JP2025118170A - Optical member, manufacturing method thereof, and optical device using said optical member - Google Patents
Optical member, manufacturing method thereof, and optical device using said optical memberInfo
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Abstract
Description
本発明は、光学部材およびその製造方法、ならびに該光学部材を用いた光学デバイスに関する。 The present invention relates to an optical member, a method for manufacturing the same, and an optical device using the optical member.
導光板に低屈折率層を形成し、導光板中に導光させる光を光学的にアイソレーション化して、外部因子(例えば、導光板のキズ、汚れ)の影響を極力少なくして導光する技術が知られている。例えば、導光板に粘着剤層を介して低屈折率層が積層された光学シートが知られている。このような技術によれば、粘着剤層に起因する色シフトおよび/または散乱が生じ、導光ロスが生じる場合がある。このような問題を解決するために、導光板に低屈折率層を直接積層する技術が検討されている。しかし、導光板に低屈折率層を直接積層すると、低屈折率層の強度が低いため、積層体の強度としても低くなるという問題がある。 A technology is known in which a low-refractive index layer is formed on a light guide plate to optically isolate the light being guided through the light guide plate, thereby guiding the light while minimizing the effects of external factors (e.g., scratches or dirt on the light guide plate). For example, an optical sheet is known in which a low-refractive index layer is laminated on a light guide plate via an adhesive layer. However, this technology can cause color shift and/or scattering due to the adhesive layer, resulting in light guide loss. To solve this problem, a technology is being considered in which a low-refractive index layer is laminated directly on the light guide plate. However, laminating a low-refractive index layer directly on the light guide plate results in a problem in that the strength of the laminate is also low due to the low strength of the low-refractive index layer.
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、導光板と低屈折率層とを有し、積層体として十分な強度を有し、かつ、優れた導光性能を有する光学部材を提供することにある。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its main objective is to provide an optical component that has a light guide plate and a low refractive index layer, has sufficient strength as a laminate, and has excellent light guide performance.
[1]本発明の実施形態による光学部材は、導光板と;該導光板の一方の主面に設けられた低屈折率層と;該低屈折率層の導光板と反対側に設けられた、貯蔵弾性率が0.01MPa~10MPaの応力緩和層と;該応力緩和層の低屈折率層と反対側に設けられた、引張弾性率が20MPa以上の保護層と;を有する。
[2]上記[1]において、上記低屈折率層の屈折率は1.25以下である。
[3]上記[1]または[2]において、上記低屈折率層の厚みは5μm以下である。
[4]上記[1]から[3]のいずれかにおいて、上記低屈折率層のヘイズは5%未満である。
[5]上記[1]から[4]のいずれかにおいて、上記低屈折率層は上記導光板に直接積層されている。
[6]上記[1]から[5]のいずれかにおいて、上記応力緩和層の貯蔵弾性率は0.08MPa~0.20MPaであり、厚みは5μm~20μmである。
[7]本発明の別の局面によれば、光学デバイスが提供される。該光学デバイスは、上記[1]から[6]のいずれかの光学部材を含む。
[8]上記[7]において、上記光学デバイスは、ARグラス用デバイス、MRグラス用デバイス、VRグラス用デバイス、照明装置用デバイス、または、画像表示装置のバックライトユニットから選択される。
[9]本発明のさらに別の局面によれば、上記[1]から[6]のいずれかの光学部材の製造方法が提供される。該製造方法は、第1の基材に低屈折率層を形成し、第1の積層体を作製する工程と;該第1の積層体の低屈折率層に、応力緩和層および第2の基材をこの順に設け、光学積層体を作製する工程と;該光学積層体から該第1の基材を剥離する工程と;該低屈折率層と導光板とが隣接するようにして、該第1の基材を剥離した該光学積層体と導光板とを積層する工程と;を含む。
[10]上記[9]において、上記製造方法は、上記第1の基材を剥離した光学積層体と導光板とを直接積層することを含む。
[1] An optical member according to an embodiment of the present invention includes a light guide plate; a low refractive index layer provided on one main surface of the light guide plate; a stress relaxation layer provided on the side of the low refractive index layer opposite the light guide plate, the stress relaxation layer having a storage modulus of 0.01 MPa to 10 MPa; and a protective layer provided on the side of the stress relaxation layer opposite the low refractive index layer, the protective layer having a tensile modulus of 20 MPa or more.
[2] In the above [1], the refractive index of the low refractive index layer is 1.25 or less.
[3] In the above [1] or [2], the low refractive index layer has a thickness of 5 μm or less.
[4] In any one of the above [1] to [3], the haze of the low refractive index layer is less than 5%.
[5] In any one of the above [1] to [4], the low refractive index layer is directly laminated on the light guide plate.
[6] In any one of the above [1] to [5], the stress relaxation layer has a storage modulus of 0.08 MPa to 0.20 MPa and a thickness of 5 μm to 20 μm.
[7] According to another aspect of the present invention, there is provided an optical device, the optical device including the optical member according to any one of [1] to [6] above.
[8] In the above [7], the optical device is selected from a device for AR glasses, a device for MR glasses, a device for VR glasses, a device for a lighting device, or a backlight unit of an image display device.
[9] According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method for producing an optical member according to any one of [1] to [6] above. The method includes the steps of forming a low refractive index layer on a first substrate to produce a first laminate, providing a stress relief layer and a second substrate in this order on the low refractive index layer of the first laminate to produce an optical laminate, peeling the first substrate from the optical laminate, and laminating the optical laminate from which the first substrate has been peeled and a light guide plate so that the low refractive index layer and the light guide plate are adjacent to each other.
[10] In the above [9], the manufacturing method includes directly laminating the optical laminate from which the first base material has been peeled and a light guide plate.
本発明の実施形態によれば、導光板と低屈折率層とを有し、積層体として十分な強度を有し、かつ、優れた導光性能を有する光学部材を実現することができる。 According to an embodiment of the present invention, an optical component can be realized that has a light guide plate and a low refractive index layer, has sufficient strength as a laminate, and has excellent light guide performance.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、見やすくするために、図面は模式的に表されており、図面における光学部材の各構成要素の厚み、サイズならびに構成要素間の厚み等の相互の比率は、実際とは異なっている。 Embodiments of the present invention are described below, but the present invention is not limited to these embodiments. For clarity, the drawings are schematic, and the thickness and size of each component of the optical element, as well as the relative thicknesses and other proportions between components, may differ from the actual figures.
A.光学部材の全体構成
図1は、本発明の1つの実施形態による光学部材の概略断面図である。図示例の光学部材100は、導光板10と、導光板10の一方の主面(図示例では上側の主面)に設けられた低屈折率層20と、低屈折率層20の導光板10と反対側に設けられた応力緩和層30と、応力緩和層30の低屈折率層20と反対側に設けられた保護層40と、を有する。本発明の実施形態においては、応力緩和層の貯蔵弾性率は0.01MPa~10MPaであり、保護層の引張弾性率は20MPa以上である。このような構成であれば、接着剤も粘着剤も介さずに導光板に低屈折率層が積層されている構成において、積層体としての強度を十分なものとすることができる。このような効果は、応力緩和層を低屈折率層の導光板と反対側に設けることにより顕著なものとなり得る。接着剤も粘着剤も介さずに導光板に低屈折率層が積層されている構成は、粘着剤等に起因する色シフトおよび/または散乱を抑制し、結果として導光ロスを抑制し、優れた導光性能を実現し得る。したがって、本発明の実施形態によれば、導光板と低屈折率層とを有し、積層体として十分な強度を有し、かつ、優れた導光性能を有する光学部材を実現し得る。さらに、応力緩和層の貯蔵弾性率および保護層の引張弾性率を上記のような範囲とすることにより、本発明の実施形態による効果を顕著なものとすることができる。
A. Overall Configuration of the Optical Element FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical element according to one embodiment of the present invention. The illustrated optical element 100 includes a light guide plate 10, a low-refractive index layer 20 provided on one major surface of the light guide plate 10 (the upper major surface in the illustrated example), a stress relief layer 30 provided on the side of the low-refractive index layer 20 opposite the light guide plate 10, and a protective layer 40 provided on the side of the stress relief layer 30 opposite the low-refractive index layer 20. In an embodiment of the present invention, the storage modulus of the stress relief layer is 0.01 MPa to 10 MPa, and the tensile modulus of the protective layer is 20 MPa or greater. With this configuration, a low-refractive index layer is laminated on a light guide plate without the use of an adhesive or pressure-sensitive adhesive, thereby ensuring sufficient strength as a laminate. This effect can be enhanced by providing a stress relief layer on the low-refractive index layer opposite the light guide plate. A configuration in which a low refractive index layer is laminated on a light guide plate without the use of an adhesive or pressure-sensitive adhesive can suppress color shift and/or scattering caused by the adhesive or the like, thereby suppressing light guide loss and achieving excellent light guide performance. Therefore, according to an embodiment of the present invention, an optical component can be realized that has a light guide plate and a low refractive index layer, has sufficient strength as a laminate, and has excellent light guide performance. Furthermore, by setting the storage modulus of the stress relaxation layer and the tensile modulus of the protective layer within the above-mentioned ranges, the effects of the embodiment of the present invention can be made significant.
低屈折率層20は、代表的には、導光板10に直接積層されている。本明細書において「直接積層」とは、接着剤層も粘着剤層も介さずに2つの構成要素(ここでは、低屈折率層および導光板)が積層されていることを意味する。ここで、「直接積層」は、図示例のように低屈折率層20が密着補助層50を介して導光板10に積層されている場合も包含する。密着補助層は、代表的にはシランカップリング剤を含み、後述するように、形成された密着補助層自体は接着機能も粘着機能も有さない。さらに、これも後述するように、密着補助層の厚みは非常に小さく、層として明確に認識されない場合がある。したがって、図示例のような形態も「直接積層」に包含され得る。なお、密着補助層を設けることにより、光学部材の導光性能を損なうことなく、さらに優れた強度が実現され得る。 The low-refractive index layer 20 is typically laminated directly onto the light guide plate 10. In this specification, "direct lamination" refers to lamination of two components (here, the low-refractive index layer and the light guide plate) without an adhesive or pressure-sensitive adhesive layer. Here, "direct lamination" also encompasses the case in which the low-refractive index layer 20 is laminated onto the light guide plate 10 via an adhesion aid layer 50, as in the illustrated example. The adhesion aid layer typically contains a silane coupling agent, and as described below, the formed adhesion aid layer itself does not have any adhesive or pressure-sensitive adhesive properties. Furthermore, as also described below, the adhesion aid layer may be so thin that it is not clearly recognizable as a layer. Therefore, the configuration shown in the illustrated example can also be included in the "direct lamination" category. Incidentally, providing an adhesion aid layer can achieve even greater strength without impairing the light guide performance of the optical component.
光学部材の全光線透過率は、好ましくは60%以上99%以下であり、より好ましくは70%以上98%以下であり、さらに好ましくは80%以上97%以下である。また、光学部材のヘイズは、好ましくは0.05%以上3%以下であり、より好ましくは0.1%以上2.5%以下であり、さらに好ましくは0.2%以上2%以下である。本発明の実施形態によれば、光学部材全体として優れた透明性を実現することができる。その結果、光学部材は、ARグラス、MRグラスおよびVRグラス(以下、これらをまとめて「ARグラス等」と称する場合がある)に好適に用いられ得る。なお、「AR」は「Augmented Reality(拡張現実)」の略称であり、「MR」は「Mixed Reality(複合現実)」の略称であり、「VR」は「Virtual Reality(仮想現実)」の略称である。 The total light transmittance of the optical element is preferably 60% to 99%, more preferably 70% to 98%, and even more preferably 80% to 97%. The haze of the optical element is preferably 0.05% to 3%, more preferably 0.1% to 2.5%, and even more preferably 0.2% to 2%. According to an embodiment of the present invention, excellent transparency can be achieved for the entire optical element. As a result, the optical element can be suitably used for AR glasses, MR glasses, and VR glasses (hereinafter, these may be collectively referred to as "AR glasses, etc."). "AR" is an abbreviation for "Augmented Reality," "MR" is an abbreviation for "Mixed Reality," and "VR" is an abbreviation for "Virtual Reality."
