KR101662466B1 - 터치 패널이 달린 표시 장치 - Google Patents

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히로키 우메다
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코니카 미놀타 가부시키가이샤
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Abstract

터치 패널이 달린 표시 장치에 있어서, 터치 패널(20)의 전극층은 1층으로 구성되고, 전극층 상에는 도전 필름(24)이 접합되어 있다. 도전 필름(24)은 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하는 비산 방지 필름(25)과, 도전 재료의 수계 도포에 의해 형성되는 도전층(26)을 갖고 있다. 표시 장치(10)의 편광판(2)에 있어서, 편광자(3)에 대하여 표시 패널(1)측의 필름(5)은, 투습도 200g/m2/24h 이하의 광학 필름이다. 편광자(3)에 대하여 터치 패널측의 필름(4)은, 가소제를 갖는 두께 15 내지 30㎛의 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하고 있고, 가소제가 해당 필름의 두께 방향에 있어서 많이 편재되는 측과는 반대측의 면을 거쳐서, 편광자(3)와 UV 접착되어 있다.

Description

터치 패널이 달린 표시 장치{DISPLAY DEVICE WITH TOUCH PANEL}
본 발명은, 터치 패널과 표시 장치를 점착제층을 개재하여 접합한 터치 패널이 달린 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대 전화기, 휴대 단말기 또는 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전자 기기가 고기능화되고, 다양화됨에 따라, 그들의 전자 기기에의 입력 수단의 하나로서, 터치 패널이 사용되고 있다. 터치 패널은 광투과성을 갖고 있으며, 이것이 예를 들어 액정 표시 장치에 접합되는 경우에는, 액정 패널의 편광판측에 점착제를 통하여 장착된다.
종래, 휴대 단말기의 정보 표시부의 표면에 장착되는 터치 패널에 있어서는, 정보 표시부에 표시된 정보를 보기 쉽게 하기 위해서나, 휴대 단말기를 떨어뜨려도 깨지지 않도록 하는 관점에서, 광투과성이 높은 플라스틱판이 사용되었다. 그러나, 휴대 단말기에 요구되는 박형화 및 경량화를 추구하기 위해서, 플라스틱판을 얇게 해 가면, 플라스틱판의 강도가 부족하다. 이것을 해소하기 위해서, 정보 표시부의 표면에 장착되는 터치 패널에 있어서는, 최근 들어, 플라스틱판보다도 높은 강도를 갖는 유리 기판이 사용되게 되었다.
그런데, 유리 기판을 사용하면, 휴대 단말기를 떨어뜨렸을 때에 유리 기판이 파손되고, 그 파편이 비산되는 경우가 있다. 이로 인해, 유리 비산 방지 필름을 유리 기판의 표면에 접합하여 사용하는 것이 종래부터 검토되고 있다. 일반적으로, 저렴하며 비산 방지 효과가 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이, 유리 비산 방지 필름으로서 사용되고 있다. PET 필름은, 일반적으로 점착제층과의 밀착성이 낮으므로, 밀착성을 향상시키기 위해서, 접착 용이층이라고 불리는 박막이 설치된 접착 용이층이 달린 PET 필름이 이용되고 있다.
그러나, PET 필름은, 굴절률의 관계에서 간섭 줄무늬를 발생시켜, 표시 정보의 시인성을 저하시키는 경우가 있다. 이것을 개선하기 위해서, PET 필름 대신에 점착제층이 달린 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하여, 유리 기판의 최표면에 보호 필름으로서 접합함으로써 유리 기판의 비산을 방지하는 것이 검토되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
한편, 터치 패널에는 다양한 방식의 것이 있지만, 그 하나로서, 정전 용량형의 터치 패널이 있다. 이 정전 용량형의 터치 패널에 있어서, 투명한 기판 상에는, 투명 도전막에 의해 X 방향으로 연장되도록 형성되는 X 전극 패턴과, 다른 투명 도전막에 의해 Y 방향으로 연장되도록 형성되는 Y 전극 패턴이 설치되어 있다. X 전극 패턴 및 Y 전극 패턴으로서는, 예를 들어 직사각 형상의 패턴이나 다이아몬드 패턴이라고 불리는 것이 있고, 이것들은 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하여 형성된다. 터치 패널의 상기 기판의 표면을 손가락으로 가압하면, X 전극 패턴과 Y 전극 패턴이 접촉하고, 그 위치에서의 정전 용량이 변화하므로, 그 정전 용량의 변화를 X 전극 패턴 및 Y 전극 패턴을 통하여 검출함으로써, 가압 위치를 특정할 수 있다.
이러한 2층의 투명 도전막을 갖고, 게다가 터치면이 유리면으로 되어 있는 구성의 정전 용량형의 터치 패널에 있어서, 2층의 투명 도전막에, 투명한 광학적 양면 테이프(OCA; Optical Clear Adhesive tape)나 충전제를 통하여, 다시 한장 더 유리 기판을 접합하면, 터치 패널이 두꺼워진다. 이 점, 특허문헌 2의 정전 용량형의 터치 패널에서는, 서로 직교하는 방향으로 연장되는 2층의 투명 도전막을 구비하고, 또한 터치면이 유리 기판인 구성에 있어서, 사용하는 유리 기판을, 터치면을 구성하는 1장만의 유리 기판으로 함으로써, 터치 패널 전체의 박형화를 도모하고 있다.
