JP2016504223A - 透明樹脂積層体、及び、それを含むタッチスクリーンパネル - Google Patents

透明樹脂積層体、及び、それを含むタッチスクリーンパネル Download PDF

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Abstract

鉛筆硬度6H〜8Hの高硬度ハードコート層、透明(メタ)アクリル系樹脂層、及びウレタン結合含有アクリル系樹脂を含む耐衝撃ハードコート層を順次に含む透明樹脂積層体を提供する。

Description

透明樹脂積層体、及び、それを含むタッチスクリーンパネルに関する。
携帯電話やタブレットPCまたはナビゲーションの最外郭層に用いられるガラス基板は、小さな線膨張係数、優れたガスバリア性、高い光透過率、表面平坦度、優れた耐熱性と耐化学性などの様々な長所を持っているが、衝撃に弱くてよく壊れ、密度が高くて重い短所があった。
近来、液晶や有機発光表示装置、フレキシブルディスプレイ、電子ペーパーへの関心が急増するにつれ、これらの基板をガラスからプラスチックに代替する研究が盛んに進んでいる。
一方、メタクリレート系列の樹脂は、透明性、加工性に優れ、機械的物性のバランスに優れ、ポリカーボネート樹脂より価格が安価であるため、最も広く利用される透明樹脂の一つである。しかし、導光板、拡散板などのディスプレイ素材や照明器具、光学用レンズなど、耐熱性が特に要求される素材にはその使用が制限的であった。
本発明の一実施態様は、高硬度及び耐衝撃特性が向上した透明樹脂積層体を提供する。
本発明の他の実施態様は、前記透明樹脂積層体を適用したタッチスクリーンパネルを提供する。
本発明の一実施態様において、鉛筆硬度6H〜8Hの高硬度ハードコート層、透明(メタ)アクリル系樹脂層、及びウレタン結合含有アクリル系樹脂を含む耐衝撃ハードコート層を順次に含む透明樹脂積層体を提供する。
前記耐衝撃ハードコート層は、ヒドロキシ基含有アクリル系モノマーと、重量平均分子量が約1,000〜約15,000のポリイソシアネートオリゴマーが熱硬化されて形成されたウレタン結合含有アクリル系樹脂を含むことができる。
前記ポリイソシアネートオリゴマーは、イソホロン系ポリイソシアネートオリゴマーであってよい。
前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂は、前記ヒドロキシ基含有アクリル系モノマー及びアクリル系モノマーのモノマー総和約70〜約95重量%、及び前記ポリイソシアネートオリゴマー約5〜約30重量%の含量比で熱硬化されて形成され得る。
前記耐衝撃ハードコート層は、3官能または4官能であって、末端にアクリル系二重結合を有するウレタン結合含有アクリル系樹脂を光硬化して形成され得る。
前記耐衝撃ハードコート層の硬度は、4H〜5Hの鉛筆硬度を有することができる。
前記高硬度ハードコート層及び前記耐衝撃ハードコート層の厚さ比は、約1:1.2〜
約1:1.5であってよい。
前記高硬度ハードコート層の厚さは、約5μm〜約12μmであってよい。
前記透明(メタ)アクリル系樹脂層の厚さは、約0.5mm〜約1.5mmであってよい。
前記耐衝撃ハードコート層の厚さは、約7μm〜約16μmであってよい。
前記高硬度ハードコート層は、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、ケイ素化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記透明(メタ)アクリル系樹脂層は、ポリメチルメタクリレート樹脂を含むことができる。
前記透明樹脂積層体の光透過度は、約90〜約100%であってよい。
本発明の他の実施態様によると、前記透明樹脂積層体をカバーシートとして含み、前記高硬度ハードコート層が外部に向かうように積層されたタッチスクリーンパネルを提供する。
前記タッチスクリーンパネルは、一面に導電層が形成された伝導性プラスチックフィルム、粘着フィルム、及び前記透明樹脂積層体が順次に積層され得る。
前記透明樹脂積層体は、前記粘着フィルムと前記耐衝撃ハードコート層が接する方向に積層され得る。
前記伝導性プラスチックフィルムは、一面にITO電極層が形成された透明プラスチックフィルムであってよい。
前記透明樹脂積層体は、高硬度及び優れた耐衝撃特性を同時に具現し、反り特性が改善される。
本発明の一実施態様に係る透明樹脂積層体の断面図である。
以下、添付の図面を参考にして、本発明の実施例について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、詳細に説明する。本発明は、種々の異なる形態で具現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素に対しては、同一の参照符号を付する。
