TW201435653A - 觸覺感測器用前面板 - Google Patents

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Kensuke Fujii
Teruo Fujiwara
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

本發明提供一種觸覺感測器用前面板,其以觸覺來感知之感測器精度良好,且已抑制因長期間使用導致之感測器精度降低。一種觸覺感測器用前面板,係於透明基體上從透明基體側依序積層高電阻層、及具有電絕緣性之絕緣層而成者;高電阻層之表面電阻值為1~100M Ω/□,自絕緣層之透明基體側之面起至觸覺感測器用前面板之絕緣層側之表面為止,構成其間之層在溫度40℃且濕度100%RH下藉由JIS K7129 B法測定之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。

Description

觸覺感測器用前面板 發明領域
本發明係有關於一種備有對使用者之指尖回饋以觸覺即所謂觸覺感測器且設置在觸控面板顯示器裝置前面的觸覺感測器用前面板。
發明背景
近年,作為輸入裝置乃至於輸入輸出裝置,係使用備有觸控面板顯示器之觸控面板顯示器裝置(介面裝置),該觸控面板顯示器係以手指等直接觸碰觸控面板來進行操作。
作為輸入裝置乃至於輸入輸出裝置使用之觸控面板顯示器裝置,係藉由軟體而可自由地構成輸入畫面,因此具備使用機械開關所構成之輸入裝置中所無法獲得的機動性,又可輕量且緊密構成,且機械故障的發生頻率低等,因具有前述數種優點,現下被廣泛利用在上至較大型的各種機械之操作面板且下至非常小的可攜式機器之輸入輸出裝置。
多數的觸控面板顯示器裝置係僅由操作的使用者指尖去觸碰平坦且滑順的被接觸面,因此不存在如操作 利用機械開關所構成之輸入裝置時,於指尖所感受之鍵音感般之以觸覺對使用者的回饋,此特性使得裝置之操作感不夠確實。為了改善此點,曾提出一種觸控面板顯示器裝置,其備有對進行操作之使用者指尖回饋觸覺,即所謂的觸覺感測器(例如參照專利文獻1)。該觸控面板顯示器裝置係藉由令使用者指尖所接觸的觸控面板表面振動,讓使用者發生觸覺者。
相對於上述藉由機械刺激回饋觸覺者,亦已知有一技術係藉由控制設置在觸控面板前面之保護膜等(以下表示為前面板)的電荷,以電性感覺對利用者賦予觸覺(例如參照專利文獻2)。在專利文獻2中係從電壓源頭對各自設有絕緣體之導通電極賦予預定的電力輸入,而在導通電極及身體部分間的區域形成靜電力(電容性耦合),藉此產生電性感覺。
作為上述構成體,例如非專利文獻1中有揭示一種觸控面板,其係以積層在玻璃基板上之透明電極被絕緣層被覆而形成者。
在專利文獻2或非專利文獻1中記載之裝置中,具體上如圖1所示,係控制電壓及頻率使欲表現之觸感成為可重現之模式,從未圖示之控制部對觸控面板本體100之透明電極(未圖示)通電,而使前面板101側被感應之電荷蓄積至形成在透明基體102上之層103,藉此使前面板101帶電所構成。
藉由手指等感覺受器X接觸上述帶電狀態之前面板101表面,可利用隔著絕緣層104而在兩者間活動之微弱的靜電 力,作為凹凸感等觸覺被感覺受器X知覺所構成。
作為如上述設置在備有所謂的觸覺感測器之觸控面板顯示器裝置的前面板,從確保對顯現在觸控面板本體之畫像的目視性之觀點看來,係力求相對於可見光區之光的光穿透性高且反射率低,另一方面力求不妨礙設置在觸控面板本體之透明電極的動作,且可正確地顯現以控制部送入之電壓或頻率為依據的帶電狀態,而可重現性良好地顯現期望的觸覺者,並力求可將蓄積電荷之層103的電阻值精密地控制在預定範圍。
然而,即便如上述將蓄積電荷之層103的電阻值控制在預定範圍的情況下,以指尖滑擦前面板101之表面時,仍有已附著在該前面板101表面之水分或從指尖滲出之汗等滲透至前面板101內部,該水分進一步到達至層103而於絕緣層104形成漏洩路徑。此時,因高電阻層3與外部環境導通,而使指尖等感覺受器X與層103(前面板101)間活動之靜電力逐漸微弱,而有無法獲得利用觸覺對使用者之回饋的問題。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:特開2003-288158號公報
專利文獻2:特開2009-087359號公報
非專利文獻
非專利文獻1:Olivier Bau, Ivan Poupyrev, Ali Israr, and Chris Harrison (2010) "TeslaTouch: electrovibration for touch surfaces" In Proceedings of the 23nd annual ACM symposium on User interface software and technology (UIST '10). ACM, New York, NY, USA, 283-292. (DOI=10.1145/1866029.1866074)
發明概要
本發明係用以解決上述課題而進行,目的在於提供一種以觸覺知覺之感測器精度良好,且已抑制長期間使用導致感測器精度降低的觸覺感測器用前面板。
本發明之觸覺感測器用前面板係在透明基體上自前述透明基體側依序積層高電阻層及具有電絕緣性之絕緣層而成者,其特徵在於:前述高電阻層之表面電阻值為1~100MΩ/□;且自前述絕緣層之自前述透明基體側之面起至前述觸覺感測器用前面板之前述絕緣層側之表面為止,構成其間之層在溫度40℃且濕度100%RH下藉由JIS K7129 B法測定之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。
前述觸覺感測器用前面板之視感透過率在80%以上為佳。又,前述絕緣層係由2層以上之複層所構成為佳。又,前述絕緣層係以無機氧化物為主成分為佳。又,作為前述絕緣層,以使紫外線硬化性之絕緣層形成用組成物或熱硬化性之絕緣層形成用組成物硬化而成之層為佳。又,以無機氧化物為主成分之前述絕緣層之厚度在0.05~5 μm為佳。又,使紫外線硬化性之絕緣層形成用組成物或熱硬化性之絕緣層形成用組成物硬化而成之前述絕緣層之厚度在1~50μm為佳。
又,前述觸覺感測器用前面板以具有撥水層作為前述絕緣層側之最表層為佳。又,前述透明基體與前述高電阻層之間夾設有障壁層為佳。又,前述觸覺感測器用前面板之前述絕緣層側表面之水接觸角在80度以上為佳。
在前述觸覺感測器用前面板中,在將前述絕緣層於厚度方向上作等間隔劃分且相對於前述絕緣層之主面呈平行的3個面中,使用在各面中央區域各配置1條之長度1μm直線來分別計測前述絕緣層中與該直線相交之裂紋及結晶粒界的合計條數(n),所計測之合計條數(n)以前述3條直線之平均計在8條以下為佳。
依據本發明之觸覺感測器用前面板,可提供一種在透明基體上自透明基體側依序積層高電阻層及絕緣層而成的觸覺感測器用前面板,其以觸覺知覺之感測器精度良好,且已抑制伴隨長期間使用之感測器精度降低。
1‧‧‧觸覺感測器用前面板
2、102‧‧‧透明基體
3‧‧‧高電阻層
4、104‧‧‧絕緣層
6、100‧‧‧觸控面板本體
6a‧‧‧透明電極
7‧‧‧撥水層
8‧‧‧障壁層
41‧‧‧第1絕緣層
42‧‧‧第2絕緣層
101‧‧‧前面板
103‧‧‧形成在透明基體102之層
S1‧‧‧絕緣層4之高電阻層3側之面
S2‧‧‧絕緣層4中與高電阻層3側為相反側之面
S3‧‧‧撥水層7中與絕緣層4測為相反側之面
S4‧‧‧觸覺感測器用前面板1之透明基體2側之面
X‧‧‧感覺受器
圖1係顯示指尖近接備有觸覺感測器用前面板之觸控面板表面之狀態的示意圖。
圖2係顯示本發明之觸覺感測器用前面板一例的示意截面圖。
圖3係顯示在觸控面板本體上方積層有圖2所示之觸覺 感測器用前面板之狀態的示意截面圖。
圖4係顯示本發明之觸覺感測器用前面板一例的示意截面圖。
圖5係顯示本發明之觸覺感測器用前面板一例的示意截面圖。
圖6係顯示本發明之觸覺感測器用前面板一例的示意截面圖。
圖7係顯示本發明之觸覺感測器用前面板一例的示意截面圖。
圖8係擴大顯示例2之觸覺感測器用前面板之截面的掃描型電子顯微鏡像。
圖9係圖8所示之掃描型電子顯微鏡像的二進制化畫像。
圖10係擴大顯示例10之觸覺感測器用前面板之截面的掃描型電子顯微鏡像。
用以實施發明之形態
以下,參照圖式說明本發明之觸覺感測器用前面板之實施形態。惟,本發明之觸覺感測器用前面板不受此限定。
圖2係顯示觸覺感測器用前面板一例的示意截面圖,圖3係顯示已將該觸覺感測器用前面板積層在觸控面板本體上方之狀態的示意截面圖。圖4~圖7分別係顯示本發明實施形態之觸覺感測器用前面板之另一例的示意截面圖。
本發明實施形態之觸覺感測器用前面板1係在透明基體2上自透明基體2側依序積層有高電阻層3及絕緣層4。
在觸覺感測器用前面板1中,高電阻層3之表面電阻值為1~100MΩ/□;且從絕緣層4之透明基體2側之面S1起至觸覺感測器用前面板1之絕緣層4側之表面為止,構成其間之層在溫度40℃且濕度100%RH下依據JIS K7129 B法測定之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。
在本說明書中,「觸覺感測器用前面板1之絕緣層4側之表面」意指在觸覺感測器用前面板中於絕緣層側所具有之最表層表面,例如在圖2中係表示觸覺感測器用前面板1之絕緣層4之表面S2。而在如圖5於絕緣層4上更具有撥水層7等機能層之情況下,觸覺感測器用前面板之絕緣層4側之表面意指構成最表層之機能層,例如撥水層7之表面S3。
換言之,「觸覺感測器用前面板1之絕緣層4側之表面」係指觸覺感測器用前面板1中與透明基體2側之面S4為相反側之面,即與配設觸控面板側之面(參照圖3)為相反側之面。在本說明書中,觸覺感測器用前面板中絕緣層側之表面有時亦稱為「觸覺感測器用前面板表面」。觸覺感測器用前面板表面係指受進行面板操作之使用者指尖等感覺受器X接觸之面。如參照圖3,絕緣層4中與透明基體2側之面S1為相反側之面S2即為觸覺感測器用前面板表面。
而,在以下說明中,自上述絕緣層4之透明基體2側之面S1起至觸覺感測器用前面板1之絕緣層4側之表面為止,構成其間之層為因應需求稱為被覆層。例如,在圖2所 示之觸覺感測器用前面板1中,被覆層係被絕緣層4中透明基體2側之面S1及絕緣層4中與此為相反側之面S2包夾之層,即絕緣層4本身。又,絕緣層4中與透明基體2側為相反側之面S2上另積層有其他層時,被覆層係絕緣層4及上述所積層之另一其他層之整體。例如,在圖5所示之觸覺感測器用前面板1中,被覆層係自上述絕緣層4之透明基體2側之面S1起至觸覺感測器用前面板1之絕緣層4側之表面即撥水層7之表面S3為止之構成其間之層。此時,換言之,被覆層係以絕緣層4及撥水層7所構成之層。
在本發明之觸覺感測器用前面板中,依據JIS K7129 B法在溫度40℃且濕度100%RH下測定之被覆層的水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。在本說明書中未特別說明之前提下,水蒸氣穿透度係指依據JIS K7129 B法在溫度40℃且濕度100%RH下所測定之值。
在此,本發明之觸覺感測器用前面板所具有由絕緣層所構成之被覆層、或由絕緣層及進一步形成於與其透明基體側為相反側之面上的撥水層等所構成之被覆層,欲單獨測定被覆層本身的水蒸氣穿透度於技術上有所困難。因此,例如將構成被覆層之層成膜於水蒸氣穿透度比上述被覆層之規定值充分夠大的例如水蒸氣穿透度在20g/m2/day以上之PET膜等基材上,並從其成膜之層側對基材側進行調濕,藉此可測定出相當於以JIS K7129 B法為依據進行測定的水蒸氣穿透度。
被覆層之水蒸氣穿透度一旦超過1g/m2‧day,例 如以指尖滑擦觸覺感測器用前面板1之表面時,從觸覺感測器用前面板1表面滲入至內部的汗等水分很容易滲透絕緣層4內而到達至高電阻層3。如此一來若在絕緣層4內形成漏洩路徑,即有高電阻層3與外部環境導通之虞。此時,在近接於觸覺感測器用前面板1表面的指尖等感覺受器X與前面板1表面之間活動的靜電力會微弱化,而降低感測器精度之虞。
又,為了使被覆層之水蒸氣穿透度低於0.01g/m2‧day,必須將成膜速率減速、進行加熱成膜等而招致生產效率降低,結果使成本變得非常高。
因此,藉由使被覆層之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day,即便以指尖重覆滑擦觸覺感測器用前面板1之表面,仍可抑制絕緣層4內之漏洩路徑形成及隨之而來的高電阻層3與外部環境之導通,而獲得長期的優異感測器精度。被覆層之水蒸氣穿透度更以0.1~1g/m2‧day為佳。
以下,說明構成觸覺感測器用前面板1之透明基體2、高電阻層3及絕緣層4。
[透明基板]
透明基體2只要是平滑且得以穿透可見光區域之光者,即可無特別限定地加以利用。
具體上,可利用例如由無色透明的鈉鈣矽玻璃、鋁矽玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O系玻璃)、鋰鋁矽玻璃、石英玻璃、無鹼玻璃、及其他各種玻璃所構成之透明玻璃板,或選自於由聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、三乙醯纖維素、聚醚碸、聚甲基丙烯酸甲酯、環烯烴聚合物等之塑膠材料的 單獨層所構成之塑膠膜,或將選自於上述之塑膠材料層積層二種以上而成之積層膜等的塑膠膜。
作為透明基體2,從與直接設置在其高電阻層3側之面上之層的密著性觀點看來,宜使用鈉鈣矽玻璃板。又,從透明基體2本身之強度觀點看來,宜使用業將鋁矽玻璃板強化處理的強化玻璃板(例如「Dragontrail(註冊商標、旭硝子公司製)」等)。
若考慮觸覺感測器用前面板1之使用形態,作為透明基體2係力求得以承受某程度之押壓力的充分強度。由此觀點看來,作為透明基體2,宜使用業將鋁矽玻璃板強化處理之強化玻璃板,例如業經化學強化處理之玻璃板。
作為構成鋁矽玻璃板之玻璃材料,例如可使用以下組成之玻璃材料一,以下述氧化物換算之莫耳%計表示之組成,玻璃材料含有:SiO2:50~80%、Al2O3:1~20%、Na2O:6~20%、K2O:0~11%、MgO:0~15%、CaO:0~6%及ZrO2:0~5%。
業將鋁矽玻璃板強化處理之強化玻璃板的表面形成有壓縮應力層,其壓縮應力層之厚度理想在10μm以上,較理想在30μm以上。又,壓縮應力層之表面壓縮應力在200MPa以上為佳,在550MPa以上較佳。
就相對於鋁矽玻璃板之強化處理而言,以化學強化處理為佳。作為施行化學強化處理之方法,典型上可舉如將鋁矽玻璃板浸漬於KNO3熔融鹽並進行離子交換處理後,冷卻至室溫附近之方法。KNO3熔融鹽之溫度或浸漬時 間等處理條件以表面壓縮應力及壓縮應力層之厚度成為期望值之方式來設定即可。
透明基體2之厚度無特別限定,以上述玻璃基板構成透明基體2時,以0.1~2mm為佳,0.3~1mm較佳。透明基體2之厚度在2mm以下時,相對於觸覺感測器用前面板1表面的押壓力變得容易傳達至下部的面板本體,且操作性佳。以上述塑膠膜構成透明基體2時,其厚度以50~500μm為佳,50~200μm較佳。而,透明基體2可以單一層構成,亦可由複數層構成。
[高電阻層]