그러나, 특허문헌 2와 같은, 1장만의 유리 기판을 사용한 박형의 터치 패널을, 점착제층을 통하여 표시 장치로서의 예를 들어 액정 표시 장치에 접합하면, 터치 패널의 전극층(X 전극 패턴, Y 전극 패턴)의 위치가 액정 패널에 가까워진다. 이로 인해, 액정 패널의 각 화소의 구동 시에, 각 화소에 대응하여 설치되는 스위칭 소자(예를 들어 TFT)의 ON/OFF에 의해 발생하는 전기적 노이즈(누설 전류를 포함함)의 영향을 받기 쉬워져, 터치 패널이 오작동하기 쉬워진다(예를 들어, 상기 노이즈에 의해 가압 위치를 고정밀도로 검출할 수 없게 됨).
또한, 유리 기판 상에 2층의 전극층을 형성하는 구성에서는, 유리 기판의 커팅 시에, 2층의 전극층의 어느 한쪽이라도 단선되면 불량품이 된다. 이로 인해, 불량품이 될 확률이 높아, 수율의 저하 나아가서는 터치 패널의 생산성 저하를 초래한다.
이에 비해, 특허문헌 3의 터치 패널은, 기판 상의 전극층을 1층만으로 하고 있고, 또한, 기판에 대하여 전극층과는 반대측에 실드층을 형성한 구성을 채용하고 있다. 전극층을 1층으로 함으로써, 유리 기판의 커팅 시의 전극층의 단선에 의한 수율의 저하를 피할 수 있고, 또한, 표시 패널로부터의 전기적 노이즈를 실드층에서 차단할 수 있으므로, 터치 패널의 오동작을 억제할 수 있다고 생각된다.
일본 특허 공개 제2011-209512호 공보(청구항 1, 단락 〔0012〕, 도 1 등 참조) 일본 특허 공개 제2011-186717호 공보(청구항 1, 단락 〔0016〕, 〔0022〕, 도 1 등 참조) 일본 특허 공개 제2012-008255호 공보(단락 〔0107〕, 도 4 등 참조)
그런데, 터치 패널이 접합되는 액정 표시 장치의 편광판은, 편광자를 표면 보호 필름(터치 패널측의 필름) 및 이면 보호 필름(표시 패널측의 필름) 사이에 끼운 구조를 채용한다. 이 때, 편광자에 대한 표면 보호 필름 및 이면 보호 필름의 접합 방법으로서, 자외선 조사(UV 조사)에 의해 접합하는 방법이 있다. 이 방법은, 편광자의 표면 및 이면에 자외선 경화형의 접착제를 도포하고, 편광자를 표면 보호 필름 및 이면 보호 필름으로 끼운 상태에서 상기 접착제에 UV 조사를 행하고, 상기 접착제를 경화시킴으로써, 편광판을 형성하는 것이다. 그러나, UV 조사를 행하면, UV 조사 시의 접착제의 경화 수축으로 인해, 편광자의 배향이 흐트러져서 콘트라스트가 저하된다.
또한, 예를 들어, 상술한 실드층을 수계 도포에 의해 필름에 접합하거나, 편광자를 PVA(폴리비닐알코올) 필름으로 구성한 경우에는, 실드층이나 편광자에 수분이 포함되어 있다. 이 때, 편광자의 이면 보호 필름의 투습도가 높으면, 상기 수분이 이면 보호 필름에서 흡수되고, 이면 보호 필름의 위상차(리타데이션)가 변동한다. 이면 보호 필름은, 편광자에 대하여 표시 패널측에 위치하므로, 이면 보호 필름의 위상차가 변동하면, 흑색 표시 시에 백색 반점 등의 표시 불균일이 발생한다.
또한, 터치 패널의 최외층(표시 장치와는 반대측의 층)에 유리 기판이 위치하고 있으면, 상기의 수분은, 유리 기판을 투과할 수 없어, 터치 패널의 외부로 빠져나갈 수 없다. 그러면, 편광자가 상기 수분으로 열화되어, 흑색 표시 시에 불그스름한 표시가 되는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 상기한 사정을 감안하여, 터치 패널의 수율 저하 및 전기적 노이즈로 인한 오동작을 억제함과 함께, 자외선 경화형의 접착제를 통하여 편광자의 양면에 보호 필름을 접착하는 구성에 있어서, 접착제의 경화 수축에 기인하는 편광자의 배향 혼란, 이면 보호 필름의 위상차 변동, 및 편광자의 수분으로 인한 열화를 억제할 수 있는 터치 패널이 달린 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 목적은 이하의 구성에 의해 달성된다.