光学部材は、長尺状であってもよく、枚葉状であってもよい。長尺状の光学部材は、代表的にはロール状に巻回可能である。 The optical element may be in a long or sheet form. A long optical element can typically be wound into a roll.
以下、光学部材の構成要素について詳細に説明する。 The components of the optical element are described in detail below.
B.導光板
導光板10は、代表的には、導光板に入射した光が全反射を利用して導光板内を伝搬し、所定の位置で所定の方向に出射するよう構成されている。導光板は、ガラスで構成されてもよく樹脂で構成されてもよい。樹脂としては、熱可塑性樹脂、反応性樹脂(例えば、紫外線、可視光線、赤外線などの非電離放射線硬化性樹脂)が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、環状オレフィンコポリマーやシクロオレフィン樹脂等のCOC樹脂やCOP樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする樹脂、透明ポリイミド樹脂が挙げられる。反応性樹脂としては、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シリコン系、エンチオール系などの非電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
B. Light Guide Plate The light guide plate 10 is typically configured so that light incident on the light guide plate propagates through the light guide plate using total reflection and exits in a predetermined direction at a predetermined position. The light guide plate may be made of glass or resin. Examples of resins include thermoplastic resins and reactive resins (e.g., non-ionizing radiation-curable resins such as ultraviolet, visible light, and infrared radiation). Examples of thermoplastic resins include COC resins and COP resins such as cyclic olefin copolymers and cycloolefin resins, acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), resins containing one or more of styrene resins, polycarbonate (PC) resins, polyethylene terephthalate (PET) resins, and acrylonitrile resins as main components, and transparent polyimide resins. Examples of reactive resins include non-ionizing radiation-curable resins such as acrylic, epoxy, urethane, silicone, and enethiol resins.
導光板の屈折率は、好ましくは1.4~2.5であり、より好ましくは1.5~2.4であり、さらに好ましくは1.6~2.3である。屈折率がこのような範囲であれば、良好な外部からの光入射、良好な外部への光出射、および良好な導光板内部での全反射を実現することができる。 The refractive index of the light guide plate is preferably 1.4 to 2.5, more preferably 1.5 to 2.4, and even more preferably 1.6 to 2.3. A refractive index within this range can achieve good light input from the outside, good light output to the outside, and good total reflection within the light guide plate.
C.低屈折率層
低屈折率層20は、代表的には、内部に空隙を有する。低屈折率層の空隙率は、好ましくは35体積%以上であり、より好ましくは38体積%以上であり、特に好ましくは40体積%以上である。空隙率がこのような範囲であれば、屈折率が特に低い低屈折率層を形成することができる。低屈折率層の空隙率の上限は、例えば90体積%以下であり、好ましくは75体積%以下である。空隙率がこのような範囲であれば、強度に優れる低屈折率層を形成することができる。空隙率は、エリプソメーターで測定した屈折率の値から、Lorentz‐Lorenz’s formula(ローレンツ-ローレンツの式)より空隙率を算出された値である。
C. Low Refractive Index Layer The low refractive index layer 20 typically has voids therein. The porosity of the low refractive index layer is preferably 35 vol% or more, more preferably 38 vol% or more, and particularly preferably 40 vol% or more. If the porosity is within this range, a low refractive index layer with a particularly low refractive index can be formed. The upper limit of the porosity of the low refractive index layer is, for example, 90 vol% or less, preferably 75 vol% or less. If the porosity is within this range, a low refractive index layer with excellent strength can be formed. The porosity is a value calculated from the refractive index measured with an ellipsometer using the Lorentz-Lorenz formula.
低屈折率層の屈折率は、例えば1.25以下であり、好ましくは1.23以下であり、より好ましくは1.22以下であり、さらに好ましくは1.20以下であり、特に好ましくは1.19以下である。一方、低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.05以上であり、より好ましくは1.08以上であり、さらに好ましくは1.10以上である。このような屈折率を有する低屈折率層を導光板の主面に設けることにより、導光板の光学特性に実質的な影響を与えることなく導光ロスを抑制し、優れた導光性能を実現することができる。さらに、低屈折率層は後述するように非常に薄くすることができるので、光学部材(結果として、ARグラス等)の薄型軽量化に貢献することができる。また、低屈折率層の屈折率が上記のような範囲であれば、所定の機械的強度を確保することができ、破損が抑制され得る。屈折率は、特に断らない限り、波長550nmにおいて測定した屈折率または他波長での測定値と屈折率波長分散から550nm値に換算した屈折率をいう。屈折率は、後述の実施例の「(1)低屈折率層の屈折率」に記載の方法によって測定された値である。 The refractive index of the low-refractive index layer is, for example, 1.25 or less, preferably 1.23 or less, more preferably 1.22 or less, even more preferably 1.20 or less, and particularly preferably 1.19 or less. On the other hand, the refractive index of the low-refractive index layer is preferably 1.05 or more, more preferably 1.08 or more, and even more preferably 1.10 or more. By providing a low-refractive index layer having such a refractive index on the main surface of the light guide plate, light guide loss can be suppressed without substantially affecting the optical characteristics of the light guide plate, achieving excellent light guide performance. Furthermore, as described below, the low-refractive index layer can be made very thin, contributing to the thinning and weight reduction of optical components (e.g., AR glass). Furthermore, if the refractive index of the low-refractive index layer is within the above range, a predetermined mechanical strength can be ensured and breakage can be suppressed. Unless otherwise specified, the refractive index refers to the refractive index measured at a wavelength of 550 nm or the refractive index converted to a 550 nm value using measurements at other wavelengths and the refractive index wavelength dispersion. The refractive index is a value measured by the method described in "(1) Refractive Index of the Low-Refractive Index Layer" in the Examples section below.
低屈折率層の全光線透過率は、好ましくは85%~99%であり、より好ましくは87%~98%であり、さらに好ましくは89%~97%である。このような屈折率を有する低屈折率層を導光板の主面に設けることにより、上記の屈折率による効果を発現しつつ、優れた透明性を確保することができる。その結果、光学部材はARグラス等に好適に用いられ得る。 The total light transmittance of the low refractive index layer is preferably 85% to 99%, more preferably 87% to 98%, and even more preferably 89% to 97%. By providing a low refractive index layer with such a refractive index on the main surface of the light guide plate, it is possible to achieve the effects of the refractive index described above while ensuring excellent transparency. As a result, the optical element can be suitably used in AR glass, etc.
低屈折率層のヘイズは、例えば5%未満であり、好ましくは3%未満である。一方、ヘイズは、例えば0.05%以上であり、好ましくは0.1%以上である。このようなヘイズを有する低屈折率層を導光板の主面に設けることにより、上記の屈折率による効果を発現しつつ、優れた透明性を確保することができる。その結果、光学部材はARグラス等に好適に用いられ得る。ヘイズは、例えば、以下のような方法により測定できる。
50mm×50mmのガラス上に低屈折率層を形成し、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所社製:HM-150)にセットしてヘイズを測定する。ヘイズ値については、以下の式より算出する。
ヘイズ(%)=[拡散透過率(%)/全光線透過率(%)]×100(%)
The haze of the low refractive index layer is, for example, less than 5%, preferably less than 3%. Meanwhile, the haze is, for example, 0.05% or more, preferably 0.1% or more. By providing a low refractive index layer having such a haze on the main surface of a light guide plate, it is possible to ensure excellent transparency while achieving the effects of the refractive index described above. As a result, the optical member can be suitably used in AR glasses and the like. The haze can be measured, for example, by the following method.
A low refractive index layer is formed on a 50 mm x 50 mm glass sheet, and the sheet is set in a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.) to measure the haze. The haze value is calculated using the following formula:
Haze (%) = [Diffuse transmittance (%) / Total light transmittance (%)] × 100 (%)
低屈折率層の厚みは、好ましくは5μm以下であり、より好ましくは4μm以下であり、さらに好ましくは3μm以下であり、特に好ましくは2μm以下であり、とりわけ好ましくは1.5μm以下である。一方、低屈折率層の厚みは、好ましくは300nm以上であり、より好ましくは400nm以上であり、さらに好ましくは500nm以上である。低屈折率層の厚みがこのような範囲であれば、優れた透明性を確保しつつ、光漏れを良好に抑制することができる。 The thickness of the low refractive index layer is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, even more preferably 3 μm or less, particularly preferably 2 μm or less, and especially preferably 1.5 μm or less. On the other hand, the thickness of the low refractive index layer is preferably 300 nm or more, more preferably 400 nm or more, and even more preferably 500 nm or more. If the thickness of the low refractive index layer is within this range, excellent transparency can be ensured while light leakage can be effectively suppressed.
低屈折率層の導光板側(製造過程においては、後述する第1の基材側)の表面粗さRzは、好ましくは200nm以下であり、より好ましくは100nm以下であり、さらに好ましくは50nm以下である。当該表面粗さは、第1の基材の低屈折率層と接触する側の表面粗さがほぼそのまま転写される形となるので、低屈折率層形成用材料の第1の基材への塗工時に上記表面粗さが決定され得る。低屈折率層の表面粗さRzがこのような範囲であれば、後述する光学部材の製造方法において、低屈折率層と導光板との密着性が充分に確保され得る。その結果、低屈折率層が破損することなく第1の基材が適切に剥離され得る。なお、Rzは、JIS B 0601に基づく最大高さをいう。 The surface roughness Rz of the low refractive index layer on the light guide plate side (the first substrate side described below during the manufacturing process) is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably 50 nm or less. This surface roughness is a nearly direct transfer of the surface roughness of the first substrate side that comes into contact with the low refractive index layer, so the surface roughness can be determined when the low refractive index layer-forming material is applied to the first substrate. If the surface roughness Rz of the low refractive index layer is within this range, sufficient adhesion between the low refractive index layer and the light guide plate can be ensured during the optical component manufacturing method described below. As a result, the first substrate can be properly peeled off without damaging the low refractive index layer. Note that Rz refers to the maximum height based on JIS B 0601.
低屈折率層は、上記所望の特性を有する限りにおいて、任意の適切な構成が採用され得る。低屈折率層は、好ましくは塗布または印刷等により形成され得る。低屈折率層を構成する材料としては、例えば、国際公開第2004/113966号、特開2013-254183号公報、および特開2012-189802号公報に記載の材料を採用し得る。代表例としては、ケイ素化合物が挙げられる。ケイ素化合物としては、例えば、シリカ系化合物;加水分解性シラン類、ならびにその部分加水分解物および脱水縮合物;シラノール基を含有するケイ素化合物;ケイ酸塩を酸やイオン交換樹脂に接触させることにより得られる活性シリカが挙げられる。有機ポリマー;重合性モノマー(例えば、(メタ)アクリル系モノマー、およびスチレン系モノマー);硬化性樹脂(例えば、(メタ)アクリル系樹脂、フッ素含有樹脂、およびウレタン樹脂)も挙げられる。これらの材料は、単独で用いてもよく組み合わせて用いてもよい。低屈折率層は、このような材料の溶液または分散液を塗布または印刷等することにより形成され得る。 The low-refractive index layer may have any suitable configuration as long as it has the desired properties. The low-refractive index layer is preferably formed by coating or printing. Materials for the low-refractive index layer include those described in International Publication No. 2004/113966, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-254183, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-189802. Representative examples include silicon compounds. Examples of silicon compounds include silica-based compounds; hydrolyzable silanes and their partial hydrolyzates and dehydration condensates; silicon compounds containing silanol groups; and activated silica obtained by contacting silicates with acids or ion-exchange resins. Other examples include organic polymers; polymerizable monomers (e.g., (meth)acrylic monomers and styrene-based monomers); and curable resins (e.g., (meth)acrylic resins, fluorine-containing resins, and urethane resins). These materials may be used alone or in combination. The low refractive index layer can be formed by applying or printing a solution or dispersion of such a material.
