JP6026447B2 - タッチパネル用積層体、フラットパネルディスプレイ - Google Patents
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Description
また、本発明は、該タッチパネル用積層体を含むフラットパネルディスプレイにも関する。
通常、タッチパネルなどのフラットパネルディスプレイを製造する際には、表示装置やタッチパネルセンサーなどの各部材間を密着させるために透過視認に用いられる粘着シート(光学粘着フィルム)が使用されており、様々な粘着シートが提案されている。このような粘着シートとしては、高い光透過性とタッチ感度向上のために、比誘電率が高いものが提案されていた。例えば、特許文献1においては、静電容量式タッチパネルにおいて検出感度の低下を抑制するために、比誘電率が所定値以上である粘着シートが開示されている。
本発明者らが、特許文献1に記載されるような粘着剤を使用してタッチパネルを作製した場合、低温環境下または高温環境下において誤動作が頻繁に起こってしまうという問題があることを知見した。
また、本発明は、該タッチパネル用積層体を含むフラットパネルディスプレイを提供することも目的とする。
つまり、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
粘着層が、(メタ)アクリレート化合物を重合させてなり、多環式脂肪族炭化水素基および飽和鎖状炭化水素基を有するポリ(メタ)アクリレートを含み、
(メタ)アクリレート化合物が、少なくとも、式(X)で表される炭素原子数7〜30の多環式脂肪族炭化水素基を有する(メタ)アクリレートXを1種または2種以上、および、式(Y)で表される炭素原子数8〜30の飽和鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートYを1種または2種以上含み、
(メタ)アクリレートXの含有量が、(メタ)アクリレート化合物全質量に対して、25〜41質量%であり、
(メタ)アクリレートYの含有量が、(メタ)アクリレート化合物全質量に対して、58〜70質量%であり、
後述する式(1)で表されるエステル基質量割合EXが、5〜9質量%であり、
後述する式(2)で表されるエステル基質量割合EYが、12〜18質量%であり、
ポリ(メタ)アクリレートの酸価および水酸基価は0mgKOH/gであり、
ポリ(メタ)アクリレートにはウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、および、アルキル置換アミノ基が含まれず、
粘着層には、ポリウレタンおよびポリウレアが含まれず、
粘着層の後述する温度依存性評価試験から求められる比誘電率の温度依存度が30%以下であると共に、−40〜80℃までの20℃毎の各温度における比誘電率の最大値が3.5以下である、タッチパネル用積層体。
(2) 後述する式(3)で表される、多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計割合(ΣRep)が0.29〜0.37であり、
後述する式(4)で表される、飽和鎖状炭化水素基に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計割合(ΣRbc)が0.04〜0.12である、(1)に記載のタッチパネル用積層体。
(3) 式(X)において、R2が、R2と隣接する酸素原子に結合する炭素原子が第3級炭素原子または第4級炭素原子である多環式脂肪族炭化水素基を表し、
(メタ)アクリレートYは、R4が炭素原子数8〜30の直鎖状アルキル基である(メタ)アクリレートZ、および、R4が炭素原子数8〜30の分岐鎖状アルキル基である(メタ)アクリレートWを含み、
(メタ)アクリレートZにおいては、R4で表される分岐鎖状アルキル基に含まれる3級炭素原子または4級炭素原子と、R4と隣接する酸素原子との間に−(CH2)m−で表されるアルキレン基を含む、(1)または(2)に記載のタッチパネル用積層体。
(4) (メタ)アクリレートXと(メタ)アクリレートYとのモル比((メタ)アクリレートXのモル量/(メタ)アクリレートYのモル量)が0.40〜0.67である、(1)〜(3)のいずれかに記載のタッチパネル用積層体。
(5) 多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計割合(ΣRep)が0.34〜0.37である、(2)〜(4)のいずれかに記載のタッチパネル用積層体。
(6) 粘着層が、光硬化処理により形成される、(1)〜(5)のいずれかに記載のタッチパネル用積層体。
(7) 静電容量式タッチパネルセンサーが基板と基板の少なくとも一方の表面上に配置される電極とを備え、電極が、導電性細線で構成された格子からなるメッシュ形状を含む、(1)〜(6)のいずれかに記載のタッチパネル用積層体。
(8) 導電性細線が、銀細線からなる、(7)に記載のタッチパネル用積層体。
(9) 電極が、基板の両面に配置される、(7)または(8)に記載のタッチパネル用積層体。
(10) (1)〜(9)のいずれかに記載のタッチパネル用積層体と、表示装置とを備える、フラットパネルディスプレイ。
また、本発明によれば、該タッチパネル用積層体を含むフラットパネルディスプレイを提供することもできる。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよびメタアクリレートの両方を含む概念を意図する。また、(メタ)アクリレート(または、(メタ)アクリレート化合物)とは、(メタ)アクリロイル基を含む化合物(単量体)を意図する。また、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基およびメタアクリロイル基の両方を含む概念を意図する。また、ポリ(メタ)アクリレートとは、ポリアクリレートおよびポリメタアクリレートの両方を含む概念を意図する。
さらに、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
現在、タッチパネル搭載機器がモバイル用途から、PCや、中型ディスプレイや、車載表示装置などに展開されており、その結果、タッチセンサー中の電極として、ITO配線のみならず、抵抗がより低い金属メタルメッシュなども使用されている。一方で、従来から使用されているポリ(メタ)アクリレート系粘着剤は、その構造中に強い双極子双極子モーメントを有するカルボニル基が多く存在すると共に、その柔軟性から、温度によって双極子双極子モーメント総量の揺らぎを大きく、タッチパネルの使用環境によっては誤動作が生じやすくなる。特に、抵抗がより低い金属メタルメッシュの場合は、誤動作の懸念が高まる。
ポリ(メタ)アクリレートの比誘電率は、双極子モーメントに寄与する分子のモル分子量や分極率などによって支配されると推測される。そこで、本発明では、粘着層に含まれるポリ(メタ)アクリレートの製造の際に使用される、各種(メタ)アクリレート中の使用量や、エステル部(−C(=O)O−)の量や、炭化水素基の構造因子などを限定することにより、所望の効果が得られることを見出している。
図1に示すように、タッチパネル用積層体10は、粘着層12と、粘着層12に隣接する静電容量式タッチパネルセンサー14とを備える。粘着層12の静電容量式タッチパネルセンサー14側とは反対側の表面12aは、他の部材と密着することが可能となる。なお、図1に示すように、粘着層12は、透過視認に用いられる基材レス粘着フィルムであることが好ましい。つまり、粘着層12中に基材(粘着性を示さない基材)が含まれない粘着フィルムであることが好ましい。また、後述するように、図1に示すタッチパネル用積層体10は、タッチパネル用途(特に、静電容量式のタッチパネル)に使用される。
以下、タッチパネル用積層体10の各部材について詳述する。以下では、まず、粘着層12について詳述する。
粘着層12は、部材間の密着性を担保するために使用される層である。
粘着層12は、後述する温度依存性評価試験から求められる比誘電率の温度依存度が30%以下である。なかでも、タッチパネルの誤動作がより生じにくい点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する)で、25%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、低ければ低いほど好ましく、0%が最も好ましい。
比誘電率の温度依存度が30%超の場合、タッチパネルの誤動作が生じやすい。
まず、図2に示すように、測定対象である粘着層12(厚み:100〜500μm)を一対のアルミニウム電極100(電極面積:20mm×20mm)で挟み、40℃、5気圧、60分の加圧脱泡処理をして、評価用サンプルを作製する。
その後、評価用サンプル中の粘着層の温度を−40℃から80℃まで20℃ずつ段階的に昇温して、各温度においてインピーダンスアナライザー(Agilent社4294A)を用いた1MHzでのインピーダンス測定により静電容量Cを求める。その後、求められた静電容量Cと粘着層の厚みTとを掛け合わせた後、得られた値をアルミニウム電極の面積Sと真空の誘電率ε0(8.854×10−12F/m)の積で割り、比誘電率を算出する。つまり、式(X):比誘電率=(静電容量C×厚みT)/(面積S×真空の誘電率ε0)にて比誘電率を算出する。
