JP6945586B2 - 積層体、及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
[1] 光学フィルムと、透光性電極層を有するタッチセンサ層とを備える積層体であって、
前記タッチセンサ層の前記光学フィルム側とは反対側の面に粘着剤層が設けられ、
下記式(1)〜(3)を満たす、積層体。
前記透光性電極層の表面抵抗≦90Ω/□ (1)
前記粘着剤層の周波数100kHzにおける比誘電率≦3.5 (2)
5μm≦前記粘着剤層の厚み≦70μm (3)
[2] 前記光学フィルムの前記タッチセンサ層側とは反対側に配置される前面板をさらに備える、[1]に記載の積層体。
[3] 前記光学フィルムは円偏光板を含む、[1]又は[2]に記載の積層体。
[4] 前記粘着剤層の前記タッチセンサ層側とは反対側に配置される有機EL表示素子をさらに備える、[1]〜[3]のいずれかに記載の積層体。
[5] 前記タッチセンサ層は静電容量結合方式のタッチセンサパネルを含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の積層体。
[6] [1]〜[5]のいずれかに記載の積層体を含む、画像表示装置。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態による積層体の概略断面図である。図1に示す積層体10は、光学フィルム11、タッチセンサ層12及び粘着剤層13をこの順に備える積層体である。タッチセンサ層12は透光性電極層14を有する。
前記透光性電極層の表面抵抗≦90Ω/□ (1)
前記粘着剤層の周波数100kHzにおける比誘電率≦3.5 (2)
5μm≦前記粘着剤層の厚み≦70μm (3)
積層体10が式(1)〜(3)を満たすことにより、フレキシブル性と応答速度との両立が達成可能となる。
光学フィルムとしては、画像表示装置に通常用いられる光学部材であってよい。その例としては、偏光層、熱可塑性樹脂フィルム(例えば直線偏光板における偏光子保護フィルム、剥離性フィルム等)、粘着剤付フィルム等が挙げられる。
偏光層は、直線偏光層であってもよいし、直線偏光層と位相差層との組合せであってもよい。直線偏光層としては、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム若しくは延伸層、又は吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなる層を偏光子として含むフィルム等が挙げられる。吸収異方性を有する色素としては、例えば、二色性色素が挙げられる。二色性色素として、具体的には、ヨウ素や二色性の有機染料が用いられる。二色性有機染料には、C.I.DIRECT RED 39等のジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾなどの化合物からなる二色性直接染料が包含される。
吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなる層は、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム又は延伸層に比べて、屈曲方向に制限がないため好ましい。したがって、少なくとも面内における一方向及びそれに直交する方向、さらには、面内におけるあらゆる方向に関して、上記繰り返しの屈曲をさせたときのクラックを生じない屈曲回数が上記範囲である積層体を得るうえでは、直線偏光層として、吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させた層を偏光子として含む層が好ましい。
吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムである偏光子は、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、及び二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程を有する、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造することができる。かかる偏光子をそのまま直線偏光層として用いてもよく、その片面又は両面に透明保護フィルムを貼合したものを直線偏光層として用いてもよい。偏光子の厚みは、好ましくは2μm以上40μm以下である。
