－新製品紹介－●光硬化型粘接着フィルムのタッチパネルへの応用
Application to the Touch Panel Use of UV-curable Adhesive Film──────────────────────────────────────────────────────────────

大房 一樹
Kazuki Ofusa
Key Word : Touch Panel, Pressure-Sensitive Adhesive, OCA, UV-curable, Blister Resistance, Gap filling
粘着剤の性能向上が強く求められている用途の一つに、近年急速

１ 緒 言に市場が拡大しているタッチパネル2)が挙げられる。タッチパネル
光硬化型粘接着フィルムは、硬化前は粘着剤のように室温貼合がはガラスやプラスチックの積層体であり、それらの貼合にフィルム可能で、貼合後に光照射することで架橋・硬化し、永久接着剤とし状の粘着剤である光学用粘着剤（Optically Clear pressure-て機能するフィルム状接着剤である（図１、２）。本接着剤は、sensitive Adhesive、OCA）が多く用いられている2)。

室温で貼合可能という粘着剤の利便性は維持した上で、「光硬化性」

図３にOCAを用いた静電容量式タッチパネルの構成例を示す。という特徴を活かすことにより、従来の粘着剤では達成困難だった性能バランスを実現することが可能である1)。

図３

図１ 光硬化型粘接着フィルム 外観

静電容量式タッチパネルの構成

最近のタッチパネルは、化粧印刷の膜厚が大きくなる傾向にある
ため、カバーレンズとセンサー部の間を接着するOCAは段差追従性向上の要望が強い。しかし、段差追従性を向上させるため貯蔵弾性率を低減すると、耐久性の低下を招きやすいと言われる2)。

赤：架橋成分（ゲル分）
青：未架橋成分（ゾル分）

さらに最近では、カバーレンズの耐衝撃性を向上させるため、材質を化学強化ガラスからポリカーボネートやアクリル樹脂等のプラスチックへ変更する検討が行われている。その際、加熱や高湿度な
光硬化

どの環境下でプラスチックとOCAの間で発泡やハガレが生じることが問題となっており、その改良も課題となっている3)。
筆者は、光硬化型粘接着フィルムをタッチパネル用段差充填樹脂

架橋ポリマーモノマー

未架橋ポリマー

光反応基

架橋点

ゲル分率・架橋密度アップ⇒高貯蔵弾性率化

図２ 光硬化型粘接着フィルム 概念として応用することで、段差追従性と耐久性を両立できることを以前に報告している1)。本稿では、さらにポリカーボネートを貼合した際の耐発泡性を改良した「アロニックス®UVP-1254」を開発したので紹介する。

東亞合成株式会社 Ｒ＆Ｄ総合センター 製品研究所
New Products Research Laboratory, General Center of R&D, Toagosei Co., Ltd.

東亞合成グループ研究年報

4-1 TREND 2016 第19号

２ 試験条件
本稿で用いた光硬化型粘接着フィルムと比較用のOCAは、すべて膜厚 100μmのものを用いた。
すべての積層サンプルは、被着体の貼合後にオートクレーブ処理を実施し、その後 30分以内に光照射を行った。条件を以下に示す。
図４ 段差追従性 評価法

なお、比較用のOCAはオートクレーブ処理のみ実施した。
（オートクレーブ処理）
装置：千代田電機工業製 卓上型加圧脱泡装置 TBR-200

２.４ 耐発泡性「コスモシャイン®A-4300」（100μm）に段差充填用樹脂を転写

条件：50℃×30分、0.5 MPa（光照射）

し、あらかじめ95℃×24h加熱して脱水処理を行ったポリカーボネ

ランプ：高圧水銀ランプ

ート板（住友ベークライト製「ポリカエース®EC105」、板厚 1.0

照度・積算光量：200 mW／cm2、2000 mJ／cm2（365 nm）mm）の両面に貼合した。その後、前述の条件でオートクレーブ処理・光硬化した後、85℃／85％RH×500h条件で環境試験を行い、目視で発泡の有無を観察し、耐発泡性を評価した。

２.１ 光学特性®

東洋紡績製 PETフィルム「コスモシャイン A-4300」（50μm）と松浪硝子工業製白スライドグラスS-1112（板厚 1.0 mm）を、段差充填用樹脂を介して貼合し、前述の条件で測定サンプルを作製し、２.５ 耐冷熱衝撃性
あらかじめ95℃×24h加熱して脱水処理を行ったハードコート付ポリカーボネート板（三菱ガス化学製「ユーピロン®MR58」、板厚以下条件で測定した。
（全光線透過率・ヘイズ）

