JP6116772B1 - タッチパネル用層間充填材料及びタッチパネル積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
このような携帯情報端末においては、表面保護パネルとタッチパネルとの層間、及び、タッチパネルと偏光フィルムとの層間を、空気と比較してこれらの部材との屈折率差が小さい充填材料で埋めることにより、表示画面の透明性、輝度、コントラスト等を改善し、視認性を向上させることが行われている。
しかしながら、アクリル系粘着剤を層間充填材料として用いて製造したタッチパネル積層体は、表面保護パネルやガラス基板に割れや破損が生じやすいという問題があった。特に、近年の携帯情報端末の小型化、薄型化又は軽量化に伴って、表面保護パネルやガラス基板、充填材料の薄化が進んでいる。このような薄いタッチパネル積層体では、いっそう割れや破損が生じやすくなる。
以下に本発明を詳述する。
本発明者らは、更に鋭意検討の結果、ポリビニルアセタールと可塑剤を含有するタッチパネル用層間充填材料において、20℃及び70℃における貯蔵弾性率G’を調整することにより、段差への追従性に優れ、かつ、表面保護パネルやガラス基板に割れや破損が生じにくいタッチパネル積層体を得ることができるタッチパネル用層間充填材料が得られることを見出し、本発明を完成した。
なお、上記貯蔵弾性率G’(20℃)は、本発明のタッチパネル用層間充填材料が後述する反応性希釈剤と光重合開始剤を含有する場合には、光照射後における貯蔵弾性率G’(20℃)を意味する。
なお、本明細書においてポリビニルアルコールの平均重合度は、JIS K6726:1994年に基づき求められる粘度平均重合度を意味する。ポリビニルアルコール樹脂として2種以上のポリビニルアルコール樹脂を混合して用いる場合は、混合後のポリビニルアルコール樹脂全体の見掛け上の粘度平均重合度をいう。
上記炭素数が1〜10のアルデヒドは特に限定されず、直鎖状のアルデヒドであってもよいし、分枝状のアルデヒドであってもよく、例えば、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、n−バレルアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−オクチルアルデヒド、n−ノニルアルデヒド、n−デシルアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。なかでも、n−ブチルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−バレルアルデヒドが好ましく、n−ブチルアルデヒドがより好ましい。これらのアルデヒドは単独で用いられてもよく、2種以上を併用してもよい。
即ち、上記ポリビニルアセタールは、ポリビニルブチラール(上記アルデヒドがn−ブチルアルデヒドである場合、上記ポリビニルアセタールをポリビニルブチラールという)を含有することが好ましい。上記ポリビニルブチラールを用いることにより、タッチパネル用層間充填材料のガラスに対する接着力が適切に発現し、耐光性、耐候性等が向上する。また、必要に応じて2種以上のポリビニルアセタールを併用してもよい。
なお、ポリビニルアセタールの水酸基量は、水酸基が結合しているエチレン基量を、主鎖の全エチレン基量で除算して求めたモル分率を百分率(モル%)で表した値である。水酸基が結合しているエチレン基量は、例えば、JIS K6728「ポリビニルブチラール試験方法」に準拠した方法により求めることができる。
なお、ポリビニルアセタールのアセチル基量は、主鎖の全エチレン基量から、アセタール基が結合しているエチレン基量と、水酸基が結合しているエチレン基量とを差し引いた値を、主鎖の全エチレン基量で除算して求めたモル分率を百分率(モル%)で表した値である。アセタール基が結合しているエチレン基量は、例えば、JIS K6728「ポリビニルブチラール試験方法」に準拠して測定できる。
なお、ポリビニルアセタールのアセタール化度は、アセタール基が結合しているエチレン基量を、主鎖の全エチレン基量で除算して求めたモル分率を百分率(モル%)で表した値である。アセタール化度は、JIS K6728「ポリビニルブチラール試験方法」に準拠した方法により、アセチル基量とビニルアルコール量(水酸基の含有率)とを測定し、得られた測定結果からモル分率を算出し、次いで、100モル%からアセチル基量とビニルアルコール量とを差し引くことにより算出されうる。
上記多塩基性有機酸エステルは特に限定されず、例えば、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の多塩基性有機酸と、炭素数4〜8の直鎖又は分岐構造を有するアルコールとの反応によって得られたエステル化合物等が挙げられる。
