CN105556268B - 按压检测装置和按压检测触摸面板 - Google Patents
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Abstract
一种按压检测装置,其具有:被加压构件,所述被加压构件具有接触面,所述接触面通过与加压机构接触而被施加压力;高分子压电构件,所述高分子压电构件被配置在上述被加压构件的与上述接触面相反的一侧,在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上;固化性树脂层,所述固化性树脂层包含选自常温固化性树脂、热固性树脂和活性能量射线固化树脂中的至少一种,以与上述高分子压电构件的表面的至少一部分接触的方式配置;以及,电极,所述电极以与上述高分子压电构件的表面和上述固化性树脂层的表面的至少一部分接触的方式配置。
Description
技术领域
本发明涉及按压检测装置和按压检测触摸面板。
背景技术
作为压电材料,以往多使用作为陶瓷材料的PZT(PbZrO3-PbTiO3系固溶体),但由于PZT含有铅,所以逐渐使用了环境负担小、且富于柔软性的高分子压电构件。
目前已知的高分子压电构件为以尼龙11、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚脲、聚偏二氟乙烯(β型)(PVDF)、和偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))(75/25)等为代表的极化型高分子。
近年来,除了上述的高分子压电构件以外,还着眼于使用多肽、聚乳酸等具有光学活性的高分子。已知聚乳酸类高分子仅通过机械性的拉伸操作即呈现压电性。
在具有光学活性的高分子中,聚乳酸这样的高分子结晶的压电性是由存在于螺旋轴方向的C=O键的永久偶极子所产生的。尤其是,对于聚乳酸而言,侧链相对于主链的体积分率小,每单位体积的永久偶极子的比例大,即使在具有螺旋手性的高分子中,也可以说是理想的高分子。
已知仅通过拉伸处理即呈现压电性的聚乳酸不需要极化处理,压电系数历经数年而不减少。
作为包含聚乳酸的高分子压电构件,报道了由于具有聚乳酸、所以压电常数d14大、透明性优异的高分子压电构件(例如,参照日本专利第4934235号公报、国际公开第2010/104196号)。
作为将聚乳酸类高分子用作高分子压电构件的装置,例如,提出了具有由聚乳酸制作的压电片材的按压检测触摸面板(例如,参照国际公开第2010/143528号、国际公开第2011/125408号、国际公开第2012/049969号、国际公开第2011/138903号)。按压检测触摸面板不仅能检测触摸面板上的二维位置信息,而且能检测按压到触摸面板面的压力,因此,可将触摸面板的操作方法扩展至三维。
发明内容
发明所要解决的课题
对于能够在按压检测触摸面板的构成构件即按压检测装置(压电设备的一例)中应用的高分子压电构件而言,对热敏感,有时在温度的作用下而发生变形·改性。尤其是,对于高分子压电构件而言,为了呈现压电性,需要使分子链在一个方向上取向,因此,与一般的双轴拉伸膜相比,因热而导致的向一个方向的变形非常大,在实际应用于按压检测装置时,存在以下记载的课题,这通过本发明的发明人们的研究已然明确。
此处,对于按压检测装置而言,从在按压检测装置内的高分子压电构件周边形成的电极导出电信号时,例如,有时使用与该电极电连接的引出电极。而且,为了使引出电极与上述电极导通,需要使用ACF(各向异性导电膜)等、向两电极间施加高热。
因此,当将高分子压电构件应用于电极周边时,高分子压电构件可能在连接引出电极的热的作用下发生变形·改性。
虽然也可在高分子压电构件的连接电极的相反面上配置抑制变形的增强板(玻璃钢板、聚酰亚胺等),但抑制变形·改性的效果不充分。
另外,在高分子压电材料周边形成的电极有时根据目的而形成为精密的电极图案。该情况下,在连接引出电极的热、在其他触摸面板制造工序中的热的作用下,高分子压电构件发生变形·变化,精密的电极图案的位置产生偏移,或电极无法追从高分子压电构件的变形·变化,而发生破损,由此导致设备无法正常发挥功能。
因此,对于应用高分子压电构件的按压检测装置来说,例如,考虑到上述那样的施加高热的情况,需要在耐热性较高的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三乙酰纤维素(TAC)、聚酰亚胺(PI)等膜、玻璃等基材上形成电极、接着将形成有电极的基材与高分子压电构件粘接而制造。
然而,该情况下,需要形成层叠体(在PET等膜、玻璃等基材上形成有电极)的工序,因此,按压检测装置的制造工序变得复杂。
另外,由于包括PET等膜、玻璃等基材、粘接层,所以按压检测装置变厚,另外由此导致在要求透明性的用途中存在光学特性变差这样的问题。
因此,鉴于上述情况,本发明的目的在于提供一种制造工序简单、并且厚度薄的按压检测装置。
用于解决课题的手段
本发明人发现,在按压检测装置中,通过在规定的位置配置固化性树脂层,可提供一种制造工序简单、并且厚度薄的按压检测装置,基于上述见识而完成了本发明。
即,用于解决上述课题的具体手段如下所述。
<1>一种按压检测装置,其具有:
被加压构件,所述被加压构件具有接触面,所述接触面通过与加压机构接触而被施加压力;
高分子压电构件,所述高分子压电构件被配置在上述被加压构件的与上述接触面相反的一侧,在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上;
固化性树脂层,所述固化性树脂层包含选自常温固化性树脂、热固性树脂和活性能量射线固化树脂中的至少一种,以与上述高分子压电构件的表面的至少一部分接触的方式配置;以及
电极,所述电极以与上述高分子压电构件的表面和上述固化性树脂层的表面的至少一部分接触的方式配置。
<2>如<1>所述的按压检测装置,其中,上述固化性树脂层包含羰基,并且包含三维交联结构。
<3>如<1>或<2>所述的按压检测装置,其中,具有位置检测构件。
<4>如<1>~<3>中任一项所述的按压检测装置,其中,在上述被加压构件与上述高分子压电构件之间,配置有粘接层。
<5>如<3>所述的按压检测装置,其中,在上述位置检测构件与上述高分子压电构件之间,配置有粘接层。
<6>如<1>~<5>中任一项所述的按压检测装置,其中,上述高分子压电构件的重复单元结构具有选自羰基和氧基中的至少1种官能团。
<7>如<1>~<6>中任一项所述的按压检测装置,其中,上述高分子压电构件包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性(helical chiral)高分子,利用微波透过型分子取向计测定的将基准厚度设定为50μm时的标准化分子取向MORc为2.0~10.0,相对于可见光的内部雾度为50%以下,并且,上述标准化分子取向MORc与上述高分子压电构件的利用DSC法测得的结晶度的积为25~700。
<8>如<7>所述的按压检测装置,其中,上述内部雾度为5%以下。
<9>如<7>或<8>所述的按压检测装置,其中,上述内部雾度为2.0%以下。
<10>如<7>~<9>中任一项所述的按压检测装置,其中,上述内部雾度为1.0%以下。
<11>如<7>所述的按压检测装置,其中,上述螺旋手性高分子为聚乳酸类高分子,该聚乳酸类高分子具有包含下述式(1)所表示的重复单元的主链。
<12>如<7>或<11>所述的按压检测装置,其中,上述螺旋手性高分子的光学纯度为95.00%ee以上。
