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JP2008176173A - 粘着剤付き光学フィルム及び光学積層体 - Google Patents

粘着剤付き光学フィルム及び光学積層体 Download PDF

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JP2008176173A JP2007011128A JP2007011128A JP2008176173A JP 2008176173 A JP2008176173 A JP 2008176173A JP 2007011128 A JP2007011128 A JP 2007011128A JP 2007011128 A JP2007011128 A JP 2007011128A JP 2008176173 A JP2008176173 A JP 2008176173A
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柱烈 張
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

【課題】リワーク性に優れ、白抜けを抑制できるとともに、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れ、また粘着剤層内での発泡を抑制でき、耐久性にも優れる粘着剤付き光学フィルムを提供し、それをガラス基板に貼合して光学積層体とする。
【解決手段】偏光フィルムなどの光学フィルムの表面に粘着剤層を形成して粘着剤付き光学フィルムとする。その粘着剤層は、(A)(メタ)アクリル酸アルキルエステルと不飽和カルボン酸との共重合体であって、重量平均分子量(Mw)が1,400,000〜2,000,000、Mwと数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が5以下であり、前記不飽和カルボン酸由来の単位が樹脂全体100重量部に対して0.5〜10重量部であるアクリル樹脂、(B)イソシアネート系化合物、(C)アジリジン系化合物、並びに(D)分子内にメルカプト基等の官能基及びアルコキシ基を有するシリコーンオリゴマーを含有する組成物から形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、粘着剤付き光学フィルム及びそれをガラス基板に貼合してなる光学積層体に関するものである。本発明で対象とする光学フィルムには、例えば、偏光フィルムや位相差フィルムが包含される。
TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)などの液晶表示装置に一般に用いられている液晶セルは、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、アクリル樹脂を主成分とする粘着剤を介して、偏光フィルム、位相差フィルムなどの光学フィルムが積層されている。そこで光学フィルムは通常、その少なくとも片面に粘着剤層が形成された粘着剤付き光学フィルムの形で流通しており、液晶セルを組み立てる段階で、その粘着剤側をガラス基板に貼り合わせて光学積層体とする形態が、一般に採用されている。
このような粘着剤付き光学フィルムは、熱又は湿熱条件下では伸縮による寸法変化が大きいため、カールなどを生じやすく、またガラス基板に貼り合わせた光学積層体の状態では、粘着剤層内で発泡したり、粘着剤層とガラス基板との間に浮きや剥れ等が発生したりするという問題があった。さらに、熱又は湿熱条件下では、粘着剤付き光学フィルムに作用する残留応力の分布が不均一となり、ガラス基板に貼り合わせた光学積層体の外周部に応力集中が生じる結果、TN液晶セルでは黒表示時に外周部が白っぽくなる白抜けと呼ばれる現象が生じやすく、STN液晶セルでは外周部に色ムラが生じやすいという問題があった。
また、粘着剤付き光学フィルムを液晶セルガラスに貼合する際、何らかの不備があったときはその光学フィルムを剥がしてから、再度粘着剤付き光学フィルムを貼り直すことになるが、液晶セルガラスから光学フィルムを粘着剤ごと剥離した後でも、粘着剤層と接していたガラス基板の表面に、粘着剤の残りや曇りなどがほとんど発生しない、いわゆるリワーク性に優れることも要求される。これにより、一度貼合した粘着剤付き光学フィルムをガラス基板から剥離しても、剥離後のガラス基板の表面が良好な状態に保たれるので、再びガラス基板として用いることが可能となる。
さらに最近では、カーナビゲーションシステムなどの車載用としても液晶表示装置が用いられるが、車載用途においては、高温・高湿条件下でも発泡や浮き、剥れ、曇り等の外観変化が生じないという耐久性も必要となってきている。
かかる問題を解消するために、例えば、特開 2003-193013号公報(特許文献1)には、重量平均分子量が 800,000以上の高分子量アクリル樹脂、そのアクリル樹脂と反応して架橋構造を形成しうる官能基を2つ以上含有する多官能性化合物、及びメルカプト基又は脂環式エポキシ基含有シランカップリング剤を含有する粘着剤組成物が提案されている。
特開2003−193013号公報
本発明者らは、上記特許文献1に開示されるような粘着剤を光学フィルムに積層した粘着剤付き光学フィルムをガラス基板に貼り付けたものについて検討したところ、70℃に加熱した状態から−30℃に降温し、次に70℃に昇温する過程を1サイクルとし、これを100サイクル繰り返すヒートショックを与えると、ガラス基板の表面に剥れや曇りなどが生じ、耐久性が十分ではない場合があることが明らかになってきた。
そこで本発明の目的は、リワーク性に優れ、ガラス基板に貼り合わせたときの白抜けを抑制することができるとともに、ガラス基板に貼り合わせたときのガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れ、また粘着剤層内での発泡を抑制することができ、しかも加熱・冷却を繰り返しても、白抜け、浮き、剥れ、発泡、曇りなどの外観変化が生じないという耐久性に優れる粘着剤付き光学フィルムを提供し、その粘着剤付き光学フィルムの粘着剤層を介して光学フィルムとガラス基板とが積層されてなる光学積層体を提供することにある。
本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、粘着剤の主成分となるアクリル樹脂を、特定の分子量及び分子量分布を有するもので構成し、架橋剤として特定の2種類を配合し、さらにシラン化合物として特定の官能基を有するオリゴマーを配合した粘着剤組成物から形成される粘着剤層を光学フィルムの表面に設けることにより、優れた結果が得られることを見出した。
すなわち、本発明によれば、光学フィルムの少なくとも片面に粘着剤層が形成されてなり、その粘着剤層は、以下の成分(A)、(B)、(C)及び(D)を含有する組成物から形成されている粘着剤付き光学フィルムが提供される。
(A)下式(I)
Figure 2008176173
(式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は、それぞれ炭素数1〜10のアルコキシ基で置換されていてもよい炭素数1〜14のアルキル基又はアラルキル基を表す)
で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分とし、さらに、分子内に1個のオレフィン性二重結合と少なくとも1個のカルボキシル基とを有する不飽和カルボン酸に由来する構造単位を含み、重量平均分子量(Mw )が 1,400,000〜2,000,000 であり、重量平均分子量(Mw )と数平均分子量(Mn )の比(Mw/Mn)で表される分子量分布が5以下である第一のアクリル樹脂を含有し、前記不飽和カルボン酸に由来する構造単位の含有量が、樹脂全体100重量部に対して 0.5〜10重量部であるアクリル樹脂100重量部、
(B)イソシアネート系化合物0.05〜5重量部、
(C)アジリジン系化合物0.01〜0.1重量部、並びに
(D)分子内に、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基及びアルコキシ基を有するシリコーンオリゴマー0.05〜0.5重量部。
また本発明によれば、上記の粘着剤付き光学フィルムが、その粘着剤層側でガラス基板に貼合されてなる光学積層体も提供される。
本発明の粘着剤付き光学フィルムは、例えば液晶セル用ガラス基板に貼り合わせた光学積層体の状態で、高温条件下又は湿熱条件下にさらされても、光学フィルム及びガラス基板の寸法変化に起因する応力を粘着剤層が吸収して緩和するため、局部的な応力集中が軽減され、ガラス基板に対する粘着剤層の浮きや剥れなどの発生が抑制される。また、不均一な応力分布に起因する光学的欠陥が防止されることから、ガラス基板がTN液晶セルである場合は白抜けが抑制され、STN液晶セルである場合は色ムラが抑制される。さらにこの粘着剤付き光学フィルムは、リワーク性に優れることから、一度ガラス基板に貼り付けた粘着剤付き光学フィルムをガラス基板から剥がした場合に、剥離後のガラス基板の表面に粘着剤の残りや曇りなどの生じることが抑制され、再び、ガラス基板として用いることができる。
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の粘着剤付き光学フィルムは、光学フィルムの少なくとも片面に粘着剤層が形成されたものであり、その粘着剤層は、