R1−CO−(−R3−O−)p−CO−R2 (1)
式(1)中、R1及びR2はそれぞれ炭素数5〜10(好ましくは炭素数6〜10)の有機基を表し、R3はエチレン基、イソプロピレン基又はn−プロピレン基を表し、pは3〜10の整数を表す。
即ち、反応性希釈剤と光重合開始剤を含有するタッチパネル用層間充填材料を、光を照射しない状態で貯蔵弾性率G’(70℃)が3×106Pa以下となるように調整する。これにより、70℃程度に加熱しながら圧着することより、加飾印刷部段差や配線段差にも充分に追従して、段差の境界部に残存する気泡を除去することができる。次いで、光を照射して反応性希釈剤を反応させて架橋、硬化させ、貯蔵弾性率G’(20℃)を1×107Pa以上とすることにより、衝撃時のたわみの発生を抑制して、表面保護パネルやガラス基板に割れや破損が生じるのを防止することができる。更に、光照射により反応した反応性希釈剤は、残留したり、ブリードアウトしたりすることもない。
上記反応性希釈剤としては、例えば、(メタ)アクリルモノマーや(メタ)アクリルオリゴマー等の(メタ)アクリル系反応性希釈剤や、エポキシモノマー、エポキシオリゴマー等のエポキシ系反応性希釈剤や、アルコキシシランモノマー、アルコキシシランオリゴマー等のシリコーン系反応性希釈剤等が挙げられる。これらの反応性希釈剤は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、上記ポリビニルアセタールとの相溶が高く、かつ、光重合開始剤と組み合わせることにより容易に架橋、硬化させることができることから、(メタ)アクリル系反応性希釈剤が好適である。
上記単官能(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、2−メタクロイルオキシエチル−2−ヒドロキシルプロピルフタレート等が挙げられる。
上記エポキシオリゴマーとしては、上記エポシキモノマーが複数個結合したものが挙げられる。なかでも、上記エポキシモノマーからなるエポキシオリゴマーが好適である。
上記アルコキシシランオリゴマーとしては、上記アルコキシシランモノマーが複数個結合したものが挙げられる。なかでも、上記アルコキシシランモノマーからなるアルコキシシランオリゴマーが好適である。
上記光照射時の光の波長や照度は、上記反応性希釈剤及び光重合開始剤の種類等により適宜設定すればよい。例えば、上記反応性希釈剤として(メタ)アクリル系反応性希釈剤を用い、上記光重合開始剤として反応性希釈剤100重量部に対し、ベンゾフェノンを0.5〜2重量部用いた場合には、365nmの波長の光を2000〜6000mJ/cm2照射することが好ましい。
図1においては、表面保護パネル3の裏側にはマスキング等を目的として周縁部に加飾印刷部5が形成されているが、本発明のタッチパネル用層間充填材料1は、このような加飾印刷部5により形成された段差にも、タッチパネル2に形成されている配線の段差(図示しない)にも充分に追従することができる。
上記表面保護パネルは特に限定されず、例えば、ガラス板、ポリカーボネート板、アクリル板等の、携帯情報端末、平面型又はフレキシブル画像表示装置等に通常使用されるものを用いることができる。
上記タッチパネルは特に限定されず、例えば、ITO膜等の複数の層を有するタッチパネル等の、携帯情報端末、平面型又はフレキシブル画像表示装置等に通常使用されるものを用いることができる。上記タッチパネルの構成は特に限定されず、例えば、アウトセル型、インセル型、オンセル型、カバーガラス一体型、カバーシート一体型等が挙げられる。上記タッチパネルの方式も特に限定されず、例えば、抵抗膜式、静電容量式、光学式、超音波式等が挙げられる。
上記偏光フィルムとしても特に限定されず、携帯情報端末、平面型又はフレキシブル画像表示装置等に通常使用されるものを用いることができる。
攪拌装置を備えた反応機に、イオン交換水2700mL、平均重合度1700、鹸化度99.3モル%のポリビニルアルコールを300g投入し、攪拌しながら加熱溶解し、溶液を得た。次に、この溶液に触媒として35重量%塩酸を、塩酸濃度が0.2重量%となるように添加し、温度を15℃に調整した後、攪拌しながらn−ブチルアルデヒド(n−BA)21gを添加した。その後、n−ブチルアルデヒド(n−BA)145gを添加したところ、白色粒子状のポリビニルブチラール樹脂が析出した。析出してから15分後に、35重量%塩酸を、塩酸濃度が1.8重量%になるように添加し、50℃に加熱し、50℃で2時間熟成させた。次いで、溶液を冷却し、中和した後、ポリビニルブチラール樹脂を水洗し、乾燥させることにより、ポリビニルブチラール1(PVB1)を得た。
得られたPVB1は、平均重合度1700、水酸基量31.3モル%、アセチル基量0.7モル%、ブチラール化度(Bu化度)68.0モル%であった。
得られた各ポリビニルブチラールについて、表1に示した。
