし、両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、硬度および耐スクラッチ性を向上させることができる。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、強度を向上させるために、添加剤を含んでいてもよい。添加剤は特に限定されることはなく、無機系微粒子、有機系微粒子、またはこれらの混合物が挙げられる。樹脂フィルムの両面にハードコート層を有する場合、各ハードコート層の組成および厚みは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
前面板がガラス板である場合、ガラス板は、ディスプレイ用強化ガラスが好ましく用いられる。ガラス板の厚みは、例えば10μm以上1000μm以下であってよいし、10μm以上100μm以下であってもよい。ガラス板を用いることにより、優れた機械的強度および表面硬度を有する前面板を構成することができる。
光学積層体が画像表示装置に用いられる場合、前面板は、表示装置の前面(画面)を保護する機能(ウィンドウフィルムとしての機能)を有するのみではなく、タッチセンサとしての機能、ブルーライトカット機能、視野角調整機能等を有するものであってもよい。
[光学樹脂フィルム]
光学樹脂フィルムは、例えば複数の樹脂フィルムが貼合層等を介して積層された多層の構成を有していてもよい。光学樹脂フィルムは、偏光子および位相差層の少なくとも1つを含むことが好ましい。光学樹脂フィルムは、例えば直線偏光板、円偏光板(楕円偏光板を含む。)等であることができる。円偏光板は、直線偏光板および位相差層を備える。円偏光板は、画像表示装置中で反射された外光を吸収することができるため、光学積層体に反射防止フィルムとしての機能を付与することができる。
光学樹脂フィルムは、例えば複数の樹脂フィルムが貼合層等を介して積層された多層の構成を有していてもよい。光学樹脂フィルムは、偏光子および位相差層の少なくとも1つを含むことが好ましい。光学樹脂フィルムは、例えば直線偏光板、円偏光板(楕円偏光板を含む。)等であることができる。円偏光板は、直線偏光板および位相差層を備える。円偏光板は、画像表示装置中で反射された外光を吸収することができるため、光学積層体に反射防止フィルムとしての機能を付与することができる。
光学樹脂フィルムの厚みは、通常5μm以上であり、20μm以上であってもよく、25μm以上であってもよく、30μm以上であってもよい。光学樹脂フィルムの厚みは、80μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがより好ましい。
(直線偏光板)
直線偏光板は、自然光等の非偏光な光線から、ある一方向の直線偏光を選択的に透過させる機能を有する。直線偏光板は、二色性色素を吸着させた延伸フィルムまたは延伸層、重合性液晶化合物の硬化物および二色性色素を含む液晶硬化層等を偏光子として備えることができる。色素を異方性のある媒質中に分散して配向させると、ある方向からは着色して見え、それと垂直な方向からはほとんど無色に見えることがある。このような現象を示す色素を二色性色素という。
直線偏光板は、自然光等の非偏光な光線から、ある一方向の直線偏光を選択的に透過させる機能を有する。直線偏光板は、二色性色素を吸着させた延伸フィルムまたは延伸層、重合性液晶化合物の硬化物および二色性色素を含む液晶硬化層等を偏光子として備えることができる。色素を異方性のある媒質中に分散して配向させると、ある方向からは着色して見え、それと垂直な方向からはほとんど無色に見えることがある。このような現象を示す色素を二色性色素という。
(1)二色性色素を吸着させた延伸フィルムまた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ヨウ素等の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、およ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ヨウ素等の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、およ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。
偏光子の厚みは、通常30μm以下であり、好ましくは18μm以下、より好ましくは15μm以下である。偏光子の厚みを薄くすることは、光学樹脂フィルムの薄膜化に有利である。偏光子の厚みは、通常1μm以上であり、例えば5μm以上であってよい。
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系化合物、オレフィン系化合物、ビニルエーテル系化合物、不飽和スルホン系化合物、アンモニウム基を有する(メタ)アクリルアミド系化合物が挙げられる。