必要に応じて、基材フィルムを偏光子から剥離除去してもよい。基材フィルムの材料及び厚みは、後述する熱可塑性樹脂フィルムの材料及び厚みと同様であってよい。
熱可塑性樹脂フィルムは、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂など)、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂など)等のポリオレフィン系樹脂;トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;又はこれらの混合物等からなるフィルムであることができる。
熱可塑性樹脂フィルムの厚みは、薄型化の観点から、通常300μm以下であり、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下であり、なおさらに好ましくは60μm以下であり、また、通常5μm以上であり、好ましくは20μm以上である。
熱可塑性樹脂フィルムは位相差を有していても、有していなくてもよい。
熱可塑性樹脂フィルムは、例えば、接着剤層を用いて偏光子に貼合することができる。
吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなるフィルムとしては、液晶性を有する重合性の二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を基材フィルム(又は基材フィルム上に形成された配向膜)に塗布し硬化させて得られる層等の重合性液晶化合物の硬化物を含むフィルム等が挙げられる。
当該フィルムは、基材を剥離してまたは基材とともに直線偏光層として用いてもよい。基材フィルムの材料及び厚みは、上述した熱可塑性樹脂フィルムの材料及び厚みと同様であってよい。
吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなるフィルムは、その片面又は両面に熱可塑性樹脂フィルムが貼合されている形態で積層体に組み込まれてもよい。熱可塑性樹脂フィルムとしては、延伸フィルム又は延伸層である偏光子に用い得る熱可塑性樹脂フィルムと同様のものを用いることができる。
熱可塑性樹脂フィルムは、例えば、接着剤層を用いて偏光子に貼合することができる。
吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなるフィルムとしては、具体的には、特開2013−37353号公報や特開2013−33249号公報等に記載のものが挙げられる。
タッチセンサ層12としては、後述の前面板でタッチされた位置を検出可能な方式であればよく、その例として静電容量結合方式が挙げられる。低コスト及び高いタッチ感度であることから、静電容量結合方式のタッチセンサパネルは好適に用いられる。
透光性電極層14は、表面抵抗が90Ω/□以下であれば特に制限されず、ITO(酸化インジウム錫)等の金属酸化物からなる透光性電極層14であってもよく、アルミニウムや銅、銀、金、パラジウム又はこれらの合金[例えば銀パラジウム銅合金(APC)]等の金属からなる金属層であってもよい。透光性電極層14は、フォトリソグラフィ法によりパターン化されていてもよい。タッチセンサ層12は、1又は2以上の透光性電極層14を有していてもよい。透光性電極層14は、単層又は多層であってよく、多層である場合、各層を形成する材料は同種であってもよいし異種であってもよい。透光性電極層14は、透光性及び表面抵抗の観点から好ましくはパターン化されたITO膜、APC膜及びこれらを組合わせた膜が好ましい。
基材層としては、一方の表面に透光性電極層14が蒸着形成されている基材フィルム、接着層を介して透光性電極層14が転写された基材フィルム等が挙げられる。あるいは、後述の分離層を基材層として別の基材フィルムを有しない構造としてもよい。