低屈折率層における空隙(孔)のサイズは、空隙(孔)の長軸の直径および短軸の直径のうち、長軸の直径を指すものとする。空隙(孔)のサイズは、例えば、2nm~500nmである。空隙(孔)のサイズは、例えば2nm以上であり、好ましくは5nm以上であり、より好ましくは10nm以上であり、さらに好ましくは20nm以上である。一方、空隙(孔)のサイズは、例えば500nm以下であり、好ましくは200nm以下であり、より好ましくは100nm以下である。空隙(孔)のサイズの範囲は、例えば2nm~500nmであり、好ましくは5nm~500nmであり、より好ましくは10nm~200nmであり、さらに好ましくは20nm~100nmである。空隙(孔)のサイズは、目的および用途等に応じて、所望のサイズに調整することができる。空隙(孔)のサイズは、BET試験法により定量化できる。 The size of the voids (holes) in the low refractive index layer refers to the diameter of the long axis of the voids (holes). The size of the voids (holes) is, for example, 2 nm to 500 nm. The size of the voids (holes) is, for example, 2 nm or more, preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and even more preferably 20 nm or more. On the other hand, the size of the voids (holes) is, for example, 500 nm or less, preferably 200 nm or less, and even more preferably 100 nm or less. The size of the voids (holes) ranges, for example, from 2 nm to 500 nm, preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 200 nm, and even more preferably 20 nm to 100 nm. The size of the voids (holes) can be adjusted to the desired size depending on the purpose and application. The size of the voids (holes) can be quantified using the BET test method.
空隙(孔)のサイズは、BET試験法により定量化できる。具体的には、高精度ガス吸着量測定装(マイクロトラック社製:BELLSORP MINI)のキャピラリに、サンプル(形成された空隙層)を0.1g投入した後、室温で24時間、減圧乾燥を行って、空隙構造内の気体を脱気する。そして、上記サンプルに窒素ガスを吸着させることで吸着等温線を描き、細孔分布を求める。これによって、空隙サイズが評価できる。 The size of the voids (pores) can be quantified using the BET test method. Specifically, 0.1 g of the sample (the formed void layer) is placed into the capillary of a high-precision gas adsorption measurement device (Microtrac's BELLSORP MINI), and then dried under reduced pressure at room temperature for 24 hours to remove the gas from the void structure. Nitrogen gas is then adsorbed onto the sample, and an adsorption isotherm is plotted to determine the pore distribution. This allows the void size to be evaluated.
上記内部に空隙を有する低屈折率層としては、例えば、低屈折率層、および/または空気層を少なくとも一部に有する低屈折率層が挙げられる。低屈折率層は、代表的には、エアロゲル、および/または粒子(例えば、中空微粒子および/または多孔質粒子)を含む。低屈折率層は、好ましくはナノポーラス層(具体的には、90%以上の微細孔の直径が10-1nm~103nmの範囲内の低屈折率層)であり得る。 Examples of the low-refractive-index layer having voids therein include a low-refractive-index layer and/or a low-refractive-index layer having an air layer at least in a portion thereof. The low-refractive-index layer typically contains aerogel and/or particles (e.g., hollow fine particles and/or porous particles). The low-refractive-index layer may preferably be a nanoporous layer (specifically, a low-refractive-index layer in which 90% or more of the micropores have a diameter in the range of 10-1 nm to 103 nm).
上記粒子としては、任意の適切な粒子を採用し得る。粒子は、代表的には、シリカ系化合物からなる。粒子の形状としては、例えば、球状、板状、針状、ストリング状、およびブドウの房状が挙げられる。ストリング状の粒子としては、例えば、球状、板状、または針状の形状を有する複数の粒子が数珠状に連なった粒子、短繊維状の粒子(例えば、特開2001-188104号公報に記載の短繊維状の粒子)、およびこれらの組み合わせが挙げられる。ストリング状の粒子は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。ブドウの房状の粒子としては、例えば、球状、板状、および針状の粒子が複数凝集してブドウの房状になったものが挙げられる。粒子の形状は、例えば透過電子顕微鏡で観察することによって確認できる。 Any suitable particles may be used as the particles. Particles are typically made of silica-based compounds. Examples of particle shapes include spherical, plate-like, needle-like, string-like, and bunch-of-grapes shapes. Examples of string-like particles include particles consisting of multiple spherical, plate-like, or needle-like particles strung together like beads, short fiber-like particles (such as the short fiber-like particles described in JP 2001-188104 A), and combinations thereof. String-like particles may be linear or branched. Examples of bunch-of-grapes-like particles include particles consisting of multiple spherical, plate-like, and needle-like particles agglomerated to form a bunch of grapes. The particle shape can be confirmed by observation with a transmission electron microscope, for example.
以下、低屈折率層の具体的な構成の一例について説明する。本実施形態の低屈折率層は、微細な空隙構造を形成する一種類または複数種類の構成単位からなり、該構成単位同士が触媒作用を介して化学的に結合している。構成単位の形状としては、例えば、粒子状、繊維状、棒状、平板状が挙げられる。構成単位は、1つの形状のみを有していてもよく、2つ以上の形状を組み合わせて有していてもよい。以下においては、主として、低屈折率層が、上記微細孔粒子どうしが化学的に結合している多孔体の空隙層である場合について説明する。 Below, an example of a specific configuration of the low refractive index layer will be described. The low refractive index layer of this embodiment is composed of one or more types of structural units that form a fine void structure, and these structural units are chemically bonded to each other via catalytic action. Examples of the shape of the structural units include particulate, fibrous, rod-like, and flat plate-like. The structural units may have only one shape, or may have a combination of two or more shapes. Below, we will mainly describe the case where the low refractive index layer is a porous void layer in which the above-mentioned fine pore particles are chemically bonded to each other.
このような空隙層は、空隙層形成工程において、例えば微細孔粒子どうしを化学的に結合させることにより形成され得る。なお、本発明の実施形態において「粒子」(例えば、上記微細孔粒子)の形状は特に限定されず、例えば球状でもよく他の形状でもよい。また、本発明の実施形態において、上記微細孔粒子は、例えば、ゾルゲル数珠状粒子、ナノ粒子(中空ナノシリカ・ナノバルーン粒子)、ナノ繊維等であってもよい。微細孔粒子は、代表的には無機物を含む。無機物の具体例としては、ケイ素(Si)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。1つの実施形態においては、上記微細孔粒子は、例えばケイ素化合物の微細孔粒子であり、上記多孔体は、例えばシリコーン多孔体である。上記ケイ素化合物の微細孔粒子は、例えば、ゲル状シリカ化合物の粉砕体を含む。また、低屈折率層および/または空気層を少なくとも一部に有する低屈折率層の別形態としては、例えば、ナノファイバー等の繊維状物質からなり、該繊維状物質が絡まり合い空隙が形成されて層を成している空隙層がある。このような空隙層の製造方法は特に限定されず、例えば、上記微細孔粒子どうしが化学的に結合している多孔体の空隙層の場合と同様である。さらに別の形態としては、中空ナノ粒子やナノクレイを用いた空隙層、中空ナノバルーンやフッ化マグネシウムを用いて形成した空隙層が挙げられる。空隙層は、単一の構成物質からなる空隙層であってもよいし、複数の構成物質からなる空隙層であってもよい。空隙層は、単一の上記形態で構成されていてもよく、複数の上記形態を含んで構成されていてもよい。 Such a void layer can be formed, for example, by chemically bonding microporous particles together during the void layer formation process. In embodiments of the present invention, the shape of the "particles" (e.g., the microporous particles) is not particularly limited and may be, for example, spherical or another shape. In embodiments of the present invention, the microporous particles may be, for example, sol-gel beaded particles, nanoparticles (hollow nanosilica/nanoballoon particles), nanofibers, etc. Microporous particles typically include inorganic materials. Specific examples of inorganic materials include silicon (Si), magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti), zinc (Zn), and zirconium (Zr). These may be used alone or in combination of two or more. In one embodiment, the microporous particles are, for example, microporous particles of a silicon compound, and the porous body is, for example, a silicone porous body. The microporous particles of the silicon compound include, for example, a pulverized gel silica compound. Another example of a low refractive index layer and/or a low refractive index layer having an air layer at least partially therein is a void layer made of a fibrous material such as nanofibers, which are entangled to form voids and form a layer. The method for producing such a void layer is not particularly limited, and can be the same as that for the void layer of a porous material in which microporous particles are chemically bonded to each other. Further examples include void layers made of hollow nanoparticles or nanoclay, and void layers made of hollow nanoballoons or magnesium fluoride. The void layer may be made of a single constituent material, or a void layer made of multiple constituent materials. The void layer may be made of a single constituent material, or may be made of multiple constituent materials.
本実施形態においては、多孔体の多孔質構造は、例えば、孔構造が連続した連泡構造体であり得る。連泡構造体とは、例えば上記シリコーン多孔体において、三次元的に孔構造が連なっていることを意味し、孔構造の内部空隙が連続している状態ともいえる。多孔質体が連泡構造を有することにより、空隙率を高めることが可能である。ただし、中空シリカのような独泡粒子(個々に孔構造を有する粒子)を使用する場合には、連泡構造を形成できない。一方、例えばシリカゾル粒子(ゾルを形成するゲル状ケイ素化合物の粉砕物)を使用する場合、当該粒子が三次元の樹状構造を有するために、塗布膜(ゲル状ケイ素化合物の粉砕物を含むゾルの塗布膜)中で当該樹状粒子が沈降および堆積することで、容易に連泡構造を形成することが可能である。低屈折率層は、より好ましくは、連泡構造が複数の細孔分布を含むモノリス構造を有する。モノリス構造は、例えば、ナノサイズの微細な空隙が存在する構造と、同ナノ空隙が集合した連泡構造とを含む階層構造を意味する。モノリス構造を形成する場合、例えば、微細な空隙で膜強度を付与しつつ、粗大な連泡空隙で高い空隙率を付与し、膜強度と高空隙率とを両立することができる。このようなモノリス構造は、好ましくは、シリカゾル粒子に粉砕する前段階のゲル(ゲル状ケイ素化合物)において、生成する空隙構造の細孔分布を制御することにより形成され得る。また例えば、ゲル状ケイ素化合物を粉砕する際、粉砕後のシリカゾル粒子の粒度分布を所望のサイズに制御することにより、モノリス構造を形成することができる。 In this embodiment, the porous structure of the porous body may be, for example, an open-cell structure, in which the pores are interconnected. An open-cell structure refers to a three-dimensionally interconnected pore structure, such as in the silicone porous body described above, and can also be described as a state in which the internal voids of the pore structure are interconnected. Having an open-cell structure in a porous body can increase the porosity. However, when closed-cell particles (particles with individual pore structures) such as hollow silica are used, an open-cell structure cannot be formed. On the other hand, when silica sol particles (pulverized gel-like silicon compound that forms a sol) are used, the particles have a three-dimensional dendritic structure, and the dendritic particles settle and deposit in the coating film (coated film of a sol containing the pulverized gel-like silicon compound), thereby easily forming an open-cell structure. The low refractive index layer more preferably has a monolithic structure in which the open-cell structure includes a distribution of multiple pores. The monolithic structure refers to, for example, a hierarchical structure that includes a structure with nano-sized voids and an open-cell structure in which the nano-voids are aggregated. When forming a monolithic structure, for example, it is possible to achieve both membrane strength through fine pores and high porosity through coarse open-cell pores. Such a monolithic structure can be preferably formed by controlling the pore distribution of the resulting pore structure in the gel (gel silicon compound) prior to pulverization into silica sol particles. Furthermore, for example, when pulverizing a gel silicon compound, a monolithic structure can be formed by controlling the particle size distribution of the pulverized silica sol particles to the desired size.
低屈折率層は、例えば上記のようにゲル状化合物の粉砕物を含み、当該粉砕物同士が化学的に結合している。低屈折率層における粉砕物同士の化学的な結合(化学結合)の形態は、特に制限されず、例えば架橋結合、共有結合、水素結合が挙げられる。 The low refractive index layer contains, for example, pulverized gel compounds as described above, with the pulverized particles chemically bonded together. There are no particular limitations on the form of chemical bonding between the pulverized particles in the low refractive index layer, and examples include cross-linking, covalent bonding, and hydrogen bonding.