図面において、数々の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。また、図面において、説明の便宜のために、一部の層及び領域の厚さを誇張して示した。
以下において、基材の「上部(または下部)」または基材の「上(または下)」に任意の構成が形成されるということは、任意の構成が前記基材の上面(または下面)に接して
形成されることを意味するだけでなく、前記基材と基材上に(または下に)形成された任意の構成の間に他の構成を含まないことに限定するものではない。
図1は、本発明の一実施態様に係る鉛筆硬度約6H〜約8Hの高硬度ハードコート層(1)、透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)、及びウレタン結合含有アクリル系樹脂を含む耐衝撃ハードコート層(3)を順次に含む透明樹脂積層体(10)の断面図である。
前記透明樹脂積層体(10)は、ディスプレイ用タッチスクリーンパネルのガラスを代替する用途に適用され得る。ディスプレイ用タッチスクリーンパネルは、例えば、静電容量方式のタッチパネルであってよく、前記伝導性プラスチックフィルムを含む多層構造の積層シートで形成され得、最外郭層に一般的に強化ガラスのようなガラス基板が用いられる。前記透明樹脂積層体(10)は、このようなディスプレイ用タッチスクリーンパネルのガラス基板を代替する用途に適用され得る。
前記透明樹脂積層体(10)が、ディスプレイ用タッチスクリーンパネルにおいて、前記高硬度ハードコート層(1)が上部に向かうように積層され、高い表面硬度を維持し、同時に耐衝撃性にも有利なディスプレイ用タッチスクリーンパネルを具現することができる。
前記透明樹脂積層体(10)は、ディスプレイ用タッチスクリーンパネルのガラス基板を代替できるように、光学的性能に優れ、かつ軽くて耐衝撃性に優れたプラスチックを適用するという利点があってデザインの柔軟性を付与することができ、また大量生産が可能である。
前記透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)は、光学等方性アクリル系樹脂を主材料として形成された層であって、例えば、光透過度に優れたポリメチルメタクリレート樹脂で形成され得る。
前記高硬度ハードコート層(1)は、前記透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)の一面(即ち、上部面)にハードコート層を形成し、前述したように、鉛筆硬度約6H〜約8Hの高硬度物性を付与することができる。このような高硬度ハードコート層(1)は、有機化合物または有・無機複合化合物を含むことができ、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むことができ、有・無機複合化合物は、例えば、ポリシルセスキオキサンまたはシリカゲルのようなケイ素化合物を含むことができる。
前記透明樹脂積層体(10)は、前記高硬度ハードコート層(1)及び前記透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)により高硬度特性が付与され、ここに前記耐衝撃ハードコート層(3)が積層されて耐衝撃性が補強されたものである。
前記耐衝撃ハードコート層(3)は、具体的に、ヒドロキシ基含有アクリル系モノマーとポリイソシアネート系オリゴマーが熱硬化されて形成されたウレタン結合含有アクリル系樹脂を主材料として形成された層であってよい。ヒドロキシ基含有アクリル系モノマーとポリイソシアネートオリゴマー混合物を熱硬化させると、ヒドロキシ基含有アクリル系モノマーのヒドロキシ基とポリイソシアネートオリゴマーのイソシアネート基が反応し、ウレタン結合を形成しながら架橋されてウレタン結合含有アクリル系樹脂が形成される。
前記ポリイソシアネートオリゴマーは、より具体的に、イソホロン系ポリイソシアネートオリゴマーであってよく、末端基としてアクリル基を有してもよい。
前記ポリイソシアネートオリゴマーの重量平均分子量は、約1,000〜約15,000であってよい。前記範囲の重量平均分子量を有するポリイソシアネートオリゴマーを用いて前記耐衝撃ハードコート層(3)が優れた耐衝撃特性を有するように具現しながらも、工程の側面でコートが均一になされ得る。
具体的に、前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂は、前記ヒドロキシ基含有アクリル系モノマー及びアクリル系モノマーのモノマー総和70〜95重量%、及び前記ポリイソシアネートオリゴマー約5〜約30重量%の含量比で熱硬化されて形成されたウレタン結合含有アクリル系樹脂を含むことができる。
一実施態様において、前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂は、3官能または4官能であって、末端にアクリル系二重結合を有することができる。
