JP7450552B2 - 光学積層体 - Google Patents
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Description
1つの実施形態においては、上記低屈折率補強部は、基材と該基材に形成された低屈折率層と両面に最外層として設けられた粘着剤層とを有する。
1つの実施形態においては、上記低屈折率層の屈折率は1.25以下である。
1つの実施形態においては、上記低屈折率補強部の幅の合計は、上記導光板の幅の10%以下である。
1つの実施形態においては、上記低屈折率補強部の全光線透過率は85%以上である。
1つの実施形態においては、上記光学積層体は、上記導光板の入光側と反対側の端部に低屈折率補強部がさらに設けられている。
図1は、本発明の1つの実施形態による光学積層体の概略断面図であり、図2は、図1の光学積層体の光学部材を取り除いた状態を示す概略平面図である。図示例の光学積層体100は、導光板10と、導光板10に接着層20を介して積層された光学部材30と、を有する。接着層20は、図2に示すように、平面視ドットパターンで形成されており、かつ、ドットの密度は導光板の入光側から導光方向(図面の左側から右に向かう方向)に沿って大きくなるような勾配を有する。
導光板10は、代表的には、樹脂(好ましくは、透明樹脂)のフィルムまたは板状物、あるいはガラスで構成され得る。このような樹脂の代表例としては、熱可塑性樹脂、反応性樹脂(例えば、電離放射線硬化性樹脂)が挙げられる。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、PET等のポリエステル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂が挙げられる。電離放射線硬化性樹脂の具体例としては、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
接着層20は、上記のとおり、平面視ドットパターンで形成されており、かつ、ドットの密度は導光板の入光側から導光方向に沿って大きくなるような勾配を有する。このような構成であれば、光量が大きい導光板の入光側端部において空気による全反射を利用することができ、したがって、導光板内においてきわめて良好な光の伝播が実現される。その結果、輝度を高くすることができ、かつ、輝度ムラ(入光側に近い部分と入光側から遠い部分での明るさが異なること)を顕著に抑制することができる。ドット密度の勾配は、図2に示すように導光方向に沿って連続的に変化してもよく、導光方向に沿った所定領域ごとに段階的に変化してもよい。例えば、入光側の端から導光板の長さ方向の10%までの領域のドット密度(平均)は、好ましくは0%~50%であり、入光側と反対側の端から導光板の長さ方向の10%までの領域のドット密度(平均)は、好ましくは50%~100%である。
光学部材としては、導光板と積層され得る任意の適切な光学部材が挙げられる。光学部材の具体例としては、反射板、拡散板、プリズムシート、偏光板、位相差フィルム、導電性フィルム、基板、画像表示セルまたは画像表示パネルが挙げられる。
E-1.低屈折率補強部の全体構成
図3は、低屈折率補強部の一例を示す概略断面図である。低屈折率補強部40は、基材41と、基材41に形成された低屈折率層42と、両面に最外層として設けられた粘着剤層43、44と、を有する。すなわち、低屈折率補強部は両面テープとして構成され、両面の粘着剤層により導光板と光学部材とを貼り合わせる。
基材41は、代表的には、樹脂(好ましくは、透明樹脂)のフィルムまたは板状物で構成され得る。このような樹脂の代表例としては、熱可塑性樹脂、反応性樹脂(例えば、電離放射線硬化性樹脂)が挙げられる。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、PET等のポリエステル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂が挙げられる。電離放射線硬化性樹脂の具体例としては、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
低屈折率層は、代表的には、内部に空隙を有する。低屈折率層の空隙率は、上記のとおり50%以上であり、好ましくは70%以上であり、より好ましくは80%以上である。一方、空隙率は、例えば90%以下であり、好ましくは85%以下である。空隙率が上記範囲内であることにより、低屈折率層の屈折率を適切な範囲とすることができる。
空隙層(低屈折率層)を50mm×50mmのサイズにカットし、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所社製:HM-150)にセットしてヘイズを測定する。ヘイズ値については、以下の式より算出する。
ヘイズ(%)=[拡散透過率(%)/全光線透過率(%)]×100(%)
