带有粘合剂的光学薄膜及其制造方法、以及图像显示装置的制造方法技术领域
本发明涉及用于形成在图像显示面板的正面具有透明板或触控面板等的图像显示装置的带有粘合剂的光学薄膜及其制造方法。另外,本发明涉及使用该带有粘合剂的光学薄膜制造图像显示装置的方法。
背景技术
作为手机、汽车导航装置、电脑用显示器、电视机等各种图像显示装置,广泛使用液晶显示装置或有机电致发光显示装置。为了防止由于来自图像显示面板(液晶面板或有机电致发光面板)的外表面的冲击而造成的图像显示面板的破损等,有时在图像显示面板的可视侧设置透明树脂板或玻璃板等正面透明板(也称为“窗口层”等)。
作为在图像显示面板的正面配置正面透明板的方法,采用通过粘合剂层将两者贴合的“层间填充结构”。在层间填充结构中,面板与正面透明板之间由粘合剂填充,因此界面的折射率差减小,可以抑制由于反射或散射而造成的可视性的下降。提出了在偏振板等光学薄膜的一个面上具有用于与图像显示面板贴合的粘合剂层、在另一个面上具有用于与正面透明板贴合的层间填充用粘合剂的双面带有粘合剂的薄膜(例如参见专利文献1、2)。
在正面透明板的面板侧的表面的周缘部,为了装饰或遮光而印刷有着色层。在透明板的周缘部形成着色层时,产生约10μm~约数十μm的印刷高差。使用片状粘合剂作为层间填充剂时,容易在该印刷高差周边产生气泡。另外,经由粘合剂对紧接着印刷高差部下方的图像显示面板施加压力,从而在屏幕端部产生力学应变,因此有时产生在屏幕的周缘部产生显示不均匀等不良状况。
为了解决这样的由于正面透明板的印刷高差而造成的问题,进行了将柔软且厚度大的粘合片用于正面透明板的贴合,从而赋予印刷高差吸收性。例如,在专利文献1~4中记载了将用于光学薄膜与正面透明板贴合的粘合剂层的储能弹性模量调节到规定范围内。另外,在专利文献2中记载了使用光固化型粘合剂,抑制贴合时在印刷高差附近产生气泡,同时在贴合后进行光照射以提高粘合剂的弹性模量,由此提高胶粘的长期可靠性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-237965号公报
专利文献2:日本特开2014-115468号公报
专利文献3:日本特开2011-74308号公报
专利文献4:日本特开2010-189545号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述,如果使用柔软(储能弹性模量、残余应力小)且厚度大的粘合片,则可以抑制印刷高差附近的气泡、屏幕周缘部的显示不均匀的产生。但是,柔软的粘合剂容易流动,因此在切割为规定尺寸的制品的端面露出的粘合剂容易从端面突出,有时产生异物的附着或者产生制品相互粘连等不良状况。另外,在图像显示装置的形成过程中,出于抑制贴合后的印刷高差部周边的气泡(延迟气泡)的产生的目的,多数情况下通过蒸压处理等进行加压、加热处理。此时,粘合剂的流动性高时,有时粘合剂从贴合端面突出,从而污染贴合装置内部。
特别是,随着图像显示装置的薄型化的要求提高,要求减小粘合剂的厚度,因此为了抑制显示不均匀,需要进一步提高粘合剂的流动性。与此相伴,具有粘合剂从端面的突出更加显著的倾向。
为了抑制由于粘合剂从端面突出而造成的不良状况,在专利文献1中公开了以使得粘合剂层的端面位于比光学薄膜的侧面(切割面)更靠内侧的方式进行切割或加工的方法。但是,柔软的粘合剂容易流动,因此即使在粘合剂层的端面存在于薄膜的内侧的情况下,在保存时或输送时等也容易产生粘合剂随时间推移从端面的突出。另外,粘合剂层的端面与薄膜的端面的距离过大时,容易在正面透明板的印刷高差附近产生胶粘不良,距离过短时,有时不能抑制粘合剂从端面的突出。
鉴于上述情况,本发明的目的在于提供一种具备具有与正面透明板贴合时的高差追随性、并且从端面的突出少的粘合剂层的带有粘合剂的光学薄膜。
用于解决问题的手段
通过使端面的粘合剂的流动性小于面内的中央部粘合剂的流动性可以解决上述课题。本发明涉及一种配置在正面透明板或触控面板与图像显示单元之间使用的带有粘合剂的光学薄膜,在光学薄膜的第一主面上设置有第一粘合剂层。第一粘合剂层用于正面透明板或触控面板与光学薄膜的贴合。第一粘合剂层的厚度为30μm以上,并且第一粘合剂层的端面的粘合剂的流动性小于面内的中央部的粘合剂的流动性
本发明的带有粘合剂的光学薄膜可以为在第二主面侧还设置有第二粘合剂层的双面带有粘合剂的光学薄膜。第二粘合剂层用于图像显示单元与光学薄膜的贴合。第二粘合剂层的厚度优选为30μm以下。
构成第一粘合剂层的粘合剂组合物优选含有具有碳碳双键的可自由基聚合化合物。粘合剂组合物中的可自由基聚合化合物可以以单体或低聚物的形式存在于粘合剂组合物中,也可以与基础聚合物的官能团键合。通过可自由基聚合化合物与基础聚合物键合,在基础聚合物中引入可自由基聚合官能团。使可自由基聚合化合物以单体或低聚物的形式存在于粘合剂组合物中时,优选使用一分子中具有两个以上可聚合官能团的多官能可聚合化合物。
构成第一粘合剂层的粘合剂组合物优选还含有光聚合引发剂。粘合剂组合物为含有可自由基聚合化合物和光聚合引发剂的光固化型粘合剂时,通过从根据图像显示装置的屏幕尺寸而切割为规定尺寸后的带有粘合剂的光学薄膜的侧面照射紫外线等活性光线,可以使第一粘合剂层的端面的粘合剂的流动性降低。
优选第一粘合剂层的端面的粘合剂的凝胶分数比面内的中央部的粘合剂的凝胶分数大5%以上。第一粘合剂层的端面的粘合剂的凝胶分数优选为55%以上。第一粘合剂层的面内的中央部的粘合剂的凝胶分数优选小于55%。第一粘合剂层的面内的中央部的粘合剂的25℃下的储能弹性模量优选为1×104Pa~1×106Pa。
构成第一粘合剂层的粘合剂组合物中,相对于固体成分总量优选含有50重量%以上的丙烯酸类基础聚合物。丙烯酸类基础聚合物优选含有含羟基单体单元作为单体单元,含羟基单体单元相对于构成单体单元总量的含量优选为3~50重量%。
另外,本发明涉及从可视侧起依次配置有正面透明板或触控面板、包含偏振板的光学薄膜以及图像显示单元的图像显示装置的制造方法。在图像显示装置的制造中,带有粘合剂的光学薄膜与正面透明板或触控面板通过第一粘合剂层贴合(可视侧贴合工序)。构成第一粘合剂层的粘合剂组合物含有可自由基聚合化合物和光聚合引发剂时,优选在可视侧贴合工序后,从正面透明板或触控面板侧照射活性光线,由此将第一粘合剂层固化。
可见,如果使用可光聚合的粘合剂作为用于正面透明板或触控面板与光学薄膜贴合的粘合剂,则通过从带有粘合剂的光学薄膜的侧面照射活性光线,可以选择性地使端面的粘合剂光固化,可以抑制粘合剂从端面的突出等。另外,如果在使面内的中央部的粘合剂未固化而保持高流动性的状态下进行正面透明板或触控面板与光学薄膜的贴合,则可以抑制印刷高差附近的气泡、屏幕周缘部的显示不均匀的产生。通过在贴合后从正面透明板或触控面板侧照射活性光线,将面内的中央部的粘合剂固化,可以提高胶粘性。
发明效果
