JP2016166280A - 光学透明粘着シート、及び、光学透明粘着シートの製造方法 - Google Patents

光学透明粘着シート、及び、光学透明粘着シートの製造方法 Download PDF

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淳 大西
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Abstract

【課題】 優れた粘着力を有し、かつ、高温・高湿下において形状が変化しにくい光学透明粘着シートを提供する。
【解決手段】 熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シートであって、上記熱硬化性ポリウレタン組成物は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、タッキファイヤー、及び、ヒンダードアミン系安定剤を含有し、α比(上記ポリオール成分由来のOH基のモル数/上記ポリイソシアネート成分由来のNCO基のモル数)が1以上である光学透明粘着シート。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光学透明粘着シート、及び、光学透明粘着シートの製造方法に関する。
光学透明粘着(OCA:Optical Clear Adhesive)シートは、光学部材の貼り合わせに利用される透明な粘着シートである。近年、スマートフォン、タブレットPC、携帯型ゲーム機、カーナビゲーション装置等の分野でタッチパネルの需要が急速に伸びており、これに伴い、タッチパネルを他の光学部材に貼り合わせるために用いられるOCAシートの需要も増加している。タッチパネルを備えた表示装置は、通常では、液晶パネル等の表示パネル、ITO(酸化インジウムスズ)等からなる透明導電膜を表層に有する透明部材(タッチパネル本体)、及び、透明導電膜を保護するカバーパネル等の光学部材が積層された構造を有し、光学部材間の貼り合わせにOCAシートが用いられている。但し、表示パネルとタッチパネル本体との間は、表示パネルの筐体であるベゼルの端部が存在するために他の光学部材の間隔よりも広く、OCAシートによる貼り合わせはされず、エアギャップと呼ばれる空気層を設けることが一般的であった。
OCAシートとしては、例えば、シリコーン系樹脂組成物やアクリル系樹脂組成物からなるものが知られている。しかしながら、シリコーン樹脂を用いたOCAシートは、粘着力が低いため、光学部材間に空気が入り込み、例えば、表示画面の視認性が低下することがあった。アクリル系樹脂を用いたOCAシートでは、アクリル系樹脂中に残存したアクリル酸や加水分解によって生じた酸成分が、光学部材に用いられている金属を腐食させるという問題が生じることがあった。また、アクリル系樹脂組成物が紫外線硬化型の樹脂組成物である場合には、紫外線照射時にアクリル系樹脂の表層部で反応に必要なフリーラジカルが消費されてしまい、底部が未硬化となるため、厚膜のOCAシートを得ることは困難であった。
また、特許文献1では、熱硬化型ポリウレタン樹脂組成物を用いることが検討されており、水添ダイマージオールと水酸基末端水添ポリブタジエンとを特定の質量割合で用いることで、透明性、破泡性、粘着性、耐白化性、柔軟性を満たす粘着フィルムが得られる、と開示している。
特許文献2では、ポリウレタン組成物が検討されており、水酸基含有共役ジエンポリマー水素化物、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、及び、硬化触媒を含むポリオール成分を用いることで、耐黄変性、透明性、耐熱性、耐候性を満たすポリウレタンが得られ、粘接着シートの材料として用いることができる、と開示している。
特開2013−18856号公報 特開2011−231317号公報
光学部材間に空気層であるエアギャップが存在すると、空気層及び光学部材の屈折率の差により界面反射が生じるため、表示パネルの視認性が低下する。このため、表示パネルとタッチパネル本体との貼り合わせに適した厚膜のOCAシートが求められていた。また、表示パネルとタッチパネル本体との貼り合わせに用いられるOCAシートには、ベゼルの厚みによって形成される段差を被覆することも求められる。したがって、柔軟性(段差追従性)に優れ、かつ、厚膜化が可能なOCAシートが必要であった。
また、OCAシートに求められる重要な特性は粘着力であり、ガラスに対する粘着力が評価指標として一般的に用いられている。更に、OCAシートは、使用環境に変化が生じても物性に変化が無いことが求められ、常温・常湿下から高温・高湿下の雰囲気に変化させても形状が変化しないことが求められる。しかしながら、従来のOCAシートは、柔軟性を高めようとすれば、高温・高湿下において形状が変化するという傾向があった。
以上のことから、柔軟性に優れ、厚膜化が可能であるとともに、優れた粘着力を有し、かつ、高温・高湿下において形状が変化しないOCAシートが求められていた。
なお、本明細書において、常温・常湿とは、温度23℃・湿度50%のことをいい、高温・高湿とは、温度85℃・湿度85%のことをいう。
本発明者らは、柔軟性に優れ、厚膜化が可能なOCAシートの材料として、非溶剤系である熱硬化性ポリウレタン組成物に着目した。そして、熱硬化性ポリウレタン組成物にタッキファイヤー(粘着付与剤)を添加することにより、OCAシートの粘着力についても確保できることを見出した。
一方で、本発明者らは、タッキファイヤーを含有させるとポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応性が低下することも見出した。ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応が不充分(例えば、架橋点が少ない)であると、特に柔軟性を確保するためにα比(ポリオール成分由来のOH基のモル数/ポリイソシアネート成分由来のNCO基のモル数)を1以上にした場合には、高温・高湿下においてOCAシートが溶解し、形状が変化しやすいことが分かった。
本発明者らは、更に鋭意検討した結果、熱硬化性ポリウレタン組成物にヒンダードアミン系安定剤を添加することによって、光学特性(例えば、透明性)を損なうことなく、優れた粘着力を有し、かつ、高温・高湿下において形状が変化しにくいOCAシートが得られることを見出し、本発明を完成した。
