(57)【要約】【課題】耐湿性、耐水性、耐電気ノイズ性および耐電磁波性に優れ、薄型化および軽量化を図ることができ、コストを低減することのできる、感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物、感圧センサ用ポリウレタン成形体、感圧センサおよびタッチパネルを提供すること。【解決手段】ポリイソシアネートと、活性水素基価が３０〜５５０ｍｇＫＯＨ／ｇである活性水素基含有化合物とを含有する感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物を成形することにより得られ、光弾性を有する感圧センサ用ポリウレタン成形体４を備える感圧センサ２を、タッチパネル１に備える。【選択図】図１
2011063773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感圧センサに用いられるポリウレタン樹脂組成物であって、
ポリイソシアネートと、
平均活性水素基価が３０〜５５０ｍｇＫＯＨ／ｇである活性水素基含有化合物と
を含有することを特徴とする、感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物。
【請求項２】
芳香環濃度が１５〜２５重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリウレタン樹脂組成物を成形することにより得られ、
光弾性を有することを特徴とする、感圧センサ用ポリウレタン成形体。
【請求項４】
−２０〜６０℃における光弾性定数の最高値が、１０００×１０−１２Ｐａ−１以上であることを特徴とする、請求項３に記載の感圧センサ用ポリウレタン成形体。
【請求項５】
ガラス転移温度が、−１０〜３５℃であることを特徴とする、請求項３または４に記載の感圧センサ用ポリウレタン成形体。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の感圧センサ用ポリウレタン成形体を備えることを特徴とする、感圧センサ。
【請求項７】
請求項７に記載の感圧センサを備えることを特徴とする、タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物、感圧センサ用ポリウレタン成形体、感圧センサおよびタッチパネル、詳しくは、入力デバイスとして好適に用いられるタッチパネル、ならびに、それに用いられる感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物、感圧センサ用ポリウレタン成形体および感圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感圧センサが用いられる入力デバイスとして、タッチパネルが広く知られている。
そのようなタッチパネルの方式として、例えば、抵抗膜式、静電容量方式、光学方式、超音波式などの各種方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「フジクラ技報」第１０２号、２００２年４月、ｐ．４２−４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、抵抗膜式および静電容量方式のタッチパネルは、耐湿性および耐水性が低く、そのため、湿った指または濡れた指で触れると、誤検知を生じる場合がある。また、抵抗膜式および静電容量方式のタッチパネルは、耐電気ノイズ性および耐電磁波性も低く、そのため、工場内またはモータの周囲など、電気ノイズおよび電磁波を生じる環境で使用すると、誤検知を生じる場合がある。
【０００５】
また、光学方式のタッチパネルは、指を光学的に読み取る必要があり、そのため、検知光を通過させるためのスペースが必要であり、装置が厚くなるという不具合がある。
さらに、超音波式のタッチパネルでは、超音波発生装置が必要であり、重量が増大して、コストが増大するという不具合がある。
本発明の目的は、耐湿性、耐水性、耐電気ノイズ性および耐電磁波性に優れ、薄型化および軽量化を図ることができ、コストを低減することのできる、感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物、感圧センサ用ポリウレタン成形体、感圧センサおよびタッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物は、感圧センサに用いられるポリウレタン樹脂組成物であって、ポリイソシアネートと、平均活性水素基価が３０〜５５０ｍｇＫＯＨ／ｇである活性水素基含有化合物とを含有することを特徴としている。
また、本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物では、芳香環濃度が１５〜２５重量％であることが好適である。
【０００７】
また、本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体は、上記した感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物を成形させることにより得られ、光弾性を有することを特徴としている。
また、本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体では、−２０〜６０℃における光弾性定数の最高値が、１０００×１０−１２Ｐａ−１以上であることが好適である。
また、本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体では、ガラス転移温度が、−１０〜３５℃であることが好適である。
【０００８】
また、本発明の感圧センサは、上記した感圧センサ用ポリウレタン成形体を備えることを特徴としている。