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、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等も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、およ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。偏光子を形成するために用いる基材フィルムは、偏光子の保護層として用いてもよい。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および厚みは、後述する熱可塑性樹脂フィルムの材料および厚みと同様であってよい。
二色性色素を吸着させた延伸フィルムまたは延伸層である偏光子は、そのまま直線偏光板として用いてよく、その片面または両面に保護層を形成して直線偏光板として用いてもよい。保護層としては、後述する熱可塑性樹脂フィルムを用いることができる。得られる直線偏光板の厚みは、好ましくは2μm以上40μm以下である。
熱可塑性樹脂フィルムは、例えばシクロポリオレフィン系樹脂フィルム;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等の樹脂からなる酢酸セルロース系樹脂フィルム;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樹脂からなるポリエステル系樹脂フィルム;ポリカーボネート系樹脂フィルム;(メタ)アクリル系樹脂フィルム;ポリプロピレン系樹脂フィルム等、当分野において公知のフィルムを挙げることができる。偏光子と保護層とは、後述する貼合層を介して積層することができる。
熱可塑性樹脂フィルムの厚みは、薄型化の観点から、通常100μm以下であり、好ましくは80μm以下であり、より好ましくは60μm以下であり、さらに好ましくは40μm以下であり、なおさらに好ましくは30μm以下であり、また、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上にハードコート層が形成されていてもよい。ハードコート層は、熱可塑性樹脂フィルムの一方の面に形成されていてもよいし、両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、硬度および耐スクラッチ性を向上させた熱可塑性樹脂フィルムとすることができる。ハードコート層は、上述の樹脂フィルムに形成されるハードコート層と同様にして形成することができる。
(2)液晶硬化層である偏光子
液晶硬化層を形成するために用いる重合性液晶化合物は、重合性反応基を有し、かつ、液晶性を示す化合物である。重合性反応基は、重合反応に関与する基であり、光重合性反応基であることが好ましい。光重合性反応基は、光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基をいう。光重合性官能基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、1-クロロビニル基、イソプロペニル基、4-ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基およびオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。重合性液晶化合物の種類は特に限定されず、棒状液晶化合物、円盤状液晶化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。重合性液晶化合物の液晶性は、液晶性はサーモトロピック性液晶でもリオトロピック性液晶でもよく、相秩序構造としてはネマチック液晶でもスメクチック液晶でもよい。
液晶硬化層を形成するために用いる重合性液晶化合物は、重合性反応基を有し、かつ、液晶性を示す化合物である。重合性反応基は、重合反応に関与する基であり、光重合性反応基であることが好ましい。光重合性反応基は、光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基をいう。光重合性官能基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、1-クロロビニル基、イソプロペニル基、4-ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基およびオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。重合性液晶化合物の種類は特に限定されず、棒状液晶化合物、円盤状液晶化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。重合性液晶化合物の液晶性は、液晶性はサーモトロピック性液晶でもリオトロピック性液晶でもよく、相秩序構造としてはネマチック液晶でもスメクチック液晶でもよい。
