JP6595119B2 - 基材の積層方法及びそれによって製造された製品 - Google Patents

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Description

(技術分野)
本開示は、基材の積層方法、特に対話型ディスプレイ用の基材の複合構造を製造するための積層方法に関する。
(背景)
タッチスクリーンパネルとディスプレイモジュール(タッチフィルム又はガラス及びオーバレイ)との間の空隙を充填するための電気的ディスプレイの分野では、光学接着がますます応用され、視認性、可読性及び耐久性が改善されている。アクリレートポリマーは、通常、スマートフォン及びタブレット等の家庭用電化製品のディスプレイ用の光学接着剤として使用される。アクリレートには、光学的に透明な接着剤(OCA、テープ形態)及び光学的に透明な樹脂(OCR、液体形態)の2つの形態がある。アクリレートOCRはUV照射下で硬化される。近年、基材の積層方法に、加熱又はUV照射のいずれかによって硬化することができる光学的に透明なシリコーン材料が導入された。
ノートブックPC及びオール・イン・ワンPC等の大型ディスプレイでは、現在、アクリル系接着剤が要求を満たさないその製造方法において光学接着が必要とされている。アクリレートOCRは、可視領域の縁部で黄変するムラの問題を有し、アクリレートOCAは気泡の問題で加工が難しい。
さらに、自動車のタッチスクリーンディスプレイは、ディスプレイにおいて高い信頼性を必要とする新しい市場である。シリコーンの強いSi−O結合は、アクリレート中のC−C結合よりはるかに安定である。特に、UV安定化プラスチックカバーレンズは、UV光を遮蔽するいくつかの自動車用ディスプレイに適用されており、そのようなディスプレイ積層においてアクリレートOCRを使用することは不可能である。
本開示は、
(a) 第1の基材に液体シリコーン光学接着剤を塗布する工程、
(b) 200nm〜500nmの波長範囲での照射により工程(a)の液体シリコーン光学接着剤を活性化させる工程であって、照射時間は液体シリコーン光学接着剤のゲル化時間よりも短い工程、
(c) 液体シリコーン光学接着剤がゲル化する前に、活性化された液体シリコーン光学接着剤に第2の基材を適用する工程
を含む、基材の積層方法を提供する。
本開示はまた、上記の積層方法によって製造された基材の複合構造を提供する。
本開示の基材の複合構造は、液晶ディスプレイ(LCD)又は有機発光ディスプレイ(OLED)、電子ペーパー(e−ペーパー)ディスプレイ、表面伝導型電子放出ディスプレイ(SED)、発光ダイオード(LED)ディスプレイ、電子発光ディスプレイ(ELD)等のようなディスプレイ装置を製造するために使用することができる。特に、本開示の基材の複合構造は、対話機能を有する上記ディスプレイ装置を製造するために使用することができる。
(図面の説明)
実施例1に記載の本開示の一例の積層方法を概略的に示す。 実施例2に記載の本開示の一例の積層方法を概略的に示す。 引き抜き試験の一例を概略的に示す。
詳細な説明
本開示において、「a」又は「an」という単語は、要素(複数可)又は構成要素(複数可)を記述するために用いられ、要素(複数可)又は構成要素(複数可)の数を制限するのではなく、一般的な意味を与えるものであり、単数だけでなく、複数の要素及び構成要素を意味することができる。
本開示において、「含む(comprise)/含む(comprising)」、「含む(include)/含む(including)」又は「有する(have/has/having)」という単語が使用される場合、それは非排他的であり、さらなる構成要素(複数可)又は要素(複数可)が、列挙されたものに加えて含まれ得ることを意味する。
本開示は、
(a) 第1の基材に液体シリコーン光学接着剤を塗布する工程、
(b) 200nm〜500nmの波長範囲での照射により工程(a)の液体シリコーン光学接着剤を活性化させる工程であって、照射時間は液体シリコーン光学接着剤のゲル化時間よりも短い工程、
(c) 液体シリコーン光学接着剤がゲル化する前に、活性化された液体シリコーン光学接着剤に第2の基材を適用する工程
を含む、基材の積層方法を提供する。
本開示におけるゲル化時間は、ATSM D4473に従って試験される。
本開示の方法の一例では、第1の基材及び第2の基材は、電気的ディスプレイアセンブリ内の基材である。
本開示の方法の一例では、工程(c)の後、積層構造は固定され、動かせなくなる。
本開示の方法の一例では、工程(a)から積層構造が固定され、動かせなくなるまでの間でただ1回の照射を含む。
