JP2011174006A - 電気駆動型素子用透明有機膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、電気駆動型素子に用いられる電気駆動型素子用透明有機膜であって、上記電気駆動型素子用透明有機膜は、主鎖に環構造を有する酸価が50以下のポリマー樹脂と、エポキシ樹脂と、酸付加されていない3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマーとからなる電気駆動型素子用透明有機膜用組成物が重合されて形成された膜であり、上記電気駆動型素子用透明有機膜形成直後の比誘電率が3.5以下であり、かつ、上記電気駆動型素子用透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が0.3以下であることを特徴とする電気駆動型素子用透明有機膜を提供することにより、上記目的を達成する。
【選択図】なし
Description
本発明の電気駆動型素子用透明有機膜(以下、単に透明有機膜と称する場合がある。)は、高温高湿雰囲気下に置かれた場合であっても、比誘電率変化量が少ないことを特徴とするものである。
ここで、PCT試験(プレッシャークッカー試験)とは高温および高密度な水蒸気雰囲気を作り、試験槽内の水蒸気圧を高めることにより、サンプルの内部への水分の浸入を促進することで、サンプルの高温下での耐湿性評価を行う試験法である。
まず、ガラス基板上にCr等の導電性膜を製膜し、その上に透明有機膜を形成する。その後、透明有機膜上にAu薄膜を蒸着する。次に、Cr等の導電膜とAu薄膜に電極を取り付け、上記2層で挟まれた透明有機膜の比誘電率をソーラトロン社製1296型誘電率測定インターフェースで測定する。
まず、上述した「透明有機膜形成直後の比誘電率」の測定方法の項で説明したように、ガラス基板上にCr等の導電性膜を製膜し、その上に透明有機膜を形成する。次に、上記透明有機膜形成直後の透明有機膜を用いてPCT試験を行う。
ここで、上記PCT試験は、120℃、100%RHの雰囲気下に上記透明有機膜形成直後の透明有機膜を24時間設置することにより行われる。また、PCT試験装置としてはエスペック社製のHAST CHAMBER EHS−221Mを用いる。また、PCT試験におけるPCT試験装置内部の圧力は、設定された温度および湿度により決定されるものである。
上記PCT試験後に、上記透明有機膜上にAu薄膜を形成し、上述した「透明有機膜形成直後の比誘電率」の測定方法と同様にして、PCT試験後の透明有機膜の比誘電率を測定する。
上記の測定方法により得られたPCT試験後の透明有機膜の比誘電率および上記透明有機膜形成直後の比誘電率を用いることにより、本発明のPCT試験前後の比誘電率変化量を算出して求めることができる。
すなわち、高温高湿条件では、透明有機膜には、水分が吸着するだけではなく、膜内部に水が浸入することにより、透明有機膜を構成する化合物と水とが反応し、膜質が変化するため、比誘電率が変化することが考えられる。透明有機膜表面に吸着した水分による比誘電率の変化については、乾燥等により元に戻る可能性があるが、透明有機膜内部での透明有機膜を構成する化合物および水との反応については不可逆的な反応であると考えられるため、変化した比誘電率は元に戻らないことが考えられる。また、PCT試験では高温・高湿に加え、試験機内部の圧力が高圧であるため、膜内部まで水が浸透しやすく、上述した不可逆的な反応が起こりやすくなっていることが考えられる。
本態様の透明有機膜は、電気駆動型素子に用いられる透明有機膜であって、上記透明有機膜は、ポリマー樹脂と、エポキシ樹脂と、酸付加されていない3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマーとからなる透明有機膜用組成物が重合されて形成された膜であり、上記透明有機膜形成直後の比誘電率が3.5以下であり、かつ、上記透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が0.3以下であることを特徴とするものである。
なお、本態様において、特別に説明しない場合は、単に「3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマー」と記載しているものについては、「酸付加されていない3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマー」を示すものとする。
一方、透明有機膜に4官能アクリレートモノマーや3官能アクリレートモノマーを用いた場合は、反応時に自らの立体構造が障害とならずに反応することができるため、架橋密度が高くなり、未反応の官能基が少ないため、上述した6官能アクリレートモノマーに比べて、膜がより密な状態になっているものと考えられる。
よって、4官能アクリレートモノマーや3官能アクリレートモノマーを用いた透明有機膜においては未反応の官能基が少ないことから、6官能アクリレートモノマーを用いた透明有機膜に比べて、上記透明有機膜形成直後の比誘電率を小さなものとすることができると考えられる。
一方、4官能アクリレートモノマーや3官能アクリレートモノマーを用いた透明有機膜は、架橋密度が高く、膜が密な状態になっていると考えられることから、PCT試験においても、膜内部に水が浸入しにくいため、上述した透明有機膜および水の膜内部での不可逆的な反応が起こりにくいことが考えられる。