1. 유리 기판 상에 전극층을 갖는 터치 패널의 상기 전극층측과, 표시 패널 상에 편광판을 갖는 표시 장치의 상기 편광판측을, 점착제층을 개재하여 접합한 터치 패널이 달린 표시 장치이며,
상기 터치 패널의 상기 전극층은 1층으로 구성되고, 상기 전극층 상에는 도전 필름이 접합되어 있고,
상기 도전 필름은, 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하는, 상기 유리 기판의 비산을 방지하기 위한 비산 방지 필름과, 상기 비산 방지 필름에 대하여 상기 전극층과는 반대측에, 도전 재료의 수계 도포에 의해 형성되는 도전층을 갖고 있으며,
상기 편광판은, 편광자와, 상기 편광자의 상기 터치 패널측에 자외선 경화형의 접착제를 통하여 접착되는 표면 보호 필름과, 상기 편광자의 상기 표시 패널측에 자외선 경화형의 접착제를 통하여 접착되는 이면 보호 필름을 구비하고 있고,
상기 이면 보호 필름은, 투습도 200g/m2/24h 이하의 광학 필름이며,
상기 표면 보호 필름은, 가소제를 갖는, 두께 15 내지 30㎛의 셀룰로오스에스테르 필름이며, 상기 가소제가 해당 필름의 두께 방향에 있어서 많이 편재하는 측과는 반대측의 면을 거쳐서, 상기 편광자와 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 패널이 달린 표시 장치.
2. 상기 편광판은, 상기 표면 보호 필름에 대하여 상기 편광자와는 반대측에 하드 코팅층을 또한 갖고 있는 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재된 터치 패널이 달린 표시 장치.
3. 상기 도전 재료는, 도전 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2에 기재된 터치 패널이 달린 표시 장치.
4. 상기 도전 섬유는, 금속 나노와이어인 것을 특징으로 하는 상기 3에 기재된 터치 패널이 달린 표시 장치.
5. 상기 이면 보호 필름의 상기 광학 필름은, 아크릴, 환상 폴리올레핀, 폴리카르보네이트 중 어느 하나의 수지를 포함하는 필름인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 터치 패널이 달린 표시 장치.
상기의 구성에 의하면, 터치 패널에 있어서, 유리 기판 상의 전극층은 1층이므로, 유리 기판을 커트할 때의 전극층의 단선에 의한 수율의 저하 나아가서는 터치 패널의 생산성 저하를 억제할 수 있다. 또한, 충격 등으로 인한 유리 기판의 비산을 비산 방지 필름에 의해 방지할 수 있고, 또한 표시 장치로부터의 전기적 노이즈를 도전층에서 차단하여 터치 패널의 오작동을 억제할 수 있다.
또한, 표면 보호 필름이 자외선 경화형의 접착제를 통하여 편광자와 접착되는 구성에 있어서, 표면 보호 필름은, 셀룰로오스에스테르 필름의 두께 방향에 있어서 가소제가 많이 편재하는 측과는 반대측의 면을 거쳐서, 편광자와 접착되어 있으므로, 자외선 조사로 인한 접착제의 경화 수축을 억제함과 함께, 터치 패널측의 면에 가소제가 많이 배치되게 되어, 터치 패널이 가압되었을 때의 응력을 셀룰로오스에스테르 필름으로 흡수할 수 있다. 그 결과, 편광자의 배향 혼란을 억제하여, 콘트라스트가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 편광판의 이면 보호 필름은, 투습도 200g/m2/24h 이하의 광학 필름을 포함하고 있다. 이에 의해, 수계 도포에 의해 형성되는 도전층의 수분이나, 편광자(예를 들어 PVA)의 수분의 투과를 억제하여, 이면 보호 필름의 위상차(리타데이션)가 상기의 수분에 의해 변동되는 것을 억제할 수 있고, 흑색 표시 시에 백색 반점 등의 표시 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 비산 방지 필름 및 편광판의 표면 보호 필름은, 양쪽 모두, 흡습성 및 투습성이 높은 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하고 있으므로, 상기 수분을 양쪽의 셀룰로오스에스테르 필름에서 트랩(포획)할 수 있다. 이에 의해, 편광자가 상기 수분으로 열화되는 것을 억제할 수 있고, 흑색 표시 시에 불그스름한 표시가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 표면 보호 필름의 셀룰로오스에스테르 필름은, 두께가 15 내지 30㎛로 박형이므로, 편광자로부터 표면 보호 필름을 통하여 비산 방지 필름에 물이 빠지기 쉬워져서, 편광자의 수분으로 인한 열화를 확실하게 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 패널이 달린 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시의 일형태에 대해서, 도면에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 또한, 본 명세서에 있어서, 수치 범위를 A 내지 B라고 표기한 경우, 그 수치 범위에 하한(A) 및 상한(B)의 값은 포함되는 것으로 한다.
〔터치 패널이 달린 표시 장치〕
도 1은, 본 실시 형태의 터치 패널이 달린 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 터치 패널이 달린 표시 장치는, 표시 장치(10)와 터치 패널(20)을 점착제층(30)을 통하여 접합하여 구성되어 있다.
표시 장치(10)는, 표시 패널(1) 상에 편광판(2)을 적층하여 구성되어 있다. 표시 패널(1)은, 액정 표시 패널(LCD: Liquid Crystal Display)이나 유기 EL(OLED: Organic light-Emitting Diode) 디스플레이로 구성할 수 있다. LCD나 OLED는, 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 화소를 갖고 있으며, 각 화소의 구동을 TFT(Thin Film Transistor) 등의 스위칭 소자에 의해 ON/OFF함으로써, 표시를 행한다. 또한, 표시 패널(1)이 LCD인 경우, 표시 패널(1)에 대하여 편광판(2)과는 반대측에도 다른 편광판(도시하지 않음)이 배치된다.
