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技術 光学積層体、これを適用した画像表示装置およびタッチパネル

出願人 小池康博サイデン化学株式会社
発明者 小池康博多加谷明広小田純久
出願日 2013年9月12日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2013-189686
公開日 2015年3月23日 (5年3ヶ月経過) 公開番号 2015-055789
状態 特許登録済
技術分野 積層体(2) 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶2(構造一般、スペーサ、注入口及びシール材) 偏光要素
主要キーワード トップガラス 組み合わせ比率 各測定ポイント 光弾性複屈折 ゼロ位相 粘着剤フィルム 大型製品 四隅近傍
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

液晶パネルなどの光学積層体の大きさが大きい場合にも、光漏れ現象を有効に抑制し、これによって画面内に生じる「ムラ現象」を確実に抑制することを達成した光学積層体の提供。

解決手段

ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成されている光学積層体、或いは、ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記ガラス製の板の光弾性係数が正であり、上記粘着剤層が、粘着剤固有複屈折の値が負の粘着剤によって形成されている光学積層体。

概要

背景

近年、液晶ディスプレイの普及・発展は目覚ましく、電子機器のあらゆる製品に使用されているといっても過言ではない。そして、デスクトップパソコンモニター液晶テレビなどにおいて、その大型化が進んでおり、19インチ以上、さらには40インチ以上の製品が多く出回っている。ここで、液晶ディスプレイは、液晶TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)などの液晶表示装置からなるが、これらに一般に用いられている液晶表示用ガラスセルは、液晶成分が二枚のガラス基板間に挟持された構造を有している。そして、それぞれのガラス基板の表面には、一般的に、アクリル樹脂を主成分とする粘着剤などによって、偏光フィルム位相差フィルム反射防止フィルムなどの各種機能を発現し得る光学フィルムが積層された構造を有している。偏光フィルムの表示面側表面には、反射防止層などの表面処理層を設けることが多く、例えば、表面処理層/偏光フィルム/粘着剤層/液晶表示用ガラスセル/粘着剤層/偏光フィルムの順で積層してなる光学積層体である液晶パネルが一般に用いられている。

上記したように、液晶パネル等の光学積層体は、ガラス基板と、樹脂製の各種機能が付与された光学フィルムとが粘着剤によって貼り合わされた構造を有するが、ガラス基板が、液晶ディスプレイの使用中も殆ど収縮しないのに対し、光学フィルムは樹脂性であり、収縮する。このため、これらを接着する粘着剤は、収縮率の異なる材料の間に挟持された状態で存在し、粘着剤層において応力が生じることが知られている。また、光学積層体に使用されている樹脂製の光学フィルムは、異なる機能性材料からなるため、収縮率もそれぞれに異なるため、それらの間に使用されている粘着剤にも応力が生じていると考えられている。そして、これらの応力が原因となり、粘着剤層が複屈折(Retadation)を生じ、粘着剤層を通過するバックライトからの偏光偏光状態が乱され、その結果、「光漏れ」と呼ばれる現象を生じ、この光漏れの結果、画面内に「ムラ現象」と呼ばれるむらが生じる。この「ムラ現象」は、特に大型の液晶テレビにおいて顕著となるため、大型製品においてその改善が強く求められている。

上記のことから、特に大型の液晶テレビにおいて顕著な「ムラ現象」を改善するために、より複屈折が生じ難い低複屈折の粘着剤を開発する試みが種々行われているが、一般に粘着剤を構成するポリマー複屈折性を評価することが難しく、その材料設計が十分に行われていないという別の課題もある。これに対し、特許文献1では、作業性や測定の正確性に優れた新規な粘着剤の複屈折性評価方法を提案しており、当該評価方法を用いることで、実際に「光漏れ」を抑制することができる粘着剤や液晶表示装置が提供可能であるとしている。そして、特許文献1における粘着剤に対する設計方法としては、複屈折の値が正を示す繰り返し単位と、負を示す繰り返し単位とを組み合わせること、特に、複屈折の符号およびその値の定量的測定結果を基に、正負相殺し合ってポリマーの複屈折をゼロに近づけるように調節するとしている。より具体的には、繰り返し単位ごとの複屈折の値を、組み合わせ比率に応じて足し合わせた複屈折の絶対値が4×10-4以下とゼロに近い値になるように、前記繰り返し単位の組み合わせ及び組み合わせ比率を決定してポリマーの構造を決定するとしている。