1.0 mm）の片面に段差充填用樹脂を転写し、その後下記条件で、

装置：村上色彩技術研究所製 DOT-3C

ガラス基板（松浪硝子工業製白スライドグラス、板厚 1.0 mm）に光源：D65貼合した。

角度：10°

貼合方法：常圧ロールラミネート（イエローインデックス）

貼合圧力：0.3 MPa

装置：日本電色製 NDH-2000

前述の条件でオートクレーブ処理・光硬化した後、下記条件で光源：D65

冷熱サイクル試験を実施し、目視で外観観察し、耐冷熱サイクル性を評価した。

２.２ 剥離強度装置：エスペック製小型冷熱衝撃装置 TSE-11

前述の光学特性用サンプルと同じ条件で作製し、以下条件で測定

試験条件：-30℃～85℃、保持時間 30分、100サイクルした。
装置：エー・アンド・ディ製テンシロンRTE-1210
剥離角度：180°２.６ 動的粘弾性
段差充填用樹脂の重剥離フィルム側から下記条件で光照射を行い、剥離速度：50 mm／分または300 mm／分
剥離温度：25℃または85℃

硬化フィルムを積層して膜厚 1.0 mmのサンプルを得た。
ランプ：高圧水銀ランプ
照度：200 mW／cm2（365 nm）
積算光量：2000 mJ／cm2（365 nm）

２.３ 段差追従性
PMMA板（板厚 1.0 mm）に段差充填用樹脂を転写し、その後下その後、下記条件で動的粘弾性（温度分散）を測定した。なお、

記条件で、印刷段差（膜厚 10～40μm）を設けたガラス基板に貼未硬化フィルムの動的粘弾性は光照射せず、そのまま積層して膜厚合した。

1.0 mmのサンプルを得た。

貼合方法：常圧ロールラミネート装置：アントンパール・ジャパン製 Physica MCR-301

貼合圧力：0.3 MPa

測定モード：剪断

前述の条件でオートクレーブ処理・光硬化した後、目視で印刷段

昇温温度：２℃／分差付近に存在する気泡の有無を観察し、段差追従性を評価した

温度範囲：-30～100℃（図４）。

周波数：１Hz
歪み：0.05％

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4-2 TREND 2016 第19号

３ 樹脂設計
３.１ 基本組成
光硬化型粘接着フィルムは、光照射する前の状態ではOCAと同様、２枚の離型フィルムにサンドイッチされた構造となっている。
光硬化前の状態で凝集力が不足すると、離型フィルムを剥離する際に粘接着層が凝集破壊して使用に耐えないため、光硬化前の状態でも適度な凝集力を付与することが重要である。
当社の光硬化型粘接着フィルム「アロニックス®UVPシリーズ」
は、低Tgかつ高分子量の感光性アクリルポリマーに、反応性可塑
図６ 光硬化前 ゲル分率と動的粘弾性剤として特殊（メタ）アクリレートを配合している。さらに、熱架橋剤によりポリマー間を架橋させることで、光硬化前の状態でも適度な凝集力をもたせ、かつ十分な室温粘着性を発揮できるよう設計

次に、表１に上記サンプルの各種評価結果（ゲル分率／動的粘弾性／段差追従性／剥離強度）を示す。

している（図５）。

表１ ゲル分率／動的粘弾性／段差追従性／剥離強度

図５ 基本組成

ゲル分率を低減することで、段差追従性と剥離強度が同時に改善されることが判る。これは、ゲル分率の低減に伴い高温域で粘接着層が変形・流動しやすくなり（低貯蔵弾性率・高tanδ）、基材貼合後のオートクレーブ処理によって基材の凹凸への追従性が高まっ

３.２ 光硬化前ゲル分率の調整
OCAの段差追従性向上のためには、貯蔵弾性率の低減が有効で2)たためと推測される。一方、室温の粘弾性挙動は高温域よりは大きあると言われている 。筆者も、OCAと比較して室温～高温域で貯く変化していないため、ゲル分率を低くしても、裁断時の加工適性蔵弾性率が低い光硬化型粘接着フィルムは、段差追従性がOCAよはある程度維持することが可能である。