편광판(2)은, 소정의 직선 편광을 투과하는 편광자(3)와, 편광자(3)의 터치 패널(20)측에 적층되는 필름(4)과, 편광자(3)의 표시 패널(1)측에 적층되는 필름(5)(이면 보호 필름)으로 구성되어 있다. 편광자(3)는, 예를 들어 폴리비닐알코올 필름을 2색성 색소로 염색하고, 고배율 연신함으로써 얻어지고, 알칼리 처리(비누화 처리라고도 함)된 후에, 상기의 필름(4·5)을, 편광자(3)의 각각의 면에, 자외선 경화형의 접착제를 통하여 접합되고, 건조에 의해 용매를 제거함과 함께 상기 접착제를 자외선 조사(UV 조사)에 의해 경화시킴으로써 접착된다.
필름(4)은, 필름 기재(4a)(표면 보호 필름) 상에 하드 코팅층(4b)을 적층한 하드 코팅 필름으로서 구성되어 있고, 편광판(2)(편광자(3))의 표면을 보호하는 기능을 갖고 있다. 필름 기재(4a)는 다양한 재료로 구성할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 그 중에서도, 두께 15 내지 30㎛의 셀룰로오스에스테르 필름으로 구성되어 있다. 셀룰로오스에스테르 필름은, 두께 80㎛ 환산으로 투습도가 약 800g/m2/24h로 높아, 흡습성이 우수하다.
하드 코팅층(4b)은, 예를 들어 활성 에너지선 경화형 수지로 구성되어 있고, 그 두께는 수㎛이다. 필름(4)은, 필름 기재(4a) 단독으로(하드 코팅층을 적층하지 않고) 보호 필름으로서 구성되어도 되지만, 필름 기재(4a) 상에 하드 코팅층(4b)을 형성한 하드 코팅 필름으로 함으로써, 편광판(2)의 표면을 보호하는 기능을 높일 수 있다. 특히 본 실시 형태에 있어서는, 필름 기재(4a)가 박막이므로, 터치 패널을 가압한 경우에, 표시 패널(1)이 손상되기 쉽지만, 필름(4)을 하드 코팅 필름으로 함으로써, 이러한 손상의 발생을 억제할 수 있다.
필름 기재(4a)는 가소제를 갖고 있다. 가소제의 재료의 상세에 대해서는 후술하지만, 이 가소제는, 투습성 및 조성물의 유동성이나, 필름의 유연성을 향상시키는 목적에서 셀룰로오스에스테르 필름에 첨가되어 있다. 셀룰로오스에스테르 필름은, 후술하는 용액 유연 제막법으로 제막할 수 있지만, 그 때, 도프를 유연하는 지지체 상에서 용제의 증발이 일어나므로, 가소제는 필름의 두께 방향에 있어서 편재되기 쉬워진다. 즉, 가소제의 농도는, 필름의 두께 방향의 중앙보다도 한쪽에서 많아지고, 다른 쪽에서 적어진다. 본 실시 형태에서는, 필름 기재(4a)에 있어서, 가소제가 두께 방향에 있어서 많이 편재되는 측의 면(즉, 보다 부드러운 쪽 면)과는 반대측의 면(즉, 보다 단단한 쪽 면)을 편광자(3)와의 접착면으로 하고, 이 접착면과 편광자(3)를 자외선 경화형의 접착제로 접착하도록 하고 있다.
또한, 가소제가 많이 편재되는 측의 면은, 예를 들어 비행 시간 2차 이온 질량 분석계(TOF-SIMS: Time-of-flight secondary ion mass spectrometer)로 분석함으로써 특정할 수 있다.
상기한 하드 코팅층(4b)은, 필름 기재(4a)에 있어서, 가소제가 많이 편재되는 측의 면(편광자(3)와는 반대측의 면)에 형성된다.
또한, 표시 패널(1)이 OLED인 경우, 편광판(2)은, 외광 반사 방지를 위한 원편광판(또는 타원 편광판)으로서 구성되는 것이 바람직하다. 원편광판으로 하는 경우에는, 편광자(3)의 표시 패널(1)측의 필름(5)은, 투과광에 대하여 파장의 1/4 정도의 면 내 위상차를 부여하는 광학 필름이며, 편광자(3)의 광학축(투과축 또는 흡수축)과 필름(5)의 지상축이 약 45°의 각도로 교차하도록, 편광자(3)와 필름(5)을 접합함으로써 구성되는 것이 바람직하다.
필름(5)은, 표시 패널(1)이 LCD인 경우, 간단히 편광자의 보호 필름으로서 설치되어도 되고, 원하는 광학 보상 기능을 갖는 위상차 필름을 겸한 보호 필름으로 되어도 된다. 상술한 바와 같이, 표시 패널(1)이 OLED 디스플레이인 경우에는, 필름(5)은, 투과 파장의 1/4 정도의 면 내 위상차를 부여하는 광학 필름인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서의 필름(5)은, 투습도가 200g/m2/24h 이하인 광학 필름으로 구성되어 있다. 이러한 광학 필름으로서는, 아크릴, 환상 폴리올레핀(COP), 폴리카르보네이트(PC)의 수지를 포함하는 필름을 사용할 수 있다. 덧붙여서 말하면, 아크릴의 투습도는 100g/m2/24h.40㎛이며, COP의 투습도는 0.1g/m2/24h.40㎛이며, PC의 투습도는 100g/m2/24h.40㎛ 정도이다. 또한, 본 발명에서의 투습도란, 시험 조건 40℃, 90％ RH에서 측정된 것을 나타낸다.