より具体的には、粘着層の温度が−40℃、−20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、および80℃となるように段階的に昇温して、各温度において粘着層の温度が安定するまで5分間放置した後、その温度において1MHzでのインピーダンス測定により静電容量Cを求め、得られた値から各温度における比誘電率を算出する。
なお、粘着層の厚みは、少なくとも5箇所以上の任意の点における粘着層の厚みを測定して、それらを算術平均した値である。
その後、算出された比誘電率のなかから、最小値と最大値を選択して、両者の差分の最小値に対する割合を求める。より具体的には、式[{(最大値−最小値)/最小値}×100]より計算される値(%)を求め、その値を温度依存度とする。
図3を参照すると、白丸で示される粘着層Aにおいては、各温度における比誘電率が比較的近接しており、その変化も小さい。つまり、粘着層Aの比誘電率は、温度による変化が少ないことを示しており、寒冷地および温暖地においても粘着層Aの比誘電率が変わりにくい。結果として、粘着層Aを含むタッチパネルにおいては検出電極間の静電容量が、当初設定されていた値からずれにくく、タッチパネルの誤動作を生じにくい。なお、粘着層Aの温度依存度(%)は、図3中の白丸の最小値であるA1と最大値であるA2とを選択して、式[(A2−A1)/A1×100]により求めることができる。
一方、黒丸で示される粘着層Bにおいては、温度が上昇するにつれて、比誘電率が大きく上昇し、その変化が大きい。つまり、粘着層Bの比誘電率は温度による変化が大きいことを示しており、検出電極間の静電容量が当初設定されていた値からずれやすく、タッチパネルの誤動作を生じやすい。なお、粘着層Bの温度依存度(%)は、図3中の黒丸の最小値であるB1と最大値であるB2とを選択して、式[(B2−B1)/B1×100]により求めることができる。
つまり、上記温度依存度とは温度による誘電率の変化の程度を示しており、この値が小さいと、低温(−40℃)から高温(80℃)にわたって比誘電率の変化が小さく、誤動作を起こしにくいこととなる。一方、この値が大きいと、低温(−40℃)から高温(80℃)にわたって比誘電率の変化が大きく、タッチパネルの誤動作が起き易くなる。
静電容量式タッチパネルにおいて、粘着層は、例えば、静電容量式タッチパネルセンサーと保護基板(カバー部材)との間、静電容量式タッチパネルセンサーと表示装置との間、または、静電容量式タッチパネルセンサー内の基板と基板上に配置された検出電極を備える導電フィルム同士の間に配置され、それ自体が寄生容量を有する。したがって、静電容量式タッチパネルセンサーのセンシング部(入力領域)に隣接する粘着層が有する寄生容量の増大は、物体の接触を検知可能なセンシング部の各センシング部位での充電不良の元となるため、誤動作の原因の一つとなりえる。
また、近年の静電容量式タッチパネルの大面積化により、インターフェースセンサー部の全グリッドライン(後述する検出電極に相当)数は増大する傾向にある。適切なセンシング感度を得るにはその増大に呼応してスキャンレートを増やさなければならないため、各グリッドラインや各センサーノードの静電容量の閾値を下げざるをえない。すると上記のセンシング部近傍の粘着層が有する寄生容量による影響が相対的に増大し、誤動作が発生しやすい環境になる。したがって、上記センシング部に隣接する粘着層の寄生容量を下げる目的で、上記粘着層の誘電率εを下げる手段が取られる。
そのため、粘着層12の−40〜80℃までの間の20℃毎の各温度における比誘電率の最大値は3.5以下であり、3.3以下が好ましく、3.2以下がより好ましい。
なお、比誘電率の測定方法は、上記温度依存性評価試験の手順と同じである。
なお、粘着層12は、構成成分が異なる複数の粘着層を積層した層であってもよい。積層構成の場合には、比誘電率の温度依存性は積層状態で本願の範囲に入るように設計される。
粘着層12は、光学的に透明であることが好ましい。光学的に透明とは、全光線透過率は85%以上であることを意図し、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
粘着層12には、(メタ)アクリレート化合物を重合してなり、多環式脂肪族炭化水素基および飽和鎖状炭化水素基を有するポリ(メタ)アクリレート((メタ)アクリル系重合体)が含まれる。該ポリ(メタ)アクリレートは、粘着剤として機能する。
なお、該ポリ(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリレート化合物を重合性単量体として形成されるポリマーであり、他の重合性単量体由来(例えば、アクリルアミド化合物)の繰り返し単位は含まない。言い換えると、該ポリ(メタ)アクリレートは、重合性単量体として、(メタ)アクリレート化合物のみを使用して得られる重合体である。
(メタ)アクリレートXおよび(メタ)アクリレートYは、それぞれ1種のみを使用しても、それぞれ2種以上使用してもよい。
なお、(メタ)アクリレート化合物としては、上記(メタ)アクリレートXおよび(メタ)アクリレートY以外のメタ(アクリレート)が含まれていてもよい。例えば、ベンジルアクリレート、ジシクロペンタエニロキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ただし、ポリ(メタ)アクリレート中に酸価および水酸基価を与える(メタ)アクリレート化合物は使用されない。つまり、ポリ(メタ)アクリレートを重合するために使用される(メタ)アクリレート化合物としては、酸価および水酸基価が0mgKOH/gの(メタ)アクリレート化合物のみが使用される。結果として、ポリ(メタ)アクリレートの酸価および水酸基価は0mgKOH/gとなる。
そのため、ポリ(メタ)アクリレートを重合する際に、カルボン酸基を有する(メタ)アクリレートや、水酸基を有する(メタ)アクリレートは使用されない。
なお、酸価と水酸基価は、JIS K0070記載の手法に則り、算出することができる。
すなわち、酸価は試料1g中に含有する遊離脂肪酸、樹脂酸などを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数で示される。また、水酸基価は、試料1gをアセチル化させたときに水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数で示される。
また、本発明の効果がより優れる点で、(メタ)アクリレートYの含有量は、(メタ)アクリレート化合物全質量に対して、58.0〜70.0質量%であることが好ましく、58.0〜68.0質量%であることがより好ましく、58.0〜62.0質量%であることがさらに好ましい。
上記(メタ)アクリレートXのモル量と(メタ)アクリレートYのモル量とのモル比((メタ)アクリレートX/(メタ)アクリレートY)は特に制限されないが、0.39〜0.68であることが好ましく、0.40〜0.67であることがより好ましく、0.60〜0.65であることがさらに好ましい。なお、(メタ)アクリレートX(また、(メタ)アクリレートY)として、2種以上の化合物が使用されている場合は、(メタ)アクリレートX(また、(メタ)アクリレートY)に該当する化合物のモル量の総和(合計)を(メタ)アクリレートX(また、(メタ)アクリレートY)のモル量とする。
なお、上記モル比は、後段においてΣRccalとも称する。
以下では、(メタ)アクリレートYおよび(メタ)アクリレートYについて詳述する。
R2は、炭素原子数7〜30の多環式脂肪族炭化水素基(複脂環式炭化水素基)を表す。
多環式脂肪族炭化水素基とは、2つ以上の非芳香族環が2原子以上の炭素で連結した構造を意味する。より具体的には、炭素原子と水素原子とを含み、環状構造を複数組み合わさって構成される有機基である。通常、連結する環状構造同士は、相互にコンフォメーション転換を阻害する構造関係にある。多環式脂肪族炭化水素基の一例として、以下に示す、ジシクロヘプチル基は幾何学的に3つの環状構造とみなすことができるが、相互の架橋構造により、単環脂環基のようなコンフォーメンションの転換は実質的に阻害されている。
なお、多環式脂肪族炭化水素基には、ナフチル基などの芳香族環が縮合された構造で構成される基は含まれない。
式(1)は、ポリ(メタ)アクリレート中における、(メタ)アクリレートX由来のエステル基(−C(=O)O−)の含有割合を示す。上述したように、(メタ)アクリレートX中のエステル基は大きな双極子双極子モーメントを有しており、その含有量を上記範囲に調整することにより、本発明の効果が得られる。
例えば、以下式で表されるイソボルニルアクリレートの比(エステル基の分子量/イソボルニルアクリレートの全分子量)は、以下式より求められる。
比(エステル基の分子量/(メタ)アクリレートXの全分子量):44/208=0.211と求められる。
エステル基質量割合EX=(RX1×RW1)+(RX2×RW2)+(RX3×RW3)
