JP6792735B1 - 光学積層体及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 前面板と、第1粘着剤層と、偏光板と、第2粘着剤層と、背面板と、をこの順に備え、
前記第1粘着剤層及び前記第2粘着剤層の応力〔Pa〕−ひずみ〔%〕曲線において原点から最大応力値までの傾きをそれぞれGL1’及びGL2’としたとき、下記式(1)及び式(2):
20≦GL1’≦150 (1)
20≦GL2’≦150 (2)
を満たす、光学積層体。
[2] さらに下記式(3):
GL1’<GL2’ (3)
を満たす、[1]に記載の光学積層体。
[3] 前記第1粘着剤層の応力緩和率をσ1としたとき、下記式(4):
0.20≦σ1≦0.70 (4)
を満たす、[1]又は[2]に記載の光学積層体。
[4] 前記第2粘着剤層の応力緩和率をσ2としたとき、下記式(5):
σ1<σ2 (5)
を満たす、[3]に記載の光学積層体。
[5] 前記第1粘着剤層のクリープ率をε1〔%〕としたとき、下記式(6):
1.5≦ε1≦20 (6)
を満たす、[1]〜[4]のいずれかに記載の光学積層体。
[6] 前記第2粘着剤層のクリープ率をε2〔%〕としたとき、下記式(7):
ε1>ε2 (7)
を満たす、[5]に記載の光学積層体。
[7] 前記第1粘着剤層の変形復元率をR1〔%〕としたとき、下記式(8):
2.5≦R1≦20 (8)
を満たす、[1]〜[6]のいずれかに記載の光学積層体。
[8] 前記第2粘着剤層の変形復元率をR2〔%〕としたとき、下記式(9):
R1<R2 (9)
を満たす、[7]に記載の光学積層体。
[9] 前記第1粘着剤層及び前記第2粘着剤層のガラス転移温度は、それぞれ−70℃以上−40℃以下である、[1]〜[8]のいずれかに記載の光学積層体。
[10] [1]〜[9]のいずれかに記載の光学積層体を含む表示装置。
[11] 前記前面板側を内側にして屈曲可能である、[10]に記載の表示装置。
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100は、前面板101と、第1粘着剤層102と、偏光板103と、第2粘着剤層104と、背面板105と、をこの順に備える。以下、第1粘着剤層102及び第2粘着剤層104を総称して粘着剤層ということがある。
第1粘着剤層102及び第2粘着剤層104の応力〔Pa〕−ひずみ〔%〕曲線において原点から最大応力値までの傾きをそれぞれGL1’及びGL2’としたとき、光学積層体100は、下記式(1)及び式(2):
20≦GL1’≦150 (1)
20≦GL2’≦150 (2)
を満たし、好ましくは、下記式(1a)及び(2a):
25≦GL1’≦95 (1a)
25≦GL2’≦95 (2a)
を満たす。
GL1’<GL2’ (3)
を満たす。式(3)を満たす光学積層体100は、前面板101を内側にして静的屈曲したとき、内径側となる粘着剤層が光学積層体100の内径側に生じる応力をより緩和するため、屈曲が容易であり、粘着剤層内、及び粘着剤層と粘着剤層に接する層との間の気泡の発生が抑制されて、光学積層体100の屈曲耐久性を向上させることができる。
第1粘着剤層102の応力緩和率をσ1としたとき、光学積層体100は、好ましくは下記式(4):
0.20≦σ1≦0.70 (4)
を満たし、より好ましくは下記式(4a):
0.20≦σ1≦0.55 (4a)
を満たす。
0.20≦σ2≦0.70 (4’)
を満たし、より好ましくは下記式(4’a):
0.20≦σ2≦0.55 (4’a)
を満たす。
σ1<σ2 (5)
を満たす。式(5)を満たす光学積層体100は、前面板101を内側にして静的屈曲したとき、第1粘着剤層102が光学積層体の内径側に生じる応力をより緩和するため、屈曲が容易であり、粘着剤層内、及び粘着剤層と粘着剤層に接する層との間の気泡の発生が抑制されやすい。
第1粘着剤層102のクリープ率をε1〔%〕としたとき、光学積層体100は、好ましくは下記式(6):
1.5≦ε1≦20 (6)
を満たし、より好ましくは下記式(6a):
3.0≦ε1≦10 (6a)
を満たす。
1.5≦ε2≦20 (6’)
を満たし、より好ましくは下記式(6’a):
3.0≦ε2≦10 (6’a)
を満たす。
ε1>ε2 (7)
を満たす。式(7)を満たす光学積層体100は、前面板101を内側にして静的屈曲したとき、第1粘着剤層102が光学積層体の内径側に生じる応力をより緩和するため、屈曲が容易であり、粘着剤層内、及び粘着剤層と粘着剤層に接する層との間の気泡の発生が抑制されやすい。
第1粘着剤層102の変形復元率をR1〔%〕としたとき、光学積層体100は、好ましくは下記式(8):
2.5≦R1≦20 (8)
を満たし、より好ましくは下記式(8a):
3.0≦R1≦10 (8a)
を満たす。
