JP2023003753A - 光学積層体及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、表示装置の前面に配置して用いられる光学積層体であって、スタイラスペンが用いられても凹みが生じることを抑制することができ、かつ耐屈曲性や耐衝撃性に優れた光学積層体を提供する。【解決手段】前面板である第1光学部材と、第1粘着剤層と、第2光学部材と、第2粘着剤層と、がこの順に接して積層された光学積層体であって、下記式(1)及び(2)を満たす、光学積層体。A≦8000 (1)2115<B≦9300 (2)【選択図】図1

Description

本発明は、光学積層体及び表示装置に関する。
韓国公開特許第2018-0012913号公報(特許文献1)には、耐久性に優れた表示装置用ウィンドウを提供することが記載されている。
韓国公開特許第2018-0012913号公報
タッチパネル方式の表示装置のウィンドウにおいて、スタイラスペンを押し当てて、筆記、操作、描画等がなされると、凹みが生じることがあるとの問題があった。高い弾性率の部材を用いることにより凹みが生じることを抑制することができるものの、今度は、耐屈曲性や耐衝撃性が低下するという問題を生じさせる可能性がある。
本発明は、表示装置の前面に配置して用いられる光学積層体であって、スタイラスペンが用いられても凹みが生じることを抑制することができ、かつ耐屈曲性や耐衝撃性に優れた光学積層体、及び当該光学積層体を含む表示装置を提供す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及び表示装置を提供する。
〔1〕 前面板である第1光学部材と、第1粘着剤層と、第2光学部材と、第2粘着剤層と、がこの順に接して積層された光学積層体であって、
前記第1光学部材について、厚みをa1〔μm〕、引張弾性率をb1〔MPa〕とし、
前記第1粘着剤層について、厚みをc1〔μm〕、貯蔵弾性率をd1〔MPa〕とし、
前記第2光学部材について、厚みをa2〔μm〕、引張弾性率をb2〔MPa〕とし、
前記第2粘着剤層について、厚みをc2〔μm〕、貯蔵弾性率をd2〔MPa〕としたときに、下記式(a)及び(b)でそれぞれ算出されるA、Bについて、下記式(1)及び(2)を満たす、光学積層体。
A=(a1×b1×d1)/c1 (a)
B=(a2×b2×d2)/c2 (b)
A≦8000 (1)
2115<B≦9300 (2)
〔2〕 上記式(a)で算出されるAについて、下記式(1a)を満たす、〔1〕に記載の光学積層体。
A≦5000 (1a)
〔3〕 前記第2光学部材は、引張弾性率b2が10000MPa以上90000MPa以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の光学積層体。
〔4〕 前記第2光学部材は、厚みa2が20μm以上100μm以下である、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の光学積層体。
〔5〕 前記第2光学部材は、ガラス板である、〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の光学積層体。
〔6〕 前記第1光学部材は、前記第1粘着剤層側とは反対側の表面がハードコート層で構成されている、〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の光学積層体。
〔7〕 偏光板を有する、〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の光学積層体。
〔8〕 〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載の光学積層体を含む表示装置。
本発明によれば、スタイラスペンが用いられても、凹みが生じるのを抑制することができ、かつ耐屈曲性や耐衝撃性に優れた光学積層体、及び当該光学積層体を含む表示装置を提供できる。
本発明に係る光学積層体の一例を示す概略断面図である。 耐屈曲性試験の評価方法を模式的に示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光学積層体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]
本発明に係る光学積層体は、前面板である第1光学部材と、第1粘着剤層と、第2光学部材と、第2粘着剤層と、がこの順に接して積層された光学積層体である。本発明に係る光学積層体は、第2粘着剤層の第2光学部材に接する側の表面とは反対側の表面には、n個(nは1以上の整数)の光学部材が積層されていてもよく、本明細書においては、かかるn個の光学部材について、第2粘着剤層に近い側から第3光学部材、第4光学部材、・・・とする。光学部材と光学部材の間には、粘着剤層が積層されていることが好ましく、本明細書においては、第x光学部材(xは3以上の整数)の前面板側とは反対側に積層されている粘着剤層を、第x粘着剤層とする。nは、好ましくは4以下の整数であり、さらに好ましくは2以下の整数である。
本明細書においては、単に「光学部材」という場合には、第1光学部材、第2光学部材、第x光学部材のいずれもが該当し、単に「粘着剤層」という場合には、第1粘着剤層、第2粘着剤層、第x粘着剤層のいずれもが該当する。
各光学部材は、一つの層から構成されるものであっても、複数の層から構成されるものであってもよい。本明細書において、複数の層からなる光学部材について、複数の光学部材とするか、一つの光学部材とするかは、厚み10μm以上の粘着剤層の有無に基づいて判断する。本明細書において、厚み10μm以上の粘着剤層によって分離される二つの部分は異なる光学部材とする。したがって、各光学部材は、厚み10μm未満の粘着剤層を含むものであってもよく、一方、厚み10μm以上の粘着剤層は含まないものである。
本発明に係る光学積層体の厚みは、光学積層体に求められる機能及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20μm以上4000μm以下であり、好ましくは30μm以上2000μm以下であり、より好ましく50μm以上1000μm以下であり、100μm以上であってもよい。
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1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1400mm以下であってよく、好ましくは50mm以上600mm以下である。短辺の長さは、例えば5mm以上800mm以下であり、好ましくは30mm以上500mm以下であり、より好ましくは50mm以上300mm以下である。光学積層体1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、好ましくは屈曲可能である。屈曲可能とは、クラック及び気泡を生じさせることなく屈曲させ得ることを意味する。光学積層体は、第1光学部材側を内側および外側の少なくともいずれか一方にして屈曲可能であってよく、好ましくは第1光学部材側を内側にして屈曲可能であり、より好ましくは第1光学部材側を内側にして屈曲半径が1mmとなるように繰返しの屈曲を行った場合でもクラックまたは気泡が生じにくい傾向にある。本明細書において、屈曲には、曲げ部分に曲面が形成される折り曲げの形態が含まれる。折り曲げの形態において、折り曲げた内面の曲率半径は特に限定されない。また、屈曲には、内面の屈折角が0°より大きく180°未満である屈折の形態、および内面の曲率半径がゼロに近似、または内面の屈折角が0°である折り畳みの形態が含まれる。
光学積層体は、例えば表示装置等に用いることができる。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。光学積層体1は、特に屈曲が可能な表示装置に好適である。
