JP7491456B1 - フレキシブルディスプレイ用粘着シート、フレキシブルディスプレイ用積層体、およびフレキシブルディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のフレキシブルディスプレイ用粘着シート(以下、粘着シートとも省略する)は粘着剤層からなり、セパレータを積層する形態が好ましい。粘着剤層の一方面にセパレータが積層された形態、並びに粘着剤層の両面をセパレータで挟みこむ形態のいずれも好ましく、中でも両面を挟み込む形態が好ましい。尚、粘着剤層は単層であることが好ましいが、組成の異なる粘着剤層を積層してもよい。また、間に芯材として光透過性可撓性基材を設ける形態も好ましい。
本発明の粘着剤層は(メタ)アクリル系ランダム共重合体および、(メタ)アクリル系トリブロック共重合体、架橋剤を含み、これらの硬化物である。粘着剤層はカラーレスポリイミドやガラス基材と貼り合わせフレキシブルディスプレイとして曲げて使用する。
(メタ)アクリル系ランダム共重合体の構成には特に制限はないが、主に下記のモノマー(r-1)~(r-3)のいずれかを含むモノマー混合物の共重合体であることが好ましく、後述する架橋剤との反応部位としての役割を有する観点からモノマー(r-3)を含むことが特に好ましい。
モノマー(r-1)は、炭素数6~10のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸分岐アルキルエステルモノマーであり、具体的には、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(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、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸イソデシル等が挙げられる。
モノマー(r-2)は、炭素数12~20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーであり、具体的には、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(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)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸イコシル等が挙げられる。これら(r-2)のうち、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸イコシルがゴム弾性の観点で好ましく、(メタ)アクリル酸ドデシルが、屈曲性の観点より、なお好ましい。モノマー(r-2)を含有することで、粘着剤層の凝集力が向上し、強靭な粘着剤層が得られ、静的屈曲性が特に向上する。
モノマー(r-3)は、官能基を含有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーである。前記官能基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基、等が挙げられ、モノマー(r-3)は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル系ランダム共重合体はモノマー(r-1)~(r-3)に加えて、その他のモノマーを含んでよい。その他のモノマーとしては、モノマー(r-1)~(r-3)以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー、脂環式構造を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー、アルキレンオキシ基を有するモノマー、イミド基を有するモノマー、シアノ基を有するモノマー、その他ビニルモノマー等が挙げられる。
(メタ)アクリル系トリブロック共重合体とは、それぞれ独立してガラス転移温度(Tg)が100℃以上である(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する二つの重合体ブロック(A1)、(A2)と、ガラス転移温度(Tg)が-50℃以下の(メタ)アクリル酸エステルに由来する重合体ブロック(B)からなる(A1)-(B)-(A2)で表されるブロック構造を有するモノマー混合物の共重合体である。