<13>如<7>、<11>和<12>中任一项所述的按压检测装置,其中,对于上述高分子压电构件而言,上述螺旋手性高分子的含量为80质量%以上。
<14>如<1>~<13>中任一项所述的按压检测装置,其中,还具有与上述电极电连接的引出电极。
<15>一种按压检测触摸面板,其具有<1>~<14>中任一项所述的按压检测装置和显示装置。
发明的效果
通过本发明,可提供一种制造工序简单、并且厚度薄的按压检测装置。
附图说明
【图1】为示意性地表示具有本实施方式涉及的按压检测装置的按压检测装置的一例的厚度方向的截面的剖视图。
【图2A】为示意性地表示本实施方式涉及的按压检测装置中的、按压检测构件30的另一例的厚度方向的截面的剖视图。
【图2B】为示意性地表示本实施方式涉及的按压检测装置中的、按压检测构件30的另一例的厚度方向的截面的剖视图。
【图2C】为示意性地表示本实施方式涉及的按压检测装置中的、按压检测构件30的另一例的厚度方向的截面的剖视图。
【图2D】为示意性地表示本实施方式涉及的按压检测装置中的、按压检测构件30的另一例的厚度方向的截面的剖视图。
【图2E】为示意性地表示本实施方式涉及的按压检测装置中的、按压检测构件30的另一例的厚度方向的截面的剖视图。
【图3】为本实施例中的尺寸变化率的评价结果。
具体实施方式
[按压检测装置]
本发明的按压检测装置具有:被加压构件,所述被加压构件具有接触面,所述接触面通过与加压机构接触而被施加压力;高分子压电构件,所述高分子压电构件被配置在被加压构件的与接触面相反的一侧,在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上;固化性树脂层,所述固化性树脂层包含选自常温固化性树脂、热固性树脂和活性能量射线固化树脂中的至少一种,以与高分子压电构件的表面的至少一部分接触的方式配置;以及电极,所述电极以与高分子压电构件的表面和固化性树脂层的表面的至少一部分接触的方式配置。
本发明中,与高分子压电构件的表面的至少一部分接触地配置硬度高的固化性树脂层。因此,即使是向以与高分子压电构件的表面和固化性树脂层的表面的至少一部分接触的方式配置的电极(以下,有时称为“第1电极”)施加高热,该热进一步传递至高分子压电构件的情况下,固化性树脂层作为高分子压电构件的支持体发挥作用,也可抑制因高分子压电构件的变形·改性而导致的高分子压电构件的尺寸变化。
结果,不需要在PET等耐热性高的膜上形成电极并通过粘接层贴合于高分子压电构件来代替第1电极,因此可使得装置整体厚度变薄。
另外,由于不需要例如制造层叠体(在PET等耐热性高的膜上形成有电极)的工序、通过粘接层等在高分子压电构件上贴合层叠体的工序,因此,能使本实施方式的按压检测装置的制造工序简单。
如上所述,可提供制造工序简单、并且厚度薄的按压检测装置。
需要说明的是,作为电极“以与高分子压电构件的表面和固化性树脂层的表面的至少一部分接触的方式配置”的方案,可举出:(1)以与高分子压电构件的表面的一部分或全部接触的方式配置、并且不以与固化性树脂层的表面接触的方式配置的方案,(2)以与固化性树脂层的表面的一部分或全部接触的方式配置、并且不以与高分子压电构件的表面接触的方式配置的方案,(3)以与高分子压电构件的表面的一部分或全部接触的方式配置、并且以与固化性树脂层的表面的一部分或全部接触的方式配置的方案。
利用附图具体说明本实施方式的一例涉及的按压检测装置10。
图1为示意性地表示具有本实施方式涉及的按压检测装置的按压检测触摸面板的一例的厚度方向的截面的剖视图。
图2A~2E为示意性地表示本实施方式涉及的按压检测装置的按压检测触摸面板中的、按压检测构件30的一例的厚度方向的截面的剖视图。
本实施方式的一例涉及的按压检测装置10具有被加压构件12和按压检测构件30,所述被加压构件12具有接触面12A,所述接触面12A通过与加压机构接触而被施加压力。
此外,按压检测构件30由下述部分构成:高分子压电构件20,所述高分子压电构件20被配置在被加压构件12的与接触面12A相反的一侧,在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上;固化性树脂层18,所述固化性树脂层18包含选自常温固化性树脂、热固性树脂和活性能量射线固化树脂中的至少一种,以与高分子压电构件20的表面的至少一部分接触的方式配置;和一对第1电极16。
而且,该例中,在被加压构件12与按压检测构件30之间,具有位置检测构件32,所述位置检测构件32由下述部分构成:PET等耐热性高的膜24,被设置在膜24上的电极(以下,有时称为“第2电极”)22,和粘接层14。
另外,该例中,粘接层14也被配置在被加压构件12与位置检测构件32之间、位置检测构件32与按压检测构件30之间、以及按压检测构件30的与配置被加压构件12的一侧相反的一侧的面上。
另外,该例中,还在第1电极16上连接有第1引出电极26,在第2电极22上连接有第2引出电极28。
需要说明的是,本实施方式中,高分子压电构件20只要被配置在被加压构件12的与接触面12A相反的一侧即可。
具体而言,对于高分子压电构件20,在被加压构件12的与接触面12A相反的一侧,例如可以以与被加压构件12接触的方式配置,也可在高分子压电构件20与被加压构件12之间,存在空隙(间隙)、或其他层(例如,粘接层14、固化性树脂层18等)。
对于按压检测构件30而言,具体而言,从配置有被加压构件12的一侧开始,依次配置有第1电极16、固化性树脂层18、高分子压电构件20、固化性树脂层18、和第1电极16。
按压检测构件30只要是以下构成即可:固化性树脂层18以与高分子压电构件20的表面的至少一部分接触的方式配置,第1电极16以与高分子压电构件20的表面和固化性树脂层18的表面的至少一部分接触的方式配置。
对于按压检测装置10而言,当被加压构件12的接触面12A接触加压机构而被施加压力时,被加压构件12、位置检测构件32、粘接层14、按压检测构件30和其中包含的高分子压电构件20同时弯曲。通过该弯曲,在高分子压电构件20中,在被施加压力的位置产生电荷。
产生的电荷通过与第1电极的端面电连接的第1引出电极26而被取出。
作为按压检测构件30的其他例子,例如,可举出以下的(1)~(5)(参照图2A~2E)。
(1)从配置有被加压构件12的一侧开始依次配置有第1电极16、固化性树脂层18、高分子压电构件20、和固化性树脂层18的例子(参照图2A)。
(2)从配置有被加压构件12的一侧开始依次配置有第1电极16、固化性树脂层18、和高分子压电构件20的例子(参照图2B)。
(3)从配置有被加压构件12的一侧开始依次配置有第1电极16、高分子压电构件20、和固化性树脂层18的例子(参照图2C)。
(4)从配置有被加压构件12的一侧开始依次配置有第1电极16、固化性树脂层18、高分子压电构件20、固化性树脂层18、和第1电极16的例子(参照图2D)。
(5)从配置有被加压构件12的一侧开始依次配置有第1电极16、固化性树脂层18、高分子压电构件20、和第1电极16的例子(参照图2E)。
作为本实施方式的一例的按压检测装置10具有位置检测构件32。
作为本实施方式的一例的位置检测构件32,通过粘接层14而被配置在被加压构件12的与接触面12A相反的一侧,具体而言,由从该粘接层14开始依序的第2电极22、PET等耐热性高的膜24、粘接层14、第2电极22、和PET等耐热性高的膜24构成。
第2电极22只要以与膜24或被加压构件12接触的方式配置即可,可以以与被加压构件12的与接触面12A相反的一侧的面接触的方式配置。
位置检测构件32的详细内容在后文中说明。
