WO2020179376A1 - センサー装置 - Google Patents

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WO2020179376A1
WO2020179376A1 PCT/JP2020/005156 JP2020005156W WO2020179376A1 WO 2020179376 A1 WO2020179376 A1 WO 2020179376A1 JP 2020005156 W JP2020005156 W JP 2020005156W WO 2020179376 A1 WO2020179376 A1 WO 2020179376A1
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resin
glass film
adhesive layer
strain
glass
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PCT/JP2020/005156
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稲垣 淳一
毅 村重
佐藤 啓介
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日東電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor device.
  • a protective material is placed on the outermost surface (touch surface) of the electronic device to protect the device.
  • a glass plate or a plastic plate is used as the protective material (for example, Patent Document 1).
  • the glass plate is useful and frequently used because of its excellent hardness.
  • a tempered glass having strength higher than that of ordinary glass may be used for the glass plate.
  • tempered glass tends to be thick to secure strength, and if a thick protective material is used, there is a problem that the sensitivity of the strain sensor is lowered.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, the purpose is to prevent the sensitivity of the strain sensor is hindered while using a glass material as a protective material, and the glass material is The purpose is to provide a sensor device that is not easily damaged.
  • the sensor device of the present invention includes an optical laminate having a glass film, an adhesive layer, a resin layer, and an adhesive layer in this order, and a strain detection unit, and the thickness of the glass film is 20 ⁇ m to 150 ⁇ m. Is.
  • the strain detection unit is arranged on the pressure-sensitive adhesive layer side of the optical laminate.
  • the glass film and the resin layer are arranged between the glass film and the resin layer without any layer other than the adhesive layer.
  • the resin layer is a polarizing plate.
  • the elastic modulus of the resin layer at 23 ° C. is 1 GPa to 10 GPa.
  • the present invention it is possible to provide a sensor device in which the sensitivity of a strain sensor is hard to be impaired even when a glass material is used as a protective material and the glass material is not easily damaged.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the sensor device according to one embodiment of the present invention.
  • the sensor device 100 includes an optical laminate 10 including a glass film 11, an adhesive layer 12, a resin layer 13, and an adhesive layer 14 in this order, and a strain detection unit 20.
  • the strain detection unit 20 is arranged on the pressure-sensitive adhesive layer 14 side of the optical laminate 10.
  • the thickness of the glass film 11 is 20 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the glass film 11 and the resin layer 13 are arranged directly via the adhesive layer 12 (that is, without a layer other than the adhesive layer 12 being present between the glass film 11 and the resin layer 13). Is preferable.
  • the optical laminate 10 includes the glass film 11, the hardness is high.
  • the optical laminate 10 may be arranged so that the glass film 11 is the outermost surface in an electronic device including the sensor device of the present invention.
  • the optical laminate 10 including the glass film 11 it is possible to effectively protect the electronic device including the sensor device of the present invention.
  • the optical layered body 10 can prevent the glass film 11 from being damaged by providing the resin layer 13 on one side of the glass film 11, and is excellent in impact resistance and puncture resistance.
  • the glass film 11 has a function of protecting the resin layer 13. That is, in the present invention, the glass film 10 and the resin layer 13 protect each other. Therefore, it is possible to reduce the number of protective members, and it is possible to obtain a lightweight and thin optical laminate.
  • the strain detection unit 20 includes a strain sensor 21, and the strain sensor 21 reads the resistance value that changes when strain occurs in the strain detection unit 20 and detects the amount of strain.
  • the strain amount is detected by bending the strain detection unit 20 due to the external force applied from the glass film 11 side.
  • the amount of strain is ⁇ (external force) ⁇ (distance between support points) 3 ⁇ / ⁇ 48 ⁇ (modulus elastic modulus) ⁇ .
  • the sensor device of the present invention may further include any appropriate other member as long as the effect of the present invention can be obtained.
  • a liquid crystal cell a display member such as an organic light emitting display, an optical film such as a polarizing plate, and the like may be arranged between the optical laminate and the strain detection unit.
  • the optical laminate includes a glass film, an adhesive layer, a resin layer, and an adhesive layer in this order.
  • the optical layered body may further include other layers. Examples of other layers include an antireflection layer, an antiglare layer, an antistatic layer, a conductive layer and the like.
  • the thickness of the optical layered body is preferably 60 ⁇ m to 550 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the glass film includes, for example, soda-lime glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, quartz glass and the like. Further, according to the classification based on the alkali component, non-alkali glass and low alkali glass can be mentioned.
  • the content of the alkali metal component (for example, Na 2 O, K 2 O, Li 2 O) in the above glass is preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
  • the thickness of the glass film is 20 ⁇ m to 150 ⁇ m, preferably 30 ⁇ m to 150 ⁇ m, and more preferably 50 ⁇ m to 100 ⁇ m. Within such a range, it is possible to obtain an optical layered body which is excellent in flexibility, and in which the glass film does not crack and which is excellent in productivity.
  • the light transmittance of the glass film at a wavelength of 550 nm is preferably 85% or more.
  • the refractive index of the glass film at a wavelength of 550 nm is preferably 1.4 to 1.65.