1)

しかし、過度にゲル分率を低くすると、粘着層の縁から樹脂がしりも良好であることを報告している 。
しかし、実際にタッチパネル用段差充填樹脂として使用する場合、室温の貯蔵弾性率が低すぎると、裁断時の加工適性が低下する。段

みだす現象や、前述した離型フィルム剥離時の凝集破壊が発生しやすくなるので、適切にコントロールする必要がある。

差追従性と加工適性の両立を目指すため、室温の貯蔵弾性率はある程度高くして加工適性を満足させつつ、高温域の貯蔵弾性率を低くして段差追従性を向上させる検討を行った。
図６に、熱架橋剤の量を調整して、光硬化前のゲル分率を変化させたときの動的粘弾性スペクトルを示す。
光硬化前のゲル分率を低くすると、室温域の貯蔵弾性率の変化は小さいが、高温域の貯蔵弾性率は大きく低減する。
また、粘性項の寄与を示す損失正接tanδが大きくなり、より液体としての性質が強くなっていることが判る。

３.３ ポリマーへの感光性基の導入
前述したように、段差追従性を向上させるには、光硬化前での高温域の貯蔵弾性率を低減（tanδは上昇）させることが有効である。
一方、貯蔵弾性率の低減は耐久性の低下を招きやすいため3)、光硬化した後は高温域の貯蔵弾性率を高くする必要がある。すなわち、段差追従性と耐久性を高いレベルでバランスさせるには、光硬化前後で高温域の貯蔵弾性率を大きく変化させられる樹脂設計が好ましい。
上記樹脂設計のためには、アクリルポリマーに光硬化性を付与し、東亞合成グループ研究年報

4-3 TREND 2016 第19号

より光硬化後の架橋密度をアップできるようにすることが有効であ

図９に、マレイミドアクリレートの共重合量と光硬化後の粘接る。その手法としては、エポキシ基などのカチオン重合性官能基を着層の貯蔵弾性率の変化を示す。共重合量を増すことで架橋密度が4)持ったビニルモノマーの共重合 、ポリマーのカルボキシル基や水アップし、高温域の貯蔵弾性率が向上している。

酸基、イソシアネート基などの官能基を（メタ）アクリロイル基に変換する方法5)、ベンゾフェノン骨格を持った（メタ）アクリレー
トの共重合6)などが挙げられる。
「アロニックス®UVPシリーズ」は、当社が独自に開発したマレイミドアクリレート（図７）を共重合することにより、アクリルポリマーに光硬化性を付与している7)。本手法は、N-置換マレイミド基の光二量化反応を利用するものであり、簡便にアクリルポリマーに光硬化性を付与することができる。さらに、N-置換マレイミ
ド基は水素引抜きによりラジカルを発生させるため、光開始剤としての機能も有する（図８）。
図９ マレイミドアクリレート共重合量と光硬化後 貯蔵弾性率

OON

３.４ 貯蔵弾性率と剥離強度の高バランス化
カバーレンズをプラスチック化した際のOCAの発泡は、プラスOO

チックに含まれる水分8)や、OCAに含まれる溶剤や残留モノマー9)

図７ マレイミドアクリレートなどが、加熱や加湿条件下で揮発することが原因との報告がある。
その対策として、OCAの高温での剥離強度を高くして、揮発分が気化する時の圧力による剥がれを防止することや3)、OCAの貯蔵弾性率を高くして、気泡の発生や微小気泡の集合を抑制する9）などの手法が提案されている。一方、後者の対策の場合、貯蔵弾性率をO
OOh

NO

高くし過ぎると、剥離強度が低下する傾向があるとされる9)。

ON
OOODimerization

ONOOO

THPI Grouph

そこで筆者らは、一般的なOCAではトレードオフとなりがちな貯蔵弾性率と剥離強度の両方を、光硬化型粘接着フィルムの「光硬化性」を利用することで高バランス化させ、耐発泡性が改良できなCrosslinking