本開示の方法のいくつかの例では、工程(b)後の活性化されたシリコーン液体光学接着剤の硬化度は、50%以下、好ましくは30%以下であり、時間xにおける硬化度は、時間xでのせん断モードにおける貯蔵弾性率/完全硬化後のせん断モードにおける貯蔵弾性率で計算され、貯蔵弾性率はASTM E143−13に従って測定される。
本開示の方法のいくつかの例では、工程(b)における照射の後、液体シリコーン光学接着剤は、積層工程に対応するために液体又は半液体の状態で30秒〜1000秒、好ましくは60秒〜120秒の開放時間を有する。
本開示の方法のいくつかの例では、照射硬化性液体シリコーン光学接着剤は、少なくとも2個のアルケニル基を含むポリシロキサン、分子当たり平均で少なくとも2個のSiH基を有するポリヒドロシロキサン、シリコーン樹脂、80〜400m/gの間のBET比表面積を有する酸化物充填剤、及び光活性白金触媒を含む、アクリル単位を含まない一液型シリコーン材料である。
本開示の方法のいくつかの例において、一液型シリコーン材料は、照射硬化性液体シリコーン光学接着剤が、1つのパッケージ製品としてしばらくの間貯蔵することができ、積層用途に対応することが可能であることを意味する。
本開示の方法のいくつかの例では、照射硬化性の一液型液体シリコーン光学接着剤の粘度はISO 3219に従って100,000mPa.s未満であり、好ましくは50,000mPa.s未満である。
本開示の方法のいくつかの例では、照射硬化性の一液型シリコーン光学接着剤の粘度は、23℃より低い温度で少なくとも24時間UV遮蔽状況で貯蔵した後に100%未満しか上昇しない。ここで、粘度はISO 3219に従って試験される。
本開示の方法のいくつかの例では、照射硬化性の一液型シリコーン光学接着剤の粘度は、0℃より低い温度で7日間、好ましくは−20℃で3か月間UV遮蔽状況で貯蔵した後に100%未満しか上昇しない。ここで、粘度はISO 3219に従って試験される。
本開示の方法のいくつかの例では、工程(b)におけるUV照射のエネルギーは、200mJ/cm〜5000mJ/cmであり、好ましくは500mJ/cm〜3000mJ/cmである。
本開示の方法のいくつかの例では、液体シリコーン光学接着剤は、ステンシル印刷、スリットダイコーティング又はパターンディスペンス法によって、50μm〜2000μm、好ましくは100μm〜1500μmの厚さで塗布される。
本開示の方法のいくつかの例では、工程(b)において、UV照射の波長範囲は200nm〜500nm、好ましくは280nm〜365nm、より好ましくは320nm〜360nmである。照射源は、金属ハロゲン化物UVランプ、高照度UV LEDランプ、UV高圧水銀ランプ、又はUVキセノンランプから選択することができる。
本開示の方法のいくつかの例では、液体シリコーン光学接着剤と接触する第1の基材の表面は、セルローストリアセテートを含まない。
本開示の方法のいくつかの例では、液体シリコーン光学接着剤と接触する第1の基材の表面は、ポリマープラスチック又は無機ガラスで形成され、例はPI、PET、PC、PMMA及びITOガラスから選択することができる。
本開示の方法のいくつかの例では、第2の基材は、偏光子を備えたLCD又はLED又はOLEDである。
本開示はまた、
(a) 第1の基材に液体シリコーン光学接着剤を塗布する工程、
(b) 液体シリコーン光学接着剤に第2の基材を適用する工程、
(c) 200nm〜500nmの波長範囲での照射により液体シリコーン光学接着剤を活性化させる工程
を含む、基材の別の積層方法を提供する。
本開示の方法によって、基材の複合構造を製造することができる。本開示の基材の複合構造のいくつかの例では、硬化したシリコーン光学接着剤層は、ASTM D1003−97に従う99%以上のUV可視光透過率(ガラス基準)、ASTM D1003−97に従う0.04以下のヘイズ、ASTM D313−73に従う0.14以下の黄色度指数、及びISO 3521:1997に従う0.1%以下の体積収縮率を有し、体積収縮率は(1−d非硬化/d硬化後)×100%によって計算される。
本開示の基材の複合構造のいくつかの例では、組み合わされた基材間の接着引張強度は、10N/cm〜1000N/cm、好ましくは40N/cm〜500N/cmであり、図4に示すように、以下の方法に従って試験される、
・サンプルサイズ:7cm
・基材:ソーダ石灰ガラス、
・ボンド部の厚さ:0.3mm、
・剥離速度:100mm/分、
・最大の力と最大の膨張を報告、
・測定条件:室温
本開示の基材の複合構造は、対話型ディスプレイシステムにおいて使用することができる。好ましくは、対話型ディスプレイシステムは、タッチパネルディスプレイである。
本開示のいくつかの例では、この方法はまた、適用温度によって、室温で最大約24時間、又は室温よりも高い温度では数分から数十分の間実施される後硬化処理を含む。
[実施例1]