以下,详细说明本实施方式中的按压检测装置10的各构成要件。
需要说明的是,省略了附图标记而进行说明。
<被加压构件>
本实施方式中的被加压构件(例如上述被加压构件)具有接触面,所述接触面通过操作者的手指等加压机构接触而被施加压力。
本实施方式中的被加压构件可以是玻璃等无机材料、树脂(丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、氯乙烯树脂等)等有机材料(优选树脂)等,材质没有特别限制。
另外,作为被加压构件,也可使用将无机材料层和有机材料层层叠并进行一体化的形态的被加压构件、将无机材料分散到树脂材料层中的形态的被加压构件。
另外,在将本实施方式的按压检测装置与显示装置组合而制作按压检测触摸面板时,为了提高显示装置的可视性,优选使用透明性高的材料作为被加压构件。
接触面是操作者手指等加压机构所接触的面。接触面可以是作为单独的层而形成的被加压构件的表面,也可以用多种材料构成被加压构件,最表面的层形成接触面。例如,可在被加压构件的表面上配置电极,为了提高耐损伤性,也可形成硬涂层。另外,被加压构件可在内部具有一部分空隙。
从抑制检测信号的失真的观点考虑,被加压构件的厚度优选在0.2mm~20mm的范围内,更优选为0.3mm~10mm。
本实施方式中,在被加压构件与高分子压电构件之间存在空隙时,施加压力的方向的空隙的大小优选为0.1mm以下。这是因为,在利用手指等的加压机构的作用下在被加压构件中产生挠曲(位移)时,被加压构件与高分子压电构件接触,由此,被加压构件的挠曲向高分子压电构件传播,通过高分子压电构件更容易产生电荷。
<高分子压电构件>
本发明中的高分子压电构件被配置在被加压构件的与接触面为相反的一侧,在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上。
以下,说明高分子压电构件的特性。
(高分子压电构件的特性)
-压电常数d14(应力-电荷法)-
高分子压电构件的在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上。
以下,也将“在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14”简称为“压电常数d14”或“压电常数”。
以下,说明利用应力-电荷法测定压电常数d14的方法的一例。
首先,针对高分子压电构件,在与高分子压电构件的拉伸方向(MD方向)成45°的方向截取150mm,在与成45°的方向垂直的方向截取50mm,制作矩形的试验片。接下来,将得到的试验片设置在昭和真空SIP-600的试验台上,在试验片一面上蒸镀铝(以下,称为Al),使得Al的蒸镀厚度约为50nm。接下来,对试验片的另一面同样地进行蒸镀,在试验片的两面上被覆Al,形成Al的导电层。
针对在两面形成有Al的导电层的150mm×50mm的试验片,在与高分子压电构件的拉伸方向(MD方向)成45°的方向截取120mm,在与成45°的方向垂直的方向截取10mm,切出120mm×10mm的矩形的膜。将其作为压电常数测定用样品。
以不松弛的方式,将得到的样品设置于已将夹具间距离设定为70mm的拉伸试验机(AND公司制,TENSILON RTG-1250)。以十字头速度为5mm/min、施加力在4N与9N之间往复的方式周期性地施力。此时,为了测定对应于施加力而在样品中产生的电荷量,将静电电容Qm(F)的电容器与样品并联连接,通过缓冲放大器测定该电容器Cm(95nF)的端子间电压V。以上的测定在25℃的温度条件下进行。计算产生电荷量Q(C),为电容器容量Cm与端子间电压Vm的积。压电常数d14可利用下式计算。
d14=(2×t)/L×Cm·ΔVm/ΔF
t:样品厚(m)
L:夹具间距离(m)
Cm:并联连接电容器容量(F)
ΔVm/ΔF:电容器端子间的电压变化量与力的变化量之比
压电常数d14越高,相对于被施加至高分子压电构件的电压的、高分子压电构件的位移越大,相反,相对于被施加至高分子压电构件的力而产生的电压越大,作为高分子压电构件是有用的。
具体而言,本发明中的高分子压电构件中,25℃时的利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上,优选为3pC/N以上,更优选为4pC/N以上。另外,压电常数d14的上限没有特别限制,但从后述的透明性等的均衡性的观点考虑,对于使用了螺旋手性高分子的高分子压电构件而言,优选为50pC/N以下,更优选为30pC/N以下。
另外,同样地,从与透明性的均衡性的观点考虑,利用共振法测得的压电常数d14优选为15pC/N以下。
需要说明的是,本说明书中,“MD方向”是指膜流动的方向(Machine Direction,加工方向),“TD方向”是指与上述MD方向垂直、且与膜的主面平行的方向(TransverseDirection,横向)。
-标准化分子取向MORc-
另外,本发明的高分子压电构件的标准化分子取向MORc优选为2.0~10.0。
标准化分子取向MORc在2.0~10.0的范围时,可将膜的强度维持为高值,并且可抑制特定方向(例如,在膜的面内与主要拉伸方向垂直的方向)的膜的强度的降低。
另外,若MORc在上述范围内,则沿拉伸方向排列的高分子压电构件多,其结果,取向结晶的生成率提高,可呈现高压电性。
此处,在说明标准化分子取向MORc之前,首先,说明分子取向度MOR(MolecularOrientation Ratio)。
分子取向度MOR是表示分子取向程度的值,可利用以下这样的微波测定法测定。
即,将试样(膜)配置到公知的微波分子取向度测定装置(也称为微波透过型分子取向计)的微波共振导波管中,使上述试样面(膜面)与微波的行进方向垂直。而后,在向试样连续照射微波(振动方向偏向一个方向)状态下,使试样在与微波的行进方向垂直的面内旋转0~360°,通过测定透过试样的微波强度而求出分子取向度MOR。
上述标准化分子取向MORc是指,将基准厚度tc设为50μm时的MOR值,可利用下述式求出。
MORc=(tc/t)×(MOR-1)+1
(tc:欲修正的基准厚度,t:试样厚度)
标准化分子取向MORc可利用已知的分子取向计、例如王子计测机器株式会社制微波方式分子取向计MOA-2012A、MOA-6000等,以4GHz或12GHz附近的共振频率测定。
另外,标准化分子取向MORc可通过制造高分子压电构件时的结晶化的条件(例如,加热温度和加热时间)和拉伸的条件(例如,拉伸温度和拉伸速度)来控制。
需要说明的是,标准化分子取向MORc也可转化为将相位差量(延迟,retardation)除以膜的厚度而得到的双折射率Δn。
具体而言,延迟可使用大塚电子株式会社制RETS100来测定。另外,MORc与Δn大致成线性比例关系,并且Δn为0时,MORc为1。
例如,高分子(例如,后述的高分子(A))为聚乳酸类高分子、且用550nm的测定波长来测定双折射率Δn时,标准化分子取向MORc的优选范围的下限2.0可转化为双折射率Δn为0.005。另外,高分子压电构件的标准化分子取向MORc与结晶度的积的优选范围的下限40可转化为高分子压电构件的双折射率Δn与结晶度的积为0.1。
-内部雾度-
高分子压电构件的透明性例如可利用目视观察、雾度测定来评价。
对于高分子压电构件而言,优选相对于可见光的内部雾度为50%以下。此处,内部雾度是指,针对厚度为0.03mm~0.05mm的高分子压电构件、按照JIS-K7105使用雾度测定仪〔(有)东京电色制,TC-HIII DPK〕在25℃下测得时的值,测定方法的详细内容在实施例中详细说明。