이것은, 투습도가 200g/m2/24h를 초과하는 광학 필름은, 편광자(3)의 표시 패널(1)측에 설치되므로, 수분에 의해 상기 광학 필름의 위상차가 변동되었을 때, 표시 패널(1)로부터의 광의 편광 상태가 상기 광학 필름에 따라 변화하고, 편광자(3)를 통과할 때에 광량이 저하될 우려가 있기 때문이다. 그에 반해, 편광자(3)의 외측에 설치되는 후술하는 비산 방지 필름(25)이나, 표면 보호 필름(필름 기재(4a))은 수분에 의해 위상차가 변동되어도, 편광 상태에의 영향은 없으므로, 투수성 및 흡수성이 높은 셀룰로오스에스테르 필름을 바람직하게 사용할 수 있다.
터치 패널(20)은, 정전 용량형의 터치 패널이며, 유리 기판(21) 상에 투명 도전막(예를 들어 ITO)을 포함하는 전극 패턴(22)(전극층)과, 층간 절연층(23)을 갖고 있다. 즉, 터치 패널(20)에 있어서, 사용하는 유리 기판은, 1장만의 유리 기판(21)이며, 2장의 유리 기판을 사용한 구성에 비하여 박형의 터치 패널(20)이 구성되어 있다.
유리 기판(21)의 표면(전극 패턴(22)과는 반대측의 표면)은, 터치 패널(20)의 터치면이다. 전극 패턴(22)은, 유리 기판(21) 상에서 일방향(예를 들어 X 방향)으로 연장되도록 형성되어 있다. 층간 절연층(23)은, 전극 패턴(22)을 덮도록 유리 기판(21) 상에 형성되어 있다.
터치 패널(20)의 표면을 손가락으로 가압하면, 전극 패턴(22)은, 터치된 점에서 인체를 통하여 접지되고, 전극 패턴(22)과 접지 라인의 사이의 저항값에 변화가 발생한다. 이 저항값의 변화를, 전극 패턴(22)과 접속된 외부 검지 회로에 의해 검지함으로써, 터치한 점의 좌표가 특정된다.
또한, 전극 패턴(22) 상(층간 절연층(23) 상)에는, 점착제층(도시하지 않음)을 통하여 도전 필름(24)이 접합되어 있다. 도전 필름(24)은, 비산 방지 필름(25)과 도전층(26)을 갖고 있다.
비산 방지 필름(25)은, 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하여 구성되어 있고, 외부로부터의 충격 등으로 인한 유리 기판(21)의 비산을 방지하기 위하여 설치되어 있다. 상기의 셀룰로오스에스테르 필름으로서는, 면 내 방향에서의 리타데이션(Ro)이 0nm 내지 10nm인 셀룰로오스트리아세테이트 필름을 사용할 수 있다. 이 경우, 면 내 방향의 위상차로 인한 간섭이 적으므로, 터치 패널(20)을 개재하여 표시 패널(10)을 육안으로 시인할 때의 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 비산 방지 필름(25)의 면 내 방향의 리타데이션(Ro)이 0nm 내지 10nm로 하는 경우에는, 편광자(3)에 대한 비산 방지 필름(25)의 접합 각도를 0° 내지 15°로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 접합 각도란, 편광자(3)의 광학축(투과축 또는 흡수축)과, 비산 방지 필름(25)의 지상축이 이루는 각도이다. 이 때의 비산 방지 필름(25)의 지상축의 방향은, 아베 굴절률계(1T)에 의해, 온도 23℃, 상대 습도 55％ RH의 환경 하, 광파장 590nm에서의 시료의 면 내 평균 굴절률을 측정하여 구할 수 있다. 이러한 각도로 함으로써, 비산 방지 필름의 면 내 방향의 리타데이션이 다소 변동된 경우라도 광학적인 영향을 저감시킬 수 있다.
또한, 비산 방지 필름(25)의 셀룰로오스에스테르 필름으로서, 면 내 방향에서의 리타데이션(Ro)이 30nm 내지 200nm인 셀룰로오스디아세테이트 필름을 사용하도록 해도 된다. 이 경우, 편광자(3)의 광학축(투과축 또는 흡수축)에 대하여 상기 비산 방지 필름의 지상축이 10 내지 80°의 방향이 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 편광자(3)를 투과한 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 바꿀 수 있으므로, 편광 선글라스를 쓰고 표시 장치(10)를 볼 때의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도전층(26)은, 비산 방지 필름(25)에 대하여 전극 패턴(22)과는 반대측에, 도전 재료의 수계 도포에 의해 형성되어 있다. 상기의 도전 재료로서는, 은 나노와이어(AgNW)나 구리 나노와이어(CuNW) 등의 금속 나노와이어를 포함하는 도전 섬유나 도전성 중합체를 사용할 수 있고, 그 중에서도 도전 섬유가 바람직하게 사용된다. 또한, 금속 나노와이어 등의 도전 섬유의 상세에 대해서는 후술한다.