本発明の光学透明粘着シートは、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シートであって、上記熱硬化性ポリウレタン組成物は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、タッキファイヤー、及び、ヒンダードアミン系安定剤を含有し、α比(上記ポリオール成分由来のOH基のモル数/上記ポリイソシアネート成分由来のNCO基のモル数)が1以上であることを特徴とする。
上記タッキファイヤーは、ロジンジオール系タッキファイヤーを含むことが好ましい。
上記熱硬化性ポリウレタン組成物は、モノイソシアネート成分を含有しないことが好ましい。
上記光学透明粘着シートの厚みは、50μm以上、2000μm以下であることが好ましい。
本発明の光学透明粘着シートの製造方法は、上記ポリオール成分、上記ポリイソシアネート成分、上記タッキファイヤー、及び、上記ヒンダードアミン系安定剤を攪拌混合して上記熱硬化性ポリウレタン組成物を調製する工程と、上記熱硬化性ポリウレタン組成物を硬化する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の光学透明粘着シートは、優れた粘着力を有し、かつ、高温・高湿下において形状が変化しにくいものである。また、本発明の光学透明粘着シートは、透明性及び柔軟性(段差追従性)に優れ、容易に厚膜化することが可能である。また、本発明の光学透明粘着シートの製造方法によれば、上記光学透明粘着シートを好適に製造することができる。
本発明の光学透明粘着シートを用いたタッチパネル付き表示装置の一例を模式的に示した断面図である。 本発明の光学透明粘着シートの作製に用いる成形装置の一例を説明するための模式図である。 実施例1の両面保護フィルム付き光学透明粘着シートを模式的に示した断面図である。 実施例及び比較例の光学透明粘着シートの粘着力の評価方法を説明するための模式図である。
本発明の光学透明粘着シートは、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シートであって、上記熱硬化性ポリウレタン組成物は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、タッキファイヤー、及び、ヒンダードアミン系安定剤を含有し、α比(上記ポリオール成分由来のOH基のモル数/上記ポリイソシアネート成分由来のNCO基のモル数)が1以上であることを特徴とする。なお、本明細書において、「光学透明粘着シート」とは、「光学透明粘着フィルム」と同義である。
本発明の光学透明粘着シートは、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなり、熱硬化性ポリウレタン組成物は、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分を含有する。熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られ、下記式(A)に示した構造を有する。
Figure 2016166280
上記式(A)中、Rは、ポリイソシアネート成分のNCO基を除いた部位を表し、R’は、ポリオール成分のOH基を除いた部位を表し、nは、繰り返し単位数を表す。
熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物は、アクリル変性されていないことが好ましく、主鎖中にアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等に由来する部位が含まれないことが好ましい。熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物がアクリル変性されると、疎水化されるため、高温・高湿下において水分の凝集が生じやすくなる。この水分の凝集は、白化、発泡等を引き起こし、光学特性を損なうことがある。したがって、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物をアクリル変性されていないものとすることで、高温・高湿下において白化、発泡等による光学特性の低下を防止することができる。
ポリオール成分及びポリイソシアネート成分としては、いずれも常温(23℃)で液体のものを用いることができ、溶剤を用いずに熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物を得ることができる。タッキファイヤー、ヒンダードアミン系安定剤等の他の成分は、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分のいずれかに添加することができ、好ましくは、ポリオール成分に添加される。このように、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物によって光学透明粘着シートを作製する場合、溶剤の除去が必要ないため、均一なシートを厚く形成することができる。このため、本発明の光学透明粘着シートを、表示パネルと透明導電膜を表層に有する透明部材(タッチパネル)との貼り合わせに用いる場合、ベゼルの段差を被覆することができる。また、本発明の光学透明粘着シートは厚く形成しても光学特性を維持することができるものであり、透明性(ヘイズ)の低下、色付き、発泡(被着体との界面での気泡の発生)を充分に抑制することができる。
また、本発明の光学透明粘着シートは、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなり、柔軟であるため、引っ張り応力が加わったときに、良く伸び、非常に千切れにくい。このため、糊残りすることなく、引き剥がすことが可能である。更に、本発明の光学透明粘着シートは、柔軟であるとともに厚膜化できることから、耐衝撃性に優れ、透明導電膜を表層に有する透明部材とカバーパネルとの貼り合わせに用いることができ、更に他の部材を用いる場合には、表示パネル、又は、透明導電膜を表層に有する透明部材と、他の部材との貼り合わせにも用いることができる。更に、本発明の光学透明粘着シートは、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなるため、誘電率が高く、従来のアクリル系樹脂組成物からなる光学透明粘着シートよりも高い静電容量が得られる。このため、本発明の光学透明粘着シートは、静電容量方式のタッチパネルの貼り合わせに好適に用いられる。