高分子压电构件的上述内部雾度进一步优选为40%以下,更优选为20%以下,进一步优选为13%以下,进一步优选为5%以下。此外,从进一步提高纵裂强度的观点考虑,高分子压电构件的上述内部雾度优选为2.0%以下,特别优选为1.0%以下。
另外,高分子压电构件的上述内部雾度越低越好,但从与压电常数等的均衡性的观点考虑,优选为0.0%~40%,进一步优选为0.01%~20%,进一步优选为0.01%~5%,进一步优选为0.01%~2.0%,特别优选为0.01%~1.0%。
需要说明的是,本申请中所谓高分子压电构件的“内部雾度”,如后文中在实施例中所说明的那样,是指将因上述高分子压电构件的外表面的形状而导致的雾度除外的雾度。
-结晶度-
本发明的高分子压电构件的利用DSC法(差示扫描热分析法)得到的结晶度为20%~80%。
结晶度低于20%时,存在高分子压电构件的强度不足的倾向。
结晶度高于80%时,存在高分子压电构件的透明性不足(即,内部雾度提高)的倾向。
另外,结晶度为20%~80%时,在提高内部雾度的面内均匀性方面也有利。
结晶度优选为30%~70%。
另外,高分子压电构件的结晶度为20%以上时,在提高高分子压电构件的压电性(压电常数)方面也有利。
-标准化分子取向MORc与结晶度的积-
高分子压电构件的标准化分子取向MORc与结晶度的积优选为25~700、进一步优选为75~680、进一步优选为90~660、进一步优选为125~650、进一步优选为180~350。
若上述积在25~700的范围,则可适当地维持透明性和尺寸稳定性。此外,还可适当地维持高分子压电构件的压电性。
本发明中,例如,通过调节制造高分子压电构件时的结晶化和拉伸的条件,可将高分子压电构件的结晶度与标准化分子取向MORc的积调节至上述范围。
-厚度-
对本发明的高分子压电构件的厚度没有特别限制,例如,可使厚度为10μm~1000μm,优选为10μm~400μm,更优选为20μm~200μm,进一步优选为20μm~100μm,特别优选为30μm~80μm。
另外,本发明的高分子压电构件可以以单层膜的形式使用,也可以以层叠膜的形式使用。
(高分子压电构件的成分)
接下来,说明高分子压电构件的成分。
高分子压电构件包含高分子(A),根据目的,也可包含稳定化剂(B)和其他成分。
-高分子(A)-
对于高分子压电构件而言,作为高分子(A),优选重复单元结构具有选自羰基和氧基中的至少1种官能团。
可认为尤其是在高分子压电构件中包含极性高的羰基、氧基时,上述的在高分子压电构件的表面的微小区域产生的电的极性变得更大。
另外,高分子压电构件优选包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子作为高分子(A)。
螺旋手性高分子的重均分子量低于5万时,高分子压电构件的机械强度变得不充分。高分子压电构件的重均分子量优选为10万以上,进一步优选为15万以上。
另一方面,螺旋手性高分子的重均分子量高于100万时,将难以将高分子压电构件成型(例如,利用挤出成型等成型为膜形状等)。螺旋手性高分子的重均分子量优选为80万以下,进一步优选为30万以下。
另外,从高分子压电构件的强度的观点考虑,螺旋手性高分子的分子量分布(Mw/Mn)优选为1.1~5,更优选为1.2~4。进一步优选为1.4~3。
需要说明的是,螺旋手性高分子的重均分子量Mw和分子量分布(Mw/Mn)可使用凝胶渗透色谱法(GPC),利用下述GPC测定方法来测定。
-GPC测定装置-
Waters公司制GPC-100
-色谱柱-
昭和电工公司制,Shodex LF-804
-样品的制备-
在40℃下将光学活性高分子(高分子(A))溶解到溶剂(例如,氯仿)中,准备浓度1mg/ml的样品溶液。
-测定条件-
在溶剂为氯仿、温度为40℃、流速为1ml/分钟的条件下将0.1ml样品溶液导入到色谱柱中。
用差示折射计测定用色谱柱分离出的样品溶液中的样品浓度。用聚苯乙烯标准试样制成通用标准曲线,算出高分子(A)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)。
作为高分子(A),例如可举出多肽、纤维素衍生物、聚乳酸类树脂、聚氧化丙烯、聚(β-羟基丁酸)等。
作为上述多肽,例如,可举出聚(戊二酸γ-苄酯)、聚(戊二酸γ-甲酯)等。
作为上述纤维素衍生物,例如可举出乙酸纤维素、氰基乙基纤维素等。
螺旋手性高分子的光学纯度优选为95.00%ee以上,更优选为96.00%ee以上,进一步优选为99.00%ee以上,更进一步优选为99.99%ee以上。期望是100.00%ee。
通过使螺旋手性高分子的光学纯度为上述范围,从而高分子压电构件中的高分子结晶的堆积(packing)性提高。其结果是,例如可进一步提高高分子压电构件的压电性(压电常数)。
螺旋手性高分子的光学纯度是利用下式算出的值。
光学纯度(%ee)=100×|L体量-D体量|/(L体量+D体量)
即,将使“将“螺旋手性高分子的L体的量〔质量%〕与螺旋手性高分子的D体的量〔质量%〕的量之差(绝对值)”除以“螺旋手性高分子的L体的量〔质量%〕与螺旋手性高分子的D体的量〔质量%〕的总量”(相除)而得到的数值”乘以“100”(相乘)而得到的值,作为光学纯度。
需要说明的是,螺旋手性高分子的L体的量〔质量%〕和螺旋手性高分子的D体的量〔质量%〕使用以下值:利用使用了高效液相色谱法(HPLC)的方法而得到的值。
作为螺旋手性高分子,从提高光学纯度的观点(以及提高高分子压电构件的压电性的观点)考虑,优选具有包含下述式(1)所表示的重复单元的主链的高分子。
作为将上述式(1)所表示的重复单元作为主链的高分子,可举出聚乳酸类高分子。其中,优选聚乳酸,最优选L-乳酸的均聚物(PLLA)或D-乳酸的均聚物(PDLA)。需要说明的是,本实施方式中的上述聚乳酸类高分子,是指“聚乳酸(仅由来源于下述单体的重复单元构成的高分子化合物,所述单体选自L-乳酸和D-乳酸)”、“L-乳酸或D-乳酸、与可与该L-乳酸或D-乳酸共聚的化合物的共聚物”、或两者的混合物。
已知上述“聚乳酸”是乳酸通过酯键聚合、并较长地连接而成的高分子,可通过经由丙交酯的丙交酯法、和直接聚合法(在溶剂中在减压下加热乳酸、一边除去水一边使其聚合)等而制造。作为上述“聚乳酸”,可举出L-乳酸的均聚物、D-乳酸的均聚物、包含L-乳酸和D-乳酸的至少一方的聚合物的嵌段共聚物、和包含L-乳酸和D-乳酸的至少一方的聚合物的接枝共聚物。
作为上述“可与L-乳酸或D-乳酸共聚的化合物”,可举出羟基乙酸、二甲基羟基乙酸、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、2-羟基丙酸、3-羟基丙酸、2-羟基戊酸、3-羟基戊酸、4-羟基戊酸、5-羟基戊酸、2-羟基己酸、3-羟基己酸、4-羟基己酸、5-羟基己酸、6-羟基己酸、6-羟基甲基己酸、苯乙醇酸等羟基羧酸、乙交酯、β-甲基-δ-戊内酯、γ-戊内酯、ε-己内酯等环状酯、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、对苯二甲酸等多元羧酸、和它们的酸酐、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,4-己烷二甲醇等多元醇、纤维素等多糖类、和α-氨基酸等氨基羧酸等。
作为上述“L-乳酸或D-乳酸、与可与该L-乳酸或D-乳酸共聚的化合物的共聚物”,可举出具有能生成螺旋结晶的聚乳酸序列的嵌段共聚物或接枝共聚物。