図1は、本発明の一実施形態による光学積層体の概略断面図である。図1に示す光学積層体1は、前面板である第1光学部材10と、第1粘着剤層31と、第2光学部材22と、第2粘着剤層32と、がこの順に接して積層され、さらに第2粘着剤層32の第2光学部材22に接する側の表面とは反対側の表面には、2個(n=2)の光学部材が積層されている。第2粘着剤層32の第2光学部材22に接する側の表面とは反対側の表面には、第3光学部材23、第3粘着剤層33、第4光学部材24と、がこの順に接して積層されている。第1~3の粘着剤層31,32,33は、いずれも厚みが10μm以上である。
光学積層体1において、第1光学部材10は、基材11を含み、基材11の第2光学部材22側とは反対側の表面に設けられたハードコート層12をさらに含む。例えば、光学積層体1において、第2光学部材22は保護板であり、第3光学部材23は偏光板であり、第4光学部材24はタッチセンサパネルである。
<式(1)及び式(2)>
本発明に係る光学積層体において、
第1光学部材について、厚みをa1〔μm〕、引張弾性率をb1〔MPa〕とし、
前記第1粘着剤層について、厚みをc1〔μm〕、貯蔵弾性率をd1〔MPa〕とし、
前記第2光学部材について、厚みをa2〔μm〕、引張弾性率をb2〔MPa〕とし、
前記第2粘着剤層について、厚みをc2〔μm〕、貯蔵弾性率をd2〔MPa〕とする。
本発明に係る光学積層体は、下記式(a)及び(b)でそれぞれ算出されるA、Bについて、下記式(1)及び(2)を満たす。
A=(a1×b1×d1)/c1 (a)
B=(a2×b2×d2)/c2 (b)
A≦8000 (1)
2115<B≦9300 (2)
式(2)を満たすことにより、スタイラスペンが用いられても凹みが生じるのを抑制することができる。また、式(2)を満たす場合に同時に式(1)を満たすことにより、耐屈曲性や耐衝撃性に優れたものとすることができる。
本明細書において、光学部材の厚み及び引張弾性率、粘着剤層の厚み及び貯蔵弾性率は、後述の実施例に記載された方法により測定することができる。光学部材及び粘着剤層の弾性率は、材料によって異なる。光学部材の引張弾性率は、例えば、1000MPa以上100000MPa以下である。粘着剤層の貯蔵弾性率は、例えば、0.01MPa以上1.5MPa以下であり、好ましくは0.02MPa以上1.0MPa以下である。
式(2)におけるBの値は、第2光学部材の厚みa2及び引張弾性率b2、第2粘着剤層の厚みc2及び貯蔵弾性率d2を適宜調整することにより調整することができる。式(1)におけるAの値は、第1光学部材の厚みa1及び引張弾性率b1、第1粘着剤層の厚みc1及び貯蔵弾性率d1を適宜調整することにより調整することができる。
本発明者らは、第2光学部材及び第2粘着剤層については、スタイラスペンが用いられても凹みが生じるのを抑制することができる機能を備える必要があることからそれらの物性や厚みを調整できる範囲が式(2)の関係を満たす範囲に限定されている中で、第1光学部材と第1粘着剤層の物性及び厚みを調整して、式(1)の関係を満たすことにより、耐屈曲性や耐衝撃性に優れた構成が得られるとの知見を得た。本明細書において、凹みが生じにくいとは、凹みが生じにくいことと、凹みが生じても消滅しやすいこととを含む。本発明に係る光学積層体は、凹みの生じにくさをさらに向上させることができる観点から、上記式(b)で算出されるBについて、好ましくは下記式(2a):
3000≦B≦9200 (2a)
の関係を満たす。
本発明に係る光学積層体は、耐屈曲性や耐衝撃性をさらに向上させることができる観点から、上記式(a)で算出されるAについて、好ましくは下記式(1’):
A≦7000 (1’)
を満たし、さらに好ましくは下記式(1a):
A≦5000 (1a)
の関係を満たす。
上記式(a)で算出されるAについて、例えば下記式(1b):
50≦A (1b)
の関係を満たし、好ましくは下記式(1c):
100≦A (1c)
の関係を満たす。
<第1光学部材>
第1光学部材は、前面板であり、表示装置の最表面を構成することができる。第1光学部材は、光を透過可能な板状体であれば、材料及び厚みは限定されることはない。第1光学部材は、基材を含むものであれば、基材のみから構成されていても、基材及び他の層から構成されていてもよい。基材及び他の層は、それぞれ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。第1光学部材に含まれる基材としては、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。
第1光学部材は、引張弾性率b1が、例えば1000MPa以上100000MPa以下であり、優れた耐衝撃性を有する光学積層体を構成しやすい観点から、好ましくは2000MPa以上80000MPa以下である。
第1光学部材は、厚みa1が、例えば10μm1000μm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20μm以上100μm以下であり、50μm以上であってもよい。第1光学部材の厚みは、優れた耐衝撃性を有する光学積層体を構成しやすい観点から、35μm以上であることが好ましい。
第1光学部材の基材が樹脂製の板状体の場合、ハードコート層を有するものであってもよい。第1光学部材がハードコート層を有する場合、ハードコート層を積層体の少なくとも一方の面に設けることにより、硬度をより向上させることができる。ハードコート層は、基材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。第1光学部材は、第1粘着剤層側とは反対側の表面がハードコート層で構成されていることが好ましい。光学積層体が配置される表示装置がタッチパネル方式の表示装置である場合には、第1光学部材の表面がタッチ面となるため、ハードコート層を有する第1光学部材が好適に用いられる。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(メタ)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、またはこれらの混合物が挙げられる。ハードコート層の厚みは、例えば0.1μm以上30μm以下であってよく、好ましくは1μm以上20μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下である。
ハードコート層の視認側には、耐摩耗性を向上させたり、皮脂などによる汚染を防止したりするために、耐摩耗層が形成されていてもよい。第1光学部材は、耐摩耗層を有することができ、耐摩耗層は、前面板の視認側表面を構成する層であることができる。耐摩耗層はフッ素化合物由来の構造を含むことができる。フッ素化合物としてはケイ素原子を有し、ケイ素原子にアルコキシ基やハロゲンのような加水分解性の基を有する化合物が好ましい。加水分解性基が脱水縮合反応することにより塗膜を形成することができ、また基材表面の活性水素と反応することにより耐摩耗層の密着性を向上させることができる。さらにフッ素化合物は、パーフルオロアルキル基やパーフルオロポリエーテル構造を有すると撥水性を付与することができるので好ましい。特に好ましいのはパーフルオロポリエーテル構造と炭素数4以上の長鎖のアルキル基とを有する含フッ素ポリオルガノシロキサン化合物である。フッ素化合物としては2種類以上の化合物を用いることも好ましい。さらに含むことが好ましいフッ素化合物としては、炭素数2以上のアルキレン基、及びパーフルオロアルキレン基を含む含フッ素オルガノシロキサン化合物である。
耐摩耗層の厚さは、例えば1nm以上20nm以下である。また、耐摩耗層は撥水性を有しており、水接触角が例えば110~125°程度である。滑落法で測定した接触角ヒステリシス及び滑落角は、それぞれ3~20°程度、2~55°程度である。更に、耐摩耗層は、本発明の効果を阻害しない範囲で、シラノール縮合触媒、酸化防止剤、防錆剤、紫外線吸収剤、光安定剤、防カビ剤、抗菌剤、生物付着防止剤、消臭剤、顔料、難燃剤、帯電防止剤等、各種の添加剤を含有していてもよい。