架橋剤は、(メタ)アクリル系ランダム共重合体が有するヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基、等の官能基と反応することで、粘着剤層の凝集力が向上し、動的屈曲性や静的屈曲性、および保持力がより向上する。
粘着剤層の貯蔵弾性率は、周波数1Hzの粘弾性測定により求められる。貯蔵弾性率は、材料が変形する際に弾性エネルギーとして貯蔵される部分に相当し、硬さの程度を表す指標である。すなわち、貯蔵弾性率の値が高いほど、粘着剤層は硬く、貯蔵弾性率の値が低いほど柔らかいことになる。
また、G’(-20)は、カラーレスポリイミドへの接着性が向上する観点から5.0×104Pa以上が好ましく、1.0×104Pa以上がより好ましい。
また、G’(60)は、フレキシブル性を向上させ静的、動的屈曲性を向上させる観点から5.0×104Pa以下が好ましい。
本発明の粘着剤層のJIS K 7136に準拠して測定されるヘーズは、光学部品の接着に適するものとする観点から、1%以下であり、0.7%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.3%以下がさらに好ましい。
フレキシブルディスプレイ用積層体は、光透過性可撓性基材、粘着剤層、および偏光板や透明導電膜を備え、前記粘着剤層は、本発明の粘着シートを用いて形成されてなる。
尚、粘着剤層と光透過性可撓性基材の積層面にハードコート層や、易接着用コーティング層、色差調整層などが積層されていても良い。
フレキシブルディスプレイは、屈曲機能を有することが大きな特徴の1つであり、上記のフレキシブルディスプレイ用積層体と、折り曲げ可能に構成された有機EL表示パネルとを含み、有機EL表示パネルに対して視認側にフレキシブルディスプレイ用積層体が配置され、折り曲げ可能に構成されている。また、有機EL表示パネルに代えて、マイクロLED、液晶パネル、または電子ペーパーモジュールであってもよく、抵抗膜方式や静電容量方式といったタッチパネル等の方式に関係なく使用することができる。
重量平均分子量(Mw)の測定は、島津製作所社製GPC「LC-GPCシステム」を用いた。重量平均分子量(Mw)の決定は、分子量既知のポリスチレンを標準物質とした換算で行った。
装置名:島津製作所社製、LC-GPCシステム「Prominence」カラム:東ソー社製GMHXL4本、東ソー社製HXL-1本を連結した。
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流量:1.0ml/分
カラム温度:40℃
((メタ)アクリル系ランダム共重合体(R1)の合成)
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下装置、窒素導入管を備えた反応容器(以下、単に「反応容器」と記述する。)に、アクリル酸2-エチルヘキシル(2EHA)58部、アクリル酸ドデシル(DOA)30部、アクリル酸(AA)1部、アクリル酸メチル(MA)5部、アクリル酸ブチル(BA)5部、アクリル酸4-ヒドロキシエチル(HEA)1部、開始剤として、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(以下、単に「AIBN」と記述する。)0.2部を仕込み、この反応容器内の雰囲気を窒素ガスで置換した。その後、窒素雰囲気下で撹拌しながら、50℃まで加熱し反応を開始した。その後、反応溶液を50℃で4時間反応させた。反応終了後、冷却し、酢酸エチルで希釈して不揮発分30%、粘度2000mPa・sのアクリル系ランダム共重合体(R1)溶液を得た。得られたアクリル系ランダム共重合体(R1)の重量平均分子量(Mw)は120万であった。
表1記載の組成および配合量(質量部)に変更した以外は、(メタ)アクリル系ランダム共重合体(R1)の製造と同様の方法でランダム共重合体(R2~R9)を合成した。
2EHA:アクリル酸2-エチルヘキシル
DOA:アクリル酸ドデシル
HEA:アクリル酸2-ヒドロキシエチル
MA:アクリル酸メチル
BA:アクリル酸ブチル
AA:アクリル酸
(メタ)アクリル系トリブロック共重合体は市販品及び合成品を用いた。下記に詳細を記載する。
クラレ社製のクラリティ―LA3710(Mw:240,000、BAの含有量:88質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体2(I-2)