19.5インチのオール・イン・ワンPCディスプレイを、65000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(A)及び1000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(B)を含有するワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品1(LUMISIL(R) 2XXシリーズで市販されている)で積層した。アクリレートOCRは、硬化後の材料の収縮のために生じる黄変ムラのために機能しない。
積層方法を、添付の図1を参照して以下に説明する。
工程−1:ワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品1の2つの成分(A)及び(B)を混合し、混合製品1を得る(図1の(1−1)参照)。これは、実験用又は試作用の2成分空気式アプリケータで行った。大量生産には2成分自動分配システムが推奨される。混合及び脱気を同時に行った。成分(A):成分(B)=10:1の比率。混合製品1は、一液型の照射硬化性の液体シリコーン光学接着剤である。混合製品1の粘度はISO3219に従って45000mPasであった。混合製品1の粘度は、23℃より低い温度で24時間UV遮蔽状況で1つのパッケージに貯蔵した後に100%未満しか上昇しなかった。
工程−2:PCディスプレイのタッチスクリーンパネル面上に混合製品1をステンシル印刷法(図1の(1−2)参照)により250μmの厚さで塗布する。
工程−3:混合製品1を320〜360nmの主光波長範囲を有する金属ハロゲン化物UV領域光源によって活性化した。フラッシュ時間は8秒であった。この場合、UVエネルギーは500mJ/cmであった。工程3におけるUVフラッシュの後、活性化した混合製品1は、積層のために液体状態で90秒の開放時間を有した。この時点で、活性化した混合製品1の硬化度は50%未満であった(図1の(1−3)参照)。
工程−4:真空チャンバー内で活性化した混合製品1にLCDを積層し、ここで混合製品1は完全な又は実質的な硬化からかけ離れた液体状態であった。積層工程は約60秒かかり、その後積層構造は固定され、動かせなくなった(図1の(1−4)参照)。
工程−5:30℃及び0.5MPaの圧力下で30分間オートクレーブオーブン中で積層構造を脱泡する。
19.5インチのディスプレイを積層するために、工程−2から工程−4まで約2分かかった。工程−5は、製造において容易に管理された分離された工程であり、アクリル材料を用いたOCA/OCR積層のための標準的な工程でもあった。側面の硬化は必要なかった。60℃及び90%湿度で240時間エージング試験を行い、結果は素晴らしいものであった。
Figure 0006595119
Figure 0006595119
[実施例2]
8.9インチの航空タッチスクリーンパネルを、−20℃で3ヶ月間UV遮蔽状況で貯蔵した後にその粘度が100%未満しか上昇しないワッカー一液型液体シリコーン光学接着剤UV製品2(LUMISIL(R) 2XXシリーズで市販されている)で積層した。製品2の粘度はISO3219の下で3500mPa.sである。カバープレートをポリカーボネートプラスチックから形成し、タッチセンサはITOガラスから形成する。アクリレートOCRは、ポリカーボネート基材へのその不十分な接着性のために機能しない。
積層方法を、添付の図2を参照して以下に説明する。
工程−1:パターンディスペンスにより厚さ300μmでカバープレート表面に製品2を塗布する(図2の(2−1)参照)。
工程−2:ITOガラスタッチセンサを液体製品2に適用し、真空積層を行う。積層後、積層された層は依然として動くことができた(図2の(2−2)参照)。
工程−3:製品2を、コンベア型の金属ハロゲン化物UV線光源によって活性化した(図2の(2−3)参照)。ITOガラスは上側にあった。フラッシュ時間は90秒であった。 この場合、UVエネルギーは3000mJ/cmであった。工程−3のUVフラッシュの後、積層された層は固定され、動かなくなった。
工程−4:30℃及び0.5MPaの圧力下で30分間オートクレーブオーブン中で積層層を脱泡する。
8.9インチのディスプレイを積層するために、工程−1から工程−3まで約2分かかった。60℃及び90%湿度で240時間エージング試験を行い、結果は素晴らしいものであった。
Figure 0006595119
Figure 0006595119
[実施例3]