  • the density of the glass film is preferably 2.3 g / cm 3 to 3.0 g / cm 3 , and more preferably 2.3 g / cm 3 to 2.7 g / cm 3 . With the glass film in the above range, a lightweight optical laminate can be obtained.
  • the glass film is a mixture of a main raw material such as silica and alumina, a defoaming agent such as sodium sulfate and antimony oxide, and a reducing agent such as carbon, which is melted at a temperature of 1400°C to 1600°C. Then, it is formed into a thin plate and then cooled.
  • a defoaming agent such as sodium sulfate and antimony oxide
  • a reducing agent such as carbon
  • the adhesive layer refers to a layer to which substances can be bound by interposing between substances. Therefore, when the adherend attached to the adhesive layer is peeled off, the adhesive layer does not have a practical adhesive force.
  • the pressure-sensitive adhesive layer is a substance that has adhesiveness at room temperature and adheres to an adherend with a light pressure. Therefore, even when the adherend attached to the pressure-sensitive adhesive layer is peeled off, the pressure-sensitive adhesive retains a practical adhesive strength. In the present invention, both the glass film and the resin layer can be effectively protected by laminating the glass film and the resin layer with an adhesive.
  • the adhesive layer is formed from any suitable adhesive.
  • the adhesive include polyester-based adhesives, polyurethane-based adhesives, polyvinyl alcohol-based adhesives, and epoxy-based adhesives. Of these, epoxy adhesives are preferable. This is because particularly good adhesion can be obtained.
  • a curable adhesive such as a thermosetting type, a photocurable type, or a moisture curable type is used as the adhesive.
  • the adhesive is a thermosetting adhesive
  • the adhesive layer can exhibit peeling resistance by being cured (solidified) by heating.
  • a photo-curable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive
  • the adhesive layer can exhibit peeling resistance by being irradiated with light such as ultraviolet light and cured.
  • the adhesive is a moisture-curable adhesive, it can be cured by reacting with moisture in the air, so that it can be cured by leaving it to exhibit peel resistance.
  • the adhesive for example, a commercially available adhesive may be used, or various curable resins may be dissolved or dispersed in a solvent to prepare an adhesive solution (or dispersion).
  • the thickness of the adhesive layer is preferably 0.1 ⁇ m to 30 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m, and further preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m. Within such a range, an optical laminate having excellent flexibility and puncture resistance can be obtained.
  • the elastic modulus of the adhesive layer at 23 ° C. is preferably 0.5 GPa to 15 GPa, more preferably 0.8 GPa to 10 GPa, and further preferably 1 GPa to 5 GPa. Within such a range, an optical laminate having excellent flexibility and puncture resistance can be obtained.
  • the elastic modulus can be measured under the following conditions using an autograph. ⁇ Method of measuring elastic modulus> Measurement temperature: 23 °C Sample size: thickness 50 ⁇ m, width 2 cm, length 15 cm Distance between chucks: 10 cm Tensile speed: 10mm/min
  • Resin Layer examples include a polarizing plate, a retardation plate, an isotropic film, and a conductive film.
  • the resin film may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • any suitable material is used as the material constituting the resin layer.
  • the material constituting the resin layer include polyolefin-based resin, cyclic olefin-based resin, polycarbonate-based resin, cellulose-based resin, polyester-based resin, polyamide-based resin, polyimide-based resin, polyether resin, and polystyrene-based resin.
  • (Meth)acrylic resin, (meth)acrylic urethane resin, polysulfone resin, acetate resin, epoxy resin, silicone resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyetherimide resin, epoxy resin examples thereof include urethane-based resin, silicone-based resin, polyvinyl alcohol (PVA)-based resin, and the like.
  • the thickness of the resin layer is preferably 5 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 30 ⁇ m to 250 ⁇ m, further preferably 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, and particularly preferably 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the elastic modulus of the resin layer at 23 ° C. is preferably 1 GPa to 10 GPa, more preferably 2 GPa to 7 GPa, and further preferably 2 GPa to 5 GPa. Within such a range, an optical laminate having excellent impact resistance and puncture resistance can be obtained.
  • the resin layer is a polarizing plate.
  • the polarizing plate includes a polarizer and a protective film arranged on at least one side of the polarizer.
  • the thickness of the polarizing plate is preferably 5 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 250 ⁇ m, further preferably 25 ⁇ m to 200 ⁇ m, and particularly preferably 25 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the thickness of the above polarizer is not particularly limited, and an appropriate thickness can be adopted according to the purpose.
  • the thickness is typically about 1 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • a thin polarizer is used, the thickness of the polarizer is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less, still more preferably 10 ⁇ m or less, and particularly preferably 6 ⁇ m or less. Is. By using such a thin polarizer, a thin optical laminate can be obtained.
  • the above-mentioned polarizer preferably exhibits absorption dichroism at any wavelength of 380 nm to 780 nm.
  • the single transmittance of the polarizer is preferably 40.0% or more, more preferably 41.0% or more, further preferably 42.0% or more, particularly preferably 43.0% or more.
  • the polarization degree of the polarizer is preferably 99.8% or more, more preferably 99.9% or more, and further preferably 99.95% or more.