前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂を光硬化して前記耐衝撃ハードコート層(3)を形成することができる。このように、前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂を主材料として形成された前記耐衝撃ハードコート層(3)は、優れた耐衝撃性の特性が付与され得る。
例えば、前記透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)の一面(即ち、下部面)に、前記のようなウレタン結合含有アクリル系樹脂を含む組成物を塗布した後、光硬化させると、前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂の末端の二重結合が光硬化反応してハードコート層を形成する。
さらに、前記耐衝撃ハードコート層(3)はまた、ハードコート層としての一定水準以上の高硬度として形成され得る。具体的に、前記耐衝撃ハードコート層の硬度は、鉛筆硬度約4H〜約5Hであってよい。
前記高硬度ハードコート層(1)及び前記耐衝撃ハードコート層(3)の厚さ比は、約1:1.2〜約1:1.5であってよい。前記透明樹脂積層体が前記範囲の厚さ比を有するようにして、工程中に発生し得る反り(warpage)及びカール(curl)が抑制され、優れた硬度及び耐衝撃性の耐久性を有することができる。
前記高硬度ハードコート層(1)の厚さは、約5μm〜約12μmであってよい。前記高硬度ハードコート層(1)の厚さを前記範囲として反り(warpage)及びカール(curl)が抑制され、優れた硬度及び耐衝撃性の耐久性を有することができる。
前記透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)の厚さは、約0.5mm〜約1.5mmであってよい。前記透明(メタ)アクリル系樹脂層(2)の厚さを前記範囲として反り(warpage)及びカール(curl)が抑制され、優れた硬度及び耐衝撃性の耐久性を有することができる。
前記耐衝撃ハードコート層(3)の厚さは、約7μm〜約16μmであってよい。前記耐衝撃ハードコート層(3)の厚さを前記範囲として反り(warpage)及びカール(curl)が抑制され、優れた硬度及び耐衝撃性の耐久性を有することができる。
前記透明樹脂積層体は、前述したような成分で各層が透明に具現でき、具体的には、光透過度が90〜100%であってよい。
本発明の他の実施態様において、前記透明樹脂積層体をカバーシートとして含むタッチスクリーンパネルを提供する。前記タッチスクリーンパネルにおいて、透明樹脂積層体は
、高硬度ハードコート層が外部に向かうように積層される。
前記透明樹脂積層体に関する詳細な説明は、前述したとおりである。
前記タッチスクリーンパネルは、一面に導電層が形成された伝導性プラスチックフィルム、粘着フィルム、及び前記透明樹脂積層体が順次に積層された多層シートであってよい。即ち、前記タッチスクリーンパネルは、粘着フィルムを媒介として伝導性プラスチックフィルムの上部に前記透明樹脂積層体を積層した多層構造のシートであってよい。
このとき、前記透明樹脂積層体は、前記粘着フィルムと前記耐衝撃ハードコート層が接する方向に積層され得る。
前記伝導性プラスチックフィルムの具体的な種類は、特に制限されず、この分野における公知の伝導性プラスチックフィルムを用いることができる。例えば、前記伝導性プラスチックフィルムとして、一面にITO電極層が形成された透明プラスチックフィルムであってよい。具体的に、基材層を形成する前記透明プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン−ビニルアセテートフィルム、エチレン−プロピレン共重合体フィルム、エチレン−アクリル酸エチル共重合体フィルム、エチレン−アクリル酸メチル共重合体フィルム、またはポリイミドフィルムなどを用いることができ、これに制限されるものではない。より具体的に、前記透明プラスチックフィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムであってよい。
前記粘着フィルムは、光学的に透明な粘着剤層(OCA、optically clear adhesive layer)で形成されるように、公知になった組成を用いることができる。具体的に、前記粘着フィルムは、2−エチルヘキシルアクリレート(2−EHA、ethyl hexyl acylate)、イソボルニルアクリレート(IBOA、isobornyl acrylate)、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA、hydroxy ethyl acrylate)、ヒドロキシブチルアクリレート(HBA、hydroxy butyl acrylate)、ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA、hydroxy propyl acryalte)、ヘキシルメタクリレート(HMA、Hexyl methacrylate)など、またはこれらの組み合わせから選択されたモノマー、光開始剤、硬化剤、その他、添加剤などを含む粘着剤組成物を、例えば、UVのような光照射による光硬化または熱硬化させて形成することができる。