本发明的带有粘合剂的光学薄膜中,第一粘合剂层的端面的粘合剂的流动性小,因此粘合剂从端面的突出少。因此,可以抑制由于贴合时等粘合剂的突出而造成的污染、保存时、输送时等制品的粘连等。另外,第一粘合剂层的面内的中央部粘合剂的流动性高,因此在与触控面板或正面透明板等正面透明构件贴合时的印刷高差吸收性优良,可以抑制屏幕周缘的显示不均匀等由于印刷高差而造成的不良状况。
附图说明
图1的A是示意性地表示带有粘合剂的光学薄膜的一个实施方式的俯视图,B是表示A的B1-B2线的截面的剖视示意图。
图2是示意性地表示图像显示装置的一个实施方式的剖视图。
图3是用于说明粘合剂层的固化部分的宽度W1的求出方法的图。
附图标记
10光学薄膜
21、22粘合剂层
31、32保护片
50、55带有粘合剂的光学薄膜
61图像显示单元
70正面透明构件
71板状透明构件
76印刷部
100图像显示装置
具体实施方式
图1表示本发明的带有粘合剂的光学薄膜的一个方式。图1A为俯视图,图1B为图1A的B1-B2线的剖视图。图2是示意性地表示使用带有粘合剂的光学薄膜55形成的图像显示装置100的一个方式的剖视图。
图1B所示的带有粘合剂的光学薄膜55在光学薄膜10的一个面(第一主面)上设置有第一粘合剂层21。图1B所示的方式中,在第一粘合剂层21上以可剥离的方式粘贴有保护片31。设置有第一粘合剂层21的第一主面为在图像显示装置形成时成为可视侧的面。第一粘合剂层21用于光学薄膜10与正面透明板或触控面板等正面透明构件70的贴合。
如图1B所示,在光学薄膜10的另一个面(第二主面)上可以设置有第二粘合剂层22。图1B所示的方式中,在第二粘合剂层22上以可剥离的方式粘贴有保护片32。在图像显示装置形成时,设置有第二粘合剂层22的第二主面侧配置在液晶单元或有机电致发光单元等图像显示单元61侧。第二粘合剂层22用于光学薄膜10与图像显示单元61的贴合。
[光学薄膜]
光学薄膜10包含偏振板。作为偏振板,一般使用在偏振器的单面或双面根据需要贴合有适当的透明保护薄膜的偏振板。偏振器没有特别限制,可以使用各种偏振器。作为偏振器,可以列举例如:在聚乙烯醇类薄膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇类薄膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物类部分皂化薄膜等亲水性聚合物薄膜上吸附碘或二色性染料等二色性物质并进行单轴拉伸而得到的材料、聚乙烯醇的脱水处理物、聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯类取向薄膜等。
作为偏振器的保护薄膜的透明保护薄膜,可以优选使用纤维素类树脂、环状聚烯烃类树脂、丙烯酸类树脂、苯基马来酰亚胺类树脂、聚碳酸酯类树脂等透明性、机械强度、热稳定性、水分阻隔性和光学各向同性优良的物质。需要说明的是,在偏振器的双面设置有透明保护薄膜时,在其正反面可以使用包含相同的聚合物材料的透明保护薄膜,也可以使用包含不同的聚合物材料等的保护薄膜。另外,出于液晶单元的光学补偿或视角扩大等目的,也可以使用相位差板(拉伸薄膜)等光学各向异性薄膜作为偏振器的保护薄膜。
光学薄膜10可以仅包含偏振板,也可以在偏振板的一个面或两个面上根据需要通过适当的胶粘剂层或粘合剂层层叠其它薄膜。作为这样的薄膜,可以使用相位差板、视角扩大薄膜、视角限制(防偷窥)薄膜、增亮薄膜等在图像显示装置的形成中使用的薄膜,其种类没有特别限制。例如,在液晶显示装置中,出于通过将从液晶单元射出到可视侧的光的偏振状态进行适当变换而提高视角特性等目的,有时在图像显示单元(液晶单元)与偏振板之间使用光学补偿薄膜。在有机电致发光显示装置中,为了抑制外部光在金属电极层上反射而看起来象镜面一样,有时在单元与偏振板之间配置1/4波长板。另外,通过在偏振板的可视侧配置1/4波长板而将出射光调节为圆偏振光,即使对于戴着偏振太阳镜的观察者,也可以观察到适当的图像显示。
光学薄膜10的表面上可以实施硬涂层或防反射处理、以防粘附、扩散或防眩为目的的处理。另外,在光学薄膜10的表面上,在设置粘合剂层21、22之前,为了提高胶粘性等,可以进行表面改性处理。作为具体的处理,可以列举电晕处理、等离子体处理、火焰处理、臭氧处理、底涂处理、辉光处理、皂化处理、利用偶联剂处理等。另外,也可以适当地形成防静电层。
[第一粘合剂层]
设置在光学薄膜10的一个面上的第一粘合剂层21用于与正面透明板或触控面板等正面透明构件70的贴合。如果使用在光学薄膜10上预先设置有粘合剂层21的带有粘合剂的光学薄膜,则在正面透明构件70的贴合时,可以省略在光学薄膜上设置液态胶粘剂或另外的片状粘合剂的工序,可以简化图像显示装置的制造工序。
粘合剂层21的厚度优选为30μm以上,更优选为50μm以上,进一步优选为70μm以上。粘合剂层的厚度如果为上述范围,则可以赋予粘合剂高差追随性,可以抑制印刷高差附近的气泡的产生、图像显示装置的周缘区域中显示不均匀的产生。正面透明构件70在周缘部具有印刷部76等非平坦区域时,粘合剂层21的厚度优选为非平均区域(印刷部)76的厚度的1.2倍以上,更优选为1.5倍以上,进一步优选为2.0倍以上。粘合剂层21的厚度的上限没有特别限制,从图像显示装置的轻量化、薄膜化的观点考虑,考虑到粘合剂层形成的容易性、操作性等,优选为300μm以下,更优选为250μm以下。
为了具有高差追随性,优选使用柔软且流动性高的粘合剂。作为粘合剂的流动性的指标,可以列举储能弹性模量、残余应力等。即使储能弹性模量同等,作为储能弹性模量G’与损耗弹性模量G”之比的损耗角正切tanδ=G”/G’越大,则粘性越高,流动性越高。
为了使粘合剂具有高差追随性、抑制气泡或显示不均匀,第一粘合剂层的25℃下的储能弹性模量G’优选为1×106Pa以下,更优选为5×105Pa以下,进一步优选为3×105Pa以下。为了减少将带有粘合剂的光学薄膜切割为规定尺寸时粘合剂在切割刀等上的附着,第一粘合剂层的25℃下的储能弹性模量G’优选为1×104Pa以上,更优选为2×104Pa以上,进一步优选为3×104Pa以上。
通过粘合剂层将触控面板或正面透明板等正面透明构件与光学薄膜贴合时,出于除去气泡等目的,多数情况下在加热环境下进行贴合后,通过蒸压处理等进行加压、加热处理。第一粘合剂层21优选在与正面透明构件贴合时具有高流动性。因此,第一粘合剂层的80℃下的储能弹性模量G’80℃优选为1×105Pa以下,更优选为5×104Pa以下,进一步优选为3×104Pa以下,特别优选为1×104Pa以下。
本说明书中,储能弹性模量G’通过读取根据JISK7244-1“プラスチック-動的機械特性の試験方法”(塑料-动态机械特性的试验方法)中记载的方法,在1Hz频率的条件下、在-50℃~150℃的范围内以5℃/分钟的升温速度测定时的、规定温度下的值而求出。象粘合剂这样的显示粘弹性的物质的弹性模量以储能弹性模量G’和损耗弹性模量G”表示。一般而言,损耗弹性模量G”是表示粘性的程度的指标,与此相对,储能弹性模量G’作为表示硬度的程度的指标使用。