高電阻層3係具有1~100MΩ/□之表面電阻值之層。觸覺感測器用前面板1例如如圖3所示,係與具備透明電極6a之觸控面板本體6積層來作使用。積層係以觸覺感測器用前面板1之透明基體2側之面S4相對向於觸控面板本體6所具有之透明電極6a的方式進行。如此一來,在與觸控面板本體6積層作使用的觸覺感測器用前面板1中,高電阻層3係作為蓄積電荷之層發揮作用,而該電荷係藉由觸控面板本體6對透明電極6a通電而在觸覺感測器用前面板1側被感應者。
高電阻層3只要是具有上述範圍之表面電阻值者,其構成即無特別限定。例如,可適當利用含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層、以及含有氧化鈮及氧化鈦作為主成分之層。
含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層中亦可含有錫及鈦之複合氧化物。又,含有氧化鈮及氧化鈦作為主 成分之層中亦可含有鈮及鈦之複合氧化物。
而,在本說明書中,「含有以金屬氧化物為主成分之層」係含有金屬氧化物50%以上之比率之層。
藉由使高電阻層3之表面電阻值在1MΩ/□以上,於觸控面板本體6對透明電極6a通電時,高電阻層3與透明電極6a會產生電效應,可防止阻礙觸控面板本體6的動作。又,藉由使高電阻層3之表面電阻值在100MΩ/□以下,可正確地顯現以控制電壓或頻率為依據之帶電狀態,並可對感覺受器X重現性良好地顯現期望的觸覺,而獲得利用觸覺之優異的感測器精度。高電阻層3之表面電阻值設定在5~60MΩ/□為佳。
以含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層來作為高電阻層3時,因可確保良好的視感透過率及低視感反射率,同時易於將其表面電阻值控制在上述期望範圍,故可適當使用。
含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層、或含有氧化鈮及氧化鈦作為主成分之層,亦可在含有氧化錫及氧化鈦或氧化鈮及氧化鈦作為主成分且不損及作為高電阻層3之機能的範圍下,含有Al、Si、Ga、In等其他元素。
高電阻層3可藉由例如DC(直流)濺鍍、AC(交流)濺鍍、RF(高頻)濺鍍等濺鍍而形成在由玻璃基板或塑膠膜等所構成之透明基體2上。該等中,又以利用DC磁控濺鍍之濺鍍法在製程穩定且易於對大面積進行成膜,故適合使用。
而,DC磁控濺鍍包含脈波化(將電壓施加成脈波 波狀)DC磁控濺鍍。脈波化DC磁控濺鍍在防止異常放電上相當有效。
高電阻層3如上述含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層,以含有二以上之金屬元素者具有良好的光穿透性,同時易於將其表面電阻值控制在上述期望範圍,故為適當。於上述高電阻層3之形成可利用使用複數個由單體元素所構成之靶材即所謂的共濺鍍。
例如,藉由共濺鍍法形成含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層時,作為靶材適合使用以錫為主成分者及以鈦為主成分者。
作為以錫為主成分之金屬靶材,可利用僅由錫所構成者,或含有錫作為主成分且在不損及本發明特徵之範圍下摻雜有錫以外之金屬例如Al、Si等公知的摻雜物者。作為以鈦為主成分之金屬靶材,可利用僅由鈦所構成者,或含有鈦作為主成分且在不損及本發明特徵之範圍下摻雜有鈦以外之公知的摻雜物者。
作為濺鍍氣體,可利用各種反應性氣體。具體上,可利用例如氧氣及惰性氣體之混合氣體、氧氣、氮氣及惰性氣體之混合氣體等。作為惰性氣體,可舉如氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體。該等中,從經濟性及放電易行性之觀點看來,以氬為佳。該等可單獨利用或將2種以上混合利用。而,在濺鍍氣體,除氮氣(N2)以外,作為含有氮原子之氣體亦可利用N2O、NO、NO2、NH3等。
濺鍍氣體中之氧氣及惰性氣體或含有氮原子之 氣體的分壓、以及濺鍍氣體的總壓並無特別限定,只要是可穩定進行輝光放電之壓力即可。
進行濺鍍時,電力密度以0.9~4W/cm2為佳,0.9~3W/cm2較佳。成膜時間因應成膜速度及期望的膜厚決定即可。
而,共濺鍍係使各靶材同時放電而進行者,藉由控制施加於各靶材之電力密度及濺鍍氣體的分壓,可形成期望之組成的被膜。
而,高電阻層3可使用例如真空蒸鍍法、離子束輔助蒸鍍法、離子鍍法等濺鍍法以外的物理氣相析出法、或電漿CVD法等化學氣相析出法等而形成。因易於獲得大面積且均勻的膜厚,故適合使用濺鍍法。
高電阻層3係含有氧化錫及氧化鈦作為主成分之層時,高電阻層3以相對於Sn及Ti之合計量(100原子%)含有Ti在1~30原子%之層為佳,以含有5~20原子%之層較佳。又,高電阻層3係含有氧化鈮及氧化鈦作為主成分之層時,高電阻層3以相對於Nb及Ti之合計量(100原子%)含有Ti在90~99.9原子%之層為佳,含有95~99.9原子%之層較佳。
藉由使高電阻層3中之原子比率在上述範圍,容易在高電阻層3中獲得上述期望範圍之表面電阻值,又可具有適度的折射率。
高電阻層3之厚度理想在5nm以上且在100nm以下,較理想在5nm以上且在50nm以下,更理想在5nm以上且在30nm以下。使高電阻層3之厚度在5nm以上,可獲得充分 的電荷保持機能。又,使高電阻層3之厚度在100nm以下,可獲得較良好的視感透過率。
本說明書中之各層的「厚度」係藉由觸針式表面粗度測定機進行測定所獲得之厚度。
而,高電阻層3之厚度可藉由進行濺鍍時的製膜速度及實質的製膜時間來適宜調整。
在觸覺感測器用前面板1中,就視感透過率、視感反射率等點方面可獲得優異的光學特性之觀點看來,高電阻層3之折射率以1.8~2.5為佳。
在此,本說明書中「折射率」在未特別說明之前提下,係在20℃下使用波長550nm之光線進行測定之折射率。
[絕緣層]
絕緣層4係直接設置在高電阻層3之上面即與透明基體2側為相反側之面,或隔著其他層而設置在高電阻層3中與透明基體2側為相反之側。絕緣層4例如在如圖3所示之情況下作使用時,具有下述功能,即防止以已蓄積於高電阻層3之電荷為依據的電流直接流入至觸碰於觸覺感測器用前面板1之表面S2之指尖等感覺受器X。
而,在本說明書中,絕緣層4係具有1010Ω‧cm以上之體積電阻值之層。在此,體積電阻值係依據JIS C2318(1975年)所測定而得之值。
有關絕緣層4,例如分別如圖2、圖4及圖6所示,在觸覺感測器用前面板1中被覆層僅以絕緣層4構成時,其水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。而,例如圖5及圖7所示 之觸覺感測器用前面板1,被覆層係以絕緣層4與其他層(圖5及圖7中為撥水層7)一構成時,就絕緣層4本身而言,亦可未達成上述水蒸氣穿透度。
作為絕緣層4,只要是具有光穿透性且具有電絕緣性即上述體積電阻值之層,可無特別限定地利用。而,在觸覺感測器用前面板1中被覆層僅以絕緣層4構成時,具有上述水蒸氣穿透度。
絕緣層4只要具有上述特性,亦可係由例如下述硬化物所構成之層:藉由光使絕緣層形成用組成物(i)硬化之硬化物,該絕緣層形成用組成物(i)係含有紫外線硬化性之有機樹脂成分等,且已被調整成在以獲得之硬化物形成層時可滿足絕緣層4之特性者(以下亦稱該組成物為「(i)絕緣層形成用組成物」);或,藉由熱使絕緣層形成用組成物(ii)硬化之硬化物,該絕緣層形成用組成物(ii)係含有熱硬化性之有機樹脂成分等,且已被調整成在以獲得之硬化物形成層時可滿足絕緣層4之特性(以下,該組成物亦稱為「(ii)絕緣層形成用組成物」)。
在此,(i)絕緣層形成用組成物及(ii)絕緣層形成用組成物亦可含有於形成層時會揮發之如有機溶劑的揮發成分。(i)絕緣層形成用組成物中及(ii)絕緣層形成用組成物中,揮發成分以外的實際形成絕緣層之成分稱為固體成分。固體成分除硬化性成分以外亦可含有非硬化性成分。因此,已使(i)絕緣層形成用組成物及(ii)絕緣層形成用組成物硬化的「硬化物」係指僅由該組成物所含有之固體成分藉由硬化 所形成之由硬化性成分的硬化物及非硬化性成分所構成者。
絕緣層4以含有有機樹脂作為主成分之層為佳。即,絕緣層4係由如上述之硬化物所構成時,該硬化物以含有有機樹脂作為主成分為佳。而,在本說明書中,「含有有機樹脂作為主成分之層」係含有有機樹脂95%以上之比率之層。
作為有機樹脂,以選自於丙烯系樹脂、環氧樹脂、及矽氧樹脂等之1種或2種以上為佳。該等中,又以丙烯系樹脂尤佳。作為丙烯系樹脂,可舉如丙烯酸樹脂、胺甲酸乙酯丙烯酸酯樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯等。
而,作為使用於絕緣層4之有機樹脂,可為紫外線硬化性成分之硬化物,亦可為熱硬化性成分之硬化物。有機樹脂理想係紫外線硬化性成分之硬化物。因此,作為(i)絕緣層形成用組成物所含有之紫外線硬化性成分,以進行硬化而成為有機樹脂尤以成為丙烯系樹脂之成分為佳。
又,作為(ii)絕緣層形成用組成物所含有之熱硬化性成分,可為進行硬化而成為有機樹脂之成分,亦可如有機矽烷藉由硬化而賦予具有由矽氧烷鍵而成之主骨架的硬化物之成分。
絕緣層4又只要具有上述特性,亦可係以無機氧化物為主成分之層。在本說明書中,「以無機氧化物為主成分之層」係指含有無機氧化物95%以上之比率之層。
作為無機氧化物,可舉如矽氧化物、鋁氧化物、 鉭氧化物、鈦氧化物、矽氮化物等。作為形成以無機氧化物為主成分之層的方法,可舉如濺鍍法、真空蒸鍍法、離子束輔助蒸鍍法、離子鍍法等物理氣相析出法、及電漿CVD法等化學氣相析出法等。有關製造方法之具體態樣將於後述。
絕緣層4在上述任一情況下皆可以單層構成,亦可為2層以上之複層。又,在觸覺感測器用前面板1中,從視感透過率、視感反射率等點方面可獲得優異的光學特性之觀點看來,絕緣層4之折射率在上述任一情況下皆以1.3~1.8為佳。
以下,將說明(i)絕緣層形成用組成物及(ii)絕緣層形成用組成物中之含有成分以及使用該組成物之絕緣層4的形成方法,及以無機氧化物為主成分之絕緣層4的形成方法。
而,以下,針對(i)絕緣層形成用組成物係以含有進行硬化而成為有機樹脂尤以成為丙烯系樹脂之成分者為例進行說明;針對(ii)絕緣層形成用組成物係以含有藉由硬化而賦予具有由矽氧烷鍵而成之主骨架之硬化物的成分者為例進行說明,惟不在此限。
((i)絕緣層形成用組成物)
作為(i)絕緣層形成用組成物,例如可利用含有以下所示之紫外線硬化性之聚合性化合物(A)(以下稱為「聚合性化合物(A)」)、紫外線吸收劑(B)及光聚合引發劑(C)者。
在此,聚合性化合物(A)在具有紫外線硬化性之前提下,可為單體亦可係其1種以上複數個聚合而成的(共)寡聚物或預(共)聚合物。
(聚合性化合物(A))
聚合性化合物(A)中至少一部分係由1分子中具有2個以上丙烯醯基或甲基丙烯醯基之多官能性聚合性化合物(a-1)(以下稱為聚合性化合物(a-1))所構成為佳。以下,表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基之兩聚合性官能基的用語係使用(甲基)丙烯醯基。(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸等之用語亦同。
作為聚合性官能基,從聚合性高之觀點尤其是利用紫外線導致聚合性高之觀點看來,以丙烯醯基為佳。因此,在以下具有(甲基)丙烯醯基之化合物中,理想係具有丙烯醯基之化合物。同樣地在(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸等中亦以具有丙烯醯基之化合物為佳。聚合性官能基在具有2以上(甲基)丙烯醯基之化合物1分子中,彼此可相異(即,可含有1個以上丙烯醯基及1個以上甲基丙烯醯基),理想係所有的聚合性官能基皆為丙烯醯基者。
作為聚合性化合物(a-1)以外之聚合性化合物(A),有1分子中具有1個(甲基)丙烯醯基之單官能性聚合性單體(以下稱為「聚合性化合物(a-2)」)或具有1個以上(甲基)丙烯醯基以外之紫外線硬化性之聚合性官能基的化合物。
紫外線硬化性之聚合性官能基若為(甲基)丙烯醯基,則紫外線硬化性充分又容易取得,由此點看來,作為聚合性化合物(a-1)以外之聚合性化合物(A),以聚合性化合物(a-2)為佳。因此,作為聚合性化合物(A),包含聚合性化合物(a-1)實質上全部由具有(甲基)丙烯醯基之化合物之1種以上所構成為佳。以下,係以包含聚合性化合物(a-1)聚 合性化合物(A)為全部具有(甲基)丙烯醯基之化合物,即進行硬化而獲得之有機樹脂為丙烯系樹脂者進行說明。
作為聚合性化合物(A),亦可為除(甲基)丙烯醯基以外,具有各種官能基或鍵之化合物。例如,可具有羥基、羧基、鹵素原子、胺甲酸乙酯鍵、醚鍵、酯鍵、硫醚鍵、醯胺鍵等。尤以具有胺甲酸乙酯鍵的含(甲基)丙烯醯基之化合物(以下稱為丙烯酸胺甲酸乙酯)及不具胺甲酸乙酯鍵的(甲基)丙烯酸酯化合物為佳。
聚合性化合物(a-2)通常係不具胺甲酸乙酯鍵之化合物,但聚合性化合物(a-2)不限於不具胺甲酸乙酯鍵之化合物。另一方面,聚合性化合物(a-1)可具或可不具胺甲酸乙酯鍵。聚合性化合物(a-1)每1分子的平均(甲基)丙烯醯基數無特別限定,以2~50個為佳,尤以2~30個為佳。
丙烯酸胺甲酸乙酯可藉由下述反應獲得:具有(甲基)丙烯醯基及羥基之化合物與具有異氰酸酯基之化合物之反應、具有(甲基)丙烯醯基及異氰酸酯基之化合物與不具(甲基)丙烯醯基且具有2個以上羥基之化合物(以下稱為「含羥基化合物」)之反應、或具有(甲基)丙烯醯基及羥基之化合物、具有2個以上異氰酸酯基之化合物(以下稱為「聚異氰酸酯」)與含羥基化合物之反應等。
成為丙烯酸胺甲酸乙酯之原料的上述各化合物中之(甲基)丙烯醯基、羥基及異氰酸酯基可分別在1分子中存在2個以上。藉由該等反應獲得之丙烯酸胺甲酸乙酯中,可存在羥基,惟以不存在異氰酸酯基為佳。
而,作為含羥基化合物,可舉如多元醇或比多元醇更高分子量的多元醇、及含羥基之乙烯基聚合物等。該等含羥基化合物可單獨使用亦可將2種以上併用。
就聚合性化合物(a-1)而言,理想的丙烯酸胺甲酸乙酯以含羥基之(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯與聚異氰酸酯之反應生成物為佳。上述(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯中之(聚)新戊四醇係如新戊四醇、二新戊四醇之新戊四醇聚合物、或以其等作為主成分之混合物,其平均聚合化度約1~4,尤以約1.5~3為佳。
又,作為上述(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯中之聚(甲基)丙烯酸酯,係具有2個以上(甲基)丙烯醯基之酯,以每1分子平均具有約3~6個(甲基)丙烯醯基之化合物為佳。如上述用於丙烯酸胺甲酸乙酯生成的(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯係每1分子平均具有約1個以上羥基。又,該含羥基之(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯與聚異氰酸酯之反應生成物丙烯酸胺甲酸乙酯中之每1分子的(甲基)丙烯醯基數平均在4個以上,尤以8~20個為佳。