(A)アクリル樹脂、
(B)イソシアネート系化合物、
(C)アジリジン系化合物、並びに、
(D)分子内に、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基及びアルコキシ基を有するシリコーンオリゴマー
を含有する組成物から形成したものである。まず、粘着剤組成物を構成する各成分について説明する。
[アクリル樹脂]
粘着剤の樹脂成分となるアクリル樹脂(A)は、前記式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分とし、さらに、分子内に1個のオレフィン性二重結合と少なくとも1個のカルボキシル基とを有する不飽和カルボン酸に由来する構造単位を含み、重量平均分子量(Mw )が 1,400,000〜2,000,000 であり、重量平均分子量(Mw )と数平均分子量(Mn )の比(Mw/Mn)で表される分子量分布が5以下である第一のアクリル樹脂を含有する。アクリル樹脂(A)は、ここで規定する第一のアクリル樹脂だけで構成することもできるし、第一のアクリル樹脂に加えて、それとは異なる第二のアクリル樹脂を含む混合物で構成することもできる。上記不飽和カルボン酸に由来する構造単位は、アクリル樹脂(A)全体を100重量部として、 0.5〜10重量部の割合で第一のアクリル樹脂中に含有される。なお、(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)アクリレートなどというときの「(メタ)」も同様の趣旨である。
第一のアクリル樹脂の主要な構造単位となる前記式(I)において、R1 は水素原子又はメチル基であり、R2 は炭素数1〜14のアルキル基又はアラルキル基、好ましくはアルキル基である。R2 で表されるアルキル基又はアラルキル基は、それぞれの基中の水素原子が炭素数1〜10のアルコキシ基によって置換されていてもよい。
式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルとして、具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ラウリルの如き、直鎖状アクリル酸アルキルエステル;アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソオクチルの如き、分枝状アクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ラウリルの如き、直鎖状メタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソオクチルの如き、分枝状メタクリル酸アルキルエステルなどが例示される。
2 がアルコキシ基で置換されたアルキル基である場合、すなわち、R2 がアルコキシアルキル基である場合の、式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルとして、具体的には、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸エトキシメチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸エトキシメチルなどが例示される。R2 がアラルキル基でである場合の式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルとして、具体的には、アクリル酸ベンジルやメタクリル酸ベンジルなどが例示される。
第一のアクリル樹脂の製造にあたり、式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルとして、ある1種類の化合物を用いてもよいし、2種類以上の化合物を用いてもよい。中でも、アクリル酸ブチルを少なくとも一つの単量体として用いるのが好ましい。そこで、第一のアクリル樹脂を構成する(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位がアクリル酸ブチル由来の単位を含有することは、好ましい形態である。
第一のアクリル樹脂のもう一つの構造単位となる不飽和カルボン酸は、分子内に1個のオレフィン性二重結合と少なくとも1個のカルボキシル基とを有する化合物であり、具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などが挙げられる。中でも、アクリル酸又はメタクリル酸が好適である。
また、第一のアクリル樹脂は、カルボキシル基以外の極性官能基を有する単量体に由来する構造単位を含んでいてもよい。カルボキシル基以外の極性官能基としては、例えば、水酸基、アミド基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、イソシアナト基、アルデヒド基などを挙げることができる。
極性官能基が水酸基である単量体として、例えば、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチルなどが挙げられる。極性官能基がアミド基である単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなどが挙げられる。極性官能基がエポキシ基である単量体としては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレートなどが挙げられる。極性官能基がオキセタニル基である単量体として、例えば、オキセタニル(メタ)アクリレート、3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。極性官能基がアミノ基である単量体としては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、アリルアミンなどが挙げられる。極性官能基がイソシアナト基である単量体としては、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートなどが挙げられる。また、極性官能基がアルデヒド基である単量体としては、例えば、アクリルアルデヒドなどが挙げられる。
第一のアクリル樹脂において、その不揮発分全体の重量を基準に、式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位は、通常 60〜99.5重量%、好ましくは 80〜99.5重量%含有される。また不飽和カルボン酸に由来する構造単位は、アクリル樹脂(A)全体100重量部に対して、すなわち、アクリル樹脂(A)が第一のアクリル樹脂だけで構成される場合はその100重量部に対して、また、第一のアクリル樹脂及びそれとは異なる第二のアクリル樹脂で構成される場合はそれらの合計100重量部に対して、 0.5〜10重量部の割合で含有させる。アクリル樹脂(A)全体100重量部に対する不飽和カルボン酸由来の構造単位の割合は、好ましくは1〜6重量部である。アクリル樹脂(A)100重量部に対して、不飽和カルボン酸に由来する構造単位の量を0.5重量部以上とすることで、 それを含む粘着剤層をガラス基板に貼合したときに、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れを抑制する効果が発揮される。またその量を10重量部以下とすることで、温度変化などにより光学フィルムの寸法が変化しても、その寸法変化に粘着剤層が追随して変動するので、液晶セルの周縁部の明るさと中心部の明るさとの間に差がなくなり、白抜けや色ムラを抑制する効果が発揮される。
第一のアクリル樹脂は、前記式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステル及び前記した不飽和カルボン酸以外の単量体に由来する構造単位を含有していてもよい。このような任意に使用しうる単量体として、例えば、分子内に1個のオレフィン性二重結合と少なくとも1個の5員環以上の複素環基とを有する複素環系単量体を挙げることができる。ここで、5員環以上の複素環基とは、炭素数5以上、好ましくは炭素数5〜7の脂環式炭化水素基において、そのうちの少なくとも一つのメチレン基が、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子で置換されている基をいう。
複素環系単量体の具体例として、アクリロイルモルホリン、ビニルカプロラクタム、N−ビニル−2−ピロリドン、テトラハイドロフルフリルアクリレート、テトラハイドロフルフリルメタクリレート、カプロラクトン変性テトラハイドロフルフリルアクリレートなどを挙げることができる。また、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレートなどの如き、ヘテロ原子が3員環及び7員環を構成している単量体は、7員環の複素環基を持つことから、複素環系単量体として扱うことができる。さらに、2,5−ジヒドロフランなどの如く、オレフィン性二重結合が複素環基に含まれていてもよい。複素環系単量体として、異なる2種類以上の単量体を用いてもよい。複素環系単量体としては、中でも、N−ビニルピロリドン、ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリン又はこれらの混合物が好適である。