液晶硬化層において、二色性色素が重合性液晶化合物の硬化物中に分散し、配向している。液晶硬化層である偏光子に用いられる二色性色素としては、300~700nmの範囲に吸収極大波長(λMAX)を有するものが好ましい。このような二色性色素としては、例えば、アクリジン色素、オキサジン色素、シアニン色素、ナフタレン色素、アゾ色素、およびアントラキノン色素等が挙げられるが、中でもアゾ色素が好ましい。アゾ色素としては、モノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素、およびスチルベンアゾ色素等が挙げられ、好ましくはビスアゾ色素、およびトリスアゾ色素である。二色性色素は単独でも、2種以上を組み合わせてもよいが、3種以上を組み合わせることが好ましい。特に、3種以上のアゾ化合物を組み合わせることがより好ましい。二色性色素の一部が反応性基を有していてもよく、また液晶性を有していてもよい。
液晶硬化層である偏光子は、例えば基材フィルム上に形成した配向膜上に、重合性液晶化合物および二色性色素を含む偏光子形成用組成物を塗布し、重合性液晶化合物を重合して硬化させることによって形成することができる。基材フィルム上に、偏光子形成用組成物を塗布して塗膜を形成し、この塗膜を基材フィルムとともに延伸することによって、偏光子を形成してもよい。偏光子を形成するために用いる基材フィルムは、偏光子の保護層として用いてもよい。基材フィルムの材料および厚みは、上述した熱可塑性樹脂フィルムの材料および厚みと同様であってよい。
重合性液晶化合物および二色性色素を含む偏光子形成用組成物、およびこの組成物を用いた偏光子の製造方法としては、特開2013-37353号公報、特開2013-33249号公報、特開2017-83843号公報等に記載のものを例示することができる。偏光子形成用組成物は、重合性液晶化合物および二色性色素に加えて、溶媒、重合開始剤、架橋剤、レベリング剤、酸化防止剤、可塑剤、増感剤等の添加剤をさらに含んでいてもよい。これらの成分は、それぞれ1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
偏光子形成用組成物が含有していてもよい重合開始剤は、重合性液晶化合物の重合反応を開始し得る化合物であり、より低温条件下で、重合反応を開始できる点で、光重合性開始剤が好ましい。具体的には、光の作用により活性ラジカルまたは酸を発生できる光重合開始剤が挙げられ、中でも、光の作用によりラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の総量100質量部に対して、好ましくは1質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは3質量部以上8質量部以下である。この範囲内であると、重合性基の反応が十分に進行し、かつ、液晶化合物の配向状態を安定化させやすい。
液晶硬化層である偏光子の厚みは、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。
液晶硬化層である偏光子は、基材フィルムを剥離除去せずに直線偏光板として用いてもよく、基材フィルムを偏光子から剥離除去して直線偏光板としてもよい。液晶硬化層である偏光子は、配向膜を有していてもよいし、有していなくてもよい。液晶硬化層である偏光子は、その片面または両面に保護層を形成して直線偏光板として用いてもよい。保護層としては、上述する熱可塑性樹脂フィルムを用いることができる。
液晶硬化層である偏光子は、偏光子の保護等を目的として、偏光子の片面または両面にオーバーコート層を有していてもよい。オーバーコート層は、例えば偏光子上にオーバーコート層を形成するための材料(組成物)を塗布することによって形成することができる。オーバーコート層を構成する材料としては、例えば光硬化性樹脂、水溶性ポリマー等が挙げられる。オーバーコート層を構成する材料としては、(メタ)アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等を用いることができる。
(位相差層)
位相差層は、1層であってもよく2層以上であってもよい。位相差層は、その表面を保護するオーバーコート層、位相差層を支持する基材フィルム等を有していてもよい。位相差層は、λ/4層を含み、さらにλ/2層またはポジティブC層の少なくともいずれかを含んでいてもよい。位相差層がλ/2層を含む場合、直線偏光板側から順にλ/2層およびλ/4層を積層する。位相差層がポジティブC層を含む場合、直線偏光板側から順にλ/4層およびポジティブC層を積層してもよく、直線偏光板側から順にポジティブC層およびλ/4層を積層してもよい。位相差層の厚みは、例えば0.1μm以上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6μm以下である。
