JP2012208247A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、液晶表示用ガラスセルの両面に、粘着剤層を介して、ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向された偏光フィルムを有する偏光板が互いに偏光板の吸収軸が直交するように貼着されてなり、該粘着剤層のうち少なくとも一方は、(A)(メタ)アクリル酸エステル系樹脂100部、(B)架橋剤0.01〜5重量部、(C)シラン系化合物0.03〜1重量部を含有する粘着剤組成物から形成されており、該粘着剤層は10〜65重量%のゲル分率であって、且つ23℃において0.1〜0.6MPaの貯蔵弾性率を有し、ビジュアルサイズが110mm×180mm以下である。
【選択図】図1
Description
液晶表示用ガラスセル10は、2枚の透明ガラス基板11,12で構成され、その間に液晶(図示略)を挟持したものである。2枚のガラス基板11,12の間に封入される液晶は、その配向方式によって、ねじれネマチック(Twisted Nematic:TN)、垂直配向(Vertical Alignment:VA)、横電界(In-Plane Switching:IPS)など、各種の方式のものがある。本発明は、一対の偏光板が液晶セルの上下でクロスニコルに配置されるものであれば、いずれの方式の液晶セルに対しても適用できる。図示は省略するが、透明ガラス基板11,12の液晶層側には、液晶を配向させるための配向膜、その配向を制御するために電圧をオン−オフするための透明電極、カラー表示であればカラーフィルタなども配置される。
次に、粘着剤層31,32を形成するための粘着剤組成物について説明する。この粘着剤組成物は、基本的にアクリル樹脂及び架橋剤を含んで構成される。本発明においては、液晶セル10の両面にそれぞれ第一の偏光板を貼着するための第一の粘着剤層31及び第二の偏光板を貼着するための第二の粘着剤層32のうち少なくとも一方は、先述した特定の共重合体であって、(A)(メタ)アクリル酸エステル系樹脂100部に、(B)架橋剤及び(C)シラン系化合物が所定量配合された粘着剤組成物から形成し、ゲル分率が10〜65重量%となるようにし、かつ23℃において0.1〜0.6MPaの貯蔵弾性率を有する。この粘着剤組成物を構成する各成分について説明する。
本発明の液晶パネルにおいて、粘着剤層31,32を形成するための粘着剤組成物に用いられる(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)は、下記式(I):
で示される(メタ)アクリル酸アルキルエステル(A−1)に由来する構造単位を主成分とするものであって、かかる(メタ)アクリル酸アルキルエステル(A−1)に由来する構造単位に加え、芳香環含有単量体(A−2)に由来する構造単位、及び極性官能基含有単量体(A−3)に由来する構造単位を含んでいても構わない。ここで、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸又はメタクリル酸のいずれでもよいことを意味し、他に(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルなどというときの「(メタ)」も同様の趣旨である。
で示される芳香環含有(メタ)アクリル化合物である。
架橋剤(B)は、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)中の特に極性官能基含有単量体(A−3)に由来する構造単位と反応し、アクリル樹脂を架橋させる化合物である。具体的には、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、アジリジン系化合物、金属キレート系化合物などが例示される。これらのうち、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物及びアジリジン系化合物は、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)中の極性官能基と反応し得る官能基を分子内に少なくとも2個有する。
以上のような(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)に架橋剤(B)およびシラン系化合物(C)を配合して、粘着剤組成物とする。本発明における粘着剤層を形成するための粘着剤組成物には、粘着剤層とガラスセルとの密着性を向上させるために、シラン系化合物(C)を含有させることが好ましく、とりわけ、架橋剤を配合する前のアクリル樹脂にシラン系化合物(C)を含有させておくことが好ましい。