7インチの自動車ナビゲータディスプレイを、65000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(A)及び1000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(B)を含有するワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品1(LUMISIL(R) 2XXシリーズで市販されている)で積層した。バックライトモジュールは、厚さ0.5mmの金属ベゼルで接続されたナビゲータのLCDに一体化された。光学接着層は1000μmの厚さが要求される。アクリレートOCRは、高い信頼性の要件を満たすことができず、1.0mmより薄い厚さのアクリレート接着層を脱泡することが困難であるために機能しない。
工程−1:ワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品1の2つの成分(A)及び(B)を混合し、混合製品1を得る。成分(A):成分(B)の比=10:1。混合製品1は、一液型の照射硬化性液体シリコーン光学接着剤である。混合製品1の粘度はISO3219に従って45,000mPasであった。混合製品1の粘度は、23℃より低い温度で24時間UV遮蔽状況で1つのパッケージに貯蔵した後に100%未満しか上昇しなかった。
工程−2:スリットダイコーティング法により厚さ1000μmで自動車ナビゲータディスプレイのITOガラス型タッチスクリーンパネルに混合製品1を塗布する。
工程−3:コンベア型の金属ハロゲン化物UV光源によって混合製品1を活性化した。フラッシュ時間は45秒であった。この場合、UVエネルギーは750mJ/cmであった。工程−3のUVフラッシュの後、活性化した混合製品1は、積層のために液体状態で60秒の開放時間を有した。この時点で、活性化した混合製品1の硬化度は50%未満であった。
工程−4:偏光子表面を有するLCD(バックライトモジュール付き)を、真空チャンバー内で活性化した混合製品1に積層し、ここで混合製品1は完全な又は実質的な硬化からかけ離れた液体状態であった。積層後、積層構造は固定され、動かない。
工程−5:30℃及び0.5MPaの圧力下で30分間オートクレーブオーブン中で積層構造を脱泡する。
7インチの自動車用ナビゲータを積層するために、工程−2から工程−4まで約3分かかった。面光源が適用されると、時間が短くなるであろう。側面硬化は必要なかった。85℃及び85%の湿度で1000時間エージング試験を行い、結果は素晴らしいものであった。
[実施例4]
5.5インチのスマートフォンディスプレイを、6500mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(A)及び1000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(B)を含有するワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品3(LUMISIL(R) 2XXシリーズで市販されている)で積層した。スマートフォンのタッチスクリーンパネルにはフレーム壁があり、積層後は側面硬化できない。
工程1:ワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品3の2つの成分(A)及び(B)を混合し、混合製品3を得る。混合製品3は、1液型の照射硬化性液体シリコーン光学接着剤である。混合製品3の粘度はISO3219に従って5,500mPa.sであった。混合製品3の粘度は、0℃より低い温度で7日間UV遮蔽状況において1つのパッケージに貯蔵された後に100%未満しか上昇しなかった。
工程−2:スリットダイコーティング法により厚さ150μmでスマートフォンディスプレイのITOガラスタッチスクリーンパネルに混合製品3を塗布する。
工程−3:コンベア型の金属ハロゲン化物UV線光源によって混合製品3を活性化した。フラッシュ時間は90秒であった。この場合、UVエネルギーは1200mJ/cmであった。工程−3のUVフラッシュの後、活性化した混合製品3は、積層のために液体状態で90秒の開放時間を有した。この時点で、活性化した混合製品3の硬化度は50%未満であった。
工程−4:活性化した混合製品3に真空チャンバー内でLCDを積層し、ここで混合製品3は完全な又は実質的な硬化からかけ離れた液体状態であった。積層後、積層構造は固定され、動かなくなった。積層構造には気泡もなかった。
5.5インチスマートフォンを積層するには、工程−2から工程−4まで約3分かかった。面光源が適用されると、時間は短くなるであろう。側面硬化は必要なかった。60℃及び90%の湿度で240時間エージング試験を行い、結果は素晴らしいものであった。
Figure 0006595119
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[実施例5]