また、本発明のタッチパネルは、上記した感圧センサを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物から得られる本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体は、軽薄化および軽量化を図りながら、優れた光弾性、さらには、優れた耐湿性、耐水性、耐電気ノイズ性および耐電磁波性を有している。
そのため、感圧センサ用ポリウレタン成形体を備える本発明の感圧センサでは、軽薄化および軽量化を図りながら、応力歪みのセンシングによって、感圧センサ用ポリウレタン成形体における応力発生箇所を確実に特定することができる。
【００１０】
その結果、本発明の感圧センサを備える本発明のタッチパネルは、装置の軽薄化および軽量化を図りながら、確実なセンシングを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のタッチパネルの一実施形態（発光部および受光部が感圧センサ用ポリウレタン成形体の外側に配置される態様）の平面図を示す。
【図２】図２は、本発明のタッチパネルの他の実施形態（発光部および受光部が感圧センサ用ポリウレタン成形体の内側に配置される態様）の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物（以下、単にポリウレタン樹脂組成物という。）は、ポリイソシアネートと、活性水素基含有化合物とを含有している。
ポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１３】
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、４，４′−、２，４′−または２，２′−ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはその混合物（ＭＤＩ）、２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物（ＴＤＩ）、３，３′−ジメトキシビフェニル−４，４′−ジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ｍ−またはｐ−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物、４，４′−ジフェニルジイソシアネート、４，４′−ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
【００１４】
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）もしくはその混合物、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などの芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、ＩＰＤＩ）、４，４′−、２，４′−または２，２′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートもしくはその混合物（Ｈ１２ＭＤＩ）、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサンもしくはその混合物（水添キシリレンジイソシアネート、Ｈ６ＸＤＩ）、２，５−または２，６−ビス（イソシアナトメチル）ノルボルナンもしくはその混合物（ＮＢＤＩ）、１，３−シクロペンタンジイソシアネート、１，４−または１，３−シクロヘキサンジイソシアネートもしくはその混合物、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
【００１５】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，２−、２，３−または１，３−ブチレンジイソシアネート、２，４，４−または２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。
【００１６】
これらポリイソシアネートは、単独使用または２種以上併用することができる。
これらポリイソシアネートのうち、好ましくは、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートが挙げられ、さらに好ましくは、ポリウレタン樹脂組成物における芳香環濃度を所定範囲に設定する観点から、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
【００１７】
活性水素基含有化合物は、活性水素基を有する有機化合物であって、活性水素基は、ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応する活性水素基であり、例えば、水酸基、アミノ基、チオール基などが挙げられる。好ましくは、水酸基が挙げられる。
活性水素基含有化合物は、平均活性水素基価（活性水素基が水酸基である場合には、水酸基価）が、３０〜５５０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、好ましくは、３５〜３５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、さらに好ましくは、４０〜２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、とりわけ好ましくは、１４０〜２３０ｍｇＫＯＨ／ｇである。
【００１８】
平均活性水素基価は、活性水素基含有化合物が単独使用される場合には、その活性水素基含有化合物の活性水素基価と同一である。
なお、各活性水素基含有化合物の活性水素基価は、単位重量（ｇ）当りの活性水素基のモル数に５６１００（ｍｇＫＯＨ）を乗じた値（ｍｇＫＯＨ／ｇ）として算出される。
また、平均活性水素基価は、複数の活性水素基含有化合物が併用される場合には、各活性水素基含有化合物の活性水素基価に、活性水素基含有化合物の配合部数を乗じて、それらを加算し、活性水素基含有化合物の配合部数の総量で割った値として算出される。