本発明における粘着剤層を形成するための粘着剤組成物には、帯電防止剤(D)として、イオン性化合物を含有させることもできる。特に、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)を構成する芳香環含有単量体(A−2)が、上記式(II)で示される芳香環含有(メタ)アクリル化合物であり、式(II)中のnが2以上である場合には、白ヌケの抑制に一層有効であり、この単量体が共重合されたアクリル樹脂を含む粘着剤組成物中にイオン性化合物(D)を配合することにより、高い白ヌケ抑制効果を維持したまま良好な帯電防止性を付与することができる。ここでいうイオン性化合物とは、カチオンとアニオンの組合せで存在する化合物であり、カチオン及びアニオンはそれぞれ、無機のものであっても有機のものであってもよいが、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)との相溶性の観点からは、カチオン及びアニオンの少なくとも一方が有機基を含むイオン性化合物であるのが好ましい。
式(IV)中、R11は炭素数1〜12のアルキル基を表し、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に炭素数6〜12のアルキル基を表す。
N−ブチル−4−メチルピリジニウムカチオン、
N−ブチル−2,4−ジエチルピリジニウムカチオン、
N−ブチル−2−ヘキシルピリジニウムカチオン、
N−ヘキシル−2−ブチルピリジニウムカチオン、
N−ヘキシル−4−メチルピリジニウムカチオン、
N−ヘキシル−4−エチルピリジニウムカチオン、
N−ヘキシル−4−ブチルピリジニウムカチオン、
N−オクチル−4−メチルピリジニウムカチオン、
N−オクチル−4−エチルピリジニウムカチオン、
N−オクチルピリジニウムカチオンなど。
テトラオクチルアンモニウムカチオン、
トリブチルメチルアンモニウムカチオン、
トリヘキシルメチルアンモニウムカチオン、
トリオクチルメチルアンモニウムカチオン、
トリデシルメチルアンモニウムカチオン、
トリヘキシルエチルアンモニウムカチオン、
トリオクチルエチルアンモニウムカチオンなど。
クロライドアニオン〔Cl−〕、
ブロマイドアニオン〔Br−〕、
ヨーダイドアニオン〔I−〕、
テトラクロロアルミネートアニオン〔AlCl4 −〕、
ヘプタクロロジアルミネートアニオン〔Al2Cl7 −〕、
テトラフルオロボレートアニオン〔BF4 −〕、
ヘキサフルオロホスフェートアニオン〔PF6 −〕、
パークロレートアニオン〔ClO4 −〕、
ナイトレートアニオン〔NO3 −〕、
アセテートアニオン〔CH3COO−〕、
トリフルオロアセテートアニオン〔CF3COO−〕、
メタンスルホネートアニオン〔CH3SO3 −〕、
トリフルオロメタンスルホネートアニオン〔CF3SO3 −〕、
ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン〔(FSO2)2N−〕、
ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン〔(CF3SO2)2N−〕、
トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタニドアニオン〔(CF3SO2)3C−〕、
ヘキサフルオロアーセネートアニオン〔AsF6 −〕、
ヘキサフルオロアンチモネートアニオン〔SbF6 −〕、
ヘキサフルオロニオベートアニオン〔NbF6 −〕、
ヘキサフルオロタンタレートアニオン〔TaF6 −〕、
(ポリ)ハイドロフルオロフルオライドアニオン〔F(HF)n −〕(nは1〜3程度)、
チオシアンアニオン〔SCN−〕
ジシアナミドアニオン〔(CN)2N−〕、
パーフルオロブタンスルホネートアニオン〔C4F9SO3 −〕、
ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン〔(C2F5SO2)2N−〕、
パーフルオロブタノエートアニオン〔C3F7COO−〕、
(トリフルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンカルボニル)イミドアニオン〔(CF3SO2)(CF3CO)N−〕など。
リチウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
リチウム ヘキサフルオロホスフェート、
リチウム ヨーダイド(ヨウ化リチウム)、
N−メチル−4−ヘキシルピリジニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
N−ブチル−2−メチルピリジニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
N−ヘキシル−4−メチルピリジニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
N−オクチル−4−メチルピリジニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
N−メチル−4−ヘキシルピリジニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
