JP2016050239A - 光学的に透明な接着剤及び光学積層体 - Google Patents

光学的に透明な接着剤及び光学積層体 Download PDF

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Abstract

【課題】接着力及び凝集力のバランス、光学特性などに優れた、高誘電率の光学的に透明な接着剤、及びそれを含む光学積層体を提供する。
【解決手段】本開示の一実施態様の光学的に透明な接着剤は、ヒドロキシル基含有モノマーと、0.09質量%以上、50質量%未満の単官能アルキル(メタ)アクリレートとを含むアクリル系モノマー組成物の重合体を含み、接着剤100g中のOHモル数は0.30以上、0.90以下である。
【選択図】図1

Description

本開示は、高誘電率を有する光学的に透明な接着剤、及びそれを含む光学積層体に関する。
移動式携帯端末、コンピューターディスプレイ及びタッチパネルなどの電子機器に含まれるタッチパネルモジュールは、ガラス又はプラスチックのカバー、タッチパネル、及びLCDから構成される。光学的に透明な接着剤(OCA、Optically Clear Adhesive)シートをこれらの構成部品間の接着に用いることにより、透明性を高め、光の散乱を低減し、それにより画像が鮮明になることが知られている。
OCAの一例は紫外線架橋性感圧接着剤(PSA)シートである。紫外線架橋性PSAシートは、紫外線架橋前に熱及び/又は圧力を加えることにより、印刷などにより形成された段差又は隆起に十分に追従して、ムラなどの外観欠陥がなく、内部応力が緩和された光学積層体を提供する。
特許文献1(国際公開第2010/147047号)は、「粘着剤層を含む光学用粘着シートであって、周波数1MHzでの誘電率が2〜8であり、周波数1MHzでの誘電正接が0より大きく0.2以下であることを特徴とする光学用粘着シート」を記載している。
特許文献2(特開2012−140605号公報)は、「粘着剤層を有する光学用粘着シートであって、周波数1MHzでの比誘電率が5〜10であり、ガラスに対する接着強さ(剥離角度:180°、引張速度:300mm/分、ガラスに貼り合わせてから30分後に測定)が3〜15N/20mmであることを特徴とする光学用粘着シート」を記載している。
特許文献3(特開2013−186808号公報)は、「(メタ)アクリル酸エステル共重合体(A)と架橋剤(B)とを含有するタッチパネル部材貼付用粘着剤であって、(メタ)アクリル酸エステル共重合体(A)が、炭素数4〜6のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー(a1)由来の構成単位(a1)を19〜92質量%、アルコキシアルキル(メタ)アクリレートモノマー(a2)由来の構成単位(a2)を7〜80質量%、及び官能基含有モノマー(a3)由来の構成単位(a3)を含む共重合体である、タッチパネル部材貼付用粘着剤」を記載している。
特許文献4(特開2012−041456号公報)は、「(a)炭素数1〜12の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体、(b)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル系単量体、(c)アミド基を含有する単量体、及び(d)ビニルエステル系単量体を含む単量体成分を共重合して得られ、樹脂酸価が0.1mgKOH/g以下であり、重量平均分子量が40万〜200万であり、Tgが−80〜0℃であり、誘電率が3〜6である、タッチパネル用粘着剤組成物に用いるアクリル系高分子化合物」を記載している。
国際公開第2010/147047号 特開2012−140605号公報 特開2013−186808号公報 特開2012−041456号公報
近年、静電容量型のタッチパネルモジュールの重量及び/又は厚さを低減するため、オンセル型又はインセル型構造、すなわちLCDに直接パターン化されたタッチセンサーを有する構造が採用されている。これらの構造の欠点の一つは、タッチセンサーとフロントパネルの距離が従来構造よりも大きいため、タッチセンサーの感度が低くなる傾向があることである。
一方、タッチパネルモジュールの軽量化又は安全性の点でポリカーボネート(PC)又はポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなプラスチック基材の使用が望まれる場合もある。しかし、ガラス基材と比較してこれらの基材は材料の誘電率が低いため、タッチセンサーの感度が低下するおそれがある。
これらの問題に対する解決手段の一つとして高誘電率OCAを用いることが挙げられるが、OCAの基本的な特性、例えば接着力及び凝集力のバランス、ヘーズ、透過率などの光学特性などを維持しながら高い誘電率を達成することは困難であった。
本開示の目的は、接着力及び凝集力のバランス、並びに光学特性などに優れた、高誘電率の光学的に透明な接着剤(OCA)、及びそれを含む光学積層体を提供することである。
本開示の一実施態様によれば、ヒドロキシル基含有モノマーと、0.09質量%以上、50質量%未満の単官能アルキル(メタ)アクリレートとを含むアクリル系モノマー組成物の重合体を含む光学的に透明な接着剤であって、前記接着剤100g中のOHモル数が0.30以上、0.90以下である、光学的に透明な接着剤が提供される。
本開示の別の実施態様によれば、少なくとも1つの主表面を有する第1基材と、少なくとも1つの主表面を有する第2基材と、前記第1基材の少なくとも1つの主表面と前記第2基材の少なくとも1つの主表面との間に、前記第1基材の少なくとも1つの主表面及び前記第2基材の少なくとも1つの主表面と接触して配置された上記光学的に透明な接着剤とを含む光学積層体が提供される。