为了使粘合剂具有高差追随性、抑制气泡或显示不均匀,第一粘合剂层的25℃下的残余应力优选为6N/cm2以下,更优选为5.5N/cm2以下,进一步优选为5N/cm2以下。残余应力优选为0.1N/cm2以上。本说明书中的残余应力是通过25℃、应变300%的条件的拉伸应力松弛试验测定的180秒后的残余应力。具体而言,残余应力是利用拉伸试验机以200mm/分钟的拉伸速度变形至应变300%(原长的4倍)后,经过180秒后的应力(拉伸应力)。残余应力与储能弹性模量的相关性高,具有储能弹性模量越大,则残余应力也越大的倾向。
如上所述,作为设置在光学薄膜10的第一主面上的第一粘合剂层,为了抑制由正面透明构件70的印刷部76的高差造成的气泡或显示不均匀,使用储能弹性模量或残余应力小、流动性高的粘合剂。另一方面,粘合剂的流动性大时,粘合剂容易从带有粘合剂的光学薄膜的端面突出。粘合剂从根据图像显示装置的屏幕尺寸切割为规定尺寸后的带有粘合剂的光学薄膜的端面突出时,在保存时或输送时,容易产生端面上异物的附着、重叠的制品相互的粘连等不良状况。另外,由于与正面透明构件贴合时的加压而使得粘合剂从端面突出时,产生层压机或高压釜等装置内的污染。
本发明中,在第一粘合剂层21的面内中央部的粘合剂21c具有上述的高流动性的状态下减小端面的粘合剂21e的流动性,由此可以抑制粘合剂从端面的突出。如图1A所示,优选在带有粘合剂的光学薄膜的整个端面上减小粘合剂的流动性。例如,将带有粘合剂的光学薄膜切割为矩形时,优选在矩形的全部四条边中端面的粘合剂的流动性小于面内中央部的粘合剂的流动性。
减小端面的粘合剂的流动性的方法没有特别限制。例如,如果在端面附近设置流动性小的粘合剂、在面内中央部设置流动性高的粘合剂,则可以选择性地使端面的粘合剂为低流动性。从生产率和加工性的观点考虑,优选在光学薄膜的整个面上设置可固化的粘合剂层21,并且选择性地使端面的粘合剂21e固化而提高交联度的方法等。
可固化的粘合剂含有基础聚合物和可聚合化合物,可聚合化合物利用光或热将基础聚合物交联,由此可以提高粘合剂的凝胶分数(交联度),使流动性降低。作为可聚合化合物,可以优选使用具有碳碳双键(C=C键)的可自由基聚合化合物(烯属不饱和化合物)。可自由基聚合化合物可以以单体或低聚物的形式存在于粘合剂组合物中,也可以与基础聚合物的羟基等官能团键合。可固化的粘合剂优选含有聚合引发剂(光聚合引发剂或光聚合引发剂)。
通过将具有能够与基础聚合物的官能团键合的官能团和可自由基聚合官能团的可自由基聚合化合物与基础聚合物混合,可以在基础聚合物中引入可自由基聚合官能团,使粘合剂组合物成为固化型粘合剂。作为能够与基础聚合物的官能团键合的官能团,优选异氰酸酯基。异氰酸酯基与基础聚合物的羟基形成氨基甲酸酯键,因此能够容易地进行在基础聚合物中引入可自由基聚合官能团。作为含有异氰酸酯基和可聚合官能团的可自由基聚合化合物,可以列举(甲基)丙烯酰基异氰酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧乙基异氰酸酯、间异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯等。可自由基聚合化合物具有能够与基础聚合物的官能团键合的官能团时,可自由基聚合化合物的一分子中的可自由基聚合官能团的数目可以为1个,也可以为两个以上。作为一分子中具有多个可自由基聚合官能团的异氰酸酯化合物,可以例示1,1-双((甲基)丙烯酰氧甲基)乙基异氰酸酯。
可自由基聚合化合物以单体或低聚物的形式存在于粘合剂组合物中时,优选使用一分子中具有两个以上可聚合官能团的多官能可聚合化合物。作为多官能可聚合化合物,可以列举一分子中具有两个以上C=C键的化合物、具有一个C=C键和环氧基、氮丙啶、唑啉、肼、羟甲基等可聚合官能团的化合物等。其中,优选多官能丙烯酸酯这样的一分子中具有两个以上C=C键的多官能可聚合化合物。作为多官能可聚合化合物的具体例,可以列举:聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧丙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、烷烃二醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化异氰脲酸三丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇多(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、丁二烯(甲基)丙烯酸酯、异戊二烯(甲基)丙烯酸酯等。
从大面积的带有粘合剂的光学薄膜根据图像显示装置的屏幕尺寸切割为规定尺寸时,粘合剂的固化在切割前后进行均可。例如,对进行切割的部分(预定切割位置)进行位置选择性的光照射或加热而使粘合剂固化,然后将固化部分切断,由此可以得到端面的粘合剂21e固化后的带有粘合剂的光学薄膜。另外,通过切割为预定尺寸后的端面的加热或光照射,也可以将端面的粘合剂21e固化。
粘合剂的流动性小的区域只要是能够抑制由于粘合剂的流动性而造成的粘合剂从端面的突出的程度的大小即可。粘合剂的流动性小的区域的从端面起的宽度W1可以根据粘合剂的流动性或组成等调节。W1例如为约10μm或10μm以上即可。粘合剂的流动性小的区域的宽度W1优选为30μm以上,更优选为50μm以上。另一方面,W1增大时,在与正面透明构件70贴合时,印刷部76的周边的粘合剂的流动性小,导致气泡或显示不均匀。因此,W1优选为3000μm以下,更优选为2000μm以下,进一步优选为1000μm以下。另外,优选W1小于正面透明构件76的印刷部76的宽度W2。为了抑制由印刷高差造成的气泡或显示不均匀,更优选W1为W2的0.8倍以下,进一步优选为0.6倍以下。
为了将粘合剂的流动性小的区域的宽度W1调节到上述范围内,优选切割为规定尺寸后,从切割面(端面)照射紫外线等活性光线,由此将端面的粘合剂21e光固化的方法。因此,第一粘合剂层21的固化型粘合剂优选含有可自由基聚合化合物和光聚合引发剂。从端面照射活性光线时,通过调节照射光的波长或累积光量等,可以调节粘合剂的流动性小的区域的宽度W1。
