－新製品紹介－●光硬化型粘接着フィルム

UVPシリーズ─────────────────────────────────────────────────────

高分子材料研究所

１

はじめに大房 一樹

よって被着体が膨張・収縮すると、粘着層が変形して寸法変化や位置ズレ、剥がれなどの不具合が発生したり、被着体に粘着剤は、指圧程度の圧力で瞬時に接着が可能なことから、よっては揮発成分により泡が発生するなどの問題がある3)。

電子機器、自動車部品、建築材料など幅広い分野で利用されこれらの問題は、粘着剤の貯蔵弾性率や凝集力を高めるこている。その中でも、携帯電話やTV、パソコンなどの主要と、すなわち硬くすることで解決できる場合が多いが、その部品であるフラットパネルディスプレイ(FPD)は、偏光板、反面、後述する段差追従性など別の性能が低下する場合があ

輝度向上フィルム、カラーフィルター、タッチパネルなど、る3)。

さまざまな機能を有する部材の集積体であり、多くの部位で粘着剤が用いられている1)。

２.２光硬化型粘接着フィルム

FPD用部材は光学特性や信頼性などの要求レベルが高く、粘接着剤とは、「硬化前は粘着性を有して室温で貼合可能かつ技術の変遷により新たな要求が加わることも多いため、であり、熱や光などの方法により架橋・硬化し、接着強度がそれらに用いられる粘着剤も絶え間なく技術開発が続けられ向上する」接着剤であり、その概念は古くから存在する4)。ている。

粘接着剤は、硬化させるための反応機構の違いによって、

本稿では、従来の粘着剤にはない機能を有する光硬化型粘熱硬化型(常温硬化含む)及び光硬化型に大別され4)、熱硬化接着剤を取り上げ、従来の粘着剤や接着剤との違いについて型は湿気硬化の粘接着剤5)が実用化されており、光硬化型は述べた後、近年注目度の高い段差充填用樹脂への応用可能性

光ラジカル硬化型 6) 、光カチオン硬化型7)の粘接着剤が開発について説明する。

されている。
それらの中でも、光硬化型粘接着剤は短時間で硬化できる２

各種粘・接着剤の比較ため生産性に優れ、かつ高温加熱が不要なので、プラスチッ
クフィルムのような熱に弱い基材に適している。光硬化型粘２.１

粘着剤と接着剤接着剤の概念を図２に示した。

接着剤は一般的に接着性、耐熱性などが粘着剤より優れるが、液状のため塗布工程が必要であり、作業の煩雑化、塗布光照射時の欠陥による製品の歩留まり低下などの問題がある。

光硬化型接着剤
貯蔵弾性率（硬さ）

上記理由により、FPDに用いられる光学部材の貼合には、基材レス粘着フィルムが多用されている2)。これは粘着層を離型フィルムでサンドイッチした構造の製品であり、転写加工のみで接着できるため塗布工程が不要であり、簡便かつ歩留りが良好である。
基材レス粘着フィルムには、OCA(Optically Clear Adhesive)、

光硬化型粘接着剤
半固体
粘着剤
液体

トランスファーテープ、ノンサポートテープなどさまざまな時間呼称が存在するが、すべて同じ構成の製品である(図１)。

図２

離型フィルム（軽剥離）

光硬化型粘接着剤の概念

さらに、基材レス粘着フィルムと同様、離形フィルムで粘粘着層接着層をサンドイッチした構造(光硬化型粘接着フィルム)にすることで、光学フィルムや部材の接着に適した形態となる。
市場に流通する粘・接着剤を、硬化方法や形態などで分類

離型フィルム（重剥離）
図１・比較した(表１)。光硬化型粘接着フィルムは、従来の基材レス粘着フィルムの高機能品と位置づけられ、段差追従性と基材レス粘着フィルム環境耐性など、一般的に両立させることが困難な性能を共に満たすことが可能である。