  • the above-mentioned polarizer is an iodine-based polarizer.
  • the polarizer may be composed of a polyvinyl alcohol resin (hereinafter, referred to as “PVA resin”) film containing iodine.
  • PVA resin polyvinyl alcohol resin
  • any suitable resin can be adopted as the PVA-based resin that forms the PVA-based resin film.
  • suitable resin include polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer.
  • Polyvinyl alcohol is obtained by saponification of polyvinyl acetate.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer is obtained by saponifying the ethylene-vinyl acetate copolymer.
  • the degree of saponification of the PVA resin is usually 85 mol% to 100 mol%, preferably 95.0 mol% to 99.95 mol%, more preferably 99.0 mol% to 99.93 mol%. Is.
  • the degree of saponification can be determined according to JIS K 6726-1994. By using a PVA-based resin having such a degree of saponification, a polarizer having excellent durability can be obtained. If the degree of saponification is too high, gelation may occur.
  • the average degree of polymerization of the PVA-based resin can be appropriately selected according to the purpose.
  • the average degree of polymerization is usually 1000 to 10000, preferably 1200 to 5000, and more preferably 1500 to 4500.
  • the average degree of polymerization can be determined according to JIS K 6726-1994.
  • Examples of the method for producing the above polarizer include a method of stretching and dyeing a PVA-based resin film alone (I), a method of stretching and dyeing a laminate (i) having a resin substrate and a polyvinyl alcohol-based resin layer ( II) and the like. Since the method (I) is a well-known and commonly used method in the art, detailed description thereof will be omitted.
  • a laminate (i) having a resin base material and a polyvinyl alcohol-based resin layer formed on one side of the resin base material is stretched and dyed on the resin base material. And the step of producing a polarizer.
  • the laminate (i) can be formed by applying and drying a coating liquid containing a polyvinyl alcohol-based resin on a resin base material. Further, the laminate (i) may be formed by transferring a polyvinyl alcohol-based resin film onto a resin base material. Details of the production method (II) are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-73580, which is incorporated herein by reference.
  • any appropriate resin film can be adopted as the protective film.
  • the material for forming the protective film include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), cellulose resins such as triacetyl cellulose (TAC), cycloolefin resins such as norbornene resins, and olefin resins such as polyethylene and polypropylene.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET)
  • cellulose resins such as triacetyl cellulose (TAC)
  • cycloolefin resins such as norbornene resins
  • olefin resins such as polyethylene and polypropylene.
  • resins and (meth)acrylic resins include resins and (meth)acrylic resins.
  • the "(meth) acrylic resin” refers to an acrylic resin and / or a methacrylic resin.
  • a (meth)acrylic resin having a glutarimide structure is used as the (meth)acrylic resin.
  • the (meth)acrylic resin having a glutarimide structure (hereinafter, also referred to as glutarimide resin) is disclosed in, for example, JP-A-2006-309033, JP-A-2006-317560, JP-A-2006-328329, and JP-A-2006-328329. No. 2006-328334, No. 2006-337491, No. 2006-337492, No. 2006-337493, No. 2006-337569, No. 2007-009182, No. 2009- It is described in JP-A-161744 and JP-A-2010-284840. These statements are incorporated herein by reference.
  • the protective film and the polarizer are laminated via any suitable adhesive layer.
  • the resin base material used in the production of the polarizer may be peeled off before or after laminating the protective film and the polarizer.
  • the thickness of the protective film is preferably 4 ⁇ m to 250 ⁇ m, more preferably 5 ⁇ m to 150 ⁇ m, further preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, and particularly preferably 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the elastic modulus of the protective film at 23 ° C. is preferably 1 GPa to 10 GPa, more preferably 2 GPa to 7 GPa, and further preferably 2 GPa to 5 GPa. Within such a range, an optical laminate having excellent impact resistance and puncture resistance can be obtained.
  • the adhesive layer is formed of any appropriate adhesive.
  • a pressure-sensitive adhesive for example, a pressure-sensitive adhesive having an acrylic polymer, a silicone-based polymer, polyester, polyurethane, polyamide, polyether, a fluorine-based or rubber-based polymer as a base polymer is used.
  • Acrylic adhesives are preferably used. This is because the acrylic pressure-sensitive adhesive has excellent optical transparency, exhibits appropriate wettability, cohesiveness, and adhesive property of adhesion, and can be excellent in weather resistance and heat resistance.
  • an acrylic pressure-sensitive adhesive made of an acrylic polymer having 4 to 12 carbon atoms is preferable.
  • the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is preferably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m to 80 ⁇ m, and further preferably 3 ⁇ m to 50 ⁇ m. Within such a range, an optical laminate having excellent flexibility and excellent impact resistance and puncture resistance can be obtained.
  • the elastic modulus at 23° C. of the pressure-sensitive adhesive layer is preferably 0.00001 GPa to 10 GPa, more preferably 0.001 GPa to 8 GPa, and further preferably 0.001 GPa to 5 GPa. Within such a range, an optical laminate having excellent flexibility and excellent impact resistance and puncture resistance can be obtained.