PVB1の100重量部に対して、可塑剤としてトリエチレングリコール−ジ−2−エチルヘキサノエート(3GO)20重量部を添加し、充分に混練してタッチパネル用層間充填材料を得た。
評価用サンプルについて、動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御社製、DVA−200)を用いて、3℃/分の降温速度で200℃から−50℃まで温度を低下させる条件かつ周波数1Hz及び歪1%の条件にて、貯蔵弾性率G’(20℃)、貯蔵弾性率G’(70℃)及び損失正接tanδ(25℃)を測定した。
ポリビニルブチラール及び可塑剤の配合量を表2のようにした以外は、実施例1と同様にしてタッチパネル用層間充填材料を調製し、貯蔵弾性率G’(20℃)、貯蔵弾性率G’(70℃)及び損失正接tanδ(25℃)を測定した。
PVB1の100重量部に対して、可塑剤としてトリエチレングリコール−ジ−2−エチルヘキサノエート(3GO)30重量部、反応性希釈剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPA)10重量部を添加し、充分に攪拌・混合して混合組成物を得た。この混合組成物に、反応性希釈剤100重量部に対して、光重合開始剤としてベンゾフェノン(BP)1重量部を充分に混合してタッチパネル用層間充填材料を得た。
評価用サンプルについて、動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御社製、DVA−200)を用いて、3℃/分の降温速度で200℃から−50℃まで温度を低下させる条件かつ周波数1Hz及び歪1%の条件にて、貯蔵弾性率G’(70℃)を測定した。
光照射前後の評価用サンプルについて、動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御社製、DVA−200)を用いて、3℃/分の降温速度で200℃から−50℃まで温度を低下させる条件かつ周波数1Hz及び歪1%の条件にて、貯蔵弾性率G’(20℃)(光照射後)及び損失正接tanδ(25℃)(光照射後)を測定した。
組成を表2のようにした以外は、実施例2と同様にしてタッチパネル用層間充填材料を調製し、貯蔵弾性率G’(70℃)(光照射前)、貯蔵弾性率G’(20℃)(光照射後)及び損失正接tanδ(25℃)(光照射後)を測定した。
(1)アクリル共重合体の調製
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素ガス導入口を備えた反応容器に、n−ブチルアクリレート43.0重量部、メチルメタクリレート14.5重量部、エチルアクリレート39.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート10.5重量部、アクリル酸3.0重量部と重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチルニトリル0.2重量部とを酢酸エチル100重量部に溶解し、窒素置換後、80℃で8時間重合してアクリル共重合体を得た。
得られたアクリル共重合体をテトラヒドロフラン(THF)によって50倍希釈して得られた希釈液をフィルター(材質:ポリテトラフルオロエチレン、ポア径:0.2μm)で濾過し、測定サンプルを調製した。この測定サンプルをゲルパーミエーションクロマトグラフ(Waters社製、2690 Separations Model)に供給して、サンプル流量1ミリリットル/min、カラム温度40℃の条件でGPC測定を行い、アクリル共重合体のポリスチレン換算分子量を測定して、重量平均分子量(Mw)を求めた。得られたアクリル共重合体の重量平均分子量は60万であった。
カラムとしてはGPC LF−804(昭和電工社製)を用い、検出器としては示差屈折計を用いた。
得られたアクリル共重合体100重量部を酢酸エチルで希釈し樹脂固形分45%の粘着剤溶液を得た。該粘着剤溶液100重量部に対し、イソシアネート系架橋剤(日本ポリウレタン社製コロネートL−45、固形分45%)を1重量部添加し15分攪拌後、厚み50μmの離型PETフィルムの離型処理面に乾燥後の厚さが200μmになるように塗工して、80℃で15分間乾燥した。更に得られた粘着剤層の上に、離型処理面が粘着剤層に接するようにして新たに用意した離型PETフィルムを重ね合わせて積層体を得た。その後シートを23℃で5日間養生し、離型PETフィルムが両面に貼り付けられたタッチパネル用層間充填材料(厚み200μm)を得た。
得られたタッチパネル用層間充填材料について、実施例1と同様にして貯蔵弾性率G’(20℃)、貯蔵弾性率G’(70℃)及び損失正接tanδ(25℃)を測定した。
実施例及び比較例で得られたタッチパネル用層間充填材料について、以下の方法により評価を行った。結果を表2に示した。