前記した「光漏れ」などに対する粘着剤の組成の改善については、種々の提案がされている。例えば、正の複屈折を示す粘着剤組成物についての提案(特許文献2)や、正の固有複屈折を有するモノマーを共重合した共重合体ベースポリマーに用いた粘着剤についての提案(特許文献3、4)や、複屈折の差異がほとんどない組成にするとしたもの(特許文献5)などがある。また、正の弾性係数を有する成分を配合した粘着剤についての提案(特許文献6)や、光弾性係数の絶対値を所定範囲に制御した粘着剤層を用いることについての提案(特許文献7)がある。

また、非特許文献1では、ムラの発生理由を、偏光板を液晶パネルに粘着剤で固定したパネルにおいて、高温高湿度の条件に放置すると偏光板の伸縮により、粘着剤、偏光板の保護フィルム、液晶パネルそれぞれに応力がかかり複屈折が発生するが、これが液晶パネルの場所により変化するためムラが発生するとしている。そして、これを改善するために、偏光板保護フィルムの光弾性係数をできるだけ小さくすることが有効であるとしている。また、非特許文献2では、保護フィルムの厚さを薄くすることで複屈折の大きさを小さくし、これによりムラを改良する方法が提案されている。なお、光弾性とは、外力を受けた弾性体が複屈折を起こす性質をいい、光弾性係数をできるだけ小さくすることは、複屈折を起こす性質が小さくなることを意味している。

概要

液晶パネルなどの光学積層体の大きさが大きい場合にも、光漏れの現象を有効に抑制し、これによって画面内に生じる「ムラ現象」を確実に抑制することを達成した光学積層体の提供。ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性を打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成されている光学積層体、或いは、ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記ガラス製の板の光弾性係数が正であり、上記粘着剤層が、粘着剤固有複屈折の値が負の粘着剤によって形成されている光学積層体。

目的

本発明の目的は、液晶パネルなどの光学積層体の大きさが大きい場合にも、光漏れの現象を有効に抑制し、これによって画面内に生じる「ムラ現象」を確実に抑制することを達成した光学積層体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成されていることを特徴とする光学積層体。

請求項2

ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、該フィルムの光弾性及びガラス製の板の光弾性のいずれに対しても打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成されていることを特徴とする光学積層体。

請求項3

ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記ガラス製の板の光弾性係数が正であり、上記粘着剤層が、粘着剤固有複屈折の値が負の粘着剤によって形成されていることを特徴とする光学積層体。

請求項4

前記樹脂製の光学フィルムの光弾性係数が正である請求項3に記載の光学積層体。

請求項5

その大きさが20インチ以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学積層体。

請求項6

前記ガラス製の板が液晶セルである請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学積層体。

請求項7

請求項6に記載の光学積層体が用いられてなることを特徴とする液晶パネル

請求項8

請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学積層体が用いられてなることを特徴とするタッチパネル

技術分野

0001

本発明は、光学積層体、これを適用した画像表示装置およびタッチパネルに関するが、さらに詳しくは、例えば、液晶セルに、粘着剤層を介して偏光フィルム等の機能性フィルムが積層されてなる液晶パネルの、特にパネルの端部に生じやすいムラの発生を、粘着剤層の構成によって効果的に低減する技術に関する。

背景技術

0002

近年、液晶ディスプレイの普及・発展は目覚ましく、電子機器のあらゆる製品に使用されているといっても過言ではない。そして、デスクトップパソコンモニター液晶テレビなどにおいて、その大型化が進んでおり、19インチ以上、さらには40インチ以上の製品が多く出回っている。ここで、液晶ディスプレイは、液晶TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)などの液晶表示装置からなるが、これらに一般に用いられている液晶表示用ガラスセルは、液晶成分が二枚のガラス基板間に挟持された構造を有している。そして、それぞれのガラス基板の表面には、一般的に、アクリル樹脂を主成分とする粘着剤などによって、偏光フィルム、位相差フィルム反射防止フィルムなどの各種機能を発現し得る光学フィルムが積層された構造を有している。偏光フィルムの表示面側表面には、反射防止層などの表面処理層を設けることが多く、例えば、表面処理層/偏光フィルム/粘着剤層/液晶表示用ガラスセル/粘着剤層/偏光フィルムの順で積層してなる光学積層体である液晶パネルが一般に用いられている。