[ポリオール成分]
ポリオール成分としては特に限定されず、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、ポリプロピレンテトラオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレントリオール、これらの共重合体等のポリアルキレングリコール、これらに側鎖を導入したり分岐構造を導入したりした誘導体、変成体、更にはこれらの混合物等が挙げられる。
ポリカプロラクトンポリオールとしては、例えば、ポリカプロテクトングリコール、ポリカプロラクトントリオール、ポリカプロラクトンテトラオール、これらに側鎖を導入したり分岐構造を導入したりした誘導体、変成体、更にはこれらの混合物等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ジアルキルカーボネートとジオールとの反応物が挙げられる。
ジアルキルカーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート;ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート;エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート、等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
ジオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2’−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。ジオールとしては、炭素数が4〜9の脂環族又は脂環族ジオールが好ましく、例えば、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,7−ヘプタンジオ−ル、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、及び、1,9−ノナンジオールを、単独で用いる又は2種類以上を併用することが好ましい。ジオールとしては、また、1,6−ヘキサンジオールと3−メチル−1,5−ペンタンジオールとからなるコポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオールと1,5−ペンタンジオールとからなるコポリカーボネートジオールも好ましい。
また、ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリカーボネートグリコール、ポリカーボネートトリオール、ポリカーボネートテトラオール、これらに側鎖を導入したり分岐構造を導入したりした誘導体、変成体、更にはこれらの混合物等を用いることもできる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸とグリコール成分とを脱水縮合させたものが挙げられる。
ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、等が挙げられる。
グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、トリエチレングリコール等の脂肪族グリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール;p−キシレンジオール等の芳香族ジオール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール、等が挙げられる。
ポリエステルポリオールは、以上で例示したジカルボン酸及びグリコール成分によって形成される場合には、線状の分子構造を有するが、3価以上のエステル形成成分を用いた分枝状の分子構造を有するポリエステルであってもよい。ジカルボン酸とグリコール成分とは、モル比1.1〜1.3にて150〜300℃で反応させればよい。
ポリオール成分としては、ポリカーボネートポリオールが好ましい。これは、耐加水分解性、機械的特性、及び、耐薬品性に優れるためである。また、ポリオール成分は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
ポリオール成分の数平均分子量は、300以上、5000以下であることが好ましい。ポリオール成分の数平均分子量が300未満である場合には、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応が速過ぎて熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物を均一なシートに成形することが困難になったり、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物の柔軟性が低下して脆くなったりすることがある。ポリオール成分の数平均分子量が5000を超える場合には、ポリオール成分の粘度が高くなり過ぎて熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物を均一なシートに成形することが困難になったり、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物が結晶化して白濁したりする等の不具合が生じることがある。ポリオール成分の数平均分子量は、500以上、2000以下であることがより好ましい。
[ポリイソシアネート成分]
ポリイソシアネート成分としては特に限定されず、従来公知のポリイソシアネートを用いることができる。ポリイソシアネート成分としては、脂肪族ポリイソシアネート(脂環族ポリイソシアネートを含む)が好ましい。これは、光学透明粘着シートの着色や変色がより発生しにくく、長期に渡って光学透明粘着シートの透明性をより確実に確保することができるためである。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、水素化トリレンジイソシアネート、水素化4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソプロピリデンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート、これらの変性体、多量体等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。脂肪族ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート又はその変性体や、イソホロンジイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート及びその変性体が特に好ましい。なお、ヘキサメチレンジイソシアネートの変性体としては、具体的には、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートをイソシアヌレート変性、アロファネート変性、及び/又は、ウレタン変性したもので、平均官能基数が2.0以上のもの等が挙げられる。