作為不含胺甲酸乙酯鍵之聚合性化合物(a-1),以含羥基化合物之(甲基)丙烯酸酯及聚環氧化物之(甲基)丙烯酸加成物為佳。作為含羥基化合物,有如前述之多元醇及高分子量多元醇等。作為不含胺甲酸乙酯鍵之聚合性化合物(a-1)之具體例,例如有以下化合物。
以下之脂肪族多元醇之(甲基)丙烯酸酯:1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6- 己二醇二(甲基)丙烯酸酯、碳數14~15之長鏈脂肪族二元醇之二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、三甘油二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二三羥甲丙烷四(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、由新戊二醇與三羥甲丙烷之縮合物所構成之二元醇的二(甲基)丙烯酸酯。
以下具有芳香核或三環之多元醇或多酚的(甲基)丙烯酸酯:雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)雙酚A、雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)雙酚S、雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)雙酚F、參(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸酯、雙酚A二(甲基)丙烯酸酯。
以下之含羥基化合物-環氧烷加成物的(甲基)丙烯酸酯、含羥基化合物-己內酯加成物的(甲基)丙烯酸酯、及聚氧伸烷基多元醇的(甲基)丙烯酸酯。以下,EO表示環氧乙烷,PO表示環氧丙烷,[]內表示聚氧伸烷基多元醇之分子量。三羥甲丙烷-EO加成物之三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲丙烷-PO加成物之三(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇-己內酯加成物之六(甲基)丙烯酸酯、參(2-羥乙基)異三聚氰酸酯-己內酯加成物之三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇[200~1000]二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇 [200~1000]二(甲基)丙烯酸酯。
下述具有(甲基)丙烯醯基之羧酸酯或磷酸酯:雙(丙烯醯氧基新戊二醇)己二酸酯、羥三甲基乙酸新戊二醇酯之二(甲基)丙烯酸酯、羥三甲基乙酸新戊二醇酯-己內酯加成物之二(甲基)丙烯酸酯、雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯、參(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯。
下述聚環氧化物之(甲基)丙烯酸加成物(惟,係聚環氧化物之每1個環氧基加成有1分子之(甲基)丙烯酸者)、及(甲基)丙烯酸環氧丙酯與多元醇或多元羧酸之反應生成物(惟,係多元醇等之每1分子已反應(甲基)丙烯酸環氧丙酯2分子以上者):雙酚A-二環氧丙基醚之(甲基)丙烯酸加成物、乙烯基環己烯二氧化物-(甲基)丙烯酸加成物、二環戊二烯二氧化物-(甲基)丙烯酸加成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與乙二醇之反應生成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與丙二醇之反應生成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與二乙二醇之反應生成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與1,6-己二醇之反應生成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與甘油脂反應生成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與三羥甲丙烷之反應生成物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯與酞酸之反應生成物。
屬於如上述之(甲基)丙烯酸酯類且具有未反應之羥基的化合物之烷基醚化物:烷基改質二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、烷基改質二新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、烷基改質二新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯。如上述之(甲基)丙烯酸酯類且具有未反應之羥基的化合物之烯基醚化物、羧酸 酯化物等在「改質」用語上亦同樣準用之下述化合物:乙烯基環己烯二氧化物-(甲基)丙烯酸加成物之烯丙基醚化物、乙烯基環己烯二氧化物-(甲基)丙烯酸加成物之甲基醚化物、硬脂酸改質新戊四醇二(甲基)丙烯酸酯。
作為不含胺甲酸乙酯鍵且具有2個以上(甲基)丙烯醯基之聚酯的聚合性化合物(a-1),理想係如前述之(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯。該(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯係每1分子平均具有2個以上(甲基)丙烯醯基之化合物,又,可具或可不具羥基。又,(聚)新戊四醇部分的聚合化度約1~4為佳,尤以1.5~3為佳。更理想的(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯係(聚)新戊四醇實質上全部的羥基係已轉換成(甲基)丙烯醯氧基之(聚)新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯。
作為聚合性化合物(a-2)之單官能性聚合性單體,可具有羥基、環氧基等官能基。理想的單官能性化合物為(甲基)丙烯酸酯即(甲基)丙烯酸酯。
作為具體的單官能性化合物,可舉如以下化合物:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸三級丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、1,4-丁二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙氧乙酯、苯基環氧丙基醚之(甲基)丙烯酸加成物。
聚合性化合物(a-1)多以併用2種以上為佳。其中,1種以上之聚合性化合物(a-1)係具有2~3個(甲基)丙烯醯基之化合物,而其他1種以上係具有比其更多數的(甲基)丙烯醯基之化合物為佳。前者的聚合性化合物(a-1)以具有2個(甲基)丙烯醯基之化合物為佳。
聚合性化合物(A)中之聚合性化合物(a-1)的合計比率以20~100質量%為佳,尤以50~100質量%為佳,又更以70~100質量%為佳。聚合性化合物(a-1)之比率若在該範圍,耐擦傷性即充分。
(紫外線吸收劑(B))
紫外線吸收劑(B)之一部分或全部係由聚合性紫外線吸收劑(b-1)所構成。紫外線吸收劑(B)之量少時,通常其總量係由聚合性紫外線吸收劑(b-1)所構成。(i)絕緣層形成用組成物中,相對於聚合性化合物(A)100質量份,聚合性紫外線吸收劑(b-1)之比率在0.1質量份以上為佳,在1質量份以上較佳。其上限以50質量份為佳,30質量份較佳。
藉由使用該聚合性紫外線吸收劑(b-1),即便於(i)絕緣層形成用組成物中摻混較多量的紫外線吸收劑(B),仍可發揮不隨紫外線吸收劑(B)洩流至表面或耐擦傷性等而顯著降低的效果。
作為聚合性紫外線吸收劑(b-1),可利用選自於以下所述之聚合性二苯基酮系化合物及聚合性苯并三唑系化合物之1種以上化合物。
作為紫外線吸收劑(B),可併用聚合性紫外線吸 收劑(b-1)以外之紫外線吸收劑,惟不宜多量使用。作為聚合性紫外線吸收劑(b-1)以外之紫外線吸收劑,有非聚合性之紫外線吸收劑(以下稱為「紫外線吸收劑(b-2)」)。
紫外線吸收劑(B)中之聚合性紫外線吸收劑(b-1)以外的紫外線吸收劑比率無特別限定,總紫外線吸收劑(B)中佔0~80質量%,尤以0~50質量%為佳。就(i)絕緣層形成用組成物中之聚合性紫外線吸收劑(b-1)以外的紫外線吸收劑含量而言,相對於聚合性化合物(A)100質量份在20質量份以下為佳,在10質量份以下較佳。
相對於聚合性化合物(A)100質量份,(i)絕緣層形成用組成物中之紫外線吸收劑(B)整體的含量理想在0.1~50質量份,較理想在1~30質量份。雖然亦依由獲得之硬化物所構成之層即絕緣層的厚度而有所變化,但在0.1質重量份以上時,絕緣層本身的耐候性佳;在50重量份以下時,其總量即便僅由聚合性紫外線吸收劑(b-1)所構成,塗膜之硬化性仍佳,且物性佳。
聚合性二苯基酮系化合物係具有1個以上具(甲基)丙烯醯基之有機基(以下稱為「含(甲基)丙烯醯基之基」)及1個以上二苯基酮骨架的化合物。聚合性二苯基酮系化合物除含(甲基)丙烯醯基之基以外,宜在二苯基酮骨架之2個苯環之至少一者具有1個以上羥基。該羥基可存在於含(甲基)丙烯醯基之基所鍵結之苯環上,亦可存在於其他苯環上。該羥基以存在於二苯基酮骨架之2位上為佳。
聚合性二苯基酮系化合物中,含(甲基)丙烯醯基 之基通常存在1個。但,含(甲基)丙烯醯基之基亦可存在2個以上,屆時可僅存在於2個苯環之其中一者,亦可存在於兩者之苯環上。上述羥基以存在於含(甲基)丙烯醯基之基所存在之苯環上為佳。又,2個苯環上除含(甲基)丙烯醯基之基及羥基以外,亦可存在1個以上之其他取代基,作為其取代基,以烷基等之烴基、烷氧基、鹵素原子等為佳。烴基及烷氧基之碳數在6以下為佳。
含(甲基)丙烯醯基之基以(甲基)丙烯醯氧基及以下述式(1)表示之有機基為佳。
-X1-R1-X2-CO-CR=CH2…(1)
式(1)中,R表示氫原子或甲基,X1表示氧原子、-OCONH-、-OCH2CH(OH)-或單鍵,R1表示2價烴基,X2表示氧原子、-O-(-COCH2CH2O-)k-(k為1以上之整數)、-NH-、或CH(OH)CH2O-。理想係R為氫原子、X1為氧原子或單鍵、R1為碳數1~6之伸烷基、且X2為氧原子。
理想的含(甲基)丙烯醯基之基係(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯氧基烷基、((甲基)丙烯醯氧基)烷氧基,後2者之(甲基)丙烯醯氧基部分以外的碳數以2~4為佳。
理想的聚合性二苯基酮系化合物係羥苯基上具有含(甲基)丙烯醯基之基的2-羥二苯基酮類。該化合物係以下述式(2)表示。下述式(2)中,A表示如上述之含(甲基)丙烯醯基之基,R2、R3表示如上述之含(甲基)丙烯醯基之基以外之取代基。
[化1]
作為具體的聚合性二苯基酮系化合物之例,有以下化合物:2-羥-4-(甲基)丙烯醯氧基二苯基酮、2-羥-4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)二苯基酮、2-羥-4-(2-丙烯醯氧基丙氧基)二苯基酮、2,2’-二羥-4-(甲基)丙烯醯氧基二苯基酮、2,2’-二羥-4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)二苯基酮。
作為聚合性苯并三唑系化合物,以具有1個以上(甲基)丙烯醯基及1個以上苯并三唑環之化合物為佳。通常,具有紫外線吸收能之苯并三唑系化合物係以於苯并三唑環之2位上鍵結有1個苯環之骨架即以2-苯基苯并三唑作為骨架,此外在該苯基之2位上具有羥基。
聚合性苯并三唑系化合物中,以如上述以2-苯基苯并三唑作為骨架且於其苯基之2位上具有羥基者為佳。含(甲基)丙烯醯基之基可存在於苯并三唑環之4~8位上,理想係存在於苯基之3~6位上。又,含(甲基)丙烯醯基之基可存在2個以上,理想係存在1個。
在苯并三唑環之4~8位及苯基之3~6位中不存在含(甲基)丙烯醯基之基之位置上,亦可存在1個以上取代基,作為其取代基,以烷基等之烴基、羥基、烷氧基、鹵素原子等為佳。烴基及烷氧基之碳數在6以下為佳。
作為含(甲基)丙烯醯基之基,以(甲基)丙烯醯氧 基及上述以式(1)表示之有機基為佳。較理想的含(甲基)丙烯醯基之基如同上述係(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯氧基烷基、((甲基)丙烯醯氧基)烷氧基,後2者之(甲基)丙烯醯氧基部分以外之碳數以2~4為佳。
理想的聚合性苯并三唑系化合物係於2-羥苯基上具有含(甲基)丙烯醯基之基的2-(2-羥苯基)苯并三唑類。該化合物係以下述式(3)表示。下述式(3)中,A表示如前述之含(甲基)丙烯醯基之基,R4、R5表示如上述之含(甲基)丙烯醯基之基以外之取代基。
作為具體的聚合性苯并三唑系化合物,有以下化合物:2-{2-羥-5-((甲基)丙烯醯氧基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-3-甲基-5-((甲基)丙烯醯氧基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-3-三級丁基-5-((甲基)丙烯醯氧基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-5-(3-(甲基)丙烯醯氧基丙基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-3-三級丁基-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)苯基}苯并三唑;2-{2-羥-3-三級丁基-5-(3-(甲基)丙烯醯氧基丙基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-3-甲基-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-3-甲基-5-(3-(甲基)丙烯醯氧基 丙基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)苯基}-5-氯苯并三唑、2-{2-羥-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)苯基}-5-甲基苯并三唑、2-{2-羥-5-(2-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基羰基)乙基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基}苯并三唑、2-{2-羥-5-(2-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基)苯基}苯并三唑。