0003

上記したように、液晶パネル等の光学積層体は、ガラス基板と、樹脂製の各種機能が付与された光学フィルムとが粘着剤によって貼り合わされた構造を有するが、ガラス基板が、液晶ディスプレイの使用中も殆ど収縮しないのに対し、光学フィルムは樹脂性であり、収縮する。このため、これらを接着する粘着剤は、収縮率の異なる材料の間に挟持された状態で存在し、粘着剤層において応力が生じることが知られている。また、光学積層体に使用されている樹脂製の光学フィルムは、異なる機能性材料からなるため、収縮率もそれぞれに異なるため、それらの間に使用されている粘着剤にも応力が生じていると考えられている。そして、これらの応力が原因となり、粘着剤層が複屈折(Retadation)を生じ、粘着剤層を通過するバックライトからの偏光偏光状態が乱され、その結果、「光漏れ」と呼ばれる現象を生じ、この光漏れの結果、画面内に「ムラ現象」と呼ばれるむらが生じる。この「ムラ現象」は、特に大型の液晶テレビにおいて顕著となるため、大型製品においてその改善が強く求められている。

0004

上記のことから、特に大型の液晶テレビにおいて顕著な「ムラ現象」を改善するために、より複屈折が生じ難い低複屈折の粘着剤を開発する試みが種々行われているが、一般に粘着剤を構成するポリマー複屈折性を評価することが難しく、その材料設計が十分に行われていないという別の課題もある。これに対し、特許文献1では、作業性や測定の正確性に優れた新規な粘着剤の複屈折性評価方法を提案しており、当該評価方法を用いることで、実際に「光漏れ」を抑制することができる粘着剤や液晶表示装置が提供可能であるとしている。そして、特許文献1における粘着剤に対する設計方法としては、複屈折の値が正を示す繰り返し単位と、負を示す繰り返し単位とを組み合わせること、特に、複屈折の符号およびその値の定量的測定結果を基に、正負相殺し合ってポリマーの複屈折をゼロに近づけるように調節するとしている。より具体的には、繰り返し単位ごとの複屈折の値を、組み合わせ比率に応じて足し合わせた複屈折の絶対値が4×10-4以下とゼロに近い値になるように、前記繰り返し単位の組み合わせ及び組み合わせ比率を決定してポリマーの構造を決定するとしている。

0005

前記した「光漏れ」などに対する粘着剤の組成の改善については、種々の提案がされている。例えば、正の複屈折を示す粘着剤組成物についての提案(特許文献2)や、正の固有複屈折を有するモノマーを共重合した共重合体ベースポリマーに用いた粘着剤についての提案(特許文献3、4)や、複屈折の差異がほとんどない組成にするとしたもの(特許文献5)などがある。また、正の弾性係数を有する成分を配合した粘着剤についての提案(特許文献6)や、光弾性係数の絶対値を所定範囲に制御した粘着剤層を用いることについての提案(特許文献7)がある。

0006

また、非特許文献1では、ムラの発生理由を、偏光板を液晶パネルに粘着剤で固定したパネルにおいて、高温高湿度の条件に放置すると偏光板の伸縮により、粘着剤、偏光板の保護フィルム、液晶パネルそれぞれに応力がかかり複屈折が発生するが、これが液晶パネルの場所により変化するためムラが発生するとしている。そして、これを改善するために、偏光板保護フィルムの光弾性係数をできるだけ小さくすることが有効であるとしている。また、非特許文献2では、保護フィルムの厚さを薄くすることで複屈折の大きさを小さくし、これによりムラを改良する方法が提案されている。なお、光弾性とは、外力を受けた弾性体が複屈折を起こす性質をいい、光弾性係数をできるだけ小さくすることは、複屈折を起こす性質が小さくなることを意味している。

0007

特許第5150904号公報
特開2010−121009号公報
特開2008−144125号公報
特開2008−144126号公報
特表2011−510114号公報
特開2004−516359号公報
特開2006−259664号公報

先行技術

0008

コニカミノルタテノロジーレポートVOL6(2009)、「液晶TV用ゼロ位相フィルムゼロタックの開発」
Mura−Improved Thin Wide View Film for LCDs IDW2003 p689−392

発明が解決しようとする課題

0009

上記したように、近年における技術は、粘着剤の変形による複屈折をゼロにすることで、ムラを改良する方向に進んでいるといえる。例えば、特許文献1では、粘着剤を2倍延伸したときの複屈折の絶対値が4×10-4以下である、すなわち、複屈折の値をよりゼロに近い粘着剤がムラの発生抑制に効果があることを提唱している。