【００１９】
具体的には、２種類の活性水素基含有化合物ＡＨ１およびＡＨ２が併用される活性水素基含有化合物の平均活性水素基価は、次式にて表される。
平均活性水素基価＝［（ＡＨ１×Ｍ）＋（ＡＨ２×Ｎ）］／（Ｍ＋Ｎ）
ＡＨ１    ：活性水素基含有化合物ＡＨ１の活性水素基価
Ｍ        ：活性水素基含有化合物ＡＨ１の配合部数
ＡＨ２    ：活性水素基含有化合物ＡＨ２の活性水素基価
Ｎ        ：活性水素基含有化合物ＡＨ２の配合部数
平均活性水素基価が上記した範囲を超えると、感圧センサ用ポリウレタン成形体において、所望の光弾性を得ることができず、一方、平均活性水素基価が上記した範囲に満たないと、ガラス転移温度が過度に低くなり、加工性が低下する。
【００２０】
活性水素基含有化合物としては、例えば、ポリオール、ポリアミン、ポリチオールなどが挙げられる。好ましくは、ポリオールが挙げられる。
ポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオールおよびマクロポリオールが挙げられる。
低分子量ポリオールは、水酸基を２つ以上有する数平均分子量４０以上３５０未満の化合物であって、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，２−ブチレングリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，６−ジメチル−１−オクテン−３，８−ジオール、アルカン（炭素数７〜２２）ジオール、シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールＡ、１，４−ジヒドロキシ−２−ブテン、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、キシレングリコール、ビスヒドロキシエチレンテレフタレート、ビスフェノールＡ、ジエチレングリコール、トリオキシエチレングリコール、テトラオキシエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリオキシプロピレングリコール、テトラオキシプロピレングリコールなどの２価アルコール、例えば、グリセリン、２−メチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、２，４−ジヒドロキシ−３−ヒドロキシメチルペンタン、１，２，６−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−３−ブタノールおよびその他の脂肪族トリオール（炭素数８〜２４）などの３価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン（ペンタエリスリトール）、ジグリセリンなどの４価アルコール、例えば、キシリトールなどの５価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの６価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの７価アルコール、例えば、ショ糖などの８価アルコールなどが挙げられる。
【００２１】
これら低分子量ポリオールは、単独使用または２種以上併用することができる。
マクロポリオールは、水酸基を２つ以上有する数平均分子量３５０以上の化合物であって、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール、天然油ポリオール、シリコーンポリオール、フッ素ポリオール、ポリオレフィンポリオールなどが挙げられる。
【００２２】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリプロピレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルポリオールなどのポリオキシアルキレンポリオールなどが挙げられる。
ポリプロピレンポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤とする、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドの付加重合物（２種以上のアルキレンオキサイドのランダムおよび／またはブロック共重合体を含む）が挙げられる。
【００２３】
ポリテトラメチレンエーテルポリオールとしては、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合により得られる開環重合物や、テトラヒドロフランの重合単位に上記した２価アルコールを共重合した非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと、多塩基酸またはその酸無水物あるいはその酸ハライドとの反応により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
【００２４】
多塩基酸およびその酸無水物またはその酸ハライドとしては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、１，１−ジメチル−１，３−ジカルボキシプロパン、３−メチル−３−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバチン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸（Ｃ１１〜Ｃ１３）、水添ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ダイマー酸、ヘット酸などのカルボン酸、および、これらのカルボン酸などから誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水２−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１８）コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバチン酸ジクロライドなどが挙げられる。