图3是示意性地表示通过从端面照射活性光线进行光固化后的粘合剂的、自端面起的距离W与粘合剂层中的C=C键含量C的关系的图。例如,通过利用显微红外分光法测定归属于C=C键的1640cm-1附近的吸光度,可以求出C=C键含量相对于距离W的变化。如图3所示,在距离W=0的位置(即端面)处,固化进行得最充分,C=C键含量C0为接近0的值。另一方面,在远离端面的中央部,固化几乎不进行,未反应的C=C键含量C2近似等于从端面照射活性光线前的C=C键含量。可见,固化的进行随着自端面起的距离而不同时,可以将直到C=C键含量为端面的粘合剂的C=C键含量C0与面内中央的粘合剂的C=C键含量C2的平均值(C0+C2)/2的位置的距离定义为粘合剂的流动性小的区域的宽度W1。需要说明的是,粘合剂层的面内的中央部是指由粘合剂的流动性小的区域包围的区域,是指与端面附近相比粘合剂的流动性更高的区域。
通过将端面固化,第一粘合剂层21的端面的粘合剂21e的凝胶分数大于面内中央的粘合剂21c的凝胶分数。端面的粘合剂的凝胶分数优选比面内中央的粘合剂的凝胶分数大5%以上,优选大8%以上,进一步优选大10%以上。
粘合剂的凝胶分数可以以溶剂中的不溶成分含量的方式求出。具体而言,作为将粘合剂在溶剂中在23℃下浸渍7天后的不溶成分相对于浸渍前的试样的重量分数(单位:重量%)求出。粘合剂为丙烯酸类粘合剂时,使用乙酸乙酯作为溶剂。在测定端面的粘合剂的凝胶分数时,使用取自从端面起200μm以内的区域中的粘合剂。一般而言,聚合物的凝胶分数相当于交联度,聚合物中交联的部分越多,则凝胶分数越大。如果粘合剂的组成相同,则凝胶分数越大,流动性越小。
端面和面内中央的粘合剂的凝胶分数,根据粘合剂的组成等,其最佳值不同。为了抑制粘合剂从端面突出,端面的粘合剂21e的凝胶分数优选为55%以上,更优选为58%以上,进一步优选为60%以上。另一方面,为了具有对正面透明板的印刷高差的追随性,面内中央的粘合剂21c的凝胶分数优选小于55%,更优选为52%以下,进一步优选为50%以下。
固化后的端面的粘合剂21e的25℃下的残余应力优选为1.5N/cm2以上,更优选为2.0N/cm2以上,进一步优选为2.2N/cm2以上。固化后的端面的粘合剂21e的25℃下的储能弹性模量优选为5×104Pa以上,更优选为7×104Pa以上,进一步优选为8×104Pa以上,特别优选为9×104Pa以上。需要说明的是,通过从侧面的光照射而得到的粘合剂的固化区域的宽度(面积)小,因此难以直接测定端面的粘合剂的残余应力、储能弹性模量。通过使用相同组成的固化型粘合剂,并另外求出凝胶分数与残余应力或储能弹性模量的关系,可以由端面的粘合剂的凝胶分数的测定值计算出储能弹性模量、残余应力。随着凝胶分数增大,残余应力和储能弹性模量也增大。一般具有随着凝胶分数的增加,残余应力线性增大的倾向。
构成第一粘合剂层21的粘合剂的组成没有特别限制,可以适当选择使用以丙烯酸类聚合物、聚硅氧烷类聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯基醚、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烃、环氧类、含氟型、天然橡胶、合成橡胶等橡胶类等聚合物作为基础聚合物的粘合剂。第一粘合剂层21为用于图像显示装置的粘合剂,因此优选使用光学透明性优良的粘合剂层。具体而言,优选第一粘合剂层21的雾度为1.0%以下、总透光度为90%以上。另外,第二粘合剂层22也优选雾度为1.0%以下、总透光率为90%以上。
作为光学透明性和胶粘性优良的粘合剂,优选使用以丙烯酸类聚合物作为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂。丙烯酸类粘合剂中,丙烯酸类基础聚合物相对于粘合剂组合物的固体成分总量的含量优选为50重量%以上,更优选为70重量%以上,进一步优选为80重量%以上。
作为丙烯酸类聚合物,优选使用以(甲基)丙烯酸烷基酯的单体单元作为主要骨架的丙烯酸类聚合物。需要说明的是,本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯,可以优选使用烷基的碳原子数为1~20的(甲基)丙烯酸烷基酯。可以列举例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸异十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯等。
上述(甲基)丙烯酸烷基酯的含量相对于构成基础聚合物的单体成分总量优选为40重量%以上,更优选为50重量%以上,进一步优选为60重量%以上。
丙烯酸类基础聚合物可以为多种(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物。构成单体单元的排列可以是无规的,也可以是嵌段的。(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基可以具有支链。通过使用具有支链的(甲基)丙烯酸烷基酯,可以使粘合剂具有柔软性。前述例示的单体中,作为(甲基)丙烯酸支链烷基酯,可以优选使用(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸异十四烷基酯、(甲基)丙烯酸异十八烷基酯等。需要说明的是,(甲基)丙烯酸支链烷基酯可以两种以上组合使用。另外,这些(甲基)丙烯酸支链烷基酯可以与(甲基)丙烯酸直链烷基酯组合使用。
丙烯酸类基础聚合物优选含有具有可交联官能团的丙烯酸类单体单元作为共聚成分。基础聚合物具有可交联官能团时,可以容易地进行通过基础聚合物的热交联或光固化等提高粘合剂的凝胶分数。作为具有可交联官能团的丙烯酸类单体,可以列举含羟基单体、含羧基单体。其中,优选含有含羟基单体作为基础聚合物的共聚成分。基础聚合物具有含羟基单体作为单体单元时,具有提高基础聚合物的交联性、并且抑制在高温高湿环境下粘合剂的白色混浊的倾向,可以得到透明性高的粘合剂。
作为含羟基单体,可以列举:(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯、(甲基)丙烯酸(4-羟甲基环己基)甲酯等。含羟基单体单元的含量相对于基础聚合物的构成单体单元的总量优选为3~50重量%,更优选为5~40重量%,进一步优选为7~30重量%。
丙烯酸类基础聚合物优选除了上述的(甲基)丙烯酸烷基酯和含羟基单体单元以外还含有含氮单体等极性高的单体单元。通过除了含羟基单体单元以外还含有含氮单体单元等高极性单体单元,粘合剂具有高胶粘性和保持力、并且可以抑制高温高湿环境下的白色混浊。
作为含氮单体,可以列举:N-乙烯基吡咯烷酮、甲基乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙烯基哌啶酮、乙烯基嘧啶、乙烯基哌嗪、乙烯基吡嗪、乙烯基吡咯、乙烯基咪唑、乙烯基唑、乙烯基吗啉、(甲基)丙烯酰基吗啉、N-乙烯基羧酸酰胺类、N-乙烯基己内酰胺等乙烯基单体、丙烯腈、甲基丙烯腈等含氰基单体等。其中,优选使用N-乙烯基吡咯烷酮和(甲基)丙烯酰基吗啉。含氮单体单元的含量相对于基础聚合物的构成单体单元总量优选为3~50重量%,更优选为5~40重量%,进一步优选为7~30重量%。