作為紫外線吸收劑(b-2),可使用市售的公知或周知之紫外線吸收劑。作為其等紫外線吸收劑,例如有苯并三唑系紫外線吸收劑、二苯基酮系紫外線吸收劑、柳酸系紫外線吸收劑、苯基三系紫外線吸收劑等。具體上,例如有以下之化合物。
辛基3-{3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-三級丁基-4-羥苯基}丙酸酯、2-(3,5-二-三級戊基-2-羥苯基)苯并三唑、2-(2-羥-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羥-3,5-二-三級丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥-3-三級丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥-3,5-二-三級丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2,4-二羥二苯基酮、2-羥-4-甲氧基二苯基酮、2,2’-二羥-4-甲氧基二苯基酮、對三級丁基苯基柳酸酯。
(光聚合引發劑(C))
作為光聚合引發劑(C),有芳基酮系光聚合引發劑(例如苯乙酮類、二苯基酮類、烷基胺基二苯基酮類、苯甲基類、苯偶姻類、苯偶姻醚類、苯甲基二甲基縮酮類、苯甲醯基苯甲酸酯類、α-醯基肟酯類等)、含硫系光聚合引發劑(例如硫化物類、硫雜蒽酮類等)、醯基膦氧化物類(例如醯基二 芳基膦氧化物等)、及其他光聚合引發劑。光聚合引發劑可單獨使用亦可將2種以上併用。又,光聚合引發劑亦可與胺類等之光增感劑組合使用。作為具體的光聚合引發劑,有如以下之化合物。
4-苯氧基二氯苯乙酮、4-三級丁基-二氯苯乙酮、4-三級丁基-三氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、2-羥-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥-2-甲基丙-1-酮、1-(4-十二基苯基)-2-甲基丙-1-酮、1-{4-(2-羥乙氧基)苯基}-2-羥-2-甲基-丙-1-酮、1-羥環己基苯基酮、2-甲基-1-{4-(甲硫基)苯基}-2-啉基丙-1-酮。
苯甲基、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚、苯偶姻異丁基醚、苯甲基二甲基縮酮、二苯基酮、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯基酮、羥二苯基酮、丙烯醯化二苯基酮、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯基酮、3,3’,4,4’-肆(三級丁基過氧基羰基)二苯基酮、9,10-菲醌、樟腦醌、二苯并環庚酮、2-乙基蒽醌、4’,4”-二乙基間二苯酞內酯、α-醯基肟酯、甲基苯基乙醛酸酯。
4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫化物、硫雜蒽酮、2-氯硫雜蒽酮、2-甲基硫雜蒽酮、2,4-二甲基硫雜蒽酮、異丙基硫雜蒽酮、2,4-二氯硫雜蒽酮、2,4-二乙基硫雜蒽酮、2,4-二異丙基硫雜蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物。
相對於聚合性化合物(A)100質量份,(i)絕緣層形 成用組成物中之光聚合引發劑(C)含量在0.1~20質量份為佳。
(其他成分)
(i)絕緣層形成用組成物在調整利用紫外線照射之聚合性成分的聚合程度之目的下,可因應需求含有適量的氫醌單甲基醚等之聚合抑制劑。
於(i)絕緣層形成用組成物可因應需求適宜摻混丙烯系(共)聚合物等高分子量化合物、抗氧化劑、光穩定劑、熱聚合防止劑等穩定劑、調平劑、消泡劑、增黏劑、沉降防止劑、顏料分散劑、防曇劑等界面活性劑類、及近紅外線吸收劑等作使用。
藉由於(i)絕緣層形成用組成物例如摻混聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯系(共)聚合物,可提高由獲得之硬化物所構成的絕緣層之密著性,或可提高塗膜之調平性。相對於單體(A)100質量份,(i)絕緣層形成用組成物中之丙烯系(共)聚合物等高分子量化合物的含量在20質量份以下為佳。
此外,在使由獲得之硬化物所構成的絕緣層之耐擦傷性較為提升之目的下,亦可於(i)絕緣層形成用組成物摻混膠質氧化矽(D)。膠質氧化矽(D)係矽酸酐在由水或甲醇等所構成之分散媒中分散成膠質狀的超微粒子,膠質氧化矽(D)之平均粒徑通常在1~1000nm左右,理想係平均粒徑在1~200nm,尤其理想係平均粒徑在1~50nm。
而,膠質氧化矽(D)為了使分散穩定性提升,亦可利用粒子表面業經水解性矽烷化合物之水解物修飾者,即可利用矽烷化合物之水解物藉由縮合反應而鍵結、保持在膠質 氧化矽粒子表面之一部分或全部的矽醇基上,表面特性業經改質者。
於(i)絕緣層形成用組成物摻混膠質氧化矽(D)時,相對於聚合性化合物(A)100質量份,其摻混量(固體成分)在500質量份以下,尤以在300質量份以下為佳。摻混膠質氧化矽(D)時,相對於聚合性化合物(A)100質量份摻混0.1質量份以上,藉此可發揮其摻混之效果。
又,除紫外線吸收劑(B)以外,為了提升相對於光之穩定性,亦宜在(i)絕緣層形成用組成物摻混光穩定劑。作為光穩定劑,以受阻胺系光穩定劑為佳,尤以具有2,2,6,6-四甲基哌啶殘基之受阻胺系光穩定劑為佳。具體上,例如有雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、甲基1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯甲基)-2-正丁基丙二酸雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)等。於(i)絕緣層形成用組成物摻混光穩定劑時,相對於聚合性化合物(A)100質量份,其摻混量在10質量份以下,尤以在5質量份以下為佳。
又,為了對絕緣層4賦予撥水性,亦可於(i)絕緣層形成用組成物摻混以下述式(4)表示之含氟聚合性單體(e-1)作為撥水性單體(E)。
CH2=C(R6)COOX3Rf…(4)
(式中,R6表示氫原子、甲基或三氟甲基,X3表示碳數1~6之2價有機基,Rf表示碳數4~6之全氟烷基。)
作為以上述式(4)表示之含氟聚合性單體(e-1)之例,列舉如下。
CH2=C(R6)COOR7Rf
CH2=C(R6)COOR7NR8SO2Rf
CH2=C(R6)COOR7NR8CORf
CH2=C(R6)COOCH2CH(OH)R9Rf
在此,R7表示碳數1~6之伸烷基,R8表示氫原子或碳數1~4之烷基,R9表示單鍵或碳數1~4之伸烷基。
上述式(4)中,X3從取得易性之觀點看來以碳數2~4之伸烷基為佳。
作為以上述式(4)表示之含氟聚合性單體(e-1)之具體例,可舉如(甲基)丙烯酸全氟己基乙酯、(甲基)丙烯酸全氟丁基乙酯等。
以上述式(4)表示之單體可單獨使用亦可將2種以上併用。
Rf為碳數4~6之全氟烷基,藉此,含氟聚合性單體(e-1)與聚合性化合物(A)等其他成分的相溶性良好,且使(i)絕緣層形成用組成物之塗膜硬化時,其聚合物彼此不會凝聚。因此,作為硬化物之絕緣層4不會白濁,外觀良好,且絕緣層4與其下層(例如高電阻層3)之密著性提高。Rf為碳數4以上之全氟烷基時,絕緣層4之撥水性佳。另一方面,Rf為碳數6以下之全氟烷基時,使塗膜硬化時硬化物之絕緣層4不會白濁,且絕緣層4與其下層(例如高電阻層3)之密著性良好。
此外,在使塗膜之塗覆性及與高電阻層3等下層之密著性提升之目的下,亦可於(i)絕緣層形成用組成物摻混有機溶劑。作為有機溶劑,只要在聚合性化合物(A)、紫外線吸收劑(B)、光聚合引發劑(C)、及其他添加劑之溶解性上沒有問題,即無特別限定,以可滿足上述性能者即可。又,可單獨使用亦可將2種以上之有機溶劑併用。相對於聚合性化合物(A),(i)絕緣層形成用組成物中之有機溶劑含量在100倍質量以下,尤以在50倍質量以下為適當。
作為有機溶劑,例如有低級醇類、酮類、醚類、賽珞蘇類等有機溶劑。其他,亦可使用乙酸正丁酯、二乙二醇單乙酸酯等之酯類、鹵化烴類、烴類等。
由(i)絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層4係在透明基體2上具有高電阻層3之積層體的高電阻層3側之表面例如圖2所示之觸覺感測器用前面板1之情況下,可以旋塗法、浸塗法、流動施膜法、噴塗法、棒塗法、凹版塗佈法、輥塗法、刮刀塗佈法、氣刀塗佈法等方法將含有上述各成分之(i)絕緣層形成用組成物塗佈至高電阻層3上面,並照射紫外線使其硬化而形成。而,(i)絕緣層形成用組成物含有有機溶劑時,塗佈至具有高電阻層3之積層體上層並使其乾燥後進行紫外線照射即可。
例如,在適用旋塗法進行(i)絕緣層形成用組成物之塗佈時,於透明基體2上具有高電阻層3之積層體的高電阻層3側之表面滴下(i)絕緣層形成用組成物後,使載置固定該積層體之工作台以預定旋轉數旋轉,藉此可於積層體的 高電阻層3側之表面形成均勻的(i)絕緣層形成用組成物之塗膜。塗膜之膜厚可以硬化後所獲得之絕緣層成為上述本發明範圍之膜厚的方式,在上述中適宜選擇(i)絕緣層形成用組成物的滴下量及工作台之旋轉數來調整。
具體上,例如將(i)絕緣層形成用組成物在透明基體2上具有高電阻層3之積層體之上述塗佈面上的滴下量設為約1cm3左右時,將已載置有積層體之工作台的旋轉設定為以初始旋轉數200~2000rpm計進行10~15秒左右,其後以最大旋轉數2000~3000rpm計進行0.1~1.0秒左右為佳。
而,(i)絕緣層形成用組成物含有有機溶劑時,將塗膜形成後之積層體例如在100~150℃之溫度範圍下保持10分左右,並除去有機溶劑為佳。
作為於紫外線照射使用之紫外線光源,可舉如氙燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、碳弧燈、鎢絲燈等。
紫外線照射之照射時間、照射強度可依照聚合性化合物(A)之種類、紫外線吸收劑(B)之種類、光聚合引發劑(C)之種類、被膜厚、及紫外線光源等條件適宜變更。通常藉由照射1~60秒左右,即可達成目的。此外在使硬化反應完結之目的下,亦可於紫外線照射後進行加熱處理。
紫外線照射之照射時間、照射強度例如宜以照射光之能量積算值成為500~2000mJ/cm2左右且照射強度之尖峰值成為100~500mW/cm2之方式適宜調整而進行。
將如上述之(i)絕緣層形成用組成物塗佈至上述 例如含有以金屬氧化物作為主成分之高電阻層3上面並使其硬化而形成絕緣層4之情況下,為了提高高電阻層3與絕緣層4之密著性,宜在高電阻層3上面施行用以提高與樹脂成分之密著性的表面處理(以下亦稱為密著處理)之條件下塗佈(i)絕緣層形成用組成物。
用以提升密著性之密著處理例如可利用以下所列舉之矽烷系耦合劑。
作為使用於密著處理之矽烷系耦合劑,可舉如:3-胺丙基三甲氧矽烷、3-胺丙基甲基二甲氧矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧矽烷、及3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧矽烷。
將使上述矽烷系耦合劑與低級醇類、酮類、醚類、賽珞蘇類等有機溶劑混合而成之組成物以旋塗法、浸塗法、流動施膜法、噴塗法、棒塗法、凹版塗佈法、輥塗法、刮刀塗佈法、氣刀塗佈法等方法塗佈至高電阻層3上面並使其乾燥,藉此即可進行密著處理。
例如,在適用旋塗法進行高電阻層3上面之密著處理時,準備透明基體2上具有高電阻層3之積層體,於其高電阻層3之上面上滴下上述含有矽烷系耦合劑之組成物後,使載置固定該積層體之工作台以預定旋轉數旋轉,藉此可於積層體所具有之高電阻層3之上面上形成含有矽烷 系耦合劑之組成物的薄膜,而進行密著處理。
具體上,例如將含有矽烷系耦合劑之組成物對高電阻層3上面之滴下量設定為約1cm3左右時,使已載置有積層體之工作台的旋轉以初始旋轉數500rpm~1500rpm計進行5~15秒左右,其後以最大旋轉數1500rpm~2500rpm計進行0.1~1.0秒之旋轉時間為佳。
而,使用於密著處理之組成物含有有機溶劑時,宜將密著處理後之積層體在100~150℃下保持30分鐘左右,以除去該有機溶劑。
((ii)絕緣層形成用組成物)
作為(ii)絕緣層形成用組成物,只要是可於熱硬化後獲得具有光穿透性之硬化物者,即無特別限定,例如可適當利用含有水性/有機溶劑分散物(F)而形成者,且該水性/有機溶劑分散物(F)含有由膠質氧化矽(f-1)及以下式(5)表示之有機烷氧矽烷的部分縮合物(f-2)所構成之固體成分。而,水性/有機溶劑分散物係指固體成分已分散在水性介質及/或有機溶劑之態樣。
作為有機烷氧矽烷,例如可利用以下述式(5)所示者:(R10)aSi(OR11)4-a…(5)
(式(5)中,R10係碳數1~6之一價烴基,R11係碳數1~6之一價烴基或氫基,a係0~2之整數。)
R10、R11以碳數1~4之烷基為佳。
包含在上述式(5)之範圍內的有機烷氧矽烷理想 係甲基三甲氧矽烷、甲基三矽醇、或其等之混合物,該等係得以形成部分縮合物(f-2)者。除上述以外,作為包含在式(5)之範圍內的有機烷氧矽烷,可舉如四乙氧矽烷、乙基三乙氧矽烷、二乙基二乙氧矽烷、四甲氧矽烷、甲基三甲氧矽烷、及二甲基二甲氧矽烷。
作為水性/有機溶劑分散物(F),可利用例如Clark之美國專利第3,986,997號說明書中所揭示者。
作為水性/有機溶劑分散物(F),除上述列舉者以外,可利用例如美國專利第3,986,997號、同第4,624,870號、同第4,680,232號及同第4,914,143號說明書中所揭示者。
水性/有機溶劑分散物(F)具體上可藉由將如甲基三甲氧矽烷之三烷氧矽烷添加至膠質氧化矽之水性/有機溶劑分散物而製造。作為上述膠質氧化矽之水性/有機溶劑分散物,可舉如「Ludox HS」(杜邦公司製)、「Nalco」1034A(納爾科公司(Nalco Chemical Co.)製、「OSCAL」(商品名、觸媒化成工業股份有限公司製)、及「ORGANOSILICASOL」(商品名、日產化學工業股份有限公司製))等。
作為膠質氧化矽(f-1)之水性/有機溶劑分散物,可利用例如Ubersax之美國專利第4,177,315號說明書中所揭示者。
有機烷氧矽烷之部分縮合物(f-2)理想係由有機烷氧矽烷的各種部分縮合物之混合物所構成。
水性/有機溶劑分散物(F)本身(即,膠質氧化矽 (f-1)與有機烷氧矽烷之部分縮合物(f-2)的組合)通常其固體成分約10質量%~50質量%,理想係其固體成分約15質量%~25質量%。
(ii)絕緣層形成用組成物一般為了提升相對於被塗佈之面例如與高電阻層3之透明基體2側為相反側之面的接著性,宜於如上述含有有機烷氧矽烷、膠質氧化矽(f-1)及充分量之醇的水性/有機溶劑分散物(F)中混合接著促進劑(G)。
(接著促進劑(G))
作為接著促進劑(G),例如可使用美國專利第5411807號中所記載之(甲基)丙烯酸酯。作為(甲基)丙烯酸酯,具體上例如可將由美國碳化物(Union Carbide Coating Resins)公司作為Tone單體所市售之商品作為接著促進劑(G)使用。