低屈折率層における上記粉砕物の体積平均粒子径は、例えば10nm以上であり、好ましくは20nm以上であり、より好ましくは30nm以上である。一方、体積平均粒子径は、例えば500nm以下であり、好ましくは400nm以下であり、より好ましくは300nm以下である。体積平均粒子径の範囲は、例えば10nm~500nmであり、好ましくは20nm~400nmであり、より好ましくは30nm~300nmである。粒度分布は、例えば、動的光散乱法、レーザー回折法等の粒度分布評価装置、および走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)等の電子顕微鏡等により測定することができる。なお、体積平均粒子径は、粉砕物の粒度のバラツキの指標であり、具体的にはD10、D50、D90の指標が採用され得、特にD50の指標が粒子径の値として採用され得る。 The volume average particle diameter of the pulverized material in the low refractive index layer is, for example, 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 30 nm or more. On the other hand, the volume average particle diameter is, for example, 500 nm or less, preferably 400 nm or less, and more preferably 300 nm or less. The volume average particle diameter ranges, for example, from 10 nm to 500 nm, preferably from 20 nm to 400 nm, and more preferably from 30 nm to 300 nm. The particle size distribution can be measured, for example, using a particle size distribution evaluation device such as a dynamic light scattering method or a laser diffraction method, or an electron microscope such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The volume average particle diameter is an index of the particle size variation of the pulverized material. Specifically, the D10, D50, and D90 indices can be used, with the D50 in particular being used as the particle size value.
ゲル状化合物の種類は、特に制限されない。ゲル状化合物としては、例えばゲル状ケイ素化合物が挙げられる。 The type of gel compound is not particularly limited. Examples of gel compounds include gel silicon compounds.
また、低屈折率層(空隙層)においては、例えば、含まれるケイ素原子がシロキサン結合していることが好ましい。具体例として、空隙層に含まれる全ケイ素原子のうち、未結合のケイ素原子(つまり、残留シラノール)の割合は、例えば50%未満であり、好ましくは30%以下であり、より好ましくは15%以下である。 Furthermore, in the low refractive index layer (void layer), it is preferable that the silicon atoms contained therein are siloxane-bonded. Specifically, the proportion of unbonded silicon atoms (i.e., residual silanols) among all silicon atoms contained in the void layer is, for example, less than 50%, preferably 30% or less, and more preferably 15% or less.
以下、このような低屈折率層の形成方法の一例について説明する。 An example of a method for forming such a low refractive index layer is described below.
当該方法は、代表的には、導光板上に低屈折率層(空隙層)の前駆体である空隙構造を形成する前駆体形成工程、および、前駆体形成工程後に当該前駆体内部で架橋反応を起こさせる架橋反応工程、を含む。当該方法は、微細孔粒子を含む含有液(以下、「微細孔粒子含有液」または単に「含有液」という場合がある。)を作製する含有液作製工程、および、当該含有液を乾燥させる乾燥工程をさらに含み、前駆体形成工程において、乾燥体中の微細孔粒子どうしを化学的に結合させて前駆体を形成する。含有液は、特に限定されず、例えば、微細孔粒子を含む懸濁液である。なお、以下においては、主として、微細孔粒子がゲル状化合物の粉砕物であり、空隙層がゲル状化合物の粉砕物を含む多孔体(好ましくはシリコーン多孔体)である場合について説明する。ただし、低屈折率層は、微細孔粒子がゲル状化合物の粉砕物以外である場合も、同様に形成することができる。 This method typically includes a precursor formation step of forming a void structure on a light guide plate, which serves as a precursor for a low-refractive index layer (void layer), and a crosslinking reaction step of inducing a crosslinking reaction within the precursor after the precursor formation step. This method also includes a liquid-containing step of preparing a liquid containing microporous particles (hereinafter sometimes referred to as a "microporous particle-containing liquid" or simply "containing liquid") and a drying step of drying the liquid. In the precursor formation step, the microporous particles in the dried body are chemically bonded to form a precursor. The liquid-containing step is not particularly limited and may be, for example, a suspension containing microporous particles. The following description primarily focuses on the case where the microporous particles are a pulverized gel compound and the void layer is a porous body (preferably a silicone porous body) containing the pulverized gel compound. However, the low-refractive index layer can also be formed in a similar manner when the microporous particles are not a pulverized gel compound.
上記の方法によれば、例えば、非常に低い屈折率を有する低屈折率層(空隙層)が形成される。その理由は、例えば以下のように推測される。ただし、当該推測は、低屈折率層の形成方法を限定するものではない。 The above method results in the formation of a low-refractive-index layer (void layer) with an extremely low refractive index. The reason for this is presumed to be as follows. However, this presumption does not limit the method for forming the low-refractive-index layer.
上記粉砕物は、ゲル状ケイ素化合物を粉砕したものであるため、粉砕前のゲル状ケイ素化合物の三次元構造が、三次元基本構造に分散された状態となっている。さらに、上記方法では、ゲル状ケイ素化合物の破砕物を樹脂フィルム上に塗布することで、三次元基本構造に基づく多孔性構造の前駆体が形成される。つまり、上記の方法によれば、ゲル状ケイ素化合物の三次元構造とは異なる、粉砕物の塗布による新たな多孔構造(三次元基本構造)が形成される。このため、最終的に得られる空隙層においては、例えば空気層と同程度に機能する低屈折率を実現することができる。さらに、上記の方法においては、砕物同士を化学的に結合させるため、三次元基本構造が固定化される。このため、最終的に得られる空隙層は、空隙を有する構造であるにもかかわらず、十分な強度と可撓性とを維持することができる。 The above-mentioned pulverized material is obtained by pulverizing a gel-like silicon compound, so the three-dimensional structure of the gel-like silicon compound before pulverization is dispersed throughout the three-dimensional basic structure. Furthermore, in the above-mentioned method, a precursor to a porous structure based on the three-dimensional basic structure is formed by applying the crushed gel-like silicon compound to a resin film. In other words, the above-mentioned method forms a new porous structure (three-dimensional basic structure) by applying the crushed material, which is different from the three-dimensional structure of the gel-like silicon compound. As a result, the finally obtained void layer can achieve a low refractive index that functions to the same extent as an air layer, for example. Furthermore, in the above-mentioned method, the crushed material is chemically bonded to each other, so the three-dimensional basic structure is fixed. Therefore, the finally obtained void layer can maintain sufficient strength and flexibility despite having a void structure.
低屈折率層の具体的な構成および形成方法の詳細は、例えば国際公開第2019/151073号に記載されている。当該公報の記載は、本明細書に参考として援用される。 Details of the specific configuration and formation method of the low refractive index layer are described, for example, in WO 2019/151073, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
D.応力緩和層
応力緩和層30は、代表的には粘着剤で構成され得る。応力緩和層を構成する粘着剤は、代表的には、通常の状態では低屈折率層の空隙に浸透しない程度の硬さを有する。したがって、応力緩和層の23℃における貯蔵弾性率は、例えば0.01MPa(0.1×105Pa)~10MPaであり得る。より詳細には、応力緩和層の23℃における貯蔵弾性率は、好ましくは0.02MPa以上であり、より好ましくは0.04MPa以上であり、さらに好ましくは0.06MPa以上であり、特に好ましくは0.08MPa以上であり、とりわけ好ましくは0.10MPa以上である。貯蔵弾性率の下限がこのような範囲であれば、応力緩和層を構成する粘着剤の低屈折率層に対する悪影響が抑制され、低屈折率層による効果(優れた導光性能)が良好に維持され得る。一方、応力緩和層の23℃における貯蔵弾性率は、好ましくは5MPa以下であり、より好ましくは3MPa以下であり、さらに好ましくは1MPa以下であり、特に好ましくは0.70MPa以下であり、とりわけ好ましくは0.50MPa以下であり、最も好ましくは0.20MPa以下である。貯蔵弾性率の上限がこのような範囲であれば、応力緩和層は、優れた耐久性を有するとともに、外力に対する緩衝機能(クッション機能)を有し、低屈折率層の剥がれおよび/または破損を抑制し得る柔らかさを有し得る。貯蔵弾性率は、JIS K 7244-1「プラスチック-動的機械特性の試験方法」に記載の方法に準拠して、周波数1Hzの条件で、-50℃~150℃の範囲で昇温速度5℃/分で測定した際の、23℃における値を読み取ることにより求められる。
D. Stress Relief Layer The stress relief layer 30 may typically be made of an adhesive. The adhesive constituting the stress relief layer typically has a hardness sufficient to prevent penetration into the voids in the low refractive index layer under normal conditions. Therefore, the storage modulus of the stress relief layer at 23°C may be, for example, 0.01 MPa (0.1 x 10 5 Pa) to 10 MPa. More specifically, the storage modulus of the stress relief layer at 23°C is preferably 0.02 MPa or more, more preferably 0.04 MPa or more, even more preferably 0.06 MPa or more, particularly preferably 0.08 MPa or more, and especially preferably 0.10 MPa or more. When the lower limit of the storage modulus is within this range, the adverse effect of the adhesive constituting the stress relief layer on the low refractive index layer is suppressed, and the effect of the low refractive index layer (excellent light-guiding performance) can be well maintained. On the other hand, the storage modulus of the stress relaxation layer at 23°C is preferably 5 MPa or less, more preferably 3 MPa or less, even more preferably 1 MPa or less, particularly preferably 0.70 MPa or less, particularly preferably 0.50 MPa or less, and most preferably 0.20 MPa or less. If the upper limit of the storage modulus is within this range, the stress relaxation layer will have excellent durability and a buffering function (cushioning function) against external forces, and will have a softness that can suppress peeling and/or damage of the low refractive index layer. The storage modulus can be determined by reading the value at 23°C when measured at a frequency of 1 Hz, in the range of -50°C to 150°C, at a heating rate of 5°C/min, in accordance with the method described in JIS K 7244-1 "Plastics - Testing methods for dynamic mechanical properties."
応力緩和層のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは0℃以下であり、より好ましくは-100℃~-5℃であり、さらに好ましくは-90℃~-10℃である。応力緩和層のTgがこのような範囲であれば、貯蔵弾性率を上記のような範囲とすることによる効果と同様に、優れた緩衝機能と優れた導光性能とを両立し得る応力緩和層が実現され得る。 The glass transition temperature (Tg) of the stress relaxation layer is preferably 0°C or below, more preferably -100°C to -5°C, and even more preferably -90°C to -10°C. If the Tg of the stress relaxation layer is within this range, a stress relaxation layer that can achieve both excellent buffering functionality and excellent light-guiding performance can be achieved, similar to the effect achieved by setting the storage modulus within the above range.