本開示による光学的に透明な接着剤(OCA)は、多数のヒドロキシル基を有することから高い誘電率を有する。そのため、かかるOCAを用いた光学積層体は、従来と同等の厚さで高い感度を発揮するタッチパネルモジュールを提供できるとともに、接着の信頼性も高い。また、本開示によれば、プラスチックなどの低誘電率材料を基材として用いた場合であっても、感度の高いタッチパネルモジュールを提供することができる。
高誘電率OCAを電子デバイスの構成材料として用いることにより伝送波長を短くすることができるため、本開示による光学積層体は、小型の高周波回路においても有利に使用することができる。
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施態様及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。
本開示の一実施態様の光学積層体の断面図である。
以下、本発明の代表的な実施態様を例示する目的で、図面を参照しながらより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。
本開示における用語の定義は以下のとおりである。
「光学的に透明な接着剤」とは、波長範囲400〜700nmにおいて、約85%以上、又は約90%以上の全光線透過率、及び約5%以下、又は約2%以下のヘーズを有する接着剤を意味する。全光線透過率及びヘーズはJIS K 7361−1:1997(ISO 13468−1:1996)及びJIS K 7136:2000(ISO 14782:1999)にそれぞれ準拠して決定することができる。光学的に透明な接着剤は、目視で観察可能な気泡を通常含まない。
「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」又は「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」又は「メタクリレート」を意味する。
「紫外線架橋性部位」とは、紫外線照射により活性化され、重合体分子内の他の部分又は他の重合体分子との間で架橋を形成することが可能な部位を指す。
「貯蔵弾性率」とは、−60℃〜200℃の温度範囲において、5℃/分の昇温速度及び周波数1Hzの剪断モードで粘弾性測定を行ったときの、指定した温度における貯蔵弾性率を意味する。
本開示の一実施態様の光学的に透明な接着剤(OCA)は、ヒドロキシル基含有モノマーと、0.09質量%以上、50質量%未満の単官能アルキル(メタ)アクリレートとを含むアクリル系モノマー組成物の重合体を含み、接着剤100g中のOH(ヒドロキシル基)モル数が0.30以上、0.90以下である。OCAはOCA中に所定量含まれるヒドロキシル基により高い誘電率を示す。
本開示の光学積層体は、積層体を構成するOCAの誘電率が高いため、感度の高いタッチパネルモジュールを提供することができる。本開示の光学積層体は、軽量及び/又は薄型とすることが可能なオンセル型又はインセル型タッチパネルを含むタッチパネルモジュールに特に有利に使用される。
OCAはアクリル系モノマー組成物の重合体を含む。アクリル系モノマー組成物はヒドロキシル基含有モノマー及び単官能アルキル(メタ)アクリレートを含む。
ヒドロキシル基含有モノマーは、極性の高いヒドロキシル基によりOCAに高い誘電率を付与する。また、ヒドロキシル基含有モノマーは、重合体の弾性率を調整して、被着体に対する濡れ性を確保することにも寄与する。ヒドロキシル基含有モノマーは、一般に約600以下、約400以下、又は約200以下の水酸基(OH基)当量を有する。水酸基当量は、モノマーの分子量を当該モノマーに含まれるヒドロキシル基の数で割った値として定義される。有用なヒドロキシル基含有モノマーとして、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、1−グリセロール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、アリルアルコールなどが挙げられる。エチレンオキシド又はプロピレンオキシドから得られるポリ(アルキレン)グリコールをベースとするヒドロキシル基含有モノマーを使用することもできる。この種類のヒドロキシル基含有モノマーの例として、ヒドロキシル基を末端基とするポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、例えばブレンマー(商標)AE200(n≒4.5、日油株式会社)、Bisomer(商標)PPA 6(GEO Specialty Chemicals UK Ltd、United Kingdom)などが挙げられる。ヒドロキシル基含有モノマーは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
OCAの誘電率をより効果的に高めることができることから、これらヒドロキシル基含有モノマーの中でも、アルコール残基の炭素数が2〜4のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及び1−グリセロール(メタ)アクリレートを有利に使用することができ、より重合性の高い2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、及び4−ヒドロキシブチルアクリレートを特に有利に使用することができる。
ある実施態様では、アクリル系モノマー組成物はヒドロキシル基含有モノマーを約50質量%より多く含む。いくつかの実施態様では、アクリル系モノマー組成物は、ヒドロキシル基含有モノマーを約51質量%以上、約53質量%以上、又は約55質量%以上、約99.9質量%以下、約80質量%以下、又は約65質量%以下の量で含む。ヒドロキシル基含有モノマーの使用量を上記範囲とすることにより、OCAの誘電率をより高めることができる。