作為(甲基)丙烯酸酯,例如可將己內酯(甲基)丙烯酸酯作為接著促進劑(G)適當使用。
(甲基)丙烯酸酯通常係以樹脂固體成分100質量份為基準,在約1質量份~20質量份之量下作使用。(甲基)丙烯酸酯理想係以樹脂固體成分100質量份為基準,在約3質量份~8質量份之量下作使用為宜。
作為接著促進劑(G),就上述以外而言,可利用聚酯多元醇。作為聚酯多元醇,例如可利用美國專利第5349002號中所記載之己內酯系聚酯多元醇。
己內酯系聚酯多元醇多數為二官能性或三官能性,例如可利用由美國碳化物公司作為Tone多元醇所市售 之商品。具體上,例如可利用「Tone 0200二元醇」(商品名、美國碳化物公司製)、「Tone 0301三元醇」(商品名、美國碳化物公司製)、及「Tone 0310三元醇」(商品名、美國碳化物公司製)等。
而,亦可將作為Tone多元醇所市售之商品而與上述商品在分子量、羥值、融點、及黏度等相異之各種商品作為接著促進劑(G)使用。
作為己內酯系聚酯多元醇以外之聚酯多元醇,可利用胺甲酸乙酯改質聚酯多元醇或矽氧改質聚酯多元醇。
聚酯多元醇通常係以樹脂固體成分100質量份為基準,在約1質量份~10質量份之量下作使用。
作為接著促進劑(G),就上述以外而言,可利用丙烯酸胺甲酸乙酯。作為丙烯酸胺甲酸乙酯,例如可利用美國專利第5503935號中記載者。丙烯酸胺甲酸乙酯通常具有約400~1500範圍內之分子量,一般而言具有半固體或黏稠的性質,可直接添加至矽氧分散液。
作為丙烯酸胺甲酸乙酯,具體上,例如就丙烯系而言,可使用「Actilane CB-32」(商品名、SNPE化學(SNPE Chimie)公司(法國)製)、「Ebecryl 8804」(商品名、光固化精化(Radcure Specialties)公司(肯德基州路易維爾市)製)等;就甲基丙烯酸系而言,可使用「M-407」(商品名、安科樹脂實驗室(Echo Resins & Laboratory)公司製)等市售品。而,「M-407」係異佛酮二異氰酸酯與甲基丙烯酸2-羥乙酯之加成物,具有約482之分子量。
以樹脂固體成分100質量份為基準,丙烯酸胺甲酸乙酯通常可依約1質量份~15質量份之量作利用。
作為接著促進劑(G),就上述以外而言,可利用具有反應性部位或相互作用性部位之數量平均分子量約1000~約10000的丙烯系共聚合物(g-1)。作為丙烯系共聚合物(g-1)(通常為熱硬化性),例如可利用美國專利第5503935號中所記載者,該等可直接添加至水性/有機溶劑分散物(F)。
理想的丙烯系共聚合物(g-1)就反應性部位或相互作用性部位而言具有羥基,且具有約30~160範圍內之羥值、約低於4之酸價及約1000~10000之數量平均分子量。
作為丙烯系共聚合物(g-1),例如可利用Mark等著「Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,Vol.4(John Wiley & Sons發行,1986)」374~375頁中所記載者,該等可以各種共聚單體之自由基聚合來合成。
丙烯系共聚合物(g-1)如K.J.Saunders著「Organic Polymer Chemistry(Chapman Hall(倫敦)發行,1973)」中所記載,藉由使用複數種的單體,可使共聚合物成為將適當性質加以組合具備之共聚合物。
例如,在使用如丙烯腈或甲基甲基丙烯酸酯之單體的情況下,一般而言,對丙烯系共聚合物(g-1)係賦予硬度;在使用如丙烯酸乙酯或丙烯酸2-乙基己酯之單體的情況下,對丙烯系共聚合物(g-1)係賦予柔軟性。此外,藉由使用如甲基丙烯酸二甲基胺乙酯或丙烯酸之單體,通常係 賦予適於聚合的反應性部位。
作為接著促進劑(G)之丙烯系共聚合物(g-1)亦可含有胺基、羧基、醯胺鍵、環氧基、羥基或醯氧基。
作為丙烯系共聚合物(g-1),具體上例如可利用丙烯系多元醇「Joncryl(商標)」(商品名、BASF公司製)、及類丙烯酸聚合物丙烯酸樹脂(羅門哈斯公司(Rohm and Haas Company)製)作為接著促進劑(G)。
如同美國專利第5503935號中所記載,作為丙烯系共聚合物(g-1),丙烯酸羥烷基酯系共聚合物具有與矽醇之反應性部位或相互作用部位,故為理想。丙烯系共聚合物(g-1)例如可將使用Kamath等著論文「Journal of Coating Technology,Vol.59,No.746(March,1987)」51~56頁所記載之方法所製造者作為適合的接著促進劑(G)而加以利用。
丙烯系共聚合物(g-1)通常係以樹脂固體成分100質量份為基準,可在約1質量份~15質量份之量下作利用。
於水性/有機溶劑分散物(F)之製造,例如可適當利用碳數1~4之醇例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇;乙二醇及乙二醇醚例如丙二醇甲基醚等的有機溶劑;及該等之混合物。
使(ii)絕緣層形成用組成物以含有如上述之水性/有機溶劑分散物(F)而成者時,(ii)絕緣層形成用組成物以相對於水性/有機溶劑分散物(F)100份,含有1~10份之由丙烯系多元醇所構成之接著促進劑(G)而形成者為佳,且該水性/有機溶劑分散物(F)以10~50質量%之比率含有由10~70 質量%之膠質氧化矽(f-1)及30~90質量%之以式(5)表示之有機烷氧矽烷的部分縮合物(f-2)所構成之固體成分。
作為摻混至(ii)絕緣層形成用組成物之紫外線吸收劑(J),以與有機烷氧矽烷進行共反應且在加熱硬化步驟中幾乎不揮發者為適當。作為紫外線吸收劑(J),例如以2-羥-4-(3-(三甲氧矽基)丙氧基)二苯基酮、(2-羥-4-(3-(三乙氧矽基)丙氧基)二苯基酮或其等之混合物為適當。相對於(ii)絕緣層形成用組成物,紫外線吸收劑(J)可依0.1~20質量%之濃度予以摻混。
亦可於(ii)絕緣層形成用組成物摻混如游離基引發劑、立體受阻胺型光穩定劑、抗氧化劑、染料、流動性改良劑及均展劑或表面滑劑之其他添加劑。
為了縮短硬化時間,於(ii)絕緣層形成用組成物亦可摻混例如乙酸四正丁銨(TBAA)或甲酸四正丁銨之羧酸四丁銨觸媒作為觸媒。
由(ii)絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層4位在透明基體2上具有高電阻層3之積層體的高電阻層3側之表面時,即例如圖2所示之觸覺感測器用前面板1的情況,可藉由旋塗法、浸塗法、流動施膜法、噴塗法、棒塗法、凹版塗佈法、輥塗法、刮刀塗佈法、氣刀塗佈法等周知的任意塗佈方法,將含有上述各成分之上述(ii)絕緣層形成用組成物塗佈至高電阻層3上面後,在100~150℃下加熱30~90分左右或使用紅外線或微波能量使加熱、硬化而形成。
例如,在適用旋塗法塗佈(ii)絕緣層形成用組成物時,於透明基體2上具有高電阻層3之積層體的高電阻層3側之表面滴下(ii)絕緣層形成用組成物後,使載置固定該積層體之工作台以預定旋轉數旋轉,藉此可於積層體的高電阻層3側之表面形成均勻的(ii)絕緣層形成用組成物之塗膜。塗膜之膜厚可以硬化後所獲得之絕緣層成為上述本發明範圍之膜厚的方式,在上述適宜選擇(ii)絕緣層形成用組成物之滴下量及工作台之旋轉數而調整。
載置固定積層體之工作台的旋轉具體上例如在將(ii)絕緣層形成用組成物於透明基體2上具有高電阻層3之積層體的上述塗佈面之滴下量設為約1cm3時,在初始旋轉數100~300rpm下進行10~15秒左右,且其後在最大旋轉數1500~2500rpm之程度下進行0.1~1.0秒之旋轉時間為佳。
藉由使絕緣層4成為使上述之(ii)絕緣層形成用組成物硬化而成之層,可提高絕緣層4之形成速度,進而可提高觸覺感測器用前面板1的製造效率。
由使上述之(i)絕緣層形成用組成物或(ii)絕緣層形成用組成物硬化而成之層所構成的絕緣層4可為單層,亦可為2層以上之複層所構成。
使絕緣層4為由絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之層時,其厚度理想在0.5μm以上且在100μm以下,較理想在1μm以上且在50μm以下,更理想在5μm以上且在10μm以下。
藉由使由絕緣層形成用組成物的硬化物所構成 之絕緣層4的厚度在0.5μm以上,可使已從觸覺感測器用前面板1表面滲入之水分難以到達至高電阻層3,並可抑制在絕緣層4內之漏洩路徑的形成。即,隔著絕緣層4而變得難以與外部環境導通,因此可製成已抑制觸覺感測器感度之降低的觸覺感測器用前面板1。又,藉由使由絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層4的厚度在0.5μm以上,可在絕緣層4中獲得充分的耐摩耗性及耐候性。
另一方面,藉由使由絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層4的厚度在100μm以下,可獲得充分的觸覺感測器感度。同時,即便在絕緣層4之深部硬化亦可充分進行,因此可確保優異的光穿透性,又可在觸覺感測器用前面板1中獲得適度的彎曲強度,故為理想。
在本發明之觸覺感測器用前面板中,被覆層之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。因此,被覆層僅由絕緣層構成時,絕緣層之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。使絕緣層成為由以上所說明之絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之層時,獲得之絕緣層的水蒸氣穿透度可藉由使用之絕緣層形成用組成物的組成及膜厚來調整。而,只要是由上述(i)絕緣層形成用組成物或(ii)絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層,設定為上述膜厚時,便可使該層之水蒸氣穿透度成為0.01~1g/m2‧day。
惟,由上述絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層超過上述水蒸氣穿透度之上限時,例如可藉由另外在絕緣層之透明基體側的相反側設置後述之撥水層等可 降低水蒸氣之穿透性之層,來使得由絕緣層及該層所構成之被覆層的水蒸氣穿透度成為0.01~1g/m2‧day。
(以無機氧化物為主成分之絕緣層)
作為觸覺感測器用前面板1所具有之絕緣層4,不限於前述由有機系絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之層。可藉由以具有電絕緣性即上述體積電阻值且具有光穿透性之無機氧化物為主成分之層來構成絕緣層4。
以無機氧化物為主成分之層所構成的絕緣層4例如可如圖2所示之觸覺感測器用前面板1中之絕緣層4為單層,亦可如圖4所示之觸覺感測器用前面板1中之絕緣層4為2層以上之複層。圖4所示之觸覺感測器用前面板1係於透明基體2上依序積層高電阻層3、絕緣層4而成,絕緣層4則具有由從高電阻層3側依序積層之第1絕緣層41及第2絕緣層42所構成之構成。第1絕緣層41及第2絕緣層42皆係以無機氧化物為主成分之層。
以圖4所示之觸覺感測器用前面板1為例,說明本發明之觸覺感測器用前面板中以無機氧化物為主成分之層的複層來構成絕緣層之情況。惟,不受此限制。
在圖4所示之觸覺感測器用前面板1中具有下述優點:例如,即使在設於高電阻層3側之第1絕緣層41產生微小裂紋及針孔,亦可藉由以被覆該第1絕緣層41所設置之第2絕緣層42,抑制第1絕緣層41中之微小裂紋及針孔的成長。此外,此時宜使第2絕緣層42形成為薄層。因為不會使合計第1絕緣層41的絕緣層4本身之厚度過度增大,並可抑 制絕緣層4中之水蒸氣穿透度上升及隨之而來的漏洩路徑之發生,而獲得優異的絕緣性。
在圖4所示之觸覺感測器用前面板1中,例如將形成在高電阻層3上之第1絕緣層41之表面以超音波洗淨等洗淨處理並除去針孔等後,在該第1絕緣層41上形成第2絕緣層42為佳。使第1絕緣層41及第2絕緣層以上述方式形成,藉此可在高精度下抑制絕緣層內的微小裂紋及針孔之成長,而製成水蒸氣穿透度少且絕緣性較佳的絕緣層。
作為以無機氧化物為主成分之層所構成的絕緣層4,可舉如以矽氧化物為主成分之層、以鋁氧化物為主成分之層、以鉭氧化物為主成分之層、以鈦氧化物為主成分之層、及以矽氮化物為主成分之層等。該等中,又以矽氧化物為主成分之層可相對於可見光確保良好的光穿透性及低反射性,並且可獲得充分的耐摩耗性及耐候性,故適合使用。
將絕緣層4製成複層時,各層可分別為以同種的無機氧化物為主成分之層,亦可為以異種的無機氧化物為主成分之層。
例如,在圖4所示之觸覺感測器用前面板1中,將以無機氧化物為主成分之第1絕緣層41,以與之不同的無機氧化物為主成分之第2絕緣層42被覆,可藉由積層在其上的異種成分來阻礙已生成在第1絕緣層41的微小裂紋及針孔之成長。因此,即便未將第1絕緣層41之表面洗淨處理,仍可減低絕緣層4內的微小裂紋及針孔,而獲得水蒸氣穿透度少且 絕緣性較佳的絕緣層4,故為理想。
作為以矽氧化物為主成分之層,可舉如僅由矽氧化物所構成之層、或含有矽氧化物作為主成分且含有選自於硼、磷之至少1種作為矽以外之添加元素之層。
又,作為以鋁氧化物為主成分之層、及以鉭氧化物為主成分之層,與以矽氧化物為主成分之層同樣不限於僅由鋁氧化物所構成之層或僅由鉭氧化物所構成之層,亦可含有鋁氧化物或鉭氧化物作為主成分且含有選自於硼、磷之至少1種作為添加元素之層。
以無機氧化物為主成分之層所構成的絕緣層4可以與上述高電阻層3之形成同樣的方式,藉由DC(直流)磁控濺鍍等的DC(直流)濺鍍、AC(交流)濺鍍、RF(高頻)濺鍍等濺鍍而形成於透明基體2上具有高電阻層3之積層體的高電阻層3側之表面。
將絕緣層4製成以矽氧化物為主成分之層的情況下,作為用於絕緣層4形成之靶材,可使用以矽為主成分之靶材。作為以矽為主成分之靶材,可舉如僅由矽構成者,或含有矽作為主成分且在不損及本發明特徵之範圍內摻雜有矽以外之元素例如硼、磷等公知的摻雜物者。
將絕緣層4製成以鋁氧化物為主成分之層、或以鉭氧化物為主成分之層的情況下,作為用於絕緣層4形成之靶材,分別可使用以鋁為主成分之靶材、及以鉭為主成分之靶材。就該等靶材而言,不限於僅由鋁構成者或僅由鉭構成者,可利用在不損及本發明特徵之範圍內含有鋁或鉭 作為主成分且摻雜有例如硼、磷等公知的摻雜物者。
以無機氧化物為主成分之層所構成的絕緣層4可以與上述高電阻層3之濺鍍同樣的方式,適宜調整濺鍍氣體之壓力及製膜速度等條件而形成。
藉由濺鍍形成以無機氧化物為主成分之層所構成的絕緣層4時,例如可一邊在100~300℃之溫度範圍下進行加熱處理而一邊進行。一邊加熱而一邊進行利用濺鍍之成膜處理時,藉由將成膜體退火,可減低絕緣層4內之微小裂紋及針孔,故為理想。
而,構成絕緣層之以無機氧化物為主成分之層亦不限於濺鍍法,例如可使用真空蒸鍍法、離子束輔助蒸鍍法、離子鍍法等濺鍍方式以外之物理氣相析出法、及電漿CVD法等化學氣相析出法等來形成。
將絕緣層4製成如上述以無機氧化物為主成分之層時,其厚度理想在50nm以上且在5μm以下,較理想在100nm以上且在1μm以下,更理想在100nm以上且在500nm以下。