よって、4官能アクリレートモノマーや3官能アクリレートモノマーを用いた透明有機膜は、6官能アクリレートモノマーを用いた透明膜に比べて、PCT試験前後の比誘電率変化量を小さなものとすることができると考えられる。
すなわち、上記透明有機膜は絶縁膜として用いるため、比誘電率が大きい場合は、膜内部で分極し、透明有機膜の周りの部材に電気的な影響を与えてしまう恐れがあると考えられる。一方、比誘電率が小さい場合は、膜内部での分極が起こりにくいため、透明有機膜の周りの部材への電気的な影響が少なくなるものと考えられる。よって、本態様においては、上記透明有機膜形成直後の比誘電率が小さいことが好ましいと考えられる。
以下、本態様に用いられる透明有機膜用組成物等について詳しく説明する。
本態様に用いられる透明有機膜用組成物は、3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマー、ポリマー樹脂、およびエポキシ樹脂からなるものである。
以下、上記各材料についてそれぞれ説明する。
本態様に用いられる3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマーは、上述したように、酸付加していないものである。
次に本態様に用いられるポリマー樹脂について説明する。
本態様に用いられるポリマー樹脂は、主鎖に環構造を有する酸価が50以下のポリマー樹脂である。本態様においては、上記ポリマー樹脂を用いることにより、例えば上記透明有機膜上に蒸着等によって金属膜を製膜する場合、金属膜製膜中に発生するプラズマ等への耐性に優れた透明有機膜とすることが可能となる。
すなわち、透明有機膜においては、用いられるポリマー樹脂がより結合の切れにくいものである方が、プラズマ等に対する耐性が高いものと考えられる。主鎖に環構造を有するポリマー樹脂は、結合が切れにくく、またこのようなポリマー樹脂を用いた透明有機膜は高硬度であることから、プラズマ等への耐性の優れたものとすることができるものと考えられる。
次に本態様に用いられるエポキシ樹脂について説明する。
本態様に用いられるエポキシ樹脂としては、上記3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマー、およびポリマー樹脂とともに所定の透明有機膜を形成することができるのであれば特に限定されるものではない。
本態様の透明有機膜用組成物に用いられる材料としては、上述した3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマー、ポリマー樹脂、およびエポキシ樹脂以外にも必要な材料を適宜選択して用いることができる。このような材料としては、増感剤、重合開始剤等を挙げることができる。
本態様の透明有機膜は、電気駆動型素子の部材として用いられるものである。また、本態様の透明有機膜は絶縁性を有するものである。
本態様においては、上記透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量は、具体的には0.3以下である。上記透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が上記範囲を超える場合は、上記透明有機膜を電気駆動型素子に用いた場合に、上記透明有機膜の比誘電率の変化によって、電気駆動型素子が作動不良を起こす可能性が考えられるからである。
本態様の透明有機膜の形成方法としては、上記透明有機膜を電気駆動型素子の部材として用いることができるような形成方法であれば特に限定されるものではなく、一般的な透明樹脂膜の形成方法と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本態様においては、上記透明有機膜は電気駆動型素子の部材として用いられるものであるが、なかでもタッチパネルの絶縁層、または表示装置に用いられるカラーフィルタのオーバーコート層として用いられることが好ましい。
本態様の透明有機膜は、電気駆動型素子に用いられる透明有機膜であって、上記透明有機膜は、ポリマー樹脂と、エポキシ樹脂と、多官能アクリレートモノマーとを有し、上記ポリマー樹脂、エポキシ樹脂、および多官能アクリレートモノマーの総質量中のエポキシ樹脂の質量比率が、25質量%以上である透明有機膜用組成物が重合されて形成された膜であり、かつ、上記透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が0.3以下であることを特徴とするものである。
また、本態様によれば、上記ポリマー樹脂が含有されていることにより、例えば透明有機膜上に金属膜を蒸着等により形成する場合に発生するプラズマ等への耐性の高い透明有機膜とすることが可能となる。
すなわち、エポキシ樹脂には、カルボン酸基や水酸基のような親水基が少ないため、エポキシ樹脂を用いた透明有機膜は吸湿性が弱いものとなる。よって、透明有機膜が水と反応しにくくなるため、PCT試験前後の比誘電率変化量を少ないものとすることができるものと考えられる。
本態様に用いられる透明有機膜用組成物は、上記ポリマー樹脂と、エポキシ樹脂と、多官能アクリレートモノマーとを有し、上記ポリマー樹脂、エポキシ樹脂、および多官能アクリレートモノマーの総質量(以下、本態様において透明有機膜用組成物の総質量と称する場合がある。)中のエポキシ樹脂の質量比率が、25質量%以上であるものである。以下、各材料について説明する。