本発明において、熱硬化性ポリウレタン組成物は、α比(ポリオール成分由来のOH基のモル数/ポリイソシアネート成分由来のNCO基のモル数)が1以上である。α比が1未満である場合には、ポリイソシアネート成分の配合量が、ポリオール成分の配合量に対して過剰であるため、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物が硬くなり、光学透明粘着シートに要求される柔軟性を確保することが困難となる。光学透明粘着シートの柔軟性が低いと、特に、タッチパネル等の光学部材を貼り合わせる場合、貼り合わせ面に存在する凹凸及び段差を被覆することができない。また、光学透明粘着シートに要求される粘着力を確保することができない。α比は、1<α<1.5を満たすことがより好ましい。α比が1.5以上である場合には、熱硬化性ポリウレタン組成物が硬化しないことがある。
[タッキファイヤー]
本発明において、熱硬化性ポリウレタン組成物は、更に、タッキファイヤー(粘着付与剤)を含有する。タッキファイヤーは、粘着力を向上するために添加される添加剤であり、通常、分子量が数百〜数千の無定型オリゴマーで、常温で液状又は固形の熱可塑性樹脂である。熱硬化性ポリウレタン組成物がタッキファイヤーを含有することで、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シートは、その両面において充分な粘着力を有する。
タッキファイヤーとしては特に限定されず、例えば、ロジン系タッキファイヤー、テルペン系タッキファイヤー、石油系タッキファイヤー等を含むものが挙げられる。これらは1種類のみ含まれていてもよいし、2種類以上含まれていてもよい。ロジン系タッキファイヤーとしては、例えば、ロジンジオール系タッキファイヤー等が挙げられる。
タッキファイヤーは、ロジンジオール系タッキファイヤーを含むことが好ましい。ロジンジオール系タッキファイヤーは、1種類のみ含まれていてもよいし、2種類以上含まれていてもよい。タッキファイヤーがロジンジオール系タッキファイヤーを含むことで、熱硬化性ポリウレタン組成物との相溶性が向上し、光学透明粘着シートの粘着力の低下を充分に防止することができる。また、ロジンジオール系タッキファイヤーは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との縮合反応を阻害しにくいため、光学透明粘着シートが高温・高湿下において溶解するのを好適に防止することができる。
ロジンジオール系タッキファイヤーとしては、例えば、下記化学式(1)〜(8)で表される化合物の誘導体が挙げられる。
Figure 2016166280
上記化学式(1)〜(8)で表される化合物の誘導体は、例えば、上記化学式(1)〜(8)で表される化合物と、酸又は無水物とを反応させた後、ジオールに還元することで得られる。上記化学式(1)〜(8)で表される化合物と反応させる酸としては、例えば、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、これらの混合物等が挙げられる。上記化学式(1)〜(8)で表される化合物と反応させる無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水フマル酸、無水イタコン酸、これらの混合物等が挙げられる。このような酸又は無水物との反応においては、当該技術分野で公知の条件・方法を用いることができる。ジオールへの還元については、例えば、水素及び白金触媒を用いる方法、水素化リチウムアルミニウムのような還元剤を用いる方法等の既知の還元方法を用いることができる。
ロジン系タッキファイヤーのうち公知のものとしては、例えば、荒川化学工業社製の超淡色ロジン(「KR−85」、「KR−612」、及び、「KR−614」)、超淡色ロジンエステル(「KE−100」、「KE−311」、及び、「KE−359」)、酸変性超淡色ロジン(「KE−604」、及び、「KR−120」)、超淡色重合ロジン(「KR−140」)等が挙げられる。ロジンジオール系タッキファイヤーのうち公知のものとしては、例えば、荒川化学工業社製の「KE−601」、「D−6011」、「KE−615−3」等が挙げられる。
タッキファイヤーは、酸価が1mgKOH/g以下であることが好ましい。酸価が1mgKOH/g以下であれば、タッキファイヤーがポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応を阻害するのを充分に防止することができる。また、タッキファイヤーの軟化点は、80℃以上、120℃以下であることが好ましく、80℃以上、100℃以下であることがより好ましい。軟化点が80℃以上、120℃以下である場合には、タッキファイヤーをポリオール成分中に溶解させる際に、ポリオール成分が熱によって劣化してしまうのを充分に防止することができる。
タッキファイヤーの含有量は、熱硬化性ポリウレタン組成物に対して、1重量%以上、20重量%以下であることが好ましい。タッキファイヤーの含有量が1重量%未満である場合には、光学透明粘着シートの粘着力を充分に向上できないことがあり、特に、高温・高湿下における粘着力が不充分になることがある。タッキファイヤーの含有量が20重量%を超える場合には、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応を阻害し、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物中にウレタン架橋が充分に形成されなくなることがある。その結果、高温・高湿下において光学透明粘着シートが溶解して形状が変化したり、タッキファイヤーが析出(ブリード)したりすることがある。また、ウレタン架橋を充分に形成するためにポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応時間を長くすると、生産性が低下する。タッキファイヤーがロジンジオール系タッキファイヤーを含む場合には、ロジンジオール系タッキファイヤーの含有量が、熱硬化性ポリウレタン組成物に対して、1重量%以上、20重量%以下であることが好ましい。