応力緩和層を構成する粘着剤としては、上記のような特性を有する限りにおいて任意の適切な粘着剤が用いられ得る。粘着剤としては、代表的には、アクリル系粘着剤(アクリル系粘着剤組成物)が挙げられる。アクリル系粘着剤組成物は、代表的には、(メタ)アクリル系ポリマーを主成分(ベースポリマー)として含む。(メタ)アクリル系ポリマーは、粘着剤組成物の固形分中、例えば50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上の割合で粘着剤組成物に含有され得る。(メタ)アクリル系ポリマーは、モノマー単位としてアルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有する。なお、(メタ)アクリレートはアクリレートおよび/またはメタクリレートをいう。アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基としては、例えば、1個~18個の炭素原子を有する直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。当該アルキル基の平均炭素数は、好ましくは3個~9個である。(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート以外に、カルボキシル基含有モノマー、ヒドロキシル基含有モノマー、アミド基含有モノマー、芳香環含有(メタ)アクリレート、複素環含有(メタ)アクリレート等のコモノマーが挙げられる。コモノマーは、好ましくはヒドロキシル基含有モノマーおよび/または複素環含有(メタ)アクリレートであり、より好ましくはN-アクリロイルモルホリンである。アクリル系粘着剤組成物は、好ましくは、シランカップリング剤および/または架橋剤を含有し得る。シランカップリング剤としては、例えばエポキシ基含有シランカップリング剤が挙げられる。架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤が挙げられる。このような応力緩和層またはアクリル系粘着剤組成物の詳細は、例えば特許第4140736号に記載されており、当該特許公報の記載は本明細書に参考として援用される。 Any suitable adhesive may be used for the stress relief layer as long as it has the above-described properties. A typical example of an adhesive is an acrylic adhesive (acrylic adhesive composition). An acrylic adhesive composition typically contains a (meth)acrylic polymer as the main component (base polymer). The (meth)acrylic polymer may be contained in the adhesive composition in an amount of, for example, 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more of the solid content of the adhesive composition. The (meth)acrylic polymer contains alkyl (meth)acrylate as a monomer unit as the main component. (Meth)acrylate refers to acrylate and/or methacrylate. Examples of the alkyl group of the alkyl (meth)acrylate include linear or branched alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms. The average carbon number of the alkyl group is preferably 3 to 9. Monomers constituting the (meth)acrylic polymer include, in addition to alkyl (meth)acrylates, comonomers such as carboxyl group-containing monomers, hydroxyl group-containing monomers, amide group-containing monomers, aromatic ring-containing (meth)acrylates, and heterocyclic ring-containing (meth)acrylates. The comonomer is preferably a hydroxyl group-containing monomer and/or a heterocyclic ring-containing (meth)acrylate, more preferably N-acryloylmorpholine. The acrylic pressure-sensitive adhesive composition may preferably contain a silane coupling agent and/or a crosslinking agent. Examples of silane coupling agents include epoxy group-containing silane coupling agents. Examples of crosslinking agents include isocyanate-based crosslinking agents and peroxide-based crosslinking agents. Details of such stress relief layers and acrylic pressure-sensitive adhesive compositions are described, for example, in Japanese Patent No. 4,140,736, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
応力緩和層の厚みは、貯蔵弾性率に応じて変動し得る。すなわち、外力に対する緩衝機能(クッション機能)を考慮すると、厚みは大きいほうが好ましく;導光性能を考慮すると、厚みは小さいほうが好ましく;応力緩和層の貯蔵弾性率が小さければ(柔らかければ)、厚みを相対的に小さくすることができる。これらを総合的に考慮すると、応力緩和層の厚みは、例えば1μm~50μmであり、好ましくは2μm~40μmであり、より好ましくは3μm~30μmであり、さらに好ましくは4μm~20μmであり、特に好ましくは5μm~15μmであり、とりわけ好ましくは6μm~12μmである。厚みがこのような範囲であれば、優れた緩衝機能と優れた導光性能とを両立し得る応力緩和層が実現され得る。この場合、応力緩和層の23℃における貯蔵弾性率は、例えば0.08MPa~0.20MPaであってもよく、また例えば0.09MPa~0.18MPaであってもよく、また例えば0.10MPa~0.15MPaであってもよく、また例えば0.12MPa~0.14MPaであってもよい。 The thickness of the stress relief layer can vary depending on the storage modulus. That is, considering the buffering function (cushioning function) against external forces, a larger thickness is preferable; considering light-guiding performance, a smaller thickness is preferable; and the smaller the storage modulus of the stress relief layer (the softer it is), the smaller the thickness can be. Taking all of these factors into consideration, the thickness of the stress relief layer is, for example, 1 μm to 50 μm, preferably 2 μm to 40 μm, more preferably 3 μm to 30 μm, even more preferably 4 μm to 20 μm, particularly preferably 5 μm to 15 μm, and especially preferably 6 μm to 12 μm. A thickness within this range can achieve a stress relief layer that combines excellent buffering function and excellent light-guiding performance. In this case, the storage modulus of the stress relaxation layer at 23°C may be, for example, 0.08 MPa to 0.20 MPa, or may be, for example, 0.09 MPa to 0.18 MPa, or may be, for example, 0.10 MPa to 0.15 MPa, or may be, for example, 0.12 MPa to 0.14 MPa.
E.保護層
保護層40の引張弾性率は、上記のとおり20MPa以上であり、好ましくは30MPa以上であり、より好ましくは50MPa以上であり、さらに好ましくは100MPa以上であり、特に好ましくは300MPa以上である。一方、保護層の引張弾性率は、好ましくは10GPa以下であり、より好ましくは8GPa以下であり、さらに好ましくは6GPa以下である。保護層の引張弾性率がこのような範囲であれば、光学部材を実用に供した場合に、優れた表面保護性能を付与するとともに、低屈折率層の破損を抑制することができる。
E. Protective Layer As described above, the tensile modulus of the protective layer 40 is 20 MPa or more, preferably 30 MPa or more, more preferably 50 MPa or more, even more preferably 100 MPa or more, and particularly preferably 300 MPa or more. On the other hand, the tensile modulus of the protective layer is preferably 10 GPa or less, more preferably 8 GPa or less, and even more preferably 6 GPa or less. If the tensile modulus of the protective layer is within this range, when the optical component is put into practical use, excellent surface protection performance can be imparted and damage to the low refractive index layer can be suppressed.
保護層のTgは、好ましくは20℃以上であり、より好ましくは40℃以上であり、さらに好ましくは60℃以上であり、特に好ましくは70℃以上である。一方、保護層のTgは、例えば250℃以下であり得る。保護層のTgがこのような範囲であれば、引張弾性率を上記のような範囲とすることによる効果と同様に、光学部材を実用に供した場合に、優れた表面保護性能を付与するとともに、低屈折率層の破損を抑制することができる。 The Tg of the protective layer is preferably 20°C or higher, more preferably 40°C or higher, even more preferably 60°C or higher, and particularly preferably 70°C or higher. On the other hand, the Tg of the protective layer can be, for example, 250°C or lower. If the Tg of the protective layer is within this range, similar to the effect achieved by setting the tensile modulus within the above range, excellent surface protection performance can be imparted and damage to the low refractive index layer can be suppressed when the optical component is put into practical use.
保護層は、上記のような特性を満足し得る限りにおいて任意の適切な樹脂フィルムで構成されている。樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。好ましくは、(メタ)アクリル系樹脂またはポリエステル系樹脂である。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。 The protective layer is composed of any appropriate resin film as long as it satisfies the above-mentioned characteristics. Examples of materials for forming the resin film include (meth)acrylic resins, cellulose-based resins such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, cycloolefin-based resins such as norbornene-based resins, olefin-based resins such as polypropylene, polyester-based resins such as polyethylene terephthalate-based resins, polyamide-based resins, polycarbonate-based resins, and copolymer resins of these. (Meth)acrylic resins or polyester-based resins are preferred. Note that "(meth)acrylic resin" refers to acrylic resins and/or methacrylic resins.
保護層の厚みは、例えば3μm~200μmであり得る。保護層の厚みがこのような範囲であれば、光学部材の薄型化を実現するとともに、光学部材を実用に供した場合に、優れた表面保護性能を付与し、低屈折率層の破損を抑制することができる。さらに、後述するように、得られる光学積層体(中間体)に、最終製品としての光学部材を作製するに適切な強度を付与することができる。保護層の厚みは、目的、構成材料等に応じて変動し得る。保護層の厚みは、例えば5μm~190μmであってもよく、また例えば10μm~150μmであってもよく、また例えば15μm~130μmであってもよく、また例えば20μm~100μmであってもよい。 The thickness of the protective layer can be, for example, 3 μm to 200 μm. A protective layer thickness within this range not only enables the optical component to be made thinner, but also provides excellent surface protection and suppresses damage to the low refractive index layer when the optical component is put to practical use. Furthermore, as described below, the resulting optical laminate (intermediate) can be given strength appropriate for producing optical components as final products. The thickness of the protective layer can vary depending on the purpose, constituent materials, etc. The thickness of the protective layer can be, for example, 5 μm to 190 μm, 10 μm to 150 μm, 15 μm to 130 μm, or 20 μm to 100 μm.
保護層の応力緩和層と反対側には、ハードコート層および/または反射防止層が設けられてもよい。ハードコート層を設けることにより、低屈折率層の破損がさらに抑制され得る。ハードコート層は、好ましくはH以上、より好ましくは2H以上、さらに好ましくは3H以上の鉛筆硬度を有する。一方、ハードコート層の鉛筆硬度は、好ましくは6H以下であり、より好ましくは5H以下である。鉛筆硬度は、JIS K 5400の「鉛筆硬度試験」に基づいて測定され得る。ハードコート層の厚みは、例えば0.5μm~30μmであってもよく、また例えば1μm~20μmであってもよく、また例えば2μm~15μmであってもよい。ハードコート層の詳細は、例えば特開2011-237789号公報、特開2016-224443号公報に記載されている。当該公報の記載は、本明細書に参考として援用される。 A hard coat layer and/or an anti-reflection layer may be provided on the side of the protective layer opposite the stress relief layer. By providing a hard coat layer, damage to the low refractive index layer can be further suppressed. The hard coat layer preferably has a pencil hardness of H or higher, more preferably 2H or higher, and even more preferably 3H or higher. On the other hand, the pencil hardness of the hard coat layer is preferably 6H or lower, more preferably 5H or lower. The pencil hardness can be measured based on the "Pencil Hardness Test" of JIS K 5400. The thickness of the hard coat layer may be, for example, 0.5 μm to 30 μm, or may be, for example, 1 μm to 20 μm, or may be, for example, 2 μm to 15 μm. Details of the hard coat layer are described, for example, in JP 2011-237789 A and JP 2016-224443 A. The disclosures of these publications are incorporated herein by reference.
反射防止層の構成としては、任意の適切な構成が採用され得る。反射防止層の代表的な構成としては、(1)光学膜厚が120nm~140nmである、屈折率1.35~1.55程度の低屈折率層の単一層;(2)導光板側から順に中屈折率層と高屈折率層と低屈折率層とを有する積層体;(3)高屈折率層と低屈折率層との交互多層積層体;が挙げられる。このような反射防止層の厚みは、例えば5nm~300nm程度である。反射防止層は、非電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化層であってもよい。このような反射防止層の厚みは、例えば1.0μm~20μmであってもよく、また例えば2.0μm~10μmであってもよく、また例えば3.0μm~7.0μmであってもよい。いずれの実施形態についても、反射防止層の構成材料および形成方法は業界で周知であるので、詳細な説明は省略する。 The anti-reflection layer may have any suitable configuration. Typical configurations include: (1) a single layer of a low-refractive-index layer with an optical thickness of 120 nm to 140 nm and a refractive index of approximately 1.35 to 1.55; (2) a laminate having, from the light guide plate side, a medium-refractive-index layer, a high-refractive-index layer, and a low-refractive-index layer; and (3) an alternating multilayer laminate of high-refractive-index layers and low-refractive-index layers. The thickness of such an anti-reflection layer is, for example, approximately 5 nm to 300 nm. The anti-reflection layer may be a cured layer of a non-ionizing radiation-curable resin composition. The thickness of such an anti-reflection layer may be, for example, 1.0 μm to 20 μm, or 2.0 μm to 10 μm, or 3.0 μm to 7.0 μm. Since the materials and methods for forming the anti-reflection layer are well known in the art, detailed description is omitted for all embodiments.
F.密着補助層
密着補助層は、上記のとおり、代表的にはシランカップリング剤を含む。シランカップリング剤としては、例えば、アクリル系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤は、単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。1つの実施形態においては、シランカップリング剤はアクリル系シランカップリング剤を含み、例えばアクリル系シランカップリング剤とアミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤またはその組み合わせ(別のシランカップリング剤)とを組み合わせて含んでもよい。アクリル系シランカップリング剤および別のシランカップリング剤は、それぞれ、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。シランカップリング剤を含む密着補助層を設けることにより、光学部材の導光性能を損なうことなく、さらに優れた強度が実現され得る。
F. Adhesion Auxiliary Layer As described above, the adhesion auxiliary layer typically contains a silane coupling agent. Examples of silane coupling agents include acrylic silane coupling agents, amino silane coupling agents, epoxy silane coupling agents, and mercapto silane coupling agents. The silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. In one embodiment, the silane coupling agent includes an acrylic silane coupling agent, and may include, for example, a combination of an acrylic silane coupling agent with an amino silane coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a mercapto silane coupling agent, or a combination thereof (another silane coupling agent). The acrylic silane coupling agent and the other silane coupling agent may each be used alone or in combination of two or more. By providing an adhesion auxiliary layer containing a silane coupling agent, even better strength can be achieved without impairing the light-guiding performance of the optical component.
アクリル系シランカップリング剤は、代表的には、骨格に(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤である。アクリル系シランカップリング剤としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランが挙げられる。さらに、アクリル系シランカップリング剤は、多くの製品が市販されている。市販品の具体例としては、信越化学工業社製のKBM-502、KBM-5103が挙げられる。好ましくは、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランまたは3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランである。 Acrylic silane coupling agents are typically silane coupling agents having a (meth)acrylic group in the backbone. Examples of acrylic silane coupling agents include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxymethyltrimethoxysilane, methacryloxymethyltriethoxysilane, acryloxymethyltrimethoxysilane, acryloxymethyltriethoxysilane, and 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane. Furthermore, many acrylic silane coupling agents are commercially available. Specific examples of commercially available products include KBM-502 and KBM-5103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Preferred are 3-acryloxypropyltrimethoxysilane and 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane.