複素環系単量体に由来する構造単位を第一のアクリル樹脂に含有させる場合、その量は第一のアクリル樹脂を基準に、通常30重量%程度までであり、好ましくは20重量%以下である。なお、第一のアクリル樹脂に複素環系単量体に由来する構造単位を 0.1重量%以上含有させると、光学フィルムの寸法が変化しても、その寸法変化に粘着剤層が追随して変動するので、液晶セルの周縁部の明るさと中心部の明るさとの間に差がなくなり、白抜けや色ムラが抑制される傾向が出てくる。
また、任意に使用しうる別の単量体として、分子内に1個のオレフィン性二重結合と少なくとも1個の脂環式構造を有する脂環式単量体を挙げることができる。脂環式構造は、通常炭素数5以上、好ましくは炭素数5〜7程度のシクロパラフィン構造又はシクロオレフィン構造であり、シクロオレフィン構造では、脂環式構造の中にオレフィン性二重結合を有する。具体的には、脂環式構造を有するアクリル酸エステルとして、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ジシクロペンタニル、アクリル酸シクロドデシル、アクリル酸メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリメチルシクロヘキシル、アクリル酸tert−ブチルシクロヘキシル、α−エトキシアクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルフェニルなどが挙げられ、脂環式構造を有するメタクリル酸エステルとして、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸シクロドデシル、メタクリル酸メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリメチルシクロヘキシル、メタクリル酸tert−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシルフェニルなどが挙げられる。また、脂環式構造を分子内に複数有するアクリレートとして、ビスシクロヘキシルメチルイタコネート、ジシクロオクチルイタコネート、ジシクロドデシルメチルサクシネートなどが挙げられる。さらに、ビニル基を有するビニルシクロヘキシルアセテートなども、脂環式単量体となりうる。中でも、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ジシクロペンタニルは、入手が容易なことから好ましい。脂環式単量体として、異なる2種以上の化合物を組み合わせて使用してもよい。
脂環式単量体に由来する構造単位を第一のアクリル樹脂に含有させる場合、その量は第一のアクリル樹脂を基準に、通常30重量%程度までであり、好ましくは15重量%以下である。なお、第一のアクリル樹脂に脂環式単量体に由来する構造単位を 0.1重量%以上、とりわけ1重量%以上含有させると、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れが抑制される傾向が出てくる。
さらに別の単量体として、式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステル、複素環系単量体及び脂環式単量体のいずれとも異なるビニル系単量体を用いることもできる。かかるビニル系単量体としては、例えば、脂肪酸ビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、(メタ)アクリロニトリル、共役ジエン化合物、芳香族ビニルなどが挙げられる。
ここで、脂肪酸ビニルエステルとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、ラウリン酸ビニルなどが挙げられる。ハロゲン化ビニルとしては、塩化ビニル、臭化ビニルなどが例示され、ハロゲン化ビニリデンとしては、塩化ビニリデンなどが例示され、(メタ)アクリロニトリルとしては、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルが例示される。共役ジエン化合物とは、分子内に共役二重結合を有するオレフィンであり、具体例としては、イソプレン、ブタジエン、クロロプレンなどが挙げられる。芳香族ビニルとは、芳香族環とビニル基を有する化合物であり、具体例としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、ヘプチルスチレン、オクチルスチレン、フロロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレン、ニトロスチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレンの如きスチレン系単量体、ビニルピリジンやビニルカルバゾールの如き含窒素芳香族ビニルなどが挙げられる。これらのビニル系単量体は、異なる2種以上の化合物を組み合わせて使用してもよい。
以上のようなビニル系単量体に由来する構造単位を第一のアクリル樹脂に含有させる場合、その量は第一のアクリル樹脂を基準に、通常は5重量%以下、好ましくは 0.05重量%以下であるが、これらは、実質的に含有されないことがより好ましい。
複素環系単量体に由来する構造単位、脂環式単量体に由来する構造単位及びビニル系単量体に由来する構造単位のうち複数を導入する場合であっても、それらの合計量は、第一のアクリル樹脂を基準に30重量%以下、さらには20重量%以下とするのが好ましい。
以上説明した第一のアクリル樹脂の製造方法としては、例えば、溶液重合法、乳化重合法、塊状重合法、懸濁重合法などが挙げられ、中でも溶液重合法が好ましい。溶液重合法の具体的な例としては、所望の単量体及び有機溶媒を混合して単量体の濃度を50重量%以上、好ましくは50〜60重量%の混合液に調整したのち、窒素雰囲気下にて、単量体の合計100重量部あたり重合開始剤を 0.001〜5重量部程度添加し、40〜90℃程度、好ましくは45〜70℃、さらに好ましくは50〜60℃程度にて8時間以上、好ましくは8〜12時間程度攪拌する方法などが挙げられる。
重合開始剤としては、熱重合開始剤や光重合開始剤などが用いられる。光重合開始剤としては、例えば、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトンなどが挙げられる。熱重合開始剤としては、例えば、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2′−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)の如きアゾ系化合物;ラウリルパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、tert−ブチルパーオキシピバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシドの如き有機過酸化物;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素の如き無機過酸化物などが挙げられる。また、過酸化物と還元剤を併用したレドックス系開始剤なども、重合開始剤として使用しうる。
重合反応に用いる有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレンの如き芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチルの如きエステル類;n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコールの如き脂肪族アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンの如きケトン類などが挙げられる。
第一のアクリル樹脂の分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw )で 1,400,000〜2,000,000 の範囲とする。重量平均分子量が 1,400,000以上であると、高温高湿下での接着性が向上し、ガラス基板と粘着剤層との間に浮きや剥れの発生する可能性が低くなる傾向にあり、しかもリワーク性が向上する傾向にあることから好ましい。また、重量平均分子量が 2,000,000以下であると、その粘着剤層に貼合されている光学フィルムの寸法が温度変化などによって変化しても、その寸法変化に粘着剤層が追随して変動するので、液晶セルの周縁部の明るさと中心部の明るさとの間に差がなくなり、白抜けや色ムラが抑制される傾向にあることから好ましい。重量平均分子量(Mw )と数平均分子量(Mn )の比(Mw/Mn)で表される分子量分布は、5以下であり、好ましくは2〜4の範囲とする。Mw/Mnが5以下であると、高温高湿下での接着性が向上し、ガラス基板と粘着剤層との間に浮きや剥れの発生する可能性が低くなる傾向にあり、しかもリワーク性が向上する傾向にあることから好ましい。
本発明に用いる粘着剤は、アクリル樹脂(A)として、上記第一のアクリル樹脂と異なる第二のアクリル樹脂を含有していてもよい。別途含有しうる第二のアクリル樹脂としては、例えば、前記式(I)で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分とし、GPCによる標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw )が、50,000〜500,000 程度の範囲にある、低分子量のものを挙げることができる。低分子量の第二のアクリル樹脂を用いる場合、その量は、アクリル樹脂(A)全体100重量部に対して、通常50重量部以下、好ましくは30重量部以下である。