另外,高分子(A)中的来源于共聚物成分的结构的浓度优选为20mol%以下。例如高分子(A)为聚乳酸类高分子时,相对于上述高分子中的来源于乳酸的结构和来源于可与乳酸共聚的化合物(共聚物成分)的结构的总摩尔数,上述共聚物成分优选为20mol%以下。
上述聚乳酸类高分子例如可通过以下方法来制造:日本特开昭59-096123号公报、和日本特开平7-033861号公报中记载的将乳酸直接脱水缩合而得到的方法;美国专利2,668,182号和4,057,357号等中记载的使用乳酸的环状二聚物即丙交酯进行开环聚合的方法;等等。
进而,对于利用上述的各制造方法而得到的高分子而言,为了使光学纯度为95.00%ee以上,例如,在利用丙交酯法制造聚乳酸时,优选将利用晶析操作而将光学纯度提高至95.00%ee以上的光学纯度的丙交酯聚合。
作为聚乳酸类高分子,可使用市售的聚乳酸,例如,可举出PURAC公司制的PURASORB(PD、PL)、三井化学公司制的LACEA(H-100、H-400)、NatureWorks LLC公司制的IngeoTM biopolymer、等。
使用聚乳酸类高分子作为高分子(A)时,为了使聚乳酸类高分子的重均分子量(Mw)为5万以上,优选利用丙交酯法、或直接聚合法制造聚乳酸类高分子。
本发明的高分子压电构件中含有的高分子(A)(螺旋手性高分子)的含量优选为80质量%以上。
-稳定化剂(B)-
本发明的高分子压电构件优选包含具有选自碳二亚胺基、环氧基、和异氰酸酯基中的1种以上的官能团的、重均分子量为200~60000的化合物作为稳定化剂。
该稳定化剂(B)是为了抑制高分子(A)的水解反应(推断该水解反应按照例如下述反应流程进行)、改良膜的耐湿热性而使用的。
关于稳定化剂,可适当参照国际公开第2013/054918号小册子的0039~0055段的记载。
-其他成分-
本发明的高分子压电构件可在不损害本发明的效果的限度内含有以聚偏二氟乙烯、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂为代表的已知的树脂、二氧化硅、羟基磷灰石、蒙脱石等无机填料、酞菁等已知的晶核剂等其他成分。
关于无机填料、晶核剂等其他成分,可适当参照国际公开第2013/054918号小册子的0057~0060段的记载。
需要说明的是,高分子压电构件包含高分子(A)以外的成分时,相对于高分子压电构件总质量,高分子(A)以外的成分的含量优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下。
(高分子压电构件的制造方法)
对于制造上述的本发明的高分子压电构件的制造方法没有特别限制,例如,可适当参照国际公开第2013/054918号小册子的0065~0099段的记载。
即,作为本发明的高分子压电构件的优选的制造方法,可举出以下高分子压电构件的制造方法,所述高分子压电构件的制造方法包括以下工序:第一工序,得到包含高分子(A)和稳定化剂(B)的预结晶化片材;第二工序,主要沿单轴方向拉伸预结晶化片材;以及根据需要进行退火处理的工序。
另外,作为其他的优选制造方法,可举出依序包括下述工序的高分子压电构件的制造方法:主要沿单轴方向拉伸包含高分子(A)和稳定化剂(B)的片材的工序、和进行退火处理的工序。
<固化性树脂层>
本发明中的固化性树脂层是指,包含常温固化性树脂、热固性树脂、和活性能量射线固化树脂中的至少一种、且以与高分子压电构件的表面的至少一部分接触的方式配置的固化性树脂层。
此处,本发明中的固化性树脂层作为耐热树脂层发挥功能。
-材料-
作为常温固化性树脂和热固性树脂,只要是作为加热时发生固化(不溶化)的树脂通常已知的树脂即可,没有特别限制,例如,可举出丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、纤维素类树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、尼龙-环氧类树脂、氯乙烯树脂、氯丁二烯橡胶类树脂、氰基丙烯酸酯类树脂、聚硅氧烷类树脂、改性聚硅氧烷类树脂、水性高分子-异氰酸酯类树脂、苯乙烯-丁二烯橡胶类树脂、丁腈橡胶类树脂、缩醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、含溴树脂、淀粉类树脂、聚酯树脂、聚烯烃树脂等。
作为常温固化性树脂和热固性树脂,从固化性优异的观点考虑,优选由在分子内至少包含2个环氧基的环氧化合物和固化剂形成的树脂。
作为环氧化合物,例如,可举出双酚A、双酚S、双酚F的缩水甘油基醚、苯酚线型酚醛树脂(phenol novolac)型环氧树脂、联苯型环氧化合物等。
需要说明的是,本发明中,常温固化性树脂进行固化的常温表示10℃~30℃。
作为活性能量射线固化树脂,例如,可举出使用光作为活性能量射线的树脂,例如,优选使用紫外线作为活性能量射线的紫外线固化树脂。
作为用于形成紫外线固化树脂的材料,具体而言,例如,可举出1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、聚(丁二醇)二丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三异丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和双酚A二甲基丙烯酸酯这样的二丙烯酸酯类;三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇单羟基三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三乙氧基三丙烯酸酯这样的三丙烯酸酯类;季戊四醇四丙烯酸酯和二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯这样的四丙烯酸酯类;以及二季戊四醇(单羟基)五丙烯酸酯这样的五丙烯酸酯类。
作为用于形成紫外线固化树脂的材料,除此之外,还可使用5官能以上的多官能丙烯酸酯。上述多官能丙烯酸酯可单独使用1种、或混合2种以上同时使用。进而,可在上述丙烯酸酯类中添加1种或2种以上的光引发剂、光敏化剂、均化剂、金属氧化物、由丙烯酸成分等形成的微粒、超微粒(平均一次粒径1nm以上100nm以下的粒子)等第三成分而使用。
超微粒只要包含与树脂成分相同的金属和/或半金属元素即可,本质上不作限定,但可优选使用金属氧化物或金属氟化物。作为金属氧化物和金属氟化物,可优选使用选自Al2O3、Bi2O3、CaF2、In2O3、In2O3·SnO2、HfO2、La2O3、MgF2、Sb2O5、Sb2O5·SnO2、SiO2、SnO2、TiO2、Y2O3、ZnO和ZrO2中的至少一种,可特别优选使用Al2O3、SiO2、TiO2。
从抑制因高分子压电构件的变形·改性而导致的高分子压电构件的尺寸变化的观点考虑,固化性树脂层优选包含羰基、并且包含三维交联结构。
固化性树脂层通过包含羰基,从而与高分子压电构件的密合力优异。
另外,通过具有三维交联结构,可进一步提高与高分子压电构件的密合性、耐溶剂性。
作为形成包含羰基并且包含聚合物的固化性树脂层的方法,可举出将含有具有羰基的化合物和具有反应性基团的官能性化合物的组合物聚合的方法。此时,上述具有羰基的化合物与上述官能性化合物可以相同也可以不同。
上述具有羰基的化合物与上述官能性化合物相同时,可以是上述官能性化合物所具有的反应性基团自身包含羰基,也可以是上述官能性化合物所具有的反应性基团以外的结构包含羰基。上述具有羰基的化合物与上述官能性化合物不相同时,上述具有羰基的化合物具有1个以上能与上述官能性化合物反应的反应性基团。