なお、表2において、光重合開始剤の部数は反応性希釈剤100重量部に対する値である。
タッチパネル用層間充填材料を25mm×100mmにカットし、ガラスに貼合した。プラズマ処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(25mm×100mm)を貼合し、25℃で真空ラミネートした後、オートクレーブ中で75℃、0.5MPa条件で30分間加熱圧着し、評価サンプルを得た。
得られた評価サンプルを用いて、JIS K 6854:1994年に準拠して300mm/分で180°ピール試験を行った。剥離強度が5N/25mm以上であったものを「○」とし、5N/25mm未満であったものを「×」とした。
76mm×52mm、厚み1.0〜1.2mmの白板ガラス(松浪硝子社製S9112)に、外枠76mm×52mm、内枠56mm×32mmの額縁状の厚み25μmの片面粘着剤を貼付し段差を作製した。
タッチパネル用層間充填材料を76mm×52mmにカットし、白板ガラスのロの字型の額縁状段差を貼付している面に貼付し、更に、ITOがコーティングされたポリエチレンテレフタレートフィルム(ITO−PET、積水ナノコートテクノロジー社製)を76mm×52mmにカットし、タッチパネル用層間充填材料に貼付した。それぞれ貼合する際にはできる限り気泡が入らないようにした。
次いで、この構成体を70℃、1気圧の真空ラミネータで30分間予備加熱圧着し、次いで70℃、0.5MPaのオートクレーブに入れて30分間加熱し、30℃以下にしてから解圧して、ガラスとITO−PETフィルムとの層間がタッチパネル用層間充填材料で充填されている積層体を得た。
得られた積層体をデジタルマイクロスコープ(キーエンス社製)にて観察し、段差部分に気泡が認められなかった場合を「○」と、段差部分に気泡が認められた場合を「×」と評価した。
10cm×7.0cm、厚み0.7mmの強化ガラス上に、タッチパネル用層間充填材料を塗工し、タッチパネル用層間充填材料のもう一方の面を、表面にコロナ処理を施した10cm×7.0cm、厚み3mmのポリカーボネート板に貼付し、強化ガラス/タッチパネル用層間充填材料/ポリカーボネート積層体を作製した。この積層体を75℃、0.5MPaのオートクレーブで30分処理した。
なお、実施例2〜8については、この積層体に、超高圧水銀灯を用いて、365nmの波長の光を4000mJ/cm2照射した。
2 タッチパネル
3 表面保護パネル
4 偏光フィルム
5 加飾印刷部
Claims (8)
- タッチパネルと他の部材との層間又は前記タッチパネルを構成する複数の透明導電フィルムの層間、ガラス板と透明導電フィルムの層間、ガラス板とガラス板との層間、ガラス板と偏光フィルムとの層間、基板とガラス板との層間、基板と透明導電フィルムとの層間、基板と偏光フィルムとの層間を充填するために用いられるタッチパネル用層間充填材料であって、
ポリビニルアセタールと可塑剤を含有し、
20℃での貯蔵弾性率G’(20℃)が1×107Pa以上、かつ、70℃での貯蔵弾性率G’(70℃)が3×106Pa以下である
ことを特徴とするタッチパネル用層間充填材料。 - 25℃での損失正接tanδ(25℃)が0.6以下であることを特徴とする請求項1記載のタッチパネル用層間充填材料。
- ポリビニルアセタールは、ポリビニルブチラールであることを特徴とする請求項1又は2記載のタッチパネル用層間充填材料。
- ポリビニルアセタール100重量部に対する可塑剤の含有量が1〜30重量部であることを特徴とする請求項1、2又は3記載のタッチパネル用層間充填材料。
- 更に、反応性希釈剤及び光重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のタッチパネル用層間充填材料。
- 反応性希釈剤は、(メタ)アクリル系反応性希釈剤、エポキシ系反応性希釈剤又はシリコーン系反応性希釈剤であることを特徴とする請求項5記載のタッチパネル用層間充填材料。
- ポリビニルアセタール100重量部に対する反応性希釈剤の含有量が0.1〜30重量部であることを特徴とする請求項5又は6記載のタッチパネル用層間充填材料。
- 表面保護パネルとタッチパネルとの層間、タッチパネルと偏光フィルムとの層間、及び、タッチパネルを構成する複数の透明導電フィルムの層間、ガラス板と透明導電フィルムの層間、ガラス板とガラス板との層間、ガラス板と偏光フィルムとの層間、基板とガラス板との層間、基板と透明導電フィルムとの層間、基板と偏光フィルムとの層間からなる群から選択される少なくとも1種の層間が、請求項1、2、3、4、5、6又は7記載のタッチパネル用層間充填材料で充填されていることを特徴とするタッチパネル積層体。
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