N−ブチル−2−メチルピリジニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
N−ヘキシル−4−メチルピリジニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
N−オクチル−4−メチルピリジニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
N−メチル−4−ヘキシルピリジニウム ヘキサフルオロホスフェート、
N−ブチル−2−メチルピリジニウム ヘキサフルオロホスフェート、
N−ヘキシル−4−メチルピリジニウム ヘキサフルオロホスフェート、
N−オクチル−4−メチルピリジニウム ヘキサフルオロホスフェート、
N−メチル−4−ヘキシルピリジニウム パークロレート、
N−ブチル−2−メチルピリジニウム パークロレート、
N−ヘキシル−4−メチルピリジニウム パークロレート、
N−オクチル−4−メチルピリジニウム パークロレート、
テトラヘキシルアンモニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
トリブチルメチルアンモニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
トリヘキシルメチルアンモニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
トリオクチルメチルアンモニウム ビス(フルオロスルホニル)イミド、
テトラヘキシルアンモニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
トリブチルメチルアンモニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
トリヘキシルメチルアンモニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
トリオクチルメチルアンモニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、
テトラヘキシルアンモニウム ヘキサフルオロホスフェート、
トリブチルメチルアンモニウム ヘキサフルオロホスフェート、
トリヘキシルメチルアンモニウム ヘキサフルオロホスフェート、
トリオクチルメチルアンモニウム ヘキサフルオロホスフェート、
テトラヘキシルアンモニウム パークロレート、
トリブチルメチルアンモニウム パークロレート、
トリヘキシルメチルアンモニウム パークロレート、
トリオクチルメチルアンモニウム パークロレートなど。
本発明では先にも述べたように、粘着剤層は、そのゲル分率が10〜65重量%となるようにする。粘着剤層のゲル分率が10重量%以上であると、粘着剤層の耐久性が向上することから好ましく、またそのゲル分率が65重量%以下であると、製造しやすいことから好ましい。ここでゲル分率は、以下の(1)〜(4)に従って測定される値である。
ゲル分率(重量%)=〔{Wa−(Wb−Ws)−Wm}/(Ws−Wm)〕×100
に基づいてゲル分率を計算する。
本発明では、先にも述べたように粘着剤層は、23℃において0.1〜0.6MPaの貯蔵弾性率となるようにする。粘着剤層の23℃での貯蔵弾性率が0.1MPa以上であると偏光板の収縮による白ヌケを抑制できるため好ましく、また0.6MPa以下であると液晶表示用ガラスセルに偏光板を貼合した状態の液晶パネルが高温にさらされた際に偏光板に作用する残留応力の緩和性に優れるため好ましい。
測定装置: レオメトリック社製動的粘弾性測定装置「DYNAMIC ANALYZER RDAII」
周波数 :1Hz
温度 :23℃
偏光板21,22上の粘着剤層31,32は、例えば、剥離フィルムの上に、上記の粘着剤組成物を塗布して粘着剤層を形成し、得られた粘着剤層を偏光板21,22の表面に貼り合わせる方法、偏光板21,22の上に粘着剤組成物を塗布して粘着剤層を形成し、その粘着剤面に剥離フィルムを貼り合わせて保護する方法などにより、設けることができる。ここで用いる剥離フィルムは、例えば、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、ポリカーボネート、ポリアリレート等の各種透明樹脂からなるフィルムを基材とし、この基材の粘着剤層との接合面に、シリコーン処理の如き離型処理が施されたもので構成することができる。
図1に示した第一の偏光板21及び第二の偏光板22はそれぞれ、その表面に垂直に入射する光のうち、ある振動面をもつ直線偏光を透過し、それと直交する振動面をもつ直線偏光を吸収する偏光フィルムを含んで構成される。かかる偏光フィルムは、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、ヨウ素又は二色性有機染料からなる二色性色素を吸着配向させて製造される。偏光フィルムそれ自体は、二色性色素を配向させるために高度に延伸されていることから、裂けやすい。そこで通常は、上記のような偏光フィルムの少なくとも片面に透明保護層が設けられて偏光板となる。