単官能アルキル(メタ)アクリレートとは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を1つ持つアルキル(メタ)アクリレートのことである。単官能アルキル(メタ)アクリレートは、接着性又は感圧接着性に必要な粘弾性特性(濡れ性、凝集力など)をOCAに付与し、OCAの耐候性を確保することにも寄与する。単官能アルキル(メタ)アクリレートとして、アルキル基の炭素数が2〜12の非第三級アルコールの(メタ)アクリレートを使用することができる。そのような単官能アルキル(メタ)アクリレートとして、以下に限定されないが、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、2−プロピルヘプチルアクリレート、n−ドデシル(メタ)アクリレート、2−メチルブチル(メタ)アクリレート、4−メチル−2−ペンチル(メタ)アクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。単官能アルキル(メタ)アクリレートは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
炭素数4〜12の直鎖アルキル基を有する単官能アルキル(メタ)アクリレート、例えばn−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、n−ドデシル(メタ)アクリレートなどは、OCAのガラス転移温度Tgを低下させるため、これらの単官能アルキル(メタ)アクリレートを用いることにより、多くのヒドロキシル基をOCAに導入することを可能にしつつ、好適な粘弾性特性を達成することができる。また、同一の炭素数の分岐アルキル基を有する単官能アルキル(メタ)アクリレートと比較してモル体積が小さいため、双極子モーメントが高い。このため、より高い誘電率を有するOCAを得ることができる。一方、分岐アルキル基又は脂環式アルキル基を有する単官能アルキル(メタ)アクリレート、例えば2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどは、同一の炭素数の直鎖アルキル基を有する単官能アルキル(メタ)アクリレートと比較してOCAのガラス転移温度を高めるため、これらの単官能アルキル(メタ)アクリレートを用いることにより、用途及び使用される温度環境に適合した凝集力を有するOCAを得ることができる。求められる特性に合わせて、単独で又は2種類以上の単官能アルキル(メタ)アクリレートを組み合わせて使用することができる。
アクリル系モノマー組成物は、単官能アルキル(メタ)アクリレートを約0.09質量%以上、約50質量%未満の量で含む。いくつかの実施態様では、アクリル系モノマー組成物は単官能アルキル(メタ)アクリレートを約0.09質量%以上、約20質量%以上、又は約40質量%以上の量で含む。いくつかの実施態様では、アクリル系モノマー組成物は単官能アルキル(メタ)アクリレートを約49質量%以下、約40質量%以下、又は約30質量%以下の量で含む。単官能アルキル(メタ)アクリレートを、アクリル系モノマー組成物の約50質量%未満とすることにより、OCAの接着力を十分に確保することができ、約0.09質量%以上とすることにより、OCAの弾性率を適切な範囲として、被着体に対するOCAの濡れ性を良好なものとし、信頼性に寄与する優れた耐候性をOCAに付与することができる。
ある実施態様では、アクリル系モノマー組成物は、OCAの粘弾性特性を調節しつつ誘電率の増加にも寄与するアルコキシアルキル(メタ)アクリレートをさらに含む。アルコキシアルキル(メタ)アクリレートは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
アルコキシアルキル(メタ)アクリレートとして、アルコキシアルキル基の炭素数が2〜12の非第三級アルコールの(メタ)アクリレートを使用することができる。そのようなアルコキシアルキル(メタ)アクリレートとして、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3−エトキシプロピル(メタ)アクリレート、4−メトキシブチル(メタ)アクリレート、4−エトキシブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。アルコキシアルキル(メタ)アクリレートの中でも、アルコキシアルキルアクリレートが反応性の点で有利に使用でき、高い誘電率を有するOCAが得られることから2−メトキシエチルアクリレートが特に有利に使用できる。
アルコキシアルキル(メタ)アクリレートとして、以下の式(1):
CH=C(R)COO−(RO)−R (1)
(式(1)中、Rは水素又はメチル基であり、Rはエチレン基、プロピレン基、及びブチレン基、並びにこれらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、Rは、炭素数が2〜12の直鎖、分岐又は脂環式アルキル基であり、nは2以上、10以下の整数である。)で表されるポリ(アルキレンオキシ)(メタ)アクリレートを使用することもできる。そのようなポリ(アルキレンオキシ)(メタ)アクリレートとして、例えば2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルジエチレングリコール(メタ)アクリレート(例えば、共栄社化学株式会社(日本国大阪市)よりEHDG−ATとして入手可能)などが挙げられる。
アルコキシアルキル(メタ)アクリレートを使用する実施態様において、アクリル系モノマー組成物は、アルコキシアルキル(メタ)アクリレートを約5質量%以上、約10質量%以上、又は約20質量%以上、約50質量%以下、約25質量%以下、又は約10質量%以下の量で含む。アルコキシアルキル(メタ)アクリレートの使用量を上記範囲とすることにより、OCAに好適な粘弾性特性(凝集力、濡れ性など)を達成しつつ、高い誘電率を有するOCAを得ることができる。高い耐候性が要求される用途においては、アルコキシアルキル(メタ)アクリレートの使用量は比較的少ない方が有利であり、例えば約10質量%以下、約7.5質量%以下、又は約5質量%以下とすることが望ましい。この高い耐候性が要求される用途において、アルコキシアルキル(メタ)アクリレートの使用量は約0.1質量%以上、約5質量%以上、又は約7.5質量%以上とすることができる。
