JP2013143130A - 表示装置用ウィンドウパネル、およびこれを含む表示装置 - Google Patents

表示装置用ウィンドウパネル、およびこれを含む表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】表示装置用ウィンドウパネル、およびこれを含む表示装置を提供する。
【解決手段】透明基材層、透明基材層の両面に積層され、１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層、および透明基材層の両面に積層された透明高弾性層上に積層され、表面硬度が鉛筆硬度６Ｈ以上である透明高硬度層を含む、表示装置用ウィンドウパネルである。またこの表示装置用ウィンドウパネルを含む表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置用ウィンドウパネル、およびこれを含む表示装置に関する。
モバイル電話やタブレットＰＣなどのモバイル機器は、タッチパネルの装着によって大型化している。ディスプレイの表面を保護するウィンドウパネルとして強化ガラスを使用することができる。しかし、強化ガラスは外部衝撃によって割れやすく、モバイル電話のような携帯用機器に適用した場合には破損が起こることがある。また、強化ガラスは、破損した場合には圧縮層が一度に解放するため爆発的に飛散する場合があり、飛散防止フィルムなどを使用することがある。さらに、強化ガラスの比重は２．５程度と一般的なプラスチック材料の２倍以上となり、薄くて軽いモバイル機器には適さない場合がある。このため、最近では、ガラスの代わりにプラスチック素材で製造されたウィンドウパネルが研究されている。
特開２００６−１５５４５２号公報
本発明の一目的としては、軽量ながらも高強度を実現した表示装置用ウィンドウパネルを提供する。
本発明の他の目的としては、上記表示装置用ウィンドウパネルを含む表示装置を提供する。
本発明のさらに他の目的としては、強化ガラスの問題点を解決した透明積層体を提供する。
本発明の一側面によれば、透明基材層、前記透明基材層の両面に積層され、１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層、および前記透明基材層の両面に積層された透明高弾性層上に積層され、表面硬度が鉛筆硬度６Ｈ以上である透明高硬度層を含む、表示装置用ウィンドウパネルが提供される。
前記透明基材層は、有機材料層または無機材料層の単一層構造であってもよく、複数の有機材料層、複数の無機材料層、または有機材料層と無機材料層との組み合わせが積層されて形成された積層構造であってもよい。
前記透明基材層は、約１ＧＰａ以上のヤング率を有してもよい。
前記透明基材層の厚さが約１０μｍ〜約２ｍｍであってもよい。
前記透明高弾性層は粘着材層であってもよい。
前記透明高弾性層の厚さが約１μｍ〜約１００μｍであってもよい。
前記透明基材層の両面に積層された前記透明高弾性層それぞれの厚さが同じであってもよく、異なってもよい。
前記透明高硬度層は、シルセスキオキサン層の単一層構造、プラスチック基材およびシルセスキオキサン層を含む積層構造、または一面または両面がハードコーティング層で積層されたプラスチック基材の積層構造であってもよい。
前記シルセスキオキサン層および前記ハードコーティング層は、約５μｍ〜約２５０μｍの厚さを有してもよい。
前記プラスチック基材層は、約２５μｍ〜約１００μｍの厚さを有してもよい。
前記ハードコーティング層は、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、有機無機複合化合物、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。
前記透明基材層の一面または両面が印刷処理された印刷部をさらに含んでもよい。
前記透明基材層を向く前記透明高硬度層の内側面で印刷処理された印刷部をさらに含んでもよい。
本発明の他の側面によれば、上記表示装置用ウィンドウパネルを含む、表示装置が提供される。
本発明の他の側面によれば、透明基材層、前記透明基材層の両面に積層され、約１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層、および前記透明基材層の両面に積層された透明高弾性層上に積層され、表面硬度が鉛筆硬度６Ｈ以上である透明高硬度層を含む透明積層体が提供される。
前記透明積層体は、表示装置用、自動車用または窓用として用いてもよい。
本発明による表示装置用ウィンドウパネルは、薄型軽量ながらも耐衝撃性が高い表面硬度を有することができる。
本発明の一実施形態に係る透明積層体を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る表示装置用ウィンドウパネルを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置用ウィンドウパネルを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置用ウィンドウパネルを示す断面図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されることはない。