Rth=〔(nx+ny)/2−nz〕×d (6)
また、一般的な液晶表示装置においては、優れた表示性能を得るため、図3及び図5に示すように、偏光板20の液晶セル側に光学補償フィルム28を配置したり、図2に示す例における偏光板20の液晶セル側となる保護フィルム27自体に位相差を持たせたりするなどして、補償機能を付与することが好ましい。光学補償フィルムや位相差が付与された保護フィルムにおける位相差値は、液晶のモードや目的とする画質などに応じて、適切な値を任意に選択できる。
図1に示した液晶パネルは、第一の偏光板21及び第二の偏光板22のうちいずれかの外側にバックライトを配置して、液晶表示装置とすることができる。バックライトと偏光板の間には、その液晶表示装置に求められる表示特性に応じて、集光層、光拡散層、輝度向上層など、公知の各種光学層が配置されてもよい。
[重合例1]
冷却管、窒素導入管、温度計及び攪拌機を備えた反応容器に、酢酸エチル81.8部、(A−1)としてアクリル酸ブチル35.0部、メタクリル酸ブチル44.0部およびアクリル酸メチル20.0部、(A−3)としてアクリル酸2−フェノキシエチル1.0部を仕込み、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、重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル0.14部を酢酸エチル10部に溶かした溶液を全量添加した。開始剤の添加後1時間この温度で保持し、次に内温を54〜56℃に保ちながら、酢酸エチルを添加速度17.3部/hrで反応容器内へ連続的に加え、アクリル樹脂の濃度が35%となった時点で酢酸エチルの添加を止め、さらに酢酸エチルの添加開始から12時間経過するまでこの温度で保温した。最後に酢酸エチルを加えて、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、GPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量Mwが320,000であった。これをアクリル樹脂Aとする。
単量体組成を、(A−1)としてアクリル酸ブチル60.0部及びアクリル酸メチル20.0部、(A−2)としてメタクリル酸2−フェノキシエチル20.0部、に変更した以外は、重合例1と同様にしてアクリル樹脂の酢酸エチル溶液を得た。得られたアクリル樹脂をアクリル樹脂Bとする。
単量体組成を表1に示すように変更し、その他は重合例1と同様にしてアクリル樹脂の酢酸エチル溶液を得た。アクリル樹脂を表1に記載のとおりアクリル樹脂C〜Fとする。
コロネートL: 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の酢酸エチル溶液(固形分濃度75%)、日本ポリウレタン(株)から入手。
KBM−403: グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(液体)、信越化学工業(株)から入手。
イルガキュア500:ベンゾフェノンと1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとの質量比1:1の混合物、BASFジャパン(株)から入手。
(a)粘着剤組成物の調製
重合例1で得たアクリル樹脂A(20%酢酸エチル溶液)の固形分20部とアクリル樹脂C(20%酢酸エチル溶液)の固形分80部に対し、上述のシラン系化合物(KBM−403)を0.5部及び架橋剤(コロネートL)を1.8部混合し、さらに固形分濃度が13%となるように酢酸エチルを添加して、粘着剤組成物を調製した。
上記(a)で調製した粘着剤組成物を、離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名“PET 3811”、リンテック(株)から入手、セパレーターと呼ぶ)の離型処理面に、アプリケーターを用いて乾燥後の厚さが20μm となるように塗布し、90℃で1分間乾燥させて、シート状の粘着剤を作製した。次いで、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フィルムの両面をトリアセチルセルロースからなる保護フィルムで挟んだ3層構造の偏光板の片面に、上で得たシート状粘着剤のセパレーターと反対側の面(粘着剤面)をラミネーターにより貼り合わせた。次いで、温度23℃、相対湿度65%の条件で7日間養生して、粘着剤付き偏光板を作製した。養生後の粘着剤層につき、先に述べた方法でゲル分率を測定し、その結果を表2にまとめた。
上記(b)で作製した粘着剤付き偏光板を100mm×170mmの大きさに裁断した。次にこの裁断された偏光板からセパレーターを剥がしたものを液晶セル用ガラス基板〔コーニング社製の”イーグル2000”(商品名)〕の両面にその粘着剤面で貼合した。この際、ガラス基板の片面には第一の偏光板の吸収軸がガラス基板の長辺と平行になるように、ガラス基板の他面には第二の偏光板の吸収軸が第一の偏光板の吸収軸と直交するように貼着した。得られた積層体につき、温度80℃の乾燥下で96時間保管する耐熱試験を行った。その後、一方の偏光板側から光を入射させたときの白ヌケの発現状態を目視で観察した。結果を以下の基準で分類し、表2の「白ヌケ(80℃乾燥)」の欄に示した。