耐摩耗層とハードコート層との間にはプライマー層を設けてもよい。プライマー剤として、例えば紫外線硬化型、熱硬化型、湿気硬化型、あるいは2液硬化型のエポキシ系化合物等のプライマー剤がある。また、プライマー剤として、ポリアミック酸を用いてもよく、シランカップリング剤を用いることも好ましい。プライマー層の厚さは、例えば0.001~2μmである。
耐摩耗層とハードコート層とを含む積層体を得る方法としては、ハードコート層の上に、必要に応じてプライマー剤を塗布、乾燥、硬化させてプライマー層を形成させた後、フッ素化合物を含む組成物(耐摩耗層コーティング用組成物)を塗布、乾燥することで形成できる。塗布する方法としては、例えばディップコート法、ロールコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビアコーター法などが挙げられる。また、プライマー剤、または、耐摩耗層コーティング用組成物を塗布する前に、塗布面をプラズマ処理、コロナ処理、または紫外線処理等の親水化処理を施すことも好ましい。
基材として用いられる樹脂フィルムとしては、光を透過可能な樹脂フィルムであれば限定されない。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、単独でまたは2種以上混合して用いることができる。光学積層体をフレキシブルディスプレイに用いる場合には、優れた可撓性を有し、高い強度及び高い透明性を有するように構成可能な、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が好適に用いられる。上記式(1)を満たす構成を容易に得やすい観点から、ポリエチレンテレフタレートで形成された樹脂フィルムが好適に用いられる。なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは、アクリルまたはメタクリルのいずれでもよいことを意味する。(メタ)アクリレート等の「(メタ)」も同様の意味である。樹脂フィルムの厚みは、例えば10μm以上500μm以下であり、好ましくは20μm以上100μm以下である。
第1光学部材の基材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以下であってよく、20μm以上100μm以下であってもよく、20μm以上50μm以下であってもよい。ガラス板を用いることにより、優れた機械的強度及び表面硬度を有する前面板を構成することができる。
ディスプレイ用強化ガラスとしては、強度および透光性に優れる化学強化ガラスを用いることが好ましい。化学強化ガラスを用いることで、可撓性(フレキシビリティ)を保ちながらも、反射防止体の耐衝撃性を向上させることができる。化学強化ガラスは、ガラスの化学的イオン交換処理により得ることができる。化学的イオン交換処理により、ガラス表面のナトリウムイオンやリチウムイオンをイオン半径のより大きなカリウムイオンに部分的に置換することで、ガラス表面の強度を向上させることができる。薄い圧縮応力層の形成により、表面強度が向上する。化学強化ガラスに使用されるガラスとしては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラス、鉛ガラス、アルカリバリウムガラス、およびアルミノボロシリケートガラス等が挙げられる。
化学的イオン交換処理は、上記ガラスを融点以上に加熱したイオン置換溶液に浸漬またはペースト状のイオン置換溶液をガラスに直接塗布することで行うことができる。イオン置換溶液としては、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、リン酸カリウム、硫酸カリウム及び水酸化カリウムベースのもの等が挙げられる。中でも、硝酸カリウム(330℃)は、ガラスの融点(通常500℃以上600℃以下)よりも融点が低く、取り扱いが容易であることから好適である。
化学的イオン交換処理の前にエッチング処理を行い、ガラスの薄膜化を行ってもよい。エッチング処理は、化学処理溶液としてフッ酸またはこれとフッ化アンモニウム水溶液及び有機酸、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等とを混合したものを用いて行うこともできる。これらを使用して、噴射、ディッピング等によりエッチングを行うことができる。エッチング処理は、エッチングガスとしてフッ素を含んだ不活性ガス、例えば、CF、C、C、XeF等を少なくとも1種含むHeガスまたはArガスを用いて行ってもよい。具体的には、HeガスまたはArガスで希釈したフッ素を含む不活性ガスを大気圧下でプラズマ化し、フッ化炭素からフッ素を遊離させることでエッチングを行うことができる。
光学積層体が表示装置に用いられる場合、第1光学部材は、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。
<第2光学部材>
第2光学部材は、光を透過可能な板状体であれば、材料及び厚みは限定されることはない。第2光学部材は、基材を含むものであれば、基材のみから構成されていても、基材及び他の層から構成されていてもよい。基材及び他の層は、それぞれ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。第2光学部材に含まれる基材としては、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。
第2光学部材は、引張弾性率b2が、例えば1000MPa以上100000MPa以下であり、凹みを抑制しやすく、式(2)を満たす構成を実現しやすい観点から、好ましくは10000MPa以上90000MPa以下である。
第2光学部材は、厚みa2が、例えば10μm1000μm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20μm以上100μm以下であり、80μm以下であってもよい。第2光学部材の厚みは、優れた耐屈曲性を有する光学積層体を構成しやすい観点から70μm以下であることが好ましく、優れた耐衝撃性を有する光学積層体を構成しやすい観点から25μm以上であることが好ましい。
第2光学部材の基材として用いられる樹脂フィルムは、第1光学部材における基材として用いることができる樹脂フィルムの説明と同じである。
第2光学部材の基材として用いられるガラス板の例示は、第1光学部材における基材として用いることができるガラス板の説明と同じである。上記式(2)を満たす構成を容易に得やすい観点から、第2光学部材の基材としてガラス板が好適に用いられる。
第2光学部材としては、厚みが100μm以下であるガラス板が好適に用いられる。ガラス板の厚みは、光学積層体の屈曲性および透光性を向上させる観点から好ましくは90μm以下であり、より好ましくは80μm以下であり、さらに好ましくは70μm以下であり、特に好ましくは60μm以下であり、より特に好ましくは50μm以下である。ガラス板の厚みは、通常10μm以上であり、光学積層体の耐衝撃性を向上させる観点から好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上である。
<粘着剤層>
第1粘着剤層は、第1光学部材と第2光学部材の間に介在して、これらを貼合する。第2粘着剤層は、第2光学部材の第1光学部材側(前面板側)とは反対側の表面に積層されている。第x粘着剤層は、第x光学部材の第1光学部材側(前面板側)とは反対側の表面に積層されている。粘着剤層は、厚みが10μm以上であれば、1層からなるものであってもよいし、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。各粘着剤層は、粘着剤組成物の組成及び配合成分、厚み等において、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
粘着剤層の厚みは、10μm以上であり、好ましくは12μm以上であり、また、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下である。
第1粘着剤層は、スタイラスペンの押し当てにより生じる凹みを抑制できるとの観点から、厚みc1が、好ましくは12μm以上80μm以下であり、より好ましくは20μm以上70μm以下である。
