(57)【要約】本発明は、アクリル化ウレタン樹脂オリゴマーと、アルキルアクリレートと、燐酸とを含有する硬化性液体組成物中に分散されたタルクの微細粒子を含むスクリーン印刷可能な誘電体組成物を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）２５〜３５ｗｔ％の微細タルク粒子と、
ｂ）（１）２０〜５０ｗｔ％のアクリル化ウレタン樹脂オリゴマーと、
（２）１５〜４０ｗｔ％のアルキルアクリレートと、
（３）１〜５ｗｔ％の燐酸とを含む液体成分とを含み、
前記タルク粒子が前記液体成分中に分散され、前記ｗｔ％が前記誘電体組成物の全重量に基づく、スクリーン印刷可能な硬化性誘電体組成物。
【請求項２】
０．１〜１０ｗｔ％の光開始剤をさらに含み、それによって紫外線硬化性である、請求項１に記載の誘電体組成物。
【請求項３】
０．１〜２．０ｗｔ％の印刷補助剤をさらに含む、請求項１に記載の誘電体組成物。
【請求項４】
燐酸の量が１．５〜２．５ｗｔ％である、請求項１に記載の誘電体組成物。
【請求項５】
燐酸の量が約２ｗｔ％である、請求項１に記載の誘電体組成物。
【請求項６】
アクリル化ウレタン樹脂オリゴマーの量が３０〜４０ｗｔ％である、請求項１に記載の誘電体組成物。
【請求項７】
アルキルアクリレートの量が２０〜３０ｗｔ％である、請求項１に記載の誘電体組成物。
【請求項８】
請求項１に記載の硬化された誘電体組成物からなる誘電体をＩＴＯまたは金属酸化物基板上に含むタッチスクリーンディスプレイ。
【請求項９】
請求項２に記載の硬化された誘電体組成物からなる誘電体をＩＴＯまたは金属酸化物基板上に含むタッチスクリーンディスプレイ。
【請求項１０】
請求項１に記載の硬化された誘電体組成物からなる誘電体をＩＴＯまたは金属酸化物基板上に含む薄膜光電地。
【請求項１１】
請求項２に記載の硬化された誘電体組成物からなる誘電体をＩＴＯまたは金属酸化物基板上に含む薄膜光電地。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タルクと燐酸接着剤とを含む硬化性誘電体組成物に関し、又、インジウムスズ酸化物がコートされた基板上のかかる組成物の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
組み立てられた電気回路において絶縁破損は回路の電気的または物理的破損のどちらかにつながることがある。材料の販売業者および回路の製造業者は両方とも、新たな加速条件下で構成部品を厳しく試験し、これが起こる可能性を減少させる。絶縁破壊の基本的なタイプは、下にある基板に対する誘電体組成物の接着性の損失である。許容範囲の接着性を有しない場合、材料は確実性のある使用に適していない。
【０００３】
接着性の損失は、基板に密接に関連しているので難しい問題である。問題は利用可能な基板が多いことによって複雑にされている。ポリエステルフィルムはタッチスイッチにおいて非常に広範囲に使用されているが、ポリカーボネートおよびポリイミドフィルムもまた使用される。各々のフィルム製造業者は典型的に、様々な加工技術および／または表面の予備処理のために異なった表面特性を有する各製品について複数の等級を提供する。また、フィルムに熱処理を施して、後の硬化工程における収縮を低減することもできる。
【０００４】
タッチスクリーンディスプレイおよび薄膜光電地の印刷された銀および誘電体組成物のための一般的な基板は、典型的に、ポリエステルまたはガラス基板の上に堆積されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。ＩＴＯの堆積のための一般的な方法はスパッタリングである。酸化亜鉛などの他の金属酸化物をＩＴＯの代わりに用いてもよいが、ＩＴＯはそのタイプの非常に広範囲に使用された金属酸化物である。ＩＴＯは、光学的に透明な導電性相として機能し得るので、使用される頻度が非常に高い。しかしながら、ＩＴＯは、表面エネルギーが非常に低い。したがって、印刷された組成物をＩＴＯ表面に付着させることは非常に難しい。
【０００５】
実際は、大抵の製造業者は、最初に導電性インクを選択し、次に、適合し得る誘電体を探す。誘電体は導体を絶縁すると共にそれを封入して環境被害を防ぐために使用されるので、選択はタッチスクリーンディスプレイおよび薄膜光電地用途において特に重要である。基板に対するおよび／または導電性インクに対する誘電体の十分な接着性がないために、多くの誘電体組成物、特に、紫外線（ＵＶ）硬化性である誘電体組成物は市場浸透度が低い。