2.5≦R2≦20 (8’)
を満たし、より好ましくは下記式(8’a):
3.0≦R2≦10 (8’a)
を満たす。
R1<R2 (9)
を満たす。式(9)を満たす光学積層体100は、前面板101を内側にして静的屈曲したとき、第2粘着剤層104が光学積層体100の外径側に生じる応力をより緩和するため、屈曲が容易であり、粘着剤層内、及び粘着剤層と粘着剤層に接する層との間の気泡の発生が抑制されやすい。
光学積層体100において、好ましくは第1粘着剤層及び第2粘着剤層のガラス転移温度は、それぞれ−70℃以上−40℃以下である。粘着剤層のガラス転移温度が−40℃以下であるとき、粘着剤層の柔軟性が良好であるため、光学積層体100は容易に屈曲することができる。粘着剤層のガラス転移温度が−70℃より低いとき、粘着剤層の凝集力が低くなり、耐久条件での粘着力が低下し得る。粘着剤層のガラス転移温度は、後述の実施例の欄に記載の方法に従って測定できる。
前面板101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。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101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)が挙げられる。前面板は、樹脂製の板状体とガラス製の板状体との積層体であってもよい。前面板101は、表示装置の最表面を構成することができる。
第1粘着剤層102は、前面板101と偏光板103の間に介在して、これらを貼合する。第1粘着剤層102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。
偏光板103は、例えば直線偏光板、円偏光板、楕円偏光板等であってもよい。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100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。
直線偏光板は、自然光等の非偏光な光線からな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。
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。
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。
第2粘着剤層104は、偏光板103と背面板105との間に介在して、これらを貼合する。第2粘着剤層104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。
第2粘着剤層104は、粘着剤組成物の組成及び配合成分、厚み等において、第1粘着剤層102と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
光学積層体100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。貼合層の材料となる粘着剤は、上述の第1粘着剤層102を構成する粘着剤組成物と同一の粘着剤組成物を用いることができる。貼合層は、他の粘着剤、例えば第1粘着剤層102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。
背面板105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。
タッチセンサパネルは、タッチされた位置を検出可能なセンサ(すなわちタッチセンサ)を有するパネルであれば、限定されない。タッチセンサの検出方式は限定されることはなく、抵抗膜方式、静電容量結合方式、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。低コストであることから、抵抗膜方式、静電容量結合方式のタッチセンサパネルが好適に用いられる。
光学積層体100は、粘着剤層を介して光学積層体100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又は両方に対して、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。
本発明に係る表示装置は、上記光学積層体100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。光学積層体には、さらにタッチセンサが積層されていてもよく、表示装置はタッチパネル機能を有していてもよい。本発明の光学積層体を含む表示装置は、静的屈曲に優れた耐久性を示し、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ができる。