除上述以外,还可以使用含酸酐基单体、丙烯酸的己内酯加合物、含磺酸基单体、含磷酸基单体等作为共聚单体成分。丙烯酸类聚合物中的共聚单体成分的比例没有特别限制,例如,出于引入交联点的目的而使用含羟基单体作为共聚单体成分时,其含量以全部构成单体的重量比率计优选为约3%~约50%,更优选为约5%~约30%。
作为基础聚合物的丙烯酸类聚合物可以通过溶液聚合、乳液聚合、本体聚合等各种公知的方法将上述单体成分聚合而得到。从粘合剂的胶粘力、保持力等特性的平衡、成本等观点考虑,优选溶液聚合法。作为溶液聚合的溶剂,一般使用乙酸乙酯、甲苯等。溶液浓度通常为约20重量%~约80重量%。作为聚合引发剂,可以优选使用偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、过氧化物与还原剂组合而成的氧化还原型引发剂(例如过硫酸盐与亚硫酸氢钠的组合、过氧化物与抗坏血酸钠的组合)等热聚合引发剂。聚合引发剂的使用量没有特别限制,例如,相对于形成基础聚合物的单体成分总量100重量份,优选为约0.005~约5重量份,更优选为约0.02~约3重量份。
另外,为了调节基础聚合物的分子量,可以使用链转移剂。链转移剂可以通过从生长的聚合物链接受自由基而使聚合物停止伸长,并且通过接受自由基后的链转移剂进攻单体而再次引发聚合。因此,通过使用链转移剂,可以在不降低反应体系中的自由基浓度的情况下抑制基础聚合物分子量的增大,得到流动性高的粘合剂。作为链转移剂,可以优选使用例如:α-硫代甘油、月桂基硫醇、缩水甘油基硫醇、巯基乙酸、2-巯基乙醇、硫代乙醇酸、硫代乙醇酸2-乙基己酯、2,3-二巯基-1-丙醇等硫醇类。链转移剂的使用量没有特别限制,例如,相对于构成基础聚合物的单体成分总量100重量份,优选为2重量份以下,更优选为1重量份以下。
第一粘合剂层21的粘合剂可以具有交联结构。交联结构的形成例如可以通过在基础聚合物的聚合后添加交联剂并加热来进行。作为交联剂,可以使用异氰酸酯类交联剂、环氧类交联剂、唑啉类交联剂、氮丙啶类交联剂、碳二亚胺类交联剂、金属螯合物类交联剂等一般使用的交联剂。这些交联剂可以与引入到基础聚合物中的羟基等官能团反应而形成交联结构。交联剂的含量相对于基础聚合物100重量份通常为10重量份以下,优选为5重量份以下,更优选为3重量份以下。交联剂的添加量过多时,粘合剂的柔软性(流动性)降低,因此有时对被粘物的粘附性降低或者产生由正面透明板的印刷高差造成的气泡的混入或显示不均匀。
出于调节胶粘力的目的,可以在粘合剂组合物中添加硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可以单独使用一种或者组合使用两种以上。在粘合剂组合物含有硅烷偶联剂时,其含量相对于基础聚合物100重量份通常为约0.01~约5.0重量份,优选为约0.03~约2.0重量份。
在粘合剂组合物中根据需要可以使用增粘剂。作为增粘剂,可以使用例如:萜烯类增粘剂、苯乙烯类增粘剂、酚类增粘剂、松香类增粘剂、环氧类增粘剂、二聚环戊二烯类增粘剂、聚酰胺类增粘剂、酮类增粘剂、弹性体类增粘剂等。粘合剂组合物含有增粘剂时,其含量相对于基础聚合物100重量份优选为约5~约300重量份,更优选为约10~约150重量份。
除了上述例示的各成分以外,还可以在不损害本发明特性的范围内使用增塑剂、软化剂、防劣化剂、填充剂、着色剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、表面活性剂、防静电剂等添加剂。
如前所述,为了降低带有粘合剂的光学薄膜的端面的流动性,构成第一粘合剂层21的粘合剂优选为光固化型或热固化型。光固化型或热固化型的粘合剂中,除了基础聚合物和交联剂以外还含有可自由基聚合化合物。作为可自由基聚合化合物,如前所述,可以优选使用具有能够与基础聚合物的官能团键合的官能团和可自由基聚合官能团的化合物、多官能可聚合化合物。另外,这些化合物可以组合使用。可自由基聚合化合物的含量相对于基础聚合物100重量份优选为0.5~30重量份,更优选为1~20重量份。通过将可自由基聚合化合物的含量设定在上述范围内,可以将固化前、固化后的粘合剂的流动性调节到优选范围内。
为了使可自由基聚合化合物与基础聚合物键合,优选在基础聚合物聚合后添加可自由基聚合化合物。为了使可自由基聚合化合物以单体或低聚物的形式存在于粘合剂组合物中,优选在基础聚合物聚合后,根据需要进行交联后,添加可自由基聚合化合物。
第一粘合剂层21为光固化型粘合剂时,优选在粘合剂组合物中含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可以使用在分子中具有1个或多个自由基产生位点的化合物,可以列举例如:羟基酮类、联苯酰二甲基缩酮类、氨基酮类、酰基氧化膦类、二苯甲酮类、含有三氯甲基的三嗪衍生物等。这些物质中,优选使用通过照射300nm以下的短波长的光可以产生自由基的物质。短波长的光不容易发生迂回(回り込み),因此在从粘合剂层的端面(侧面)进行光照射时,可以选择性地将端面附近固化。因此,粘合剂的流动性小的区域的宽度W1的控制变得容易,可以抑制粘合剂从端面突出,并且可以抑制印刷高差附近的粘合剂的过度固化,因此可以抑制气泡或显示不均匀的产生。光聚合引发剂的含量相对于基础聚合物100重量份优选为0.01~5重量份,更优选为0.05~3重量份。
[第二粘合剂层]
如图1B所示,带有粘合剂的光学薄膜优选在光学薄膜10的第二主面(图像显示单元61一侧的面)上设置有第二粘合剂层22。第二粘合剂层22的厚度优选为3μm~30μm,更优选为5μm~27μm,进一步优选为10μm~25μm。第二粘合剂层的厚度如果在上述范围内,则耐久性优良并且可以抑制气泡的混入等不良状况。
作为第二粘合剂层,可以使用用于光学薄膜与图像显示单元贴合的各种粘合剂。作为构成第二粘合剂层的粘合剂,优选使用丙烯酸类粘合剂。第二粘合剂层中优选使用流动性低于第一粘合剂层的粘合剂。
第二粘合剂层22的25℃下的储能弹性模量G’优选为1×104Pa~1.0×107Pa,更优选为3×104Pa~5.0×106Pa,进一步优选为5.0×104Pa~1.0×106Pa。第二粘合剂层的储能弹性模量如果在上述范围内,则显示适度的胶粘性。另外,为了通过第一粘合剂层21将光学薄膜10与正面透明构件70贴合而进行加热时,可以抑制第二粘合剂层的流动,因此可以抑制其它构件或贴合装置内的污染。
[光学薄膜上粘合剂层的形成]
作为在光学薄膜10上设置第一粘合剂层21和第二粘合剂层22的方法,可以列举例如:将粘合剂组合物涂布到剥离处理后的隔片等上,干燥除去溶剂等,根据需要进行交联处理而形成粘合剂层,然后转印到光学薄膜10上的方法;或者在光学薄膜10上涂布所述粘合剂组合物,干燥除去溶剂等,从而在光学薄膜上形成粘合剂层的方法;等。