  • the strain detection unit detects the strain generated by an external force applied to the surface (the surface opposite to the strain detection unit) of the optical laminate laminated on the strain detection unit.
  • the strain sensing unit may have any suitable configuration as long as it has such a function.
  • the strain detection unit 20 has at least one strain sensor 21. More specifically, the strain detection unit 20 includes a transparent substrate 22 and a strain sensor 21 arranged on at least one side of the transparent substrate 22. When the strain sensors 21 are arranged on both sides of the transparent substrate 23, the strain sensor 21 arranged on one side and the strain sensor 21 arranged on the other side face each other via the transparent substrate 23. It is preferable.
  • the strain sensor 21 is arranged on the transparent substrate 22 in any suitable form.
  • the strain sensors 21 are arranged in a grid pattern, for example.
  • the strain sensor comprises a strain gauge formed of a transparent material.
  • the strain gauge utilizes the fact that the resistance value peculiar to the metal material changes when the metal material is compressed/expanded, and detects the change in the resistance value to measure the strain.
  • the strain gauge may be formed of a plurality of nanostructures such as a nanomesh structure and a nanowire structure.
  • a material forming the strain gauge a material having a low gauge factor is preferably used.
  • the strain gauge ratio is a characteristic peculiar to the material constituting the strain gauge, and represents the sensitivity of the material to strain.
  • the strain amount ⁇ is represented by the formula of (resistance change amount/gauge resistance)/gauge ratio, and a material having a lower gauge ratio has higher sensitivity to strain. Examples of the material constituting the strain gauge include Cu, Ni, Cr, and alloys thereof.
  • the strain detection unit may include a detection / processing circuit connected to the strain sensor via wiring.
  • the detection/processing circuit can correlate the change in resistance value with the magnitude of the external force applied to the surface of the optical laminate, based on the signal from the strain sensor that has detected the change in resistance value of the strain gauge.
  • strain detection unit Details of the strain detection unit are described, for example, in US Patent Application Publication No. 2017/0075465. The entire description of the publication is incorporated herein by reference.
  • Example 1 A glass film (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., trade name “OA-10G”, thickness: 50 ⁇ m) and a polyethylene terephthalate film (manufactured by Toray Co., Ltd., trade name “Lumirror S10", thickness: 100 ⁇ m, elastic modulus: 4 GPa) are used. It laminated
  • Example 2 A sensor device was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the glass film was 100 ⁇ m.