なかでも、多環式脂肪族炭化水素基に含まれる全炭素原子数(Np)に対する、多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計数(Ne)の比(Ne/Np)が0.30〜0.36であることが好ましく、0.32〜0.35であることがより好ましい。
ただし、式(X)において、R2に含まれる炭素原子であって、R2と隣接する酸素原子に結合する3級炭素原子または4級炭素原子は、上記合計数(Ne)には含まれない。以下に一例を示す。以下図に示す、矢印aおよび矢印bで示される炭素原子は、上記「多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子または4級炭素原子」に該当するが、矢印cで示す酸素原子に隣接する炭素原子は上記「多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子または4級炭素原子」には該当しない。
該3級炭素原子および4級炭素原子は、環状構造中に含まれる。例えば、以下図中の矢印で示す炭素原子は、環状構造に含まれる3級炭素原子に該当する。よって、以下の化合物基の場合、全炭素原子数(Np)は7であり、3級炭素原子および4級炭素原子の合計数(Ne)は2となり、比(Ne/Np)は0.286と算出される。
例えば、(メタ)アクリレートXが2種使用され、一方の(メタ)アクリレートXの比(Ne/Np)が0.1でモル比(MX1)が0.6であり、他方の(メタ)アクリレートXの比(Ne/Np)が0.2でモル比(MX2)が0.4である場合、上記合計割合は(0.1×0.6)+(0.2×0.4)=0.14と計算される。
R4は、炭素原子数8〜30の飽和鎖状炭化水素基を表す。飽和鎖状炭化水素基とは、炭素原子と水素原子とからなる基であり、直鎖状または分岐鎖状である。なお、環状は含まれない。
飽和鎖状炭化水素基の炭素原子数は8〜30であり、本発明の効果がより優れる点で、8〜22が好ましく、8〜18がより好ましい。
以下に、飽和鎖状炭化水素基の一例を示す。なお、以下図中の●は結合位置を示す。
式(2)は、ポリ(メタ)アクリレート中における、(メタ)アクリレートY由来のエステル基(−C(=O)O−)の含有割合を示す。上述したように、(メタ)アクリレートY中のエステル基は大きな双極子双極子モーメントを有しており、その含有量を上記範囲に調整することにより、本発明の効果が得られる。
なかでも、飽和鎖状炭化水素基に含まれる全炭素原子数(Nc)に対する、飽和鎖状炭化水素基中に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計数(Nb)の比(Nb/Nc)が0〜0.28であることが好ましく、0.05〜0.15であることがより好ましい。
該3級炭素原子および4級炭素原子は、飽和鎖状炭化水素基中に含まれる。例えば、以下図中の矢印で示す炭素原子は、3級炭素原子または4級炭素原子に該当する。よって、以下の基の場合、全炭素原子数(Nc)は9であり、3級炭素原子および4級炭素原子の合計数(Nb)は2となり、比(Nb/Nc)は0.222と算出される。なお、以下図中の●は結合位置を示す。
なお、式(4)における計算方法は、上述した式(3)の計算方法と同様にして実施される。
上記直鎖状アルキル基の炭素原子数の好適態様は、上述した多環式脂肪族炭化水素基の炭素原子数の好適態様と同義である。また、上記分岐鎖状アルキル基の炭素原子数の好適態様は、上述した飽和鎖状炭化水素基の炭素原子数の好適態様と同義である。
また、(メタ)アクリレートZにおいては、本発明の効果がより優れる点で、R4で表される分岐鎖状アルキル基に含まれる3級炭素原子または4級炭素原子と、R4と隣接する酸素原子との間に−(CH2)m−で表されるアルキレン基を含むことが好ましい。より具体的には、例えば、R4に一つの3級炭素原子が含まれる場合、以下図で表されるように、矢印で示す3級炭素原子と矢印で示す酸素原子との間に−(CH2)m−で表されるアルキレン基を含むことが好ましい。なお、以下図中、X1およびX2は、炭素原子数1以上のアルキル基を表す。
ウレタン結合とは、例えば、カルボネートとアミン、または、イソシアネートとアルコールから形成される下記式の結合を指す。
上述した粘着層12の製造方法は特に制限されず、公知の方法より製造できる。例えば、上述した(メタ)アクリレート化合物を含む(メタ)アクリル系粘着剤組成物(以後、単に「組成物」とも称する)を所定の基材(例えば、剥離フィルム)上に塗布して、硬化処理を施して粘着層12を形成する方法が挙げられる。また、先に、上述した(メタ)アクリレート化合物を重合させてポリ(メタ)アクリレートを製造した後、該ポリ(メタ)アクリレートを含む粘着層形成用組成物を基材上に塗布して、粘着層12を形成してもよい。得られる粘着層12の形成後、必要に応じて、形成された粘着層12の露出した表面上に剥離フィルムを積層してもよい。
以下では、上記組成物を用いた方法について詳述する。
例えば、組成物には、必要に応じて重合開始剤が含まれていてもよい。重合開始剤の種類は特に制限されず、硬化処理の種類によって最適な重合開始剤が選択され、例えば、熱重合開始剤や光重合開始剤が選択される。より具体的には、重合開始剤としては、例えば、ベンゾインアルキルエーテル誘導体、ベンゾフェノン誘導体、α−アミノアルキルフェノン系、オキシムエステル誘導体、チオキサントン誘導体、アントラキノン誘導体、アシルホスフィンオキサイド誘導体、グリオキシエステル誘導体、有機過酸化物系、トリハロメチルトリアジン誘導体、チタノセン誘導体等が挙げられる。
重合開始剤の含有量は特に制限されないが、(メタ)アクリレート化合物の重合が効率よく進行する点で、(メタ)アクリレート化合物100質量部に対して、1〜5質量部が好ましい。
また、硬化処理としては、熱硬化処理や光硬化処理などが挙げられ、本発明の効果がより優れる点で、光硬化処理が好ましい。
光硬化処理は複数回の硬化工程からなってもよく、用いる光波長は複数から適宜選定されてよい。また熱硬化処理も複数回の効果工程からなってもよく、熱を与える手法はオーブン、リフロー炉、IRヒーターなど適切な手法から選定されてよい。さらには光硬化処理と熱硬化処理を適宜組み合わせてもよい。
なお、仮支持体上で上記粘着層を製造した後、剥離フィルム上に粘着層を転写する方法も使用できる。
静電容量式タッチパネルセンサー14は、タッチパネルのセンサー部として機能する部材である。
静電容量式タッチパネルセンサー14の構成は特に制限されず、タッチパネルの形式により最適な構造が選択されるが、基板と、基板の少なくとも一方の表面上に配置された導電部とを少なくとも有することが好ましい。なお、導電部は、基板の両面に配置されていてもよい。
導電部の構成は特に制限されないが、導電性細線から構成されることが好ましく、複数の導電性細線から構成されることがより好ましい。
導電部を構成する材料は特に制限されないが、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)などの金属や合金、ITO、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化ガリウム、酸化チタンなどの金属酸化物、などが挙げられる。
静電容量式タッチパネルセンサー14の好適態様は、後段において詳述する。
タッチパネル用積層体の他の態様としては、例えば、図4に示すように、静電容量式タッチパネルセンサー14と、粘着層12と、保護基板16とを備えるタッチパネル用積層体10aが挙げられる。
また、本発明のタッチパネル用積層体を含む静電容量式タッチパネルの好適態様としては、表示装置18と、粘着層12と、静電容量式タッチパネルセンサー14と、粘着層12と、保護基板16とを備える静電容量式タッチパネル20が挙げられる。
以下、タッチパネル用積層体および静電容量式タッチパネルで使用される各種部材について詳述する。
静電容量式タッチパネルセンサーとは、表示装置上(操作者側)に配置され、人間の指などの外部導体が接触(接近)するときに発生する静電容量の変化を利用して、人間の指などの外部導体の位置を検出するセンサーである。
静電容量式タッチパネルセンサーの構成は特に制限されないが、通常、検出電極(特に、X方向に延びる検出電極およびY方向に延びる検出電極)を有し、指が接触または近接した検出電極の静電容量変化を検出することによって、指の座標を特定する。
図6に、静電容量式タッチパネルセンサー180の平面図を示す。図7は、図6中の切断線A−Aに沿って切断した断面図である。静電容量式タッチパネルセンサー180は、基板22と、基板22の一方の主面上(表面上)に配置される第1検出電極24と、第1引き出し配線26と、基板22の他方の主面上(裏面上)に配置される第2検出電極28と、第2引き出し配線30と、フレキシブルプリント配線板32とを備える。なお、第1検出電極24および第2検出電極28がある領域は、使用者によって入力操作が可能な入力領域EI(物体の接触を検知可能な入力領域(センシング部))を構成し、入力領域EIの外側に位置する外側領域EOには第1引き出し配線26、第2引き出し配線30およびフレキシブルプリント配線板32が配置される。
以下では、上記構成について詳述する。
基板22は、光を適切に透過することが好ましい。具体的には、基板22の全光線透過率は、85〜95%であることが好ましい。