一方で粘着剤は、高温や高湿度、温度の急激な変化などに東亞合成グループ研究年報

25

TREND 2012第15号

表１

一般的な名称

作業
性

生
産性

室温

•基材レス粘着剤•OCA•トランスファーテープ等○○液・フィルム

室温•熱硬化型粘接着剤○

×

光液・フィルム

室温•光硬化型粘接着剤

○

○

熱液

室温

•熱硬化型接着剤

△×

光液

室温

•光硬化型接着剤

△

○

不要

フィルム

高温

•ホットメルト

△

○

熱フィルム

高温

•熱硬化型ホットメルト△×

光フィルム高温•光硬化型ホットメルト△△

接着剤の種類

硬化

粘
着剤
粘
接着剤

接着剤

各種粘・接着剤の分類と比較

形態

貼合
温度

不要フィルム熱

３UVPシリーズの特性

耐熱性

特徴

光学部材への応用•接着が容易、高歩留り△ •応力緩和性•加熱時、位置ズレあり•貼合だけで初期接着可能○•熱に弱い基材に適用不可•貼合だけで初期接着可能○•速硬化•耐熱性良好○•熱に弱い基材に適用不可•耐熱性良好○•光照射可能な塗工機が必要•使用時、熱溶融の必要
×•耐熱性低い•使用時、熱溶融及び熱硬化の必要○•耐熱性良好•使用時、熱溶融及び光照射の必要○•耐熱性良好

○

△
○
△
○
××
△

この結果から、被着体表面に段差(印刷パターン、配線、空隙など)が存在する場合、UVPシリーズはそれらを埋めて３.１

グレード平滑化する能力に優れ、さらに60～80℃程度で短時間加熱することにより、一層良好になることが示唆される。

UVPシリーズは、特殊アクリレート「アロニックス 」のＲ〇開発で培われた光硬化技術を応用した光硬化型粘接着フィル

1.E+06ムである。光硬化後の貯蔵弾性率、剥離強度、接着層の着色、貯蔵弾性率 G'（Pa）光硬化性などの違いにより、図３のようにグレード分けされているため、要求性能に応じて適切なグレードを選択する必要がある。

高（硬い）

低い

UVP-9000

周波数10HzUVP-9100

1.E+05

市販粘着フィルム
UVP-1003
UVP-3002
UVP-7000
UVP-9000

1.E+04

低着色化
UVP-7000
硬化後の貯蔵弾性率2040

剥離強度
UVP-3002

低（軟らかい）1.E+03

UVP-7100
UVP-3100

図４80

硬化前の貯蔵弾性率G'UVP-1100

UVP-1003

高い

図３

高感度化

60
温度（℃）

図５に、光硬化後のUVPシリーズの貯蔵弾性率E'と損失正接tanδの温度分散データ(引張モードによる動的粘弾性測

UVPシリーズのグレード一覧定)を示した。

３.２

一般的な粘着剤は、Dahlquistの基準8)で1.59Hzにおける室動的粘弾性温のG'が0.3MPa以下の材料であるが、それと比較して光硬

図４に、光硬化前のUVPシリーズと市販粘着フィルムの貯化後のUVPシリーズはE'が大幅に高い(E'=3G'、但しポアソ蔵弾性率G'を示した(ずりモードによる動的粘弾性測定)。

ン比=0.5の場合)。そのため、耐熱性などの環境試験耐性やUVPシリーズは、主成分となるアクリルポリマーの他に、裁断性が粘着剤よりも優れていることが示唆される。

光硬化前は可塑剤として働く、比較的低分子量の反応性モノマー・オリゴマーが配合されている。そのため、光硬化前のUVPシリーズは、アクリルポリマーのTgや官能基濃度、UVPシリーズは市販粘着フィルムよりも貯蔵弾性率G'が低く、反応性モノマー・オリゴマーの分子量や官能基数などを調整

特に高温域において顕著である。

することによって、硬化後でもタックを有するUVP-1003か東亞合成グループ研究年報

26TREND 2012第15号

ら、比較的硬い塗膜が得られるUVP-9000まで、貯蔵弾性率E'の違いによりグレード分けを行っている。高いレベルの耐熱性を求める場合は、より貯蔵弾性率の高いグレードを選択することが好ましい。
周波数 10Hz
貯蔵弾性率 E'（Pa）

1.E+09

1.E+081.E+0710

1.E+06

11.E+05

0.1tanδ

UVP-100310000
E'
UVP-3002 E'
UVP-7000 E'
UVP-90001000
E'
UVP-1003 tanδ
UVP-3002 tanδ
UVP-7000100
tanδ
UVP-9000 tanδ

1.E+10

図７

UVPシリーズの剥離強度(コロナ処理あり)

1.E+04

３.４

0.01-50050

図５100
温度（℃）

150200光学特性UVPシリーズの光学特性を表２に示した。UVPシリーズは、硬化後の動的粘弾性透明性に優れた非晶性のアクリルポリマーをベースにしているため、全光線透過率・ヘイズともに市販粘着フィルムと同３.３剥離強度等である。また、着色が問題になる場合は、着色の少ない光開始剤を用いた低着色グレード(UVP-1100～9100)を選択す