粘着剤に用いるアクリル樹脂(A)は、そのアクリル樹脂のみ(第一のアクリル樹脂だけを用いる場合はそのアクリル樹脂、また第一のアクリル樹脂と第二のアクリル樹脂を混合して用いる場合はそれらの混合物)を酢酸エチルに溶かして不揮発分濃度20重量%に調整した溶液が、温度25℃において20Pa・s 以下、さらには1〜15Pa・s の粘度を示すことが好ましい。この粘度が20Pa・s 以下であると、高温高湿下での接着性が向上し、ガラス基板と粘着層との間に浮きや剥れの発生する可能性が低くなる傾向にあり、しかもリワーク性が向上する傾向にあることから好ましい。粘度は、ブルックフィールド粘度計によって測定することができる。
本発明では、以上のようなアクリル樹脂(A)に加え、架橋剤としてイソシアネート系化合物(B)及びアジリジン系化合物(C)を、また粘着剤層とガラス基板との密着性を向上させるために、官能基及びアルコキシ基を有するシリコーンオリゴマー(D)を配合する。
[イソシアネート系化合物]
架橋剤として用いるイソシアネート系化合物(B)は、分子内に少なくとも2個のイソシアナト基(−NCO)を有する化合物であり、例えば、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネートなどが挙げられる。また、これらのイソシアネート化合物に、グリセロールやトリメチロールプロパンなどのポリオールを反応せしめたアダクト体や、イソシアネート化合物を二量体、三量体等にしたものも、粘着剤に用いられる架橋剤となりうる。2種以上のイソシアネート系化合物を混合して用いることもできる。
これらのイソシアネート系化合物(B)の中でも、キシリレンジイソシアネート若しくはトリレンジイソシアネート、又はこれらのイソシアネート化合物に、グリセロールやトリメチロールプロパンなどポリオールを反応せしめたアダクト体や、イソシアネート化合物を二量体、三量体等にしたものの混合物、これらのイソシアネート系化合物を混合したものなどが、好ましく用いられる。好適なイソシアネート系化合物として、トリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートにポリオールを反応せしめたアダクト体、トリレンジイソシアネートの二量体、及びトリレンジイソシアネートの三量体が挙げられる。
[アジリジン系化合物]
もう一つの架橋剤として用いるアジリジン系化合物(C)は、エチレンイミンとも呼ばれる、1個の窒素原子と2個の炭素原子からなる3員環の骨格を分子内に少なくとも2個有する化合物である。その例としては、ジフェニルメタン−4,4′−ビス(1−アジリジンカルボキサミド)、トルエン−2,4−ビス(1−アジリジンカルボキサミド)、トリエチレンメラミン、イソフタロイルビス−1−(2−メチルアジリジン)、トリス−1−アジリジニルホスフィンオキサイド、ヘキサメチレン−1,6−ビス(1−アジリジンカルボキサミド)、トリメチロールプロパン トリ−β−アジリジニルプロピオネート、テトラメチロールメタン トリ−β−アジリジニルプロピオネート、テトラメチロールメタン テトラ−β−アジリジニルプロピオネートなどが挙げられる。中でも、トリメチロールプロパン トリ−β−アジリジニルプロピオネートや、テトラメチロールメタン トリ−β−アジリジニルプロピオネートは、入手が容易なことから好ましい。
[シリコーンオリゴマー]
シリコーンオリゴマー(D)は、少なくともアルコキシ基を有するシラン化合物が平均2個以上縮合して−Si−O−Si−構造を形成し、そのケイ素原子には少なくとも1個のアルコキシ基が結合している化合物であって、さらに、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基を分子内に有する。このシリコーンオリゴマー(D)は、前述のとおり、粘着剤層とガラス基板との密着性を向上させるために配合される。また、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基を有することで、光学フィルムを構成する樹脂との密着力を高める効果がある。これらの官能基の中でも、メルカプト基又はエポキシ基が好ましく、とりわけメルカプト基が好ましい。
このようなオリゴマータイプのシリコーン化合物を配合することにより、得られる粘着剤を介して光学フィルムをガラス基板に貼り合わせた光学積層体にヒートショックを与えたときに、光学積層体におけるガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れが少なくなる効果が発揮される。また、粘着剤付き光学フィルムのリワーク性を高める効果も発現する。メルカプト基やエポキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基などの官能基を有するシラン化合物であっても、モノマータイプのものを配合した場合には、このような耐ヒートショック性やリワーク性を高める効果が必ずしも十分でない。
シリコーンオリゴマー(D)は、一分子内のケイ素原子数が2である二量体から、一分子内のケイ素原子数が100程度まで、すなわち平均重合度が2〜100程度のものであることができるが、平均重合度が2の場合には、モノマーも相当量存在するため、オリゴマータイプのものを用いる目的が必ずしも十分に発揮されないことがある。そこで、平均重合度は3以上であるのが好ましい。また平均重合度が大きくなると、当該オリゴマーの粘度が高くなったり、極端な場合はペースト状又は固体状になったりして、取扱いが難しくなる。そこで、平均重合度は80以下、さらには50以下であるのが好ましい。
シリコーンオリゴマー(D)中に含まれるメルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基は、通常、適当な連結基を介してケイ素原子に結合している。かかる連結基の例を挙げると、メチレン、エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、デカメチレンなどを包含するアルキレン、メチルフェニルエチルなどを包含する芳香族環を間に有する2価の炭化水素基、メトキシメチル、メトキシエチル、メトキシプロピルなどを包含する酸素原子を間に有する2価の脂肪族基などがある。なお、エポキシ基は、炭素環を構成する隣り合う2個の炭素原子間で形成されていてもよい。
シリコーンオリゴマー(D)において、メルカプト基が連結基を介してケイ素原子に結合する基を「メルカプト基を有する有機基」、エポキシ基が連結基を介してケイ素原子に結合する基を「エポキシ基を有する有機基」、また(メタ)アクリロイルオキシ基が連結基を介してケイ素原子に結合する基を「(メタ)アクリロイルオキシ基を有する有機基」と呼称することとし、これらの有機基をまとめて「有機官能基」と呼称することがある。以下に、これらの有機官能基の具体例を掲げる。
メルカプト基を有する有機基には、例えば、メルカプトメチル基、3−メルカプトプロピル基、6−メルカプトヘキシル基、10−メルカプトデシル基、2−(4−メルカプトメチルフェニル)エチル基などが包含される。エポキシ基を有する有機基には、例えば、グリシドキシメチル基、3−グリシドキシプロピル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基などが包含される。また、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する有機基には、例えば、アクリロイルオキシメチル基、3−アクリロイルオキシプロピル基、メタクリロイルオキシメチル基、3−メタクリロイルオキシプロピル基などが包含される。
このシリコーンオリゴマー(D)は、例えば、下式(II)で示される官能基含有シラン化合物とテトラアルコキシシランとを部分共加水分解重縮合させて得られるコオリゴマーであることができる。
Figure 2008176173
式中、R3及びR4はそれぞれ独立に、アルキル基又はフェニル基を表し;
Xは、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基を有する有機基を表し;
Yは、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、アラルキル基又はアラルキルオキシ基を表す。
このような、官能基含有シラン化合物とテトラアルコキシシランとのコオリゴマーを用いると、得られる粘着剤は、高温高湿下でも優れた接着性を示し、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れが少なくなる傾向にあり、しかもリワーク性も向上する傾向にあることから、好ましい。
式(II)において、R3及びR4で表されるアルキル基は、例えば、炭素数1〜10程度であることができる。中でも、R3及びR4がそれぞれ独立にメチル基又はエチル基である化合物が好適に用いられる。