  • Example 1 A sensor device was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the glass film was 300 ⁇ m.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1 except that the adhesive layer constituting the laminate A was a pressure-sensitive adhesive layer (manufactured by Nitto Denko Corporation, acrylic pressure-sensitive adhesive, trade name “LUCIACS CS9861UAS”, pressure-sensitive adhesive layer thickness: 25 ⁇ m). I got a sensor device.
  • a pressure-sensitive adhesive layer manufactured by Nitto Denko Corporation, acrylic pressure-sensitive adhesive, trade name “LUCIACS CS9861UAS”, pressure-sensitive adhesive layer thickness: 25 ⁇ m.

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Abstract

保護材としてガラス材を用いながらもひずみセンサーの感度が阻害されがたく、かつ、当該ガラス材が破損し難いセンサー装置を提供する。 本発明のセンサー装置は、ガラスフィルムと、接着剤層と、樹脂層と、粘着剤層とをこの順に有する光学積層体と、ひずみ検知ユニットとを備え、該ガラスフィルムの厚みが、20μm~150μmである。1つの実施形態においては、上記ひずみ検知ユニットが、上記光学積層体の上記粘着剤層側に配置されている。

Description

センサー装置
 本発明は、センサー装置に関する。
 近年、タッチパネルを搭載した電子デバイスが普及している。このような電子デバイスの1つとして、ひずみセンサーが搭載された電子デバイスが検討されており、当該電子デバイスにおいては、ひずみセンサーにより、タッチ位置が検出される。
 一方、電子デバイスの最表面(タッチ面)は、多くの場合、デバイス保護のために保護材が配置されている。保護材としては、ガラス板やプラスチック板が使用されている(例えば、特許文献1)。特に、ガラス板は、硬度に優れる点で有用であり多用されている。また、ガラス板には、通常のガラスよりも強度を増した強化ガラスが使用されることもある。しかしながら、強化ガラスは強度確保のために厚くなる傾向にあり、厚い保護材を使用すると、上記ひずみセンサーの感度を低下させるという問題がある。
特開2010-164938号公報
 本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、保護材としてガラス材を用いながらもひずみセンサーの感度が阻害されがたく、かつ、当該ガラス材が破損し難いセンサー装置を提供することにある。
 本発明のセンサー装置は、ガラスフィルムと、接着剤層と、樹脂層と、粘着剤層とをこの順に有する光学積層体と、ひずみ検知ユニットとを備え、該ガラスフィルムの厚みが、20μm~150μmである。
 1つの実施形態においては、上記ひずみ検知ユニットが、上記光学積層体の上記粘着剤層側に配置されている。
 1つの実施形態においては、上記ガラスフィルムと上記樹脂層とが、該ガラスフィルムと該樹脂層との間に上記接着剤層以外の層を存在させることなく、配置されている。
 1つの実施形態においては、上記樹脂層が、偏光板である。
 1つの実施形態においては、上記樹脂層の23℃における弾性率が、1GPa~10GPaである。
 本発明によれば、保護材としてガラス材を用いながらもひずみセンサーの感度が阻害されがたく、かつ、当該ガラス材が破損し難いセンサー装置を提供することができる。
本発明のひとつの実施形態によるセンサー装置の概略断面図である。
A.センサー装置の全体構成
 図1は、本発明のひとつの実施形態によるセンサー装置の概略断面図である。このセンサー装置100は、ガラスフィルム11と、接着剤層12と、樹脂層13と、粘着剤層14とをこの順に備える光学積層体10と、ひずみ検知ユニット20とを備える。ひずみ検知ユニット20は、光学積層体10の粘着剤層14側に配置される。ガラスフィルム11の厚みは、20μm~150μmである。ガラスフィルム11と樹脂層13とは、接着剤層12を介して直接(すなわち、ガラスフィルム11と樹脂層13との間に接着剤層12以外の層を存在させることなく)、配置されていることが好ましい。
 光学積層体10は、ガラスフィルム11を備えるため、硬度が高い。光学積層体10は、本発明のセンサー装置を備える電子デバイスにおいて、ガラスフィルム11が最表面となるようにして配置され得る。ガラスフィルム11を備える光学積層体10を用いれば、本発明のセンサー装置を備える電子デバイスを有効に保護することができる。また、光学積層体10は、ガラスフィルム11の一方の側に樹脂層13を備えることにより、ガラスフィルム11の破損が防止され得、耐衝撃性および耐突き刺し性に優れる。本発明においては、ガラスフィルム11の表面に与えられた衝撃を、樹脂層13側に有効に逃がすことができるため、上記のように耐衝撃性に優れると考えられる。また、ガラスフィルム11は、樹脂層13を保護する機能を有する。すなわち、本発明においては、ガラスフィルム10と樹脂層13とがそれぞれ互いを保護する。そのため、保護用部材を減らすことが可能となり、軽量かつ薄型の光学積層体を得ることができる。
 さらに、本発明においては、薄型のガラスフィルム11を採用し得るため、ひずみ検知ユニット20の検知感度が阻害されがたい。ひずみ検知ユニット20は、ひずみセンサー21を備え、ひずみセンサー21は、ひずみ検知ユニット20にひずみが発生した際に変化する抵抗値を読み取り、ひずみ量を検出する。実際には、ガラスフィルム11側から加えられた外力により、ひずみ検知ユニット20がたわむことでひずみ量が検出される。一般に、2点支持のサンプル(ガラスフィルム)の中央に外力が加わったと仮定した場合、ひずみ量は、{(外力)×(支持点間距離)}/{48×(サンプルの弾性率)×(断面二次モーメント)}の式で表され、さらにこの時の断面二次モーメントは、{(サンプル奥行き)×(サンプル厚み)}/12で表され、サンプルの厚みの3乗に比例する。すなわち、ひずみ量は、サンプル(ガラスフィルム)の厚みの3乗に反比例する。本発明においては、樹脂層との組み合わせにより、薄型のガラスフィルムを使用することが可能となり、その結果、ひずみ検知ユニットの感度が阻害されがたいセンサー装置を提供することができる。