점착제층(30)은, OCA나 UV 경화 수지(OCR) 등의 접착층으로 구성되어 있고, 표시 장치(10)의 편광판(2)의 표면 전체에 형성되어 터치 패널(20)과 표시 장치(10)를 접합하고 있다.
상기의 구성에 의하면, 터치 패널(20)에 있어서, 유리 기판(21) 상의 전극층은 전극 패턴(22)의 1층이므로, 전극층 2층의 구성에 비하여, 유리 기판(21)을 커트할 때의 전극층의 단선으로 인한 수율의 저하 나아가서는 터치 패널(20)의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 전극 패턴(22) 상에 접합되는 도전 필름(24)은, 비산 방지 필름(25)을 갖고 있으므로, 충격 등으로 인한 유리 기판(21)의 비산을 이 비산 방지 필름(25)에 의해 방지할 수 있다. 또한, 사용하는 유리 기판이 1장인 박형의 구성에서는, 터치 패널(20)은, 표시 장치(10)와의 거리가 가까워져서 표시 장치(10)로부터의 전기적 노이즈를 받기 쉬워진다. 그러나, 도전 필름(24)이 도전층(26)을 갖고 있음으로써, 상기 전기적 노이즈를 도전층(26)에서 차단할 수 있으므로, 그러한 박형의 구성이어도, 상기 전기적 노이즈로 인한 터치 패널(20)의 오작동을 억제할 수 있다.
특히, 금속 나노와이어를 포함하는 도전 섬유를 도전 재료로서 사용하고, 이것을 수계 도포함으로써, 전기적 노이즈를 차단하는 도전층(26)을 확실하게 실현할 수 있다.
또한, 편광판(3)의 필름(4) 및 필름(5)이, 자외선 경화형의 접착제를 통하여 편광자(3)와 접착되는 경우에 있어서, 필름(4)은, 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하고, 또한, 셀룰로오스에스테르 필름에서 가소제가 많이 편재되는 측의 면과는 반대측의 면을 거쳐서, 편광자(3)와 접착되어 있다. 이에 의해, UV 조사시의 접착제의 경화 수축을 억제함과 함께, 터치 패널(20)측의 면에 가소제가 많이 배치되게 되고, 터치 패널(20)이 가압되었을 때의 응력을 상기 셀룰로오스에스테르 필름에서 흡수할 수 있다. 그 결과, 편광자(3)의 배향 혼란을 억제할 수 있고, 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 필름(4)(셀룰로오스에스테르 필름)에서 가소제가 많은 측의 면에 하드 코팅층(4b)이 설치된 경우, 필름(4)의 표면이 부드러워져서, 터치 패널(20)이 가압되었을 때의 응력을 흡수하기 쉬워지므로, 하드 코팅 필름을 깨지기 어렵게 할 수 있다.
또한, 편광판(3)의 필름(5)은, 투습도 200g/m2/24h 이하의 광학 필름을 포함하고 있다. 이에 의해, 상기한 수계 도포에 의해 형성되는 도전층(26)의 수분이나, 편광자(3)의 수분이 필름(5)을 투과하기 어려워져서, 필름(5)의 위상차가 상기의 수분으로 인해 변동되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑색 표시 시에 백색 반점 등의 표시 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
특히, 투습도가 낮은 상기 광학 필름으로서, 아크릴, 환상 폴리올레핀, 폴리카르보네이트 중 어느 하나의 수지를 포함하는 필름을 사용함으로써, 상기의 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 터치 패널(20)의 최표면에 유리 기판이 위치함으로써, 상기의 수분은 터치 패널(20)의 외부로 빠져나가지 못하고, 유리 기판(21)과 필름(5)의 사이에서 갇힌다. 그러나, 도전 필름(24)의 비산 방지 필름(25) 및 편광판(3)의 필름(4)은, 양쪽 모두, 흡습성 및 투습성이 높은 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하고 있으므로, 상기 수분을 양쪽의 셀룰로오스에스테르 필름에서 트랩(포획)할 수 있다. 이에 의해, 편광자(3)가 상기 수분으로 열화되는 것을 억제할 수 있고, 흑색 표시 시에 불그스름한 표시가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 필름(4)이 갖는 셀룰로오스에스테르 필름은, 두께가 15 내지 30㎛로 박형이므로, 편광자(3)로부터 필름(4)을 거쳐서 비산 방지 필름(25)으로 물이 빠져나가기 쉬워져서, 편광자(3)의 수분으로 인한 열화를 확실하게 억제할 수 있다.
〔편광판에 대하여〕
이하, 상기한 편광판(2)을 구성하는 각 층의 상세에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서 나타내는 보호 필름(표면 보호 필름, 이면 보호 필름) 및 하드 코팅층에 대해서는, 터치 패널(20)의 비산 방지 필름(25)에도 적용할 수 있다.
[보호 필름]
편광판(2)의 터치 패널(20)측의 보호 필름인 필름 기재(4a)는 두께 15 내지 30㎛인 셀룰로오스에스테르 필름으로 구성되어 있다. 사용되는 셀룰로오스에스테르 수지에 대해서는, 후단에서 상세하게 설명한다.