基板22は、絶縁性を有する(絶縁基板である)ことが好ましい。つまり、基板22は、第1検出電極24および第2検出電極28の間の絶縁性を担保するための層である。
絶縁樹脂基板を構成する材料としては、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアミド、ポリアリレート、ポリオレフィン、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィン系樹脂などが挙げられる。なかでも、透明性に優れる理由から、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース樹脂であることが好ましい。
基板22の厚み(基板22が2層以上の複層の場合は、それらの合計厚み)は特に制限されないが、5〜350μmであることが好ましく、30〜150μmであることがより好ましい。上記範囲内であれば所望の可視光の透過率が得られ、且つ、取り扱いも容易である。
また、図6においては、基板22の平面視形状は実質的に矩形状とされているが、これには限られない。例えば、円形状、多角形状であってもよい。
第1検出電極24は、入力領域EIに接近した使用者の指のX方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指との間に静電容量を発生する機能を有している。第1検出電極24は、第1方向(X方向)に延び、第1方向と直交する第2方向(Y方向)に所定の間隔をあけて配列された電極であり、後述するように所定のパターンを含む。
第2検出電極28は、入力領域EIに接近した使用者の指のY方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指との間に静電容量を発生する機能を有している。第2検出電極28は、第2方向(Y方向)に延び、第1方向(X方向)に所定の間隔をあけて配列された電極であり、後述するように所定のパターンを含む。図6においては、第1検出電極24は5つ、第2検出電極28は5つ設けられているが、その数は特に制限されず通常複数あればよい。
バインダーとしては、導電性細線34と基板22との密着性がより優れる理由から、水溶性高分子であることが好ましい。バインダーの種類としては、例えば、ゼラチン、カラギナン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、澱粉などの多糖類、セルロースおよびその誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリサッカライド、ポリビニルアミン、キトサン、ポリリジン、ポリアクリル酸、ポリアルギン酸、ポリヒアルロン酸、カルボキシセルロース、アラビアゴム、アルギン酸ナトリウムなどが挙げられる。なかでも、導電性細線34と基板22との密着性がより優れる理由から、ゼラチンが好ましい。
なお、ゼラチンとしては石灰処理ゼラチンの他、酸処理ゼラチンを用いてもよく、ゼラチンの加水分解物、ゼラチン酵素分解物、その他アミノ基、カルボキシル基を修飾したゼラチン(フタル化ゼラチン、アセチル化ゼラチン)を使用することができる。
使用される高分子の種類はゼラチンと異なれば特に制限されないが、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリジエン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、セルロース系重合体およびキトサン系重合体、からなる群から選ばれる少なくともいずれかの樹脂、または、これらの樹脂を構成する単量体からなる共重合体などが挙げられる。
なお、金属とバインダーの体積比は、導電性細線34中に含まれる金属およびバインダーの密度より計算することができる。例えば、金属が銀の場合、銀の密度を10.5g/cm3として、バインダーがゼラチンの場合、ゼラチンの密度を1.34g/cm3として計算して求めるものとする。
導電性細線34の厚みは特に制限されないが、導電性と視認性との観点から、0.00001mm〜0.2mmから選択可能であるが、30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、0.01〜9μmがさらに好ましく、0.05〜5μmが最も好ましい。
第1検出電極24および第2検出電極28では、可視光透過率の点から開口率は85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが最も好ましい。開口率とは、所定領域において第1検出電極24または第2検出電極28中の導電性細線34を除いた透過性部分が全体に占める割合に相当する。
なお、図8においては、導電性細線34はメッシュパターンとして形成されているが、この態様には限定されず、ストライプパターンであってもよい。
第1引き出し配線26は、外側領域EOの基板22上に配置され、その一端が対応する第1検出電極24に電気的に接続され、その他端はフレキシブルプリント配線板32に電気的に接続される。
第2引き出し配線30は、外側領域EOの基板22上に配置され、その一端が対応する第2検出電極28に電気的に接続され、その他端はフレキシブルプリント配線板32に電気的に接続される。
なお、図6においては、第1引き出し配線26は5本、第2引き出し配線30は5本記載されているが、その数は特に制限されず、通常、検出電極の数に応じて複数配置される。
なお、第1引き出し配線26および第2引き出し配線30中には、基板22との密着性がより優れる点から、バインダーが含まれていることが好ましい。バインダーの種類は、上述の通りである。
静電容量式タッチパネルセンサー180の製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、基板22の両主面上に形成された金属箔上のフォトレジスト膜を露光、現像処理してレジストパターンを形成し、レジストパターンから露出する金属箔をエッチングする方法が挙げられる。また、基板22の両主面上に金属微粒子または金属ナノワイヤを含むペーストを印刷し、ペーストに金属めっきを行う方法が挙げられる。また、基板22上にスクリーン印刷版またはグラビア印刷版によって印刷形成する方法、または、インクジェットにより形成する方法も挙げられる。
以下に、各工程に関して説明する。
工程(1)は、基板22の両面に、ハロゲン化銀とバインダーとを含有する感光性層を形成する工程である。
感光性層を形成する方法は特に制限されないが、生産性の点から、ハロゲン化銀およびバインダーを含有する感光性層形成用組成物を基板22に接触させ、基板22の両面上に感光性層を形成する方法が好ましい。
以下に、上記方法で使用される感光性層形成用組成物の態様について詳述した後、工程の手順について詳述する。
ハロゲン化銀に含有されるハロゲン元素は、塩素、臭素、ヨウ素およびフッ素のいずれであってもよく、これらを組み合わせでもよい。ハロゲン化銀としては、例えば、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀を主体としたハロゲン化銀が好ましく用いられ、さらに臭化銀や塩化銀を主体としたハロゲン化銀が好ましく用いられる。
使用されるバインダーの種類は、上述の通りである。また、バインダーはラテックスの形態で感光性層形成用組成物中に含まれていてもよい。
感光性層形成用組成物中に含まれるハロゲン化銀およびバインダーの体積比は特に制限されず、上述した導電性細線34中における金属とバインダーとの好適な体積比の範囲となるように適宜調整される。
使用される溶媒としては、例えば、水、有機溶媒(例えば、メタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ホルムアミド等のアミド類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、酢酸エチル等のエステル類、エーテル類等)、イオン性液体、またはこれらの混合溶媒を挙げることができる。
使用される溶媒の含有量は特に制限されないが、ハロゲン化銀およびバインダーの合計質量に対して、30〜90質量%の範囲が好ましく、50〜80質量%の範囲がより好ましい。
感光性層形成用組成物と基板22とを接触させる方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、感光性層形成用組成物を基板22に塗布する方法や、感光性層形成用組成物中に基板22を浸漬する方法などが挙げられる。
形成された感光性層中におけるバインダーの含有量は特に制限されないが、0.3〜5.0g/m2が好ましく、0.5〜2.0g/m2がより好ましい。
また、感光性層中におけるハロゲン化銀の含有量は特に制限されないが、導電性細線34の導電特性がより優れる点で、銀換算で1.0〜20.0g/m2が好ましく、5.0〜15.0g/m2がより好ましい。
工程(2)は、上記工程(1)で得られた感光性層をパターン露光した後、現像処理することにより第1検出電極24および第1引き出し配線26、並びに、第2検出電極28および第2引き出し配線30を形成する工程である。
まず、以下では、パターン露光処理について詳述し、その後現像処理について詳述する。