使以無機氧化物為主成分之絕緣層4的厚度在50nm以上,藉此可抑制絕緣層4內的漏洩路徑之形成。因此,已從觸覺感測器用前面板1表面滲入的水分難以到達至高電阻層3。即,隔著絕緣層4可抑制與外部環境之導通,因此可製成已抑制觸覺感測器感度之降低的觸覺感測器用前面板1。又,使以無機氧化物為主成分之絕緣層4的厚度在50nm以上,藉此可在絕緣層4中獲得充分的耐摩耗性及耐 候性,故為理想。
另一方面,使以無機氧化物為主成分之絕緣層4的厚度在5μm以下,藉此可具有適度的彎曲強度,且可確保充分的光穿透性。此外,使以無機氧化物為主成分之絕緣層4的厚度在1μm以下較佳,且使其在500nm以下,可減低反射色調的角度依存性而製成目視性優異者,故最為理想。
以無機氧化物為主成分之絕緣層4為單層時,例如在如圖2所示之觸覺感測器用前面板1之絕緣層4的情況下,絕緣層4的厚度在150nm以上且在5μm以下為佳,在200nm以上且在3μm以下較佳。
又,以無機氧化物為主成分之絕緣層4為2層以上之複層時,例如在如圖4所示之觸覺感測器用前面板1之絕緣層4的情況下,絕緣層4整體的厚度在50nm以上且在5μm以下為佳,在100nm以上且在3μm以下較佳。
例如,如圖4所示之觸覺感測器用前面板1,絕緣層4係由第1絕緣層41及第2絕緣層42之2層構成時,第1絕緣層41之厚度理想在10nm以上且在500nm以下,較理想在15nm以上且在200nm以下,而第2絕緣層42之厚度理想在50nm以上且在500nm以下,較理想在70nm以上且在200nm以下。
在觸覺感測器用前面板1中,被覆層係僅由以無機氧化物為主成分之絕緣層構成時,與上述由絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之絕緣層之情況同樣地,絕緣層之水蒸氣穿透度係設為0.01~1g/m2‧day。此時,如同上述, 藉由調整層構成及厚度,可使絕緣層之水蒸氣穿透度成為0.01~1g/m2‧day。
惟,上述以無機氧化物為主成分之絕緣層超過上述水蒸氣穿透度之上限時,例如可藉由另外在絕緣層之透明基體側的相反側設置後述之撥水層等可降低水蒸氣之穿透性之層,來使由絕緣層及該層所構成之被覆層的水蒸氣穿透度成為0.01~1g/m2‧day。
以上就觸覺感測器用前面板1之絕緣層4加以說明。
在此,絕緣層4例如在未含有如上述含氟聚合性單體(e-1)之賦予撥水性之成分或未含有充分量之具有撥水性之成分時,與該絕緣層4之高電阻層3側為相反側之表面相接的水分容易擴散、附著至該表面,而遮蔽在已蓄積電荷之高電阻層3與近接於絕緣層4表層之指尖等感覺受器X間活動的靜電引力(庫侖力),因此有無法充分獲得觸覺感測器之機能之虞。因此,在未含有充分量的具有撥水性之成分的絕緣層4上面,如圖5所示進一步形成撥水層7為宜。而,圖5所示之觸覺感測器用前面板1係透明基體2上依序積層有高電阻層3、絕緣層4及撥水層7之構成。而且,此時觸覺感測器用前面板1表面係撥水層7中與絕緣層4側為相反側之面S3。
具體上,例如在絕緣層4係由以無機氧化物為主成分之絕緣材料所構成之層時,較具體上例如在絕緣層4係以矽氧化物為主成分之層時,於其上面S2形成撥水層7較佳。
藉由製成上述構成,可使絕緣層4表面S2不與水分相接,因此可抑制在未設置撥水層7時容易發生之高電阻層3與感覺受器X間活動的靜電引力(庫侖力)之遮蔽,而在觸覺感測器用前面板1中充分獲得作為觸覺感測器之機能。
而,絕緣層4係由(i)絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之層或由(ii)絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之層時未必得設置撥水層7,不過例如在絕緣層4係由(i)絕緣層形成用組成物的硬化物所構成之層時,該組成物未含有如上述含氟聚合性單體(e-1)之賦予撥水性之成分時,可在絕緣層4之上面S2形成撥水層7。
圖5所示之觸覺感測器用前面板1中,被覆層係由絕緣層4及撥水層7所構成之層,該被覆層之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。
藉由使被覆層之水蒸氣穿透度成為0.01~1g/m2‧day,即便以指尖重覆滑擦觸覺感測器用前面板1表面,已從觸覺感測器用前面板1表面滲入至內部的汗等水分仍難以到達至高電阻層3。即,可抑制絕緣層4內之漏洩路徑之形成及隨其而來的高電阻層3與外部環境之導通,可長期維持優異的觸覺感測器感度。
撥水層7可藉由以撥水層形成用組成物的硬化物所構成之層而形成,該撥水層形成用組成物含有含氟化合物或含矽化合物(以下表示為撥水劑(H))。
作為形成撥水劑(H)之含氟化合物或含矽化合物,可舉如矽烷耦合劑等。作為矽烷耦合劑,可舉如含氟 矽烷耦合劑、具有胺基之矽烷耦合劑、具有(甲基)丙烯醯基之矽烷耦合劑、具有硫醇基之矽烷耦合劑、具有異氰酸酯基之矽烷耦合劑、及具有環氧乙基之矽烷耦合劑。又,可採用FS-10(信越化學公司製)等市售品。
作為矽烷耦合劑,從撥水性等觀點看來以含氟矽烷耦合劑為佳,具有氟烷基之矽烷耦合劑尤佳。作為氟烷基,可舉如全氟烷基;含有全氟(聚氧伸烷基)鏈之氟烷基等。
作為市售之具有氟烷基之矽烷耦合劑,可舉如Gelest公司製AQUAPHOBE(註冊商標)CF、3M公司製Novec(註冊商標)EGC-1720、大金公司製Optool(註冊商標)DSX(具有全氟(聚氧伸烷基)鏈之矽烷耦合劑)等。
作為具有胺基之矽烷耦合劑,可舉如胺丙基三乙氧矽烷、胺丙基甲基二乙氧矽烷、胺乙基-胺丙基三甲氧矽烷、胺乙基-胺丙基甲基二甲氧矽烷等。
撥水層7可藉由下述方法形成:將上述含有撥水劑之撥水層形成用組成物塗佈至例如圖2所示依序積層有透明基體2、高電阻層3、絕緣層4之積層體中與絕緣層4之高電阻層3側為相反側之面S2後,進行加熱處理之方法;或,於該積層體中與絕緣層4之高電阻層3側為相反側之面S2氣相蒸鍍撥水劑後,進行加熱處理之方法。
藉由塗佈撥水層形成用組成物而形成撥水層7時,作為塗佈方法,可舉如旋塗法、浸塗法、澆鑄法、狹縫塗佈法、噴塗法等。加熱處理之溫度以20~150℃為佳,從生產性之觀點看來以70~140℃尤佳。為了提高撥水劑之 反應性,亦可在加熱處理時控制濕度。
藉由蒸鍍撥水層形成用組成物而形成撥水層7時,例如從上述撥水層形成用組成物除去溶劑後,在真空狀態下加熱至250~300℃使撥水劑(H)成為氣相狀態之環境下,投入例如圖2所示依序積層有透明基體2、高電阻層3、絕緣層4之積層體,並保持預定時間,藉此使撥水劑(H)之氣體分子附著至該積層體中與絕緣層4之高電阻層3側為相反側之面S2,即可在積層體上面形成均勻的撥水劑(H)之薄膜。
撥水層7之厚度在2nm以上且在20nm以下為佳。若使撥水層7之厚度在2nm以上,可抑制觸覺感測器用前面板1表面之水分擴散及附著,而獲得充分的撥水性,故為理想。另一方面,若使撥水層7之厚度在20nm以下,就觸覺感測器用前面板1整體而言具有適度的彎曲強度且可獲得充分的光穿透性,故為理想。
作為觸覺感測器用前面板1,不限於圖2~5所示之構成,亦宜為例如圖6、7所示製成透明基體2與高電阻層3間夾設有障壁層8之構成。
藉由在透明基體2與高電阻層3間夾設障壁層8,可抑制透明基體2中所含之成分擴散至高電阻層3。即,可抑制高電阻層3之表面電阻值等特性依附高電阻層3的基材材質或狀態而變動。例如,透明基體2為鈉鈣矽玻璃板時,藉由障壁層8抑制鈉及鉀等鹼性成分溶出等,可抑制高電阻層3之表面電阻值等的特性變動。又,可抑制玻璃基板等之 透明基體2的表面形狀對觸覺感測器用前面板1整體所賦予之影響。
作為障壁層8,可舉如以矽氧化物為主成分之層、及以矽氧化物及氧化銦為主成分之層作為主成分之層。該等中,又以矽氧化物為主成分之層易於確保良好的光穿透性,故為理想。又,以矽氧化物為主成分之層之中,又以更含氮之層例如含有氮氧化矽(SiON)之層可獲得優異的光穿透性,更可獲得減低作為觸覺感測器用前面板1之視感反射率的效果,故為理想。
障壁層8與上述高電阻層3之形成同樣地可藉由DC(直流)磁控濺鍍等DC(直流)濺鍍、AC(交流)濺鍍、RF(高頻)濺鍍等之濺鍍形成於透明基體2上。
障壁層8係以矽氧化物為主成分之層時,作為用於障壁層8形成之靶材,可使用以矽為主成分之靶材。作為以矽為主成分之靶材,可舉如僅由矽構成者,或含有矽作為主成分且在不損及本發明特徵之範圍內摻雜有矽以外之元素例如硼、磷等公知摻雜物者。
障壁層8可以與上述高電阻層3之濺鍍同樣的方式,適宜調整濺鍍氣體之壓力及製膜速度等條件來形成。
而,在形成以矽氧化物為主成分更含有氮之層例如含有氮氧化矽(SiON)之層來作為障壁層8時,作為濺鍍氣體可利用例如於氧氣及惰性氣體混合有氮氣或N2O、NO、NO2、NH3等含有氮原子之氣體的混合氣體。
上述由矽氧化物等無機氧化物所構成之障壁層8 不限於如上述之濺鍍法,例如可使用真空蒸鍍法、離子束輔助蒸鍍法、離子鍍法等濺鍍方式以外的物理氣相析出法及電漿CVD法等化學氣相析出法等來形成。
障壁層8之厚度理想在100nm以下,較理想在50nm以下,更理想在30nm以下。藉由使障壁層8之厚度在100nm以下,就觸覺感測器用前面板1整體而言具有適度的彎曲強度且可獲得充分的光穿透性。從以連續膜獲得障壁效果之觀點看來,障壁層8之厚度在2nm以上為佳。
在觸覺感測器用前面板1中,從可獲得優異的視感透過率、視感反射率之觀點看來,障壁層8之折射率在1.4~2.2為佳。
觸覺感測器用前面板1中之視感透過率在80%以上為佳。藉由具有80%以上之視感透過率,可獲得充分的目視性。觸覺感測器用前面板1中之視感透過率較理想在85%以上,尤其理想在90%以上。
又,觸覺感測器用前面板1表面中之視感反射率在14%以下為佳,在7%以下較佳。此外若考慮到在外光下依舊易於觀看畫面之觀點,在2%以下更佳,在1%以下尤佳。
而,在本說明書中,視感透過率及視感反射率係以JIS Z8701中所規定之刺激值Y為依據的視感透過率及視感反射率。
觸覺感測器用前面板1表面之靜摩擦係數在0.2以下為佳,在0.15以下較佳。又,觸覺感測器用前面板1表面之動摩擦係數在0.2以下為佳,在0.15以下較佳。
藉由使靜摩擦係數在0.2以下,可獲得具有舒適的指滑性之觸覺感測器用前面板1;又,藉由使動摩擦係數在0.2以下,滑動手指時、及施加電壓以展現觸覺時的對比大,因此可獲得觸覺感度大的觸覺感測器用前面板1。
觸覺感測器用前面板1在其表面中使用微小硬度測定試驗所評估之壓痕彈性係數在2.5GPa以上為佳,在3.0GPa以上較佳。藉由使壓痕彈性係數在2.5GPa以上,可獲得具有足以承受日常使用之耐久性的觸覺感測器用前面板1。
在此,「微小硬度測定試驗」係從侵入深度算出硬度的該試驗方法,藉此,可測定相當於壓痕硬度之壓痕彈性係數(GPa)。該硬度可成為觸覺感測器用前面板1之「硬度」即表示耐擦傷性等機械強度之指標。
觸覺感測器用前面板1表面之相對於水的接觸角在80度以上為佳,在90度以上較佳。藉由使接觸角在80度以上,可獲得難以附著日常汙垢的觸覺感測器用前面板1。相對於水之接觸角係針對觸覺感測器用前面板1表面使用接觸角計所測定者。
在觸覺感測器用前面板1中,絕緣層4內之漏洩路徑少一事,換言之即意味著,在將絕緣層4於厚度方向上作劃分且相對於絕緣層4之主面呈平行的複數面中,與各面中央區域各配置1條之預定長度的直線相交之絕緣層4中的裂紋及結晶粒界之合計條數(n),以前述複數直線之平均計在預定數量以下。
在觸覺感測器用前面板1中,將絕緣層4於厚度方向上作等間隔劃分且相對於絕緣層4之主面呈平行的3個面中,與各面中央區域各配置1條之長度1μm直線相交的絕緣層4中之裂紋及結晶粒界的合計條數(n),以前述3條直線之平均計在8條以下為佳。
以下,上述裂紋及結晶粒界之合計條數(n)稱為「漏洩路徑條數(n)」,上述3條直線中之漏洩路徑條數(n)的平均亦稱為平均漏洩路徑條數(n)。又,使用於計測漏洩路徑條數(n)的長度1μm直線稱為漏洩路徑計測用直線。
藉由如上述使計測之絕緣層4中之平均漏洩路徑條數(n)在8條以下,可使絕緣層4內之漏洩路徑難以形成,進而使已從觸覺感測器用前面板1表面滲入之水分難以到達至高電阻層3。即,隔著絕緣層4而變得難以與外部環境導通,因此可製成已抑制觸覺感測器感度之降低的觸覺感測器用前面板1。上述平均漏洩路徑條數(n)較理想在3條以下。
而,在本說明書中,「絕緣層4之主面」係表示絕緣層4中與高電阻層3之界面S1及其相反側之面S2。絕緣層4中與高電阻層3側為相反側之面S2有時會成為觸覺感測器用前面板1之表面,有時會成為與撥水層7等形成在絕緣層4上之層的界面。又,面之中央區域係表示具有與該面中心為相同之中心且外周與該面的外周形狀相似,而且面積大致為該面之面積的50%區域。
在此,使用漏洩路徑計測用直線的漏洩路徑條數(n)之計測例如可使用與觸覺感測器用前面板表面正交之截 面,利用掃描型電子顯微鏡(SEM)等而得之照片來進行,惟該截面係藉由通過觸覺感測器用前面板表面之中央區域的直線,將該前面板在厚度方向上切斷而獲得之截面。而,通過觸覺感測器用前面板表面之中央區域的直線理想係通過表面中心之直線。
以下,一邊參照圖8所示之實施例之例2中之觸覺感測器用前面板的SEM截面照片一邊加以說明。圖8所示之照片係製作成包含上述中央區域之例2中的觸覺感測器用前面板之截面照片,點線表示絕緣層之2個主面。圖8中,2個主面之間被平行於主面之3條直線(實線)(L1、L2、L3)4等分。該L1、L2、L3係各1μm之長度,將之作為漏洩路徑計測用直線使用。
而,與各漏洩路徑計測用直線(L1、L2、L3)相交之絕緣層4中的裂紋及結晶粒界,在目視下係以縐痕或溝被觀測。在目視下難以計數時,以所取得之SEM截面照片為依據,在適當條件下進行二進制化處理後再進行計數即可。圖9係顯示圖8所示之SEM截面照片的二進制影像之例。例如,說明使用該圖9來計測漏洩路徑條數(n)之情況。圖9中,與各漏洩路徑計測用直線(L1、L2、L3)相交之絕緣層4中的裂紋及結晶粒界以箭頭表示。每一漏洩路徑計測用直線中所計測之箭頭數即漏洩路徑之條數(n)在L1中為7條,在L2中為9條,在L3中為4條。將該等平均而獲得平均漏洩路徑條數(n)=6.6。
上述之觸覺感測器用前面板1例如圖3所示,係設 在觸控面板本體6前面者,以控制成可重現欲顯現之觸感模式的電壓及頻率,從未圖示之控制部通電至觸控面板本體6之透明電極6a,並將觸覺感測器用前面板1側被感應的電荷蓄積至高電阻層3,藉此使觸覺感測器用前面板1帶電所構成。使手指等感覺受器X接觸於上述帶電狀態的觸覺感測器用前面板1表面,藉此可隔著絕緣層4以在兩者間活動之微弱的靜電力作為凹凸感等的觸覺使感覺受器X知覺。
而,亦可在觸覺感測器用前面板1配設透明電極,來取代在觸控面板本體6設置透明電極6a。即,亦可於觸覺感測器用前面板1之透明基體2中與已配設有高電阻層3為相反側之面S4配設有透明電極。藉由製成上述構成,可將觸控面板整體之結構簡素化,同時透明電極與高電阻層3之距離變近,因此可抑制減低驅動電壓,故為理想。
作為構成透明電極之材料,可舉如摻雜錫之氧化銦(ITO)、摻雜銦‧鎵之氧化鋅(IGZO)、摻雜鎵之氧化鋅(GZO)等。其中,又以ITO之穿透性、電阻穩定性及耐久性佳,故為理想。透明電極之厚度在50~500nm為佳,在100~300nm較佳。厚度只要在50nm以上,即可獲得充分的電氣電阻值,並且可確保電氣電阻值之穩定性,故為理想。只要在500nm以下,即可確保充分的視感透過率,故為理想。