アクリル系モノマー組成物は、例えば組成物の硬化性、OCAの凝集力などを高めることを目的として、多官能性モノマー、紫外線架橋性部位を有する(メタ)アクリレートなどの架橋剤を含んでもよい。ある実施態様では、紫外線架橋性部位を有する(メタ)アクリレートを用いることにより、加熱及び/又は加圧により変形させて被着体の表面形状に追従させることが可能な紫外線架橋性のOCAを得ることができる。
多官能性モノマーとして、例えば、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートなどの二官能(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレートなどの三官能以上の(メタ)アクリレート;アリル(メタ)アクリレート、ビニル(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。多官能性モノマーは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
紫外線架橋性部位を有する(メタ)アクリレートとして、紫外線照射により活性化されて、重合体分子内の他の部分との架橋を形成するか、他の共重合体分子との間で架橋を形成することが可能な部位を分子内に有する(メタ)アクリレートが使用できる。例えば、紫外線架橋性部位として、紫外線照射により励起されて重合体分子内の他の部分又は他の重合体分子から水素ラジカルを引き抜くことが可能な構造を利用することができ、そのような構造として、例えば、ベンゾフェノン構造、ベンジル構造、o−ベンゾイル安息香酸エステル構造、チオキサントン構造、3−ケトクマリン構造、2−エチルアントラキノン構造、カンファーキノン構造などが挙げられる。
上記構造の中でも、透明性、反応性などの点でベンゾフェノン構造が有利である。そのようなベンゾフェノン構造を有する(メタ)アクリレートとして、例えば、4−アクリロイルオキシベンゾフェノン、4−アクリロイルオキシエトキシベンゾフェノン、4−アクリロイルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−アクリロイルオキシエトキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−アクリロイルオキシ−4’−ブロモベンゾフェノン、4−アクリロイルオキシエトキシ−4’−ブロモベンゾフェノン、4−メタクリロイルオキシベンゾフェノン、4−メタクリロイルオキシエトキシベンゾフェノン、4−メタクリロイルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−メタクリロイルオキシエトキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−メタクリロイルオキシ−4’−ブロモベンゾフェノン、4−メタクリロイルオキシエトキシ−4’−ブロモベンゾフェノンなどが挙げられる。紫外線架橋性部位を有する(メタ)アクリレートは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
多官能性モノマー、紫外線架橋性部位を有する(メタ)アクリレートなどの架橋剤を使用する実施態様において、アクリル系モノマー組成物は、架橋剤を約0.1質量%以上、約1質量%以上、又は約2質量%以上、約10質量%以下、約5質量%以下、又は約3質量%以下の量で含む。架橋剤の使用量を上記範囲とすることにより、OCAに好適な粘弾性特性(凝集力、濡れ性など)を達成することができる。
アクリル系モノマー組成物は、重合体の分子量及び含有量を制御して、OCAに所望の粘弾性特性を付与することが可能な連鎖移動剤又は重合遅延剤を含んでもよい。そのような連鎖移動剤として、四臭化炭素、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素、イソオクチルチオグリコレート、ドデカンチオール、ブチルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、1−メルカプト−2−プロパノール、3−メルカプト−1−プロパノール、p−メルカプトフェノールなどの硫黄含有化合物などが挙げられる。重合遅延剤として、例えばα−メチルスチレンダイマー、o−、m−又はp−ベンゾキノンなどのキノン類、ニトロベンゼン、o−、m−又はp−ジニトロベンゼン、2,4−ジニトロ−6−クロロベンゼンなどのニトロ化合物、ジフェニルアミンなどのアミン類、第三ブチルカテコールなどのカテコール誘導体、1,1−ジフェニルエチレンなどが挙げられる。これらの連鎖移動剤及び重合遅延剤は単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。重合遅延剤と連鎖移動剤とを併用することもできる。
連鎖移動剤を使用する実施態様において、アクリル系モノマー組成物は、連鎖移動剤を約0.1質量%以上、約0.5質量%以上、又は約1質量%以上、約5質量%以下、約3質量%以下、又は約2質量%以下の量で含む。重合遅延剤を使用する実施態様において、アクリル系モノマー組成物は、重合遅延剤を約0.05質量%以上、約0.25質量%以上、又は約0.5質量%以上、約5質量%以下、約3質量%以下、又は約2質量%以下の量で含む。