【０００６】
既存の製造プロセスは、誘電体がスクリーン印刷可能であり且つ熱硬化性または紫外線硬化性のどちらかであることを必要とする。より迅速な硬化は紫外線硬化によって得られ、これは、紫外線硬化装置の利用可能性が幅広いために、費用効果が高く実用的な手段となっている。誘電体組成物は導電性インクと相溶性でなければならず、特定の他の性能基準を満たさなければならない。それは硬化して、基板に対するおよび導電性インクに対する十分な接着性を有する可撓性の耐摩耗性フィルムとなる必要がある。また、クロスオーバーの適用のためには、導電性インクが誘電体に対する十分な接着性を有すると共に、しばしば、誘電体がそれ自体に対する十分な接着性を有することも必要とする。電気的要求条件は、誘電率が低いこと、絶縁抵抗および破壊電圧が高いことを要求する。物理的および電気的性質は、様々な環境条件下で低下してはならない。
【０００７】
ポリマー厚膜材料の接着性を測定するための最も広範囲に受け入れられた基準は、ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−７８、方法Ｂによって説明されたテープ試験である。５ミル未満の厚さのフィルムについて、それは、シャープカット用具を用いて硬化されたインクを通って基板の表面まで１０×１０のグリッド３０のパターンが作製されることを必要とする。この目的のためのデバイスは、Ｐａｃｉｆｉｃ  ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃのＧａｒｄｎｅｒ／Ｎｅｏｔｅｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能である。３Ｍ  Ｓｃｏｔｃｈ（登録商標）Ｂｒａｎｄ  ６００などの感圧粘着テープをグリッドパターンの上に適用し、次に、連続的な滑らかな動きで除去する。インクの除去の程度に応じて、接着性はＯＢから５Ｂまで評価され、最も高い等級は、インクの除去が全くないことを表わす。
【０００８】
それにもかかわらず、このクロスハッチ試験に合格しないインクの多くは、簡単なテープ引張り試験において許容範囲の接着性を示す。これは、接着性の損失が、切断作業の間にインクに与えられた過剰なエネルギーによる基板からのインクの離層のためであることを意味する。このエネルギーがインクと基板の境界面にわたって横に移動するのを防ぐことができない場合、これらのインクは不十分なクロスハッチ接着性を与える。公称クロスハッチ接着性を有するインクはカッティングパターンのタイプに応じて合格したり合格しなかったりすることがしばしば観察される。すなわち、同じ単位面積上にすぐ近くにあるいくつかの切れ目よりも、広く離隔されたわずかな数の切れ目の方が与えるエネルギーが少ない。上述のＡＳＴＭ試験は、任意の特定状態において加えられた横方向の力を定量化することによってクロスハッチ試験をより再現可能にすべく設計されている。
【０００９】
クロスハッチングの応力に耐えるために、加えられた力が、切れ目付近で吸収されるかまたは散逸され、したがってインクと基板の境界面に移動するのを防ぐようにポリマーインクが強化される必要がある。これを行う１つの方法は、架橋度を増加させることである。この技術は、得られた組成物がタッチパネルインクには脆すぎることがあるという点で、非生産的である場合がある。別の方法は、タルクなどの充填剤粒子を使用することである。これは或る程度は接着性を改良するが、ＩＴＯ表面に十分な接着性を提供しない。ＩＴＯ基板表面に対する十分な接着性を提供するスクリーン印刷可能な、紫外線硬化性誘電体組成物が引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、多種多様なＩＴＯ基板に対する優れた接着性を有するスクリーン印刷可能な硬化性誘電体組成物を提供し、誘電体組成物は、
ａ）２５〜３５ｗｔ％の微細タルク粒子と、
ｂ）（１）２０〜５０ｗｔ％のアクリル化ウレタン樹脂オリゴマーと、
（２）１５〜４０ｗｔ％のアルキルアクリレートと、
（３）１〜５ｗｔ％の燐酸とを含む液体成分とを含み、
タルク粒子は液体成分中に分散され、ｗｔ％は誘電体組成物の全重量に基づいている。
【００１１】
第２の態様において、本発明は、硬化されて、タルクの微細粒子が中に分散されたアクリル化ウレタン樹脂オリゴマーの連続した固相を形成する上記の組成物に関する。
【００１２】