アミノ系シランカップリング剤としては、例えば、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミンが挙げられる。さらに、アミノ系シランカップリング剤は、多くの製品が市販されている。市販品の具体例としては、信越化学工業社製のKBM-903、KBE-9103、KBM-575、KBM-6123、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製のA-1102、A-1122、A-1170が挙げられる。好ましくは、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミンである。 Examples of amino-based silane coupling agents include γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-phenylaminopropyltrimethoxysilane, and 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethylbutylidene)propylamine. Furthermore, many amino-based silane coupling agents are commercially available. Specific examples of commercially available products include KBM-903, KBE-9103, KBM-575, and KBM-6123 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and A-1102, A-1122, and A-1170 manufactured by Momentive Performance Materials Japan, Inc. Preferably, it is 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine.
エポキシ系シランカップリング剤としては、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β-(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、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランが挙げられる。さらに、エポキシ系シランカップリング剤は、多くの製品が市販されている。市販品の具体例としては、信越化学工業社製のKBM-402、KBM-403が挙げられる。好ましくは、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランである。 Examples of epoxy-based silane coupling agents include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane, and γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane. Furthermore, many epoxy-based silane coupling agents are commercially available. Specific examples of commercially available products include KBM-402 and KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane is preferred.
メルカプト系シランカップリング剤としては、例えば、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジエトキシシランが挙げられる。さらに、メルカプト系シランカップリング剤は、多くの製品が市販されている。市販品の具体例としては、信越化学工業社製のX-12-1056ESが挙げられる。 Examples of mercapto-based silane coupling agents include gamma-mercaptopropyltrimethoxysilane, gamma-mercaptopropyltriethoxysilane, gamma-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, and gamma-mercaptopropylmethyldiethoxysilane. Furthermore, many mercapto-based silane coupling agents are commercially available. A specific example of a commercially available product is X-12-1056ES manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
アクリル系シランカップリング剤と別のシランカップリング剤とを組み合わせて用いる場合、アクリル系シランカップリング剤と別のシランカップリング剤との含有比は、シランカップリング剤の合計を100とすると、好ましくは40/60~60/40であり、より好ましくは45/55~55/45であり、さらに好ましくは47/53~53/47であり、特に好ましくは約50/50である。 When an acrylic silane coupling agent is used in combination with another silane coupling agent, the content ratio of the acrylic silane coupling agent to the other silane coupling agent, assuming the total amount of silane coupling agents to be 100, is preferably 40/60 to 60/40, more preferably 45/55 to 55/45, even more preferably 47/53 to 53/47, and particularly preferably approximately 50/50.
密着補助層の厚みは、導光板と低屈折率層との密着を補助する機能を有する限りにおいて薄ければ薄いほど好ましい。導光性能に対する悪影響が最小限となるからである。具体的には、密着補助層の厚みは、好ましくは500nm以下であり、より好ましくは100nm以下であり、さらに好ましくは50nm以下であり、特に好ましくは10nm以下であり、とりわけ好ましくは5nm以下であり、最も好ましくは4nm以下である。密着補助層の厚みは、例えば0.5nm以上であってもよく、また例えば0.7nm以上であってもよい。密着補助層の厚みは、例えば0.8nm~3.5nmであってもよく、また例えば0.9nm~3nmであってもよい。密着補助層の厚みが非常に小さい(例えば、3nm以下である)場合には、上記のとおり、層として明確に認識されない場合がある。 The thinner the adhesion aid layer, the better, as long as it still functions to aid adhesion between the light guide plate and the low refractive index layer. This is because adverse effects on light guide performance are minimized. Specifically, the thickness of the adhesion aid layer is preferably 500 nm or less, more preferably 100 nm or less, even more preferably 50 nm or less, particularly preferably 10 nm or less, especially preferably 5 nm or less, and most preferably 4 nm or less. The thickness of the adhesion aid layer may be, for example, 0.5 nm or more, or may be, for example, 0.7 nm or more. The thickness of the adhesion aid layer may be, for example, 0.8 nm to 3.5 nm, or may be, for example, 0.9 nm to 3 nm. If the thickness of the adhesion aid layer is very small (for example, 3 nm or less), it may not be clearly recognized as a layer, as described above.
密着補助層は、シランカップリング剤(シラン化合物)を適切な溶媒(例えば、水、イソプロピルアルコール)に溶解した溶液を導光板表面に塗布し、低屈折率層を積層後に乾燥することにより形成され得る。乾燥(形成)後の密着補助層自体は上記のとおり接着機能も粘着機能も有さないが、溶液の塗布膜が乾燥する際に導光板と低屈折率層との密着を補助および/または促進し得る。 The adhesion aid layer can be formed by applying a solution of a silane coupling agent (silane compound) dissolved in an appropriate solvent (e.g., water or isopropyl alcohol) to the surface of the light guide plate, laminating a low refractive index layer, and then drying. As described above, the adhesion aid layer itself after drying (formation) does not have any adhesive or pressure-sensitive adhesive properties, but it can assist and/or promote adhesion between the light guide plate and the low refractive index layer when the applied film of the solution dries.
G.光学部材の製造方法
本発明の実施形態によれば、上記の光学部材の製造方法が提供される。当該製造方法は、第1の基材に低屈折率層を形成し、第1の積層体を作製する工程と;第1の積層体の低屈折率層に、応力緩和層および第2の基材をこの順に設け、光学積層体を作製する工程と;光学積層体から第1の基材を剥離する工程と;低屈折率層と導光板とが隣接するようにして、第1の基材を剥離した光学積層体と導光板とを積層する工程と;を含む。以下、図2A~図2Eを参照して各工程を具体的に説明する。なお、各工程における積層は、ロールトゥロールにより行われてもよく、ロールトゥシート、シートトゥシートなどのバッチ様式で行われてもよい。
G. Manufacturing Method of Optical Member According to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing the above-described optical member is provided. The manufacturing method includes the steps of forming a low refractive index layer on a first substrate to produce a first laminate; providing a stress relief layer and a second substrate, in this order, on the low refractive index layer of the first laminate to produce an optical laminate; peeling the first substrate from the optical laminate; and laminating the optical laminate from which the first substrate has been peeled and the light guide plate so that the low refractive index layer and the light guide plate are adjacent to each other. Each step will be described in detail below with reference to Figures 2A to 2E. Note that the lamination in each step may be performed by roll-to-roll or in a batch format such as roll-to-sheet or sheet-to-sheet.
G-1.第1の積層体作製工程
まず、図2Aに示すように、第1の基材60に低屈折率層20を形成し、第1の積層体を作製する。低屈折率層は、上記C項で説明した低屈折率層形成用材料の溶液または分散液を塗布または印刷し、塗布膜または印刷膜を乾燥することにより形成され得る。
2A, a low refractive index layer 20 is formed on a first substrate 60 to produce a first laminate. The low refractive index layer can be formed by applying or printing a solution or dispersion of the material for forming the low refractive index layer described in Section C above, and drying the applied or printed film.
第1の基材60は、低屈折率層との間の剥離力が好ましくは0.5N/25mm以下であり、より好ましくは0.4N/25mm以下であり、さらに好ましくは0.3N/25mm以下であり、特に好ましくは0.2N/25mm以下であり、とりわけ好ましくは0.15N/25mm以下である。一方、当該剥離力は、例えば0.01N/25mm以上であり得、また例えば0.02N/25mm以上であり得る。第1の基材と低屈折率層との間の剥離力がこのような範囲であれば、得られる光学積層体(中間体)が最終製品としての光学部材を作製するに適切な強度を有し、かつ、第1の基材が良好に剥離され得る。 The peel strength between the first substrate 60 and the low refractive index layer is preferably 0.5 N/25 mm or less, more preferably 0.4 N/25 mm or less, even more preferably 0.3 N/25 mm or less, particularly preferably 0.2 N/25 mm or less, and especially preferably 0.15 N/25 mm or less. Meanwhile, this peel strength may be, for example, 0.01 N/25 mm or more, or, for example, 0.02 N/25 mm or more. If the peel strength between the first substrate and the low refractive index layer is within this range, the resulting optical laminate (intermediate) will have adequate strength for producing an optical component as a final product, and the first substrate will be easily peeled off.
第1の基材としては、低屈折率層が形成可能であり、かつ、低屈折率層との間に上記のような剥離力を有する限りにおいて、任意の適切な構成が採用され得る。例えば、第1の基材は、単一の樹脂フィルムであってもよく、2つ以上の樹脂層を含む積層フィルムであってもよい。第1の基材が単一の樹脂フィルムである場合、具体的な構成については、保護層に関して上記E項で説明したとおりである。 The first substrate may have any suitable configuration, as long as it is capable of forming a low refractive index layer and has the above-described peel strength between it and the low refractive index layer. For example, the first substrate may be a single resin film or a laminate film containing two or more resin layers. When the first substrate is a single resin film, the specific configuration is as described above in Section E regarding the protective layer.
第1の基材が2つ以上の樹脂層を含む積層フィルムである場合、第1の基材は、代表的には、低屈折率層側から順に第1の樹脂層と第2の樹脂層とを有する。第1の樹脂層は、代表的には樹脂溶液の塗布膜の固化層であり;第2の樹脂層は、代表的には、第1の基材が単一の樹脂フィルムである場合と同様の構成を有し得る。1つの実施形態においては、第1の樹脂層はシクロオレフィン系樹脂を含み、第2の樹脂層はポリエステル系樹脂を含む。このような構成であれば、得られる光学積層体の強度および第1の基材の剥離性がさらに優れたものとなり得る。 When the first substrate is a laminate film containing two or more resin layers, the first substrate typically has, in order from the low refractive index layer side, a first resin layer and a second resin layer. The first resin layer is typically a solidified layer of a coating film of a resin solution; the second resin layer typically has the same configuration as when the first substrate is a single resin film. In one embodiment, the first resin layer contains a cycloolefin-based resin, and the second resin layer contains a polyester-based resin. This configuration can further improve the strength of the resulting optical laminate and the peelability of the first substrate.
G-2.光学積層体作製工程
次に、図2Bに示すように、第1の積層体の低屈折率層20に、応力緩和層30および第2の基材40を順次積層し、光学積層体を作製する。応力緩和層30は、代表的には、任意の適切な基材に形成され、次いで、第1の積層体(実質的には、低屈折率層)に転写される。第2の基材40は、応力緩和層30を介して第1の積層体に貼り合わせられる。あるいは、図2Cに示すように、第2の基材40に応力緩和層30を形成して第2の積層体を作製し、応力緩和層30を介して第1の積層体と第2の積層体とを積層し、図2Bに示すような光学積層体を作製してもよい。
G-2. Optical Laminate Fabrication Step Next, as shown in FIG. 2B, a stress relief layer 30 and a second substrate 40 are sequentially laminated on the low refractive index layer 20 of the first laminate to fabricate an optical laminate. The stress relief layer 30 is typically formed on any suitable substrate and then transferred to the first laminate (substantially the low refractive index layer). The second substrate 40 is bonded to the first laminate via the stress relief layer 30. Alternatively, as shown in FIG. 2C, a stress relief layer 30 may be formed on the second substrate 40 to fabricate a second laminate, and the first and second laminates may be laminated via the stress relief layer 30 to fabricate an optical laminate as shown in FIG. 2B.
上記いずれの実施形態においても、好ましくは、第1の積層体への応力緩和層または第2の積層体の積層は、第1積層体の作製から連続して行われ得る。言い換えれば、光学積層体の作製は、第1の積層体を一旦ロール状に巻き取ることなく行われ得る。このような構成であれば、第1の積層体をロール状に巻き取る際の低屈折率層のキズまたは汚染、巻き締まりによる低屈折率層の変形および/または破損が防止され得る。なお、得られた光学積層体は、必要に応じてロール状に巻回され得る。ロール状の光学積層体は、保管後に以降の工程に供されてもよく、保管することなく以降の工程に供されてもよい。 In any of the above embodiments, the lamination of the stress relief layer or the second laminate onto the first laminate can preferably be performed consecutively from the production of the first laminate. In other words, the optical laminate can be produced without first winding the first laminate into a roll. This configuration can prevent scratches or contamination of the low refractive index layer when winding the first laminate into a roll, and deformation and/or damage to the low refractive index layer due to tight winding. The obtained optical laminate can be wound into a roll as needed. The rolled optical laminate can be stored and then used in the subsequent process, or it can be used in the subsequent process without storage.