UVPシリーズの各種基材に対する剥離強度を図６、７に示ることも可能である。但し、低着色グレードはUV吸収の大した。

きな基材には適さないため、使用にあたっては注意が必要で

UVPシリーズは、接着力を向上させる目的でベースとなるある。

アクリルポリマーに極性基を導入している。そのため、プラスチックフィルムに対してコロナ放電などの表面処理を行う

表２

ことで、多くの場合剥離強度が向上する。
また、UVPシリーズの剥離強度は、一部の例外はあるものの、硬化後の貯蔵弾性率が高いグレードの方が低い傾向が見られる。剥離強度を重視する用途の場合は、UVP-1003を選

UVP-1003
UVP-3002UVP-7000
UVP-9000
UVP-1100
UVP-3100
UVP-7100
UVP-9100
市販粘着フィルム
膜厚：25μm

択することが好ましい。

UVPシリーズの光学特性
色相

全光線透過率（％）

ヘイズ
（％）

bYI

91.9
91.9
91.7
91.7
91.9
91.8
91.7
91.7
92.1

0.77
0.67
0.84
0.84
0.73
0.84
0.64
0.82
0.95

0.43
0.47
0.35
0.48
-0.06
-0.03
-0.04
-0.08
-0.20

0.62
0.64
0.41
0.62
-0.05
0.03
0.02
-0.06
-0.27

備考

標準品

低着色品

UV硬化：高圧水銀ランプ 2,000mJ/cm 2 （200mW/cm 2 ）全光線透過率・ヘイズ：ガラス上に膜形成し、測定
村上色彩技術研究所製 DOT-3C 光源D65 10°
色相：コスモシャイン ® A-4300同士を貼合し、測定
日本電色製NDH-2000 光源D65４

応用例

近年における光硬化型粘接着剤の応用検討例として、Bluray用中間層の貼合6)、ナノインプリント用転写樹脂9)、有機EL用封止剤 10) などが挙げられ、筆者らも円偏光板を作製するときの接着剤として、光硬化型粘接着フィルムが好適であ
図６ることを報告している11)。

UVPシリーズの剥離強度(コロナ処理なし)

東亞合成グループ研究年報

本稿では、FPDに使用されている光学部材中に存在する段27

TREND 2012

第15号

４.３

差や空隙を隙間なく充填することができる、段差充填用樹脂への応用検討について報告する。

段差追従性

下記試験法により、段差充填用樹脂の段差追従性を評価した。

４.１

段差充填用樹脂とは(実験)

粘着剤は常温でゴム状態の柔軟な物質であるため、被着体ガラス基板上に、東亞合成製ソルダーレジストフィルムに凹凸や段差が存在してもある程度追従し、隙間を充填でき「SRF SS-8000」(25μm)を用いたフォトリソグラフィー法る。その特性を活かして、Blu-ray用カバー層6)や、化粧印刷により、幅5mm×長さ50mm×厚さ25μmの樹脂段差のある

3)ガラス基板を作製した。

されたタッチパネル用表面保護板の貼合 などに、段差充填得られたガラス基板に、段差充填用樹脂を介してPMMAフ用樹脂として粘着剤が用いられている。
特に最近のタッチパネルは、額縁部にある化粧印刷の膜厚ィルムを貼り合わせた後、熱プレス装置で80℃×５分、が大きくなる傾向にあるため、段差追従性向上の要望が強い。

0.5MPaの条件で熱圧着した。冷却後、UVP-1100はPMMAフ

段差追従性を向上させるには、粘着剤の厚膜化や低貯蔵弾ィルム越しに光照射して硬化させ(積算光量2,000mJ/cm2)、性率化が有効であるが、粘着剤層の発泡や裁断性の低下を招

100℃×24時間加熱して欠陥の有無を目視観察した(図９)。

3)

きやすいと言われる 。また、段差追従性が不十分だと、化(結果)UVP-1100は、熱圧着により段差に追従して空隙を埋める

粧印刷付近に気泡が残って外観不良が多発する。
この問題を解決するため、光硬化型粘接着フィルムの応用ことができたのに対し、粘着剤Aでは段差に完全に追従するが検討されている12)。３.２項で述べたように、光硬化型粘ことができず、段差付近に空隙が残った状態であった。４.２