 図示していないが、本発明のセンサー装置は、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切なその他の部材をさらに備え得る。例えば、光学積層体とひずみ検知ユニットとの間に、液晶セル、有機発光ディスプレイ等のディスプレイ用部材、偏光板等の光学フィルム等が配置され得る。
B.光学積層体
 上記のとおり、光学積層体は、ガラスフィルムと、接着剤層と、樹脂層と、粘着剤層とをこの順に備える。光学積層体は、その他の層をさらに備え得る。その他の層としては、例えば、反射防止層、防眩層、帯電防止層、導電層等が挙げられる
 光学積層体の厚みは、好ましくは60μm~550μmであり、さらに好ましくは100μm~300μmである。
B-1.ガラスフィルム
 上記ガラスフィルムは、任意の適切なものが採用され得る。上記ガラスフィルムは、組成による分類によれば、例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス等が挙げられる。また、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスが挙げられる。上記ガラスのアルカリ金属成分(例えば、NaO、KO、LiO)の含有量は、好ましくは15重量%以下であり、さらに好ましくは10重量%以下である。
 上記ガラスフィルムの厚みは、20μm~150μmであり、好ましくは30μm~150μmであり、より好ましくは50μm~100μmである。このような範囲であれば、フレキシブル性に優れ、かつ、ガラスフィルムが割れがたく生産性に優れる光学積層体を得ることができる。
 上記ガラスフィルムの波長550nmにおける光透過率は、好ましくは85%以上である。上記ガラスフィルムの波長550nmにおける屈折率は、好ましくは1.4~1.65である。
 上記ガラスフィルムの密度は、好ましくは2.3g/cm~3.0g/cmであり、さらに好ましくは2.3g/cm~2.7g/cmである。上記範囲のガラスフィルムであれば、軽量の光学積層体が得られる。
 上記ガラスフィルムの成形方法は、任意の適切な方法が採用され得る。代表的には、上記ガラスフィルムは、シリカやアルミナ等の主原料と、芒硝や酸化アンチモン等の消泡剤と、カーボン等の還元剤とを含む混合物を、1400℃~1600℃の温度で溶融し、薄板状に成形した後、冷却して作製される。上記ガラスフィルムの成形方法としては、例えば、スロットダウンドロー法、フュージョン法、フロート法等が挙げられる。これらの方法によって板状に成形されたガラスフィルムは、薄板化したり、平滑性を高めたりするために、必要に応じて、フッ酸等の溶剤により化学研磨されてもよい。
B-2.接着剤層
 本明細書において、接着剤層とは、物質の間に介在することによって物質を結合することのできる層をいう。したがって、接着剤層に貼着した被着体を剥離した場合には、該接着剤層は実用的な接着力を有さない。一方、粘着剤層とは、常温で接着性を有し、軽い圧力で被着体に接着する物質をいう。したがって、粘着剤層に貼着した被着体を剥離した場合にも、該粘着剤は実用的な粘着力を保持する。本発明においては、ガラスフィルムと樹脂層とを接着剤を介して積層することにより、ガラスフィルムおよび樹脂層の両方を有効に保護することができる。
 上記接着剤層は、任意の適切な接着剤から形成される。接着剤としては、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、エポキシ系接着剤が挙げられる。なかでも、エポキシ系接着剤が好ましい。特に良好な密着性が得られるからである。
 1つの実施形態においては、接着剤として熱硬化型、光硬化型、湿気硬化型等の硬化型接着剤が用いられる。上記接着剤が熱硬化型接着剤である場合、接着剤層は、加熱して硬化(固化)することにより剥離抵抗力を発揮し得る。また、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤である場合は、接着剤層は、紫外線等の光を照射して硬化することにより剥離抵抗力を発揮し得る。また、上記接着剤が湿気硬化型接着剤である場合は、空気中の水分等と反応して硬化し得るので、放置することによっても硬化して剥離抵抗力を発揮し得る。
 上記接着剤は、例えば、市販の接着剤を使用してもよく、各種硬化型樹脂を溶媒に溶解または分散し、接着剤溶液(または分散液)として調製してもよい。
 上記接着剤層の厚みは、好ましくは0.1μm~30μmであり、より好ましくは0.5μm~20μmであり、さらに好ましくは1μm~10μmである。このような範囲であれば、可撓性に優れ、かつ、耐突刺性に優れる光学積層体を得ることができる。
 上記接着剤層の23℃における弾性率は、好ましくは0.5GPa~15GPaであり、より好ましくは0.8GPa~10GPaであり、さらに好ましくは1GPa~5GPaである。このような範囲であれば、可撓性に優れ、かつ、耐突刺性に優れる光学積層体を得ることができる。本明細書において、弾性率は、オートグラフを用いて、下記の条件にて測定することができる。
<弾性率測定方法>
測定温度:23℃
サンプルサイズ:厚み50μm、幅2cm、長さ15cm
チャック間距離:10cm
引張速度:10mm/min
B-3.樹脂層
 上記樹脂層としては、偏光板、位相差板、等方性フィルム、導電性フィルム等が挙げられる。樹脂フィルムは、単層構成であってもよく、多層構成であってもよい。
 上記樹脂層を構成する材料としては、任意の適切な材料が用いられる。上記樹脂層を構成する材料としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、(メタ)アクリルウレタン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、アセテート系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂等が挙げられる。
 上記樹脂層の厚みは、好ましくは5μm~300μmであり、より好ましくは30μm~250μmであり、さらに好ましくは50μm~200μmであり、特に好ましくは50μm~100μmである。
 上記樹脂層の23℃における弾性率は、好ましくは1GPa~10GPaであり、より好ましくは2GPa~7GPaであり、さらに好ましくは2GPa~5GPaある。このような範囲であれば、耐衝撃性および耐突刺性に優れる光学積層体を得ることができる。
B-3-1.偏光板
 1つの実施形態においては、上記のとおり、樹脂層は偏光板である。偏光板は、偏光子と該偏光子の少なくとも片側に配置された保護フィルムとを備える。偏光板の厚みは、好ましくは5μm~300μmであり、より好ましくは10μm~250μmであり、さらに好ましくは25μm~200μmであり、特に好ましくは25μm~150μmである。