窒素ガスが還流して温度調節が容易になるよう、冷却装置を設置した1Lの反応器に、表1に示すアクリル酸2−エチルヘキシル(2−EHA)、アクリル酸n−ブチル(n−BA)、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド(HEAA)、アクリル酸イソデシル(IDA)、アクリル酸ベヘニル(BHA)、化合物Iからなるモノマー混合物を投入した。酸素を除去するため、窒素ガスを1時間還流した後、溶液を60℃に維持した。上記モノマー混合物を均一に混合した後、表1に示す配合量で、光重合開始剤ベンジルジメチルケタール(I−651)及び1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(I−184)を投入した。攪拌しながらUVランプ(10mW)を照射して、アクリル系ポリマーA1〜A6を製造した。
2−EHA:東京化成工業株式会社、日本
n−BA:東京化成工業株式会社、日本
HEAA:東京化成工業株式会社、日本
IDA:Miwon specialty chemical、韓国
BHA:東京化成工業株式会社、日本
I−651:BASF、ドイツ
I−184:BASF、ドイツ
BPO:東京化成工業株式会社、日本
前面板101として、樹脂フィルムの一方の面にハードコート層が形成されたフィルムを用意した。樹脂フィルムは、厚み40μmのポリイミド系樹脂フィルムであった。ハードコート層は、厚みが10μmであり、末端に多官能アクリル基を有するデンドリマー化合物を含む組成物から形成された層であった。
偏光板103として、円偏光板を準備した。トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(KC2UA、コニカミノルタ株式会社製、厚み25μm)、配向膜、直線偏光子層、及びオーバーコート層をこの順に有する直線偏光板を準備した。直線偏光子層は、重合性液晶化合物及び二色性色素を含む組成物を用いて形成され、厚みが2μmであった。オーバーコート層は、ポリビニルアルコール樹脂層であり、厚みが1.0μmであった。
背面板105として、タッチセンサパターン層、接着剤層、及び基材層がこの順に積層されたタッチセンサを準備した。タッチセンサパターン層は、透明導電層としてのITO層と、分離層としてのアクリル系樹脂組成物の硬化層とを含み、厚みが7μmであった。接着剤層は、タッチセンサパターン層の分離層側に設けられ、厚みが3μmであった。基材層には、環状オレフィン樹脂(COP)フィルム(ZF−14、日本ゼオン株式会社製、厚み23μm)を使用した。
表2に示す粘着剤組成物からなる粘着シートを表3に示すように第1粘着剤層102として用いて、前面板101のハードコート層を有さない側と偏光板103のTACフィルム側とを貼合した。また、表2に示す粘着剤組成物からなる粘着シートを表3に示すように第2粘着剤層104として用いて、円偏光板の位相差層側とタッチセンサのタッチセンサパターン層側とを貼合し、図1に示す層構造の光学積層体100(実施例1〜4及び比較例1、2)を作製した。前面板、円偏光板、タッチセンサ及び粘着剤層の貼合面には、貼合前に両面コロナ処理を行った。コロナ処理には、TEC−4AX(ウシオ電機株式会社製)を使用した。粘着剤層について原点から最大応力までの傾きGL’、応力緩和率σ、クリープ率ε、変形復元率R、ガラス転移温度Tg、せん断弾性率、及び光学積層体100の静的屈曲耐久性を下記の方法に従って測定した。結果を表3に示す。
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。偏光子層及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」)を用いて測定した。
原点から最大応力値までの傾きは、動的機械分析装置(DMA、Q−800、TA Instruments社製)を使用して測定した。まず、図2に示すように、粘着剤層を介して2つのポリカーボネート(PC)バー501の端部同士を接合した試験片を準備した。粘着剤層502の形状は、幅×長さ×厚さが6mm×10mm×25μmであり、PCバー501の形状は、幅×長さ×厚さが6mm×20mm×1mmであった。粘着剤層502とPCバー501との接着面積は、幅×長さが6mm×10mmであった。試験片のPCバー501の両端部の長さ5mmの領域にジグを取り付け、片方のジグを固定した。もう片方のジグを温度25℃の環境下で、100μm/min.の速度で引っ張り、応力〔Pa〕−ひずみ〔%〕曲線を作成した。得られた応力−ひずみ曲線において、原点から応力が最大に至るまでの傾きを計算した。