0010

しかしながら、本発明者らの詳細な検討によれば、液晶パネルの大きさが小さい場合は十分な効果が認められるものの、液晶パネルの大きさが大きくなると、粘着剤固有複屈折がゼロの粘着剤を使用しても、ムラの発生を改善することができないことがわかった。

0011

したがって、本発明の目的は、液晶パネルなどの光学積層体の大きさが大きい場合にも、光漏れの現象を有効に抑制し、これによって画面内に生じる「ムラ現象」を確実に抑制することを達成した光学積層体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

上記の目的は、以下本発明によって達成される。すなわち、本発明は、第1に、ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性を打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成されていることを特徴とする光学積層体を提供する。

0013

また、本発明は、第2に、ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、
上記粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、該フィルムの光弾性及びガラス製の板の光弾性のいずれに対しても打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成されていることを特徴とする光学積層体を提供する。

0014

また、本発明は、第3に、ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、上記ガラス製の板の光弾性係数が正であり、上記粘着剤層が、粘着剤固有複屈折の値が負の粘着剤によって形成されていることを特徴とする光学積層体を提供する。その好ましい形態としては、樹脂製の光学フィルムの光弾性係数が正であることが挙げられる。

0015

また、上記した第1〜第3の本発明の好ましい形態は、その大きさが20インチ以上であること;前記ガラス製の板が液晶セルであることが挙げられる。

0016

さらに、本発明は、別の実施形態としては、本発明のいずれかの光学積層体が用いられてなることを特徴とする液晶パネル;本発明のいずれかの光学積層体が用いられてなることを特徴とするタッチパネルが挙げられる。

0017

本発明で用いる、「複屈折」、「レターデーション」、「粘着剤固有複屈折」の各用語は、それぞれ下記のように定義される。
(1)複屈折:
延伸フィルム直線偏光入射したときに、通過する光を直交する2つの直線偏光に分解して考えると、複屈折により位相差(レターデーション)が生じる。その際の複屈折は、フィルム面内主屈折率をNx、Ny(ただしNx>Ny)としたとき、入射直線偏光をNx軸、Ny軸に分解し(Nx軸を遅相軸,Ny軸を進相軸と呼ぶ)、これらの値から、ΔN=Nx−Nyで求められる。
(2)レターデーション(Re):
上記複屈折の値に厚さを掛けたものであり、Re=ΔN・d(nm)で示される。
(3)粘着剤固有複屈折:
粘着剤フィルムを2倍延伸したときの、上記レターデーションを、延伸後の粘着剤の厚さで割った値である。

発明の効果

0018

本発明によれば、液晶パネルなどの光学積層体の大きさが大きい場合にも、光漏れの現象を有効に抑制し、これによって画面内に生じる「ムラ現象」を確実に抑制することを達成した光学積層体が提供される。

図面の簡単な説明

0019

本発明の規定を満足する実施例の光学積層体の耐熱試験後に測定した直交透過率分布を示す。
本発明の規定を満足しない比較例の光学積層体の耐熱試験後に測定した直交透過率の分布を示す。
本発明の規定を満足しない別の比較例の光学積層体の耐熱試験後に測定した直交透過率の分布を示す。
本発明の光学積層体の一例の模式図と、その透過率(Yc)の測定に使用した複屈折測定装置の概略図である。
本発明の光学積層体を構成する粘着剤層の形成に用いる粘着剤のモノマー組成と粘着剤固有複屈折との関係を示すグラフである。
本発明の光学積層体を構成する粘着剤層の形成に用いる粘着剤に含有される架橋剤の量と粘着剤固有複屈折との関係を示すグラフである。
粘着剤によって形成されている粘着剤層の複屈折の計測方法の一例を示す概念図である。
ガラス(GLASS)に、偏光板(POL)が粘着剤層(PSA)で貼り合わされた測定用試料ガラス部分の複屈折の測定方法を説明する概略図である。
光学積層体の使用時における樹脂製の光学フィルムと、粘着剤層の収縮を示す模式図である。
ガラスに偏光板を貼り合わせたサンプルの耐熱試験後の、ガラス部分に現れる複屈折を測定した結果を模式的に示した図である。
粘着剤層を形成する樹脂からなる粘着剤に複屈折が発現するメカニズムを示す模式図である。
特許文献1に記載の粘着剤の複屈折性評価方法で評価した結果得られた、延伸倍率と粘着剤固有複屈折値が比例する関係を示すグラフである。
幅32mm長さ50mm厚さ1.8mmのガラス板荷重を掛けた時の複屈折を測定した結果を示すグラフである。