편광판(2)의 표시 패널(1)측의 보호 필름인 필름(5)으로서는, 특별히 제한없이, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용할 수 있지만, 투습도가 200g/m2/24h 이하인 필름으로 되는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 아크릴 수지, 환상 폴리올레핀(COP), 폴리카르보네이트(PC) 등을 포함하는 광학 필름으로 구성하는 것이 바람직하다.
(열가소성 수지)
필름(5)에 사용할 수 있는 열가소성 수지란, 유리 전이 온도 또는 융점까지 가열함으로써 부드러워져서, 목적으로 하는 형태로 성형할 수 있는 수지를 말한다.
열가소성 수지로서는, 일반적 범용 수지로서는, 셀룰로오스에스테르, 폴리에틸렌(PE), 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌(PS), 폴리아세트산 비닐(PVAc), 테플론(등록 상표)(폴리테트라플루오로에틸렌, PTFE), ABS 수지(아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지), AS 수지, 아크릴 수지(PMMA) 등을 사용할 수 있다.
특히, 강도나 깨지기 어려움이 요구되는 경우, 폴리아미드(PA), 나일론, 폴리아세탈(POM), 폴리카르보네이트(PC), 변성 폴리페닐렌에테르(m-PPE, 변성 PPE, PPO), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리 섬유 강화 폴리에틸렌테레프탈레이트(GF-PET), 환상 폴리올레핀(COP) 등을 사용할 수 있다.
또한, 높은 열변형 온도와 장기 사용할 수 있는 특성이 요구되는 경우에는, 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 비결정 폴리아릴레이트, 액정 중합체, 폴리에테르에테르케톤, 열가소성 폴리이미드(PI), 폴리아미드이미드(PAI) 등을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 본 실시 형태의 효과 발현의 관점에서, 필름 기재(4a)로서는, 셀룰로오스에스테르 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 필름(5)으로서는, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴 수지 또는 폴리올레핀 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 실시 형태에 있어서, 필름 기재(4a)에 적절하게 사용되는 셀룰로오스에스테르 수지에 대하여 상세한 설명을 한다.
<셀룰로오스에스테르 수지>
본 실시 형태에서 필름(4a)에 사용할 수 있는 셀룰로오스에스테르 수지는, 셀룰로오스(디, 트리)아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프탈레이트 및 셀룰로오스프탈레이트로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
이들 중에서 특히 바람직한 셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트나 셀룰로오스아세테이트부티레이트를 들 수 있다.
혼합 지방산 에스테르의 치환도로서, 더욱 바람직하는 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트나 셀룰로오스아세테이트부티레이트의 저급 지방산 에스테르는, 탄소 원자수 2 내지 4의 아실기를 치환기로서 갖고, 아세틸기의 치환도를 X라고 하고, 프로피오닐기 또는 부티릴기의 치환도를 Y라고 했을 때, 하기 식 (I) 및 (II)를 동시에 만족하는 셀룰로오스에스테르를 포함하는 셀룰로오스 수지인 것이 바람직하다.
식(I) 2.6≤X+Y≤3.0
식(II) 1.0≤X≤2.5
이 중, 특히 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트가 바람직하게 사용되고, 그 중에서도 1.9≤X≤2.5이며, 0.1≤Y≤0.9인 것이 바람직하다. 상기 아실기에서 치환되어 있지 않은 부분은 통상 수산기로서 존재하고 있는 것이다. 이들은 공지된 방법으로 합성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 사용되는 셀룰로오스에스테르는, 중량 평균 분자량(Mw)/수 평균 분자량(Mn)비가 1.5 내지 5.5인 것이 바람직하게 사용되고, 특히 바람직하게는 2.0 내지 5.0이며, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5.0이며, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 5.0의 셀룰로오스에스테르가 바람직하게 사용된다.
본 실시 형태에서 사용되는 셀룰로오스에스테르의 원료 셀룰로오스는, 목재 펄프이어도 면화 린터이어도 된다. 목재 펄프는 침엽수이어도 활엽수이어도 되지만, 침엽수쪽이 보다 바람직하다. 제막 시의 박리성 면에서는, 면화 린터가 바람직하게 사용된다. 이들로부터 만들어진 셀룰로오스에스테르는, 적절히 혼합하여, 또는 단독으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 면화 린터 유래 셀룰로오스에스테르: 목재 펄프(침엽수) 유래 셀룰로오스에스테르: 목재 펄프(활엽수) 유래 셀룰로오스에스테르의 비율이 100:0:0, 90:10:0, 85:15:0, 50:50:0, 20:80:0, 10:90:0, 0:100:0, 0:0:100, 80:10:10, 85:0:15, 40:30:30인 것을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 셀룰로오스에스테르 수지는, 20ml의 순수(전기 전도도 0.1μS/cm 이하, pH 6.8)에 1g 투입하고, 25℃, 1hr, 질소 분위기 하에서 교반했을 때의 pH가 6 내지 7, 전기 전도도가 1 내지 100μS/cm인 것이 바람직하다.