[ヒンダードアミン系安定剤]
本発明において、熱硬化性ポリウレタン組成物は、更に、ヒンダードアミン系安定剤を含有する。ヒンダードアミン系安定剤としては特に限定されず、例えば、ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、[コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン]縮合物、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−トリデシル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノール、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラスピロ[5,5]ウンデカンとブタンテトラカルボン酸とのエステル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。熱硬化性ポリウレタン組成物がヒンダードアミン系安定剤を含有することで、光学透明粘着シートの光学特性及び粘着力を損なうことなく、耐熱劣化反応(例えば、溶解、白化等)を抑制することができ、その結果、高温・高湿下における形状変化を抑制することができる。このような効果は、ヒンダードアミン系安定剤に特有のものである。例えば、ヒンダードフェノール系安定剤を用いる場合には、タッキファイヤーを添加しても粘着力は向上せず、高温・高湿下における形状変化を抑制することもできないことが確認された。これは、ヒンダードフェノール系安定剤のような酸系の安定剤は、光学透明粘着シートが貼り付けられるガラス中のアルカリ成分と中和してしまい、安定剤としての効果を発揮できないためであると考えられる。
ヒンダードアミン系安定剤のうち公知のものとしては、例えば、BASF社製の「TINUVIN(登録商標)123」、「TINUVIN765」、「チマソーブ119FL」、共同薬品社製の「バイオソーブ03」、「バイオソーブ04」、ADEKA社製の「アデカスタブLA−63」等が挙げられる。
ヒンダードアミン系安定剤の含有量は、熱硬化性ポリウレタン組成物に対して、1重量%以上、4重量%以下であることが好ましい。ヒンダードアミン系安定剤の含有量が1重量%未満である場合には、光学透明粘着シートの高温・高湿下における形状変化を充分に抑制できないことがある。ヒンダードアミン系安定剤の含有量が4重量%を超える場合には、ヒンダードアミン系安定剤が析出(ブリード)してしまい、光学透明粘着シートの粘着力が不充分になることがある。
[触媒]
本発明において、熱硬化性ポリウレタン組成物は、更に、触媒を含有してもよい。触媒としては、ウレタン化反応に用いられる触媒であれば特に限定されず、例えば、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫、ジラウリル酸ジメチル錫、ジブチル錫オキシド、オクタン錫等の有機錫化合物;有機チタン化合物;有機ジルコニウム化合物;カルボン酸錫塩;カルボン酸ビスマス塩;トリエチレンジアミン等のアミン系触媒が挙げられる。
触媒としては、非アミン系触媒が好ましい。アミン系触媒を用いる場合、光学透明粘着シートが変色しやすくなることがある。より好ましい触媒は、ジラウリル酸ジメチル錫である。
触媒の添加量は、例えば、ポリオール成分、及び、ポリイソシアネート成分の合計量に対して、0.01重量%以上、0.1重量%以下である。
[モノイソシアネート成分]
熱硬化性ポリウレタン組成物は、更に、モノイソシアネート成分を含有してもよい。モノイソシアネート成分を含有することにより、光学透明粘着シートに要求される柔軟性を損なうことなく、高温・高湿下における粘着力を向上することができる。熱硬化性ポリウレタン組成物のα比が1以上である場合には、硬化物中に未反応のOH基が残存することを防止するために、モノイソシアネート成分が用いられることが好ましい。
モノイソシアネート成分は、分子内に1個のイソシアネート基を有する化合物であり、その具体例としては、例えば、オクタデシルジイソシアネート(ODI)、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(AOI)、イソシアン酸オクチル、イソシアン酸ヘプチル、3−イソシアナートプロピオン酸エチル、イソシアン酸シクロペンチル、イソシアン酸シクロヘキシル、2−メトキシエタンイソシアネート、イソシアナート酢酸エチル、イソシアナート酢酸ブチル、p−トルエンスルフォニルイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。モノイソシアネート成分としては、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)が好ましい。これは、ポリオール成分との相溶性が良く、疎水性が高いためである。
しかしながら、熱硬化性ポリウレタン組成物がモノイソシアネート成分を含有する場合には、モノイソシアネート成分が従来のウレタン骨格を阻害するために特性が低下することがある。また、モノイソシアネート成分が過剰に含有されると、空気中の水分と反応して発泡を引き起こすことがある。このため、本発明の光学透明粘着シートを製造する場合において、設計のロバスト性を考慮すると、熱硬化性ポリウレタン組成物は、モノイソシアネート成分を含有しないことが好ましい。
熱硬化性ポリウレタン組成物には、光学透明粘着シートの要求特性を阻害しない範囲で、必要に応じて、着色剤、酸化防止剤、防徽剤、難燃剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。