Xで表される有機官能基の具体例は、先に掲げたとおりであって、メルカプト基を有する有機基の具体例として、メルカプトメチル基、3−メルカプトプロピル基、6−メルカプトヘキシル基、10−メルカプトデシル基、2−(4−メルカプトメチルフェニル)エチル基などが挙げられ、エポキシ基を有する有機基の具体例として、グリシドキシメチル基、3−グリシドキシプロピル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基などが挙げられ、また(メタ)アクリロイルオキシ基を有する有機基の具体例として、アクリロイルオキシメチル基、3−アクリロイルオキシプロピル基、メタクリロイルオキシメチル基、3−メタクリロイルオキシプロピル基などが挙げられる。
Yで表されるアルキル基、アルコキシ基、アラルキル基及びアラルキルオキシ基も、例えば、炭素数1〜10程度であることができる。
式(II)で示される官能基含有シラン化合物の具体例を以下に掲げる。Xがメルカプト基を有する有機基であるシラン化合物としては、例えば、メルカプトメチルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−(4−メルカプトメチルフェニル)エチルトリメトキシシラン、6−メルカプトヘキシルトリメトキシシラン、10−メルカプトデシルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。
Xがエポキシ基を有する有機基であるシラン化合物としては、例えば、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
またXが(メタ)アクリロイルオキシ基を有する有機基であるシラン化合物としては、例えば、アクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリブトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。
式(II)で示される官能基含有シラン化合物と部分共加水分解重縮合されるテトラアルコキシシランにおいて、ケイ素原子に結合する四つのアルコキシ基も、炭素数1〜10程度であることができる。また、ケイ素原子に結合する四つのアルコキシ基は、すべて同一であってもよいし、2種、3種又は4種の異なるアルコキシ基がケイ素原子に結合する化合物であってもよい。製造ないし入手の容易さからは、四つの同一アルコキシ基がケイ素原子に結合している化合物が有利であり、具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどが挙げられる。
前記式(II)で示される官能基含有シラン化合物とテトラアルコキシシランとの部分共加水分解重縮合によってシリコーンオリゴマー(D)を形成する場合は、式(II)においてケイ素原子に結合する−OR3及び−OR4で表されるアルコキシシリル基又はフェノキシシリル基が部分的に加水分解して形成されるシラノール基と、テトラアルコキシシランにおけるアルコキシシリル基が部分的に加水分解して形成されるシラノール基とが縮合して、シリコーンオリゴマーとなる。このようなオリゴマーは、粘着剤の塗工乾燥工程において、シリコーンオリゴマーが飛散しにくくなる傾向があることから好ましい。
シリコーンオリゴマー(D)は特に、アルコキシ基としてメトキシ基及び/又はエトキシ基を有する化合物であることが好ましく、とりわけメトキシ基とエトキシ基の双方を有する化合物であることが好ましい。このような、メトキシ基及び/又はエトキシ基を有するシリコーンオリゴマーを用いると、得られる粘着剤を介して光学フィルムをガラス基板に貼着した光学積層体にヒートショックを与えても、光学積層体におけるガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れが少なくなる傾向があることから好ましく、とりわけ、メトキシ基とエトキシ基の双方を有するシリコーンオリゴマーを用いた場合に、このような効果が大きくなる。
中でも、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランとテトラエトキシシランを原料に用いたコオリゴマーが好適である。
本発明において用いることができるシリコーンオリゴマーを、モノマー同士の組合せで示すと、例えば、次のようなものを挙げることができる。
メルカプトメチルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
メルカプトメチルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
メルカプトメチルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
メルカプトメチルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー
の如き、メルカプトメチル基含有のコオリゴマー;
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー
の如き、メルカプトプロピル基含有のコオリゴマー;
グリシドキシメチルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
グリシドキシメチルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
グリシドキシメチルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
グリシドキシメチルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー
の如き、グリシドキシメチル基含有のコオリゴマー;
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー
の如き、グリシドキシプロピル基含有のコオリゴマー;
3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー
の如き、アクリロイルオキシプロピル基含有のコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランコオリゴマー、
3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラエトキシシランコオリゴマー
の如き、メタクリロイルオキシプロピル基含有のコオリゴマーなど。
適当なシリコーンオリゴマーの市販品を例示すると、いずれも信越化学工業(株)から販売されているものであって、メルカプト基とメトキシ基とエトキシ基を有するシリコーンオリゴマーである“X-41-1805” 、メルカプト基とメチル基とメトキシ基を有するシリコーンオリゴマーである“X-41-1810” 、エポキシ基とメトキシ基とエトキシ基を有するシリコーンオリゴマーである“X-41-1053” 、エポキシ基とメチル基とメトキシ基を有するシリコーンオリゴマーである“X-41-1058” など(いずれも商品名)を挙げることができる。これらのシリコーンオリゴマーは、同社ホームページの Silicone Review No. 57 「シリコーンアルコキシオリゴマー」 <URL : http://www.silicone.jp/j/sil_news/90/images/review_90.pdf>(平成19年1月19日検索)に記載されている。
[粘着剤組成物]
本発明においては、以上説明したような、アクリル樹脂(A)に、架橋剤としてイソシアネート系化合物(B)及びアジリジン系化合物(C)を配合し、さらに特定の官能基を有するシリコーンオリゴマー(D)を配合して、粘着剤組成物とする。
イソシアネート系化合物(B)の配合量は、粘着剤を構成するアクリル樹脂(A)の不揮発分100重量部に対し、0.05〜5重量部とする。その量は好ましくは、0.2〜3重量部である。アクリル樹脂(A)100重量部に対するイソシアネート系化合物(C)の量を 0.05重量部以上とすることで、それを含む粘着剤層をガラス基板に貼合したときに、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れを抑制する効果が発揮される。またその量を5重量部以下とすることで、温度変化などにより光学フィルムの寸法が変化しても、その寸法変化に粘着剤層が追随して変動し、液晶セルの周縁部の明るさと中心部の明るさとの間に差がなくなり、白抜けや色ムラを抑制する効果が発揮される。
アジリジン系化合物(B)の配合量は、粘着剤を構成するアクリル樹脂(A)の不揮発分100重量部に対し、0.01〜0.1重量部とする。その量は好ましくは、 0.02〜0.08重量部である。 アクリル樹脂(A)100重量部に対して、アジリジン系化合物(B)の量を 0.01重量部以上とすることで、それを含む粘着剤層をガラス基板に貼合したときに、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れを抑制する効果が発揮される。またその量を 0.1重量部以下とすることで、温度変化などにより光学フィルムの寸法が変化しても、その寸法変化に粘着剤層が追随して変動し、液晶セルの周縁部の明るさと中心部の明るさとの間に差がなくなり、白抜けや色ムラを抑制する効果が発揮される。
架橋剤として、イソシアネート系化合物(B)とアジリジン系化合物(C)を併用することにより、粘着剤層をガラス基板に貼合したときに、ガラス基板と粘着剤層との間の浮きや剥れを抑制する効果、また粘着剤層をガラス基板に貼合した液晶セルにおいて、温度変化などによる白抜けや色ムラを抑制する効果が顕著になる。