クラレ社製のクラリティ―LA3320(Mw:160,000、BAの含有量:85質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体3(I-3)
クラレ社製のクラリティ―LA2114(Mw:70,000、BAの含有量:90質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体4(I-4)
合成品を用いた。(Mw:70,000、BAの含有量:85質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体5(I-5)
クラレ社製のクラリティ―LA2250(Mw:70,000、BAの含有量:70質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体6(I-6)
合成品を用いた。(Mw:70,000、BAの含有量:67質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体7(I-7)
合成品を用いた。(Mw:300,000、BAの含有量:85質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体8(I-8)
合成品を用いた。(Mw:70,000、BAの含有量:95質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体9(I-9)
合成品を用いた。(Mw:50,000、BAの含有量:85質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体10(I-10)
クラレ社製のクラリティ―LA2270(Mw:70,000、BAの含有量:60質量%)
・MMA-BA-MMAトリブロック共重合体11(I-11)
合成品を用いた。(Mw:330,000、BAの含有量:85質量%)
・tBM-BA-tBMトリブロック共重合体(II)
合成品を用いた。(Mw:160,000、BAの含有量:88質量%)
・MMA-BA/2EHA-MMAトリブロック共重合体(III)
クラレ社製のクラリティ―LK9243(Mw:60,000、BA/2EHAの含有量:80質量%)
・MMA-BA-tBMトリブロック共重合体(IV)
合成品を用いた。(Mw:160,000、BAの含有量:85質量%)
・EMA-BA-EMAトリブロック共重合体(V)
合成品を用いた。(Mw:160,000、BAの含有量:85質量%)
・MMA-DOA-MMAトリブロック共重合体(VI)
合成品を用いた。(Mw:160,000、DOAの含有量:85質量%)
反応容器内部を窒素で置換した後、室温にてトルエン868g、1,2-ジメトキシエタン43.4g、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム40.2mmolを含有するトルエン溶液60.0gを加え、さらにsec-ブチルリチウム5.00mmolを含有するシクロヘキサンとn-ヘキサンの混合溶液2.89gを加えた。続いて、これにメタクリル酸メチル35.9gを加えた。室温にて60分間攪拌して重合を開始させ、引き続き、重合液の内部温度を-30℃に冷却し、アクリル酸n-ブチル405gを2時間かけて滴下し、滴下終了後-30℃にて5分間攪拌した。次いで、メタクリル酸メチル35.9gを加え、一晩室温にて攪拌後、メタノ-ル3.50gを添加して重合反応を停止した。得られた反応液を15kgのメタノール中に注ぎ、白色沈澱物を析出させた。その後、濾過により白色沈殿物を回収し、乾燥させることにより、重量平均分子量(Mw)が70,000からなるMMA-BA-MMAトリブロック共重合体4(I-4)を得た。
2EHA:アクリル酸2-エチルヘキシル
MA:アクリル酸メチル
BA:アクリル酸ブチル
MMA:メタクリル酸メチル
tBA:メタクリル酸t-ブチル
EMA:メタクリル酸エチル
実施例および比較例で使用した架橋剤および粘着付与樹脂は下記の通りである。
C1:トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体
C2:N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン
C3:アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート
TF1:ヤスハラケミカル社のYSレジンSX100(スチレン系モノマー単独重合体、軟化点:100℃)