位相差層は、1層であってもよく2層以上であってもよい。位相差層は、その表面を保護するオーバーコート層、位相差層を支持する基材フィルム等を有していてもよい。位相差層は、λ/4層を含み、さらにλ/2層またはポジティブC層の少なくともいずれかを含んでいてもよい。位相差層がλ/2層を含む場合、直線偏光板側から順にλ/2層およびλ/4層を積層する。位相差層がポジティブC層を含む場合、直線偏光板側から順にλ/4層およびポジティブC層を積層してもよく、直線偏光板側から順にポジティブC層およびλ/4層を積層してもよい。位相差層の厚みは、例えば0.1μm以上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6μm以下である。
位相差層は、保護層の材料として例示した樹脂フィルムから形成してもよいし、重合性液晶化合物が硬化した層から形成してもよい。位相差層は、さらに配向膜を含んでもよい。位相差層は、λ/4層と、λ/2層およびポジティブC層とを貼合するための貼合層を有していてもよい。
重合性液晶化合物を硬化して位相差層を形成する場合、位相差層は、重合性液晶化合物を含む組成物を基材フィルムに塗布し硬化させることにより形成することができる。基材フィルムと塗布層との間に配向層を形成してもよい。基材フィルムの材料および厚みは、上記熱可塑性樹脂フィルムの材料および厚みと同じであってよい。重合性液晶化合物を硬化してなる層から位相差層を形成する場合、位相差層は、配向層および基材フィルムを有する形態で光学積層体に組み込まれてもよい。位相差層は、直線偏光板の視認側とは反対側の面に、後述する貼合層を介して貼合され得る。
[粘着剤層]
光学積層体を構成し得る粘着剤層は厚いことが好ましく、例えば粘着剤層の厚みは150μm以上であり、180μm以上であってもよい。粘着剤層の厚みは、例えば300μm以下である。厚い粘着剤層を有する光学積層体は、光学樹脂フィルムの変形を抑制し、光学樹脂フィルムを平坦に保ちやすい。
光学積層体を構成し得る粘着剤層は厚いことが好ましく、例えば粘着剤層の厚みは150μm以上であり、180μm以上であってもよい。粘着剤層の厚みは、例えば300μm以下である。厚い粘着剤層を有する光学積層体は、光学樹脂フィルムの変形を抑制し、光学樹脂フィルムを平坦に保ちやすい。
光学積層体を構成し得る粘着剤層は柔らかいことが好ましく、例えば粘着剤層の粘弾性(貯蔵弾性率)は、5.0×105Pa以下であり、1.0×105Pa以下であってもよい。粘着剤層の粘弾性は、例えば5.0×103Pa以上である。粘着剤層の粘弾性は、次の様に測定できる。ガラス板に厚み150μmの粘着剤層を接合し、測定用サンプルを用意する。この測定用サンプルについて、レオメーター(Anton Parr社製「MCR-301」)を用いて、温度25℃、相対湿度50%、応力1%、周波数1Hzの条件で粘弾性を測定する。
粘着剤層は、1層であってもよく、2層以上からなるものであってもよいが、好ましくは1層である。粘着剤層は、(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とする粘着剤組成物から構成することができる。中でも、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また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(ベースポリマー)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種または2種以上をモノマーとする重合体また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。
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またはポリオール、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。中でも、ポリイソシアネート化合物が好ましい。
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。
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。
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。厚み150μm以上の粘着剤層は、例えば厚み25μm程度の薄い粘着シートを積層して得ることもできる。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硬化物とすることができる。
[セパレートフィルム]