動的機械分析装置(DMA、Q−800、TA Instruments社製)を使用して、粘着剤層の応力緩和率(Stress Relaxation)を測定した。試験片は、原点から最大応力値までの傾きの測定に用いた試験片と同様である。試験片のPCバー501の両端部の長さ5mmの領域にジグを取り付け、片方のジグを固定した。もう片方のジグを、温度25℃の環境下で25%のひずみを維持するように300秒間引き続け、応力を測定した。
応力緩和率=300秒後の応力〔MPa〕/7.0秒後の応力〔MPa〕
動的機械分析装置(DMA、Q−800、TA Instruments社製)を使用して、粘着剤層のクリープ率(Creep)を測定した。試験片は、原点から最大応力値までの傾きの測定に用いた試験片と同様である。試験片のPCバー501の両端部の長さ5mmの領域にジグを取り付け、片方のジグを固定した。応力が1MPaとなるようにもう一方のジグを引き続け、1200秒後のひずみ〔%〕値を測定した。
クリープ率〔%〕=1200秒後のひずみ〔%〕
動的機械分析装置(DMA、Q−800、TA Instruments社製)を使用して、粘着剤層の変形復元率(Recovery)を測定した。試験片は、原点から最大応力値までの傾きの測定に用いた試験片と同様である。試験片のPCバー501の両端部の長さ5mmの領域にジグを取り付け、片方のジグを固定した。もう一方のジグを引っ張って25%のひずみを300秒間維持した。300秒経過後に除荷し、さらに5秒経過したとき(305秒経過時)のひずみを測定した。
変形復元率〔%〕=300秒後のひずみ(=25%)−305秒後のひずみ〔%〕
粘着剤を100℃で1時間乾燥した後、示差走査熱量計(DSC、Q−1000、TA Instruments社製)を使用して、ガラス転移温度(Tg)を測定した。
せん断弾性率は、粘弾性測定装置(MCR−301、Anton Paar社)を使用して測定した。粘着シートを幅20mm×長さ20mmにして、剥離フィルムを剥がし、厚みが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後、測定チップと接着した状態で−20℃から100℃の温度領域で周波数1.0Hz、変形量1%、昇温速度5℃/分の条件下にて測定を行い、25℃におけるせん断弾性率値を確認した。
図3に静的屈曲耐久性試験(マンドレル屈曲試験)の方法を示す。まず、光学積層体100を1cm×10cmの試験片に裁断した。試験板504上に光学積層体100の前面板101側が上になるように置き、その上に直径5mmの鉄製棒503を置いた(図3(A))。鉄製棒503に巻き付けるように前面板101が内側になるように手で折り、固定した(図3(B))。
A:72時間経過時点で気泡が発生していなかった。
B:48時間超、72時間内に気泡が発生した。
C:24時間超、48時間内に気泡が発生した。
D:24時間内に気泡が発生した。
Claims (11)
- 前面板と、第1粘着剤層と、偏光板と、第2粘着剤層と、背面板と、をこの順に備え、
前記第1粘着剤層及び前記第2粘着剤層の応力〔Pa〕−ひずみ〔%〕曲線において原点から最大応力値までの傾きをそれぞれGL1’及びGL2’としたとき、下記式(1)及び式(2):
20≦GL1’≦150 (1)
20≦GL2’≦150 (2)
を満たす、光学積層体。 - さらに下記式(3):
GL1’<GL2’ (3)
を満たす、請求項1に記載の光学積層体。 - 前記第1粘着剤層の応力緩和率をσ1としたとき、下記式(4):
0.20≦σ1≦0.70 (4)
を満たす、請求項1又は2に記載の光学積層体。 - 前記第2粘着剤層の応力緩和率をσ2としたとき、下記式(5):
σ1<σ2 (5)
を満たす、請求項3に記載の光学積層体。 - 前記第1粘着剤層のクリープ率をε1〔%〕としたとき、下記式(6):
1.5≦ε1≦20 (6)
を満たす、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学積層体。 - 前記第2粘着剤層のクリープ率をε2〔%〕としたとき、下記式(7):
ε1>ε2 (7)
を満たす、請求項5に記載の光学積層体。 - 前記第1粘着剤層の変形復元率をR1〔%〕としたとき、下記式(8):
2.5≦R1≦20 (8)
を満たす、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学積層体。 - 前記第2粘着剤層の変形復元率をR2〔%〕としたとき、下記式(9):
R1<R2 (9)
を満たす、請求項7に記載の光学積層体。 - 前記第1粘着剤層及び前記第2粘着剤層のガラス転移温度は、それぞれ−70℃以上−40℃以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学積層体を含む表示装置。
- 前記前面板側を内側にして屈曲可能である、請求項10に記載の表示装置。
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