分離層は、ガラス板等の基板上に形成されて、分離層上に形成された透光性電極層14を分離層とともに、基板から分離するための層であることができる。分離層は、無機物層又は有機物層であることが好ましい。無機物層を形成する材料としては、例えばシリコン酸化物が挙げられる。有機物層を形成する材料としては、例えば(メタ)アクリル系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリイミド系樹脂組成物等を用いることができる。分離層はタッチセンサ層中に含まれないように基板と共に除去されてもよい。
絶縁層は、透光性電極層14を覆うように形成することができる。絶縁層は、硬化性プレポリマー、硬化性ポリマーおよびプラスチックポリマーからなる群から選択される少なくとも1つの材料から形成することができる。絶縁層は、フィルム形成可能なワニス型材料から形成することもできる。ワニス型材料は、ポリシリコーン、ポリイミド、およびポリウレタン材料からなる群から選択される少なくとも1つを含み得る。絶縁層は後述の接着剤層とすることもできる。絶縁層は、フォトリソグラフィ法によりパターン化されていてもよい。絶縁層は単層又は多層であってよく、多層である場合、各層を形成する材料は同種であってもよいし異種であってもよい。
接着剤層は、接着剤層、粘着剤層が挙げられる。接着剤層は、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂およびアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことができる。
配線は、タッチセンサパネル内にタッチ位置検知回路と透光性電極層14とを電気的に接続するために配置されることができる。配線は、金属膜をパターン化したものであることができる。金属膜は、アルミニウムや銅、銀、金、またはこれらの合金等の金属をスパッタリング法や蒸着法により形成した金属膜をフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して形成することができる。配線は、透光性電極層14上に設置されることができる。
粘着剤層13は、タッチセンサ層12の光学フィルム11側とは反対側の面に配置される。粘着剤層13は、タッチセンサ層12に接して配置されることができる。粘着剤層13は、積層体を有機EL表示素子に積層するための粘着剤層であることができる。粘着剤層13は、粘着剤組成物を用いて形成することができる。粘着剤層13は、単層構造であっても多層構造であってもよいが、好ましくは単層構造である。
図2は、本発明の第2実施形態による積層体20の概略断面図である。積層体20は、視認側から順に、前面板21、第1貼合層22、光学フィルム11、第2貼合層23、タッチセンサ層12、粘着剤層13、有機EL表示素子24をこの順に備える。タッチセンサ層12は、透光性電極層14を備える。
前面板21は、光学フィルム11のタッチセンサ層12側とは反対側に配置される。前面板21は、好ましくは、光を透過可能な板状体である。前面板21は、1層のみから構成されてもよく、2層以上から構成されてもよい。前面板21は、画像表示装置の最表面を構成するものであることができる。
前面板21としては、例えば、ガラス製の板状体(例えば、ガラス板、ガラスフィルム等)、樹脂製の板状体(例えば、樹脂板、樹脂シート、樹脂フィルム等)が挙げられる。上記の中でも、積層体及びこれを含む画像表示装置のフレキシブル性の観点から、樹脂フィルム等の樹脂製の板状体であることが好ましい。
熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上混合して用いることができる。
中でも、可撓性、強度及び透明性の観点から、前面板を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂が好適に用いられる。
第1貼合層22は、前面板21と光学フィルム11との間に介在する層であり、前面板21と光学フィルム11とを貼合する層であることができる。また、第2貼合層23は、光学フィルム11とタッチセンサ層12との間に介在する層であり、光学フィルム11とタッチセンサ層12とを貼合する層であることができる。1つの貼合層は、1層又は2層以上から構成されてもよい。第1貼合層22及び第2貼合層23は、互いに同種であってもよいし、異種であってもよい。
有機EL表示素子24としては、従来公知の有機EL表示素子を使用することができる。