13.3インチノートブックPCディスプレイを、65000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(A)及び1000mPasの粘度(ISO3219)を有する成分(B)を含有するワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品1(LUMISIL(R) 2XXシリーズで市販されている)で積層する。ノートブックPCのタッチスクリーンパネルには、UV光が透過できない、IML(インモールドラベリング)法で製造されたUV安定化プラスチック基板が含まれている。アクリレートOCRは、積層後、完全に硬化させるために必要なUV照射を得ることができないため、機能しない。
工程−1:ワッカー・シリコーン光学接着剤UV A/B製品1の2つの成分(A)及び(B)を混合し、混合製品1を得る。混合製品1は、一液型の照射硬化性液体シリコーン光学接着剤である。混合製品1の粘度はISO3219に従って45,000mPa.sであった。混合製品1の粘度は、23℃より低い温度で24時間UV遮蔽状況で1つのパッケージに貯蔵した後に100%未満しか上昇しなかった。
工程−2:混合製品1を、ステンシル印刷法によって厚さ250μmでノートPCディスプレイのタッチスクリーンパネルに塗布する。
工程−3:混合製品1を、365nmのUV LED光源によって活性化した。フラッシュ時間は5秒であった。この場合、UVエネルギーは3000mJ/cmであった。工程−3のUVフラッシュの後、活性化した混合製品1は、積層のために液体状態で120秒の開放時間を有した。この時点で、活性化した混合製品1の硬化度は30%未満であった。
工程−4:真空チャンバー内で、活性化した混合製品1にLCDを積層し、ここで混合製品は完全な又は実質的な硬化からかけ離れていた。積層後、積層構造は固定され、動かなくなった。
工程−5:30℃及び0.5MPaの圧力下で30分間オートクレーブオーブン中で積層構造を脱泡する。
13.3インチのノートブックPCディスプレイを積層するには、工程−2から工程−4まで約2分かかった。60℃及び90%湿度で240時間エージング試験を行い、結果は素晴らしいものであった。

Claims (8)

  1. (a) 第1の基材に液体シリコーン光学接着剤を塗布する工程、
    (b) 200nm〜500nmの波長範囲での照射により工程(a)の液体シリコーン光学接着剤を活性化させる工程であって、照射時間は液体シリコーン光学接着剤のゲル化時間よりも短い工程、
    (c) 液体シリコーン光学接着剤がゲル化する前に、活性化された液体シリコーン光学接着剤に第2の基材を適用する工程
    を含み、
    液体シリコーン光学接着剤が、少なくとも2個のアルケニル基を含むポリシロキサン、分子当たり平均で少なくとも2個のSiH基を有するポリヒドロシロキサン、シリコーン樹脂、80〜400m/gの間のBET比表面積を有する酸化物充填剤、及び光活性白金触媒を含む、アクリル単位を含まない照射硬化性の一液型シリコーン材料である、基材の積層方法。
  2. 第1の基材及び第2の基材が、電気的ディスプレイアセンブリ内の基材であり、工程(c)の後、積層構造は固定され、動かせなくなる、請求項1に記載の方法。
  3. 工程(a)から積層構造が固定され、動かせなくなるまでの間でただ1回の照射を含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 工程(b)後の活性化された液体シリコーン光学接着剤の硬化度は、50%以下であり、時間xにおける硬化度は、時間xでのせん断モードにおける貯蔵弾性率/完全硬化後のせん断モードにおける貯蔵弾性率で計算され、せん断モードにおける貯蔵弾性率はASTM E143−13に従って測定される、請求項1又は2に記載の方法。
  5. 照射硬化性の一液型シリコーン光学接着剤の粘度は、23℃より低い温度で少なくとも24時間UV遮蔽状況で貯蔵した後に100%未満しか上昇しない、請求項4に記載の方法。
  6. 照射硬化性の一液型シリコーン光学接着剤の粘度は、0℃より低い温度で7日間UV遮蔽状況で貯蔵した後に100%未満しか上昇しない、請求項4に記載の方法。
  7. 工程(b)におけるUV照射の後、活性化された液体シリコーン光学接着剤が、積層工程に対応するために液体又は半液体の状態で30秒〜1000秒の開放時間を有する、請求項1から3又は5から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 液体シリコーン光学接着剤と接触する第1の基材の表面は、セルローストリアセテートを含まない、請求項1から3又は5から6のいずれか一項に記載の方法。
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