0020

次に、発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
先に述べたように、本発明者らは、粘着剤を改善することによって、画面内に生じる「ムラ現象」を確実に抑制することについての詳細な検討を行った結果、近年の技術動向である粘着剤固有複屈折がゼロの粘着剤を使用しても、特に液晶パネルの大きさが大きくなると、ムラの発生を十分に改善することができないとの認識を持つに至った。

0021

この原因を、液晶パネルを例に鋭意検討した結果、樹脂製フィルムで形成されている偏光板の収縮による応力により、この偏光板自体と、それが貼り合せてある液晶セルを構成しているガラス製の板とともに正の複屈折が発生しているため、粘着剤固有複屈折をゼロにしてもムラが改良されないのではないかと考えるに至った。

0022

偏光板に使用される材料としては、トリアセチルセルロースからなるTACフィルムが一般的であるが、TACフィルムの光弾性係数は、通常、正の値である。一方、ガラスの光弾性係数については、使用中も殆ど収縮しない材料であることからこれまで問題とされてきておらず、ガラスの光弾性係数を測定した文献も殆どないのが現状である。そこで、本発明者らは、ガラスについて実際に複屈折を測定した結果、その光弾性係数は、通常、正であることがわかった。その詳細については後述する。

0023

上記した知見に基づき、本発明者らは、偏光板のような樹脂製の光学フィルムと、液晶セルの基板のようなガラス製の板とを貼り合わせる粘着剤層を、特に、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性を打ち消す固有複屈折の値を示す粘着剤によって構成することが有効であると考えるに至った。そこで、粘着剤固有複屈折をゼロよりも小さい負の値になるように調整した粘着剤を大型TV用偏光板に適用したところムラの発生が改善されることが判明し、本発明に至った。

0024

本発明者らは、その理由を、下記のように考えている。樹脂製の光学フィルムである偏光板の収縮により発生する応力により、偏光板とガラス板に正の複屈折が発生し、これに対して粘着剤が変形した時の複屈折が負になるように構成することで全体としての複屈折がゼロになり、この結果、偏光板の収縮に起因して発生したムラが改善したものと考えられる。

0025

本発明の光学積層体のより具体的なものとしては、ガラス製の板と、樹脂製の光学フィルムと、これらを貼り合わせるための粘着剤層とからなる積層構造を少なくとも一組有する光学積層体であって、例えば、上記ガラス製の板の光弾性係数の値は正であることが多いことから、上記粘着剤層が、これを打ち消すように、該粘着剤層の固有複屈折の値が負を示す粘着剤によって形成されていることが挙げられる。また、その場合の好ましい形態として、上記樹脂製の光学フィルムの光弾性係数が正であることが挙げられる。

0026

ここで、本発明の要件を規定する際に、TACフィルムなどの樹脂製の光学フィルムや、これと貼り合せる液晶パネルなどのガラス製の板については光弾性係数を適用し、その粘着剤層を構成する粘着剤には粘着剤固有複屈折を適用した理由について説明する。まず、偏光板などの樹脂製の光学フィルム(以下、偏光板を例にとって説明する)の収縮に起因して、粘着剤からなる粘着剤層がどの程度変形するかは定量的に測定することは難しい。本発明者らの検討によれば、偏光板などの樹脂製の光学フィルムの変形の程度は、偏光板の中心部と端では、その変形量は大きく変わり、端で、その変形量は一番大きくなる。より具体的には、偏光板の収縮によって、偏光板の端は100から500μm程度ずれる。これに対し、粘着剤層の厚さは25μm程度であるので、厚さに対して4倍から20倍のせん断変形が粘着剤に加えられると考えられる。そこで、本発明では、粘着剤を2倍に延伸したときの複屈折を粘着剤固有複屈折とし、本発明ではこの値を用いることとした。すなわち、このときの粘着剤のレターデーション(位相差)が数nmであり、TACフィルムやガラスに応力が掛かった時に生じるレターデーションと同程度と考えられることによる。