第３の態様において、本発明は、硬化された上述の組成物の接着性スペーサー層によって隔てられた対向する電気導電性領域を有する上部層および下部層を含むタッチスクリーンパネルに関する。
【００１３】
さらに別の態様において、本発明は、接着性スペーサー層によって隔てられた対向する電気導電性領域を有すると共に硬化された上述の組成物の層内に封入されたところから通じている電気導電トレースを有する上部層および下部層を含むタッチスクリーンパネルに関する。
【００１４】
さらに別の態様において、本発明は、上部層および下部層を含む薄膜光電地に関し、それらの層の少なくとも１つが複数の重なった電気導電性領域を有し、各々が硬化された上述の組成物の層によって他の層から隔てられている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、タルクと燐酸との両方を含有すると共に多種多様なＩＴＯ表面に対する優れた接着性を有する硬化性誘電体組成物に関する。本明細書中で用いられるとき、用語「硬化」および「架橋」は、重合および／または架橋の結果として生じる液体ポリマーの固化を指す。フリーラジカル開始剤の適切な選択によって、硬化は紫外線または熱の作用によって開始され得る。紫外線の作用によって硬化し得る組成物が有利である。このような開始剤および開始反応系の選択は本技術分野の技術の十分に範囲内である。例えば、光開始剤の考察は、Ｄｕｅｂｅｒらの米国特許第４，６１３，５６０号明細書に記載されている。
【００１６】
全てのｗｔ％は誘電体組成物の全重量に基づいている。
【００１７】
Ａ．無機接着剤
先行技術は多種多様な材料が有効に機能することを示すが、使用することができる無機添加剤の組成が非常に重要であることが見出された。タルクと燐酸との組み合わせだけが高い接着度を達成するために有効であることが見出された。
【００１８】
少なくとも２５ｗｔ％のタルクが本発明の組成物の所望のレベルの接着性を得るために必要とされる。しかしながら、約３５ｗｔ％を超えるこの接着剤は、硬化された組成物が硬くなり過ぎる場合があるという点で有害である。誘電体組成物において使用された２５〜３５ｗｔ％のタルクは誘電体組成物の全重量に基づいている。
【００１９】
燐酸が他の接着剤であり、紫外線硬化性液体成分の一部である。それは、誘電体組成物の全重量に基づいて約１ｗｔ％〜約５ｗｔ％の量において存在している。別の実施形態において燐酸は約１．５ｗｔ％〜約２．５ｗｔ％の量において存在している。約２．０ｗｔ％の燐酸がＩＴＯに対する接着性のために最適である。
【００２０】
Ｂ．ウレタン樹脂オリゴマー
本発明の硬化性液体成分および一次ゴム材料の必須成分はアクリル化ウレタン樹脂オリゴマーである。アクリル化ウレタン樹脂オリゴマーは、誘電体組成物の全重量に基づいて２０〜５０ｗｔ％を占める。いくつかの実施形態においてそれは３０〜４０ｗｔ％を占める。
【００２１】
Ｃ．アルキルアクリレート
アルキルアクリレートは、本発明の硬化性液体成分の重要な部分を占める。全ての場合において、アルキルアクリレートは室温において液体でなければならない。一官能性および多官能性アクリレートの両方が本発明において使用されてもよい。しかしながら、官能価が三以上のアクリレートの量は、組成物の過度の架橋および収縮を避けるために１０ｗｔ％以下に制限されなければならない。したがって、誘電体組成物の全重量に基づいて一官能性および二官能性液体アルキルアクリレートだけを１５〜４０ｗｔ％の量において使用することが望ましい。他の実施形態は、２０〜３０ｗｔ％のアルキルアクリレートを含有する。
【００２２】
適したアルキルアクリレートには、以下に挙げたアクリレートおよび相当するメタクリレート、すなわち、アルキルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリシジルアクリレート、イソデシルアクリレート、ジペンタエリトリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチルアクリレート、ヒドロキシ低級アルキルアクリレート、例えばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシヘキシルアクリレート、ベンゾイルオキシアルキルアクリレート、例えばベンゾイルオキシエチルアクリレートおよびベンゾイルオキシヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ジシクロペンチルアクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンイソボルニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ｎ−ラウリルアクリレート、２−ブトキシエチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２，２−メチル−（ｌ，３−ジオキソラン−４−イル）メチルアクリレートなどがあるがそれらに限定されない。