本発明に係る積層体は、貼合層を介して光学フィルムとタッチセンサ層とを貼合し、次いで粘着剤層をタッチセンサ層側の最外面に貼合することにより製造することができる。密着性を高めるために、貼合面の一方又は両方に対して、例えばコロナ処理やプラズマ処理等の表面活性化処理を施すことが好ましい。
本発明に係る画像表示装置は、スマートフォン、タブレット等のモバイル機器、テレビ、デジタルフォトフレーム、電子看板、測定器や計器類、事務用機器、医療機器、電算機器等として用いることができる。
JIS K 7194に準拠して、表面抵抗計(Resitest−80、ナプソン株式会社)を用いて、タッチセンサ層の透光性電極層の表面抵抗を測定した。
接触式膜厚測定装置(株式会社ニコン製「MS−5C」)を用いて測定した。
ただし、偏光子および配向膜については、レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製「OLS3000」)を用いて測定した。
各実施例及び比較例の第3粘着剤層の比誘電率は、図3に示す電極接触法により測定した。主電極、対電極及びガード電極を備える誘電体測定装置(Keysight製16451B誘電体テスト・フィクスチャ)の主電極と対電極との間に、粘着剤を厚み1mmとなるように積層して測定サンプルを設置し、静電容量Cpを測定した。求めた静電容量Cpから以下の式により粘着剤の100kHzの周波数での比誘電率εrを求めた。
Cp:測定サンプルの静電容量[F]
tm:測定サンプルの平均の厚み[m]
A:主電極の面積[m2]
d:主電極の直径[m]
ε0:真空の誘電率=8.854×10−12[F/m]
周波数、測定環境は下記条件で測定した。
周波数:100kHz
測定環境:室温(23℃)、相対湿度55%
タッチセンサ層及び有機ELパネル間の静電容量C[pF]は以下の計算式により求めた。
ε0:真空の誘電率=8.854[pF/m]
εr:粘着剤層の比誘電率
A:粘着剤層の面積[m2]
t:タッチセンサ層及び有機ELパネル間の距離[m]
応答速度は以下のようにして測定した。実施例及び比較例で得られた積層体600のセパレータ83を剥離した面に、有機EL表示素子(厚み30μm)を貼合し、貼合した有機EL表示素子側の面に、後述する粘着剤層(厚み25μm、8146−1、3M社)を介して支持基材(厚み50μmのポリイミドフィルム)を貼合した。各貼合面にはコロナ処理を施した。
上記サンプルを駆動ボードXT748U(Atmel社))に連結し、応答速度測定用ソフト[Atmel Studio 7(Q touch Analyzer)]のプログラムを実行後、応答速度を測定した。
視認性試験は次のようにして行った。視認性試験は、暗室で、LEDバックライト(DSN−1200、UP社製、照度3000Lux)上に、LEDバックライト側に実施例および比較例の積層体がタッチセンサ層側となるように配置し、前面板側から肉眼で観察した。パターン導電層が視認されなかった場合を○と評価し、パターン導電層が視認された場合を×と評価した。
各実施例および比較例において得られた積層体について、以下のように屈曲性試験を行った。実施例及び比較例で得られた積層体600のセパレータ83を剥離した面に、ポリイミドフィルム(厚み38μm)を貼合し、貼合したポリイミドフィルム側の面と、粘着剤付支持基材(粘着剤:厚み25μm、支持基材:厚み50μmのポリイミドフィルム)の粘着剤面とを貼合し、積層体700を得た。各貼合面にはコロナ処理を施した。図4に示すように、2つのステージ801、802を備えた屈曲装置(ユアサシステム製、面状体無負荷U字伸縮試験:DLDMLH−FS)を準備し、ステージ801、802の上に前面板が上方となるように積層体700を配置した(図4a)。2つのステージ801、802の間の距離(ギャップ)Cは6mm(3R)に設定した。このステージ801、802は、2つのステージの間(ギャップ)Cを中心に揺動可能であり、初期は2つのステージ801、802は同一平面を構成する。2つのステージ801,802を位置P1及び位置P2を回転軸の中心として上方に90度回転させて2つのステージ801、802を閉じ(図4b)、再びステージ801、802を開く動作を1回の屈曲と定義する。この動作を繰り返し、積層体700へ最初にクラックが生じるまでの屈曲回数を数えた。評価の基準は以下の通りである。
〇:10万回以上
×:10万回未満
各層を貼合する際に施したコロナ処理の条件は以下の通りである。