TF2:東ソー社のペトロタック100V(C5-C9系石油樹脂、軟化点:96℃)
TF3:荒川化学工業社のパインクリスタルKE-359(水添ロジンエステル樹脂、軟化点:94~104℃、水酸基価42mgKOH/g)
TF4:ヤスハラケミカル社のYSポリスターTH130(テルペンフェノール樹脂、軟化点:130℃)
<粘着剤の調整>
(メタ)アクリル系ランダム共重合体(R1)不揮発分100質量部に対して、MMA-BA-MMAトリブロック共重合体1(I-1)5質量部、架橋剤(C1)を0.1質量部配合し、さらにトルエンを加えて不揮発分を20%に調製した粘着剤を得た。
前記粘着剤を、厚さ75μmのポリエチレンテレフタレート製セパレータに、乾燥後の
厚さが50μmになるように塗工し、100℃で5分間熱風乾燥することで粘着剤層を形
成した。次いで、この粘着剤層に、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート製セパレ
ータを貼り合せ、「セパレータ/粘着剤層/セパレータ」の積層体を作製した。得られた
積層体を温度40℃の条件で1週間熟成させて、フレキシブルディスプレイ用粘着シート
を得た。
表3~7に示す通り、(メタ)アクリル系ランダム共重合体、(メタ)アクリル系トリブロック共重合体、粘着付与剤、架橋剤の種類と配合量(質量部)を変更した以外は実施例1と同様にして、粘着シートを得た。
粘着シートの一方面のセパレータを剥がしたシートを2組用意し、粘着剤層同士をラミネータで貼り合わせ、セパレータ/粘着剤層/セパレータの積層体を作成した。前記積層体から一方面のセパレータを剥離して貼り合わせを繰り返すことで、厚さ1mmの粘着剤層の積層物を形成した。この積層物に対し、TAInsturument-WatersLL.C.社製「DiscoveryHR-2(DHR-2)」を用い、冶具として8.0mmφプローブを使用し、周波数1Hz、昇温速度10℃/分、歪み0.1%、法線荷重1Nで温度分散測定(温度範囲:-70℃~200℃)を実施した。得られた測定グラフから、-20℃、60℃での貯蔵弾性率G’を読み取った。
粘着シートの片面のセパレータを剥がし、露出した粘着面をカバーグラス(松浪硝子社製)に貼り付けた。その後、前記粘着シートからもう一方のセパレータを剥がし、露出した粘着面に、もう一枚のカバーグラスを貼り合わせ、「カバーグラス/粘着剤層/カバーグラス」の積層体を作製した。この状態で50℃、5気圧のオートクレーブ内に20分間保持させてガラス板に密着させることにより測定試料を得た。前記測定試料について、JISK7136に準拠し、積分球式光線透過率測定装置(日本電色工業社製、NDH-8000)を用いてヘーズを測定した。
粘着シートの一方面のセパレータを剥がして50μmのPETフィルムにラミネータを用いて粘着剤層を貼り付けた。続いて、もう一方のセパレータを剥がし、一方の面に出力300Wでコロナ処理を施した厚さ50μmのカラーレスポリイミドフィルム(KOLON社製)のコロナ処理面にラミネータにより露出した粘着剤層と貼り付けた。その後50℃、5気圧のオートクレーブ内に20分保持させて各部材を密着させることで測定試料(粘着剤層のサイズ:90mm×25mm)を得た。前記測定試料を、23℃で1日放置した後に、23℃、相対湿度50%の環境下で引張試験機(オリエンテック社製「テンシロン」)を用いて、剥離速度300mm/分剥離角度180°の条件で粘着力を測定した。評価基準は下記のとおりである。
+++:粘着力が25N/25mm以上。優秀。
++:粘着力が20N/25mm以上、25N/25mm未満。良好。
+:粘着力が15N/25mm以上、20N/25mm未満。実用可。
NG:粘着力が15N/25mm未満。実用不可。
厚さ188μmのPETフィルム(商品名:A4300、東洋紡社製)上に、粘着シートの一方面のセパレータを剥がしてハンドラミネータを用いて粘着剤層を貼り付けた。続いて、もう一方のセパレータを剥がし露出した粘着剤層を、厚さ50μmのカラーレスポリイミドフィルム(KOLON社製)のコロナ処理面に重ね、ハンドラミネータを用いて貼り付けた。その後50℃、5気圧のオートクレーブ内に20分保持させて各部材を密着させることで測定試料を得た。これにより、「PETフィルム/粘着剤層/カラーレスポリイミドフィルム」の積層体を得た。得られた積層体を、25℃、相対湿度50%雰囲気にて折り曲げ試験機(ユアサシステム機器社製)を用いて、PETフィルム面を内側にして折り曲げた時の内径(直径)を4mm条件に設定し、折り曲げと180°開放とを1サイクルとして20万サイクル繰り返し行った。積層体の外観について、粘着剤層と、PETフィルムまたはカラーレスポリイミドフィルムとの間ではがれ、浮き、しわ等が生じているかを目視で観察し、外観を判定した。評価基準は下記のとおりである。