0027

本発明の光学積層体を構成する樹脂製の光学フィルムとしては、偏光フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルムなどの各種機能を発現し得る光学フィルムが挙げられる。これらの樹脂製のフィルムは、その形成材料によって程度の差はあるものの、図9に示したように、いずれも使用中などに収縮する。そして、非特許文献1に示されているように、TACフィルムやCOPシクロオレフィンポリマー)フィルム等の樹脂製の光学フィルムの光弾性係数は正であるのが通常である。一方、ガラス製の板としては、液晶パネルを構成する液晶セルの基板や、静電容量方式のタッチパネルを構成するトップガラスなどが挙げられるが、これらにおける「光漏れ」の発生、この光漏れに起因する画面内に生じる「ムラ現象」に対して、ガラスの複屈折が問題とされることはなかった。

0028

先に述べたように、本発明者らは、下記の方法で、ガラスに偏光板を貼り合わせたサンプルの耐熱試験を行い、ガラス部分の複屈折を測定した。その結果、樹脂製の光学フィルムである偏光板の収縮によりガラス板に応力がかかって正の複屈折が発生していることを見出した。さらに、図10に示したように、偏光板の中心付近のガラスの複屈折の変化は少ないが、偏光板の端ではガラスの複屈折の変化が大きいことを確認した。これらの検討結果から本発明者らは、上記のことが原因で偏光板の端の部分が透過率(Yc)の変化が大きく、このことが、ムラが発生する大きな原因になっていると考えた。そして、これの状態を補正するために、ガラスと樹脂製フィルムの間に介在している粘着剤層が、偏光板などの樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性を打ち消す構成となるようにすることで、従来の技術では、粘着剤固有複屈折がゼロの粘着剤を使用してもムラの発生を改善することができなかった点が改善できることを見出して本発明に至った。このような効果を達成できた理由を本発明者らは、ガラスと樹脂製フィルムの間に介在している粘着剤層が、少なくとも、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性を打ち消す構成となるように、具体的には、光弾性複屈折が正であるガラスに対し、粘着剤層を形成する粘着剤の粘着剤固有複屈折の値を負にすることで、これらの材料を積層してなる光学積層体において、トータルの複屈折をゼロに近づけることが可能になり、その結果、従来の技術では達成できなかった、特に大きさが大きい光学積層体において深刻な問題となっていた「ムラ現象」を大幅に且つ確実に抑制することが達成できたものと考えている。

0029

上記において、ガラスの光弾性複屈折の測定は、幅32mm、長さ50mm、厚さ1.8mmのガラス板に荷重を掛けた時の複屈折を測定した結果、ガラスの光弾性係数は正であることが分かった(図13参照)。また、ガラス(GLASS)に、偏光板(POL)が粘着剤層(PSA)で貼り合わされたサンプル(図8参照)のガラス部分の複屈折の測定は、下記のようにして行った。19インチサイズの偏光板に、図8(b)に示した5ヵ所の位置に、それぞれ直径5mmほどの穴を開け、ガラスに貼り合わせたサンプルのガラス部分の複屈折を測定した。具体的には、上記のガラスに貼り合わせた偏光板に対し、80℃dry×7日の耐熱試験を行った後、穴の開いた5ヵ所のガラスの複屈折を測定した。

0030

その結果、表1に示したように、偏光板の中心(穴番号1)に比べて、中心から角に向かう部分或いは角の部分(穴番号3、5)の複屈折は、耐熱試験後に正に大きく変化することが分かった。

0031

本発明の光学積層体では、両部材を貼り合せるために、ガラスと樹脂製フィルムの間に介在している粘着剤層が、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性を打ち消す構成となる、粘着剤固有複屈折の値を示す粘着剤によって形成する。例えば、ガラス製の板の光弾性が正である場合、粘着剤層を、粘着剤固有複屈折の値が負を示す粘着剤によって形成することで、形成した粘着剤層は、ガラス製の板の光弾性を打ち消す、固有複屈折の値が負を示す構成のものとなり、その結果、本発明の顕著な効果が得られる。ここで、粘着剤固有複屈折の値が負を示す粘着剤を得る方法としては、例えば、その硬化剤や架橋剤などの使用量、モノマーなどの形成材料の組成、必要に応じて使用するその他の添加剤を適宜に変更することで容易に得ることができる。

0032

その一例を挙げると、低いガラス転移点(Tg)を有するアクリル樹脂として、配向複屈折が負であるブチルアクリレート(BA)と、配向複屈折が正であるフェノキシアクリレート(PHEA)とを適宜に配合することで、図5に示したように、得られる共重合体の複屈折率を変更することができる。