接着フィルムは良好な段差追従性と環境試験耐性を示すこと

項で述べた通り、UVP-1100は粘着剤Aよりも段差追従性にが期待される。

優れていることが明らかとなった。

本稿では、段差充填用樹脂として膜厚100μmのUVP-1100
樹脂段差と、同じ膜厚の市販アクリル系粘着剤シート品(粘着剤Aと樹脂段差呼称)の２種類を評価した結果について紹介する。
気泡

４.２

硬化前の動的粘弾性

UVP-1100(硬化前)と、粘着剤Aの５～85℃における貯蔵
図９

弾性率G'を比較した(図８)。

段差追従性試験(左：UVP-1100、右：粘着剤A)

UVP-1100は上記温度領域において粘着剤Aよりも貯蔵弾性率G'が低く、温度が高いほどその差が顕著である。その４.４

ため、UVP-1100は段差追従性が粘着剤Aよりも高く、加熱することによりさらに良好になることが示唆される。

信頼性試験

下記試験法により、段差充填用樹脂の信頼性を評価した。
(実験)

貯蔵弾性率 G’（Pa）

1.E+06

図10に示すような構成で、段差充填用樹脂を介してガラス粘着剤A
UVP-1100

基板にプラスチックフィルムを貼り合わせた。UVP-1100はプラスチックフィルム越しに光照射して硬化させ(積算光量2,000mJ/cm2)、100℃×500時間加熱して欠陥の有無を目視1.E+05観察した(図11)。
(結果)

1.E+04

粘着剤Aや光硬化前のUVP-1100では環境試験後に発泡が見られたが、一方で光硬化後のUVP-1100に外観異常は見られ周波数0.1Hzなかった。

1.E+03050

一般的に、PMMAやポリカーボネートなどのプラスチック

100

フィルムには揮発成分が存在するため、粘着剤の凝集力が低温度（℃）
図８い場合には信頼性試験で粘着剤層に発泡が生じやすいとされる3)。今回の結果はそれを裏付けており、高貯蔵弾性率を有段差充填用樹脂の貯蔵弾性率する光硬化型粘接着フィルムは高い信頼性を示した。

東亞合成グループ研究年報

28TREND 2012第15号

接着フィルムは、従来技術では両立が難しかった性能を高いレベルで達成できる製品として、今後も応用が進むものと期待される。
以上

図10

信頼性試験

引用文献

層構成

１) 富田幸二, 接着の技術, Vol.25, No.1, p1(2005).

UVP-1100

100℃×240時間後
外観２) 諏訪達弘, 化学工学, Vol.70, No.12, p723(2006).

光硬化前

光硬化後

３) 本郷有記, コンバーテック, Vol.5, p87(2010).

×（発泡）○４) 福沢敬司, 接着の技術, Vol.9, No.2, p1(1990).
５) http://www.cemedine.co.jp/basic/view.html

×（発泡）

粘着剤A

UV硬化：高圧水銀ランプ 2,000mJ/cm

６) 関谷昌彦, 接着の技術, Vol.25, No.1, p31(2005).

2（200mW/cm 2 ）図11

信頼性試験発泡の写真

７) 福井弘司, 接着の技術, Vol.29, No.1, p20(2009).

結果８) A. Pocius，『接着剤と接着技術入門』，日刊工業新聞社(1999).

４.５

視認性９) 藤本泰史, 工業材料，Vol.58, No.2，p51(2010).
10) 七里徳重, 接着の技術, Vol.29, No.3, p1(2009).

段差充填用樹脂は、プラスチックやガラスに存在する段差

11) 谷内健太郎, 大槻重義, 大房一樹, 橘美樹, 第18回ポリや空隙を埋め、屈折率差を小さくして反射を防止し、視認性

マー材料フォーラム講演予稿集, p 54 (2009).

を高める機能が求められる。図12では、LCD表面にPETフィ

12) 特開2010-72471

ルムのみ配置した場合と、UVP-1100(100μm)を用いて貼り合わせた場合を並べて比較したが、前者が空気層の反射のためコントラストが低下しているのに対し、後者では反射を抑制できコントラストが高いことが判る。

図12

視認性(左：PETのみ、右：UVP-1100で貼合)

５まとめ

本稿では、光学部材の貼り合わせに広く用いられている、基材レス粘着フィルムを補完する製品として光硬化型粘接着フィルムを紹介し、その特長について説明した。また、近年注目度の高い、段差充填用樹脂として応用検討した結果、光硬化型粘接着フィルムが粘着フィルムよりも優れた性能を有することを明らかにした。
電子・電気用途や光学部材用途では、今後も粘着剤に対する要求性能はますます高まることが予想される。光硬化型粘東亞合成グループ研究年報

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