作为粘合剂层的形成方法,可以使用各种方法。具体地可以列举例如:辊涂、接触辊涂布、凹版涂布、反转涂布、辊刷、喷涂、浸入辊涂布、刮棒涂布、刮刀涂布、气刀涂布、幕涂、模唇涂布、利用口模式涂布机等的挤出涂布法等。其中,优选使用口模式涂布机,特别是更优选使用利用模池、缝形模头等的口模式涂布机。
作为使涂布后的粘合剂干燥的方法,可以根据目的适当地采用适当的方法。加热干燥温度优选为40℃~200℃,更优选为50℃~180℃,进一步优选为70℃~170℃。干燥时间优选为5秒~20分钟,更优选为5秒~15分钟,进一步优选为10秒~10分钟。
粘合剂组合物含有交联剂时,在涂布到基材上后,可以通过加热进行交联。加热温度、加热时间可以根据所使用的交联剂的种类适当设定,通常通过在20℃~160℃的范围内进行约1分钟~约7天的加热进行交联。用于使涂布后的粘合剂干燥的加热,可以兼作用于交联的加热。
在粘合剂层21、22上根据需要以可剥离的方式粘贴保护片31、32。保护片出于在将粘合剂用于与被粘物贴合之前保护粘合剂的露出面的目的而使用。也可以将粘合剂层21、22的形成(涂布)时使用的基材直接用作粘合剂层的保护片。
作为保护片的构成材料,优选使用聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯薄膜等薄膜。保护片31、32的厚度通常为约5μm~约200μm,优选为约10μm~约150μm。保护片根据需要可以利用聚硅氧烷类、含氟型、长链烷基类或脂肪酸酰胺类脱模剂、二氧化硅粉末等进行脱模和防污处理,或者进行涂布型、混炼型、蒸镀型等防静电处理。特别是,通过在保护片的表面上适当地进行利用聚硅氧烷脱模剂、长链烷基脱模剂、含氟脱模剂等的剥离处理,在供给实际应用时,可以进一步提高从粘合剂的剥离性。
[带有粘合剂的光学薄膜的切割]
将带有粘合剂的光学薄膜切割为与图像显示装置的尺寸(屏幕尺寸)一致的制品尺寸。作为切割方法,可以列举使用汤姆逊刀等进行冲裁的方法、使用圆刀或碟型刀(皿刃)等刀具的方法、利用激光、水压的方法等。
[端面的固化]
本发明中,将带有粘合剂的光学薄膜切割为规定尺寸后,为了使第一粘合剂层21的端面的粘合剂层21e的流动性降低,优选进行将端面固化的处理(端面处理)。作为固化方法,可以列举前述的热固化或光固化。其中,优选通过从带有粘合剂的光学薄膜的侧面照射紫外线等活性光线而进行光固化。
从侧面进行光固化时,优选调节照射光的强度、照射时间等以使得粘合剂的流动性小的区域的宽度W1在前述的范围内。最佳累积照射量根据粘合剂的组成等而不同,例如为约50mJ/cm2~约5000mJ/cm2。
象这样将第一粘合剂层21的端面的粘合剂21e固化而得到的带有粘合剂的光学薄膜,端面的流动性小,因此可以抑制粘合剂的突出。另外,端面的粘合剂21e固化后,面内中央部的粘合剂21c保持高流动性,因此可以抑制与正面透明构件贴合时的印刷高差附近的气泡或显示不均匀的产生。
[图像显示装置]
带有粘合剂的光学薄膜55适合用于形成如图2所示意性地显示的在包含偏振板的光学薄膜10的一个面(可视侧)具有触控面板或正面透明板等正面透明构件70、在另一个面具有液晶单元或有机电致发光单元等图像显示单元61的图像显示装置100。
作为正面透明构件70,可以列举正面透明板(窗口层)、触控面板等。作为正面透明板,可以使用具有适当的机械强度和厚度的透明板。作为这样的透明板,可以使用例如丙烯酸类树脂或聚碳酸酯类树脂等透明树脂板、或者玻璃板等。作为触控面板,可以使用电阻膜方式、静电电容方式、光学方式、超声波方式等任意方式的触控面板。
在图像显示装置的形成中,图像显示单元61与带有粘合剂的光学薄膜55的贴合方法以及正面透明构件70与带有粘合剂的光学薄膜55的贴合方法没有特别限制,可以将第一粘合剂层21和第二粘合剂层22各自的表面上粘贴的保护片31、32剥离后通过各种公知的方法贴合。
贴合的顺序没有特别限制,可以先进行图像显示单元61与带有粘合剂的光学薄膜55的第二粘合剂层22的贴合,也可以先进行正面透明构件70与带有粘合剂的光学薄膜55的第一粘合剂层21的贴合。另外,两者的贴合也可以同时进行。从提高贴合的作业性、光学薄膜的轴精度的观点考虑,优选在从第二粘合剂层22的表面上剥离保护片32后,进行通过第二粘合剂层将光学薄膜10与图像显示单元61贴合的单元侧贴合工序,然后从第一粘合剂层21的表面上剥离保护片31,并进行通过第一粘合剂层21将光学薄膜10和正面透明构件70贴合的可视侧贴合工序。
在光学薄膜与正面透明构件贴合后,优选进行用于除去第一粘合剂层21与正面透明构件70的界面、正面透明构件70的印刷部76等非平坦部附近的气泡的脱泡。作为脱泡方法,可以采用加热、加压、减压等适当的方法。例如,优选在减压/加热下抑制气泡的混入的同时进行贴合,然后,出于抑制延迟气泡等的目的,通过蒸压处理等在加热的同时进行加压。
构成第一粘合剂层21的粘合剂为含有可固化化合物的可固化粘合剂时,优选在进行光学薄膜10与正面透明构件70的贴合后,进行第一粘合剂层的固化(正面固化工序)。通过将第一粘合剂层固化,可以提高图像显示装置中光学薄膜10与正面透明构件70的胶粘可靠性。在光学薄膜与正面透明构件的粘合后,出于除去气泡等目的而进行加热或加压时,第一粘合剂层的固化优选在气泡除去后进行。通过在气泡除去后进行第一粘合剂层的固化,可以抑制延迟气泡的产生。
第一粘合剂层的固化方法没有特别限制。进行光固化时,优选透过正面透明构件70照射紫外线等活性光线的方法。正面透明构件70具有印刷部76等不透明部时,在紧接着印刷部的下方未照射活性光线,因此有时固化不充分。虽然通过在光照射的部分产生的自由基的迁移等,在非照射部分也进行一定程度的粘合剂的固化,但是一般而言,越靠近粘合剂的端面,固化越容易不充分。与此相对,本发明中,在与正面透明构件贴合前,通过从端面侧的光照射等将端面的粘合剂21e固化,因此可以防止紧接着印刷部下方的粘合剂未固化。因此,可以抑制紧接着印刷部下方的粘合剂的剥离等,可以得到光学薄膜10与正面透明构件70的胶粘可靠性优良的图像显示装置。
实施例
以下列举实施例和比较例更详细地说明本发明,但是,本发明不限于这些实施例。
[偏振板]
在以下的各实施例和比较例中,使用在包含浸渗有碘的厚度25μm的拉伸聚乙烯醇薄膜的偏振器的两面贴合有透明保护薄膜的偏振板作为光学薄膜。偏振器的一个面(图像显示单元侧)的透明保护薄膜为厚度40μm的丙烯酸类树脂薄膜,另一个面(可视侧)的透明保护薄膜为厚度60μm的三乙酰纤维素薄膜。
[单元侧粘合片的制作]
(基础聚合物的制备)
将作为单体成分的丙烯酸丁酯(BA)97重量份和丙烯酸(AA)3重量份、以及作为热聚合引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)0.2重量份和乙酸乙酯233重量份一起投入到具有温度计、搅拌器、冷凝器和氮气导入管的反应容器内,在23℃的氮气气氛下搅拌1小时,进行氮气置换。然后,在60℃反应5小时,从而得到重均分子量(Mw)为110万的丙烯酸类基础聚合物。