以下、本発明の実施例及び比較例を記載する。そのような下記実施例は、本発明の一実施例であるだけで、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
製造例1
高硬度ハートコート層形成用組成物として、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA、2−hydroxyethyl acrylate)、イソボルニルアクリレート(IBoA、isobornyl acrylate)、ペンタエリトリトールトリアクリレート(PETA、pentaerythritol triacrylate)を混合し、高硬度ハートコート層形成用組成物を準備した。
製造例2
まず、イソホロンジイソシアネート(IPDI、isophorone diisocyanate)、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA、2−Hydroxyethyl acrylate)を出発物質とし、末端基としてアクリル基を有するポリイソシアネート系巨大オリゴマー(重量平均分子量が、約5,000)を準備した。
次いで、ヒドロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレートのモノマー混合物を100重量部準備し、ここに、光開始剤として、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Irgacure 184、HCPK)4重量部、溶媒として、エタノール、イソブタノール、メトキシエタノール、メチルイソブチルケトン(MIBK)、及びN−ブチルアセテート混合溶媒を混合して混合組成物を準備し、前記混合組成物に前記製造されたポリイソシアネート系巨大オリゴマー25重量部を混合して、耐衝撃ハートコート層形成用組成物を準備した。
実施例1
1.0mmの厚さのポリメチルメタクリレート樹脂の透明シートの一面に、製造例1において準備した前記高硬度ハートコート層形成用組成物をUV硬化法により9μmの厚さでコート及び乾燥し、高硬度ハートコート層を形成した。次いで、前記メタアクリル系樹脂の透明シートの他の一面に、製造例2において準備した前記耐衝撃ハートコート層形成用組成物をUV硬化法により13μmの厚さでコート及び乾燥し、耐衝撃ハートコート層を形成して、透明樹脂積層体を製造した。
実施例2
実施例1と同様の方法で、高硬度ハードコート層と耐衝撃ハードコート層の厚さだけをそれぞれ5μm及び7μmと異ならせて透明樹脂積層体を製造した。
比較例1
高硬度ハートコート層形成用組成物として、HEA(2−Hydroxyethyl acrylate)、IBoA(Isobornyl acrylate)、PETA(Pentaerythritol triacrylate)を混合して準備した。前記同じコート液を同一の厚さ(各厚さ9μm/9μm)で1.0mmの厚さのポリメチルメタクリレート樹脂の透明シートの両面にコートし、透明樹脂積層体を製造した。
比較例2
高硬度ハートコート層形成用組成物として、HEA(2−Hydroxyethyl acrylate)、IBoA(Isobornyl acrylate)、PETA(Pentaerythritol triacrylate)を混合して準備した。前記同じコート液を同一の厚さ(各厚さ9μm/9μm)で1.0mmの厚さのポリカーボネートシートの両面にコートし、透明樹脂積層体を製造した。
評価
(透過度及びヘイズ)
実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2の透明樹脂積層体の透過度及びヘイズを、(透過度:JIS K7361−1、HAZE:JIS K7105)を用いて測定し
、その結果を下記表1に記載した。
(表面硬度)
測定方法は、JISK5600−5−4に基づいて測定し、鉛筆硬度基準は、Mitsubishi鉛筆を用いた:Mitsubishi 6B〜9H(17個)、電動式1kg荷重基準
(落球衝撃)
測定方法:各実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2の透明樹脂積層体を油圧式治具圧着により固定した後、前記透明樹脂積層体に36g真鍮からなる直径20.7mmの球を落とし、透明樹脂積層体を貫通するクラックを発生させる落球高さを測定した。落球時に発生するクラックは、ポイント状の跡が残ることは許容し、完全に貫通するクラックを発生させる高さを測定した。また、前記透明樹脂積層体上の落球地点が底に当たらないように留意して落球した。
(反り特性評価)