1:白ヌケがほとんど目立たない。
2:白ヌケがやや目立つ。
3:白ヌケが顕著に認められる。
1:浮き、剥れ、発泡等の外観変化がほとんどみられない。
2:浮き、剥れ、発泡等の外観変化がやや目立つ。
3:浮き、剥れ、発泡等の外観変化が顕著に認められる。
(d)粘着剤付き偏光板のリワーク性評価
上記(b)で作製した粘着剤付き偏光板のリワーク性を以下のようにして評価した。まず、粘着剤付き偏光板を25mm×150mmの大きさの試験片に裁断した。次に、この試験片をその粘着剤側で、貼付装置〔フジプラ(株)製の“ラミパッカー”(商品名)〕を用いて液晶セル用ガラス基板に貼り付け、50℃、5kg/cm2(490.3kPa)で20分間オートクレーブ処理を行った。さらに70℃で2時間加熱処理し、引き続き50℃のオーブン中にて48時間保管した後、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気中にて、この貼着試験片から偏光板を300mm/分の速度で180°方向に剥離し、ガラス板表面の状態を観察して、以下の基準で分類した。結果を、併せて表2に示した。
1:ガラス板表面に曇り等がほとんど認められない。
2:ガラス板表面に曇り等が認められる。
3:ガラス板表面に粘着剤の残りが認められる。
アクリル樹脂Aをアクリル樹脂Bに、アクリル樹脂Cをアクリル樹脂Dに変えた以外は実施例1と同様にし、ゲル分率、貯蔵弾性率、白ヌケ、耐久性および、リワーク性を評価した。結果を表2に示した。
アクリル樹脂Aを新中村化学工業(株)から入手した二官能アクリレートであるA−DOGに、アクリル樹脂Cをアクリル樹脂Eに変え、上述のシラン系化合物(KBM−403)を0.5部、光重合開始剤(イルガキュア500)を1.5部及び架橋剤(コロネートL)を3.0部混合した以外は実施例1と同様にして、粘着剤組成物を調製した。ここで用いたA−DOGは、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンとのアセタール化合物のジアクリレートであって、下式の構造を有する。
アクリル樹脂Aを使用せず、アクリル樹脂Cをアクリル樹脂Fに変え、アクリル樹脂Fの固形分100部に対し、上述のシラン系化合物(KBM−403)を0.5部、光重合開始剤(イルガキュア500)を1.5部、架橋剤(コロネートHXR)を1.0部、及び架橋剤(テトラッドC)を0.5部混合した以外は比較例1と同様にし、ゲル分率、貯蔵弾性率、白ヌケ、耐久性および、リワーク性を評価した。結果を表2に示した。
Claims (7)
- 液晶表示用ガラスセルの両面に、粘着剤層を介して、ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向された偏光フィルムを有する偏光板が互いに偏光板の吸収軸が直交するように貼着されてなり、該粘着剤層のうち少なくとも一方は、
(A)(メタ)アクリル酸エステル系樹脂100部
(B)架橋剤0.01〜5重量部
(C)シラン系化合物0.03〜1重量部
を含有する粘着剤組成物から形成されており、該粘着剤層は10〜65重量%のゲル分率であって、且つ23℃において0.1〜0.6MPaの貯蔵弾性率を有することを特徴とする、ビジュアルサイズが110mm×180mm以下の液晶表示装置。 - 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)は、アクリル酸ブチルを主成分とする重合体である請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A)は、遊離カルボキシル基、水酸基、アミノ基およびエポキシ環からなる群より選ばれる極性官能基を有する請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 前記架橋剤(B)は、イソシアネート系化合物を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記粘着剤組成物は、さらに帯電防止剤(D)を0.3〜5重量部含有する請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記偏光板は、偏光フィルムの両面にそれぞれ接着剤層を介して透明保護層が積層された構造を有する請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記透明保護層は、酢酸セルロース系樹脂及びオレフィン系樹脂から選ばれる樹脂で構成される請求項6に記載の液晶表示装置。
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