(偏光子)
 上記偏光子の厚みは特に制限されず、目的に応じて適切な厚みが採用され得る。当該厚みは、代表的には、1μm~80μm程度である。1つの実施形態においては、薄型の偏光子が用いられ、当該偏光子の厚みは、好ましくは20μm以下であり、より好ましくは15μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下であり、特に好ましくは6μm以下である。このように薄い偏光子を用いることにより、薄型の光学積層体を得ることができる。
 上記偏光子は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、好ましくは40.0%以上、より好ましくは41.0%以上、さらに好ましくは42.0%以上、特に好ましくは43.0%以上である。偏光子の偏光度は、好ましくは99.8%以上であり、より好ましくは99.9%以上であり、さらに好ましくは99.95%以上である。
 好ましくは、上記偏光子は、ヨウ素系偏光子である。より詳細には、上記偏光子は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」と称する)フィルムから構成され得る。
 上記PVA系樹脂フィルムを形成するPVA系樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン-ビニルアルコール共重合体は、エチレン-酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、通常85モル%~100モル%であり、好ましくは95.0モル%~99.95モル%であり、さらに好ましくは99.0モル%~99.93モル%である。ケン化度は、JIS K 6726-1994に準じて求めることができる。このようなケン化度のPVA系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光子が得られ得る。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。
 PVA系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。平均重合度は、通常1000~10000であり、好ましくは1200~5000であり、さらに好ましくは1500~4500である。なお、平均重合度は、JIS K 6726-1994に準じて求めることができる。
 上記偏光子の製造方法としては、例えば、PVA系樹脂フィルム単体を延伸、染色する方法(I)、樹脂基材とポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体(i)を延伸、染色する方法(II)等が挙げられる。方法(I)は、当業界で周知慣用の方法であるため、詳細な説明は省略する。上記製造方法(II)は、好ましくは、樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体(i)を延伸、染色して、該樹脂基材上に偏光子を作製する工程を含む。積層体(i)は、樹脂基材上にポリビニルアルコール系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥して形成され得る。また、積層体(i)は、ポリビニルアルコール系樹脂膜を樹脂基材上に転写して形成されてもよい。上記製造方法(II)の詳細は、例えば、特開2012-73580号公報に記載されており、この公報は、本明細書に参考として援用される。
(保護フィルム)
 上記保護フィルムとしては、任意の適切な樹脂フィルムが採用され得る。保護フィルムの形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。
 1つの実施形態においては、上記(メタ)アクリル系樹脂として、グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が用いられる。グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂(以下、グルタルイミド樹脂とも称する)は、例えば、特開2006-309033号公報、特開2006-317560号公報、特開2006-328329号公報、特開2006-328334号公報、特開2006-337491号公報、特開2006-337492号公報、特開2006-337493号公報、特開2006-337569号公報、特開2007-009182号公報、特開2009-161744号公報、特開2010-284840号公報に記載されている。これらの記載は、本明細書に参考として援用される。
 上記保護フィルムと上記偏光子とは、任意の適切な接着剤層を介して積層される。偏光子作製時に用いた樹脂基材は、保護フィルムと偏光子とを積層する前、あるいは、積層した後に、剥離され得る。
 上記保護フィルムの厚みは、好ましくは4μm~250μmであり、より好ましくは5μm~150μmであり、さらに好ましくは10μm~100μmであり、特に好ましくは10μm~50μmである。
 上記保護フィルムの23℃における弾性率は、好ましくは1GPa~10GPaであり、より好ましくは2GPa~7GPaであり、さらに好ましくは2GPa~5GPaある。このような範囲であれば、耐衝撃性および耐突刺性に優れる光学積層体を得ることができる。
B-4.粘着剤層
 上記粘着剤層は、任意の適切な粘着剤から形成される。粘着剤としては、例えば、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとする粘着剤が用いられる。好ましくは、アクリル系粘着剤が用いられる。アクリル系粘着剤は、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れ得るからである。特に、炭素数が4~12のアクリル系ポリマーよりなるアクリル系粘着剤が好ましい。
 上記粘着剤層の厚みは、好ましくは1μm~100μmであり、より好ましくは3μm~80μmであり、さらに好ましくは3μm~50μmである。このような範囲であれば、可撓性に優れ、かつ、耐衝撃性および耐突刺性に優れる光学積層体を得ることができる。
 上記粘着剤層の23℃における弾性率は、好ましくは0.00001GPa~10GPaであり、より好ましくは0.001GPa~8GPaであり、さらに好ましくは0.001GPa~5GPaである。このような範囲であれば、可撓性に優れ、かつ、耐衝撃性および耐突刺性に優れる光学積層体を得ることができる。
C.ひずみ検知ユニット
 ひずみ検知ユニットは、該ひずみ検知ユニットに積層される上記光学積層体の表面(ひずみ検知ユニットとは反対側の面)に加えられた外力により生じる歪みを検知するものである。このような機能を有する限りにおいて、上記ひずみ検知ユニットは、任意適切な構成であり得る。