0033

また、使用する硬化剤の添加量が粘着剤固有複屈折の値に与える影響について、下記のようにして調べた。粘着剤を、配向複屈折が負であるブチルアクリレート(BA)を主成分とし、これに配向複屈折が正であるヒドロキシエチルアクリレート(HEA)とアクリル酸(AAc)を100:1.5:1のモノマー組成とし、その製造の際に、使用する架橋剤の添加量を変更し、得られる粘着剤の固有複屈折の値の違いを調べた。具体的には、架橋剤としてテトラッドC(商品名、三菱ガス化学製)を用い、その添加量を、粘着剤溶液固形分100部)に対して、それぞれ、0.1部、0.2部、0.5部、1.0部、5.0部、10.0部、20.0部を外添して粘着剤を得、得られた粘着剤について粘着剤固有複屈折を後述した方法で測定した。その結果、図6に示したように、粘着剤固有複屈折は、添加した架橋剤の量と明らかに相関がある。本発明では、上記したような方法によって調製した所望の粘着剤固有複屈折の値を示す接着剤を使用することで、樹脂製の光学フィルムの伸縮の応力によって発生する、ガラス製の板の光弾性、或いは、該フィルムの光弾性及びガラス製の板の光弾性のいずれも、を打ち消す構成の接着剤層が形成されるように設計することで、本発明の目的を達成した光学積層体の提供を可能にする。

0034

本発明において重要なことは、その粘着剤層を形成するにあたり、該粘着剤層によって貼り合せるガラス製の板の光弾性係数と樹脂製フィルムの光弾性係数との兼ね合いで、例えば、これらの光弾性係数の値が正である場合は、粘着剤層の複屈折の値が負となるように、その固有複屈折の値が負を示す粘着剤を用いるように構成することである。したがって、この場合であれば、粘着剤固有複屈折の値が、適宜な負の値を示す粘着剤を使用することで足り、粘着剤の製造に用いるモノマーの種類や組成、硬化剤の種類や使用量、その製造方法については特に限定されない。

0035

図11に、粘着剤層を形成する樹脂からなる粘着剤に複屈折が発現するメカニズムを示す模式図を示した。ガラス製の板と樹脂製の光学フィルムを貼り付けるための粘着剤としては、一般的に溶剤型のものが使用されるが、単に、これらの材料に塗布し、乾燥させただけの状態のものは巨視的には等方性であり、複屈折は生じない。しかし、ガラス製の板に樹脂製の光学フィルムを貼り付けた状態とした場合は、図11に示したように、これらの間に介在している粘着剤層は、偏光板である樹脂製の光学フィルムの収縮により延伸して、配向複屈折を発現する。図12に、粘着剤の固有複屈折を測定した結果を示したが、延伸倍率と、複屈折値は比例する関係にある。

0036

ここで、使用時における粘着剤からなる粘着剤層の複屈折の精密な計測は難しいが、図7に示したようにして、下記に挙げるような配向複屈折・光弾性複屈折がともにゼロのポリマーで挟み、延伸した状態で測定することで、粘着剤の配向複屈折・光弾性複屈折を精密に測定することが可能となる。配向複屈折・光弾性複屈折がともにゼロのポリマーとしては、例えば、メチルメタクリレート(MMA)/2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(3FMA)/ベンジルメタクリレート(BzMA)=55.5/38.0/6.5があり、このようなものを使用して測定ができる。このポリマーの光弾性係数は、0.1〜0.2×10-12Pa-1であり、ほぼゼロであり、その配向複屈折も0.2×10-4であり、ほぼゼロである。

0037

次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、文中「部」とあるのは質量基準である。

0038

[粘着剤層の構成の違いと、「光漏れ」の発生との関係]
下記の方法で、光学積層体を構成する粘着剤層が、光学積層体における「光漏れ」におよぼす影響を確認した。具体的には、偏光板とガラス面との貼り付けを、粘着剤固有複屈折の値が、正、ゼロ、負と異なる3種の粘着剤をそれぞれに使用した以外は同様の構成の光学積層体を用意し、各光学積層体について下記の方法で複屈折を測定した。図4(a)に使用した光学積層体の構成を示したが、使用した光学積層体は、厚さ2mmのガラス板(GLASS)のガラス面に、上記した粘着剤固有複屈折の値が異なる粘着剤(PSA)をそれぞれに用いて、TACフィルム2とポリビニルアルコールPVA)、TACフィルム1からなる偏光板を貼り合せた構成のものである。上記の構造の光学積層体として、高さ40cm×横71cmの32インチのワイドサイズと、5.5インチのサイズの、その大きさが異なる2種類のものを用意した。それぞれに粘着剤固有複屈折の値が異なる粘着剤からなる粘着剤層の厚みは25μmであり、TACフィルム1、2の厚みは80μm、PVA層の厚みは20μmである。また、先に示したようにして、使用したガラス製の板の複屈折を測定したところ、光弾性係数が正であることが確認された。粘着剤固有複屈折の値が異なる粘着剤として、表2に示した組成及び物性のものをそれぞれ使用した。