シリコーンオリゴマー(D)の配合量は、アクリル樹脂(A)の不揮発分100重量部に対し、0.05〜0.5重量部とする。その量は好ましくは0.1〜0.3重量部である。アクリル樹脂(A)100重量部に対して、シリコーンオリゴマー(D)の量を 0.05重量部以上とすることで、粘着剤層とガラス基板との密着性を向上させる効果が発揮される。またその量を 0.5重量部以下とすることで、粘着剤層からシリコーンオリゴマーがブリードアウトすることが抑制される。
本発明に用いる粘着剤組成物はさらに、他の架橋剤、架橋触媒、耐候安定剤、タッキファイヤー、可塑剤、軟化剤、染料、顔料、無機フィラーなどを含有してもよい。中でも、粘着剤に架橋剤とともに架橋触媒を配合すると、粘着剤層を短時間の熟成で調製することができ、得られる粘着剤付き光学フィルムを液晶セルガラスに貼り合わせたときに、光学フィルムと粘着剤層との間に浮きや剥れが発生したり、粘着剤層内で発泡が起こったりすることを抑制することができ、しかもリワーク性も一層良好になることがある。
架橋触媒としては例えば、ヘキサメチレンジアミン、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン、ヘキサメチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン、トリエチレンジアミン、ポリアミノ樹脂、メラミン樹脂の如きアミン系化合物などを挙げることができる。
粘着剤組成物は通常、上記のような各成分を有機溶媒に溶解した状態で調製される。このために用いる有機溶媒は、上記の各成分を溶解するものであればよく、例えば、トルエンやキシレンの如き芳香族炭化水素類、酢酸エチルや酢酸ブチルの如きエステル類、アセトンやメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンの如きケトン類などが挙げられる。
[粘着剤付き光学フィルム]
本発明の粘着剤付き光学フィルムは、光学フィルムの少なくとも一方の面に、以上のような粘着剤組成物から形成される粘着剤層を設けたものである。ここで用いる光学フィルムとは、光学特性を有するフィルムであり、例えば、偏光フィルム、位相差フィルムなどが挙げられる。
偏光フィルムとは、自然光などの入射光に対して、偏光を出射する機能を持つ光学フィルムである。偏光フィルムには、ある方向の振動面を有する直線偏光を吸収し、それと直交する振動面を有する直線偏光を透過する性質を有する直線偏光フィルム、ある方向の振動面を有する直線偏光を反射し、それと直交する振動面を有する直線偏光を透過する性質を有する偏光分離フィルム、偏光フィルムと後述する位相差フィルムを積層した楕円偏光フィルムなどがある。偏光フィルム、特に直線偏光フィルム(偏光子とか、偏光子フィルムとか呼ばれることもある)の好適な具体例として、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムにヨウ素や二色性染料などの二色性色素が吸着配向されているものが挙げられる。
位相差フィルムとは、屈折率異方性を示す光学フィルムであって、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアリレート、ポリイミド、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリビニリデンフルオライド/ポリメチルメタクリレート、液晶ポリエステル、アセチルセルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリ塩化ビニルなどからなる高分子フィルムを 1.01〜6倍程度に延伸することにより得られる延伸フィルムなどが挙げられる。中でも、ポリカーボネートフィルムや環状ポリオレフィン系フィルムを一軸延伸又は二軸延伸した高分子フィルムが好ましい。一軸性位相差フィルム、広視野角位相差フィルム、低光弾性率位相差フィルムなどと称されるものがあるが、いずれに対しても適用可能である。
また、液晶性化合物の塗布・配向によって屈折率異方性を発現させたフィルムや、無機層状化合物の塗布によって屈折率異方性を発現させたフィルムも、位相差フィルムとして用いることができる。このような位相差フィルムには、温度補償型位相差フィルムと称されるもの、また、新日本石油(株)から“LCフィルム”の商品名で販売されている、棒状液晶がねじれ配向したフィルム、同じく新日本石油(株)から“NHフィルム”の商品名で販売されている棒状液晶が傾斜配向したフィルム、富士フイルム(株)から“WVフィルム”の商品名で販売されている円盤状液晶が傾斜配向したフィルム、住友化学(株)から“VACフィルム”の商品名で販売されている完全二軸配向型のフィルム、同じく住友化学(株)から“new VAC フィルム”の商品名で販売されている二軸配向型のフィルムなどがある。
さらに、これら光学フィルムに保護フィルムが貼着されているものも、光学フィルムとして用いることができる。保護フィルムとしては、透明な樹脂フィルムが用いられ、その透明樹脂としては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースに代表されるアセチルセルロース系樹脂、ポリメチルメタクリレートに代表されるメタクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂などが挙げられる。保護フィルムを構成する樹脂には、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などの紫外線吸収剤が配合されていてもよい。保護フィルムとしては、トリアセチルセルロースフィルムなどのアセチルセルロース系樹脂フィルムが好適に用いられる。また、前述の位相差フィルムを直接保護フィルムとして用いることもできる。
上で説明した光学フィルムの中でも、直線偏光フィルムは、それを構成する偏光子、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光子フィルムの片面又は両面に、保護フィルムが貼着された状態で用いられることが多い。また、前述した楕円偏光フィルムは、直線偏光フィルムと位相差フィルムを積層したものであるが、その直線偏光フィルムも、偏光子フィルムの片面又は両面に、保護フィルムが貼着された状態であることが多い。このような楕円偏光フィルムに、本発明による粘着剤層を形成する場合は、通常、その位相差フィルム側に粘着剤層が形成される。
本発明により粘着剤層が設けられる光学フィルムの好適な例として、アセチルセルロース系保護フィルム/ポリビニルアルコール系偏光子/アセチルセルロース系保護フィルムの構成からなる偏光フィルムを含む光学フィルム、また、非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルム/ポリビニルアルコール系偏光子/保護フィルムの構成からなる偏光フィルムを含む光学フィルムを挙げることができる。前者では、その少なくとも一方の外側に、粘着剤層が設けられる。また後者では、その非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルムの外側に粘着剤層を設けるのが好ましい。
ここで、非晶性環状ポリオレフィン系樹脂とは、ノルボルネンや多環ノルボルネンの如き環状オレフィンをモノマーとする樹脂であり、これら環状オレフィンの開環重合体に水素添加して水素化度を飽和させたものや、環状オレフィンと鎖状オレフィンとの共重合体などであってよい。なかでも、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂が有利に使用される。また、極性基が導入されているものも有効である。市販の非晶性環状ポリオレフィン系樹脂としては、JSR(株)から販売されている“アートン”、日本ゼオン(株)から販売されている“ZEONEX”及び“ZEONOR”、三井化学(株)から販売されている“APO”及び“アペル”(いずれも商品名)などがある。かかる非晶性環状ポリオレフィン系樹脂は、光弾性係数が小さく、温度変化等に伴う位相差変化が生じにくいため、液晶表示装置としたときの白抜けを抑制するのに有効である。
なお、非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルム/偏光子/保護フィルムの構成からなる偏光フィルムの非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルム表面に粘着剤層を形成する場合、非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルムの貼合面には、粘着剤層との接着力を高めるため、コロナ放電処理を施しておくことが好ましい。コロナ放電処理とは、電極間に高電圧をかけて放電し、そこに配置された樹脂フィルムを活性化する処理である。コロナ放電処理は、その出力を 200〜1,000W程度に設定して行うのが好ましい。コロナ放電処理の出力を200W以上とすることで、この処理による効果が顕著になり、粘着剤層と非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルムの接着力が向上する。またコロナ放電処理の出力を 1,000W以下とすることで、この処理によって生じやすい粉塵が軽減される。コロナ放電処理の効果は、電極の種類、電極間隔、電圧、湿度、使用する樹脂フィルムの種類などによっても異なるが、例えば、電極間隔を1〜5mm、移動速度を3〜20m/分程度に設定するのが好ましい。