本態様に用いられるエポキシ樹脂の含有量としては、上記ポリマー樹脂、および多官能アクリレートモノマーとともにPCT試験前後の比誘電率変化量の少ない透明有機膜を形成することができる程度の含有量であれば特に限定されるものではないが、上記透明有機膜用組成物の総質量中の25質量%〜60質量%の範囲内で含まれることが好ましく、なかでも25質量%〜55質量%の範囲内、特に25質量%〜45質量%の範囲内であることが好ましい。上記エポキシ樹脂の含有量が上記範囲に満たない場合は、PCT試験前後の比誘電率変化量の少ない透明有機膜を形成することが困難になる可能性が考えられるからである。なお、上記透明有機膜用組成物の総質量中のエポキシ樹脂の含有量の上限としては、60質量%程度である。上記の値を超える場合は、透明有機膜を製膜するのが困難になるからである。
本態様に用いられる多官能アクリレートモノマーは、上記エポキシ樹脂、および後述するポリマー樹脂とともにPCT試験前後の比誘電率変化量の少ない透明有機膜を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。
なお、本態様に用いられる多官能アクリレートモノマーは、酸付加されていないもの、および酸付加されているものを含むものである。
次に、本態様に用いられるポリマー樹脂について説明する。
上記ポリマー樹脂の含有量としては、上記エポキシ樹脂、および多官能アクリレートモノマーとともにPCT試験前後の比誘電率変化量の少ない透明有機膜を形成することができる程度の含有量であれば特に限定されるものではないが、上記透明有機膜用組成物の総質量中の13質量%〜37質量%の範囲内、なかでも18質量%〜32質量%の範囲内であることが好ましい。上記ポリマー樹脂の含有量が上記範囲に満たない場合、もしくは超える場合は、上記透明有機膜を形成するのが困難になるからである。
本態様に用いられる透明有機膜用組成物は、上述した多官能アクリレートモノマー、ポリマー樹脂、およびエポキシ樹脂の他にも必要な材料を適宜選択して追加することが可能である。このような材料としては、「I.第1態様の透明有機膜」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本態様の透明有機膜は、高温高湿雰囲気下における耐性の高いものであることが好ましい。高温高湿雰囲気下における耐性の高いものとすることにより、例えば上記透明有機膜を電気駆動型素子の最外層に配置した場合であっても、空気中の酸素および水蒸気等による劣化を少ないものとすることができるからである。上記透明有機膜の高温高湿雰囲気下における耐性はPCT試験を行うことによって調べることが可能である。
本態様において、上記透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量は、具体的には、0.3以下である。上記透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が上記範囲を超える場合は、上記透明有機膜を電気駆動型素子に用いた場合に、上記透明有機膜の比誘電率の変化によって、電気駆動型素子が劣化する可能性が考えられるからである。
本態様の透明有機膜の形成方法、および用途については「I.第1態様の透明有機膜」の項で記載したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明のタッチパネルは、上述した「A.透明有機膜」の項で説明した透明有機膜をタッチパネルの絶縁層として用いることを特徴とするものである。
図1は本発明のタッチパネルの一例を示す模式図である。図1(a)においては、説明の都合上、絶縁層13については省略して示している。また、図1(b)は、図1(a)のA−A断面の概略断面図である。図1(b)に示すように、本発明のタッチパネル10は、透明基板11と、透明基板11上にパターン状に形成された第1透明電極121と、第1透明電極121上に形成された絶縁層13と、絶縁層13上に第1透明電極121とは異なるパターンを有するように形成された第2透明電極122とを有するものである。また、本発明のタッチパネル10は、絶縁層13の周辺に取り出し電極130を有するものである。
本発明のカラーフィルタは、「A.透明有機膜」の項で記載した透明有機膜を着色層のオーバーコート層として用いることを特徴とするものである。
図3に示すように、本発明のカラーフィルタ20は、透明基材21と、透明基材21上に形成された着色層23(図3においては、赤色着色層23R、緑色着色層23G、青色着色層23B)と、着色層23間に形成された遮光部22と、着色層23上に形成されたオーバーコート層24とを有するものである。
なお、カラーフィルタは実際には表示装置内部に配置されるものであり、表示装置外部の空気に曝される機会は少ないものであることから、上述したタッチパネルの絶縁層において要求されるほどPCT試験前後の比誘電率変化量を小さくする必要はない。しかしながら、比誘電率の変化量の少ないオーバーコート層を用いることにより、より高品質なカラーフィルタとすることができる。
このような透明基材、複数の着色層、および遮光部等については、一般的な表示装置のカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
実施例1〜実施例3、および比較例1〜2の電気駆動型素子用透明有機膜(以下、透明有機膜と称する。)を形成するために、下記に示す材料を下記表1に示す配合量で配合して透明有機膜用組成物を調製した。また、エポキシ樹脂、カルド型樹脂、および多官能アクリレートモノマーの総質量中のエポキシ樹脂の質量比率(%)(表1では単に質量比率(%)と示す。)についても表1に示す。