図面では、多様な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示す。明細書全体にわたって共通する部分については同一の図面符号を付与する。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」に存在するとするとき、これは他の部分の「直ぐ上に」存在する場合だけではなく、その中間にさらに他の部分が存在する場合も含む。これとは反対に、ある部分が他の部分の「直ぐ上に」存在するとするときには、中間に他の部分が存在しないことを意味する。
図１は、本発明の一実施形態に係る透明積層体１００を示す断面図である。
上記透明積層体１００は、透明基材層１０、上記透明基材層１０の両面に積層され、約１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層２０、および上記透明基材層１０の両面に積層された透明高弾性層２０上に積層され、表面硬度が鉛筆硬度６Ｈ以上である透明高硬度層３０を含む。
上記透明積層体１００は、図１に示すように、透明基材層１０を中心として透明高弾性層２０および透明高硬度層３０が順に対称的に積層された構造を形成することにより、同等な厚さであっても、より軽量かつ高強度の特性を実現することができ、耐衝撃性を劇的に向上させる。このように、上記透明積層体１００は、対称構造であるためカーリングの発生がなく、単独で使用するときに耐衝撃性が弱い透明基材層１０の材料を使用する場合にも、大幅に耐衝撃性を向上させることができる。
上記透明積層体１００は、例えば、強化ガラスを必要とする用途に使用することができるが、具体的に、自動車用や窓用などの用途に適するだけでなく、特に、薄型軽量ながらも耐衝撃性が高い表面硬度を保有しなければならない表示装置用ウィンドウパネルに効果的に適用することができる。
表示装置には、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）、電界効果表示装置（ＦＥＤ）、電気泳動表示装置などがある。このような表示装置は、画像を表示する表示モジュールと上記表示モジュールを保護するウィンドウパネルを含むが、上記ウィンドウパネルとして上記透明積層体１００を用いてもよい。
上記表示装置が適用される携帯電話やタブレットＰＣなどのモバイル機器は、タッチパネルの装着によって次第に大型化しているが、上記透明積層体１００はこれら表示装置の表面を保護するための強化ガラスに代わって表示装置の前面に設置され、外部の衝撃から表示装置をより効果的に保護したり、タッチパネルの入力時に発生しやすい表面の傷をより効果的に防ぐことができる。
図２は、本発明の他の実施形態に係る表示装置用ウィンドウパネル２００を示す断面図である。
本発明の他の実施形態では、透明基材層１１０、上記透明基材層１１０の両面に積層され、約１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層１２０、および上記透明基材層１１０の両面に積層された透明高弾性層１２０上に積層され、表面硬度が約鉛筆硬度６Ｈ以上である透明高硬度層１３０を含む表示装置用ウィンドウパネル２００を提供する、
上記透明基材層１１０は、約１ＧＰａ以上のヤング率を有する低弾性層であってもよく、例えば、約１ＧＰａ〜約２０ＧＰａのヤング率を有する材料を含んでもよいが、これに限定されることはなく、全体表示装置用ウィンドウパネル２００の構成と目的とする物性に応じて選択されてもよい。
具体的に、上記透明基材層１１０は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、またはこれらを構成するモノマーの共重合体、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、アリール樹脂などの熱可塑性または熱硬化性樹脂を用いてもよい。また、ガラスなどの無機基材も使用可能である。
上記透明基材層１１０は、有機材料層または無機材料層の単一層構造であってもよく、複数の有機材料層、複数の無機材料層、または有機材料層と無機材料層との組み合わせが積層されて形成された積層構造であってもよい。上記透明基材層１１０が積層構造である場合、減圧性粘着剤などによって積層した複合層であってもよい。例えば、ガラス繊維基材を樹脂に含浸した構造、またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）偏光子をプラスチックフィルムで積層した構造などを用いてもよい。
上記透明基材層の厚さが約１０μｍ〜約２ｍｍであってもよい。