第1粘着剤層は、下部に影響を与える衝撃を吸収するとの観点から、貯蔵弾性率d1が、好ましくは0.01MPa以上1.5MPa以下であり、より好ましくは0.02MPa以上1.0MPa以下であり、0.07MPa以下であってもよい。
第2粘着剤層は、スタイラスペンの押し当てにより生じる凹みを抑制できるとの観点から、厚みc2が、好ましくは12μm以上80μm以下であり、より好ましくは20μm以上70μm以下である。
第2粘着剤層は、下部に影響を与える衝撃を吸収するとの観点から、貯蔵弾性率d2が、好ましくは0.01MPa以上1.5MPa以下であり、より好ましくは0.02MPa以上1.0MPa以下である。
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(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。粘着剤層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。
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、分子内に少なくとも2個のベンゾイルフェニルメタアクリロイル基を有する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。
ベンゾイルフェニルメタアクリロイル基は、以下の構造で表される基を意味する。*は結合手を表す。活性エネルギー線重合性化合物が分子内に有するベンゾイルフェニルメタアクリロイル基の数は、5以下であることができ、4以下であることができる。
Figure 2023003753000002
分子内に少なくとも2個のベンゾイルフェニルメタアクリロイル基を有する化合物としては、例えば次の化合物が挙げられる。
Figure 2023003753000003
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。
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。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。
<光学部材>
光学積層体における光学部材としては、例えば、前面板(第1光学部材)、保護板(第2光学部材)、偏光板、タッチセンサパネル等、その他に、背面板等が例示される。背面板としては、タッチセンサパネル、有機EL表示素子等が挙げられる。光学部材が複数の層から構成される場合には、二つの層を貼合するための貼合層を含むことができる。光学積層体における光学部材の積層順序としては、例えば、前面板(第1光学部材)/保護板/偏光板/タッチセンサパネル、前面板(第1光学部材)/保護板/偏光板/タッチセンサパネル/有機EL表示素子、前面板(第1光学部材)/保護板/タッチセンサパネル/偏光板、前面板(第1光学部材)/保護板/タッチセンサパネル/偏光板/有機EL表示素子、等が挙げられる。ここで示した積層順序における偏光板は、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点で、円偏光板であることが好ましい。ここで示した積層順序における保護板は、含まれていなくてもよく、第2光学部材として保護板を用いることにより、式(2)を満たす構成を容易に調整することが容易であるという観点からは含まれていることが好ましい。
≪偏光板≫
偏光板は、例えば直線偏光板、円偏光板(楕円偏光板を含む)等であってもよい。円偏光板は、直線偏光板及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。
偏光板の厚みは、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。また、偏光板の厚みは、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又は延伸層、重合性液晶化合物の硬化物及び二色性色素を含み、二色性色素が重合性液晶化合物の硬化物中に分散し、配向している液晶層等を偏光子層として備えることができる。二色性色素は、分子の長軸方向における吸光度と短軸方向における吸光度とが異なる性質を有する色素をいう。液晶層を偏光子層として用いた直線偏光板は、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。
(二色性色素を吸着させた延伸フィルム又は延伸層である偏光子層)
二色性色素を吸着させた延伸フィルムである偏光子層は、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、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。
偏光子層の厚みは、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。偏光子層の厚みを薄くすることは、偏光板の薄膜化に有利である。偏光子層の厚みは、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層は、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層とする工程、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。偏光子層を形成するために用いる基材フィルムは、偏光子層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層から剥離除去してもよい。基材フィルムの材料及び厚みは、後述する熱可塑性樹脂フィルムの材料及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又は延伸層である偏光子層は、そのまま直線偏光板として用いてよく、その片面又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。偏光子層と保護層とは、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、硬度及び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。
(液晶層である偏光子層)
液晶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、オキシラニル基及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、及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、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。
液晶層である偏光子層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、及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、及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、及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。
液晶層である偏光子層は、例えば基材フィルム上に形成した配向膜上に、重合性液晶化合物及び二色性色素を含む偏光子層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、偏光子層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、偏光子層を形成してもよい。偏光子層を形成するために用いる基材フィルムは、偏光子層の保護層として用いてもよい。基材フィルムの材料及び厚みは、上述した熱可塑性樹脂フィルムの材料及び厚みと同様であってよい。