アクリル系モノマー組成物は、一般に熱開始剤又は光開始剤を含む。熱開始剤として、例えば過酸化ベンゾイル、過安息香酸t−ブチルなどの過酸化物、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物などが挙げられる。光開始剤として、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ベンゾイルジエトキシホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ベンゾインアルキルエーテル(例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、n−ブチルベンゾインエーテルなど)、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、ベンジル、アセトフェノン、チオキサントン類(2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン)、カンファーキノン、3−ケトクマリン、アントラキノン類(例えば、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、α−クロロアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノンなど)、アセナフセン、4,4’−ジメトキシベンジル、4,4’−ジクロロベンジルなどが挙げられる。光開始剤の市販の例としては、BASF社のイルガキュア、ダロキュア、ベルシコール社のベルシキュアの商標名で販売されているものが挙げられる。熱開始剤又は光開始剤は単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
アクリル系モノマー組成物は、任意成分として、ヒドロキシル基含有モノマー及びアルコキシアルキル(メタ)アクリレート以外の極性基含有モノマーを含んでもよい。極性基含有モノマーは、カルボキシル基、アミド基、アミノ基などの極性基を含み、例えばOCAの凝集力の調整に使用することができる。そのような極性基含有モノマーとして、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イソクロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー又はその無水物(無水マレイン酸など);N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、及びN−オクチル(メタ)アクリルアミドなどのアミド基含有モノマー;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミドなどのアミノ基含有モノマーなどが挙げられる。
アクリル系モノマー組成物は、任意成分として、OCAの特性を顕著に損なわない限りその他のモノマーを含んでもよい。そのようなモノマーとして、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートなどの上記以外の(メタ)アクリル系化合物、エチレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレンなどのオレフィン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、スチレンなどのビニルモノマーなどが挙げられる。
極性基含有モノマー又はその他のモノマーを使用する実施態様において、アクリル系モノマー組成物は、これらのモノマーを、各成分について約0.1質量%以上、約1質量%以上、又は約5質量%以上、約25質量%以下、約15質量%以下、又は約10質量%以下、複数の成分を使用する場合は合計で約0.2質量%以上、約1質量%以上、又は約5質量%以上、約25質量%以下、約15質量%以下、又は約10質量%以下の量で含む。
アクリル系モノマー組成物の加熱、又は当該組成物への紫外線、電子線などの放射線照射を用いた重合により、OCAを形成することができる。アクリル系モノマー組成物に架橋剤、連鎖移動剤及び/又は重合遅延剤を添加する前に、加熱又は放射線照射による部分重合を行って部分重合物を形成してもよい。部分重合物を含むアクリル系モノマー組成物に架橋剤、連鎖移動剤、重合遅延剤、及び/又は追加の熱開始剤若しくは光開始剤を添加し、得られた組成物を例えばシリコーンコーティングなどの剥離処理を施したライナーにコーティングし、加熱又は放射線照射による硬化(又は架橋)によりOCAを形成することができる。代わりに、架橋剤、連鎖移動剤及び/又は重合遅延剤をアクリル系モノマー組成物に最初から添加し、一工程で重合及び硬化の両方を行ってもよい。
部分重合物を含む又は含まないアクリル系モノマー組成物は、ロールコーティング、スプレーコーティング、ナイフコーティング、ダイコーティングなどの既知のコーティング技術を用いてコーティングすることができる。代わりに、アクリル系モノマー組成物を液体として2つの基材間の隙間を満たすように供給し、続いて加熱又は放射線照射により組成物を重合及び硬化させてもよい。
OCAは一般にシート状に形成することができる。OCAシートの厚さは用途に応じて適宜決定することができ、例えば、約5μm以上、約1mm以下とすることができる。OCAシートの厚さを決定する基準の一つとして、被着体の表面にある段差又は隆起の高さが挙げられる。被着体表面の段差又は隆起の高さを、被着体に適用されたOCAシートの広がり平面に対して垂直方向(OCAシートの厚さ方向)に沿って決定した場合、OCAシートの厚さを段差又は隆起の最大高さの約0.8倍以上、約1倍以上、又は約1.2倍以上、約5倍以下、約3倍以下、又は約2倍以下とすることができる。このような厚さとすることにより、被着体を含む積層体の厚みを薄く抑えることができ、その結果、例えば、タッチパネルセンサーの感度向上、画像表示装置の小型化又は薄型化などを達成することができる。