於觸覺感測器用前面板1配設透明電極時,可以下述順序形成。首先,藉由濺鍍法或蒸鍍法等將欲成透明電極之材料之膜形成於透明基體2中與高電阻層3之配設面為相反側之表面。並且將前述膜以光蝕刻法、雷射圖案化 法等圖案化成期望的形狀,即可形成期望的透明電極。
依據本發明實施形態之觸覺感測器用前面板1,係將高電阻層3之表面電阻值設為1~100MΩ/□,使用時,高電阻層3與觸控面板本體6或觸覺感測器用前面板1本身所具有之透明電極不會產生電效應,可重現性良好地顯現期望的觸覺,而獲得優異的觸覺感測器感度。
此外,從絕緣層4之透明基體2側之面至觸覺感測器用前面板1之絕緣層4側之表面為止,構成其間之層亦即被覆層的水蒸氣穿透度係設為0.01~1g/m2‧day,因此即便長期間使用仍可維持優異的觸覺感測器感度。
以上,係列舉圖2~圖7中所示之各例來說明本發明之觸覺感測器用前面板之實施形態,惟本發明之觸覺感測器用前面板不受該等限定。可在不違反本發明主旨之範圍下或因應需求適宜變更其構成。
實施例
以下將參照實施例具體說明。而,以下說明意欲不在限定本發明,可在沿著本發明主旨之形態下進行改變。例1~9為實施例,例10~16為比較例。
<絕緣層形成用組成物之調製>
(絕緣層形成用組成物(i-1)之調製)
於已裝設有攪拌機之300mL的4口燒瓶放入乙酸1級丁酯(純正化學公司製)163g及2-丙醇41g,並於其中加入聚合性苯并三唑系紫外線吸收劑(大塚化學公司製、商品名:R-UVA93)2g、光穩定劑(BASF公司製、商品名: TINUVIN292)1g、調平劑(BYK公司製、商品名:BYK306)0.65g、光聚合引發劑(BASF公司製、商品名:Irgacure907)2.5g、及作為聚合抑制劑之氫醌單甲基醚(純正化學公司製)0.1g,使其溶解而獲得溶液。
接著,於該溶液加入多官能丙烯酸酯(新中村化學公司製、商品名:U15HA)40g、多官能丙烯酸酯(東亞合成公司製、商品名:M325)60g、及以甲基丙烯酸甲酯為主成分之高分子量體(三菱麗陽公司製、商品名:LR248)33g,在室溫下攪拌直至均勻為止,使其溶解而獲得相當於紫外線硬化性之絕緣層形成用組成物(i)的絕緣層形成用組成物(i-1)。
(絕緣層形成用組成物(i-2)之調製)
於已裝設有攪拌機之300mL的4口燒瓶放入乙酸1級丁酯(純正化學公司製)163g及2-丙醇41g,並於其中加入聚合性苯并三唑系紫外線吸收劑(大塚化學公司製、商品名:R-UVA93)2g、光穩定劑(BASF公司製、商品名:TINUVIN292)1g、調平劑(BYK公司製、商品名:BYK306)0.65g、光聚合引發劑(BASF公司製、商品名:Irgacure907)2.5g、及作為聚合抑制劑之氫醌單甲基醚(純正化學公司製)0.1g,使其溶解而獲得溶液。
接著於該溶液加入多官能丙烯酸酯(新中村化學公司製、商品名:U15HA)60g、多官能丙烯酸酯(東亞合成公司製、商品名:M325)40g、含氟丙烯酸酯(旭硝子公司製、商品名:C6FMA)1g及以甲基丙烯酸甲酯為主成分之高分子 量體(三菱麗陽公司製、商品名:LR248)17g,在室溫下攪拌直至均勻為止,並使其溶解而獲得相當於紫外線硬化性之絕緣層形成用組成物(i)之絕緣層形成用組成物(i-2)。
(絕緣層形成用組成物(ii-1)之調製)
作為熱硬化性之絕緣層形成用組成物(ii)係使用熱硬化型矽氧硬塗劑(Momentive公司製、商品名:PHC587C)。以下,將該矽氧硬塗劑表示為絕緣層形成用組成物(ii-1)。
[例1]
將玻璃基板Q1(旭硝子公司製、商品名:AS玻璃、縱100mm×橫100mm×厚1mm)投入至真空腔室內並排氣直至室內壓力成為1×10-4Pa為止。其後,於玻璃基板Q1上在下述條件下藉由磁控濺鍍方式進行成膜處理,依序形成障壁層C1及高電阻層A1。
首先,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用Si靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍,而於玻璃基板Q1表面上形成由矽氧化物所構成之厚20nm的障壁層C1。
接著於障壁層C1上一邊導入已於氬氣混合有2體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用氧化錫靶材(AGC Ceramics公司製、商品名:GIT靶材)及氧化鈦靶材(AGC Ceramics公司製、商品名:TXO靶材),在壓力0.1Pa下藉由磁控濺鍍法進行共濺鍍,而於玻璃基板Q1之障壁層C1上形成厚20nm的高電阻層A1。
而,GIT靶材係在頻率20kHz、電力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍,TXO靶材係在頻率20kHz、電力密度4W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍。
將該高電阻層A1之原子組成以ESCA(Physical Electronics公司製、裝置名:Quantera SXM)進行分析的結果,以原子比率計為Sn:Ti=93:7。
又,針對上述所獲得之依序積層有玻璃基板Q1、障壁層C1、高電阻層A1的積層體使用測定裝置(三菱化學Analytech公司製、裝置名:Hiresta UP(MCP-HT450型))來測定高電阻層A1之表面電阻值。對上述10cm□之積層體的高電阻層A1表面中央抵接探針,在10V下通電10秒鐘進行測定的結果,表面電阻值為48MΩ/□。
接著,以下述方法形成絕緣層。
首先,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用Si靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍,而於玻璃基板Q1表面形成厚50nm之由矽氧化物所構成之層β 1。
接下來從真空腔室取出積層體,以純水進行超音波洗淨而除去積層體表面之附著物及塵埃後,將洗淨後的積層體再度投入至真空腔室並進行排氣直至室內壓力成為1×10-4Pa為止,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用Si靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電 力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍,而於由矽氧化物所構成之層β 1表面形成厚50nm之由矽氧化物所構成之層β 2。
如此一來即在高電阻層A1上形成以矽氧化物所構成之層β 1及矽氧化物所構成之層β 2所構成之厚100nm的絕緣層B1。
接下來,於絕緣層B1上以下述方法形成撥水層D1。
首先,於作為加熱容器之坩堝內投入蒸鍍材料之Optool(註冊商標)DSX(商品名:大金公司製)溶液75g後,將坩堝內以真空泵脫氣10小時以上而進行溶劑除去。
其後,在真空腔室內進行加熱直至坩堝內溫度達至270℃為止,並進一步保持10分鐘左右直至坩堝內溫度穩定為止後,將玻璃基板Q1上已依序形成有障壁層C1、高電阻層A1及絕緣層B1的積層基板導入至真空腔室內並進行成膜。如此一來即於絕緣層B1上形成厚10nm之撥水層D1。以上述方法而製得玻璃基板Q1上積層有障壁層C1、高電阻層A1、絕緣層B1、及撥水層D1之觸覺感測器用前面板1。
[例2]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。
接著,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用Si靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下藉由磁控濺 鍍方式進行脈波濺鍍,而於高電阻層A1上形成由矽氧化物所構成之厚1μm的絕緣層B2。
接下來於絕緣層B2上以與例1同樣的方法形成厚10nm的撥水層D1,而製得玻璃基板Q1上積層有障壁層C1、高電阻層A1、絕緣層B2、及撥水層D1之觸覺感測器用前面板2。
[例3]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。
接著,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用Ta靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下藉由磁控濺鍍方式進行脈波濺鍍,而於高電阻層A1上形成由氧化鉭所構成之厚1μm的絕緣層B3。
接下來於絕緣層B3上以與例1同樣的方法形成厚10nm之撥水層D1,而製得玻璃基板Q1上積層有障壁層C1、高電阻層A1、絕緣層B3、及撥水層D1之觸覺感測器用前面板3。
[例4]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。
接著,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用A1靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度4W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下藉由磁控濺鍍 方式進行脈波濺鍍,而於高電阻層A1上形成厚100nm之由氧化鋁所構成之層β 3。
接下來,一邊導入已於氬氣混合有40體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用Si靶材在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍,而於氧化鋁所構成之層β 3表面形成厚100nm之由矽氧化物所構成之層β 4。
如此一來即在高電阻層A1上形成以氧化鋁所構成之層β 3及矽氧化物所構成之層β 4所構成之厚200nm的絕緣層B4。
接著於絕緣層B4上以與例1同樣的方法形成厚10nm之撥水層D1,而製得玻璃基板Q1上積層有障壁層C1、高電阻層A1、絕緣層B4、及撥水層D1之觸覺感測器用前面板4。
[例5]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。
接著於高電阻層A1上以與例4同樣的方法積層由氧化鋁所構成之層β 3後,重複進行5次於該氧化鋁所構成之層β 3上積層由矽氧化物所構成之層β 4的操作。如此一來即形成以氧化鋁所構成之層β 3上積層有5層矽氧化物所構成之層β 4之層而構成之厚1μm的絕緣層B5。
接下來於絕緣層B5上以與例1同樣的方法形成厚10nm之撥水層D1而獲得觸覺感測器用前面板5。
[例6]
未進行例1中於玻璃基板Q1上之障壁層C1之形成,且將GIT靶材之脈波濺鍍的電力密度從3.8W/cm2變更成3W/cm2,除此以外以與例1同樣的方法藉由磁控濺鍍方式於玻璃基板Q1上進行共濺鍍,而形成厚20nm之高電阻層A2。
將該高電阻層A2之原子組成以ESCA(Physical Electronics公司製、裝置名:Quantera SXM)進行分析的結果,以原子比率計為Sn:Ti=9:1。此外,以與例1同樣的方法所測定之高電阻層A2的表面電阻值為50MΩ/□。
接下來,於高電阻層A2上以下述方法進行密著處理。
首先,將3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧矽烷(信越化學製、商品名:KBM503)以乙醇稀釋成0.1質量%,將該稀釋液滴下至上述高電阻層A2表面約1cm3後,藉由旋塗器在旋轉數1000rpm下旋轉10秒鐘接著在2000rpm旋轉0.5秒鐘而進行塗佈。其後,放入至恆溫槽在120℃下保持30分鐘。以上述方法於高電阻層A2上進行密著處理。
接下來以下述方法形成絕緣層B6。
首先,於已施行密著處理之高電阻層A2的密著處理表面滴下上述所獲得之絕緣層形成用組成物(i-1)約1cm3,藉由旋塗器在旋轉數200rpm下旋轉10秒鐘接著在2000rpm下旋轉0.5秒鐘而形成塗膜。其後,放入至恆溫槽並在120℃下保持10分鐘使塗膜乾燥。
接下來針對形成有已乾燥之塗膜的積層體,使用 附輸送機之UV照射裝置(USHIO電機公司製、裝置名:UVC-02516S1),以UV照射之積算值為1000mJ/cm2且尖峰值為375mW/cm2之方式,一邊調整搬送速度及Uv強度一邊進行UV照射,使前述已乾燥之塗膜硬化而形成由絕緣層形成用組成物(i-1)之硬化物所構成之絕緣層B6。絕緣層B6之厚度為10μm。
如此一來即製得玻璃基板Q1上積層有高電阻層A2及絕緣層B6之觸覺感測器用前面板6。
[例7]
使用絕緣層形成用組成物(i-2)作為絕緣層形成用組成物,來替代絕緣層形成用組成物(i-1),除此以外以與例6同樣的方法製得玻璃基板Q1上積層有厚20nm之高電阻層A2及厚10μm之絕緣層B7的觸覺感測器用前面板7。
[例8]
於玻璃基板Q1上以與例6同樣的方法形成高電阻層A2。於該高電阻層A2上未施行密著處理即以如下所示之方式形成絕緣層B8。
即,於高電阻層A2上滴下絕緣層形成用組成物(ii-1)約1cm3,藉由旋塗器在旋轉數200rpm下旋轉10秒鐘接著在2000rpm下旋轉0.5秒後,放入至恆溫槽在120℃下保持60分鐘使絕緣層形成用組成物(ii-1)熱硬化,而形成絕緣層B8。絕緣層B8之厚度為5μm。
如此一來即製得玻璃基板Q1上積層有高電阻層A2及絕緣層B8之觸覺感測器用前面板8。
[例9]
以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。
接著於高電阻層A1上以與例6同樣的方法(惟,為了膜厚調整而調整組成物之塗佈量)形成由絕緣層形成用組成物(i-1)之硬化物所構成之絕緣層B6。絕緣層B6之厚度為8μm。
如此一來即製得玻璃基板Q1上依序積層有障壁層C1、高電阻層A1、及絕緣層B6之觸覺感測器用前面板9。
[例10]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1、及厚20nm之高電阻層A1。
接著以與例2同樣的方法於高電阻層A1上形成由矽氧化物所構成之厚1μm之絕緣層B2。
如此一來即製得玻璃基板Q1上依序積層有障壁層C1、高電阻層A1、及絕緣層B2之觸覺感測器用前面板10。
[例11]
將玻璃基板Q1投入至真空腔室內並排氣直至室內壓力成為1×10-4Pa為止後,於玻璃基板Q1上在下述條件下藉由磁控濺鍍方式進行成膜處理而依序形成障壁層C2及高電阻層A3。
首先,一邊導入已於氬氣混合有5體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用於氧化銦混合有30質量%之矽氧化物而成之靶材,在壓力0.3Pa、頻率20kHz、電力密度 3.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下進行脈波濺鍍,而於玻璃基板Q1表面形成厚70nm之障壁層C2。
接著將導入至真空腔室內之氣體從「於氬氣混合有2體積%之氧氣的混合氣體」變更成「於氬氣混合有5體積%之氧氣的混合氣體」,除此以外以與例1同樣的方法藉由磁控濺鍍方式進行共濺鍍。如此一來即於障壁層C2上形成厚100nm之高電阻層A3。