重合性液晶化合物及び二色性色素を含む偏光子層形成用組成物、及びこの組成物を用いた偏光子層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。偏光子層形成用組成物は、重合性液晶化合物及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。
偏光子層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又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重量部に対して、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。
液晶層である偏光子層の厚みは、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。
液晶層である偏光子層は、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層から剥離除去して直線偏光板としてもよい。液晶層である偏光子層は、その片面又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。
液晶層である偏光子層は、偏光子層の保護等を目的として、偏光子層の片面又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、例えば偏光子層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)
偏光板に含まれる位相差層は、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、偏光子層の前面板側とは反対側の表面上に積層されていることが好ましい。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層又はポジティブ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層及び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層及びポジティブ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層及び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層及びポジティブ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及び厚みは、上記熱可塑性樹脂フィルムの材料及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、配向層及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、貼合層を介して直線偏光板と貼合することができる。
≪タッチセンサパネル≫
タッチセンサパネルとしては、前面でタッチされた位置を検出可能なセンサであり、または前面でスタイラスペンによりなされた操作や筆記等の押し当てを検出可能なセンサであり、透明導電層を有する構成であることができる。タッチセンサパネルは、透明導電層に加え、これを支持する基材を有することができる。検出方式は限定されることはなく、抵抗膜方式、静電容量方式、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。その中でも、低コスト、早い反応速度、薄膜化の面で、静電容量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、透明導電層とこれを支持する基材との間に、接着層、分離層、保護層等を備えてもよい。接着層としては、接着剤層、粘着剤層が挙げられる。透明導電層を支持する基材として、一方の表面に透明導電層が蒸着形成されている基材、接着層を介して透明導電層が転写された基材等が挙げられる。
静電容量方式のタッチセンサパネルの一例は、基材と、基材の表面に設けられた位置検出用の透明導電層と、タッチ位置検知回路とにより構成されている。静電容量方式のタッチセンサパネルを有する光学積層体を設けた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導電層が接地される。タッチ位置検知回路が、透明導電層の接地を検知し、タッチされた位置が検出される。互いに離間した複数の透明導電層を有することにより、より詳細な位置の検出が可能となる。
透明導電層は、ITO等の金属酸化物からなる透明導電層であってもよく、アルミニウムや銅、銀、金、またはこれらの合金等の金属からなる金属層であってもよい。
分離層は、ガラス等の基板上に形成されて、分離層上に形成された透明導電層を分離層とともに、基板から分離するための層であることができる。分離層は、無機物層又は有機物層であることが好ましい。無機物層を形成する材料としては、例えばシリコン酸化物が挙げられる。有機物層を形成する材料としては、例えば(メタ)アクリル系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリイミド系樹脂組成物等を用いることができる。
保護層は、透明導電層に接して導電層を保護するために設けることができる。保護層は有機絶縁膜及び無機絶縁膜のうちの少なくとも一つを含み、これらの膜は、スピンコート法、スパッタリング法、蒸着法等によって形成することができる。
タッチセンサパネルは例えば、以下のようにして製造することができる。第1の方法では、まずガラス基板へ接着層を介して基材を積層する。基材上に、フォトリソグラフィによりパターン化された透明導電層を形成する。温度を制御することにより、ガラス基板と基材とを分離して、透明導電層と基材とからなるタッチセンサパネルが得られる。
第2の方法では、まずガラス基板上に分離層を形成し、必要に応じて、分離層上に保護層を形成する。分離層(または保護層)上に、フォトリソグラフィによりパターン化された透明導電層を形成する。透明導電層上に、剥離可能な保護フィルムを積層し、透明導電層から分離層までを転写して、ガラス基板を分離する。接着層を介して基材と分離層とを貼合し、剥離可能な保護フィルムを剥離することで、透明導電層と分離層と接着層と基材とをこの順に有するタッチセンサパネルが得られる。
タッチセンサパネルの基材としては、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリスチレン、ポリノルボルネンなどの樹脂フィルムが挙げられる。所望のタフネスを有する基材層を構成しやすい観点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
タッチセンサパネルは、優れた耐衝撃性を有する光学積層体を構成しやすい観点から、厚みが30μm以上であることが好ましい。タッチセンサパネルの厚みは、例えば100μm以下である。
≪背面板≫
背面板としては、光を透過可能な板状体や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。
背面板の厚みは、例えば5μm以上2000μm以下であってよく、好ましくは10μm以上1000μm以下であり、より好ましくは15μm以上500μm以下である。
背面板に用いられる板状体としては、1層のみから構成されてよく、2層以上から構成されたものであってよく、前面板において述べた板状態について例示したものを用いることができる。
背面板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、例えば上述のタッチセンサパネル、有機EL表示素子等が挙げられる。
(貼合層)
光学部材は、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、粘着剤又は接着剤から構成される層である。貼合層が粘着剤層である場合、その厚みは、10μm未満である。貼合層の材料となる粘着剤は、上述の第x粘着剤層で説明した粘着剤組成物を用いることができる。