G-3.第1の基材剥離工程
次いで、図2Dに示すように、光学積層体から第1の基材60を剥離する。第1の基材の剥離は、任意の適切な手段により行われ得る。上記のとおり、第1の基材と低屈折率層とは適切な剥離力を有するように構成されているので、剥離不良は顕著に抑制され得る。
G-3. First Substrate Peeling Step Next, as shown in FIG. 2D, the first substrate 60 is peeled from the optical laminate. Peeling of the first substrate can be performed by any appropriate means. As described above, the first substrate and the low refractive index layer are configured to have an appropriate peel strength, so peeling failure can be significantly suppressed.
G-4.光学部材作製工程
最後に、第1の基材60を剥離した光学積層体と導光板10とを積層し、光学部材を作製する。光学積層体と導光板とは、直接積層してもよく(図示せず)、図2Eに示すように密着補助層50を介して積層してもよい。いずれの場合も、積層は加圧下で行われ得る。積層時の圧力は、例えば0.008MPa~5MPaであり得る。密着補助層を介する場合には、上記のとおり、シランカップリング剤を適切な溶媒(例えば、イソプロピルアルコール、水、またはそれらの混合溶媒)に溶解した溶液を導光板表面に塗布し、低屈折率層を積層後に乾燥することにより、密着補助層が形成されるとともに導光板と低屈折率層とが密着積層され得る。乾燥温度は、例えば35℃~150℃であり得;乾燥時間は、例えば0.5分~24時間であり得る。なお、得られた光学部材において、第2の基材40は保護層として機能し得る。
G-4. Optical Element Fabrication Process Finally, the optical laminate from which the first substrate 60 has been peeled is laminated on the light guide plate 10 to fabricate an optical element. The optical laminate and the light guide plate may be laminated directly (not shown) or via an adhesion aid layer 50, as shown in FIG. 2E. In either case, lamination may be performed under pressure. The pressure during lamination may be, for example, 0.008 MPa to 5 MPa. When an adhesion aid layer is used, as described above, a solution of a silane coupling agent dissolved in an appropriate solvent (e.g., isopropyl alcohol, water, or a mixture thereof) is applied to the surface of the light guide plate, and the low refractive index layer is laminated and then dried. This forms an adhesion aid layer and closely laminates the light guide plate and the low refractive index layer. The drying temperature may be, for example, 35°C to 150°C; the drying time may be, for example, 0.5 minutes to 24 hours. In the resulting optical element, the second substrate 40 may function as a protective layer.
H.光学デバイス
上記A項~G項に記載の光学部材は、光学デバイスに適用され得る。したがって、上記光学部材を含む光学デバイスもまた本発明の実施形態に包含される。光学デバイスとしては、代表的には、ARグラス用デバイス、MRグラス用デバイス、VRグラス用デバイスのようなバーチャルの視覚情報を重ねて表示するデバイスが挙げられる。光学デバイスの別の代表例としては、照明装置用デバイス、画像表示装置のバックライトユニットが挙げられる。
H. Optical Devices The optical members described in sections A to G above can be applied to optical devices. Accordingly, optical devices including the optical members are also encompassed within the scope of the present invention. Typical examples of optical devices include devices that display superimposed virtual visual information, such as devices for AR glasses, MR glasses, and VR glasses. Other typical examples of optical devices include devices for lighting devices and backlight units for image display devices.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各特性の測定方法は以下の通りである。また、特に明記しない限り、実施例における「%」および「部」は重量基準である。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples. The methods for measuring each property are as follows. Unless otherwise specified, "%" and "parts" in the examples are by weight.
(1)低屈折率層の屈折率
ガラスの導光板に保護層付きの低屈折率層を貼合した後に、プリズムカプラー(メトリコン社製)を用いて、ガラス導光板側からレーザー(λ=407nm)を入射し、全反射角度の測定値から407nmにおける屈折率を算出し、別途エリプソメーター(J.A.Woollam社製)により算出した低屈折率膜単体の波長分散から、550nmにおける屈折率に換算した。
(1) Refractive Index of Low Refractive Index Layer After laminating a low refractive index layer with a protective layer onto a glass light guide plate, a laser (λ=407 nm) was incident from the glass light guide plate side using a prism coupler (manufactured by Metricon), and the refractive index at 407 nm was calculated from the measured value of the total reflection angle. This was then converted into a refractive index at 550 nm from the wavelength dispersion of the low refractive index film alone, which was calculated separately using an ellipsometer (manufactured by J.A. Woollam).
(2)光学部材の強度
実施例および比較例で得られた光学部材を、50mm×140mmの短冊状にサンプリングを行い、さらに導光板側をステンレス板に両面テープで固定した。PETフィルム(T100:三菱樹脂フィルム社製)にアクリル粘着層(厚み20μm)を貼合し、25mm×100mmにカットした粘着テープ片を、上記光学部材の保護層上に貼合し、試験サンプルとした。次に、この試験サンプルを、オートグラフ引っ張り試験機(島津製作所社製:AG-Xplus)にチャック間距離が100mmになるようにチャッキングした後に、0.3m/minの引張速度で引っ張り試験を行った。50mmピール試験を行った平均試験力(N/25mm)を、光学部材の強度とした。また、60℃/90%RHの環境下に24h投入した後、再度測定した。
(2) Strength of Optical Element The optical elements obtained in the examples and comparative examples were sampled in the form of 50 mm x 140 mm strips, and the light guide plate side was fixed to a stainless steel plate with double-sided tape. An acrylic adhesive layer (20 μm thick) was attached to a PET film (T100: manufactured by Mitsubishi Plastics Film Co., Ltd.), and a piece of adhesive tape cut to 25 mm x 100 mm was attached to the protective layer of the optical element to form a test sample. Next, this test sample was chucked in an autograph tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation: AG-Xplus) so that the chuck distance was 100 mm, and then a tensile test was performed at a tensile speed of 0.3 m/min. The average test force (N/25 mm) obtained after a 50 mm peel test was used as the strength of the optical element. Furthermore, the sample was subjected to 24 hours in an environment of 60°C/90% RH, after which it was measured again.
(3)導光性能
実施例および比較例で得られた光学部材の導光板上にプリズムを貼合し、プリズムを介して導光板内に画像を入光しかつ導光させた。導光板上の入光部とは逆の端部にも出光目的でプリズムを貼合し、出光させた画像を目視で確認し、以下の基準で評価した。
○(良好):入光時の画像から変化は認められなかった
×(不良):入光時の画像と比較して画像の歪みおよび/または輝度の低下が認められた
(3) Light Guiding Performance A prism was attached to the light guide plate of the optical member obtained in each of the Examples and Comparative Examples, and light from an image was incident on the light guide plate through the prism and guided into the light guide plate. A prism was also attached to the end of the light guide plate opposite to the light incident portion for the purpose of emitting light, and the image from which the light was emitted was visually confirmed and evaluated according to the following criteria.
○ (Good): No change was observed from the image when light was incident × (Poor): Image distortion and/or a decrease in brightness was observed compared to the image when light was incident
[製造例1]低屈折率層形成用塗布液の調製
(1)ケイ素化合物のゲル化
2.2gのジメチルスルホキシド(DMSO)に、ケイ素化合物の前駆体であるメチルトリメトキシシラン(MTMS)を0.95g溶解させて混合液Aを調製した。この混合液Aに、0.01mol/Lのシュウ酸水溶液を0.5g添加し、室温で30分撹拌を行うことでMTMSを加水分解して、トリス(ヒドロキシ)メチルシランを含む混合液Bを生成した。
5.5gのDMSOに、28重量%のアンモニア水0.38g、および純水0.2gを添加した後、さらに、上記混合液Bを追添し、室温で15分撹拌することで、トリス(ヒドロキシ)メチルシランのゲル化を行い、ゲル状ケイ素化合物を含む混合液Cを得た。
(2)熟成処理
上記のように調製したゲル状ケイ素化合物を含む混合液Cを、そのまま、40℃で20時間インキュベートして、熟成処理を行った。
(3)粉砕処理
次に、上記のように熟成処理したゲル状ケイ素化合物を、スパチュラを用いて数mm~数cmサイズの顆粒状に砕いた。次いで、混合液Cにイソプロピルアルコール(IPA)を40g添加し、軽く撹拌した後、室温で6時間静置して、ゲル中の溶媒および触媒をデカンテーションした。同様のデカンテーション処理を3回行うことにより、溶媒置換し、混合液Dを得た。次いで、混合液D中のゲル状ケイ素化合物を粉砕処理(高圧メディアレス粉砕)した。粉砕処理(高圧メディアレス粉砕)は、ホモジナイザー(エスエムテー社製、商品名「UH-50」)を使用し、5ccのスクリュー瓶に、混合液D中のゲル状化合物1.85gおよびIPAを1.15g秤量した後、50W、20kHzの条件で2分間の粉砕で行った。
この粉砕処理によって、上記混合液D中のゲル状ケイ素化合物が粉砕されたことにより、混合液Dは、粉砕物のゾル液Eとなった。さらに、0.75gのゾル液Eに対し、光塩基発生剤(和光純薬工業株式会社:商品名WPBG266)の1.5重量%濃度MEK(メチルエチルケトン)溶液を0.062g、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンの5%濃度MEK溶液を0.036gの比率で添加し、低屈折率層形成用塗布液を得た。
[Production Example 1] Preparation of Coating Solution for Forming Low Refractive Index Layer (1) Gelation of Silicon Compound 0.95 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), a precursor of the silicon compound, was dissolved in 2.2 g of dimethyl sulfoxide (DMSO) to prepare Mixed Solution A. 0.5 g of a 0.01 mol/L aqueous oxalic acid solution was added to this Mixed Solution A, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes to hydrolyze the MTMS, thereby producing Mixed Solution B containing tris(hydroxy)methylsilane.
To 5.5 g of DMSO, 0.38 g of 28 wt % aqueous ammonia and 0.2 g of pure water were added, and then the above mixed solution B was further added and stirred at room temperature for 15 minutes to gel the tris(hydroxy)methylsilane, thereby obtaining mixed solution C containing a gel-like silicon compound.
(2) Aging Treatment The mixed solution C containing the gel silicon compound prepared as above was incubated at 40° C. for 20 hours to carry out an aging treatment.
(3) Pulverization Next, the gel-like silicon compound aged as described above was crushed into granules of several mm to several cm in size using a spatula. Next, 40 g of isopropyl alcohol (IPA) was added to the mixed solution C, and after light stirring, the mixture was left to stand at room temperature for 6 hours, and the solvent and catalyst in the gel were decanted. The same decantation process was performed three times to replace the solvent, and mixed solution D was obtained. Next, the gel-like silicon compound in mixed solution D was subjected to a pulverization process (high-pressure media-less pulverization). The pulverization process (high-pressure media-less pulverization) was performed using a homogenizer (manufactured by SMT Corporation, product name "UH-50"), by weighing 1.85 g of the gel-like compound in mixed solution D and 1.15 g of IPA into a 5 cc screw bottle, and then pulverizing for 2 minutes at 50 W and 20 kHz.
This pulverization treatment pulverized the gel-like silicon compound in the mixed solution D, and the mixed solution D became a pulverized sol solution E. Furthermore, to 0.75 g of sol solution E, 0.062 g of a 1.5 wt % MEK (methyl ethyl ketone) solution of a photobase generator (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: product name WPBG266) and 0.036 g of a 5% MEK solution of bis(trimethoxysilyl)hexane were added in a ratio of 0.062 g to obtain a coating liquid for forming a low refractive index layer.