OCA100g中のOHモル数は約0.30以上、約0.90以下である。ある実施態様では、OCA100g中のOHモル数は約0.40以上、又は約0.50以上、約0.80以下、又は約0.70以下である。OCA100g中のOHモル数が約0.30以上であることにより高い誘電率を得ることができ、約0.90以下であることにより信頼性の高い接着を実現することができる。OCA100g中のOHモル数は、下式で計算した値である。すなわち、OCA100g中に含まれる各種ヒドロキシル基含有モノマーのOHモル数の総和である。
Figure 2016050239
ある実施態様のOCAは感圧接着性である。粘着付与剤を必要に応じてOCAに含ませてもよい。粘着付与剤として、例えばロジンエステル樹脂、芳香族炭化水素樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、及びテルペン樹脂が挙げられる。
OCAの特性を顕著に損なわない限り、例えば多官能イソシアネート、アジリジン及びエポキシ化合物などの架橋促進剤、老化防止剤、充填剤、着色剤(顔料、染料など)、紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤、ナノフィラーなどの公知の添加剤をOCAに含ませてもよい。
ある実施態様のOCAは非水系である。「非水系」とは、OCAが水溶液又はエマルションのアクリル系モノマー組成物から形成されるものではないことを意味する。一般に非水系OCAは界面活性剤、特にアニオン性、カチオン性、及び両イオン性の界面活性剤を含まないため、シート状としたときの誘電率の面内均一性を高める上で有利である。
ある実施態様のOCAの誘電率は、周波数100kHzにおいて約8.0以上、約8.5以上、又は約9.0以上であり、約20以下、約15以下又は約13以下である。例えば静電容量型タッチパネル、特にオンセル型又はインセル型タッチパネルに適用されたときに、OCAの誘電率が約8.0以上であることにより、十分なレベルのセンサー感度及び動作安定性が得られ、約20以下であることによりタッチパネルの駆動に必要な電気エネルギーを有効に利用することができる。本開示において「誘電率」とはOCAの誘電率εと真空の誘電率εの比である「比誘電率ε(=ε/ε)」を意味する。誘電率はJIS K 6911:1995に準拠して25℃、周波数100kHzの条件下で測定した値である。
ある実施態様のOCAの貯蔵弾性率G’は、25℃、1Hzにおいて、約1×10Pa以上、又は約1×10Pa以上、約5×10Pa以下、又は約5×10Pa以下である。貯蔵弾性率が上記範囲にあるOCAは、凝集力及び接着力のバランスに優れている。OCAの貯蔵弾性率は、OCAに含まれる重合体を構成するモノマーの種類、分子量及び配合比、並びに重合体の重合度を適宜変更することによって調整することができる。
本開示の別の実施態様の光学積層体は、少なくとも1つの主表面を有する第1基材と、少なくとも1つの主表面を有する第2基材と、第1基材の少なくとも1つの主表面と第2基材の少なくとも1つの主表面との間に、第1基材の少なくとも1つの主表面及び第2基材の少なくとも1つの主表面と接触して配置された光学的に透明な接着剤とを含む。
第1基材は、表面保護フィルム、反射防止(AR)フィルム、偏光板、位相差板、光学補償フィルム、輝度向上フィルム、導光板、透明導電フィルム(ITOフィルムなど)などの各種光学フィルムであってよい。第1基材として、例えばポリカーボネート、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート)、ポリウレタン、ポリ(メタ)アクリレート(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン(例えばポリエチレン、及びポリプロピレン)、トリアセチルセルロース、環状オレフィンポリマーなどのポリマー、及びガラスから作られるものが挙げられる。第1基材は光学的に透明な基材であってよい。「光学的に透明な基材」とは、波長範囲400〜700nmにおいて、約85%以上、又は約90%以上の全光線透過率、及び約5%以下、又は約2%以下のヘーズを有する基材を意味する。全光線透過率及びヘーズは、JIS K 7361−1:1997(ISO 13468−1:1996)及びJIS K 7136:2000(ISO 14782:1999)にそれぞれ準拠して決定することができる。
第2基材は、第1基材について説明したものでもよく、液晶ディスプレイ、OLEDディスプレイ、タッチパネル又はタッチパネルモジュール、エレクトロウェッティング方式ディスプレイ又はブラウン管、電子ペーパー、窓又はグレージングなどであってもよい。ある実施態様では、第2基材は静電容量型タッチパネル、特にオンセル型又はインセル型タッチパネルであり、高誘電率OCAがこれらのタッチパネルのセンサー感度及び動作安定性の向上に寄与する。
上記第1基材及び第2基材の厚みは、特に限定されない。基材がフィルム又はシート状の場合、基材の厚さは例えば約50μm以上、約500μm以上、又は約1mm以上とすることができ、一方で基材の厚さを約5mm以下、約500μm以下、又は約100μm以下とすることができる。OCAと接触する基材表面は、例えばコロナ放電、プラズマなどの物理的処理、プライマーなどの化学的処理などの表面処理を有してもよい。
本開示の一実施態様の光学積層体の断面図を図1に示す。光学積層体10は、第1基材11と、第2基材12と、第1基材11の主表面と第2基材12の主表面の間に、これらの主表面と接触して配置された光学的に透明な接着剤(OCA)13とを含む。OCA13は、例えば第1基材11の主表面に貼り付けることが可能な接着シートの形状であってよい。光学積層体10は、例えば、第1基材11及びOCA13を含む積層体を第2基材12の主表面、例えばオンセル型又はインセル型タッチパネルの表示面に貼り合せることで得ることができる。