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種又は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及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、バインダー樹脂及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、及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。
貼合層の厚みは、例えば1μm以上であってよく、好ましくは1μm以上10μm未満、より好ましくは2μm以上10μm未満、さらに好ましくは2.5μm以上5μm以下である。
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。
[光学積層体の製造方法]
光学積層体は、粘着剤層を介して、光学部材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。光学部材の粘着剤層と接する表面は、密着力を調整する目的で、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。なお、貼合面がタッチセンサパネルの透明導電層である場合には、コロナ処理は行わないことが好ましい。
<表示装置>
本発明に係る表示装置は本発明に係る光学積層体を含む。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。本発明の光学積層体を含む表示装置は、優れた耐衝撃性を有し、屈曲又は巻回等が可能なフレキシブルディスプレイとして用いることもできる。
表示装置において、光学積層体は、第1光学部材(前面板)を外側(表示素子側とは反対側、すなわち視認側)に向けて表示装置が有する表示素子の視認側に配置される。表示装置は、第1光学部材(前面板)側を内側にして屈曲可能であることが好ましい。表示装置は、第1光学部材(前面板)側を外側にして屈曲可能であってもよい。
本発明に係る表示装置は、タッチパネル方式の表示装置として好適であり、スタイラスペンでの入力可能な表示装置として特に好適である。
本発明に係る表示装置は、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、測定器や計器類、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。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[厚みの測定]
光学積層体をなす各層の厚みは、接触式膜厚測定装置(株式会社ニコン製「MS-5C」)を用いて測定した。
[光学部材の引張弾性率の測定]
引張試験機(AG-1S、式会社島津製作所製)を用いて、温度23℃相対湿度55%の条件で、引張弾性率を測定した。測定対象の光学部材が面内に位相差を有する場合、遅相軸方向の引張弾性率を測定し、引張弾性率とした。
光学部材について、基材とハードコート層からなる光学部材の引張弾性率は、ハードコート層の厚みが20μm以下である場合には、基材の引張弾性率を光学部材の引張弾性率とみなすこととする。
[粘着剤層の貯蔵弾性率の測定]
粘着剤層の貯蔵弾性率は、粘弾性測定装置(Anton Paar社製「MCR-301」)を使用して測定した。粘着剤層を幅20mm×長さ20mmに裁断し、厚さが150μmとなるように複数枚積層した。積層された粘着剤層をガラス板に接合した。粘着剤層と測定チップとが接着した状態において、-20℃から100℃の温度領域で、周波数1.0Hz、変形量1%、昇温速度5℃/分の条件下で測定を行い、温度25℃における貯蔵弾性率を測定した。
[粘着剤層の準備]
(粘着シート1aの作製)
冷却管、窒素導入管、温度計及び攪拌機を備えた反応器に、酢酸エチル80質量部、アクリル酸n-ブチル70質量部、アクリル酸メチル20質量部、アクリル酸1.0質量部の混合溶液を仕込み、窒素ガスで装置内の空気を置換して酸素不含としながら、内温を55℃に上げた。その後、ラジカル重合開始剤(2,2’-アゾビスイソブチロニトリル)0.2質量部をアセトン10質量部に溶かした溶液を全量添加した。開始剤添加1時間後に、単量体を除くアクリル樹脂の濃度が35%になるよう、添加速度17.3部/時でアセトンを連続的に反応器に添加しながら、内温54~56℃で12時間保温し、最後に酢酸エチルを添加して、アクリル樹脂の濃度が20%となるように調節した。得られたアクリル樹脂は、重量平均分子量Mwが15万、Mw/Mnが5.0であった。得られたアクリル樹脂に、架橋剤(東ソー株式会社製「コロネートL」)0.3質量部、シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製「X-12-981」)0.5質量部を混合し、全体固形分濃度が10%になるように酢酸エチルを添加して、粘着剤組成物を得た。
得られた粘着剤組成物の塗布溶液を離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム(剥離フィルムB)の離型処理面に、アプリケーターを利用して乾燥後の厚みが50μmになるように塗布した。塗布層を100℃で1分間乾燥して、粘着剤層を備えるフィルムを得た。その後、粘着剤層の露出面上に、別の離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム(剥離フィルムA)を貼合した。その後、温度23℃、相対湿度50%RHの条件で7日間養生させた。このようにして、剥離フィルムB/粘着剤層(厚み50μm)/剥離フィルムAの構成からなる粘着シート1を作製した。粘着シート1aの粘着剤層を粘着剤層1とする。粘着剤層1aの温度25℃における貯蔵弾性率は、0.047MPaであった。
(粘着シート1b~1fの作製)
粘着シート1b~1fについて、粘着剤組成物の塗布溶液を乾燥後の厚みが、それぞれ、15μm、25μm、30μm、40μm、60μmになるように塗布したこと以外は、粘着シート1の作製と同様にして、剥離フィルムB/粘着剤層(厚さ:15μm、25μm、30μm、40μm、60μm)/剥離フィルムAの構成からなる粘着シート1b~1fを作製した。粘着シート2~6の粘着剤層を粘着剤層1b~1fとする。粘着剤層1b~1fの温度25℃における貯蔵弾性率は、粘着剤層1aの温度25℃における貯蔵弾性率と同じ0.047MPaとみなすことができる。
(粘着シート2aの作製)
アクリル酸n-ブチル98.4質量部、アクリル酸2-エチルヘキシル1質量部およびアクリル酸4-ヒドロキシブチル10質量部を共重合させて、アクリル樹脂を調製した。このアクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は28万であった。上記工程で得られたアクリル樹脂100質量部(固形分換算値;以下同じ)と、架橋剤(東ソー株式会社製「コロネートL」)0.5質量部、シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製「X-12-981」)0.5質量部を混合し、全体固形分濃度が10%になるように酢酸エチルを添加して、粘着剤組成物を得た。
上記粘着剤組成物を用いたこと以外は、粘着シート1aの作製と同様にして、剥離フィルムB/粘着剤層(厚み50μm)/剥離フィルムAの構成からなる粘着シート2aを作製した。粘着シート2aの粘着剤層を粘着剤層2aとする。粘着剤層2aの温度25℃における貯蔵弾性率は、0.08MPaであった。
(粘着シート2bの作製)
粘着シート2bについて、粘着剤組成物の塗布溶液を乾燥後の厚みが、20μmになるように塗布したこと以外は、粘着シート2aの作製と同様にして、剥離フィルムB/粘着剤層(厚み20μm)/剥離フィルムAの構成からなる粘着シート2bを作製した。粘着シート2bの粘着剤層を粘着剤層2bとする。粘着剤層2bの温度25℃における貯蔵弾性率は、粘着剤層2aの温度25℃における貯蔵弾性率と同じ0.08MPaとみなすことができる。