0039

0040

上記した構成の大きさの異なる2種類の光学積層体に、ガラス面側から垂直に光を当てて1枚法で、吸収軸、直交透過率、偏光度を測定した。図4(b)に、1枚法の測定原理を模式的に示した。具体的には、図4(b)に示した構成を有する複屈折測定装置として、大塚電子製のRETS−RE1200(商品名)を用いた。そして、吸収軸と視感度補正直交透過率、偏光度の分布測定は、偏光板面の測定ポイントを、横23.3mmピッチ、縦18mmピッチで測定した。また、その際の測定の温湿度条件は、23℃、55%RHとした。

0041

上記において、偏光板をガラス板に貼り合わせるときは、貼り合わせ機を使用して偏光板の辺が設定値に対して±0.5度以下になるように調整した。偏光板は、大塚電子製RETS−RE1200(商品名)を使用して、最暗角度の平均値を測定して、その角度に対して偏光板の辺が45±0.5度または135±0.5度になるように切断した。偏光板の初期の吸収軸の分布が大きいと、偏光板を精度よく液晶パネルに貼り合わせても光漏れはよくならないので留意する必要がある。なお、偏光板の場所による初期の吸収軸の分布は、偏光板製造時のPVAを延伸した時の延伸軸方向のばらつきにも起因するが、偏光板製造後の保存状態によっても変化するので、この点にも留意する必要がある。

0042

上記の方法で、上記した構成の光学積層体である粘着剤付偏光板を80℃7日間の耐熱試験後に各測定ポイントでの直交透過率の分布を調べた。その結果、まず、図3に示したように、粘着剤層の固有複屈折の値が正を示す粘着剤によって形成したものでは、その四隅における透過率は極めて高く、四隅で特に大きい光漏れが生じており、四隅からその中央に向かって程度の高い光漏れが生じていることが確認された。また、図2に示したように、粘着剤層の固有複屈折の値がゼロを示す粘着剤によって形成したものでは、図3に示した固有複屈折の値が正を示す粘着剤によって形成したものと比較して光漏れの程度が改善されて抑制されたものの、特にその四隅に透過率が明らかに高い部分が存在しており、この部分での光漏れが生じていた。これに対し、図1に示したように、粘着剤層の固有複屈折の値が負を示す粘着剤によって形成したものでは、その四隅に明らかに透過率が高い部分が存在している上記した2種類のものの場合と異なり、四隅近傍で透過率が高くなっていることが認められたものの、その程度は格段に改善されることを確認した。この結果、粘着剤層を形成する粘着剤の固有複屈折の値が負であるものを使用することによって得られる、画面内に生じる「ムラ現象」の原因となる「光漏れ」の発生の抑制効果が確認できた。

実施例

0043

上記した直交透過率の分布の結果を用い、得られたデータについて統計処理を行って、その効果を客観的数量化する目的で、それぞれの光学積層体で測定した直交透過率のバラツキについて検討した。表2に、算出した標準偏差(3σ)の結果を示したが、本発明で規定する粘着剤層の固有複屈折の値が負を示す粘着剤1を用いた光学積層体では、5インチの小型のものは勿論、32インチの大型のものも、そのバラツキが小さく、部分的な「光漏れ」の発生が少ないことが確認された。これに対し、粘着剤層の固有複屈折の値がゼロを示す粘着剤2を用いたものは、5インチの小型のものは、そのバラツキが小さく良好な結果を示したが、32インチの大型のものについては、粘着剤1を用いた光学積層体と比べてバラツキに有意な差が見られた。このことは、粘着剤1を用いた光学積層体における部分的な「光漏れ」の発生の程度は、粘着剤2を用いた光学積層体における部分的な「光漏れ」の発生の程度よりも明らかに改善されていることを示している。さらに、粘着剤層の固有複屈折の値が正を示す粘着剤3を用いた光学積層体では、特に32インチの大型のもので、そのバラツキが他の光学積層体の場合と比較して明らかに大きく、統計データによっても、部分的な「光漏れ」が顕著に発生していることが示された。

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