感光性層に対してパターン状の露光を施すことにより、露光領域における感光性層中のハロゲン化銀が潜像を形成する。この潜像が形成された領域は、後述する現像処理によって導電性細線を形成する。一方、露光がなされなかった未露光領域では、後述する定着処理の際にハロゲン化銀が溶解して感光性層から流出し、透明な膜が得られる。
露光の際に使用される光源は特に制限されず、可視光線、紫外線などの光、または、X線などの放射線などが挙げられる。
パターン露光を行う方法は特に制限されず、例えば、フォトマスクを利用した面露光で行ってもよいし、レーザービームによる走査露光で行ってもよい。なお、パターンの形状は特に制限されず、形成したい導電性細線のパターンに合わせて適宜調整される。
現像処理の方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、銀塩写真フィルム、印画紙、印刷製版用フィルム、フォトマスク用エマルジョンマスク等に用いられる通常の現像処理の技術を用いることができる。
現像処理の際に使用される現像液の種類は特に制限されないが、例えば、PQ現像液、MQ現像液、MAA現像液等を用いることもできる。市販品では、例えば、富士フイルム社処方のCN−16、CR−56、CP45X、FD−3、パピトール、KODAK社処方のC−41、E−6、RA−4、D−19、D−72等の現像液、またはそのキットに含まれる現像液を用いることができる。また、リス現像液を用いることもできる。
現像処理は、未露光部分の銀塩を除去して安定化させる目的で行われる定着処理を含むことができる。定着処理は、銀塩写真フィルムや印画紙、印刷製版用フィルム、フォトマスク用エマルジョンマスク等に用いられる定着処理の技術を用いることができる。
定着工程における定着温度は、約20℃〜約50℃が好ましく、25〜45℃がより好ましい。また、定着時間は5秒〜1分が好ましく、7秒〜50秒がより好ましい。
現像処理後の露光部(導電性細線)に含まれる金属銀の質量は、露光前の露光部に含まれていた銀の質量に対して50質量%以上の含有率であることが好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。露光部に含まれる銀の質量が露光前の露光部に含まれていた銀の質量に対して50質量%以上であれば、高い導電性を得ることができるため好ましい。
(下塗層形成工程)
基板22とハロゲン化銀乳剤層との密着性に優れる理由から、上記工程(1)の前に、基板22の両面に上記バインダーを含む下塗層を形成する工程を実施することが好ましい。
使用されるバインダーは上述の通りである。下塗層の厚みは特に制限されないが、密着性と相互静電容量の変化率がより抑えられる点で、0.01〜0.5μmが好ましく、0.01〜0.1μmがより好ましい。
(アンチハレーション層形成工程)
導電性細線34の細線化の観点で、上記工程(1)の前に、基板22の両面にアンチハレーション層を形成する工程を実施することが好ましい。
工程(3)は、上記現像処理の後に加熱処理を実施する工程である。本工程を実施することにより、バインダー間で融着が起こり、導電性細線34の硬度がより上昇する。特に、感光性層形成用組成物中にバインダーとしてポリマー粒子を分散している場合(バインダーがラテックス中のポリマー粒子の場合)、本工程を実施することにより、ポリマー粒子間で融着が起こり、所望の硬さを示す導電性細線34が形成される。
加熱処理の条件は使用されるバインダーによって適宜好適な条件が選択されるが、40℃以上であることがポリマー粒子の造膜温度の観点から好ましく、50℃以上がより好ましく、60℃以上がさらに好ましい。また、基板のカール等を抑制する観点から、150℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。
加熱時間は特に限定されないが、基板のカール等を抑制する観点、および、生産性の観点から、1〜5分間であることが好ましく、1〜3分間であることがより好ましい。
なお、この加熱処理は、通常、露光、現像処理の後に行われる乾燥工程と兼ねることができるため、ポリマー粒子の造膜のために新たな工程を増加させる必要がなく、生産性、コスト等の観点で優れる。
光透過性部には上記バインダー以外の材料が含まれていてもよく、例えば、銀難溶剤などが挙げられる。
例えば、図9に示すように、静電容量式タッチパネルセンサー280は、第1基板38と、第1基板38上に配置された第2検出電極28と、第2検出電極28の一端に電気的に接続し、第1基板38上に配置された第2引き出し配線(図示せず)と、粘着層40と、第1検出電極24と、第1検出電極24の一端に電気的に接続している第1引き出し配線(図示せず)と、第1検出電極24および第1引き出し配線が隣接する第2基板42と、フレキシブルプリント配線板(図示せず)とを備える。
図9に示すように、静電容量式タッチパネルセンサー280は、第1基板38、第2基板42、および粘着層40の点を除いて、静電容量式タッチパネルセンサー180と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
第1基板38および第2基板42の定義は、上述した基板22の定義と同じである。
粘着層40は、第1検出電極24および第2検出電極28を密着させるための層であり、光学的に透明であることが好ましい(透明粘着層であることが好ましい)。粘着層40を構成する材料としては公知の材料が使用され、粘着層40としては上記粘着層12が使用されてもよい。
図9中の第1検出電極24と第2検出電極28とは、図6に示すようにそれぞれ複数使用されており、両者は図6に示すように互いに直交するように配置されている。
なお、図9に示す、静電容量式タッチパネルセンサー280は、基板と基板表面に配置された検出電極および引き出し配線とを有する電極付き基板を2枚用意し、電極同士が向き合うように、粘着層を介して貼り合せて得られる静電容量式タッチパネルセンサーに該当する。
静電容量式タッチパネルセンサー380は、第1基板38と、第1基板38上に配置された第2検出電極28と、第2検出電極28の一端に電気的に接続し、第1基板38上に配置された第2引き出し配線(図示せず)と、粘着層40と、第2基板42と、第2基板42上に配置された第1検出電極24と、第1検出電極24の一端に電気的に接続し、第2基板42上に配置された第1引き出し配線(図示せず)と、フレキシブルプリント配線板(図示せず)とを備える。
図10に示す静電容量式タッチパネルセンサー380は、各層の順番が異なる点を除いて、図9に示す静電容量式タッチパネルセンサー280と同様の層を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
また、図10中の第1検出電極24と第2検出電極28とは、図6に示すようにそれぞれ複数使用されており、両者は図6に示すように互いに直交するように配置されている。
なお、図10に示す、静電容量式タッチパネルセンサー380は、基板と基板表面に配置された検出電極および引き出し配線とを有する電極付き基板を2枚用意し、一方の電極付き基板中の基板と他方の電極付き基板の電極とが向き合うように、粘着層を介して貼り合せて得られる静電容量式タッチパネルセンサーに該当する。
また、第1検出電極24および第2検出電極28は導電性細線34のメッシュ構造で構成されていたが、この態様には限定されず、例えば、ITO、ZnOなどの金属酸化物薄膜(透明金属酸化物薄膜)、銀ナノワイヤや銅ナノワイヤなどの金属ナノワイヤでネットワークを構成した透明導電膜で形成されていてもよい。
より具体的には、図11に示すように、透明金属酸化物で構成される第1検出電極24aおよび第2検出電極28aを有する静電容量式タッチパネルセンサー180aであってもよい。図11は、静電容量式タッチパネルセンサー180aの入力領域における一部平面図を示す。図12は、図11中の切断線A−Aに沿って切断した断面図である。静電容量式タッチパネルセンサー180aは、第1基板38と、第1基板38上に配置された第2検出電極28aと、第2検出電極28aの一端に電気的に接続し、第1基板38上に配置された第2引き出し配線(図示せず)と、粘着層40と、第2基板42と、第2基板42上に配置された第1検出電極24aと、第1検出電極24aの一端に電気的に接続し、第2基板42上に配置された第1引き出し配線(図示せず)と、フレキシブルプリント配線板(図示せず)とを備える。
図11および図12に示す静電容量式タッチパネルセンサー180aは、第1検出電極24aおよび第2検出電極28a以外の点を除いて、図10に示す静電容量式タッチパネルセンサー380と同様の層を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図11および図12に示す、静電容量式タッチパネルセンサー180aは、基板と基板表面に配置された検出電極および引き出し配線とを有する電極付き基板を2枚用意し、一方の電極付き基板中の基板と他方の電極付き基板の電極とが向き合うように、粘着層を介して貼り合せて得られる静電容量式タッチパネルセンサーに該当する。
なお、ITOのほかに上記態様で使用できる材料としては、例えば、亜鉛酸化物(ZnO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)などが挙げられる。