(粘着シート3aの作製)
アクリル酸n-ブチル45質量部、アクリル酸2-エチルヘキシル45質量部およびアクリル酸4-ヒドロキシブチル10質量部を共重合させて、アクリル樹脂を調製した。このアクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は15万であった。上記工程で得られたアクリル樹脂100質量部(固形分換算値;以下同じ)と、熱架橋剤としてのトリメチロールプロパン変性キシリレンジイソシアネート(綜研化学社製、製品名「TD-75」)0.02質量部、およびシランカップリング剤としての3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、製品名「KBM403」)0.2質量部とを混合し、十分に撹拌して、メチルエチルケトンで希釈することにより、粘着剤組成物の塗布溶液を得た。
上記粘着剤組成物を用いたこと、及び塗布層を90℃で1分間乾燥したこと以外は、粘着シート1aの作製と同様にして、剥離フィルムB/粘着剤層(厚み50μm)/剥離フィルムAの構成からなる粘着シート3aを作製した。粘着シート3aの粘着剤層を粘着剤層3aとする。粘着剤層3aの温度25℃における貯蔵弾性率は、1.5MPaであった。
[第1光学部材(前面板)及び第2光学部材(保護板)の作製]
<基材1~3(PETフィルム)の準備>
基材1~3として、厚みがそれぞれ40μm、60μm、100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(SK社製)を準備した。
<基材4~10(ガラス板)の準備>
基材4~6として、厚みがそれぞれ25μm、30μm、70μmのガラス板(商品名:CG3、Corning社製)を準備した。基材7~9として、厚みがそれぞれ50μm、70μm、90μmのガラス板(商品名:Glanova、NSG社製)を準備した。基材10として、厚みが30μmのガラス板(商品名:Willow、Corning社製)を準備した。ガラス板の準備は、より具体的には、厚みが約500μmのガラス板をエッチングして厚みを調整し、さらに化学的イオン交換処理によりガラス表面の強度を向上させたものを準備した。
<基材11,12(PIフィルム)の作製>
窒素雰囲気下、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)52g(162.38mmol)および水分量を500ppmに調整したN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)673.93gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)28.90g(65.05mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、テレフタロイルクロリド(TPC)19.81g(97.57mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコにピリジン7.49g(94.65mmol)と無水酢酸14.61g(143.11mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに5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、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、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、ポリアミドイミド樹脂を得た。
得られたポリアミドイミド樹脂に、濃度が15質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニスを作製した。得られたポリアミドイミドワニスをポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の膜厚が55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃30分間、次いで140℃15分間で乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに大気下で230℃30分間乾燥し、膜厚50μmのポリアミドイミド(PI)フィルムを得た。かかるPIフィルムを基材11とした。
基材12の作製は、基材11の作製とは、ポリアミドイミドワニスを膜厚70μmとなるように塗工した点のみが異なる。このようにして、膜厚70μmのPIフィルムを得た。かかるPIフィルムを基材12とした。
<第1光学部材の作製>
(ハードコート層組成物)
ハードコート層用組成物は、多機能アクリレート(MIWONスペシャルティーケミカル(韓国)、MIRAMER M340)30重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルに分散したナノシリカゾル(平均粒径12nm、固形分40%)50重量部、エチルアセテート17重量部、光重合開始剤(Ciba社、I184)2.7重量部、フッ素系添加剤(信越化学工業株式会社、KY1203)0.3重量部を攪拌機を利用して配合し、ポリプロピレン(PP)材質のフィルターを用いて濾過することでハードコート層用組成物を製造した。
(第1光学部材の作製)
基材1~3、基材5、基材10に、ハードコート層組成物を乾燥後の膜厚が5μm又は10μmとなるように塗布し乾燥させた。
<第2光学部材の準備>
予め準備した基材1~10をそのまま第2光学部材として用いた。
[第3光学部材(円偏光板)の作製]
(円偏光板の準備)
平均重合度約2,400、ケン化度99.9モル%以上、厚み20μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを準備した。PVAフィルムを30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の質量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬してヨウ素染色を行った(ヨウ素染色工程)。ヨウ素染色工程を経たPVAフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の質量比が12/5/100の水溶液に、56.5℃で浸漬してホウ酸処理を行った(ホウ酸処理工程)。ホウ酸処理工程を経たPVAフィルムを8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している偏光子を得た。PVAフィルムの延伸は、ヨウ素染色工程とホウ酸処理工程において行った。PVAフィルムの総延伸倍率は5.3倍であった。得られた偏光子の厚みは7μmであった。
上記で得られた偏光子と、厚み13μmのシクロオレフィンポリマー(COP)フィルム(ZF-14、日本ゼオン株式会社製、波長550nmにおける面内位相差値が1nm)とを水系接着剤を介してニップロールで貼り合わせた。得られた貼合物の張力を430N/mに保ちながら、60℃で2分間乾燥して、片面にCOPフィルムを有する直線偏光板を得た。なお、水系接着剤は水100部に、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール(「クラレポバール KL318」、株式会社クラレ製)3部と、水溶性ポリアミドエポキシ樹脂(「スミレーズレジン650」(固形分濃度30%の水溶液)、田岡化学工業株式会社製)1.5部とを添加して調製した。
直線偏光板の偏光子側と、位相差層とを、厚みが5μmのアクリル系粘着剤層を介して貼合した。位相差層は、厚みが5μmであり、層構成が液晶化合物が硬化した層を含むλ/2層(厚み2μm)/UV硬化型接着剤層(厚み2μm)/液晶化合物が硬化した層を含むλ/4層(厚み1μm)であった。このようにして円偏光板(厚み30μm、層構成:COPフィルム/偏光子/位相差層)を作製した。