 1つの実施形態においては、図1に示すように、ひずみ検知ユニット20は、少なくともひとつのひずみセンサー21を有する。より詳細には、ひずみ検知ユニット20は、透明基板22と、透明基板22の少なくとも片側に配置されたひずみセンサー21を有する。透明基板23の両側にひずみセンサー21が配置される場合、一方の面に配置されたひずみセンサー21と他方の面に配置されたひずみセンサー21は、それぞれ、透明基板23を介して対向していることが好ましい。透明基板22上、ひずみセンサー21は、任意の適切な形態で配置される。ひずみセンサー21は、例えば、グリッド状に配置される。
 1つの実施形態において、ひずみセンサーは、透明材料で形成されたひずみゲージを含む。ひずみゲージは、金属材料を圧縮/伸張した際に、その金属材料に固有の抵抗値が変化することを利用し、その抵抗値の変化を検知してひずみを測定するものである。ひずみゲージは、ナノメッシュ構造、ナノワイヤ構造等の複数のナノ構造で形成され得る。ひずみゲージを構成する材料として、ゲージ率の低い材料が好ましく用いられる。歪みゲージ率とは、ひずみゲージを構成する材料固有の特性であり、当該材料のひずみに対する感度を表す。ひずみ量εは、(抵抗変化量/ゲージ抵抗)/ゲージ率の式で表され、ゲージ率の低い材料ほどひずみに対する感度が高い。ひずみゲージを構成する材料としては、例えば、Cu、Ni、Cr、およびこれらの合金等が挙げられる。
 図示していないが、ひずみ検知ユニットは、配線を介してひずみセンサーと接続された検知・処理回路を含み得る。検知・処理回路は、ひずみゲージの抵抗値変化を検出したひずみセンサーからの信号に基づいて、当該抵抗値変化と、光学積層体の表面に加えられた外力の大きさとを関係づけることができる。
 ひずみ検知ユニットの詳細は、例えば、米国特許出願公開第2017/0075465号明細書に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。また、実施例において、特に明記しない限り、「部」および「%」は重量基準である。
[製造例1]
(接着剤の調製)
 エポキシ系樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「セロキサイド2021P」、)、エポキシ系樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「EHPE3150」)、オキセタン系樹脂(東亜合成社製、商品名「アロンオキセタン OXT-221」)、エポキシ基末端カップリング剤(信越化学工業社製、商品名「KBM-403」)、及び重合開始剤(サンアプロ株式会社製CPI101A サンアプロ株式会社製)を、60:10:20:4:2の割合で混合して、紫外線硬化性の接着剤を準備した。
[実施例1]
 ガラスフィルム(日本電気硝子社製、商品名「OA-10G」、厚み:50μm)と、ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製、商品名「ルミラーS10」、厚み:100μm、弾性率:4GPa)とを、製造例1で調整した接着剤を介して積層した。得られた積層体に、紫外線(積算光量:300mJ/cm)を照射して、ガラスフィルム/接着剤層(厚み:1μm、弾性率:1GPa)/樹脂層(PET)とから構成される積層体Aを得た。
 上記積層体Aの樹脂層(PET)側に、粘着フィルム(日東電工社製、商品名「LUCIACS CS9861UAS」、粘着層厚み:25μm)を積層して積層体Bを得た。
 次に、スマートフォン(アップル社製、商品名「i-phone X」)にて、液晶パネルの上側に有るフィルムを剥がし、上記積層体Bを粘着層を介して液晶パネルに実装した。
 なお、弾性率は、オートグラフ(島津製作所社製、商品名「AG-IS」)を用いて、以下の条件により測定した。
 <弾性率測定方法>
測定温度:23℃
サンプルサイズ:厚み50μm、幅2cm、長さ15cm
チャック間距離:10cm
引張速度:10mm/min
[実施例2]
 ガラスフィルムの厚みを100μmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてセンサー装置を得た。
[比較例1]
 ガラスフィルムの厚みを300μmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてセンサー装置を得た。
[比較例2]
 積層体Aを構成する接着剤層を粘着剤層(日東電工社製、アクリル系粘着剤、商品名「LUCIACS CS9861UAS」、粘着層厚み:25μm)としたこと以外は、実施例1と同様にしてセンサー装置を得た。
<評価>
 実施例および比較例で得られたセンサー装置を以下の評価に供した。結果を表1に示す。
1、感度
 スマートフォンに実装した積層体Bのガラス表面を指で押し、ディスプレイが反応する場合を「〇」、反応が遅延する、あるいは反応しない場合を「×」とした。なお、ディスプレイ画面を視認出来る様に、簡易的に1枚の偏光板(日東電工社製、商品名「NPF SEG1425DU」)を視認側(ガラス上)にかざして確認を行った。
2、耐衝撃性
 スマートフォンに実装した積層体Bのガラス表面に対して、100gの鉄球を高さ50mmから落下させた時、ガラスフィルムあるいはディスプレイ画面が割れない場合を「〇」、割れる場合を「×」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 10         光学積層体
 11         ガラスフィルム
 12         接着剤層
 13         樹脂層
 20         ひずみ検知ユニット
 100        センサー装置
 

Claims (5)

  1.  ガラスフィルムと、接着剤層と、樹脂層と、粘着剤層とをこの順に有する光学積層体と、
     ひずみ検知ユニットとを備え、
     該ガラスフィルムの厚みが、20μm~150μmである、
     センサー装置。
  2.  前記ひずみ検知ユニットが、前記光学積層体の前記粘着剤層側に配置されている、請求項1に記載のセンサー装置。
  3.  前記ガラスフィルムと前記樹脂層とが、該ガラスフィルムと該樹脂層との間に前記接着剤層以外の層を存在させることなく、配置されている、請求項1または2に記載のセンサー装置。
  4.  前記樹脂層が、偏光板である、請求項1から3のいずれかに記載のセンサー装置。
  5.  前記樹脂層の23℃における弾性率が、1GPa~10GPaである、請求項1から4のいずれかに記載のセンサー装置。

     
     
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