此外,聚合反应可以是1种反应性基团之间的反应,也可以是不同的2种以上的反应性基团的反应。在不同的2种以上的反应性基团反应的情况下,可以具有在同一化合物内反应的不同的2种以上的反应性基团,也可将具有2个以上相同的反应性基团的官能性化合物与具有2个以上可与上述反应性基团反应的其他反应性基团的官能性化合物混合。
作为进行上述1种反应性基团之间的反应的反应性基团(以下也简称为“同种反应性基团”),可举出丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、烯丙基、异氰酸酯基、环氧基等。丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基在其反应性基团中具有羰基。在使用乙烯基、烯丙基、环氧基时,可使用在反应性基团以外的结构中具有羰基的化合物。
需要说明的是,从使上述聚合物具有三维交联结构的观点来看,只要在组合物中存在一部分2官能以上的化合物,上述同种反应性基团即可形成三维交联结构。
作为进行上述2种以上的反应性基团的反应的反应性基团(以下也简称为“不同种反应性基团”),可利用下述组合:环氧基和羧基、环氧基和氨基、环氧基和羟基、环氧基和酸酐基、环氧基和酰肼基、环氧基和硫醇基、环氧基和咪唑基、环氧基和异氰酸酯基、异氰酸酯基和羧基、异氰酸酯基和氨基、异氰酸酯基和羟基、碳二亚胺基和氨基、碳二亚胺基和羧基、噁唑啉基和羧基、酰肼基和羧基等组合。
需要说明的是,从使上述聚合物具有三维交联结构的观点考虑,只要在组合物中存在一部分3官能以上的化合物,上述不同种反应性基团的任一方或双方即可形成三维交联结构。
这些之中,羧基、酸酐基、酰肼基、异氰酸酯基在其反应性基团中具有羰基。使用除此之外的反应性基团时,可使用在反应性基团以外的结构中具有羰基的化合物。
作为在同一分子内具有环氧基和羰基的官能性化合物,可举出环氧丙烯酸酯等。
作为在同一分子内具有羟基和羰基的官能性化合物,可举出聚酯多元醇、聚氨酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚碳酸酯多元醇、部分羧基甲基纤维素等。
作为在同一分子内具有氨基和羰基的官能性化合物,可举出末端胺聚酰胺、末端胺聚酰亚胺、末端胺聚氨酯等。
本发明中,上述中,更优选具有(甲基)丙烯酰基的化合物的聚合物。
需要说明的是,“(甲基)丙烯酰基”是指包含丙烯酰基和甲基丙烯酰基中的至少一方。
-形成方法-
作为形成固化性树脂层的方法,可适当使用以往通常使用的已知的方法,例如可举出湿式涂布法。例如,涂布分散或溶解有用于形成固化性树脂层的材料(聚合性化合物或聚合性化合物的聚合物)的涂布液,根据需要进行干燥等操作,由此可形成固化性树脂层。聚合性化合物的聚合可在涂布之前进行,也可在涂布之后进行。
需要说明的是,进一步根据需要,可在上述聚合时,利用热、活性能量射线(紫外线、电子束、放射线等)照射上述材料(聚合性化合物),使固化性树脂层固化。需要说明的是,通过减小用于形成固化性树脂层的材料(聚合性化合物)中的反应性基团的当量(即,通过增加每单位分子量的上述聚合性化合物中包含的反应性基团的数目),可提高交联密度,可进一步提高与高分子压电构件的密合性。
需要说明的是,在上述聚合物中,优选通过活性能量射线(紫外线、电子束、放射线等)照射而被固化的活性能量射线固化树脂。通过包含活性能量射线固化树脂,可提高制造效率,另外,可进一步提高与高分子压电构件的密合性。
-表面处理-
从进一步提高高分子压电构件表面与固化性树脂层的密合性、固化性树脂层在高分子压电构件表面上的涂布性的观点考虑,还可利用电晕处理、ITRO处理、臭氧处理、等离子体处理等处理高分子压电构件表面。
·厚度d
固化性树脂层的厚度(平均厚度)d没有特别限制,优选0.01μm~10μm的范围。
通过使厚度d为上述下限值以上,例如固化性树脂层呈现后述的硬涂层等的功能。
上述厚度d的上限值更优选为6μm以下,进一步优选为3μm以下。另外,下限值更优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上。
其中,固化性树脂层可存在于高分子压电构件的两面,此时,上述厚度d为两面的厚度之和。
固化性树脂层的厚度d可使用Nikon公司制数字测长仪DIGIMICRO STAND MS-11C利用下式确定。
式d=dt-dp
dt:高分子压电构件与固化性树脂层的层叠体的10处的平均厚度
dp:固化性树脂层形成前或除去了固化性树脂层之后的高分子压电构件的10处的平均厚度
-介电常数-
另外,固化性树脂层的介电常数优选为1.5以上,进而,更优选为2.0以上20000以下,进一步优选为2.5以上10000以下。
通过使介电常数为上述范围,从而在上述层叠体中的固化性树脂层上进一步设置电极时,在电极中产生更大的电荷。
需要说明的是,固化性树脂层的介电常数可通过以下的方法测定。
在高分子压电构件的一面上形成固化性树脂层,然后使用昭和真空SIP-600,在上述层叠体的两面上蒸镀约50nm的Al。从该层叠体切出50mm×50mm的膜。将该试验片与HEWLETT PACKARD公司制LCR METER 4284A连接,测定静电电容C,利用下式计算固化性树脂层的介电常数εc。
εc=(C×dc×2.7)/(ε0×2.7×S-C×dp)
dc:固化性树脂层厚度,ε0:真空介电常数,S:试验片面积,dp:高分子压电构件厚度
-固化性树脂层的内部雾度-
另外,固化性树脂层的内部雾度优选为10%以下,进而,更优选为0.0%以上5%以下,进一步优选为0.01%以上2%以下。
通过使内部雾度为上述范围,可发挥优异的透明性,可作为例如按压检测触摸面板等有效地利用。
需要说明的是,固化性树脂层的内部雾度Hc可利用下式计算。
Hc=H-Hp
H:高分子压电构件与固化性树脂层的层叠体的内部雾度
Hp:固化性树脂层形成前或除去了固化性树脂层之后的高分子压电构件的内部雾度
此处,高分子压电构件的内部雾度为,针对厚度0.03mm~0.05mm的高分子压电构件、按照JIS-K7105使用雾度测定仪〔(有)东京电色制,TC-HIII DPK〕在25℃下进行测定时的值,测定方法详细内容在实施例中详细说明。
另外,上述层叠体的内部雾度也可按照上述高分子压电构件的内部雾度的测定方法进行测定。
<电极>
(第1电极)
本发明中的第1电极以与高分子压电构件的表面和固化性树脂层的表面的至少一部分接触的方式配置。
对于电极的形状而言,为了使通过加压机构而施加的压力更容易传递,优选增大与高分子压电构件的表面和固化性树脂层的表面的至少一部分接触的接触面。
作为第1电极的构成成分,没有特别限制,例如,可使用Al、Ag、Au、Cu、Ag-Pd合金、Ag糊剂、炭黑、ITO(结晶化ITO和非晶ITO)、ZnO、IGZO、IZO(注册商标)、导电性聚合物(聚噻吩,PEDOT)、Ag纳米线、碳纳米管、石墨烯等。
作为电极的形成方法,虽然取决于构成成分,但例如可举出溅射、蒸镀、涂布法等。
(第2电极)
另外,本发明中的按压检测装置具有位置检测构件时,有时在位置检测构件中配置第2电极。
作为第2电极的构成成分和形成方法,可举出与第1电极同样的构成成分和形成方法。
(引出电极)
优选具有与本发明中的第1电极和第2电极电连接的引出电极。
作为引出电极的构成成分和形成方法,可举出与第1电极同样的构成成分和形成方法。
作为引出电极,可举出FPC(柔性印刷基板)等。
作为引出电极的连接方法,例如,可举出使用ACF(各向异性导电膜)、ACP(各向异性导电糊剂)、焊料等与第1电极、第2电极这样的电极的端面连接的方法。