上記透明高弾性層１２０は、ヤング率約１０ＭＰａ以下の高弾性を有する層であり、具体的に約１ｋＰａ〜約１０ＭＰａヤング率を有してもよい。上記透明高弾性層１２０は粘着材層で形成されてもよく、いわゆる感圧性粘着材（ＰＳＡ）を用いてもよい。具体的に、上記透明高弾性層１２０は、アクリル系樹脂、α−オレフィン系樹脂、またはウレタン系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）系統樹脂、水系エポキシ系樹脂、シアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂など、またはこれらの変性タイプの高分子溶液を基材に塗布した後、乾燥させたり無溶剤でＵＶ硬化させて製造してもよい。上記透明高弾性層１２０は、このように列挙された材料に限定されるものではなく、全体表示装置用ウィンドウパネル２００の構成と目的とする物性に応じて選択されてもよい。
上記透明高弾性層１２０が挿入されることにより、各層の熱拡張係数の差に起因するストレスを吸収することができる。このように、上記透明高弾性層１２０の厚さは、全体表示装置用ウィンドウパネル２００の構成、パネルを構成する各層の材料の熱拡張係数（ＣＴＥ）、使用温度範囲、上記透明高硬度層１３０の硬度、目的とする物性などに応じて決定してもよい。例えば、上記透明高弾性層１２０の厚さは、約１μｍ〜約１００μｍであってもよい。
一実施形態において、上記透明基材層１１０の両面に積層した上記透明高弾性層１２０それぞれの厚さを異なる厚さで構成してもよい。一般的に、上記透明基材層１１０を中心として上下対称構造であることがカーリング防止の対策になるが、実際の使用状態によっては、最上層には反射防止層（ＡＲ層）と防汚層（ＡＦ層）をさらに含み、下層には光学用透明接着剤（ＯＣＡ）などのタッチパネル層を形成するなど対称構造でないこともあるが、このような対称構造でない場合の全体構造からカーリング対策を設けるために、上記透明高弾性層１２０それぞれの厚さを異ならせてもよい。
また、上記透明高弾性層１２０は、上下のカーリング応力を吸収することにより、上層の透明高弾性層１２０は硬度確保を重点的な目的とする厚さで構成し、下層の透明高弾性層１２０はカーリング対策を重点的な目的とする厚さで構成することが可能である。
上記透明高硬度層１３０は、高い表面硬度を有する材料であるシルセスキオキサン層の単一層構造であってもよく、プラスチック基材１３１およびシルセスキオキサン層１３２を含む積層構造であってもよく、またはプラスチック基材１３１の一面または両面がハードコーティング層１３２で積層されて高硬度に実現された積層構造であってもよい。このように構成された上記透明高硬度層１３０は、約鉛筆硬度６Ｈ以上の表面硬度を有するものであって、例えば、約鉛筆硬度６Ｈ〜約鉛筆硬度８Ｈの表面硬度を有するようにしてもよい。
上記シルセスキオキサン層１３２を構成するシルセスキオキサン化合物は、バスケット型、ラダー型、ランダム型などであってもよく、好ましくはバスケット型であってもよいが、これに限定されることはなく、目的とする物性に合わせてバスケット型、ラダー型、ランダム型などを混合して用いてもよい。
一実施形態において、上記透明高硬度層１３０は、プラスチック基材１３１上に所定のシルセスキオキサンを一定の膜厚で塗布し、紫外線照射によって硬化して製造してもよく、表面特性や成膜安定および硬化反応安定化のために酸素遮断層として透明基板やフィルムを挟んでもよい。例えば、バスケット型のシルセスキオキサンモノマを光反応開始剤と共にプラスチック基材１３１の上に塗布する。プラスチック基材１３１の表面には、必要に応じて密着性を向上させるプライマ処理がなされてもよい。シルセスキオキサンの硬化時に上記プラスチック基材１３１フィルムとの密着性を向上させ、シルセスキオキサン１３２およびプラスチック基材１３１積層構造の透明高硬度層１３０全体の撓み強度を改善し、上記透明高硬度層１３０全体の強度強化を図ることができる。
上記プラスチック基材１３１は、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＮなどの透明フィルムを用いてもよい。上記プラスチック基材１３１は、反応温度が高い場合、これに耐えることができる耐熱性が要求されることがある。上記プラスチック基材１３１の厚さは約２５μｍ〜約１００μｍであってもよい。上記プラスチック基材１３１が上記透明高弾性層１２０を向くように積層される。
また、酸素遮断層が必要な場合、塗布されたシルセスキオキサン上に透明フィルム（図示せず）をカバーしてもよい。上記透明フィルムは、硬化したシルセスキオキサンを保護するフィルムとして用いてもよい。通常、このような処理はロールで処理されてもよく、高い生産性を確保することができる。上記透明フィルムは、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥＮなどが用いられてもよい。
上記シルセスキオキサン層１３２および上記ハードコーティング層１３２は、約５μｍ〜約２５０μｍの厚さを有してもよい。このように、上記厚さ範囲を有するシルセスキオキサン層を単一層で透明高硬度層（図１の３０に該当する構造である）として用いてもよい。