[第4光学部材(タッチセンサ層)の準備]
アクリル系樹脂をガラス板にコーティングして分離層を形成した。次いで分離層上に透光性電極層を形成し、透光性電極層と分離層とからなるタッチセンサ層(厚み7μm)を作製した。その後、透光性電極層の分離層側とは反対側に剥離フィルムAを積層した。ガラス板を取り除いた面に剥離フィルムBを積層し、剥離フィルムA/タッチセンサ層/剥離フィルムBの層構成を有するタッチセンサ積層体を作製した。
[有機ELパネルの代用品の準備]
有色ポリイミドフィルム(厚み35μm)の一方の面に粘着剤層からなる接合層(厚み25μm)を介して有色ポリイミドフィルム(厚み50μm)を積層し、有機ELパネルの代用品(厚み110μm)を作製した。
[測定]
<粘着剤層の貯蔵弾性率>
各粘着剤層について、温度25℃での貯蔵弾性率を測定した。測定結果を表1に示す。
Figure 2023003753000004
<基材の引張弾性率>
基材1~12について、温度25℃での引張弾性率を測定した。測定結果を表2に示す。
Figure 2023003753000005
[実施例1~5、比較例1~7]
表3に記載の各部材(第1光学部材、第1粘着剤層、第2光学部材、第2粘着剤層)と上記に記載の各部材とを積層することにより、実施例1~5及び比較例1~7の光学積層体を作製した。この光学積層体は、第1光学部材(前面板)/第1粘着剤層/第2光学部材(保護板)/第2粘着剤層/第3光学部材(円偏光板)/粘着剤層からなる接合層(厚み25μm)/第4光学部材(タッチセンサ層)/粘着剤層からなる接合層(厚み25μm)/有機ELパネルの代用品(厚み110μm)をこの順に含む。各部材を貼合する際は、貼合面にコロナ処理を施した。なお、第1粘着剤層は、前面板のハードコート層が形成されている表面とは反対側の表面に接するように積層した。
[評価]
<押さえ深さの測定試験>
各実施例および各比較例において得られた光学積層体について、長辺110mm×短辺20mmの長方形にスーパーカッターを用いて切り出して試験用積層体を得た。
試験用積層体について、第1光学部材(前面板)の表面に、テスト用ペン(Samsung Galaxy Note 10のDigitiger S-pen、質量:5.7g、先端の材質:ポリオキシメチレン、先端の直径:0.7mm)が90度の角度で荷重500gとなるように接してかつ固定し、テスト用ペンを500mm/分の速度で50mmの直線上を一往復させた。そして、2時間放置した後に、押さえ深さを2次元測定機(DEKTAK 6M;Veeco社製造)を用いて測定した。押さえ深さは、試験用積層体の第1光学部材(前面板)の表面における、テスト用ペンを一往復させた直線上の深さ(周囲からの凹み)の最大値とし、以下の基準で評価を行った。表3に評価結果を示す。
A:押さえ深さが1μm未満であった、
B:押さえ深さが1μm以上3μm未満であった、
C:押さえ深さが3μm以上であった。
<耐衝撃性試験>
各実施例および比較例において得られた光学積層体について、長辺150mm×短辺70mmの長方形にスーパーカッターを用いて切り出して試験用積層体を得た。
温度23℃、相対湿度55%RHの環境下で、評価用ペンを、試験用積層体の第1光学部材(前面板)の最表面から10cmの高さにペン先が位置しかつペン先が下向きとなるように保持し、その位置から評価用ペンを落下させた。評価用ペンとして、質量が5.7gであり、ペン先の直径が0.75mmのペンを用いた。評価用ペンを落下させた後の試験用積層体について、光学顕微鏡(Keyence社製、VK9500)で、20倍の接眼レンズを用いて観察を行い以下の基準で評価を行った。表3に評価結果を示す。
A:第1光学部材(前面板)及び第2光学部材(保護板)にクラックなし。
B:第1光学部材(前面板)にクラックなし、第2光学部材(保護板)にクラックあり。
C:第1光学部材(前面板)及び第2光学部材(保護板)にクラックあり。
<耐屈曲性試験>
各実施例および比較例において得られた光学積層体について、屈曲評価設備(Science Town社製、STS-VRT-500)を用いて、曲げに対する耐久性を確認する評価試験を行った。図2は、本評価試験の方法を模式的に示す図である。図2に示すように、個別に移動可能な二つの載置台501,502を、間隙Cが2.0mm(1R )となるように配置し、間隙Cの中心に幅方向の中心が位置するように光学積層体100を固定して配置した(図2(a))。このとき、前面板(第1光学部材10)が上方となるように光学積層体100を配置した。そして、二つの載置台501,502を位置P1及び位置P2を回転軸の中心として上方に90度回転させて、載置台の間隙Cに対応する光学積層体100の領域に曲げの力を付加した(図2(b))。その後、二つの載置台501,502を元の位置に戻した(図2(a))。以上の一連の操作を完了して、曲げの力の付加回数を1回とカウントした。曲げの力の付加回数を積み重ねて、載置台501,502の間隙Cに対応する光学積層体100の領域における気泡またはクラックの発生の有無を確認し、気泡またはクラックが発生した時点で曲げの力の付加を停止し、以下の基準で評価を行った。表3に評価結果を示す。載置台501,502の移動速度、曲げの力の付加のペースは、いずれの光学積層体に対する評価試験においても同一の条件とした。
A:曲げの力の付加回数が20万に達しても気泡およびクラックが発生しなかった、
B:曲げの力の付加回数が10万以上20万未満で気泡またはクラックが発生した、
C:曲げの力の付加回数が10万未満で気泡またはクラックが発生した。
Figure 2023003753000006
1 光学積層体、10 前面板(第1光学部材)、11 基材、12 ハードコート層、22 第2光学部材、23 第3光学部材、24 第4光学部材、31 第1粘着剤層、32 第2粘着剤層、33 第3粘着剤層、100 光学積層体、501,502 載置台。

Claims (8)

  1. 前面板である第1光学部材と、第1粘着剤層と、第2光学部材と、第2粘着剤層と、がこの順に接して積層された光学積層体であって、
    前記第1光学部材について、厚みをa1〔μm〕、引張弾性率をb1〔MPa〕とし、
    前記第1粘着剤層について、厚みをc1〔μm〕、貯蔵弾性率をd1〔MPa〕とし、
    前記第2光学部材について、厚みをa2〔μm〕、引張弾性率をb2〔MPa〕とし、
    前記第2粘着剤層について、厚みをc2〔μm〕、貯蔵弾性率をd2〔MPa〕としたときに、下記式(a)及び(b)でそれぞれ算出されるA、Bについて、下記式(1)及び(2)を満たす、光学積層体。
    A=(a1×b1×d1)/c1 (a)
    B=(a2×b2×d2)/c2 (b)
    A≦8000 (1)
    2115<B≦9300 (2)
  2. 上記式(a)で算出されるAについて、下記式(1a)を満たす、請求項1に記載の光学積層体。
    A≦5000 (1a)
  3. 前記第2光学部材は、引張弾性率b2が10000MPa以上90000MPa以下である、請求項1又は2に記載の光学積層体。
  4. 前記第2光学部材は、厚みa2が20μm以上100μm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学積層体。
  5. 前記第2光学部材は、ガラス板である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光学積層体。
  6. 前記第1光学部材は、前記第1粘着剤層側とは反対側の表面がハードコート層で構成されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の光学積層体。
  7. 偏光板を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の光学積層体。
  8. 請求項1~7のいずれか1項に記載の光学積層体を含む表示装置。
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