図1では、第1基材11の下面の一部領域に設けられた光遮蔽層14が示されており、この光遮蔽層14は基材表面に段差又は隆起を形成する。光遮蔽層14は、例えば、硬化性樹脂組成物の塗布溶液に着色剤を混入させた液を、スクリーン印刷などの適切な方法で第1基材11の所定の領域に塗布し、紫外線照射などの適切な硬化方法で硬化させることで形成することができる。
図1に示す光学積層体10では、OCA13が第1基材11の段差又は隆起を形成する光遮蔽層14を有する表面に接触して、これらの段差又は隆起に追従しているため、光遮蔽層14の近傍は粘着シートで満たされて空隙が形成されていない。
このような積層体は、例えば、紫外線架橋性部位を有する(メタ)アクリレートを含有するアクリル系モノマー組成物を用い、紫外線架橋性部位が活性化しない条件下で重合及び必要に応じて硬化を行って紫外線架橋性OCAシートを得る工程、紫外線架橋性OCAシートを段差又は隆起を有する表面側で第1基材に隣接させて配置する工程、第2基材を紫外線架橋性OCAシートと隣接させて配置する工程、紫外線架橋性OCAシートを加熱及び/又は加圧して段差又は隆起に追従させる工程、及び紫外線架橋性OCAシートに紫外線を照射して架橋する工程を含む方法によって製造することができる。これらの工程は様々な順序で行うことができる。
紫外線架橋性OCAシートは、加熱及び/加圧したときに段差又は隆起に追従するのに十分な流動性を有している。例えば、紫外線架橋前のOCAシートに含まれるOCAの貯蔵弾性率は、30℃、1Hzにおいて、約5.0×10Pa以上、約1.0×10Pa以下、かつ80℃、1Hzにおいて、約5.0×10Pa以下であり、さらに、紫外線架橋後のOCAの貯蔵弾性率は、130℃、1Hzにおいて、約1.0×10Pa以上である。OCAがこのような粘弾性特性を有することにより、紫外線架橋性OCAシートは、通常の作業温度でOCAシートを被着体に貼り合わせた後、加熱及び/又は加圧することにより、OCAシートを被着体、例えば表面保護層の表面にある段差、隆起などに追従させることができる。その後、紫外線架橋を行うことによりOCAシートの凝集力が高まり、信頼性の高い接着が実現可能となる。
加熱工程は、対流式オーブン、ホットプレート、ヒートラミネーター、オートクレーブなどを用いて行うことができ、ヒートラミネーター、オートクレーブなどを用いて加熱と同時に加圧することが有利である。オートクレーブを用いた加圧はOCAシートの脱泡に特に有利である。OCAシートの加熱温度は、OCAシートが軟化又は流動して段差又は隆起に十分に追従する温度であればよく、一般に約30℃以上、約40℃以上、又は約60℃以上とすることができ、約150℃以下、約120℃以下、又は約100℃以下とすることができる。OCAシートを加圧する場合、与える圧力は、一般に約0.05MPa以上、又は約0.1MPa以上、約2MPa以下、又は約1MPa以下とすることができる。
紫外線照射工程は、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ、LEDランプなどを光源として用いる、一般的な紫外線照射装置、例えばベルトコンベア式の紫外線照射装置を用いて行うことができる。紫外線照射量は、一般に、約1000mJ/cm〜約5000mJ/cmである。
本開示のさらに別の態様によれば、上記光学積層体を含む電子装置が提供される。そのような電子装置として、以下に限られないが、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、携帯ゲーム機、電子読書端末、カーナビゲーションシステム、携帯音楽プレーヤー、時計、テレビジョン(TV)、ビデオカメラ、ビデオプレーヤー、デジタルカメラ、グローバル・ポジショニング・システム(GPS)装置、パーソナルコンピュータ(PC)が挙げられる。
以下の実施例において、本開示の具体的な実施態様を例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。部及びパーセントは全て、特に明記しない限り質量による。
本実施例において使用した材料を表1に示す。
Figure 2016050239
<OCAシートの調製>
表2及び表3に示すモノマー成分のうち架橋剤(ABP及びHDDA)及び連鎖移動剤(IOTG)を除くモノマー、及び0.15質量部のIrgacure(登録商標)184を使用してプレミックスを調製した。モノマープレミックスを、窒素リッチ雰囲気下にて紫外線にさらすことで部分的に重合させて、約2Pa・s(2000cP)の粘度を有するコーティング可能なシロップを得た。
次に、シロップに0.5質量部のIrgacure(登録商標)184及び残りのモノマー(架橋剤及び連鎖移動剤)があればそれらを追加してよく混合して脱泡した。
得られた粘性混合液を2つのシリコーン処理した剥離ライナーの間に100μmの厚さでナイフコーティングした。次に、得られたコーティング材を、351nmで最大の、300〜400nmのスペクトル出力を有する低強度紫外線(全エネルギー1200mJ/cm)にさらして、OCAシートを得た。
<比誘電率測定>
OCAの比誘電率εは、JIS K 6911:1995に準拠して25℃、周波数100kHzの条件下で測定する。
<OCA100g中のOHモル数>
OCA100g中のOHモル数は以下の式を用いて計算する。なお、OCA100gには、熱開始剤、光開始剤、架橋剤、連鎖移動剤、重合遅延剤などの添加剤又はその変性物も含まれる。
Figure 2016050239
<全光線透過率及びヘーズ測定>
OCAシートをフロートガラス基板(80mm×55mm×0.7mm)上にゴムローラーを用いて積層する。続いて、別のフロートガラス基板(80mm×55mm×0.7mm)とOCA/ガラス積層体を真空貼合工程装置(株式会社タカトリ製 商品名TPL−0209MH)を用いて貼り合わせる。貼り合わせの条件は、真空度100Pa、ラミネート圧力0.225MPa、ラミネート時間5秒である。その後、ガラス/OCA/ガラス積層体をオートクレーブ処理する(0.5MPa、25℃、15分間)。