なお、電極部(第1検出電極24aおよび第2検出電極28a)のパターニングは、電極部の材料に応じて選択でき、フォトリソグラフィー法やレジストマスクスクリーン印刷−エッチング法、インクジェット法、印刷法などを用いてもよい。
保護基板16は、粘着層上に配置される基板であり、外部環境から後述する静電容量式タッチパネルセンサー14を保護する役割を果たすと共に、その主面はタッチ面を構成する。
保護基板16として、透明基板であることが好ましくプラスチックフィルム、プラスチック板、ガラス板などが用いられる。基板の厚みはそれぞれの用途に応じて適宜選択することが望ましい。
上記プラスチックフィルムおよびプラスチック板の原料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル類;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、EVA等のポリオレフィン類;ビニル系樹脂;その他、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)、シクロオレフィン系樹脂(COP)等を用いることができる。
また、保護基板16としては、偏光板、円偏光板などを用いてもよい。
表示装置18は、画像を表示する表示面を有する装置であり、表示画面側に各部材が配置される。
表示装置18の種類は特に制限されず、公知の表示装置を使用することができる。例えば、陰極線管(CRT)表示装置、液晶表示装置(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)表示装置、真空蛍光ディスプレイ(VFD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、表面電界ディスプレイ(SED)または電界放出ディスプレイ(FED)または電子ペーパー(E−Paper)などが挙げられる。
塗布液原料として、2−エチルヘキシルアクリレート(三菱化学(株)製)が46質量部、ドデシルアクリレート(共栄社化学(株)製)が13質量部、イソボルニルアクリレート(共栄社化学(株)製)が38質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF製)が2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシド(BASF製)が0.7質量部になるように反応容器中に添加して均一に攪拌し、高圧水銀UVランプ光(DEEP UV ランプ UXM−501MD,ウシオ電機(株)製)を用いてUV光を照射しながら重合させて、粘度が5000〜8000mPa・sの塗布液P−1(粘着層形成用組成物)を得た。
得られたこの塗布液P−1を剥離PETフィルムの剥離面上に塗布した後に、さらに塗膜面上に、剥離面を下にした剥離PETフィルムを貼り合わせ、硬化後の厚みが50μmになるように成形してから、さらに照射エネルギーが2J/cm2になるようにUV光を照射することにより、粘着層が剥離PETフィルムで挟まれた粘着フィルムS−01を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが48質量部、ドデシルアクリレートが14質量部、イソボルニルアクリレートが27質量部、ベンジルアクリレート(日立化成工業(株)製)が8質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−02を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが35質量部、ドデシルアクリレートが9質量部、イソボルニルアクリレートが35質量部、ステアリルアクリレート(共栄社化学(株)製)が18質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−03を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが26質量部、ドデシルアクリレートが25質量部、イソボルニルアクリレートが36質量部、ステアリルアクリレートが10質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−04を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが45質量部、ドデシルアクリレートが14質量部、イソボルニルアクリレートが19質量部、ジシクロペンタニルアクリレート(日立化成(株)製)が19質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−05を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが45質量部、ドデシルアクリレートが13質量部、イソボルニルアクリレートが17質量部、イソボルニルメタクリレート(共栄社化学(株)製)が3質量部、ジシクロペンタニルアクリレートが19質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−06を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが45質量部、ドデシルアクリレートが13質量部、イソボルニルアクリレートが19質量部、ジシクロペンタニルアクリレートが14質量部、メタクリル酸2−メチル−2−アダマンチルが6質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−07を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが43質量部、ドデシルアクリレートが15質量部、ステアリルアクリレートが5質量部、イソボルニルアクリレートが6質量部、イソボルニルメタクリレートが15質量部、ジシクロペンタニルアクリレートが6質量部、メタクリル酸2−メチル−2−アダマンチルが7質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−08を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが47質量部、ドデシルアクリレートが9質量部、イソボルニルアクリレートが42質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.0質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−11を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが88質量部、ドデシルアクリレートが1質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.0質量部、になるようにして、実施例1と同様の手順に従って、塗布液P−12を得た。
得られた塗布液P−12にトリアリールイソシアヌレート(9質量部)を混合した後、塗布液P−1の代わりに使用した以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−12を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが52質量部、イソボルニルメタクリレートが30質量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート(共栄社化学(株)製)が16質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.0質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−13を得た。
合成例1の塗布液原料を、2−エチルヘキシルアクリレートが50質量部、ドデシルアクリレートが10質量部、イソボルニルアクリレートが25質量部、ベンジルアクリレートが3質量部、アクリロイルモルホリン(東京化成工業(株)製)が9質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.3質量部、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシドが0.7質量部になるようにした以外は、合成例1と同様の手順に従って、粘着フィルムS−14を得た。
酢酸エチル60質量部中に下記の化学式1記載の水添テルペンアクリレート(ヤスハラケミカル(株)製)を8質量部、イソデシルアクリレートを31.6質量部、および、ライトアクリレートHOB−A(共栄社化学(株)製)を0.4質量部、を混合し、2,2’−イソブチロアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)を0.1質量部添加して、攪拌しながら窒素ガスを導入して、気体を置換した。
反応液内温度を60℃に保つようにして12時間攪拌して、ポリマー溶液P−15を得た。
得られたポリマー溶液P−15中の固形分100質量部に対して1質量部のD110N(三井化学製、75%酢酸エチル溶液)と0.1質量部のKBM−403(信越化学工業(株)製)をポリマー溶液に添加して、塗布液C−15を得た。