將該高電阻層A3之原子組成藉由ESCA(Physical Electronics公司製、裝置名:Quantera SXM)進行分析的結果,以原子比率計為Sn:Ti=93:7。而,高電阻層A3之表面電阻值未測定。
接下來於高電阻層A3上以與例2同樣的方法(惟,為了膜厚調整而有調整濺鍍時間)形成由矽氧化物所構成之厚90nm的絕緣層B2後,進一步於絕緣層B2上以與例1同樣的方法形成厚10nm之撥水層D1。
如此一來即製得玻璃基板Q1上依序積層有障壁層C2、高電阻層A3、絕緣層B2、及撥水層D1之觸覺感測器用前面板11。
[例12]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。
接下來以與例3同樣的方法(惟,為了膜厚調整而有調整濺鍍時間)藉由磁控濺鍍方式進行脈波濺鍍,而於高電阻層A1上形成由氧化鉭所構成之厚100nm的絕緣層B3。
接著於絕緣層B3上以與例1同樣的方法形成厚10nm之撥水層D1,而製得觸覺感測器用前面板12。
[例13]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1,接著形成厚20nm之高電阻層A1。並且於該高電阻層A1上以與例1同樣的方法形成厚100nm之絕緣層B1,而製得觸覺感測器用前面板13。而,在觸覺感測器用前面板13中未形成撥水層。
[例14]
使用業將鋁矽玻璃化學強化處理的玻璃基板Q2(縱100mm×橫100mm×厚0.8mm)來替代玻璃基板Q1且使絕緣層B2之厚度為100nm,除此以外以與例10同樣(惟,為了膜厚調整而調整濺鍍時間)的方式製得觸覺感測器用前面板14。
而,玻璃基板Q2中的玻璃材料組成以莫耳%表示計係含有下述元素者:SiO2:64.5%、Al2O3:8%、Na2O:12.5%、K2O:4%、MgO:10.5%、CaO:0.1%、SrO:0.1%、BaO:0.1%及ZrO2:0.5%。化學強化處理係將具有上述組成之鋁矽玻璃的玻璃板浸漬於KNO3熔融鹽進行離子交換處理後,冷卻至室溫附近為止而製作。所獲得之強化玻璃的表面壓縮應力為735MPa,壓縮應力層之厚度為51.2μm。而,表面壓縮應力及壓縮應力層之厚度係使用表面壓縮應力計FSM-6000(折原製作所公司製)來測定。
[例15]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1。
接著於障壁層C1上以與例6同樣的方法形成厚20nm之高電阻層A2。如此一來即以磁控濺鍍法獲得玻璃基板Q1上積層有障壁層C1及高電阻層A2之積層體。
接下來,於已依此獲得之積層體的高電阻層A2上以與例7同樣的方法施行密著處理後,形成厚度10μm之絕緣層B7而製得觸覺感測器用前面板15。
[例16]
於玻璃基板Q1上以與例1同樣的方法形成厚20nm之障壁層C1。
接著一邊導入已於氬氣混合有2體積%之氧氣的混合氣體,一邊使用已於氧化鎵混合有氧化銦50質量%的靶材(住友金屬鑛山公司製、商品名:GIO靶材),在壓力0.1Pa、頻率20kHz、電力密度0.8W/cm2、逆轉脈寬5μsec之條件下藉由磁控濺鍍方式進行脈波濺鍍。其結果即於障壁層C1表面形成厚15nm之高電阻層A4。
將該高電阻層A4之原子組成以ESCA(Physical Electronics公司製、裝置名:Quantera SXM)進行分析的結果,以原子比率計為Ga:In=6:4。此外以與例1同樣的方法所測定之高電阻層A4的表面電阻值為0.7MΩ/□。
接著於高電阻層A4上以與例6同樣的方法施行密著處理後,形成由絕緣層形成用組成物(i-1)之硬化物所構成之絕緣層B6而製得觸覺感測器用前面板16。
[觸覺感測器用前面板之評估]
針對例1~例16中所製得之觸覺感測器用前面板1~16,分別以下述所示之方法測定視感透過率、視感反射率、壓痕彈性係數、反射色調之角度依存性、靜摩擦係數、動摩擦係數、水接觸角、及觸覺感測器之感度。又,以下述所示之方法測定絕緣層中之平均漏洩路徑條數(n)、及由絕緣層所構成之被覆層或由絕緣層及撥水層所構成之被覆層相關的水蒸氣穿透度。觸覺感測器用前面板1~16之各層構成顯示於表1,有關觸覺感測器用前面板之上述各特性的測定結果則顯示於表2。而,僅例11未實施各種特性測定。
(視感透過率)
使用分光光度計(島津製作所公司製、裝置名:Solid Spec-3700)測出觸覺感測器用前面板之分光穿透率,並從其分光穿透率算出JIS Z8701中所規定之刺激值Y。並且將該刺激值Y視為視感透過率。
(視感反射率)
藉由分光光度計(島津製作所公司製、形式:UV3150PC)測出觸覺感測器用前面板之絕緣層側之表面中的反射率,並從其反射率求出視感反射率(JIS Z8701中所規定之反射的刺激值Y)。為了消除前面板的背面反射,將玻璃基板之背面塗成黑色來進行測定。
(壓痕彈性係數)
使用微小硬度試驗機(Fischer Instruments公司製、裝置名:PICODENTOR HM500),依照ISO14577來測出觸覺感 測器用前面板之絕緣層側之表面中的壓痕彈性係數(GPa)。測定係使用維氏壓頭。
(反射色調之角度依存性)
在各觸覺感測器用前面板1~16中,將已將玻璃基板側之表面(與玻璃基板之高電阻層形成面為相反側之面)塗成黑色以抵消背面反射的觸覺感測器用前面板,以絕緣層側朝上方的方式配置於桌上。又,於離桌上40cm的高度配置晝色光直管螢光燈(日本電氣股份有限公司製、3波長形晝白色)之支架。
在利用該螢光燈獲致之照射光下,從各種角度以目測觀察觸覺感測器用前面板表面(絕緣層面),並評估依目測角度而形成的反射光之色調變化。
不論從何種角度進行目測觀察觸覺感測器用前面板表面之色調皆為單色(主要為藍色等)者,或即便使目測角度變化超過10度之情況下色調變化依舊和緩者視為「○」,使目測角度在10度以下之範圍作變化時觸覺感測器用前面板表面之色調有所變化者視為「×」。
(動摩擦係數)
使用表面性測定機(新東科學公司製、型式名:Type38),在以下條件下來測定觸覺感測器用前面板之絕緣層側之表面的動摩擦係數。
首先,於壓頭(與試料之接觸面積:10mm×30mm)固定刮刷器(旭化成公司製、商品名:BEMCOT(註冊商標))後,使壓頭接觸已載置在測定機之工作台上的觸覺感測器用前 面板之絕緣層側之表面。在施加500g之荷重至該壓頭的狀態下,移動載置有觸覺感測器用前面板之工作台,在滑動速度500mm/min且衝程20mm下使觸覺感測器用前面板表面滑動5次,並以壓頭根部之應變計來測定摩擦力。並且將摩擦力之測定值及從施加於壓頭之荷重算出的摩擦係數之平均值作為動摩擦係數。
(靜摩擦係數)
除了將動摩擦係數測定中所用之壓頭換成鐵球以外,使用與動摩擦係數測定中所用之相同裝置,在相同條件下使觸覺感測器用前面板表面滑動,並以從鐵球開始滑動之時間點所測出之摩擦力算出的摩擦係數作為靜摩擦係數。
(觸覺感測器之感度)
於各觸覺感測器用前面板1~16(11除外)之玻璃基板側之表面的4邊黏貼銅製導電膠帶,在頻率400Hz前後施加2kV電壓。以指尖順摸上述通電狀態之觸覺感測器用前面板1~16表面(絕緣層側之表面),並藉由指尖所知覺之觸覺的大小,以4階段評估觸覺感測器感度。
表2中,0~4分別表示下述狀態:「0:全然無感,或由指尖知覺之觸覺過強,指尖呈現承受過度刺激之狀態而無法獲得適當的感測器感度」、「1:略有感覺但薄弱」、「2:有感」、「3:十分有感」。
而,感度評估之施加電壓(2kV)係如同以下方式所決定。
一邊在施加電壓750V~100kV之間進行調整,一邊從 設在觸覺感測器用前面板之玻璃基板側之表面的導電膠帶(於銅箔黏貼有聚對苯二甲酸乙二酯薄膜(厚度10μm)之膠帶)進行電壓施加的結果,在約2kV程度下顯現出觸覺,因此以該電壓值為依據來進行感測器感度之評估。
(水接觸角)
於觸覺感測器用前面板之絕緣層側之表面滴附約1μL的純水水滴,並使用接觸角計(協和界面科學公司製、裝置名;DM-51)來測定相對於水之接觸角。
(水蒸氣穿透度)
以PET膜(東洋紡績公司製、製品名「A4100」、厚度100μm)為基材,而製得於該基材上成膜有與例1~16之各觸覺感測器用前面板的被覆層(例1~5、11~12方面係由絕緣層及撥水層所構成之層,例6~10、13~16方面係由絕緣層所構成之層)為相同構成之層的薄膜積層體1~16。
針對該薄膜積層體1~16,使用水蒸氣穿透度測定裝置(MOCON公司製、製品名「PERMATRAN-W 3/33MG」),依照JIS K7129 B法在溫度40℃且濕度100%RH之環境下測出水蒸氣穿透度。而,對積層膜之調濕係以自成膜面側起至基材側作為水蒸氣穿透之方向。
而,在該測定方法中,基材PET膜的水蒸氣穿透度一般若在20g/m2/day以上,薄膜積層體相對於水蒸氣穿透度即大上十位數,因此在評估被覆層之水蒸氣障壁性時可忽視PET膜之水蒸氣障壁性。
(平均漏洩路徑條數(n))
水蒸氣穿透度認為與絕緣層之缺陷尤其是裂紋或結晶粒界之有無及密度大有關連。因為一旦有裂紋或結晶粒界,便容易從該處滲透水蒸氣,故相較於膜之密度,係以裂紋及結晶粒界來決定水蒸氣之穿透量。因此,如以下述之方式觀察絕緣層之截面形狀,來求算裂紋及結晶粒界之條數。
分別就例2、例8、例10中之觸覺感測器用前面板2、8、10,藉由通過觸覺感測器用前面板表面之中央區域的直線,以可觀察到將該前面板於厚度方向切斷而獲得之截面的方式來製作截面試料。針對所獲得之截面試料的截面,以掃描型電子顯微鏡(日立先端科技公司製、SEM SU8020)進行截面觀察。分別於圖8顯示例2之觸覺感測器用前面板2的SEM截面照片,並於圖10顯示例10之觸覺感測器用前面板10的SEM截面照片(倍率10萬倍)。而,圖8、圖10中,右下端所示之白色直線表示100nm長。
圖8、圖10皆以絕緣層為中心表示(以標準而言,區域A:玻璃基板、區域B:絕緣層、區域C:被覆層表面(形成在撥水層或絕緣層表面的被膜區域),虛線表示各區域之邊界標準之位置)。絕緣層中被確認如縐痕者係裂紋或結晶粒界。而,裂紋推測與結晶粒界相較下其尺寸較大,但在此不特別作區別。而,例2及例10中,區域A與區域B之邊界區域相當於障壁層及高電阻層。
在絕緣層之成膜過程中,相同絕緣層之截面中的每單位面積之裂紋及結晶粒界之數量與在其絕緣層內之位 置即便多少有異仍推斷大致恆定,因此以下述方式來求算縐痕條數。
首先,將獲得之SEM截面照片進行二進制化處理。將圖8所示之SEM截面照片二進制影像顯示於圖9。以下,係以圖8及圖9之例2中的觸覺感測器用前面板2之平均漏洩路徑條數(n)為例來呈現測定方法。又,有關例8、例10亦使用同樣經二進制化處理之畫像,進行同樣操作來求算個別的平均漏洩路徑條數(n)。
圖8、圖9中,將絕緣層之2個主面之間以平行於主面之3條直線(實線)(L1、L2、L3)4等分而形成漏洩路徑計測用直線。L1、L2、L3之位置分別係從絕緣層(區域B)與被覆層(區域C)之邊界起,位在絕緣層整體之膜厚的3/4、2/4、1/4之位置。圖8、圖9、圖10中分別表示例2、例10之觸覺感測器用前面板2、10的截面中之L1、L2、L3的位置。L1、L2、L3各為1μm之長度。
在圖9中計測出與長度1μm之直線L1相交的縐痕之條數,該直線L1係設在從絕緣層之被覆層表面側之主面起位在絕緣層整體膜厚之3/4深度的位置上。圖9中,如同以箭頭表示計測有7條。
又,針對有別於該直線L1設在從絕緣層之被覆層表面側之主面起位在絕緣層整體膜厚之2/4、1/4深度之位置上的直線L2、L3,重覆進行針對上述直線L1所進行之相同操作。圖9中如同以箭頭所示,L2中有9條,L3中有4條。
並且算出針對該等3條直線L1、L2、L3所計測之 縐痕條數的平均值。將該平均值視為絕緣層中之裂紋或結晶粒界的條數即平均漏洩路徑條數(n)。在使用圖9所求出之例2之觸覺感測器用前面板2中,平均漏洩路徑條數(n)係(7+9+4)/3=6.6。同樣地分別針對例8、例10之觸覺感測器用前面板8、10計測出平均漏洩路徑條數(n)。結果顯示於表2。
一如從表2可清楚得知,在例1~9中高電阻層具有1~100MΩ/□之表面電阻值,且被覆層具有0.01~1g/m2‧day之低水蒸氣穿透度,有獲得良好的感測器感度。又,在例8之絕緣層截面中,與相對於絕緣層之膜面呈平行之長度1μm直線相交的裂紋及結晶粒界充分夠少為1.3條,由此點看來,絕緣層中裂紋及結晶粒界很少,認為有抑制從觸覺感測器用前面板1表面至玻璃基板Q1的水蒸氣穿透。
另一方面,在例10~16中,被覆層之水蒸氣穿透度超過0.01~1g/m2‧day,無法充分獲得以指尖知覺之觸覺,感測器精度差。
又,例10之絕緣層截面中,與相對於絕緣層之膜面呈平行之長度1μm直線相交的裂紋及結晶粒界多至13.3條,由此點看來,絕緣層中裂紋及結晶粒界很多,認為難以抑制從觸覺感測器用前面板1表面至玻璃基板Q1的水蒸氣穿透。此外,在例16中,表面電阻值為0.7Ω/□,以指尖知覺之觸覺變得過高,無法獲得適當的感測器感度。
1‧‧‧觸覺感測器用前面板
2‧‧‧透明基體
3‧‧‧高電阻層
4‧‧‧絕緣層
S1‧‧‧絕緣層4之高電阻層3側之面
S2‧‧‧絕緣層4中與高電阻層3側為相反側之面
S4‧‧‧觸覺感測器用前面板1之透明基體2側之面

Claims (11)

  1. 一種觸覺感測器用前面板,係在透明基體上自前述透明基體側依序積層高電阻層及具有電絕緣性之絕緣層而成者,其特徵在於:前述高電阻層之表面電阻值為1~100MΩ/□;且自前述絕緣層之前述透明基體側之面起至前述觸覺感測器用前面板之前述絕緣層側之表面為止,構成其間之層在溫度40℃且濕度100%RH下藉由JIS K7129 B法測定之水蒸氣穿透度為0.01~1g/m2‧day。
  2. 如請求項1之觸覺感測器用前面板,其中前述觸覺感測器用前面板之視感透過率在80%以上。
  3. 如請求項1或2之觸覺感測器用前面板,其中前述絕緣層係由2層以上之複層所構成。
  4. 如請求項1至3中任一項之觸覺感測器用前面板,其中前述絕緣層係以無機氧化物為主成分之層。
  5. 如請求項1至3中任一項之觸覺感測器用前面板,其中前述絕緣層係使紫外線硬化性之絕緣層形成用組成物或熱硬化性之絕緣層形成用組成物硬化而成之層。
  6. 如請求項4之觸覺感測器用前面板,其中前述絕緣層之厚度為0.05~5μm。
  7. 如請求項5之觸覺感測器用前面板,其中前述絕緣層之厚度為1~50μm。
  8. 如請求項1至7中任一項之觸覺感測器用前面板,其係具 有撥水層作為前述絕緣層側之最表層而成者。
  9. 如請求項1至8中任一項之觸覺感測器用前面板,其在前述透明基體與前述高電阻層之間夾設有障壁層。
  10. 如請求項1至9中任一項之觸覺感測器用前面板,其中前述觸覺感測器用前面板之前述絕緣層側表面之水接觸角在80度以上。
  11. 如請求項1至10中任一項之觸覺感測器用前面板,其在將前述絕緣層於厚度方向上作等間隔劃分且相對於前述絕緣層之主面呈平行的3個面中,使用在各面中央區域各配置1條之長度1μm直線來分別計測前述絕緣層中與該直線相交之裂紋及結晶粒界的合計條數(n),所計測之合計條數(n)以前述3條直線之平均計係在8條以下。
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