測定方法:各実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2の透明樹脂積層体をサイズ60mm×100mmのサンプルとして準備した後、底に位置し、特定位置で底面からの厚さを測定(測定機器:LK−G35、KEYENCE社製)して基準とした後、他の6箇所で同様に底面からの厚さを測定し、前記基準との差が最も大きい値を反り(warpage)として評価して、下記表1に記載した。
Figure 2016504223
前記表1から見られるように、実施例1の透明樹脂積層体は、比較例1の透明樹脂積層体に比べて、落球衝撃評価の結果、耐衝撃性に非常に優れており、比較例2の透明樹脂積層体は、ポリカーボネート樹脂の特性上、高硬度の具現が難しいことを確認することができる。
1:高硬度ハードコート層
2:透明(メタ)アクリル系樹脂層
3:耐衝撃ハードコート層
10:透明樹脂積層体

Claims (17)

  1. 鉛筆硬度6H〜8Hの高硬度ハードコート層、透明(メタ)アクリル系樹脂層、及びウレタン結合含有アクリル系樹脂を含む耐衝撃ハードコート層を順次に含む、透明樹脂積層体。
  2. 前記耐衝撃ハードコート層は、ヒドロキシ基含有アクリル系モノマーと、重量平均分子量が1,000〜15,000のポリイソシアネートオリゴマーが熱硬化されて形成されたウレタン結合含有アクリル系樹脂を含む、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  3. 前記ポリイソシアネートオリゴマーは、イソホロン系ポリイソシアネートオリゴマーである、請求項2に記載の透明樹脂積層体。
  4. 前記ウレタン結合含有アクリル系樹脂は、前記ヒドロキシ基含有アクリル系モノマー及びアクリル系モノマーのモノマー総和70〜95重量%、及び前記ポリイソシアネートオリゴマー5〜30重量%の含量比で熱硬化されて形成された、請求項2に記載の透明樹脂積層体。
  5. 前記耐衝撃ハードコート層は、3官能または4官能であって、末端にアクリル系二重結合を有するウレタン結合含有アクリル系樹脂を光硬化して形成された、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  6. 前記耐衝撃ハードコート層の硬度は、4H〜5Hの鉛筆硬度を有する、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  7. 前記高硬度ハードコート層及び前記耐衝撃ハードコート層の厚さ比は、1:1.2〜1:1.5である、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  8. 前記高硬度ハードコート層の厚さは、5μm〜12μmである、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  9. 前記透明(メタ)アクリル系樹脂層の厚さは、0.5mm〜1.5mmである、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  10. 前記耐衝撃ハードコート層の厚さは、7μm〜16μmである、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  11. 前記高硬度ハードコート層は、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、ケイ素化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つを含む、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  12. 前記透明(メタ)アクリル系樹脂層は、ポリメチルメタクリレート樹脂を含む、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  13. 前記透明樹脂積層体の光透過度は、90〜100%である、請求項1に記載の透明樹脂積層体。
  14. 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の透明樹脂積層体をカバーシートとして含み、前記高硬度ハードコート層が外部に向かうように積層された、タッチスクリーンパネル。
  15. 一面に導電層が形成された伝導性プラスチックフィルム、粘着フィルム、及び前記透明樹脂積層体が順次に積層された、請求項14に記載のタッチスクリーンパネル。
  16. 前記透明樹脂積層体は、前記粘着フィルムと前記耐衝撃ハードコート層が接する方向に積層された、請求項15に記載のタッチスクリーンパネル。
  17. 前記伝導性プラスチックフィルムは、一面にITO電極層が形成された透明プラスチックフィルムである、請求項15に記載のタッチスクリーンパネル。
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