+++:剥がれ、浮き、粘着剤層にしわ等全く発生しなかった。優秀。
++:剥がれ、浮きは無いが、粘着剤層にわずかなしわが発生した。良好。
+:粘着剤層にわずかなしわが発生し、さらに剥がれや浮きもわずかに発生した。実用可。
NG:剥がれ、浮き、粘着剤層のしわが顕著に発生した。実用不可。
動的屈曲性試験に使用した「PETフィルム/粘着剤層/カラーレスポリイミドフィルム」の積層体を同様の手順で作製し、PETフィルム面を内側にして折り曲げた時の内径(直径)が4mmになるようスペーサを用いて空隙を調整した2枚のガラスプレートで挟み、60℃相対湿度90%雰囲気にて10日間静置後の積層体の外観を、動的屈曲性試験と同様の評価方法、評価基準にて判定した。
厚さ188μmのPETフィルム(商品名:A4300、東洋紡社製)上に、粘着シートの一方面のセパレータを剥がしてハンドラミネータを用いて粘着剤層を貼り付けた。続いて、20mm×20mmのサイズにカットして、もう一方のセパレータを剥がし露出した粘着剤層を、被着体であるガラス板に2kgゴムローラーを用い2往復して貼り付け、50℃、5気圧のオートクレーブ内に20分保持させて各部材を密着させることで測定試料を得た。当該測定試料に1kgの重りを取り付けて、60℃相対湿度90%雰囲気にて、JISZ0237に準拠してクリープ試験を行った。試験結果の評価基準は下記のとおりである。
+++:1440分後の測定試料の位置ズレが0.2mm未満。優秀。
++:1440分後の測定試料の位置ズレが0.2mm以上、0.4mm未満。良好。
+:1440分後の測定試料の位置ズレが0.4mm以上、0.6mm未満。実用可。
NG:1440分後の測定試料の位置ズレが0.6mm以上、又は、試料が落下した。実用不可。
Claims (7)
- 粘着剤層を備えるフレキシブルディスプレイ用粘着シートであって、
前記粘着剤層は、(メタ)アクリル系ランダム共重合体、(メタ)アクリル系トリブロック共重合体、及び架橋剤を含み、
前記(メタ)アクリル系ランダム共重合体は、粘着剤層100質量%中77~95質量%含有し、
前記(メタ)アクリル系トリブロック共重合体は、それぞれ独立してガラス転移温度(Tg)が100℃以上である(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する二つの重合体ブロック(A1)、(A2)と、ガラス転移温度(Tg)が-50℃以下の(メタ)アクリル酸エステルに由来する重合体ブロック(B)からなる(A1)-(B)-(A2)で表されるブロック構造を有し、
かつ前記(メタ)アクリル系ランダム共重合体100質量部に対し、前記(メタ)アクリル系トリブロック共重合体を5~30質量部含有してなり、
かつ前記(メタ)アクリル系ランダム共重合体100質量部に対し、前記架橋剤を0.01~5質量部含み、
前記粘着剤層は、-20℃、1Hzにおける貯蔵弾性率が1.0×106Pa以下であって、60℃、1Hzにおける貯蔵弾性率が5.0×103Pa以上であって、ヘーズが1%以下である、
フレキシブルディスプレイ用粘着シート。 - 前記(メタ)アクリル系トリブロック共重合体100質量%中、重合体ブロック(B)を70~89質量%含む請求項1に記載のフレキシブルディスプレイ用粘着シート。
- 前記(メタ)アクリル系トリブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)が100,000~300,000である請求項1に記載のフレキシブルディスプレイ用粘着シート。
- 前記架橋剤がイソシアネート化合物である請求項1に記載のフレキシブルディスプレイ用粘着シート。
- 前記粘着剤層の厚みが16μm以上、150μm以下である請求項1~4のいずれか1項に記載のフレキシブルディスプレイ用粘着シート。
- 請求項5記載の粘着剤層と、光透過性可撓性基材を備えるフレキシブルディスプレイ用積層体。
- 請求項6記載のフレキシブルディスプレイ用積層体を備えるフレキシブルディスプレイ。
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