【００２５】
また、ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られる、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオールなどのラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
さらに、ポリエステルポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオールと、水酸基含有植物油脂肪酸（例えば、リシノレイン酸を含有するひまし油脂肪酸、１２−ヒドロキシステアリン酸を含有する水添ひまし油脂肪酸など）などのヒドロキシカルボン酸とを、公知の条件下、縮合反応させて得られる植物油系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
【００２６】
ポリカーボネートポリオールは、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、触媒の存在下または不在下に、ホスゲン、ジアルキルカーボネート、ジアリルカーボネート、アルキレンカーボネートなどを反応させることにより、得ることができる。
ポリウレタンポリオールとしては、上記により得られたポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよび／またはポリカーボネートポリオールを、イソシアネート基に対する水酸基の当量比（ＯＨ／ＮＣＯ）が１を超過する割合で、上記したポリイソシアネートと反応させることによって、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリウレタンポリオール、あるいは、ポリエステルポリエーテルポリウレタンポリオールなどとして得ることができる。
【００２７】
ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールとしては、例えば、特公昭４８−１００７８号公報に記載されているように、ポリオキシアルキレンポリオールにポリエステル鎖をブロックした構造のもの、すなわち、ポリオキシアルキレンポリオールまたは水酸基を有するその誘導体の各ヒドロキシ基の水素原子と置換する部分が、一般式（１）
【００２８】
【化１】
2011063773.tif 000003
【００２９】
（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ２価の炭化水素基であり、ｎは平均１より大きい数を示す。）で表されるものが含まれる。
一般式（１）中、Ｒ１で示される２価の炭化水素基としては、例えば、飽和脂肪族または芳香族ポリカルボン酸残基、Ｒ２で示される２価の炭化水素基としては、例えば、環状エーテル基をもつ化合物が開裂した残基が挙げられ、ｎは、好ましくは１〜２０の数である。
【００３０】
このポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールは、上記したポリオキシアルキレンポリオール（ポリエーテルポリオール）に、ポリカルボン酸無水物とアルキレンオキシドを反応させることにより得られる。
マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、３５０〜２００００、好ましくは、６００〜１５０００である。
【００３１】
これらマクロポリオールは、単独使用または２種以上併用することができる。好ましくは、ポリエーテルポリオール、ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールが挙げられる。
活性水素基含有化合物は、単独使用または２種以上併用することができる。好ましくは、マクロポリオールの単独使用、または、低分子量ポリオールおよびマクロポリオールの併用が挙げられる。
【００３２】
低分子量ポリオールおよびマクロポリオールが併用される場合には、低分子量ポリオールの配合割合が、マクロポリオール１００重量部に対して、例えば、１〜２００重量部、好ましくは、５〜１５０重量部である。
そして、上記したポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とを調製することにより、本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物を得る。
【００３３】
本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物において、芳香環濃度は、ポリウレタン樹脂組成物（ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物との総量）に対して、好ましくは、１５〜２５重量％、さらに好ましくは、１７〜２３重量％である。
ポリウレタン樹脂組成物の芳香環濃度が上記した範囲内にあれば、光弾性定数を高めることができる。
【００３４】
なお、芳香環濃度は、芳香環の分子量を７８（ｇ／モル）として算出する。
そして、本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体は、このようにして得られる本発明の感圧センサ用ポリウレタン樹脂組成物から、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とを反応させて、ポリウレタン樹脂組成物を硬化および成形することにより、得ることができる。
【００３５】
ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とを反応させるには、例えば、ワンショット法やプレポリマー法などの公知の成形方法に準拠することができる。
ワンショット法では、例えば、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とを、イソシアネートインデックス（活性水素基濃度に対するイソシアネート基濃度の比に１００を乗じた値、ＮＣＯ濃度／活性水素基濃度×１００）が、例えば、７０〜４００、好ましくは、８０〜１５０となるように処方（混合）して、それらを成形型に注入して、例えば、０℃〜２５０℃、好ましくは、室温（２０℃）〜１５０℃で、例えば、１分間〜７日間、好ましくは、１０分間〜２日間、硬化反応させる。
【００３６】
この硬化反応では、ウレタン化触媒を添加することができる。ウレタン化触媒としては、例えば、錫系触媒（例えば、オクチル酸錫など）、鉛系触媒（例えば、オクチル酸鉛など）、ビスマス系触媒、有機金属系触媒、アミン系触媒などが挙げられ、好ましくは、鉛系触媒、錫系触媒が挙げられ、さらに好ましくは、高い光弾性定数を得る観点から、鉛系触媒が挙げられる。
【００３７】
ウレタン化触媒の配合割合は、ポリイソシアネート１００重量部に対して、例えば、０．００１〜２．０重量部、好ましくは、０．００５〜１．０重量部である。
また、上記した硬化反応は、公知の溶媒の存在下で実施することもできる。
そして、成形型に注入して硬化反応させた後、脱型すれば、所定形状に成形された感圧センサ用ポリウレタン成形体を得ることができる。
【００３８】
プレポリマー法は、例えば、まず、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物の一部（例えば、マクロポリオール）とを反応させて、分子末端にイソシアネート基を有するイソシアネート基末端プレポリマーを合成する。次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基含有化合物の残部（鎖伸長剤：例えば、低分子量ポリオール）とを反応させて、硬化反応させる。
【００３９】
イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物の一部とを、イソシアネートインデックス（ＮＣＯ濃度／活性水素基濃度×１００）が、例えば、１１０〜２０００、好ましくは、１５０〜１０００となるように処方（混合）し、反応容器中にて、例えば、室温〜１５０℃、好ましくは、４０〜１２０℃で、例えば、０．５〜１８時間、好ましくは、２〜１０時間、反応させる。
【００４０】
上記したイソシアネート基末端プレポリマーは、公知の溶媒の存在下で、合成することができる。
また、上記したイソシアネート基末端プレポリマーの合成後に、例えば、薄膜蒸留法などの蒸留法、例えば、液−液抽出法などの抽出法などの除去方法によって、未反応のポリイソシアネートを除去することもできる。
【００４１】
得られたイソシアネート基末端プレポリマーは、そのイソシアネート当量が、例えば、８０〜２０００、好ましくは、１００〜１０００である。
次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基含有化合物の残部とを反応させるには、イソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基含有化合物の残部とを、イソシアネートインデックス（ＮＣＯ濃度／活性水素基濃度×１００）が、例えば、５０〜２００、好ましくは、７５〜１２５となるように処方（混合）し、成形型に注入して、例えば、０〜６０℃、好ましくは、室温〜５０℃で、例えば、５分〜７２時間、好ましくは、１〜２４時間、硬化反応させる。
【００４２】
この硬化反応においても、上記と同様のウレタン化触媒を、上記と同様の配合割合で添加することができる。また、この硬化反応は、公知の溶媒の存在下で実施することもできる。
そして、成形型に注入して硬化反応させた後、脱型すれば、所定形状に成形された感圧センサ用ポリウレタン成形体を得ることができる。
【００４３】
本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体は、光弾性、つまり、応力の発生により、成形体の内部を通過する光（例えば、レーザー光など）に複屈折を生じさせることができる。
具体的には、感圧センサ用ポリウレタン成形体は、−２０〜６０℃における光弾性定数の最高値が、例えば、１０００×１０−１２Ｐａ−１以上、好ましくは、２０００×１０−１２Ｐａ−１以上、さらに好ましくは、３０００×１０−１２Ｐａ−１以上であり、通常、１０００００×１０−１２Ｐａ−１以下である。つまり、光弾性定数は、−２０〜６０℃の温度範囲において、例えば、ピークトップ（最高値）が、上記した範囲にあればよく、−２０〜６０℃の温度範囲すべてにわたって、上記した範囲になくてもよい。
【００４４】
感圧センサ用ポリウレタン成形体の光弾性定数は、「築地光雄、高和宏行、田實佳郎著“光学フィルム用・光弾性定数測定システムの開発”、精密学会誌７３、２５３−２５８（２００７）」の「光弾性定数測定方法」の記載に準拠して測定することができる。
光弾性定数が上記した範囲にあることにより、優れた光弾性を確保することができる。
また、感圧センサ用ポリウレタン成形体のガラス転移温度は、例えば、−１０〜３５℃、好ましくは、−５〜３０℃、さらに好ましくは、０〜２５℃である。
【００４５】
感圧センサ用ポリウレタン成形体のガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置を用いて、周波数１０Ｈｚで、温度分散モードの測定により、得ることができる。
ガラス転移温度が上記した範囲にあることにより、光弾性定数を高めることができる。