セパレートフィルムは、粘着剤層を画像表示パネルや他の光学部材に貼合するまでその表面を保護するために仮着されるフィルムである。セパレートフィルムは通常、片面にシリコーン系、フッ素系等の離型剤などによる離型処理が施された熱可塑性樹脂フィルムで構成され、その離型処理面が粘着剤層に貼り合わされる。
セパレートフィルムは、粘着剤層を画像表示パネルや他の光学部材に貼合するまでその表面を保護するために仮着されるフィルムである。セパレートフィルムは通常、片面にシリコーン系、フッ素系等の離型剤などによる離型処理が施された熱可塑性樹脂フィルムで構成され、その離型処理面が粘着剤層に貼り合わされる。
セパレートフィルムを構成する熱可塑性樹脂は、例えばポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂等であることができる。セパレートフィルムの厚みは、例えば10μm以上50μm以下である。
[貼合層]
光学積層体は、2つの層を接合するための貼合層を含むことができる。貼合層は、粘着剤または接着剤から構成される層である。貼合層の材料となる粘着剤は、上述の粘着剤層の欄に例示された粘着剤を用いることができる。貼合層は、粘着剤層を構成する粘着剤と同一の粘着剤を用いて形成されてもよいし、他の粘着剤、例えば粘着剤層を構成する粘着剤とは異なる(メタ)アクリル系粘着剤、スチレン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、エポキシ系共重合体粘着剤等を用いることもできる。
光学積層体は、2つの層を接合するための貼合層を含むことができる。貼合層は、粘着剤または接着剤から構成される層である。貼合層の材料となる粘着剤は、上述の粘着剤層の欄に例示された粘着剤を用いることができる。貼合層は、粘着剤層を構成する粘着剤と同一の粘着剤を用いて形成されてもよいし、他の粘着剤、例えば粘着剤層を構成する粘着剤とは異なる(メタ)アクリル系粘着剤、スチレン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、エポキシ系共重合体粘着剤等を用いることもできる。
貼合層の材料となる接着剤としては、例えば水系接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤等のうち1種または2種以上を組み合わせて形成することができる。水系接着剤としては、例えばポリビニルアルコール系樹脂水溶液、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤等を挙げることができる。活性エネルギー線硬化型接着剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射することによって硬化する接着剤であり、例えば重合性化合物および光重合性開始剤を含む接着剤、光反応性樹脂を含む接着剤、バインダー樹脂および光反応性架橋剤を含む接着剤等を挙げることができる。上記重合性化合物としては、光硬化性エポキシ系モノマー、光硬化性アクリル系モノマー、光硬化性ウレタン系モノマー等の光重合性モノマー、およびこれらモノマーに由来するオリゴマー等を挙げることができる。上記光重合開始剤としては、紫外線等の活性エネルギー線を照射して中性ラジカル、アニオンラジカル、カチオンラジカルといった活性種を発生する物質を含む化合物を挙げることができる。
貼合層を介して貼合される対向する二つの表面は、予めコロナ処理、プラズマ処理、火炎処理等を行ってもよく、プライマー層等を有していてもよい。
粘着剤から構成される貼合層の厚みは、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。接着剤から構成される貼合層の厚みは、例えば0.1μm以上であってよく、好ましくは1μm以上または2μm以上であり、25μm以下、15μm以下または5μm以下であってよい。
前面板と光学樹脂フィルムは、例えば貼合層によって積層され、前面板と光学樹脂フィルムとを貼合する貼合層の厚みは薄いことが好ましく、例えば100μm以下である。光学樹脂フィルムは例えば貼合層を含み、すなわち光学樹脂フィルムを構成する層が貼合層によって貼合されているとき、光学樹脂フィルムに含まれる貼合層の厚みは薄いことが好ましく、例えば100μm以下である。これらの貼合層を薄くすることで、例えば前面板に対して光学樹脂フィルムを平坦に保ちやすくなる。
粘着剤から構成される貼合層の粘弾性は、5.0×105Pa以下であってもよいし、これより大きく、例えば10.0×105Pa以下であってもよい。粘着剤から構成される貼合層の粘弾性は、例えば5.0×103Pa以上である。貼合層の粘弾性は、上述の粘着剤層の粘弾性の測定方法に従って測定することができる。
[光学積層体の製造方法]