電圧:8.6kV、処理速度=6m/min、Gap=2mm
粘着剤1:積水化学工業株式会社より入手、製品名:LSP−1
粘着剤2:KNW社より入手、製品名:KBO−651−17117A
粘着剤3:大日本印刷株式会社より入手、製品名:FCS024
粘着剤4:積水化学工業株式会社より入手、製品名:HSV01NP
粘着剤1を、ポリエチレンテレフタレートフィルム(軽セパレータ)の剥離処理面に、ナイフコーターで塗布した。そして、塗布層に対し、90℃で1分間加熱処理温度を制御してして塗布層を形成した。次いで、上記で得られた軽セパレータ上の塗布層と、ポリエチレンテレフタレートフィルム(軽セパレータ)とを、当該セパレータの剥離処理面が塗布層に接触するように貼合し、23℃、50%RHの条件下で7日間養生することにより、粘着剤1からなる厚み5μmの粘着剤層を有する粘着剤シート、すなわち、軽セパレータ/粘着剤層(厚み5μm)/重セパレータの構成からなる粘着剤シートを作製した。粘着剤層の厚み及び比誘電率を、上述の方法に従って測定した。結果を表1に示す。
質量基準で、84部の2−エチルヘキシルアクリレート、15部のイソボルニルアクリレート、1部のヒドロキシプロピルアクリレート、および重合開始剤として0.02部の1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを混合した。混合液に紫外線を照射して、モノマーを重合させた。
その後、重合開始剤として0.4部の1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、0.3部のラウリルアクリレート、0.05部のポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、0.05部の(3−グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシランを上記混合液に添加し、粘着剤組成物aを調製した。
粘着剤組成物aを用いて粘着剤層厚み25μmとしたこと以外は上述の粘着剤シート1の準備と同様にして軽セパレータ/粘着剤層a(厚み25μm)/重セパレータの構成からなる粘着剤シートaを作製した。
同様に粘着剤組成物aを用いて粘着剤層厚みを5μmとして軽セパレータ/粘着剤層b(厚み5μm)/重セパレータの構成からなる粘着剤シートbを作製した。
ポリイミド樹脂フィルム(厚み50μm)の両面に、末端に多官能アクリル基を有するデンドリマー化合物を含む組成物を用いてハードコート層(厚み10μm)を形成した前面板A(合計厚み70μm)を用意した。
前面板Aの両面に剥離フィルムを貼り合わせ、剥離フィルム/前面板A(厚み70μm)/剥離フィルムの構成からなる前面板Aを含む積層体Aを作製した。
[光配向膜形成用組成物]
下記成分を混合し、得られた混合物を80℃で1時間攪拌することにより、光配向膜形成用組成物(1)を得た。下記式で示される光配向性材料は、特開2013−33248号公報記載の方法で合成した。
光配向性材料(5部):
溶剤(95部):シクロペンタノン
重合性液晶化合物は、式(1−6)で表される重合性液晶化合物[以下、化合物(1−6)ともいう]と式(1−7)で表される重合性液晶化合物[以下、化合物(1−7)ともいう]とを用いた。
基材層(TAC)の上に、配向膜形成用組成物をバーコート法により塗布した。塗膜を80℃で1分間乾燥した。次いで上記UV照射装置及びワイヤーグリッドを用いて、塗膜に偏光UVを照射し、塗膜に配向性能を付与した。露光量は100mJ/cm2(365nm基準)であった。ワイヤーグリッドは、UIS−27132##(ウシオ電機株式会社製)を用いた。このようにして、配向膜を形成した。配向膜の厚みは100nmであった。
垂直配向膜形成用組成物として、2−フェノキシエチルアクリレートと、テトラヒドロフルフリルアクリレートと、ジペンタエリスリトールトリアクリレートと、ビス(2−ビニルオキシエチル)エーテルとを1:1:4:5の割合で混合し、重合開始剤としてLUCIRIN TPOを4%の割合で添加した混合物を用いた。
直線偏光層の保護層側の面と、粘着剤シートbの軽セパレータを剥離した面とにコロナ処理を施した後、両者を貼り合わせた。次いで粘着剤シートbの重セパレータを剥離し、露出した粘着剤層bと位相差層1の基材フィルムを剥離した面とにコロナ処理を施した。その後、直線偏光層(偏光子)の吸収軸とλ/4層の遅延軸とのなす角度が45°となるように貼り合せた。