该情况下,认为对连接引出电极的第1电极或第2电极施加高热,对上述电极周边的构件也施加高热,但在本发明中,由于固化性树脂层以与高分子压电构件的表面的至少一部分接触的方式配置,所以即使高分子压电构件在热的作用下发生了改性·变形,也可抑制高分子压电构件的尺寸变化。
<位置检测构件>
本发明中的按压检测装置可具有位置检测构件。
此处,本发明中,位置检测构件是以下构件:在将被加压构件的主面(接触面)内的特定的方向设为X、将被加压构件的主面内的与X垂直的方向设为Y时、检测在X和Y方向的位置的构件。如果是为了检测这种位置而使用的已知的装置,则可作为本发明中的位置检测构件应用。
作为检测方式,可举出电阻膜方式、静电电容方式、表面弹性波方式、红外线方式、光学方式等。
作为位置检测构件的配置位置,可举出例如:被加压构件的加压面侧;被加压构件与高分子压电构件之间;高分子压电构件的与配置被加压构件的面相反的一侧。电阻膜方式的位置检测构件的配置位置优选为:被加压构件与高分子压电构件之间、或高分子压电构件的与配置被加压构件的面相反的一侧,静电电容方式的位置检测构件的配置位置优选为被加压构件与高分子压电构件之间。表面弹性波方式、红外线方式或光学方式的位置检测构件的配置位置优选为被加压构件的加压面侧。另外,位置检测构件可与被加压构件一体化。
此外,作为静电电容方式,根据位置检测电极的形成部位不同,可举出In-Cell型、On-Cell型、膜型、覆盖玻璃一体型、膜-玻璃复合型等。其中,优选按压检测电极不妨碍位置检测电极的位置检测的、膜型、覆盖玻璃一体型、膜-玻璃复合型。
作为位置检测构件,例如,可合适地使用国际公开第2013/089048号小册子中记载的接触式传感器。
本发明中,位置检测构件例如具有电极、和设置有电极的基材(PET等耐热性高的膜、玻璃等)。
作为耐热性高的膜,除了PET之外,例如,可举出聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三乙酰纤维素(TAC)、聚酰亚胺(PI)。作为上述膜,根据用途,也可使用面内相位差非常小的(数十nm以下)零相位差膜、面内相位差非常大的(数千nm以上)超高相位差膜。
<粘接层>
本发明中的粘接层是具有粘合性和粘接性的层。粘接层可配置在按压检测装置中的各构件之间。
本发明中的按压检测装置的情况下,例如,优选在被加压构件与高分子压电构件之间,配置有粘接层。另外,在配置了上述的位置检测构件的情况下,优选在位置检测构件与高分子压电构件之间,配置有粘接层。
作为粘接层,可使用用分隔物层合两面的两面胶带(OCA;Optical ClearAdhensive)的粘接层。
另外,上述粘接层也可使用溶剂系、无溶剂系、水系等粘接涂布液、UV固化型OCR(Optical Clear Resin)、热熔粘接剂等而形成。
作为OCA,可举出光学用透明粘合片材LUCIACS系列(日东电工株式会社制)、高透明两面胶带5400A系列(积水化学工业株式会社制)、光学粘合片材Opteria系列(Lintec株式会社制)、高透明性粘接剂转印胶带系列(Sumitomo 3M株式会社制)、SANCUARY系列(SunA.Kaken Co.,Ltd.制)等。
作为粘合涂布液,可举出SK Dyne系列(综研化学株式会社制)、FINETAC系列(DIC株式会社制)、VONCOAT系列、LKG系列(藤仓化成株式会社制)、COPONYL系列(日本合成化学工业株式会社制)等。
作为粘接层,从防止高分子压电构件的加热的观点考虑,优选OCA的粘接层、使用OCR而形成的粘接层、在高分子压电构件以外的构件上涂布粘接涂布液而形成的粘接层、在高分子压电构件以外的构件上使用热熔粘接剂而形成的粘接层。
对于粘接层的材料没有特别限制,粘接层优选包含树脂。
作为树脂,例如,可举出丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、纤维素类树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、尼龙-环氧类树脂、氯乙烯树脂、氯丁二烯橡胶类树脂、氰基丙烯酸酯类树脂、聚硅氧烷类树脂、改性聚硅氧烷类树脂、水性高分子-异氰酸酯类树脂、苯乙烯-丁二烯橡胶类树脂、丁腈橡胶类树脂、缩醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、含溴树脂、淀粉类树脂、聚酯树脂、聚烯烃树脂等。
<其他构件>
本发明中的按压检测触摸面板可在不损害本发明的效果的限度内具有现有的具有功能的构件。这些构件可以是功能层单体,也可以是在膜等基材上形成功能层的形态。作为功能层,可举出偏光层、相位差层、防飞散层、防反射层、防反光层、防牛顿环层、阻气层、硬涂层、防指纹层、折射率调节层、易滑层、防结块层、保护层、防静电层、放热层、紫外线吸收层等。
[按压检测触摸面板]
本实施方式的按压检测装置可与显示装置组合而作为按压检测触摸面板使用。该情况下,作为第1电极和第2电极,优选具有透明性的电极。此处,关于电极,具有透明性具体是指内部雾度为20%以下(全光线透过率为80%以上)。
作为显示装置,例如,也可使用液晶面板、有机EL面板等。
实施例
以下,通过实施例进一步具体地说明本发明的实施方式,但本实施方式只要不超出其主旨即可,不受以下的实施例的限制。
<高分子压电构件(聚乳酸膜:PLA膜)的制作>
作为上述的高分子(A),准备NatureWorks LLC公司制的聚乳酸类高分子(品名:IngeoTM biopolymer,型号:4032D,重均分子量Mw:20万,熔点(Tm):166℃,玻璃化转变温度(Tg):57~60℃)作为原料。
将制作的原料放入到挤出成型机料斗中,一边加热至220℃~230℃一边从T模挤出,与55℃的铸造辊接触0.5分钟,制作了厚度150μm的预结晶化片材的膜(预结晶化工序)。测定预结晶化片材的结晶度,结果为5.63%。
一边将得到的预结晶化片材加热至70℃一边以卷对卷(roll-to-roll)的方式、以1650mm/分钟的拉伸速度开始拉伸,在MD方向上单轴拉伸至3.3倍(拉伸工序)。得到的膜的厚度为0.05mm(50μm)。
然后,以卷对卷的方式,使上述单轴拉伸膜在已加热至130℃的辊上接触60秒,进行退火处理,制作高分子压电构件(退火处理工序)。
〔物性测定〕
针对如上所述地得到的高分子压电构件,测定重均分子量(Mw)、光学活性高分子的分子量分布(Mw/Mn)、熔点(Tm)、结晶度、内部雾度、MORc、压电常数d14、和标准化分子取向MORc与结晶度的积。结果示于表1。
具体而言,如下所述地进行测定。
(光学活性高分子的分子量分布(Mw/Mn)和重均分子量)
利用上述的GPC测定方法,算出高分子压电构件中包含的树脂(光学活性高分子)的分子量分布(Mw/Mn)和重均分子量(Mw)。
(熔点、结晶度)
准确地称量10mg高分子压电构件,使用差示扫描型热量计(PerkinElmer公司制DSC-1),在升温速度为500℃/分钟的条件下升温至140℃,进一步在升温速度为10℃/分钟的条件下升温至200℃,得到熔融曲线。由得到的熔融曲线得到熔点Tm和结晶度。
(内部雾度)
本申请中所谓“内部雾度”,是指高分子压电构件的内部雾度,对于测定方法而言,可利用常规方法测定。