いか検討した。その手法としては、３．２で述べたような光硬化

HX
H-Abstraction

前のゲル分率低減や、特殊（メタ）アクリレートの種類・配合量のO
OO

N最適化、感光性アクリルポリマーのTgや感光性基当量の調整など

O+ X
OHOONを用いた。
表２と図10に、特殊（メタ）アクリレートの配合量と、感光性O

アクリルポリマーの組成を調整し、光硬化後の高温での貯蔵弾性率

Radicalsと剥離強度を変化させたRun-1～4の評価結果を示す（OCA-1、

図８ マレイミドアクリレート共重合ポリマー

2：通常のOCA）。の光反応性
表２ 85℃貯蔵弾性率／85℃剥離強度／耐発泡性
85℃
サンプル名 貯蔵弾性率(kPa)

東亞合成グループ研究年報

85℃対ポリカ剥離強度(N/25mm)50mm/分300mm/分

耐発泡性

OCA-1

53.1

4.1

7.9×

OCA-2

74.8

3.15.5×Run-1

54.66.913.1×

Run-2

70.2

4.87.8×Run-3

79.09.2

18.0

○

Run-4

93.1

6.9

11.2

○

4-4 TREND 2016 第19号

４ 「アロニックス® UVP-1254」
開発品「アロニックス®UVP-1254」は、タッチパネル用段差充填樹脂として設計された光硬化型粘接着フィルムである（表３）。
本グレードは、３章で述べた手法を適切に用いることで、裁断加工性は維持しつつ段差追従性を向上させている。さらに、剥離強度と貯蔵弾性率の高バランス化を実現することで、従来のOCAよりも良好な耐発泡性を達成している。
また、適切な樹脂設計を行うことにより、従来のOCAと同等レ
OCA-1(×)

OCA-2(×)

ベルの光学特性（全光線透過率・ヘイズ・色相）を示し、耐冷熱衝撃性も良好である。
５ まとめ
本稿では、光硬化型粘接着フィルムをタッチパネル用段差充填樹脂に応用した例について述べ、従来の粘着剤と比較して段差追従性／耐発泡性等の性能バランスに優れた開発品「アロニックス®UVP1254」を紹介した。

Run-1(×)

Run-2(×)

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。光硬化型粘接着フィルム
は、従来の粘着剤では両立が困難だった性能バランス（高弾性率－高剥離強度など）を実現できる接着剤として、今後も応用が進むものと期待される。

Run-3(○)

Run-4(○)

図10 耐発泡性試験結果
光硬化後の高温での貯蔵弾性率と剥離強度が高いRun-3、4は耐発泡性が良好だったのに対し、貯蔵弾性率の低いOCA-1、Run-1や、剥離強度の低いOCA-2、Run-2は耐発泡性が不良であった。
この結果は、耐発泡性の改良には高温での貯蔵弾性率と剥離強度の両方を高バランスさせることが有効であることを示唆している。
表３ 「アロニックス®UVP-1254」性能

光学特性

サンプル名

UVP-1254
OCA-1
OCA-2

透過率 ヘイズ(%)
(%)
90.5
91.0
91.1

0.59
0.530.54

光硬化後 剥離強度(N/25mm)
対ポリカ
対ガラス

光硬化前イエロー
追従可25℃
耐冷熱インデックス
能段差
貯蔵弾
衝撃性(μm)95℃× 性率
初期500hr (kPa)

耐発泡性0.41
0.380.39○××0.800.861.48273135199

352015

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○○○

85℃

25℃

300mm 50mm/ 300mm 50mm/ 300mm/分分/分分/分
29.7
25.6
19.3

4-5 TREND 2016 第19号

7.8
8.6
3.6

11.6
11.7
8.0

6.6
4.1
3.1

11.2
7.9
5.5

引用文献
1) 大房一樹,東亞合成グループ研究年報TREND, 15, 25 （2012）.
2) 本郷有記, コンバーテック, 38(5), 87 （2010）．
3) 中村賢一, 森穂高, 東亞合成グループ研究年報TREND, 18, 13（2015）.
4) 福井弘司, 接着の技術, 29(1), 20 （2009）.
5) 秋山護, 岡部年孝, 接着の技術, 25(1), 6 （2005）.
6) 特開2011-184582（スリーエム）.
7) E.Okazaki, M.Niwa, Radtech2002 Technical Conference
Proceedings, pp.1088～1098.（2002）．
8) 森穂高, 白崎雅彦,東亞合成グループ研究年報TREND, 17, 11（2014）.
9) 神田幸宗, 科学と工業, 86（11）, 409 （2012）.

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