粘着剤付き光学フィルムは、例えば、剥離フィルム上に、上で説明した粘着剤組成物を塗布して粘着剤層を形成し、得られる粘着剤層にさらに光学フィルムを積層する方法、光学フィルム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し、粘着剤付き光学フィルムとする方法などにより、製造できる。ここで、剥離フィルムとしては、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などが挙げられる。
本発明に用いる粘着剤は、そのゲル分率が70〜90重量%となるようにすることが好ましい。粘着剤層のゲル分率が70重量%以上であると、粘着剤層と光学フィルムとの間に浮きや剥れが発生したり、粘着層内で発泡が起こったりすることを抑制しうる傾向にあることから好ましく、またそのゲル分率が90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(I)〜(IV)に従って測定される値である。
(I)約8cm×約8cmの面積の粘着剤層と、約10cm×約10cmのSUS304からなる金属メッシュ(その重量をWm とする)とを貼合する。
(II)上記(I)で得られた貼合物の重量を秤量して、その重量をWs とし、次に粘着層を包み込むように4回折りたたんでホッチキス(ステープラー)で留めたのち秤量して、その重量をWb とする。
(III)ガラス容器に上記(II)でホッチキス留めしたメッシュを入れ、酢酸エチル60mlを加えて浸漬した後、このガラス容器を室温で3日間保管する。
(IV)ガラス容器からメッシュを取り出し、120℃で24時間乾燥した後、秤量して、その重量をWa とし、次式に基づいてゲル分率を計算する。
ゲル分率(重量%)= [{Wa−(Wb−Ws)−Wm}/(Ws−Wm)]×100
粘着剤層の厚みは特に限定されないが、通常は30μm 以下であるのが好ましく、また10μm 以上であるのが好ましく、さらに好ましくは10〜20μm である。粘着剤層の厚みが30μm 以下であると、高温高湿下での接着性が向上し、ガラス基板と粘着層との間に浮きや剥れの発生する可能性が低くなる傾向にあり、しかもリワーク性が向上する傾向にあることから好ましく、またその厚みが10μm 以上であると、そこに貼合されている光学フィルムの寸法が変化しても、その寸法変化に粘着層が追随して変動するので、液晶セルの周縁部の明るさと中心部の明るさとの間に差がなくなり、白抜けや色ムラが抑制される傾向にあることから好ましい。従来から一般に、液晶セルガラスに貼着される粘着剤層の厚みは、25μm が標準とされていたが、本発明においては、その厚みを20μm 以下としても、粘着剤層として十分な性能を発揮する。
本発明の粘着剤付き光学フィルムは、ガラス基板に貼着して光学積層体とした後、なんらかの不都合があってその光学フィルムをガラス基板から剥離する場合に、粘着剤層は光学フィルムに伴って剥離され、粘着剤層と接していたガラス基板の表面に、曇りや糊残りなどがほとんど発生しないことから、剥離後のガラス基板に再び、粘着剤付き光学フィルムを貼り直すことが容易である。すなわち、いわゆるリワーク性に優れている。
[光学積層体]
本発明の粘着剤付き光学フィルムは、その粘着剤層でガラス基板に積層して、光学積層体とすることができる。粘着剤付き光学フィルムをガラス基板に積層して光学積層体とするには、例えば、上記のようにして得られる粘着剤付き光学フィルムから剥離フィルムを剥がし、露出した粘着剤層をガラス基板の表面に貼り合わせればよい。ここで、ガラス基板としては、例えば、液晶セルのガラス基板、防眩用ガラス、サングラス用ガラスなどを挙げることができる。中でも、液晶セルの前面側(視認側)のガラス基板に粘着剤付き光学フィルム(上偏光フィルム)を積層し、液晶セルの背面側のガラス基板に別の粘着剤付き光学フィルム(下偏光フィルム)を積層してなる光学積層体は、液晶表示装置として使用し得ることから好ましい。ガラス基板の材料としては、例えば、ソーダライムガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。
この光学積層体は、液晶表示装置用の液晶セルとして用いることができる。この液晶セルを配置した液晶表示装置は、例えば、ノート型、ディスクトップ型、PDA(Personal Digital Assistant)などを包含するパーソナルコンピュータ用液晶ディスプレイ、テレビ、車載用ディスプレイ、電子辞書、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、電子卓上計算機、時計などに用いることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。例中、使用量ないし含有量を表す部及び%は、特に断りのない限り重量基準である。
また、アクリル樹脂の不揮発分は、 JIS K 5407 に準じた方法で測定した値である。具体的には、粘着剤溶液を任意の重量でシャーレにとり、防爆オーブンにて115℃で2時間乾燥させた後の残留不揮発分重量を、最初に測りとった溶液の重量に対する割合で表したものである。粘度は、25℃でブルックフィールド粘度計により測定した値である。重量平均分子量及び数平均分子量は、GPC装置に、カラムとして東ソー(株)製の“TSK gel GMHHR-H(S)”2本を直列につないで配置し、溶出液としてテトラヒドロフランを用いて、試料濃度5mg/ml、試料導入量100μl 、温度40℃、流速1ml/分の条件で、標準ポリスチレン換算より測定した値である。
まず、本発明で規定する高分子量で分子量分布の小さいアクリル樹脂、及び本発明の規定から外れるアクリル樹脂を製造した例を示す。
[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器に、アセトン 81.8部、アクリル酸ブチル98.9部及びアクリル酸1.1部の混合溶液を仕込み、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、アゾビスイソブチロニトリル(重合開始剤) 0.12部をアセトン10部に溶かした溶液を全量添加した。開始剤添加1時間後に、単量体を除くアクリル樹脂の濃度が35%になるよう、添加速度17.3部/hr でアセトンを連続的に反応器に添加しながら、内温54〜56℃で12時間保温し、最後に酢酸エチルを添加して、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溶液の粘度は12Pa・s であり、このアクリル樹脂は、重量平均分子量Mwが 1,670,000、Mw/Mnが4.4であった。これをアクリル樹脂A1とする。
[重合例2]
単量体組成を、アクリル酸ブチル78.9部、アクリル酸メチル20.0部及びアクリル酸1.1部に、またアゾビスイソブチロニトリルの量を0.2部に変更した以外は、重合例1と同様にして、20%濃度のアクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液の粘度は 12.3Pa・sであり、このアクリル樹脂は、重量平均分子量Mwが 1,440,000 、Mw/Mnが4.2であった。これをアクリル樹脂A2とする。
[重合例3]
冷却管、窒素導入管、温度計及び攪拌機を備えた反応器に、酢酸エチル100部、アクリル酸ブチル98.9部及びアクリル酸1.1部の混合溶液を仕込み、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、アゾビスイソブチロニトリル 0.2部を酢酸エチル10部に溶かした溶液を全量添加し、内温を65℃に上げて6時間反応させ、さらに70℃に昇温して2時間反応させた。その後、酢酸エチル20部にアゾビスイソブチロニトリル 0.4部を溶解させた溶液を1時間かけて滴下し、さらに酢酸エチルを添加してアクリル樹脂濃度が20%となるように調節した。得られたアクリル樹脂溶液の粘度は 9.8Pa・sであり、このアクリル樹脂は、重量平均分子量Mwが 1,370,000、Mw/Mn が14.0であった。これをアクリル樹脂A3とする。
[重合例4]
初期反応温度65℃を70℃に変更するとともに、初期アゾビスイソブチロニトリルの添加量0.2部を0.25部に変更する以外は、重合例3と同様にして、20%濃度のアクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液の粘度は、9.0Pa・sであり、このアクリル樹脂は、重量平均分子量Mw が 1,360,000、Mw/Mn が18.0であった。これをアクリル樹脂A4とする。
[重合例5]
初期反応温度65℃を70℃に変更するとともに、初期アゾビスイソブチロニトリルの添加量0.2部を0.35部に変更する以外は、重合例3と同様にして、20%濃度のアクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液の粘度は、9.8Pa・sであり、このアクリル樹脂は、重量平均分子量Mw が 710,000、Mw/Mn が12.0であった。これをアクリル樹脂A5とする。
次に、上記のアクリル樹脂を用いて粘着剤を製造し、光学フィルムに適用した実施例及び比較例を示す。以下の例では、成分(B)のイソシアネート系化合物、成分(C)のアジリジン系化合物、及び成分(D)のシラン系化合物として、また、イソシアネート系又はアジリジン系以外の架橋剤として、それぞれ次のものを用いた(“ ”を付した名前は商品名)。