具体而言,本实施例的高分子压电构件的内部雾度值,可通过在下述测定条件下使用下述装置测定厚度方向的透光性来进行测定。更详细地说,预先在2片玻璃板之间,仅夹入硅油(信越化学工业株式会社制信越Silicone(注册商标),型号:KF96-100CS),测定雾度(H2),接下来用2片玻璃板夹入用硅油均匀涂抹表面的高分子压电构件,测定雾度(H3),如下式那样,求出它们的差,由此得到本实施例的高分子压电构件的内部雾度(H1)。
内部雾度(H1)=雾度(H3)-雾度(H2)
上述雾度(H2)和上述雾度(H3)通过以下方式求出,在下述测定条件下,使用下述装置,测定厚度方向的透光性。
测定装置:东京电色公司制,HAZE METER TC-HIIIDPK
试样尺寸:宽3mm×长30mm,厚0.05mm
测定条件:按照JIS-K7105
测定温度:室温(25℃)
(标准化分子取向MORc)
标准化分子取向MORc利用王子计测机器株式会社制微波方式分子取向计MOA-6000测定。将基准厚度tc设定为50μm。
(压电常数d14)
利用前述的应力-电荷法的测定方法,测定高分子压电构件的压电常数d14。
(标准化分子取向MORc与结晶度的积)
算出高分子压电构件的标准化分子取向MORc与结晶度的积。
[表1]
[实施例1]
<固化性树脂层的形成>
固化性树脂层形成用涂布液使用丙烯酸系硬涂层液(Pelnox公司制,PeltronA2002)。
从制作的高分子压电构件(PLA膜)切出宽100mm、长100mm的PLA膜,针对切出的PLA膜的一个宽面,在整个面上,使用涂抹器涂布上述固化性树脂层形成用涂布液,在60℃下干燥5分钟,然后用金属卤化物灯,照射累积光量为1000mJ/cm2的紫外线,形成固化性树脂层。固化性树脂层的厚度为2μm。
接下来,在与形成了固化性树脂层的面相反一侧的面上,也同样地形成固化性树脂层,在PLA膜的两面形成固化性树脂层。
<评价>
(尺寸变化率)
针对制作的带有固化性树脂层的PLA膜,使用恒温槽(制品名:DN64,YAMATO Co.,Ltd.制),在100℃、125℃、150℃和160℃的各温度下,分别加热30分钟。
加热后,针对各带有固化性树脂层的PLA膜,利用以下的方法测定尺寸变化率。尺寸变化率越小,表示尺寸稳定性越高。结果示于以下的表2和图3。
尺寸变化率(%)=100×((加热前的PLA膜的MD方向的边长)-(加热后的PLA膜的MD方向的边长))/(加热前的PLA膜的MD方向的边长)
[比较例1]
使用与实施例1同样的PLA膜(未形成固化性树脂层的PLA膜),与实施例1同样地操作,评价尺寸变化率。结果示于以下的表2和图3。
[表2]
由表2和图3的结果表明,实施例1的带有固化性树脂层的高分子压电构件,与比较例1的不具有固化性树脂层的高分子压电构件相比,尺寸变化率低。
由此表明,应用了本实施例中的带有固化性树脂层的高分子压电构件的按压检测装置,不需要形成PET等膜与第1电极的层叠体的工序,按压检测装置的制造工序变得简单。
另外表明,应用了本实施例中的带有固化性树脂层的高分子压电构件的按压检测装置也不需要PET等膜,因此变得更薄。
[实施例2]
在实施例1中制作的带有固化性树脂层的PLA膜的一面上,利用溅射法层叠ITO膜(厚度100nm)作为电极,制作层叠体。
[比较例2]
另外,在比较例1中制作的未形成固化性树脂层的PLA膜的一面上,利用溅射法层叠ITO膜(厚度100nm)作为电极,制作层叠体。
(表面电阻)
针对实施例2和比较例2中得到的层叠体,测定刚形成ITO膜后的初始表面电阻和在150℃下加热30分钟后的加热后表面电阻。在上述表面电阻的测定中,利用MitsubishiChemical Analytech Co.,Ltd.制的表面电阻率计LORESTA GP MCP-T610。
进而,针对实施例2和比较例2中得到的层叠体,与实施例1和比较例1同样地,评价150℃时的尺寸变化率和其他物性。
结果示于以下的表3。
[表3]
由表3的结果表明,实施例2中得到的层叠体(带有固化性树脂层)的高分子压电构件,与比较例2中得到的层叠体(无固化性树脂层)的高分子压电构件相比,150℃时的尺寸变化率低。
另外,在实施例2中,在初始表面电阻与加热后表面电阻之间并无很大差异,但在比较例2中,在初始表面电阻与加热后表面电阻之间存在很大差异。认为在比较例2中,高分子压电材料变形较大,ITO膜破损,导致加热后表面电阻大幅上升。
将于2013年10月7日提出申请的日本专利申请2013-210346的全部公开内容通过参照并入本说明书中。
本说明书中记载的所有文献、专利申请及技术标准通过参照被并入本说明书中,各文献、专利申请及技术标准通过参照被并入程度与具体且分别地记载的情况的程度相同。
附图标记说明
10 按压检测装置
12 被加压构件
12A 接触面
14 粘接层
16 第1电极
18 固化性树脂层
20 高分子压电构件
22 第2电极
24 膜(PET等耐热性高的膜)
26 第1引出电极
28 第2引出电极
30 按压检测构件
32 位置检测构件
Claims (16)
1.一种按压检测装置,其具有:
被加压构件,所述被加压构件具有接触面,所述接触面通过与加压机构接触而被施加压力,
高分子压电构件,所述高分子压电构件被配置在所述被加压构件的与所述接触面相反的一侧,在25℃下利用应力-电荷法测得的压电常数d14为1pC/N以上,
固化性树脂层,所述固化性树脂层包含选自常温固化性树脂、热固性树脂和活性能量射线固化树脂中的至少一种,以与所述高分子压电构件的表面的至少一部分接触的方式配置,和
电极,所述电极以与所述固化性树脂层的表面的一部分或全部接触的方式配置、并且不以与所述高分子压电构件的表面接触的方式配置。
2.如权利要求1所述的按压检测装置,其中,所述固化性树脂层包含羰基、并且包含三维交联结构。
3.如权利要求1或2所述的按压检测装置,其中,所述固化性树脂层的厚度为0.01μm~10μm。
4.如权利要求1或2所述的按压检测装置,其中,具有位置检测构件。
5.如权利要求1或2所述的按压检测装置,其中,在所述被加压构件与所述高分子压电构件之间,配置有粘接层。
6.如权利要求4所述的按压检测装置,其中,在所述位置检测构件与所述高分子压电构件之间,配置有粘接层。
7.如权利要求1或2所述的按压检测装置,其中,所述高分子压电构件的重复单元结构具有选自羰基和氧基中的至少1种官能团。
8.如权利要求1或2所述的按压检测装置,其中,所述高分子压电构件包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子,利用微波透过型分子取向计测定的将基准厚度设定为50μm时的标准化分子取向MORc为2.0~10.0,相对于可见光的内部雾度为50%以下,并且,所述标准化分子取向MORc与所述高分子压电构件的利用DSC法测得的结晶度的积为25~700。
9.如权利要求8所述的按压检测装置,其中,所述内部雾度为5%以下。
10.如权利要求8所述的按压检测装置,其中,所述内部雾度为2.0%以下。
11.如权利要求8所述的按压检测装置,其中,所述内部雾度为1.0%以下。
12.如权利要求8所述的按压检测装置,其中,所述螺旋手性高分子为具有包含下述式(1)所表示的重复单元的主链的聚乳酸类高分子,
13.如权利要求8所述的按压检测装置,其中,所述螺旋手性高分子的光学纯度为95.00%ee以上。
14.如权利要求8所述的按压检测装置,其中,对于所述高分子压电构件而言,所述螺旋手性高分子的含量为80质量%以上。
15.如权利要求1或2所述的按压检测装置,其中,还具有与所述电极电连接的引出电极。
16.一种按压检测触摸面板,其具有权利要求1或2所述的按压检测装置和显示装置。
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