得られた塗布液C−15を用いて剥離PETの剥離面上に塗布した後、塗布した試料を120℃3分間加熱して、粘着層を硬化させて、さらに粘着層の露出表面上に剥離PETの剥離面を貼合し、粘着フィルムS−15を得た。
合成例13の水添テルペンアクリレートの変わりにシクロヘキシルアクリレート(共栄社化学(株)製)を用いた以外は、合成例13と同様の手順に従って、粘着フィルムS−16を得た。
合成例13の塗布原料中で、用いたアクリレート類の代わりに2−エチルヘキシルアクリレート45質量部、ドデシルアクリレート8質量部、イソボルニルアクリレート42質量部を用い、D110Nの代わりにD140N(三井化学製、75%酢酸エチル溶液)が4質量部(固形分3質量部)を用い、開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが2.0質量部になるようにして、実施例13と同様にして、塗布液P−17を得た。
得られた塗布液P−17を用いた以外は、合成例13と同様にして粘着フィルムS−17を得た。
<A>銀メッシュ配線の製造方法
(ハロゲン化銀乳剤の調製)
38℃、pH4.5に保たれた下記1液に、下記の2液および3液の各々90%に相当する量を攪拌しながら同時に20分間にわたって加え、0.16μmの核粒子を形成した。続いて下記4液および5液を8分間にわたって加え、さらに、下記の2液および3液の残りの10%の量を2分間にわたって加え、0.21μmまで成長させた。さらに、ヨウ化カリウム0.15gを加え、5分間熟成し粒子形成を終了した。
水 750ml
ゼラチン 9g
塩化ナトリウム 3g
1,3−ジメチルイミダゾリジン−2−チオン 20mg
ベンゼンチオスルホン酸ナトリウム 10mg
クエン酸 0.7g
2液:
水 300ml
硝酸銀 150g
3液:
水 300ml
塩化ナトリウム 38g
臭化カリウム 32g
ヘキサクロロイリジウム(III)酸カリウム
(0.005%KCl 20%水溶液) 8ml
ヘキサクロロロジウム酸アンモニウム
(0.001%NaCl 20%水溶液) 10ml
4液:
水 100ml
硝酸銀 50g
5液:
水 100ml
塩化ナトリウム 13g
臭化カリウム 11g
黄血塩 5mg
上記乳剤に1,3,3a,7−テトラアザインデン1.2×10-4モル/モルAg、ハイドロキノン1.2×10-2モル/モルAg、クエン酸3.0×10-4モル/モルAg、2,4−ジクロロ−6−ヒドロキシ−1,3,5−トリアジンナトリウム塩0.90g/モルAgを添加し、クエン酸を用いて塗布液pHを5.6に調整して、感光性層形成用組成物を得た。
厚み100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムにコロナ放電処理を施した後、上記PETフィルムの両面に、下塗層として厚み0.1μmのゼラチン層、さらに下塗層上に光学濃度が約1.0で現像液のアルカリにより脱色する染料を含むアンチハレーション層を設けた。上記アンチハレーション層の上に、上記感光性層形成用組成物を塗布し、さらに厚み0.15μmのゼラチン層を設け、両面に感光性層が形成されたPETフィルムを得た。得られたフィルムをフィルムAとする。形成された感光性層は、銀量6.0g/m2、ゼラチン量1.0g/m2であった。
上記フィルムAの両面に、図6に示すような、検出電極(第1検出電極および第2検出電極)および引き出し配線(第1引き出し配線および第2引き出し配線)を配したフォトマスクを介し、高圧水銀ランプを光源とした平行光を用いて露光を行った。露光後、下記の現像液で現像し、さらに定着液(商品名:CN16X用N3X−R、富士フィルム社製)を用いて現像処理を行った。さらに、純水でリンスし、乾燥することで、両面にAg細線からなる検出電極および引き出し配線を備える静電容量式タッチパネルセンサーAを得た。
なお、得られた静電容量式タッチパネルセンサーAにおいては、検出電極はメッシュ状に交差する導電性細線で構成されている。また、上述したように、第1検出電極はX方向に延びる電極で、第2検出電極はY方向に延びる電極であり、それぞれ4.5〜5mmピッチでフィルム上に配置されている。
公知の方法により、図11に示す、ITOから構成される検出電極を有する静電容量式タッチパネルセンサーBを製造した。
ITO検出電極を有する静電容量式タッチパネルセンサーBのより具体的な構成としては、上述した図11に示すように、第1基板38と第1基板38上に配置されたITOからなる第2検出電極28aとを有する第1電極付き基板と、第2基板42と第2基板42上に配置されたITOからなる第1検出電極24aとを有する第2電極付き基板とを、粘着層40を介して貼り合せた静電容量式タッチパネルセンサーである。なお、第1検出電極と第2検出電極とは、互いに直交する。また、第1検出電極および第2検出電極には、それぞれ引き出し配線が接続される。
タッチパネルの製造方法としては、上記粘着フィルムの一方の剥離PETフィルムを剥離して、静電容量式タッチパネルセンサー上に、2kg重ローラーを使用して上記粘着層を貼り合せて上部粘着層を作製し、さらに他方の剥離PETフィルムを剥離して、上部粘着層上に同サイズのガラス基板を、同様に2kg重ローラーを使用して貼合した。その後、高圧恒温槽にて、40℃、5気圧、20分の環境にさらし、脱泡処理した。
次に、上部粘着層の作製に使用した粘着フィルムを用いて、上記上部粘着層を作製した同様の手順により、上記のガラス基板、上部粘着層、静電容量式タッチパネルセンサーの順に貼合した構造体の静電容量式タッチパネルセンサーと液晶表示装置との間に下部粘着層を配置して、両者を貼り合せた。
その後、上記で得られた上記のタッチパネルを高圧恒温槽にて、40℃、5気圧、20分の環境にさらした。
なお、上記タッチパネル中の下部粘着層および上部粘着層としては、合成例1〜15で製造された粘着フィルム中の粘着層が使用されている(表1参照)。
合成例1〜15で製造された粘着フィルム(ただし、粘着層の厚みは100〜500μm)の一方の剥離PETフィルムを剥離して、露出している表面を縦20mm×横20mm、厚さ0.5mmのAl基板上に貼り合せた後、他方の剥離PETフィルムを剥離して、露出している表面に上記Al基板を貼り合せて、その後40℃、5気圧、60分の加圧脱泡処理をして、温度依存性評価試験用サンプルを作製した。
なお、各サンプル中における粘着層の厚みは、マイクロメーターで温度依存性評価試験用サンプルの厚さを5か所測定し、その平均値からAl基板2枚分の厚さを差し引き、粘着層の厚さを算出した。
上記で作製した温度依存性評価試験用サンプルを用いて、インピーダンスアナライザー(Agilent社4294A)にて1MHzでのインピーダンス測定を行い、粘着層の比誘電率を測定した。
具体的には、温度依存性評価試験用サンプルを−40℃から80℃まで20℃ずつ段階的に昇温して、各温度においてインピーダンスアナライザー(Agilent社4294A)を用いた1MHzでのインピーダンス測定により静電容量Cを求めた。なお、各温度では、サンプルの温度が一定になるまで5分間静置した。
その後、求められた静電容量Cを用いて、以下の式(X)より各温度における比誘電率を算出した。
式(X):比誘電率=(静電容量C×厚みT)/(面積S×真空の誘電率ε0)
なお、厚みTは粘着層の厚みを、面積Sはアルミニウム電極の面積(縦20mm×横20mm)を、真空の誘電率ε0は物理定数(8.854×10-12F/m)を意図する。
算出された比誘電率のなかから、最小値と最大値とを選択し、式[(最大値−最小値)/最小値×100]より温度依存度(%)を求めた。
なお、温度の調整は、低温の場合は液体窒素冷却ステージを用いて、高温の場合はホットプレートを用いて実施した。
上記で作製したタッチパネルを85℃85%RH条件に24時間静置した後に、常温常湿に4時間静置した。次に、高湿高温処理が施されたタッチパネルを−40℃から80℃まで20℃ずつ段階的に昇温して、各温度におけるタッチ時の誤動作発生率を測定した。つまり、−40℃、−20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、および80℃環境下において、任意の箇所を100回、タッチをし、正常に反応しなかった場合の回数から、タッチパネルの誤動作発生率(%)[(正常に反応しなかった回数/100)×100]を測定した。
測定された各温度での誤動作発生率のなかから最大値を算出し、その値が10%未満の場合をOK、10%以上の場合NGと評価した。結果を表1に示す。
表1中、「(メタ)アクリレートX由来のエステル基質量割合EX」は、上述した式(1)で表されるエステル基質量割合EXの値を示す。
表1中、「(メタ)アクリレートYの含有量」は、(メタ)アクリレート化合物全質量に対する(メタ)アクリレートYの含有量(質量%)を示す。
表1中、「(メタ)アクリレートY由来のエステル基質量割合EY」は、上述した式(2)で表されるエステル基質量割合EYの値を示す。
表1中、「ΣRep」は、上述した式(3)より求められる値を示す。
表1中、「ΣRbc」は、上述した式(4)より求められる値を示す。