光学積層体は、貼合層または粘着剤層を介して光学積層体を構成する層同士を貼合する工程を含む方法によって製造することができる。粘着剤層や貼合層を介して層同士を貼合する場合には、密着力を調整する目的で貼合面の一方または両方に対して、コロナ処理等の表面活性化処理を施すことが好ましい。コロナ処理の条件は適宜設定することができ、貼合面の一方の面と他の面とで条件が異なっていてもよい。
光学積層体は、貼合層または粘着剤層を介して光学積層体を構成する層同士を貼合する工程を含む方法によって製造することができる。粘着剤層や貼合層を介して層同士を貼合する場合には、密着力を調整する目的で貼合面の一方または両方に対して、コロナ処理等の表面活性化処理を施すことが好ましい。コロナ処理の条件は適宜設定することができ、貼合面の一方の面と他の面とで条件が異なっていてもよい。
<画像表示装置>
画像表示装置は、上記の光学積層体を含む。光学積層体が円偏光板を含むとき、光学積層体は、画像表示装置において反射防止機能を付与する反射防止用偏光板として用いることもできる。光学積層体がセパレートフィルムを有する場合は、画像表示装置は通常、セパレートフィルムが除去された光学積層体を含む。画像表示装置は特に限定されず、例えば有機EL表示装置、無機EL表示装置、液晶表示装置、電界発光表示装置等の画像表示装置が挙げられる。光学積層体には、タッチセンサが積層されていてもよく、画像表示装置はタッチパネル機能を有していてもよい。
画像表示装置は、上記の光学積層体を含む。光学積層体が円偏光板を含むとき、光学積層体は、画像表示装置において反射防止機能を付与する反射防止用偏光板として用いることもできる。光学積層体がセパレートフィルムを有する場合は、画像表示装置は通常、セパレートフィルムが除去された光学積層体を含む。画像表示装置は特に限定されず、例えば有機EL表示装置、無機EL表示装置、液晶表示装置、電界発光表示装置等の画像表示装置が挙げられる。光学積層体には、タッチセンサが積層されていてもよく、画像表示装置はタッチパネル機能を有していてもよい。
光学積層体は、画像表示パネルの前面(視認側)に配置されて、画像表示装置の構成要素として用いることができる。画像表示装置において、光学積層体は、前面板を外側(表示素子側とは反対側、すなわち視認側)に向けて配置される。
画像表示装置は、スマートフォン、タブレット等のモバイル機器、テレビ、デジタルフォトフレーム、電子看板、測定器または計器類、事務用機器、医療機器、電算機器等として用いることができる。
100,200,300 光学積層体、10 前面板、20 光学樹脂フィルム、30 粘着剤層、40 セパレートフィルム。
Claims (11)
- 前面板と光学樹脂フィルムと粘着剤層とがこの順に積層された光学積層体であって、
前記前面板のヤング率は70GPa以上であり、
前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、
前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体。 - 光学樹脂フィルムと粘着剤層とが積層された光学積層体であって、
前記粘着剤層の厚みは150μm以上であり、
前記粘着剤層の粘弾性は5.0×105Pa以下である光学積層体。 - 前記粘着剤層側にセパレートフィルムがさらに積層された、請求項1または2に記載の光学積層体。
- 光学樹脂フィルムと粘着剤層とセパレートフィルムとがこの順に積層された上面視で矩形の枚葉体の光学積層体であって、
前記枚葉体の面内における重心を支点とし、前記セパレートフィルム側を下にして前記枚葉体を支えたときに、撓んだ前記枚葉体における4つの隅部の高さと、前記支点の高さとの差を求めたときに、以下の式を満たす、光学積層体。
光学積層体の撓み度={(支点から最も遠い隅部の高さと支点の高さとの差)/(支点から最も遠い隅部と支点との距離)}≦0.03 - 前記光学樹脂フィルム側に前面板がさらに積層された、請求項4に記載の光学積層体。
- 前記前面板のヤング率は、70GPa以上である、請求項5に記載の光学積層体。
- 前記光学樹脂フィルムは、偏光子および位相差層の少なくとも1つを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 前記光学樹脂フィルムは、円偏光板である、請求項7に記載の光学積層体。
- 前記前面板と前記光学樹脂フィルムとは貼合層によって積層され、
前記前面板と前記光学樹脂フィルムとを貼合する前記貼合層の厚みは100μm以下である、請求項1、5および6のいずれか1項に記載の光学積層体。 - 前記光学樹脂フィルムは貼合層を含み、
前記光学樹脂フィルムに含まれる前記貼合層の厚みは100μm以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の光学積層体。 - 請求項1または2に記載の光学積層体を含む画像表示装置。
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