上記プラスチック基材１３１フィルムから剥離し、シルセスキオキサン層のみを上記透明高硬度層１３０として用いてもよい。図２に示すように、上記透明高硬度層１３０は、上記シルセスキオキサン層１３２がプラスチック基材１３１に積層された形態、またはプラスチック基材１３１の両面にハードコーティング層１３２が積層された積層構造が示されたものであってもよく、上述したように、シルセスキオキサン層の単一層（図１の３０に該当する構造である）も可能である。
上記ハードコーティング層１３２は、有機化合物または有機無機複合化合物を含んでもよいが、ここで、有機化合物は、例えば、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、またはこれらの組み合わせを含んでもよく、有機無機複合化合物は、例えば、ポリシルセスキオキサンのようなケイ素化合物を含んでもよい。
図３は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置用ウィンドウパネル３００を示す断面図である。上記表示装置用ウィンドウパネル３００は、上記透明基材層２１０の一面または両面が印刷処理された印刷部２４０をさらに含む。上記印刷部２４０は、上記透明基材層２１０の断面にデザイン的な印刷、例えば、周囲のブラックマーク（ＢＭ）やロゴマークなどを印刷してもよい。このような場合は、印刷部２４０の高さが約１０〜約３０μｍ程度となるため、透明高弾性層２２０の厚さがこの段差を吸収するほどの厚さが要求される。
上記表示装置用ウィンドウパネル３００が透明な素材が積層されて形成されたものであるため、上記印刷部２４０は制限されることなく自由に位置することができる。他の実施形態において、上記表示装置用ウィンドウパネルは、上記透明基材層を向く上記透明高硬度層の内側面で印刷処理された印刷部をさらに含んでもよい。
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置用ウィンドウパネル４００を示す断面図である。上記表示装置用ウィンドウパネル４００は、積層構造の複合基材で形成された透明基材層３１０を含む。上記透明基材層３１０は、上記ガラス繊維基材を樹脂に含沈して形成された構造であって、ガラス繊維基材３１１の両面にプラスチックフィルム３１２が積層された構造であってもよい。また、透明基材層３１０は、偏光板３１１の両面にプラスチックフィルム３１２が積層された構造であってもよい。上記プラスチックフィルム３１２上に印刷処理して印刷部３４０を形成してもよい。
上記透明高弾性層および上記透明高硬度層は、ロール状態の製作が容易であり、透明基材層とロールツーロールまたはロールツーシートによる製造が可能であり、ガラスまたは強化ガラスからなるカバー−ウィンドウに比べて生産性を大幅に向上させることができる。
具体的に、完成した透明高硬度層のプラスチック基材の面に透明高弾性層、例えば、粘着剤などの接着性を保有する材料を設ける。上記透明高弾性層材料は、剥離可能な処理をしたフィルム上に最終性状が柔らかくて粘着性を保有する材料を所定の膜厚で形成し、上記透明高硬度層のプラスチック基材にロールツーロールによって接合する。上記透明高弾性層面に再び透明基材層を接合するために、透明高硬度層−透明高弾性層の積層品をロール形状で２枚を準備し、その間にシート形態またはロール形状の透明基材層をロールツーロールまたはロールツーシートに両面が同時に接合する方法を用いてもよい。上記方法は生産性が極めて高く、さらに層間のストレスを最小化することができる。もちろん、順次的に接合や各材料をシート状にカットして接合することも可能である。
上述したウィンドウパネルは、多様な表示装置に適用されてもよい。上記表示装置は、画像を表示する表示モジュールと上記表示モジュールを保護するウィンドウパネルを含む。ウィンドウパネルは表示モジュール上に配置されるが、ここで、表示モジュールは、液晶表示モジュール、有機発光表示モジュール、プラズマ表示モジュール、電界効果表示モジュール、電気泳動表示モジュールなどであってもよい。
以下、実施例を例示しながら本発明を詳しく説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
図２に示す構造で表示装置用ウィンドウパネルを製造した。シルセスキオキサン層（製品名：Ｓｉｌｐｌｕｓ、ＮＳＣＣ社製）１００μｍ）およびＰＥＴ（５０μｍ）の積層体の透明高硬度層（新日鉄化学制製）に、アクリル系透明粘着剤（透明高弾性層、１０μｍ）を接合し、ここに透明基材層としてＰＣ（２００μｍ）を積層した。これを炭酸ガスレーザで１５０ｍｍ×７０ｍｍに切断して試験サンプルを作製した。
（実施例２）
透明基材層としてアリール樹脂（２００μｍ）を用いた点を除いては、上記実施例１と同じように試験サンプルを作製した。
（比較例１）
ＰＭＭＡを単一層として５００μｍで作製した。
（比較例２）
アリール樹脂を単一層として５００μｍで作製した。
＜評価＞
上記実施例１、実施例２、比較例１および比較例２で製造されたサンプルの中心の部分に１３０ｇの鋼球を落下させて破壊する高さを５ｃｍずつ高めて測定した。その結果を下記表１に示す。
Figure 2013143130