光学透明粘着シートの厚みは特に限定されないが、50μm以上、2000μm以下であることが好ましい。厚みが50μm未満である場合には、光学透明粘着シートの一方の面を光学部材の表面に貼り付けたときに、光学透明粘着シートによって光学部材の表面に存在する凹凸又は段差を被覆することができず、光学透明粘着シートの他方の面と他の光学部材の表面とを充分な接着力で貼り合わせることができないことがある。厚みが2000μmを超える場合には、ヘイズや全光線透過率等の光学特性が充分に得られないことがある。光学透明粘着シートの厚みの、より好ましい下限は100μmであり、より好ましい上限は1500μmであり、更に好ましい下限は200μmであり、更に好ましい上限は1000μmである。また、光学透明粘着シートは、被着体の貼り付け面に存在する凹凸又は段差の高さに対して3倍以上の厚みを有することが好ましい。
光学透明粘着シートは、光学透明粘着シートとしての性能を確保するために、ヘイズが1%以下であること、全光線透過率が90%以上であることが好ましい。ヘイズ及び全光線透過率は、例えば、日本電色工業社製の濁度計「HazeMeter NDH2000」を用いて測定することができる。ヘイズは、JIS K 7136に準拠した方法で測定され、全光線透過率は、JIS K 7361−1に準拠した方法で測定される。
光学透明粘着シートは、180°剥離試験で測定される粘着力が、常温・常湿下において10N/25mm以上であることが好ましく、高温・高湿下において1.0N/25mm以上であることが好ましい。光学透明粘着シートの粘着力が1.0N/25mm以上である場合には、タッチパネル用の光学透明粘着シートとしての要求特性を充足することができる。これに対して、光学透明粘着シートの粘着力が1.0N/25mm未満である場合には、使用時(光学部材への貼り付け時)に部分的な浮き(剥がれ)が発生し、その結果、光学特性の低下を引き起こすことがある。180°剥離試験での粘着力は、常温・常湿下において、10N/25mm以上、15N/25mm以下であることがより好ましい。また、高温・高湿下において、4N/25mm以上、15N/25mm以下であることがより好ましく、10N/25mm以上、15N/25mm以下であることが更に好ましい。光学透明粘着シートの粘着力が15N/25mm以下であれば、光学透明粘着シートをタッチパネル等の光学部材の貼り合わせに用いた場合に、糊残りなく剥がすことができるので、リワーク性に優れる。また、光学透明粘着シートの粘着力が大きくなり過ぎると、光学透明粘着シートと被着体との間に入った気泡を抜くのが困難になることがある。なお、180°剥離試験の試験方法の詳細については後述する。
光学透明粘着シートのマイクロゴムA硬さは、0.5°以上、25°以下であることが好ましい。マイクロゴムA硬さが0.5°未満である場合には、使用時(光学部材への貼り付け時)の取り扱い性が悪く、光学透明粘着シートを変形させてしまうことがある。一方、マイクロゴムA硬さが25°を超える場合には、光学透明粘着シートの柔軟性が低く、光学部材に貼り付ける際に、光学部材の表面形状に追従することができず、空気を噛み込んでしまうことで、光学部材から剥がれる原因となることがある。また、光学透明粘着シートの柔軟性が低いと、特に、タッチパネル等の光学部材を貼り合わせる際に、ベゼルの段差を被覆することができないことがある。光学透明粘着シートのマイクロゴムA硬さは、0.5°以上、15°以下であることがより好ましい。マイクロゴムA硬さは、例えば、高分子計器社製のマイクロゴム硬度計「MD−1タイプA」を用いて測定することができる。マイクロゴム硬度計「MD−1タイプA」は、スプリング式ゴム硬度計(デュロメータ)A型の約1/5の縮小モデルとして、設計・製作された硬度計であり、測定対象物のサイズが薄くてもスプリング式ゴム硬度計A型の硬度と一致した測定値を取得することができる。
本発明の光学透明粘着シートの用途は特に限定されないが、例えば、表示パネル、タッチパネル、カバーパネル等を互いに貼り合わせるために用いることができる。図1は、本発明の光学透明粘着シートを用いたタッチパネル付き表示装置の一例を模式的に示した断面図である。図1に示す表示装置10では、表示パネル11、光学透明粘着シート12、タッチパネル(ITO透明導電膜付きガラス基板)13、光学透明粘着シート12、及び、透明カバーパネル14が順に積層されている。表示パネル11、タッチパネル13、及び、透明カバーパネル14の3つの光学部材は、2枚の本発明の光学透明粘着シート12により一体化されている。表示パネル11の種類は特に限定されず、例えば、液晶パネル、有機エレクトロルミネッセンスパネル(有機ELパネル)等を用いることができる。
表示パネル11は、表示面側に開口が設けられたベゼル(表示パネル11の筐体)11A内に収容されており、ベゼル11Aの開口の外縁には、ベゼル11Aの厚みに対応した段差が存在する。光学透明粘着シート12は、表示パネル11、及び、ベゼル11Aの表示面側を覆って貼り付けられており、ベゼル11Aの厚みに対応した段差を被覆している。光学透明粘着シート12には、ベゼルの厚みによって形成される段差を被覆するために、段差部に追従することができる柔軟性と、ベゼルの厚みよりも厚いことが求められる。このように、ベゼル11Aに収容された表示パネル11との貼り合わせに用いられる光学透明粘着シートの厚みは、例えば、700μm以上であることが好ましい。本発明の光学透明粘着シートは、700μm以上の厚みであっても、充分な光学特性及び柔軟性を有するものであり、ベゼル11Aに収容された表示パネル11との貼り合わせに好適に用いることができる。
このような表示装置では、本発明の光学透明粘着シートが用いられているため、種々の環境下で用いても、光学透明粘着シートの粘着力が低下しにくく、長期間に渡って光学部材を互いに密着させることができる。その結果、各光学部材と光学透明粘着シートとの間に空隙が発生しないので、界面反射の増加等による視認性の低下を防止することができる。特に、本発明の光学透明粘着シートは、優れた粘着力を有し、かつ、高温・高湿下において形状が変化しにくいものであるため、高い信頼性が求められるカーナビゲーション装置に組み込まれた表示装置等に好適である。
本発明の光学透明粘着シートの製法は特に限定されず、例えば、熱硬化性ポリウレタン組成物を調製した後、この組成物を従来公知の方法で熱硬化させつつ成形する方法が挙げられ、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、タッキファイヤー、及び、ヒンダードアミン系安定剤を攪拌混合して熱硬化性ポリウレタン組成物を調製する工程と、熱硬化性ポリウレタン組成物を硬化する工程とを含むことが好ましい。