得られたガラス/OCA/ガラス積層体の全光線透過率及びヘーズをJIS K 7361−1:1997及びJIS K 7136:2000にそれぞれ準拠してヘーズメーターNDH2000(日本電色工業株式会社)を用いて測定する。
<印刷段差充填性>
印刷段差充填性は、印刷された枠を有するフロートガラス基板(80mm×55mm×0.7mm)を用いて行う。印刷領域は基板の片面の外周縁部から約6mmの幅で内側に広がっている。印刷領域の段差は約28μmである。
OCAシートをフロートガラス基板(80mm×55mm×0.7mm)上にゴムローラーを用いて積層する。続いて、フロートガラス基板の印刷領域側の表面とOCA/ガラス積層体を真空貼合工程装置(株式会社タカトリ製 商品名TPL−0209MH)を用いて貼り合わせる。貼り合わせの条件は、真空度100Pa、ラミネート圧力0.225MPa、ラミネート時間5秒である。その後、得られた積層体を65℃のオーブン中に30分置く。オーブンから取り出して室温で30分放置した後、積層体をオートクレーブ処理する(0.5MPa、25℃、15分間)。
得られた積層体にメタルハライドランプUVL−7000M4−N(120W/cm)を備えたUVX−02528S1XK01(ウシオ電機株式会社)を用いてUV光を照射する。UV POWER PUCK(商標登録)II(EIT Inc.)を用いて測定される全照射量は、UV−A(320〜390nm)について2000mJ/cmとする。UV照射後の積層体の外観を、発泡、剥離などの欠陥の有無について目視で検査する。
<粘弾性特性>
紫外線架橋前後のOCAシートの粘弾性特性を、動的粘弾性測定装置ARES(TAインスツルメント社)を使用して測定する。紫外線架橋前の試料については、OCAシートを2mm厚になるように積層し、直径8mmに打ち抜いて試料を作製する。紫外線架橋後の試料については、紫外線架橋前のOCAシートにメタルハライドランプUVL−7000M4−N(120W/cm)を備えたUVX−02528S1XK01(ウシオ電機株式会社)を用いてUV光を照射する。UV POWER PUCK(商標登録)II(EIT Inc.)を用いて測定される全照射量は、UV−A(320〜390nm)について2000mJ/cmとする。その後に、OCAシートを2mm厚になるように積層し、直径8mmに打ち抜いて試料を作製する。測定条件を周波数1Hzの剪断モード、温度範囲−60℃〜200℃、昇温速度5℃/分とし、紫外線架橋前の試料の25℃、30℃、80℃、及び紫外線架橋後の130℃における貯蔵弾性率(G’)を記録する。
OCAシート及び積層物の評価結果を表2及び表3に示す。
Figure 2016050239
Figure 2016050239
Figure 2016050239
Figure 2016050239
10 光学積層体
11 第1基材
12 第2基材
13 光学的に透明な接着剤(OCA)
14 光遮蔽層

Claims (11)

  1. ヒドロキシル基含有モノマーと、0.09質量%以上、50質量%未満の単官能アルキル(メタ)アクリレートとを含むアクリル系モノマー組成物の重合体を含む光学的に透明な接着剤であって、前記接着剤100g中のOHモル数が0.30以上、0.90以下である、光学的に透明な接着剤。
  2. 前記アクリル系モノマー組成物が、前記ヒドロキシル基含有モノマーを50質量%より多く含む、請求項1に記載の光学的に透明な接着剤。
  3. 前記接着剤が非水系である、請求項1又は2のいずれかに記載の光学的に透明な接着剤。
  4. 前記接着剤の誘電率が100kHzにおいて8.0以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学的に透明な接着剤。
  5. 前記アクリル系モノマー組成物が、アルコキシアルキル(メタ)アクリレートをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学的に透明な接着剤。
  6. 前記単官能アルキル(メタ)アクリレートが炭素数4〜12の直鎖アルキル基を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学的に透明な接着剤。
  7. 前記接着剤の貯蔵弾性率G’が、25℃、1Hzにおいて、1×10Pa以上、5×10Pa以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学的に透明な接着剤。
  8. 前記接着剤が紫外線架橋性であり、紫外線架橋前の前記接着剤の貯蔵弾性率G’が、30℃、1Hzにおいて、5.0×10Pa以上、1.0×10Pa以下、かつ80℃、1Hzにおいて、5.0×10Pa以下であり、さらに、紫外線架橋後の前記接着剤の貯蔵弾性率が、130℃、1Hzにおいて、1.0×10Pa以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学的に透明な接着剤。
  9. 少なくとも1つの主表面を有する第1基材と、
    少なくとも1つの主表面を有する第2基材と、
    前記第1基材の少なくとも1つの主表面と前記第2基材の少なくとも1つの主表面との間に、前記第1基材の少なくとも1つの主表面及び前記第2基材の少なくとも1つの主表面と接触して配置された請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学的に透明な接着剤と
    を含む光学積層体。
  10. 前記第2基材が静電容量型タッチパネルである、請求項9に記載の光学積層体。
  11. 前記静電容量型タッチパネルが、オンセル型又はインセル型タッチパネルである、請求項10に記載の光学積層体。
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