なお、このようなポリウレタン樹脂組成物または感圧センサ用ポリウレタン成形体には、必要に応じて、例えば、消泡剤、可塑剤、レベリング剤、艶消し剤、難燃剤、揺変剤、粘着付与剤、増粘剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、反応遅延剤、脱水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、耐候安定剤などの公知の添加剤を適宜配合することができる。
【００４６】
図１は、本発明のタッチパネルの一実施形態（発光部および受光部が感圧センサ用ポリウレタン成形体の外側に配置される態様）の平面図を示す。
次に、上記した感圧センサ用ポリウレタン成形体を備える感圧センサおよびそれを備えるタッチパネルを、図１を参照して説明する。なお、図１において、紙面上下方向を「縦方向」、紙面左右方向を「横方向」とする。
【００４７】
図１において、このタッチパネル１は、感圧センサ２と、感圧センサ２によりセンシングした信号を処理する処理部３とを備えている。
感圧センサ２は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４と、感圧センサ用ポリウレタン成形体４における応力発生を検知するための応力発生検知部１５とを備えている。
感圧センサ用ポリウレタン成形体４は、所定形状の成形型（注形型）によりシート状に形成されているか、あるいは、脱型後の裁断によって所定形状のシート状に形成されている。具体的には、感圧センサ用ポリウレタン成形体４は、平面視略矩形平板シート形状に形成されている。感圧センサ用ポリウレタン成形体４の厚みは、特に限定されず、例えば、０．００５〜５０ｍｍ、好ましくは、０．０１〜１０ｍｍ、さらに好ましくは、０．１〜５ｍｍである。
【００４８】
応力発生検知部１５は、光センサからなり、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の両側を挟むように設けられる１対の発光部５および受光部８を備えている。
発光部５は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４における縦方向一方側に配置され、横方向に沿って複数並列配置される縦側発光部６と、感圧センサ用ポリウレタン成形体４における横方向一方側に配置され、縦方向に沿って複数並列配置される横側発光部７とを備えている。
【００４９】
縦側発光部６は、横方向他方側から一方側に向かって順次配置される、第１発光部５Ａ、第２発光部５Ｂおよび第３発光部５Ｃを備えている。横側発光部７は、縦方向一方側から他方側に向かって順次配置される、第４発光部５Ｄ、第５発光部５Ｅおよび第６発光部５Ｆを備えている。
受光部８は、各発光部５に対応して設けられており、縦側発光部６および横側発光部７と感圧センサ用ポリウレタン成形体４を挟むように対向配置される、縦側受光部９および横側受光部１０を備えている。
【００５０】
縦側受光部９は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の縦方向他方側において、横方向に沿って複数並列配置されている。つまり、縦側受光部９は、第１発光部５Ａ、第２発光部５Ｂおよび第３発光部５Ｃに対応し、横方向他方側から一方側に向かって順次配置される、第１受光部８Ａ、第２受光部８Ｂおよび第３受光部８Ｃを備えている。
横側受光部１０は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の横方向他方側において、縦方向に沿って複数並列配置されている。つまり、横側受光部１０は、第４発光部５Ｄ、第５発光部５Ｅおよび第６発光部５Ｆに対応し、縦方向一方側から他方側に向かって順次配置される、第４受光部８Ｄ、第５受光部８Ｅおよび第６受光部８Ｆを備えている。
【００５１】
これにより、感圧センサ用ポリウレタン成形体４における、各発光部５と各受光部８とを結ぶ線上、より具体的には、縦側発光部６および縦側受光部９を結ぶ線と、横側発光部７および横側受光部１０を結ぶ線との交点上には、指などに接触されたとき、それを検知するための複数（９つ）の検知部（実線および破線の円にて示される）１１（１１ａ〜１１ｉ）が区画されている。
【００５２】
また、感圧センサ２には、感圧センサ用ポリウレタン成形体４と、発光部５および受光部８との間に介在される偏光フィルム１３が複数（４つ）設けられている。具体的には、各偏光フィルム１３は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４および縦側発光部６の間と、感圧センサ用ポリウレタン成形体４および横側発光部７の間と、感圧センサ用ポリウレタン成形体４および縦側受光部８の間と、感圧センサ用ポリウレタン成形体４および横側発光部９の間とに、それぞれ配置されている。
【００５３】
処理部３は、例えば、ＬＥＤ１４などを備え、各受光部８と配線１２を介して電気的に接続されている。処理部３は、縦側受光部９において検知されるレーザー光の複屈折の検知信号と、横側受光部１０において検知されるレーザー光の複屈折の検知信号とから、感圧センサ用ポリウレタン成形体４のいずれの検知部１１に指が接触されているかを判断し、ＬＥＤ１４に表示する。
【００５４】
次に、このタッチパネル１を用いて、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の応力発生箇所をセンシングする方法について説明する。
まず、応力発生検知部１５において、発光部５から受光部８に向けて、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の内部を通過するように、レーザー光を出射する。このとき、感圧センサ用ポリウレタン成形体４においては、レーザー光に複屈折が生じていないため、偏光フィルム１３により、レーザー光が遮断されており、受光部８では、受光されていない。
【００５５】
次いで、検知部１１（１１ａ、実線）に指を接触させ、検知部１１に応力を発生させる。