【００２３】
一官能性アクリレートはより高分子量、したがって、より低揮発性とすべきである。上の一覧から見ることができるように、得られたアクリレートが室温において液体のままであり、上述のアクリル化オリゴマーに混和性である限り、アクリレートのアルキル部分は事実上任意の不活性有機基で置換され得る。いくつかの実施形態においてアルキルアクリレートの組み合わせは、ジシクロペンチルオキシエチルアクリレートとトリプロピレングリコールジアクリレートである。
【００２４】
Ｅ．添加剤
上述の一次成分の他に、本発明の組成物はまた、その性質を増すかまたは強化するための様々な二次材料、例えば弾性ポリマー、組成物を熱的にまたは紫外線によって硬化性にするフリーラジカル開始剤、顔料（可溶性または不溶性）および様々な印刷助剤、例えば均染剤、消泡剤および増粘剤を含有してもよい。これらの材料は本技術分野に公知である。典型的に、使用された光開始剤の量は誘電体組成物の全重量に基づいて０．１〜１０ｗｔ％である。典型的に、使用された印刷補助剤の量は誘電体組成物の全重量に基づいて０．１〜２．０ｗｔ％である。
【００２５】
Ｆ．調合
本発明の組成物は調合するのは難しくなく、簡単な低エネルギー混合が溶液を容易にするのに十分である。組成物は安定な混合物を形成することが必要であるが、組成物が互いに完全に可溶性であることは必要ではない。実際、これらのブレンドの若干の非混和性が予想され、それは紫外線硬化した時に微視的な相の分離につながり、それゆえ多相構造につながる。
【００２６】
Ｇ．試験手順
接着試験のために使用されたＩＴＯがスパッタされたポリエステルフィルム基板は、５ミルの厚膜として市販されている。評価された等級は、実施例に明記されている。
【００２７】
１平方インチの大きさのプリントを２８０メッシュのステンレス鋼スクリーンによって作製して１〜１．１ミル（２５．４〜２７．９ミクロン）の厚さの試験パターンをもたらした。
【００２８】
記録された接着性の結果は、方法Ｂ６５を使用するＡＳＴＭＤ３３５９−７８によるクロスハッチ接着性試験を参照し、そこにおいて各方向に１１の切れ目の格子模様を基板まで誘電体に作製し、感圧テープを格子の上に適用し、次いで除去し、以下の尺度による除去の程度によって接着性を評価した。
【００２９】
５Ｂ  切れ目の端縁が完全に平滑である。格子の四角形のどれも剥離されない。
【００３０】
４Ｂ  コーティングの小さなフレークが交点において剥離され、面積の５％未満が影響を受ける。
【００３１】
３Ｂ  コーティングの小さなフレークが端縁に沿って且つ切れ目の交点において剥離される。影響を受ける面積は、格子の５〜１５％である。
【００３２】
２Ｂ  コーティングが端縁に沿って且つ四角形の一部でフレーク化した。影響を受ける面積は、格子の１５〜３５％である。
【００３３】
１Ｂ  コーティングは、切れ目の端縁に沿って大きなリボン状にフレーク化しており、四角形全部が剥離している。影響を受ける面積は、格子の３５〜６５％である。
【００３４】
ＯＢ  等級１Ｂよりも悪いフレーキングおよび剥離
【００３５】
全ての接着試験は、並刃（１．５ｍｍの間隔を有する１１個の歯）を有するＰａｃｉｆｉｃ  ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃのＧａｒｄｎｅｒ／Ｎｅｏｔｅｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ製のクロス・ハッチ・カッターを用いて幅１インチの３Ｍ  Ｓｃｏｔｃｈ（登録商標）テープ＃６００で試験された。
【００３６】