ポリマー樹脂:INR−16M、ナガセケムテックス(株)製(カルド型樹脂)
エポキシ樹脂:SPCA−35X、昭和高分子(株)製
多官能アクリレートモノマー:ペンタエリスリトールテトラアクリレート(酸付加されていない4官能アクリレートモノマー)
開始剤:イルガキュア907、チバスペシャリティケミカルズ社製
チオール化合物:PETP、淀化学(株)製
溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
多官能アクリレートモノマーとして、トリメチロールプロパントリアクリレート(酸付加されていない3官能アクリレートモノマー)を用いたこと以外は、上述した実施例1と同様の材料を用いた。
多官能アクリレートモノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)とジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)の混合物 M402、東亞合成(株)製(6官能アクリレートモノマー)を用いたこと以外は実施例1と同様の材料を用いた。また、実施例3においては、エポキシ樹脂の配合量を増加させ、カルド型樹脂およびエポキシ樹脂の配合量を減少させた。
多官能アクリレートモノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)とジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)の混合物 M402、東亞合成(株)製(6官能アクリレートモノマー)を用いたこと以外は、実施例1と同様の材料を用いた。
多官能アクリレートモノマーとして、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート(東亜合成(株)製:アロニックスTO−756)を用いたこと以外は、比較例1の透明有機膜用組成物と同様の材料を用いて透明有機膜用組成物を調製した。
比較例1の開始剤量を増量したこと以外は、比較例1と同様に透明有機膜用組成物の調製を行った。
比較例1のチオール化合物量を増量したこと以外は、比較例1と同様に透明有機膜用組成物の調製を行った。
透明有機膜形成直後の比誘電率を以下のように測定した。
上記透明有機膜用組成物をガラス基板上に製膜したCr膜上に塗布し、露光を行い、その後に現像、焼成を行い、膜厚が1.5μmの透明有機膜を形成した。
形成した透明有機膜上に直径9.0mmの円形状のAu膜を蒸着法により形成して評価用有機膜を形成した。透明有機膜を削り、Cr膜とAu膜に電極を接触させ、直径が9.0mmとなっている円で挟まれた部分の比誘電率の測定を行った。
上記透明有機膜用組成物をガラス基板上に製膜したCr膜上に塗布し、露光を行い、その後に現像、焼成を行い、膜厚が1.5μmの透明有機膜を形成した。その後にPCT試験機(HAST CHAMBER EHS−221M エスペック社製)に120℃、100%RHの条件で、上記透明有機膜を24時間入れてPCT試験を行った。PCT試験後の透明有機膜上に直径9.0mmの円形状のAu膜を蒸着法により形成して評価用有機膜を形成した。透明有機膜を削り、Cr膜とAu膜に電極を接触させ、直径が9.0mmとなっている円で挟まれた部分の比誘電率の測定を行った。
11 … 透明基板
121 … 第1透明電極
122 … 第2透明電極
13 … 絶縁層
20 … カラーフィルタ
21 … 透明基材
22 … 遮光部
23 … 着色層
24 … オーバーコート層
Claims (4)
- 電気駆動型素子に用いられる電気駆動型素子用透明有機膜であって、
前記電気駆動型素子用透明有機膜は、主鎖に環構造を有する酸価が50以下のポリマー樹脂と、エポキシ樹脂と、酸付加されていない3官能アクリレートモノマーもしくは4官能アクリレートモノマーとからなる電気駆動型素子用透明有機膜用組成物が重合されて形成された膜であり、
前記電気駆動型素子用透明有機膜形成直後の比誘電率が3.5以下であり、かつ、前記電気駆動型素子用透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が0.3以下であることを特徴とする電気駆動型素子用透明有機膜。 - 電気駆動型素子に用いられる電気駆動型素子用透明有機膜であって、
前記電気駆動型素子用透明有機膜は、主鎖に環構造を有する酸価が50以下のポリマー樹脂と、エポキシ樹脂と、多官能アクリレートモノマーとを有し、前記主鎖に環構造を有する酸価が50以下のポリマー樹脂、エポキシ樹脂、および多官能アクリレートモノマーの総質量中のエポキシ樹脂の質量比率が、25質量%以上である電気駆動型素子用透明有機膜用組成物が重合されて形成された膜であり、かつ、
前記電気駆動型素子用透明有機膜のPCT試験前後の比誘電率変化量が0.3以下であることを特徴とする電気駆動型素子用透明有機膜。 - 請求項1または請求項2に記載の電気駆動型素子用透明有機膜を絶縁層として用いたことを特徴とするタッチパネル。
- 請求項1または請求項2に記載の電気駆動型素子用透明有機膜をオーバーコート層として用いたことを特徴とするカラーフィルタ。
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