[製造例2]応力緩和層を構成する粘着剤の調製
攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管、冷却器を備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート90.7部、N-アクリロイルモルホリン6部、アクリル酸3部、2-ヒドロキシブチルアクリレート0.3部、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1重量部を酢酸エチル100gと共に仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入して窒素置換した後、フラスコ内の液温を55℃付近に保って8時間重合反応を行い、アクリル系ポリマー溶液を調製した。得られたアクリル系ポリマー溶液の固形分100部に対して、イソシアネート架橋剤(日本ポリウレタン工業社製のコロネートL,トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネートのアダクト体)0.2部、ベンゾイルパーオキサイド(日本油脂社製のナイパーBMT)0.3部、γ-グリシドキシプロピルメトキシシラン(信越化学工業社製:KBM-403)0.2部を配合したアクリル系粘着剤溶液を調製した。次いで、上記アクリル系粘着剤溶液を、シリコーン処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱化学ポリエステルフィルム社製、厚さ:38μm)の片面に、乾燥後の粘着剤層の厚さが10μmになるように塗布し、150℃で3分間乾燥を行い、粘着剤層を形成した。得られた粘着剤の貯蔵弾性率は、1.3×105Pa(0.13MPa)であり、Tgは-60℃であった。この粘着剤層を応力緩和層として用いた。
[Production Example 2] Preparation of adhesive constituting stress relaxation layer Into a four-neck flask equipped with a stirring blade, a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, and a condenser, 90.7 parts of butyl acrylate, 6 parts of N-acryloylmorpholine, 3 parts of acrylic acid, 0.3 parts of 2-hydroxybutyl acrylate, and 0.1 parts by weight of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator were charged together with 100 g of ethyl acetate, and nitrogen gas was introduced while gently stirring to replace the atmosphere with nitrogen. After that, the liquid temperature in the flask was maintained at around 55°C and a polymerization reaction was carried out for 8 hours to prepare an acrylic polymer solution. An acrylic adhesive solution was prepared by blending 0.2 parts of an isocyanate crosslinker (Coronate L, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., an adduct of trimethylolpropane and tolylene diisocyanate), 0.3 parts of benzoyl peroxide (Niper BMT, manufactured by NOF Corporation), and 0.2 parts of γ-glycidoxypropyl methoxysilane (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) per 100 parts of the solids content of the obtained acrylic polymer solution. The acrylic adhesive solution was then applied to one side of a silicone-treated polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Mitsubishi Chemical Polyester Film Corporation, thickness: 38 μm) so that the adhesive layer would have a thickness of 10 μm after drying, and the film was dried at 150°C for 3 minutes to form an adhesive layer. The storage modulus of the obtained adhesive was 1.3 × 10 5 Pa (0.13 MPa) and Tg was -60°C. This adhesive layer was used as a stress relaxation layer.
[実施例1]
市販のシクロオレフィン樹脂(COP)(日本ゼオン社製、「ゼオネックス」F52R)をエチルシクロヘキサン/リモネン(混合比:80/20)の混合溶媒に溶解して、樹脂溶液(固形分濃度5%)を調製した。市販のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み50μm)の表面に当該樹脂溶液を塗布し乾燥させて厚み2μmのCOP層を形成し、第1の樹脂層(COP層)/第2の樹脂層(PET層)の構成を有する積層フィルムを得た。得られた積層フィルムを第1の基材として用いた。第1の基材のCOP層表面に製造例1で得られた低屈折率層形成用塗布液を塗布し乾燥させて厚み2μmの低屈折率層を形成した。低屈折率層の空隙率は56体積%であり、屈折率は1.18であった。次に、低屈折率層表面に製造例2で形成した応力緩和層(厚み10μm)を転写した。さらに、応力緩和層の表面に、保護層(第2の基材)としてのアクリルフィルム(厚み30μm、引張弾性率3650MPa、Tg:100℃)を積層し、光学積層体を得た。積層は、ロールトゥロールにより行った。
[Example 1]
A commercially available cycloolefin resin (COP) (Zeonex F52R, manufactured by Zeon Corporation) was dissolved in a mixed solvent of ethylcyclohexane and limonene (mixing ratio: 80/20) to prepare a resin solution (solids concentration: 5%). The resin solution was applied to the surface of a commercially available polyethylene terephthalate (PET) film (thickness: 50 μm) and dried to form a 2 μm-thick COP layer, resulting in a laminate film having a first resin layer (COP layer)/second resin layer (PET layer) configuration. The resulting laminate film was used as a first substrate. The low-refractive-index layer-forming coating liquid obtained in Production Example 1 was applied to the COP layer surface of the first substrate and dried to form a 2 μm-thick low-refractive-index layer. The porosity of the low-refractive-index layer was 56% by volume, and the refractive index was 1.18. Next, the stress relaxation layer (thickness: 10 μm) formed in Production Example 2 was transferred to the surface of the low-refractive-index layer. Furthermore, an acrylic film (thickness: 30 μm, tensile modulus: 3650 MPa, Tg: 100° C.) was laminated as a protective layer (second substrate) on the surface of the stress relaxation layer to obtain an optical laminate. The lamination was performed by roll-to-roll.
得られた光学積層体から第1の基材を剥離した。一方、表面をコロナ処理した導光板用ガラス板のコロナ処理表面に、密着補助層となるアミノ系シランカップリング剤(信越化学工業社製、「KBM-903」)の水溶液(0.5%)を介して、第1の基材を剥離した光学積層体の低屈折率層側を貼り合わせた。貼り合わせは、0.01MPaの加圧下で行った。貼り合わせ後、40℃で10時間乾燥させ、光学部材を得た。なお、得られた光学部材において密着補助層の厚みは3nmであった。得られた光学部材を上記の「強度」および「導光性能」の評価に供した。結果を表1に示す。 The first substrate was peeled off from the resulting optical laminate. Meanwhile, the low refractive index layer side of the optical laminate from which the first substrate had been peeled off was bonded to the corona-treated surface of a glass plate for a light guide plate, the surface of which had been corona-treated, via an aqueous solution (0.5%) of an amino-silane coupling agent ("KBM-903" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) that served as an adhesion aid layer. The bonding was performed under a pressure of 0.01 MPa. After bonding, the optical member was dried at 40°C for 10 hours to obtain an optical element. The thickness of the adhesion aid layer in the resulting optical element was 3 nm. The resulting optical element was subjected to the above-mentioned evaluations of "strength" and "light guide performance." The results are shown in Table 1.
[実施例2]
シランカップリング剤をエポキシ系シランカップリング剤(信越化学工業社製、「KBM-403」)に変更したこと以外は実施例1と同様にして光学部材を作製した。得られた光学部材を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 2]
An optical member was produced in the same manner as in Example 1, except that the silane coupling agent was changed to an epoxy-based silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., "KBM-403"). The obtained optical member was subjected to the same evaluations as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
保護層(第2の基材)としてアクリルフィルムの代わりにPETフィルム(厚み75μm、引張弾性率4000MPa、Tg:78℃)を用いたこと以外は実施例1と同様にして光学部材を作製した。得られた光学部材を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 3]
An optical member was produced in the same manner as in Example 1, except that a PET film (thickness 75 μm, tensile modulus 4000 MPa, Tg: 78° C.) was used as the protective layer (second substrate) instead of the acrylic film. The obtained optical member was subjected to the same evaluations as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
密着補助層の代わりに水を介して貼り合わせを行ったこと以外は実施例1と同様にして光学部材を作製した。得られた光学部材を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 4]
An optical member was produced in the same manner as in Example 1, except that the lamination was performed via water instead of the adhesion auxiliary layer. The obtained optical member was subjected to the same evaluations as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
実施例1と同様の保護層(第2の基材)表面に実施例1と同様にして低屈折率層を形成した。保護層/低屈折率層の積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして光学部材を作製した。すなわち、保護層と低屈折率層との間に応力緩和層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして光学部材を作製した。得られた光学部材を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A low refractive index layer was formed on the surface of the same protective layer (second substrate) as in Example 1 in the same manner as in Example 1. An optical member was produced in the same manner as in Example 1, except that a laminate of protective layer/low refractive index layer was used. That is, an optical member was produced in the same manner as in Example 1, except that no stress relaxation layer was provided between the protective layer and the low refractive index layer. The obtained optical member was subjected to the same evaluations as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
保護層(第2の基材)として実施例3のPETフィルムを用いたこと以外は比較例1と同様にして光学部材を作製した。得られた光学部材を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
An optical member was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the PET film of Example 3 was used as the protective layer (second substrate). The obtained optical member was subjected to the same evaluations as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
実施例1と同様の保護層(第2の基材)表面に実施例1と同様にして低屈折率層を形成した。さらに、低屈折率層の表面に実施例1の応力緩和層と同様の粘着剤層を転写した。得られた積層体を、粘着剤層を介して実施例1と同様の導光板用ガラス板に貼り合わせ、光学部材を得た。得られた光学部材を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A low refractive index layer was formed on the surface of a protective layer (second substrate) similar to that of Example 1 in the same manner as in Example 1. Furthermore, a pressure-sensitive adhesive layer similar to that of the stress relaxation layer of Example 1 was transferred to the surface of the low refractive index layer. The resulting laminate was attached to a glass plate for a light guide plate similar to that of Example 1 via the pressure-sensitive adhesive layer to obtain an optical element. The resulting optical element was subjected to the same evaluations as in Example 1. The results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、導光板と低屈折率層とを有し、積層体として十分な強度を有し、かつ、優れた導光性能を有する光学部材が得られることがわかる。より詳細には、低屈折率層の導光板と反対側に応力緩和層を設けることにより、導光板と低屈折率層との剥離力が大きくなること(結果として、積層体としての強度が大きくなること)、ならびに、導光板と低屈折率層との積層に接着剤も粘着剤も用いないことにより、優れた導光性能が実現され得ることがわかる。 As is clear from Table 1, the examples of the present invention provide optical components having a light guide plate and a low refractive index layer, sufficient strength as a laminate, and excellent light guide performance. More specifically, by providing a stress relief layer on the side of the low refractive index layer opposite the light guide plate, the peel force between the light guide plate and the low refractive index layer is increased (resulting in increased strength as a laminate), and by not using an adhesive or pressure-sensitive adhesive to laminate the light guide plate and the low refractive index layer, excellent light guide performance can be achieved.
本発明の実施形態による光学部材は、ARグラス用デバイス、MRグラス用デバイス、VRグラス用デバイス、照明装置用デバイス、画像表示装置のバックライトユニットのような光学デバイスに好適に用いられ得る。 Optical elements according to embodiments of the present invention can be suitably used in optical devices such as devices for AR glasses, devices for MR glasses, devices for VR glasses, devices for lighting devices, and backlight units for image display devices.
10 導光板
20 低屈折率層
30 応力緩和層
40 保護層(第2の基材)
50 密着補助層
60 第1の基材
100 光学部材
10 Light guide plate 20 Low refractive index layer 30 Stress relaxation layer 40 Protective layer (second substrate)
50 Adhesion aid layer 60 First substrate 100 Optical member
Claims (10)
該導光板の一方の主面に設けられた低屈折率層と;
該低屈折率層の導光板と反対側に設けられた、貯蔵弾性率が0.01MPa~10MPaの応力緩和層と;
該応力緩和層の低屈折率層と反対側に設けられた、引張弾性率が20MPa以上の保護層と;
を有する、光学部材。 a light guide plate;
a low refractive index layer provided on one main surface of the light guide plate;
a stress relaxation layer having a storage modulus of 0.01 MPa to 10 MPa, which is provided on the side of the low refractive index layer opposite to the light guide plate;
a protective layer having a tensile modulus of elasticity of 20 MPa or more, which is provided on the side of the stress relaxation layer opposite to the low refractive index layer;
An optical member comprising:
第1の基材に低屈折率層を形成し、第1の積層体を作製する工程と;
該第1の積層体の低屈折率層に、応力緩和層および第2の基材をこの順に設け、光学積層体を作製する工程と;
該光学積層体から該第1の基材を剥離する工程と;
該低屈折率層と導光板とが隣接するようにして、該第1の基材を剥離した該光学積層体と導光板とを積層する工程と;
を含む、製造方法。 A method for producing an optical member according to any one of claims 1 to 6, comprising:
forming a low refractive index layer on a first substrate to prepare a first laminate;
providing a stress relaxation layer and a second substrate in this order on the low refractive index layer of the first laminate to produce an optical laminate;
peeling the first substrate from the optical laminate;
laminating the optical laminate from which the first substrate has been peeled off and a light guide plate so that the low refractive index layer and the light guide plate are adjacent to each other;
A manufacturing method comprising:
The method for producing an optical member according to claim 9 , wherein the optical laminate from which the first substrate has been peeled is directly laminated on a light guide plate.
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