表1中、「ポリマー中のウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、および、アルキル置換アミノ基の有無」欄は、ポリ(メタ)アクリレート中にウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、または、アルキル置換アミノ基が含まれる場合を「有り」、ポリ(メタ)アクリレート中にこれらのいずれもが含まれない場合を「無し」と示す。
表1中、「温度依存度」は、上述した温度依存性評価試験から求められる粘着層の比誘電率の温度依存度を示す。
表1中、「比誘電率の最大値」は、−40〜80℃までの20℃毎の各温度における粘着層の比誘電率の最大値を示す。
表1中、「検出電極」は、静電容量式タッチパネルセンサー中の検出電極が銀配線で構成される場合を「銀」、ITOで構成される場合を「ITO」と示す。
また、上記合成例1〜9、11においては、得られた粘着層中のポリ(メタ)アクリレートには、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、およびアルキル置換アミノ基は含まれていなかった。
さらに、表1中、比較例2、5および6では、(メタ)アクリレートXが使用されていないので、ΣRepは計算していない。なお、表1中は「―」として示す。
一方、所定の要件を満たさないタッチパネル用積層体を用いた場合は、所望の効果が得られなかった。
12 粘着層
14 静電容量式タッチパネルセンサー
16 保護基板
18 表示装置
20 静電容量式タッチパネル
22 基板
24,24a 第1検出電極
26 第1引き出し配線
28,28a 第2検出電極
30 第2引き出し配線
32 フレキシブルプリント配線板
34 導電性細線
36 格子
38 第1基板
40 粘着層
42 第2基板
100 アルミニウム電極
180,180a,280,380 静電容量式タッチパネルセンサー
Claims (10)
- 粘着層と、静電容量式タッチパネルセンサーとを備えるタッチパネル用積層体であって、
前記粘着層が、(メタ)アクリレート化合物を重合させてなり、多環式脂肪族炭化水素基および飽和鎖状炭化水素基を有するポリ(メタ)アクリレートを含み、
前記(メタ)アクリレート化合物が、少なくとも、式(X)で表される炭素原子数7〜30の多環式脂肪族炭化水素基を有する(メタ)アクリレートXを1種または2種以上、および、式(Y)で表される炭素原子数8〜30の飽和鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートYを1種または2種以上含み、
前記(メタ)アクリレートXの含有量が、前記(メタ)アクリレート化合物全質量に対して、25.0〜41.0質量%であり、
前記(メタ)アクリレートYの含有量が、前記(メタ)アクリレート化合物全質量に対して、58.0〜70.0質量%であり、
下記式(1)で表されるエステル基質量割合EXが、5.0〜9.0質量%であり、
下記式(2)で表されるエステル基質量割合EYが、12.0〜18.0質量%であり、
前記ポリ(メタ)アクリレートの酸価および水酸基価は0mgKOH/gであり、
前記ポリ(メタ)アクリレートにはウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、および、アルキル置換アミノ基が含まれず、
前記粘着層には、ポリウレタンおよびポリウレアが含まれず、
前記粘着層の下記温度依存性評価試験から求められる比誘電率の温度依存度が30%以下であると共に、−40〜80℃までの20℃毎の各温度における比誘電率の最大値が3.5以下である、タッチパネル用積層体。
(式(X)中、R1は、水素原子またはアルキル基を表す。R2は、炭素原子数7〜30の多環式脂肪族炭化水素基を表す。)
(式(Y)中、R3は、水素原子またはアルキル基を表す。R4は、炭素原子数8〜30の飽和鎖状炭化水素基を表す。)
(式(1)中、nは前記(メタ)アクリレートXの種類数を表し、RXiは、i番目の種類の(メタ)アクリレートXの全分子量に対する、前記i番目の(メタ)アクリレートX中のエステル基(−COO−)の分子量の比(エステル基の分子量/i番目の(メタ)アクリレートXの全分子量)を示す。WXiは、前記(メタ)アクリレート化合物全質量に対する前記i番目の(メタ)アクリレートXの質量割合(%)を示す。)
(式(2)中、mは前記(メタ)アクリレートYの種類数を表し、RYiは、i番目の種類の(メタ)アクリレートYの全分子量に対する、前記i番目の(メタ)アクリレートY中のエステル基(−COO−)の分子量の比(エステル基の分子量/i番目の(メタ)アクリレートYの全分子量)を示す。WYiは、前記(メタ)アクリレート化合物全質量に対する前記i番目の(メタ)アクリレートYの質量割合(%)を示す。)
(温度依存性評価試験:粘着層をアルミニウム電極で挟み、−40℃から80℃まで20℃毎に昇温して、各温度において1MHzでのインピーダンス測定により前記粘着層の比誘電率を算出して、算出された各温度における比誘電率のなかから、最小値と最大値とを選択し、式[(最大値−最小値)/最小値×100]より求められる値(%)を温度依存度とする。) - 式(3)で表される、前記多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計割合(ΣRep)が0.29〜0.37であり、
式(4)で表される、前記飽和鎖状炭化水素基に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計割合(ΣRbc)が0.04〜0.12である、請求項1に記載のタッチパネル用積層体。
(式(3)中、nは前記(メタ)アクリレートXの種類数を表し、PXiは、i番目の種類の(メタ)アクリレートXの比(Ne/Np)を示す。前記比(Ne/Np)は、前記多環式脂肪族炭化水素基に含まれる全炭素原子数(Np)に対する、前記多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子(ただし、式(X)において、R2と隣接する酸素原子に結合する3級炭素原子または4級炭素原子は除く)の合計数(Ne)の比(Ne/Np)である。MXiは、(メタ)アクリレートX全モル量に対するi番目の(メタ)アクリレートXのモル比(i番目の(メタ)アクリレートXのモル量/(メタ)アクリレートX全モル量)を示す。
式(4)中、mは前記(メタ)アクリレートYの種類数を表し、PYiは、i番目の種類の(メタ)アクリレートYの比(Nb/Nc)を示す。前記比(Nb/Nc)は、前記飽和鎖状炭化水素基に含まれる全炭素原子数(Nc)に対する、前記飽和鎖状炭化水素基に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計数(Nb)の比(Nb/Nc)である。MYiは、(メタ)アクリレートY全モル量に対するi番目の(メタ)アクリレートYのモル比(i番目の(メタ)アクリレートYのモル量/(メタ)アクリレートY全モル量)を示す。) - 式(X)において、R2が、R2と隣接する酸素原子に結合する炭素原子が第3級炭素原子または第4級炭素原子である多環式脂肪族炭化水素基を表し、
前記(メタ)アクリレートYは、R4が炭素原子数8〜30の直鎖状アルキル基である(メタ)アクリレートZ、および、R4が炭素原子数8〜30の分岐鎖状アルキル基である(メタ)アクリレートWを含み、
前記(メタ)アクリレートZにおいては、R4で表される前記分岐鎖状アルキル基に含まれる3級炭素原子または4級炭素原子と、R4と隣接する酸素原子との間に−(CH2)m−で表されるアルキレン基を含む、請求項1または2に記載のタッチパネル用積層体。 - 前記(メタ)アクリレートXと前記(メタ)アクリレートYとのモル比((メタ)アクリレートXのモル量/(メタ)アクリレートYのモル量)が0.40〜0.67である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタッチパネル用積層体。
- 前記多環式脂肪族炭化水素基中の環状構造に含まれる3級炭素原子および4級炭素原子の合計割合(ΣRep)が0.34〜0.37である、請求項2〜4のいずれか1項に記載のタッチパネル用積層体。
- 前記粘着層が、光硬化処理により形成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタッチパネル用積層体。
- 前記静電容量式タッチパネルセンサーが基板と前記基板の少なくとも一方の表面上に配置される電極とを備え、前記電極が、導電性細線で構成された格子からなるメッシュ形状を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のタッチパネル用積層体。
- 前記導電性細線が、銀細線からなる、請求項7に記載のタッチパネル用積層体。
- 前記電極が、前記基板の両面に配置される、請求項7または8に記載のタッチパネル用積層体。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のタッチパネル用積層体と、表示装置とを備える、フラットパネルディスプレイ。
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