(粘合剂组合物的制备)
在上述得到的丙烯酸类基础聚合物溶液中,相对于基础聚合物100重量份添加0.8重量份作为异氰酸酯类交联剂的三羟甲基丙烷/甲苯二异氰酸酯(商品名“CORONATEL”,日本聚氨酯工业公司制造)、以及0.1重量份硅烷偶联剂(商品名“KBM-403”,信越化学公司制造),然后混合均匀,从而制备了粘合剂组合物(溶液)(以下将该粘合剂组合物称为“粘合剂X”)。
(粘合片的制作和交联)
在厚度38μm的隔片(表面经脱模处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)的脱模处理面上涂布上述粘合剂组合物溶液使得干燥后的厚度为20μm,并在100℃干燥3分钟以除去溶剂,从而得到粘合片。然后,在50℃加热48小时,从而进行交联处理(以下将该粘合片称为“粘合片X”)。
[可视侧粘合片的制作]
(基础聚合物的制备)
将作为单体成分的丙烯酸2-乙基己酯(2EHA)40重量份、丙烯酸异硬脂酯(ISA)40重量份、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)10重量份和丙烯酸4-羟基丁酯(4HBA)10重量份、以及作为热聚合引发剂的AIBN0.2重量份和乙酸乙酯233重量份一起投入到具有温度计、搅拌器、冷凝器和氮气导入管的反应容器内,在23℃的氮气气氛下搅拌1小时,进行氮气置换。然后,在65℃反应5小时,接着在70℃反应2小时,从而制备了丙烯酸类基础聚合物溶液。
(光固化型粘合剂组合物的制备)
在上述得到的丙烯酸类基础聚合物溶液中,相对于基础聚合物100重量份添加7重量份作为具有醚键的双官能丙烯酸酯的聚丙二醇(#700)二丙烯酸酯(商品名:NKEsterAPG-700,新中村化学工业公司制造)、0.1重量份作为异氰酸酯类交联剂的苯二亚甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加合物(商品名:TAKENATED110N,三井化学公司制造)和0.1重量份作为光聚合引发剂的2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(商品名:Irgacure651,BASF公司制造),然后混合均匀,从而制备了紫外线固化型粘合剂组合物(以下将该粘合剂组合物称为“粘合剂A”)。
(粘合片的制作)
在厚度75μm的隔片的脱模处理面上涂布上述粘合剂A使得干燥后的厚度为150μm,在100℃干燥3分钟而除去溶剂,然后通过在25℃的气氛下3天的老化处理进行交联,从而得到粘合片。
<粘合片B>
在与上述粘合剂A同样制备的基础聚合物溶液中,相对于基础聚合物100重量份添加1重量份作为具有异氰酸酯基的丙烯酸类单体的2-丙烯酰氧乙基异氰酸酯(商品名:KarenzAOI,昭和电工公司制造),并在50℃搅拌24小时从而使基础聚合物的羟基与异氰酸酯键合,由此在基础聚合物中引入双键。然后,添加0.05重量份TAKENATED110N和0.1重量份Irgacure651,并混合均匀,从而制备了紫外线固化型粘合剂(以下将该粘合剂组合物称为“粘合剂B”)。将粘合剂B涂布到隔片上,并与上述的粘合片A的形成同样地得到了粘合片。
<粘合片C>
(基础聚合物的制备)
将作为单体成分的2EHA60重量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)10重量份、NVP15重量份和丙烯酸羟基乙酯(HEA)15重量份、以及AIBN0.2重量份和乙酸乙酯233重量份一起投入到具有温度计、搅拌器、冷凝器和氮气导入管的反应容器内,在23℃的氮气气氛下搅拌1小时,进行氮气置换。然后,在65℃反应5小时,接着在70℃反应2小时,从而得到丙烯酸类基础聚合物溶液。
(光固化型粘合剂的制备和粘合片的制作)
在上述得到的丙烯酸类基础聚合物溶液中,相对于基础聚合物100重量份添加13重量份NKEsterAPG-700、0.2重量份TAKENATED110N和0.1重量份Irgacure651,然后混合均匀,从而制备了紫外线固化型粘合剂(以下将该粘合剂组合物称为“粘合剂C”)。将粘合剂C涂布到隔片上,并与上述的粘合片A的形成同样地得到了粘合片。
<粘合片D>
在与上述粘合剂C同样制备的基础聚合物溶液中,相对于基础聚合物100重量份添加1重量份KarenzAOI,并在50℃搅拌24小时从而使基础聚合物的羟基与KarenzAOI的异氰酸酯键合,由此在基础聚合物中引入双键。然后,添加0.05重量份TAKENATED110N和0.1重量份Irgacure651,并混合均匀,从而制备了紫外线固化型粘合剂(以下将该粘合剂组合物称为“粘合剂D”)。将粘合剂D涂布到隔片上,并与上述的粘合片A的形成同样地得到了粘合片。
<粘合片E>
在与上述粘合剂C同样制备的基础聚合物溶液中,相对于基础聚合物100重量份添加0.1重量份TAKENATED110N,然后混合均匀,从而制备了粘合剂(以下将该粘合剂组合物称为“粘合剂E”)。将粘合剂E涂布到隔片上,并与上述的粘合片A的形成同样地得到了粘合片。
<粘合片F、G>
将相对于基础聚合物100重量份的TAKENATED110N的添加量分别变更为0.2重量份(粘合剂F)和0.3重量份(粘合剂G)。除此以外,与上述粘合片E的制作同样地进行粘合剂组合物的制备(将制备的粘合剂组合物分别称为“粘合剂F”和“粘合剂G”)和粘合片的形成。
[实施例1]
<双面带有粘合剂的偏振板的制作>
在偏振板的一个面上贴合粘合片X作为单元侧粘合剂层。然后,在偏振板的另一个面上贴合粘合片A作为可视侧粘合剂层。如此得到了在偏振板的一个面上贴合有厚度20μm的粘合片X、在另一个面上贴合有厚度150μm的粘合片A、并且各粘合片上以可剥离的方式粘贴有隔片的双面带有粘合剂的偏振板。使用汤姆逊刀将该双面带有粘合剂的偏振板冲裁为50mm×80mm的尺寸。将50片冲裁后的双面带有粘合剂的偏振板重叠,使用手持式UV灯(UVA的能量密度:300mW/cm2)从偏振板的侧面照射累积光量约1000mJ/cm2的紫外线,从而使可视侧粘合剂层的端面的粘合剂固化。
<图像显示装置的制作>
从任天堂3DS的更换用上部液晶面板上拆除背光部分,将与液晶面板的背光相反侧的偏振板拆除,然后使用浸透了乙醇的干净布除去单元表面的粘合剂。将双面带有粘合剂的光学薄膜的单元侧粘合片上的隔片剥离,在单元表面的中央部重叠单元侧粘合片面,并使用手动辊进行加压而进行贴合。