(B)イソシアネート系化合物
“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%)、日本ポリウレタン工業(株)から入手、後掲の表1では、この化合物を「Cor-L」 と略記する。
(C)アジリジン系化合物
“TAZM”:トリメチロールプロパン トリ−β−アジリジニルプロピオネート(液体)、相互薬工(株)から入手。
“TAZO”:テトラメチロールメタン トリ−β−アジリジニルプロピオネートを主体とし、テトラメチロールメタン テトラ−β−アジリジニルプロピオネートが混じっている化合物(液体)、相互薬工(株)から入手。
その他の架橋剤(エポキシ系架橋剤)
“TETRAD-C”:1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン
(液体)、三菱瓦斯化学(株)から入手。
(D)シラン系化合物
“X-41-1805” :3−メルカプトプロピルトリメトキシシランとテトラエトキシシランのコオリゴマー(液体)、重量平均分子量 2,000、メルカプト基当量800g/モル、信越化学工業(株)から入手。
“S-810” :3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(液体)、チッソ(株)から入手。
[実施例1及び2並びに比較例1〜10]
(a)粘着剤の調製
重合例1〜5で得たアクリル樹脂A1〜A5のいずれかを不揮発分量として100部用い、これに、表1に示した架橋剤(イソシアネート系単独、又はイソシアネート系とアジリジン系若しくはエポキシ系を併用)及びシラン化合物をそれぞれ表1に示す量混合し、粘着剤溶液を得た。ただし表1中、イソシアネート系化合物“コロネートL”の配合量(部)は、固形分の量である。それぞれの粘着剤溶液を、離型処理が施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15μm 又は25μm となるように塗布し、100℃で1分間乾燥させて、シート状の粘着剤を得た。表1には、それぞれの粘着剤の塗工膜厚及びゲル分率も併せて示した。
Figure 2008176173
(b)粘着剤付き偏光フィルムの作製
ノルボルネン系樹脂フィルム/ポリビニルアルコール系偏光子/トリアセチルセルロース保護フィルムの構成である偏光フィルムを用意し、そのノルボルネン系樹脂フィルムの表面に、出力600W、移動速度10m/分の条件でコロナ放電処理を施した後、そのコロナ放電処理面に、ラミネーターを用いて、上記(a)で得たシート状のセパレーター付き粘着剤をその粘着剤側で貼り合わせ、温度23℃、相対湿度65%の条件で7日間熟成させて、粘着剤付き偏光フィルムを得た。
(c)光学積層体の作製
上記(b)で得た粘着剤付き偏光フィルムからセパレーターを剥がし、その粘着剤層側を、液晶セル用ガラス基板〔コーニング社製の“1737”(商品名)〕の両面にクロスニコルとなるように貼着し、光学積層体を作製した。
(d)耐久性等の評価
上記(c)で得たそれぞれの光学積層体に対し、温度80℃の乾燥条件下に300時間保管する耐熱試験を行い、試験後の白抜けの発現状態を目視で観察した。また、上の耐熱試験を行った場合と、温度60℃、相対湿度90%で300時間保管する耐湿熱試験を行った場合と、70℃に加熱した状態から−30℃に降温し、次に70℃に昇温する過程を1サイクル(1時間)として、これを100サイクル繰り返す耐ヒートショック試験を行った場合のそれぞれにつき、試験後の光学積層体を目視で観察した。結果を以下の基準で分類し、表2にまとめた。
〈白抜けの発現状態の評価〉
一方の偏光フィルム側から光を入射させたときの白抜けの発現状態を、以下の3段階で評価した。
○:白抜けがほとんど目立たない。
△:白抜けがやや目立つ。
×:白抜けが顕著に認められる。
〈耐熱性、耐湿熱性及び耐ヒートショック性(表2では「耐HS性」と記す)の評価〉
耐熱試験、耐湿熱試験及び耐ヒートショック試験を行った後の光学積層体それぞれについて、以下の3段階で耐久性を評価した。
○:浮き、剥れ、発泡等の外観変化がほとんどみられない。
△:浮き、剥れ、発泡等の外観変化がやや目立つ。
×:浮き、剥れ、発泡等の外観変化が顕著に認められる。
(e)リワーク性の評価
上記(b)で作製した粘着剤付き偏光フィルムから、25mm×150mmの試験片を裁断した。この試験片を、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、温度50℃、圧力5kg/cm2(490.3kPa )で20分間オートクレーブ処理を行った。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フィルムを300mm/分の速度で180°方向に剥離し、剥離後のガラス板の表面を観察した。結果を以下の基準で分類し、併せて表2に示した。
○:ガラス板表面に曇り等がほとんど認められない。
△:ガラス板表面に曇り等が認められる。
×:ガラス板表面に粘着剤の剥れ残りが認められる。
Figure 2008176173
本発明の粘着剤付き光学フィルム又はそれをガラス基板に貼り合わせた光学積層体は、大型化しても白抜けが抑制でき、また耐久性にも優れることから、例えば、TN液晶セルやSTN液晶セルなどを有する液晶表示装置に好適に用いることができる。

Claims (10)

  1. 光学フィルムの少なくとも片面に粘着剤層が形成されてなる粘着剤付き光学フィルムであって、該粘着剤層は、
    (A)下式(I)
    Figure 2008176173
    (式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は、それぞれ炭素数1〜10のアルコキシ基で置換されていてもよい炭素数1〜14のアルキル基又はアラルキル基を表す)
    で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分とし、さらに、分子内に1個のオレフィン性二重結合と少なくとも1個のカルボキシル基とを有する不飽和カルボン酸に由来する構造単位を含み、重量平均分子量(Mw )が 1,400,000〜2,000,000 であり、重量平均分子量(Mw )と数平均分子量(Mn )の比(Mw/Mn)で表される分子量分布が5以下である第一のアクリル樹脂を含有し、前記不飽和カルボン酸に由来する構造単位の含有量が、樹脂全体100重量部に対して 0.5〜10重量部であるアクリル樹脂100重量部、
    (B)イソシアネート系化合物0.05〜5重量部、
    (C)アジリジン系化合物0.01〜0.1重量部、並びに
    (D)分子内に、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基及びアルコキシ基を有するシリコーンオリゴマー0.05〜0.5重量部
    を含有する組成物から形成されていることを特徴とする粘着剤付き光学フィルム。
  2. シリコーンオリゴマー(D)は、下式(II)
    Figure 2008176173
    (式中、R3及びR4はそれぞれ独立に、アルキル基又はフェニル基を表し;
    Xは、メルカプト基、エポキシ基及び(メタ)アクリロイルオキシ基から選ばれる官能基を有する有機基を表し;
    Yは、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、アラルキル基又はアラルキルオキシ基を表す)
    で示される官能基含有シラン化合物とテトラアルコキシシランとのコオリゴマーである請求項1に記載の粘着剤付き光学フィルム。
  3. シリコーンオリゴマー(D)は、分子内に少なくともエトキシ基を有する請求項1に記載の粘着剤付き光学フィルム。
  4. シリコーンオリゴマー(D)は、分子内に少なくともメトキシ基とエトキシ基を有する請求項1に記載の粘着剤付き光学フィルム。
  5. シリコーンオリゴマー(D)を構成する官能基は、メルカプト基である請求項1〜4のいずれかに記載の粘着剤付き光学フィルム。
  6. 光学フィルムは、アセチルセルロース系保護フィルム/ポリビニルアルコール系偏光子/アセチルセルロース系保護フィルムの構成からなる偏光フィルムを含み、その外側に前記粘着剤層が形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の粘着剤付き光学フィルム。
  7. 光学フィルムは、非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルム/ポリビニルアルコール系偏光子/保護フィルムの構成からなる偏光フィルムを含み、その非晶性環状ポリオレフィン系樹脂フィルムの外側に前記粘着剤層が形成されている請求項1〜5のいずれかにに記載の粘着剤付き光学フィルム。
  8. 粘着剤層は、10〜20μm の厚みを有する請求項1〜7のいずれかに記載の粘着剤付き光学フィルム。
  9. 粘着剤層の表面に剥離フィルムが貼着されている請求項1〜8のいずれかに記載の粘着剤付き光学フィルム。
  10. 請求項1〜8のいずれかに記載の粘着剤付き光学フィルムが、その粘着剤層側でガラス基板に貼合されてなることを特徴とする光学積層体。
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