製法の具体例としては、まず、所定量のタッキファイヤーを、ポリオール成分に添加し、加温及び攪拌して溶解させることによって、マスターバッチを調製する。続いて、得られたマスターバッチ、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、ヒンダードアミン系安定剤、及び、触媒を混合し、ミキサー等で攪拌することによって、液状又はゲル状の熱硬化性ポリウレタン組成物を得る。その後、即座に熱硬化性ポリウレタン組成物を成形装置に投入し、保護フィルムによって挟んだ状態で熱硬化性ポリウレタン組成物を移動させながら架橋硬化させ、両面の保護フィルムと一体化されたシートを得る。なお、両面の保護フィルムは、光学透明粘着シートの取り扱い性を良くするため、一方の剥離強度が他方の剥離強度よりも大きくなるように調整されていることが好ましい。その後、炉で一定時間架橋反応させることで、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シートを製造することができる。
図2は、本発明の光学透明粘着シートの作製に用いる成形装置の一例を説明するための模式図である。図2に示す成形装置20では、まず、硬化前の液状又はゲル状の熱硬化性ポリウレタン組成物23を、離間して配置された一対のロール22から連続的に送り出されるポリエチレンテレフタレート(PET)製の保護フィルム21の間隙に流し込む。そして、一対の保護フィルム21の間隙に熱硬化性ポリウレタン組成物23を保持した状態で硬化反応(架橋反応)を進行させつつ、加熱装置24内に搬入する。加熱装置24内において、熱硬化性ポリウレタン組成物23は、一対の保護フィルム(PETフィルム)21間に保持された状態で熱硬化し、熱可塑性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シート12の成形が完了する。
本発明の光学透明粘着シートの製法としては、硬化前の熱硬化性ポリウレタン組成物を調製した後、各種コーティング装置、バーコート、ドクターブレード等の汎用の成膜装置や成膜方法を用いるものであってもよい。また、遠心成形法を用いて本発明の光学透明粘着シートを作製してもよい。
以下、本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(配合原料)
下記の実施例及び比較例において、熱硬化性ポリウレタン組成物を調製するために用いた配合原料は以下の通りである。
(A)ポリオール成分
ポリカーボネートポリオール(日本ポリウレタン工業社製の「K36PC」、数平均分子量:500)
(B)ポリイソシアネート成分
HDI系ポリイソシアネート(日本ポリウレタン工業社製の「HC−247」)
(C)タッキファイヤー
ロジンジオール系タッキファイヤー(荒川化学工業社製の「KE−601」)
(D)安定剤
ヒンダードアミン系安定剤(BASF社製の「TINUVIN123」)
ヒンダードフェノール系安定剤(BASF社製の「IRGANOX(登録商標)1010」)
(E)触媒
ジラウリル酸ジメチル錫(Momentive社製の「Fomrez catalyst UL−28」)
なお、実施例で用いたロジンジオール系タッキファイヤー(荒川化学工業社製の「KE−601」)は、両端に水酸基を有するジオール構造の両端以外の部分に、2つのデヒドロアビエチン酸(上記化学式(7)参照)がカルボキシル基によって結合した分子から構成されるものである。実施例で用いたロジンジオール系タッキファイヤーは、色調が400ハーゼン以下、酸価が1mgKOH/g以下、水酸基価が111〜121mgKOH/g、軟化点が85〜97℃であった。
(実施例1)
まず、115℃に温調したポリカーボネートポリオールに、固形状のロジンジオール系タッキファイヤーを添加し、攪拌することによって、ポリカーボネートポリオール中にロジンジオール系タッキファイヤーを溶解させたマスターバッチを得た。このとき、マスターバッチにおけるロジンジオール系タッキファイヤーの含有量は30重量%に調整した。次に、ポリカーボネートポリオール100重量部、HDI系ポリイソシアネート88重量部、タッキファイヤーマスターバッチ37.6重量部、ヒンダードアミン系安定剤2.3重量部、及び、触媒0.090重量部を、シンキー社製の自転公転ミキサー「あわとり練太郎ARE−310」によって、2000rpmで1分間攪拌混合し、熱硬化性ポリウレタン組成物を調製した。
その後、得られた熱硬化性ポリウレタン組成物を図2に示した成形装置20に注入した。そして、熱硬化性ポリウレタン組成物を保護フィルム(表面に離型処理が施されたPETフィルム)21によって挟んだ状態で、温度70℃の条件下で10分間架橋硬化させ、保護フィルム21付きのシートを得た。その後、70℃に調節した加熱装置24で1時間架橋反応させ、両面に保護フィルム21が設けられた、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シート12(以下では、「両面保護フィルム付き光学透明粘着シート」ともいう)を作製した。
図3は、実施例1の両面保護フィルム付き光学透明粘着シートを模式的に示した断面図である。図3に示すように、得られた両面保護フィルム付き光学透明粘着シートは、保護フィルム21、熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シート12、保護フィルム21の積層体であった。光学透明粘着シート12の厚みは300μmであった。
(実施例2、3、及び、比較例1〜5)
配合原料の種類及び配合量を表1及び表2に示したように変更したこと以外は、実施例1と同様にして厚み300μmの光学透明粘着シートを作製した。
Figure 2016166280
Figure 2016166280
(光学透明粘着シートの評価)
実施例及び比較例で作製した光学透明粘着シートについて、下記の方法により、(1)マイクロゴムA硬さの測定、(2)粘着力の評価、(3)光学特性の評価、及び、(4)耐久性の評価を行った。評価結果を表3及び表4に示した。
(1)マイクロゴムA硬さの測定
実施例及び比較例で作製した両面保護フィルム付き光学透明粘着シートを、長さ75mm×幅25mmに裁断し、試験片とした。各試験片について、高分子計器社製のマイクロゴム硬度計「MD−1タイプA」を用いて、常温における硬度を測定した。なお、本測定では、直径が0.16mmの円柱形で、高さが0.5mmの押針を用いた。また、各実施例及び比較例に対しては、1つの試験片を準備して5回ずつ測定した。得られた5つの測定値のメジアン(中央値)を、各実施例及び比較例における測定結果とした。