R1およびR2は、それぞれ独立して、直鎖もしくは分枝アルキル基であり、
R1およびR2は、同一でも異なっていてもよく、
R1は、Xが2の場合、互いに同一でも異なっていてもよく、
R2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
粘着剤層を構成する粘着剤としては、任意の適切な粘着剤が用いられ得る。粘着剤としては、代表的には、アクリル系粘着剤(アクリル系粘着剤組成物)が挙げられる。アクリル系粘着剤組成物は業界で周知であるので、詳細な説明は省略する。粘着剤層の厚みは、例えば3μm~200μmである。粘着剤層43および44の構成材料および厚みは、それぞれ、同一であってもよく異なっていてもよい。なお、低屈折率層に隣接して粘着剤層が配置される場合には、当該粘着剤層は、代表的には、粘着剤層を構成する粘着剤が通常の状態では低屈折率層の空隙に浸透しない程度の硬さを有する。このような粘着剤層の貯蔵弾性率は、例えば1.3×105(Pa)~1.0×107(Pa)であり得る。
アクリルフィルムに低屈折率層を形成した後に、50mm×50mmのサイズにカットし、これを粘着層を介してガラス板(厚み:3mm)の表面に貼合した。上記ガラス板の裏面中央部(直径20mm程度)を黒マジックで塗りつぶして、該ガラス板の裏面で反射しないサンプルとした。エリプソメーター(J.A.Woollam Japan社製:VASE)に上記サンプルをセットし、500nmの波長、入射角50~80度の条件で、屈折率を測定した。
(II)輝度ムラ
実施例および比較例で得られた光学積層体について、光学積層体の導光板端部からLEDの光を入射し、輝度ムラを目視により観察した。以下の基準で評価した。
○:積層体全面について輝度(明るさ)が均一である
×:光漏れが認められる、輝度が不均一である、および/または、明るい領域が少ない
(III)強度
実施例および比較例で得られた光学積層体を取り扱う際の導光板とプリズムフィルムとの剥離の有無を調べた。以下の基準で評価した。
○:剥離は発生せず、一体物として問題なく取り扱うことができた
×:剥離が発生した
(1)ケイ素化合物のゲル化
2.2gのジメチルスルホキシド(DMSO)に、ケイ素化合物の前駆体であるメチルトリメトキシシラン(MTMS)を0.95g溶解させて混合液Aを調製した。この混合液Aに、0.01mol/Lのシュウ酸水溶液を0.5g添加し、室温で30分撹拌を行うことでMTMSを加水分解して、トリス(ヒドロキシ)メチルシランを含む混合液Bを生成した。
5.5gのDMSOに、28重量%のアンモニア水0.38g、および純水0.2gを添加した後、さらに、上記混合液Bを追添し、室温で15分撹拌することで、トリス(ヒドロキシ)メチルシランのゲル化を行い、ゲル状ケイ素化合物を含む混合液Cを得た。
(2)熟成処理
上記のように調製したゲル状ケイ素化合物を含む混合液Cを、そのまま、40℃で20時間インキュベートして、熟成処理を行った。
(3)粉砕処理
つぎに、上記のように熟成処理したゲル状ケイ素化合物を、スパチュラを用いて数mm~数cmサイズの顆粒状に砕いた。次いで、混合液Cにイソプロピルアルコール(IPA)を40g添加し、軽く撹拌した後、室温で6時間静置して、ゲル中の溶媒および触媒をデカンテーションした。同様のデカンテーション処理を3回行うことにより、溶媒置換し、混合液Dを得た。次いで、混合液D中のゲル状ケイ素化合物を粉砕処理(高圧メディアレス粉砕)した。粉砕処理(高圧メディアレス粉砕)は、ホモジナイザー(エスエムテー社製、商品名「UH-50」)を使用し、5ccのスクリュー瓶に、混合液D中のゲル状化合物1.85gおよびIPAを1.15g秤量した後、50W、20kHzの条件で2分間の粉砕で行った。
この粉砕処理によって、上記混合液D中のゲル状ケイ素化合物が粉砕されたことにより、該混合液D’は、粉砕物のゾル液となった。混合液D’に含まれる粉砕物の粒度バラツキを示す体積平均粒子径を、動的光散乱式ナノトラック粒度分析計(日機装社製、UPA-EX150型)にて確認したところ、0.50~0.70であった。さらに、このゾル液(混合液C’)0.75gに対し、光塩基発生剤(和光純薬工業株式会社:商品名WPBG266)の1.5重量%濃度MEK(メチルエチルケトン)溶液を0.062g、ビス(トリメトキシシリル)エタンの5%濃度MEK溶液を0.036gの比率で添加し、低屈折率層形成用塗工液を得た。
攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管、冷却器を備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート90.7部、N-アクリロイルモルホリン6部、アクリル酸3部、2-ヒドロキシブチルアクリレート0.3部、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1重量部を酢酸エチル100gと共に仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入して窒素置換した後、フラスコ内の液温を55℃付近に保って8時間重合反応を行い、アクリル系ポリマー溶液を調製した。得られたアクリル系ポリマー溶液の固形分100部に対して、イソシアネート架橋剤(日本ポリウレタン工業社製のコロネートL,トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネートのアダクト体)0.2部、ベンゾイルパーオキサイド(日本油脂社製のナイパーBMT)0.3部、γ-グリシドキシプロピルメトキシシラン(信越化学工業社製:KBM-403)0.2部を配合したアクリル系粘着剤溶液を調製した。次いで、上記アクリル系粘着剤溶液を、シリコーン処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱化学ポリエステルフィルム社製、厚さ:38μm)の片面に、乾燥後の粘着剤層の厚さが10μmになるように塗布し、150℃で3分間乾燥を行い、粘着剤層を形成した。
製造例1で調製した低屈折率層形成用塗工液を厚さ20μmの基材(アクリルフィルム)に塗工した。塗工層のウェット厚み(乾燥させる前の厚み)は約27μmであった。該塗工層を、温度100℃で1分処理して乾燥し、基材上に低屈折率層(厚み0.9μm)を形成した。得られた低屈折率層の屈折率は1.18であった。次に、基材/粘着剤層の積層体の両面に製造例2で形成した粘着剤層(厚み10μm)を配置し、両面粘着剤層付積層体を作製した。
製造例3で作製した両面粘着剤層付積層体を幅1mmに切断し、2つの低屈折率両面テープを作製した。導光板(厚み400μm、導光方向の全長85mm)の導光方向に沿った両端部(両端から1mm内側の部分)に、導光方向全体にわたって(すなわち、入光側の端から反対側の端まで85mmにわたって)低屈折率両面テープをそれぞれ貼り合わせ、低屈折率補強部を設けた。次に、エポキシ系接着剤をドットパターンに印刷し、接着層を形成した。このとき、ドットの密度が該導光板の入光側から導光方向に沿って連続的に大きくなるような勾配を有するように接着剤を印刷した。低屈折率補強部および接着層が設けられた導光板とプリズムフィルムとを、低屈折率補強部および接着層を介して貼り合わせ、光学積層体を作製した。得られた光学積層体を上記(II)および(III)の評価に供した。結果を表1に示す。
2つの低屈折率両面テープをそれぞれ導光板の入光側の端から中央部まで(すなわち、導光板の導光方向の全長に対して50%の長さまで)貼り合わせて低屈折率補強部を設けたこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
低屈折率補強部を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
低屈折率両面テープの代わりに黒色両面テープを用いたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
低屈折率層を形成しなかったこと(すなわち、基材のアクリルフィルムの両側に粘着剤層を形成したこと)以外は製造例3と同様にして両面テープを作製し、当該両面テープを用いたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
低屈折率補強部の設置位置を変更したこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。具体的には、導光板の入光側の端から10mmの部分に、導光板の幅方向全体にわたって低屈折率補強部を設けた。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
20 接着層
30 光学部材
40 低屈折率補強部
41 基材
42 低屈折率層
100 光学積層体
Claims (5)
- 導光板と、該導光板に接着層を介して積層された光学部材と、を有し、
該接着層が平面視ドットパターンで形成されており、かつ、該ドットの密度が該導光板の入光側から導光方向に沿って大きくなるような勾配を有し、
該導光板の導光方向に沿った両端部に低屈折率補強部が設けられており、
該低屈折率補強部が、基材と該基材に形成された低屈折率層と両面に最外層として設けられた粘着剤層とを有する、
光学積層体。 - 前記低屈折率層の屈折率が1.25以下である、請求項1に記載の光学積層体。
- 前記低屈折率補強部の幅の合計が、前記導光板の幅の10%以下である、請求項1または2に記載の光学積層体。
- 前記低屈折率補強部の全光線透過率が85%以上である、請求項1から3のいずれかに記載の光学積層体。
- 前記導光板の入光側と反対側の端部に低屈折率補強部がさらに設けられている、請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体。
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