すると、検知部１１において複屈折が生じるので、複屈折したレーザー光が、受光部８によって受光される。
より具体的には、検知部１１ａの縦方向他方側および横方向他方側にそれぞれ配置される第１受光部８Ａおよび第４受光部８Ｄが、検知部１１ａにおける複屈折の有無を検知する。
【００５６】
続いて、処理部３には、第１受光部８Ａおよび第４受光部８Ｄの複屈折の検知に基づく電気信号が入力され、これにより、処理部３が、応力発生箇所が検知部１１ａであることを検知する。
また、その他の検知部１１（１１ｂ〜１１ｉ）についても、上記と同様にして、応力発生箇所を検知する。
【００５７】
そして、感圧センサ用ポリウレタン成形体４は、軽薄化および軽量化を図りながら、優れた光弾性、さらには、優れた耐湿性、耐水性、耐電気ノイズ性および耐電磁波性を有している。つまり、濡れた指で、感圧センサ用ポリウレタン成形体４に触れた場合でも、応力発生箇所の誤検知の発生を有効に防止することができる。
そのため、感圧センサ用ポリウレタン成形体４を備える感圧センサ２では、軽薄化および軽量化を図りながら、応力歪みのセンシングによって、感圧センサ用ポリウレタン成形体４における応力発生箇所を確実に特定することができる。
【００５８】
その結果、感圧センサ２を備えるタッチパネル１は、装置の軽薄化および軽量化を図りながら、確実なセンシングを達成することができる。
なお、上記した説明では、発光部５および受光部８をともに、平面視において、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の外側に設けているが、その配置は、特に限定されず、例えば、図２に示すように、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の内側に設けることもできる。
【００５９】
図２において、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の周端部には、ミラー１６が設けられている。ミラー１６は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の縦方向外側および横方向外側に隣接配置され、下方に向かうに従って外側に略４５度で傾斜して配置される上部ミラー面１９と、上部ミラー面１９の下端に連続し、下方に向かうに従って内側に略４５度で傾斜して配置される下部ミラー面２０とを備えている。
【００６０】
発光部５は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の下側において、下部ミラー面１９と内側（縦方向他方側および横方向他方側、図１参照）に間隔を隔てて配置されている。
受光部８は、感圧センサ用ポリウレタン成形体４の下側において、下部ミラー面１９と内側（縦方向一方側および横方向一方側、図１参照）に、偏光板１３を挟んで対向配置されている。
【００６１】
そして、このタッチパネル１では、検知部１１に指を接触させて、検知部１１に応力を発生させると、検知部１１において複屈折が生じるので、複屈折したレーザー光が、ミラー１６によって反射された後、受光部８によって受光される。これにより、処理部３（図１参照、図２において図示されない）が、検知部１１における応力発生箇所を検知する。
このタッチパネル１では、発光部５および受光部８が感圧センサ用ポリウレタン成形体４の内側に設けられているので、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００６２】
なお、上記した図１および図２の説明では、本発明の感圧センサ用ポリウレタン成形体を、感圧センサ２を備えるタッチパネル１に用いているが、その用途は、特に限定されず、図示しないが、例えば、光シャッター、収差補正素子（レンズ収差補正素子）などに用いることもできる。
【実施例】
【００６３】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、実施例および比較例および表１〜表５において記載する略号の詳細を記載する。
トリオール８５００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量８５００、水酸基価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ
トリオール５０００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量５０００、水酸基価３４ｍｇＫＯＨ／ｇ
トリオール３０００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量３０００、水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇ
トリオール１５００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量１５００、水酸基価１１２ｍｇＫＯＨ／ｇ
トリオール１０００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量１０００、水酸基価１６８ｍｇＫＯＨ／ｇ
トリオール７００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量７００、水酸基価２４０ｍｇＫＯＨ／ｇ
トリオール３００：ポリプロピレントリオール、開始剤：グリセリン、数平均分子量３００、水酸基価５６０ｍｇＫＯＨ／ｇ
ジオール１０００：ポリプロピレンジオール、開始剤：エチレングリコール、数平均分子量１０００、水酸基価１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ
ジオール４００：ポリプロピレンジオール、開始剤：エチレングリコール、数平均分子量４００、水酸基価２８０ｍｇＫＯＨ／ｇ