(2)粘着力の評価
下記の方法で180°剥離試験を行い、粘着力(N/25mm)を測定した。図4は、実施例及び比較例の光学透明粘着シートの粘着力の評価方法を説明するための模式図である。まず、実施例及び比較例で作製した両面保護フィルム付き光学透明粘着シートを、長さ75mm×幅25mmに裁断し、試験片とした。この試験片の片面の保護フィルムを剥離した後、光学透明粘着シート12側を、長さ75mm×幅25mm×厚み1.3mmのスライドガラス31に貼り付け、圧力0.4MPaで30分間保持し、光学透明粘着シート12とスライドガラス31とを貼り合わせた。次に、スライドガラス31とは反対側の保護フィルムを剥離し、図4(a)に示すように、光学透明粘着シート12のスライドガラス31とは反対側の面に、厚み125μmのPETシート(帝人デュポンフィルム社製の「メリネックス(登録商標)S」)32を貼り合わせた。
その後、常温・常湿下で72時間放置した後、図4(b)に示すように、PETシート32を180°方向に引っ張り、光学透明粘着シート12をスライドガラス31との界面で剥離させ、スライドガラス31に対する光学透明粘着シート12の粘着力を測定した。なお、各実施例及び比較例に対しては、2つの試験片を準備して測定した。得られた2つの測定値の平均値を、各実施例及び比較例における測定結果とした。粘着力の判定基準は、10N/25mm以上である場合を○、10N/25mm未満である場合を×とした。
(3)光学特性の評価
実施例及び比較例で作製した両面保護フィルム付き光学透明粘着シートを、長さ75mm×幅25mmに裁断し、試験片とした。この試験片の片面の保護フィルムを剥離した後、光学透明粘着シート側を、長さ75mm×幅25mm×厚み1.3mmのスライドガラスに貼り付け、圧力0.4Mpaで30分間保持し、光学透明粘着シートとスライドガラスとを貼り合わせた。その後、スライドガラスとは反対側の保護フィルムを剥離し、以下の測定を行った。
(3−1)ヘイズの測定
上記試験片について、日本電色工業社製の濁度計「HazeMeter NDH2000」を用いて、JIS K 7136に準拠した方法でヘイズを測定した。なお、各実施例及び比較例に対しては、1つの試験片を準備し、常温・常湿下で測定した。ヘイズの判定基準は、1%以下である場合を○、1%を超える場合を×とした。
(3−2)全光線透過率の測定
上記試験片について、日本電色工業社製の濁度計「HazeMeter NDH2000」を用いて、JIS K 7361−1に準拠した方法で全光線透過率を測定した。なお、各実施例及び比較例に対しては、1つの試験片を準備し、常温・常湿下で測定した。全光線透過率の判定基準は、90%以上である場合を○、90%未満である場合を×とした。
(4)耐久性の評価
実施例及び比較例で作製した両面保護フィルム付き光学透明粘着シートを、長さ75mm×幅25mmに裁断し、試験片とした。この試験片の片面の保護フィルムを剥離した後、光学透明粘着シート側を、長さ75mm×幅25mm×厚み1.3mmのスライドガラス(ソーダガラス製)に貼り付け、圧力0.4Mpaで30分間保持し、光学透明粘着シートとスライドガラスとを貼り合わせた。その後、スライドガラスとは反対側の保護フィルムを剥離し、高温・高湿下で72時間放置した後、目視により光学透明粘着シートの状態を観察した。なお、各実施例及び比較例に対しては、1つの試験片を準備して評価した。耐久性の判定基準は、光学透明粘着シートの形状が変化しない場合を○、変化した場合を×とした。
Figure 2016166280
Figure 2016166280
表1及び表3から分かるように、熱硬化性ポリウレタン組成物に対してタッキファイヤー及びヒンダードアミン系安定剤を配合した実施例1〜3の光学透明粘着シートは、光学特性(透明性)が損なわれておらず、粘着力が高く(20N/25mm以上)、かつ、高温・高湿下において形状が変化しなかった。一方、表2及び表4から分かるように、ヒンダードアミン系安定剤の代わりにヒンダードフェノール系安定剤を配合した比較例1の光学透明粘着シートは、粘着力が低く、高温・高湿下において形状が変化した。また、タッキファイヤー及びヒンダードアミン系安定剤のうちの少なくとも一方を添加しなかった比較例2〜4の光学透明粘着シートは、粘着力が低い(比較例4)、又は、高温・高湿下において形状が変化した(比較例2、3)。また、α比が1未満であった比較例5の光学透明粘着シートは、柔軟性が低く、粘着力がなかった。
10 表示装置
11 表示パネル
11A ベゼル
12 光学透明粘着シート
13 タッチパネル
14 透明カバーパネル
20 成形装置
21 保護フィルム
22 ロール
23 熱硬化性ポリウレタン組成物
24 加熱装置
31 スライドガラス
32 PETシート

Claims (5)

  1. 熱硬化性ポリウレタン組成物の硬化物からなる光学透明粘着シートであって、
    前記熱硬化性ポリウレタン組成物は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、タッキファイヤー、及び、ヒンダードアミン系安定剤を含有し、α比(前記ポリオール成分由来のOH基のモル数/前記ポリイソシアネート成分由来のNCO基のモル数)が1以上であることを特徴とする光学透明粘着シート。
  2. 前記タッキファイヤーは、ロジンジオール系タッキファイヤーを含むことを特徴とする請求項1に記載の光学透明粘着シート。
  3. 前記熱硬化性ポリウレタン組成物は、モノイソシアネート成分を含有しないことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学透明粘着シート。
  4. 前記光学透明粘着シートの厚みは、50μm以上、2000μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学透明粘着シート。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の光学透明粘着シートの製造方法であって、
    前記ポリオール成分、前記ポリイソシアネート成分、前記タッキファイヤー、及び、前記ヒンダードアミン系安定剤を攪拌混合して前記熱硬化性ポリウレタン組成物を調製する工程と、
    前記熱硬化性ポリウレタン組成物を硬化する工程とを含むことを特徴とする光学透明粘着シートの製造方法。
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