全ての誘電体プリントは、２つの２００Ｗ／線インチ（７９Ｗ／線ｃｍ）の中圧水銀蒸気電球を備え、４０ｆｔ／分（２０．３ｃｍ／ｓｅｃ）において作動するＲＦＣ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＱＣ（登録商標）（８）Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｍｏｄｅｌ  １２０２  ＡＮ上で紫外線下にて硬化された。試料は、ランプから約３インチにおいて空気中で硬化された。
【実施例】
【００３７】
３つの組成物を調製した。実施例１は、２８．２９ｗｔ％のタルクと２ｗｔ％の燐酸とを含有する本発明の誘電体組成物であった。比較実験１は、燐酸を含有しなかったことを除いて、本発明の誘電体組成物の全ての成分を有した。比較実験２は、実施例１と同様に、２８．２９ｗｔ％のタルクを含有する本発明の誘電体組成物の全ての成分を有したが、０．５ｗｔ％しか燐酸を含有しなかった。
【００３８】
実施例１
紫外線硬化性混合物が３７．８３ｗｔ％のアクリル化ウレタン樹脂（Ｃｙｔｅｃ，Ｉｎｃ．から得た）、２６．８６ｗｔ％のジシクロペンチルオキシエチルアクリレート、０．１１ｗｔ％の予備分散された銅フタロシアニン顔料を含有するトリメチロールプロパントリアクリレート（２０：８０）、３．２４ｗｔ％の２−ヒドロキシ−２−メチル−ｌフェニル−１−プロパノン、０．６９ｗｔ％の２，２−ジエトキシアセトフェノン、０．９８ｗｔ％のシリコーン印刷補助剤、２８．２９ｗｔ％のタルク、および２．０％の燐酸添加剤（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｃ．からＥｂｅｃｒｙｌ  １６８として得た）から製造された。全ての成分を一緒に混合した後、Ｃｏｕｒｔａｕｌｄｓ，Ｉｎｃから得た８０ｏｈｍおよび２００ｏｈｍ両方のＩＴＯがスパッタされた厚さ５ミルのポリエステル上に接着試験部分を上述のように印刷して硬化した。クロスハッチ尺度を用いて、５Ｂの接着強さが得られ、材料の除去がないこと、すなわち優れた接着性を示した。
【００３９】
比較実験１
紫外線硬化性混合物が３８．５９ｗｔ％のアクリル化ウレタン樹脂（Ｃｙｔｅｃ，Ｉｎｃ．から得た）、２７．４０ｗｔ％のジシクロペンチルオキシエチルアクリレート（Ｈｉｔａｃｈｉ  ＣｈｅｍｉｃａｌからＦＡ−５１２Ａとして得た）、０．１１ｗｔ％の予備分散された銅フタロシアニン顔料を含有するトリメチロールプロパントリアクリレート（２０：８０）、３．３０ｗｔ％の２−ヒドロキシ−２−メチル−ｌフェニル−１−プロパノン（Ｃｉｂａ−ＧｅｉｇｙからＤａｒｏｃｕｒ  １１７３として得た）、０．７０ｗｔ％の２，２−ジエトキシアセトフェノン（Ｆｉｒｓｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．から２，２−ジエトキシアセトフェノンとして得た）、１．０ｗｔ％のシリコーン印刷補助剤、および２８．９０ｗｔ％のタルク（Ｌｕｚｅｎａｃ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃから得た）から製造された。全ての成分を一緒に混合した後、Ｃｏｕｒｔａｕｌｄｓ，Ｉｎｃから得た８０ｏｈｍおよび２００ｏｈｍのＩＴＯがスパッタされた厚さ５ミルのポリエステル上に接着試験部分を上述のように印刷して硬化した。クロスハッチ尺度を用いて、２Ｂの接着強さが得られ、かなりの材料の除去、すなわち、不十分な接着性を示した。
【００４０】
比較実験２
紫外線硬化性混合物が３９．３３ｗｔ％のアクリル化ウレタン樹脂（Ｃｙｔｅｃ，Ｉｎｃ．から得た）、２６．８６ｗｔ％のジシクロペンチルオキシエチルアクリレート、０．１１ｗｔ％の予備分散された銅フタロシアニン顔料を含有するトリメチロールプロパントリアクリレート（２０：８０）、３．２４ｗｔ％の２−ヒドロキシ−２−メチル−ｌフェニル−１−プロパノン、０．６９ｗｔ％の２，２−ジエトキシアセトフェノン、０．９８ｗｔ％のシリコーン印刷補助剤、２８．２９ｗｔ％のタルク、および０．５％の燐酸添加剤（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｃ．からＥｂｅｃｒｙｌ  １６８として得た）から製造された。全ての成分を一緒に混合した後、Ｃｏｕｒｔａｕｌｄｓ，Ｉｎｃから得た８０ｏｈｍおよび２００ｏｈｍ両方のＩＴＯがスパッタされた厚さ５ミルのポリエステル上に接着試験部分を上述のように印刷して硬化した。クロスハッチ尺度を用いて、２Ｂの接着強さが得られ、材料の除去、すなわち不十分な接着性を示した。
【国際調査報告】
2013533330.tif 000002
2013533330.tif 000003