１，４−ＢＧ：１，４−ブチレングリコール、水酸基価１２４５ｍｇＫＯＨ／ｇ
ＤＰＧ：ジプロピレングリコール、水酸基価８３６ｍｇＫＯＨ／ｇ
３Ｐ−５６Ｍ：ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオール、平均官能基数約３、水酸基価：５６ｍｇＫＯＨ／ｇ
１，３−Ｈ６ＸＤＩ：１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン
１，３−ＸＤＩ：１，３−キシリレンジイシソアネート
Ｈ１２ＭＤＩ：ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
ＴＤＩ−１００：２，４−トリレンジイソシアネート
ＴＤＩ−８０：２，４−および２，６−トリレンジイソシアネートの異性体混合物（２，４／２，６異性体混合比８０：２０）
ＴＤＩ−６５：２，４−および２，６−トリレンジイソシアネートの異性体混合物（２，４／２，６異性体混合比６５：３５）
４，４’−ＭＤＩ：４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート
２，２’−ＭＤＩ：２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート
プレポリマーＸＤＩ−１：トリオール３０００および１，３−ＸＤＩの反応により得られるイソシアネート基末端プレポリマー（配合割合：５０重量部／２９．３７重量部）
プレポリマーＰＨ−１：トリオール３０００および４，４’−ＭＤＩの反応により得られるイソシアネート基末端プレポリマー（配合割合：５０重量部／３９．３重量部）
オクチル酸鉛：商品名「ヘキソエート鉛２４％」、触媒、東栄化工社製
オクチル酸錫：商品名「ダブコＴ−９」、触媒、エアプロダクツ アンド ケミカルズ社製
ＢＹＫ−０７０：破泡性ポリマーおよびポリシロキサンの溶液、ビックケミー・ジャパン社製
実施例１〜１９、２４〜２６および比較例１〜３
表１〜表５に基づいて、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物と触媒と（必要により配合される消泡剤と）を処方して、実施例１〜１９、２４〜２６および比較例１〜３の感圧センサ用ポリウレタン成形体を成形した。
【００６４】
具体的には、まず、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物と触媒と（必要により配合される消泡剤と）を、所定の温度（混合前の液温）にて、混合ポットに、所定のイソシアネートインデックスとなる割合で投入し、混合しながら減圧下にて３０秒間脱泡した。
その後、これを、注形型の空隙に流し込み、１００℃にて、２４時間、硬化させた。これにより、厚み２．０ｍｍのシート状の感圧センサ用ポリウレタン成形体を得た。なお、注形型は、厚み方向に対向する２枚の平坦な金属板と、それらの周端部の間（空隙）に挟み込まれた切片状のスペーサーとから形成されている。
【００６５】
実施例２０および２１
まず、プレポリマーＸＤＩ−１を調製した。
すなわち、プレポリマーＸＤＩ−１は、１，３−ＸＤＩ  ２９．３７重量部およびトリオール３０００  ５０重量部を配合（イソシアネートインデックス：６２５）して、８０℃で、５時間反応させることにより、調製した。
【００６６】
その後、表４に基づいて、プレポリマーＸＤＩ−１と活性水素基含有化合物と触媒と消泡剤とを処方して、実施例１と同様に、硬化させることにより、実施例２０および２１の感圧センサ用ポリウレタン成形体を成形した。
実施例２２および２３
まず、プレポリマーＰＨ−１を調製した。
【００６７】
すなわち、プレポリマーＰＨ−１は、４，４’−ＭＤＩ  ３９．３重量部およびトリオール３０００  ５０重量部を配合（イソシアネートインデックス：６２９）して、８０℃で、５時間反応させることにより、調製した。
その後、表４に基づいて、プレポリマーＰＨ−１と活性水素基含有化合物と触媒と消泡剤とを処方して、実施例１と同様に、硬化させることにより、実施例２２および２３の感圧センサ用ポリウレタン成形体を成形した。
【００６８】
【表１】
2011063773.tif 000004
【００６９】
【表２】
2011063773.tif 000005
【００７０】
【表３】
2011063773.tif 000006
【００７１】
【表４】
2011063773.tif 000007
【００７２】
【表５】
2011063773.tif 000008
【００７３】
（評価）
（１）光弾性定数
各実施例および各比較例の−２０〜６０℃における感圧センサ用ポリウレタン成形体の光弾性定数を、「築地光雄、高和宏行、田實佳郎著“光学フィルム用・光弾性定数測定システムの開発”、精密学会誌７３、２５３−２５８（２００７）」の「光弾性定数測定方法」の記載に準拠して測定し、その最高値を得た。その結果を、表１〜表５に記載する。
（２）ガラス転移温度
各実施例および各比較例の感圧センサ用ポリウレタン成形体のガラス転移温度（Ｔｇ）は、動的粘弾性測定装置（ＶＥＳ−Ｆ−ＩＩＩ、ＶＩＳＣＯ−ＥＬＡＳＴＩＣＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ、岩本製作所社製）を用いて、長さ１０．０ｃｍ、幅５．０ｍｍ、厚み２．０ｍｍの短冊状に裁断したサンプル片を、昇温速度３℃／分、振動数１０Ｈｚ、振幅±０．０１ｍｍの温度分散モードにて測定し、得られたデータのｔａｎδのピーク値として算出した。その結果を、表１〜表５に記載する。
（３）外観
各実施例および各比較例の感圧センサ用ポリウレタン成形体の透明の度合いを、肉眼にて観察した。その結果を、表１〜表５に記載する。
【符号の説明】
【００７４】
１    タッチパネル
２    感圧センサ
４    感圧センサ用ポリウレタン成形体
【図１】
2011063773.tif 000009
【図２】
2011063773.tif 000010