然后,将可视侧粘合片上的隔片剥离,将在周缘部以框状印刷有黑色油墨的玻璃板(0.7mm×50mm×80mm,油墨印刷厚度=15μm,两短边(长边方向)的油墨印刷宽度:各15mm,两长边(短边方向)的油墨印刷宽度:各5mm)的印刷面载置在粘合剂的露出面上,使用真空热压接装置进行贴合(温度25℃,装置内压力50Pa,压力0.3MPa,压力保持时间10秒)。然后,进行蒸压处理(50℃、0.5MPa、15分钟)。蒸压处理后,通过可视侧的玻璃板,使用高压汞灯(10mW/cm2)照射累积光量3000mJ/cm2的紫外线,进行光固化型粘合剂的固化。将由此得到的评价用面板与任天堂3DS主体的图像显示面板交换,并进行电连接,从而制作了评价用图像显示装置。
[实施例2~4]
除了使用粘合片B~D作为可视侧粘合剂层以外,与实施例1同样地制作了双面带有粘合剂的偏振板,并且与实施例1同样地制作了图像显示装置。
[比较例1~3]
除了使用粘合片E~G作为可视侧粘合剂层、不进行冲裁后的端面的粘合剂的固化、并且蒸压处理后不利用紫外线进行固化以外,与实施例1同样地进行双面带有粘合剂的偏振板的制作和图像显示装置的制作。
[比较例4、5]
除了使用粘合片A、C作为可视侧粘合剂层、不进行冲裁后的端面的粘合剂的固化以外,与实施例1同样地制作了双面带有粘合剂的偏振板,并且与实施例1同样地制作了图像显示装置。
[评价]
<粘合剂的凝胶分数>
在双面带有粘合剂的偏振板的中央部的粘合剂的凝胶分数的测定中,将偏振板的中央部切割为40mm×40mm的尺寸,将隔片剥离,取露出在表面的粘合剂1g~2g,并将其用作试样。在双面带有粘合剂的偏振板的端面的粘合剂的凝胶分数的测定中,使用从粘合剂层的端面(0.2mm以内的范围)上刮取的粘合剂1g~2g作为试样。在图像显示装置的粘合剂的凝胶分数的测定中,从图像显示装置上将正面透明板剥离,从屏幕中央部取1g~2g露出在表面的粘合剂,并将其用作试样。
用切割为100mm×100mm的尺寸的多孔聚四氟乙烯膜(日东电工公司制造,商品名“NTF-1122”,厚度85μm)包裹,并用风筝线(粗度1.5mm×长度100mm)扎紧包裹口。从该试样的重量中减去预先测定的多孔聚四氟乙烯膜和风筝线的合计重量(A)而计算出粘合剂试样的重量(B)。将用多孔聚四氟乙烯膜包裹的粘合剂试样在约50mL的乙酸乙酯中在23℃浸渍7天,使粘合剂的溶胶成分溶出到多孔聚四氟乙烯膜外。浸渍后,取出用多孔聚四氟乙烯膜包裹的粘合剂,在130℃干燥2小时,并自然冷却约20分钟,然后测定重量(C)。粘合剂的凝胶分数通过下式计算:
凝胶分数(%)=100×(C-A)/B
<粘合片的储能弹性模量>
将粘合剂片层叠而得到的厚度约1.5mm的物体作为测定用样品。使用RheometricScientific公司制造的“高级流变扩展系统(AdvancedRheometricExpansionSystem;ARES)”,以下述的条件进行动态粘弹性测定,从测定结果读取样品的25℃下的储能弹性模量。
(测定条件)
变形模式:扭曲
测定频率:1Hz
升温速度:5℃/分钟
测定温度:-50~150℃的范围
形状:平行板8.0mmφ
<粘合片的残余应力>
从粘合片切出40mm×40mm的粘合片小片,将其弄圆为圆柱状而得到测定试样。利用拉伸试验机,将夹盘间距调至20mm,设置上述测定试样,在拉伸速度200mm/分钟、测定温度25℃的条件下拉伸至应变300%(夹盘间距80mm),将夹盘位置固定,并将经过180秒后的应力(拉伸应力)作为残余应力。对于粘合剂A~D,通过改变对粘合片的光照射量,制作凝胶分数不同的试样,并将凝胶分数与残余应力的关系作图并进行线性近似。由所得到的关系式和端面固化后的凝胶分数的实测值,计算出实施例1~4的偏振板的端部的粘合剂的残余应力。
<粘合片的雾度和总透光率>
使用将粘合片贴合到无碱玻璃(厚度0.8~1.0mm,总透光率92%,雾度0.4%)上而得到的试验片,使用雾度计(村上色彩技术研究所制造,装置名“HM-150”),测定雾度和总透光率。将从测定值中减去无碱玻璃的雾度(0.4%)而得到的值作为粘合片的雾度。总透光率直接采用测定值。粘合片A~G和X各自的雾度在0.4%~0.5%的范围内,总透光率为92%。
<粘合剂从端面的突出>
用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜摩擦双面带有粘合剂的光学薄膜的端面,并目视确认聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面上有无附着的粘合剂。将未确认到粘合剂污渍的评价为○,将确认到粘合剂污渍的评价为×。
<图像显示装置的显示不均匀>
将评价用图像显示装置的面板设定为黑白显示,并目视确认周缘的印刷框附近有无显示不均匀。将无显示不均匀的评价为○,将有显示不均匀的评价为×。
[评价结果]
上述各实施例、比较例的双面带有粘合剂的偏振板的可视侧粘合剂层的粘合剂的组成及物性、制作双面带有粘合剂的光学薄膜时有无端面固化(从侧面照射UV)、可视侧粘合剂的中央部和端部的凝胶分数、可视侧粘合剂的中央部和端部的残余应力、可视侧粘合剂的中央部的储能弹性模量、粘合剂从端面的突出(粘合剂污渍)的评价结果、图像显示装置有无显示不均匀、以及图像显示装置的可视侧粘合侧(实施例1~4和比较例4、5为通过紫外线照射进行固化后)的中央部的凝胶分数、残余应力和储能弹性模量的评价结果如表1所示。
需要说明的是,表1中,各成分由以下的缩略语记载。
2EHA:丙烯酸2-乙基己酯
ISA:丙烯酸异硬脂酯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
NVP:N-乙烯基吡咯烷酮
4HBA:丙烯酸4-羟基丁酯
HEA:丙烯酸羟基乙酯
Irg651:Irgacure651
如表1所示,可知实施例1~4中,通过从侧面的光照射而将粘合片的端面固化,凝胶分数高,因此没有粘合剂从端面的突出。另外可知,面内中央部的粘合剂层在未固化的状态下进行贴合,因此可以抑制图像显示装置的屏幕周缘(印刷框附近)的显示不均匀的产生。
比较例4和比较例5中,使用了与实施例1和实施例3相同组成的粘合剂,因此可以抑制显示不均匀。但是,由于未进行端面固化,因此产生粘合剂从端面的突出。
比较例1~3中,通过改变粘合剂中的交联剂含量,使凝胶分数(交联度)变化。在比较例1中,粘合剂的凝胶分数小,流动性高,因此未产生显示不均匀,但是产生粘合剂从端面的突出。另一方面,比较例2和比较例3中,粘合剂的凝胶分数大,流动性低,因此虽然可以抑制粘合剂从端面的突出,但是在图像显示装置中产生显示不均匀。
由上述比较例1~5的结果可知,使用凝胶分数小、流动性高的粘合剂时,虽然可以抑制显示不均匀,但是产生粘合剂从带有粘合剂的光学薄膜的端面的突出,使用凝胶分数大、流动性低的粘合剂时,虽然可以抑制粘合剂从端面的突出,但是具有产生显示不均匀的倾向。可知对于此,通过进行端面固化,可以提高端面的粘合剂的凝胶分数,抑制显示不均匀的产生,同时可以抑制粘合剂从端面的突出。