粘着剤シートbの軽セパレータを剥離した面にコロナ処理を施した後、位相差層1と粘着剤層bとを貼り合せた。
粘着剤シートbから重セパレータを剥離し、露出した粘着剤層bと位相差層2のポジティブC層側の面とを貼り合せた後、ポジティブC層の基材フィルムを剥がした。このようにして得られた円偏光板は、直線偏光層/粘着剤層b/(λ/4層)/粘着剤層b/ポジティブC層からなる構成を有した。
得られた円偏光板の両面に剥離フィルムを貼り合わせ、剥離フィルム/円偏光板/剥離フィルムの構成からなる円偏光板を含む積層体Dを作製した。
まずアクリル系樹脂をガラス板にコーティングして分離層を形成した。次いで分離層上に第1透光性電極層、配線(銅パターン)、第1絶縁層、第2透光性電極層、第2絶縁層をこの順に形成し、タッチセンサ積層体を作製した。
第2絶縁層側の表面に粘着剤付PETフィルム(厚み52μm)を貼合し、PETフィルムごとタッチセンサ積層体をガラス板から剥離し、PETフィルム付タッチセンサ層Eを得た。
透光性電極膜を、酸素流量0sccmにて、ITO膜(厚み400Å)、APC膜(厚み100Å)、ITO膜(厚み400Å)の順にスパッタリング法により蒸着したこと以外は、<タッチセンサ層E1の準備>と同様にして、PETフィルム付タッチセンサ層E2を得た。
透光性電極膜を、酸素流量0sccmにて、ITO膜(厚み1250Å)をスパッタリング法により蒸着したこと以外は、<PETフィルム付タッチセンサ層E1の準備>と同様にして、PETフィルム付タッチセンサ層E3を得た。
透光性電極膜を、酸素流量30sccmにて、ITO膜(厚み420Å)をスパッタリング法により蒸着したこと以外は、<PETフィルム付タッチセンサ層E1の準備>と同様にして、PETフィルム付タッチセンサ層E4を得た。
透光性電極膜を、酸素流量0sccmにて、ITO膜(厚み420Å)をスパッタリング法により蒸着したこと以外は、<PETフィルム付タッチセンサ層E1の準備>と同様にして、PETフィルム付タッチセンサ層E5を得た。
上述の<PETフィルム付タッチセンサ層E3の準備>においてPETフィルムごとタッチセンサ積層体をガラス板から剥離した後、この剥離した面に接着剤層(光硬化性接着剤)を介して基材層(COPフィルム、厚み13μm)を分離層に接するように接着し、PETフィルム付タッチセンサ層F1を得た。
上述の<PETフィルム付タッチセンサ層E3の準備>においてPETフィルムごとタッチセンサ積層体をガラス板から剥離した後、この剥離した面に接着剤層(光硬化性接着剤)を介して基材層(COPフィルム、厚み23μm)を分離層に接するように接着し、PETフィルム付タッチセンサ層F2を得た。
図6を参照しながら実施例1の積層体の作製手順について以下に説明する。
実施例1において粘着剤層82を構成する粘着剤1を表1に示す粘着剤層を構成する粘着剤に変更したこと、及び/又はタッチセンサ層72を表1に示すタッチセンサ層に変更したこと以外は、実施例1と同様にして積層体を作製した。タッチセンサパターンの視認性は、いずれも〇であった。
Claims (4)
- 光学フィルムと、透光性電極層を有するタッチセンサ層とを備える積層体であって、
前記タッチセンサ層の前記光学フィルム側とは反対側の面に粘着剤層が設けられ、
前記光学フィルムの前記タッチセンサ層側とは反対側に配置される前面板をさらに備え、
前記光学フィルムは円偏光板を含み、
下記式(1)〜(3)を満たす、積層体。
1Ω/□≦前記透光性電極層の表面抵抗≦90Ω/□ (1)
1<前記粘着剤層の周波数100kHzにおける比誘電率≦3.5 (2)
10μm≦前記粘着剤層の厚み≦70μm (3) - 前記粘着剤層の前記タッチセンサ層側とは反対側に配置される有機EL表示素子をさらに備える、請求項1に記載の積層体。
- 前記タッチセンサ層は静電容量結合方式のタッチセンサパネルを含む、請求項1又は2に記載の積層体。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体を含む、画像表示装置。
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