上記結果から分かるように、比較例１および比較例２の単一層では耐衝撃性が低く、積層構造の実施例１および実施例２では衝撃耐性が大幅に向上することが分かった。したがって、上記積層構造により、ガラスよりも耐衝撃性が低い樹脂を透明基材層として用いても、ガラス水準の剛性が得られることが分かった。
本発明を実施例を参照しながら説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り、多様な修正および変形が可能であるということは、本発明が属する技術分野に従事する者であれば理解することができる。
１０、１１０、２１０、３１０：透明基材層
２０、１２０、２２０、３２０：透明高弾性層
３０、１３０、２３０、３３０：透明高硬度層
１００：積層体
１３１、２３１、３３１：プラスチック基材
１３２、２３２、３３２：シルセスキオキサン層またはハードコーティング層
２００、３００、４００：表示装置用ウィンドウパネル
２４０、３４０：印刷部
３１１：偏光板またはガラス
３１２：プラスチックフィルム

Claims (16)

  1. 透明基材層、
    前記透明基材層の両面に積層され、１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層、および
    前記透明基材層の両面に積層された透明高弾性層上に積層され、表面硬度が鉛筆硬度６Ｈ以上である透明高硬度層、
    を含む、表示装置用ウィンドウパネル。
  2. 前記透明基材層は、有機材料層または無機材料層の単一層構造であるか、複数の有機材料層、複数の無機材料層、または有機材料層と無機材料層との組み合わせが積層されて形成された積層構造である、請求項１に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  3. 前記透明基材層は、１ＧＰａ以上のヤング率を有する、請求項１または２に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  4. 前記透明基材層の厚さが１０μｍ〜２ｍｍである、請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  5. 前記透明高弾性層は粘着材層である、請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  6. 前記透明高弾性層の厚さが１μｍ〜１００μｍである、請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  7. 前記透明基材層の両面に積層された前記透明高弾性層それぞれの厚さが同じであるか異なる、請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  8. 前記透明高硬度層は、シルセスキオキサン層の単一層構造、プラスチック基材およびシルセスキオキサン層を含む積層構造、または一面または両面がハードコーティング層で積層されたプラスチック基材の積層構造である、請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  9. 前記シルセスキオキサン層および前記ハードコーティング層は、５μｍ〜２５０μｍの厚さを有する、請求項８に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  10. 前記プラスチック基材層は、２５μｍ〜１００μｍの厚さを有する、請求項８または９に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  11. 前記ハードコーティング層は、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、有機無機複合化合物、またはこれらの組み合わせを含む、請求項８から１０のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  12. 前記透明基材層の一面または両面が印刷処理された印刷部をさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  13. 前記透明基材層を向く前記透明高硬度層の内側面で印刷処理された印刷部をさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネル。
  14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の表示装置用ウィンドウパネルを含む、表示装置。
  15. 透明基材層、
    前記透明基材層の両面に積層され、１０ＭＰａ以下のヤング率を有する透明高弾性層、および
    前記透明基材層の両面に積層された透明高弾性層上に積層され、表面硬度が鉛筆硬度６Ｈ以上ある透明高硬度層、
    を含む、透明積層体。
  16. 表示装置用、自動車用または窓用として用いられる、請求項１５に記載の透明積層体。
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