〔필름 제조 방법〕
필름 기재의 제조 방법으로서는, 통상의 인플레이션법, T-다이법, 캘린더법, 절삭법, 유연법, 에멀전법, 핫 프레스법 등의 제조법을 사용할 수 있지만, 용액 유연 제막법, 용융 유연 제막법 등의 유연법이 바람직하게 사용된다. 또한, 표면 보호 필름의 필름 기재(셀룰로오스에스테르 필름)에 대해서는, 가소제를 필름 두께 방향으로 편재시킬 필요가 있는 점에서, 특히 용액 유연 제막법에 의해 제막된다. 이하, 필름 기재의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다.
<용액 유연 제막법에 의한 기재의 제조 방법>
1) 용해 공정
용해 공정은, 열가소성 수지에 대한 양용매를 주로 하는 유기 용매에, 용해 가마중에서 열가소성 수지, 열수축 재료, 기타의 첨가제를 교반하면서 용해하여 도프를 형성하는 공정이다. 또한, 양용매란, 용액 유연 제막법에 의한 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 열가소성 수지에 대하여 양호한 용해성을 갖는 유기 용매를 말하며, 또한 용해에 주된 효과를 나타내고, 그 중에서 대량으로 사용하는 유기 용매를 주(유기) 용매 또는 주된 (유기) 용매라고 한다.
열가소성 수지의 용해에는, 상압에서 행하는 방법, 주 용매의 비점 이하에서 행하는 방법, 주 용매의 비점 이상에서 가압하여 행하는 방법, 일본 특허 공개 평9-95544호 공보, 일본 특허 공개 평9-95557호 공보, 또는 일본 특허 공개 평9-95538호 공보에 기재된 바와 같은 냉각 용해법으로 행하는 방법, 일본 특허 공개 평11-21379호 공보에 기재된 바와 같은 고압에서 행하는 방법 등 다양한 용해 방법을 사용할 수 있지만, 특히 주 용매의 비점 이상에서 가압하여 행하는 방법이 바람직하다.
회수 스크랩도 재사용된다. 회수 스크랩이란, 필름을 미세하게 분쇄한 것으로, 필름을 제막할 때에 발생하는, 필름의 양쪽 사이드 부분을 잘라낸 것이나, 찰상 등으로 스펙 아웃된 필름 원단을 말한다.
2)유연 공정
유연 공정은, 도프를, 송액 펌프(예를 들어, 가압형 정량 기어 펌프)를 통하여 가압 다이에 송액하고, 무한으로 이송하는 무단의 금속 벨트, 예를 들어 스테인리스 벨트, 또는 회전하는 금속 드럼 등의 금속 지지체 상의 유연 위치에, 가압 다이 슬릿으로부터 도프를 유연하는 공정이다.
다이의 구금 부재 부분의 슬릿 형상을 조정할 수 있고, 막 두께를 균일하게 하기 쉬운 가압 다이가 바람직하다. 가압 다이에는, 코팅 행거 다이나 T 다이 등이 있고, 모두 바람직하게 사용된다. 금속 지지체의 표면은 경면으로 되어 있다. 제막 속도를 올리기 위하여 가압 다이를 금속 지지체 상에 2기 이상 설치하고, 도프량을 분할하여 중층해도 된다. 또는 복수의 도프를 동시에 유연하는 공유연법에 의해 적층 구조의 필름을 얻는 것도 바람직하다.
3)용매 증발 공정
용매 증발 공정은, 웹(유연용 지지체 상에 도프를 유연하여 형성된 도프막)을 유연용 지지체 상에서 가열하고, 용매를 증발시키는 공정이다.
용매를 증발시키기 위해서는, 웹측으로부터 바람을 불게 하는 방법 및/또는 지지체의 이면으로부터 액체에 의해 전열시키는 방법, 복사열에 의해 표리로부터 전열하는 방법 등이 있지만, 이면 액체 전열 방법의 건조 효율이 좋아 바람직하다. 또, 그것들을 조합하는 방법도 바람직하게 사용된다. 유연 후의 지지체 상의 웹을 40 내지 100℃의 분위기 하에서, 지지체 상에서 건조시키는 것이 바람직하다. 40 내지 100℃의 분위기 하로 유지하기 위해서는, 이 온도의 온풍을 웹 상면에 접촉시키거나, 적외선 등의 수단에 의해 가열하는 것이 바람직하다.
면 품질, 투습성, 박리성의 관점에서, 30 내지 120초 이내에서 해당 웹을 지지체로부터 박리하는 것이 바람직하다.
4)박리 공정
박리 공정은, 금속 지지체 상에서 용매가 증발한 웹을, 박리 위치에서 박리하는 공정이다. 박리된 웹은 다음 공정에 보내진다.
금속 지지체 상의 박리 위치에서의 온도는 바람직하게는 10 내지 40℃이며, 더욱 바람직하게는 11 내지 30℃이다.
또한, 박리하는 시점에서의 금속 지지체 상에서의 웹의 박리 시 잔류 용매량은, 건조의 조건의 강약, 금속 지지체의 길이 등에 따라 50 내지 120질량％의 범위에서 박리하는 것이 바람직하지만, 잔류 용매량이 보다 많은 시점에서 박리할 경우, 웹이 너무 부드러우면 박리 시 평면성을 손상시켜, 박리 장력에 의한 끌어당겨짐이나 세로 줄무늬가 발생하기 쉬우므로, 경제 속도와 품질의 균형에서 박리 시의 잔류 용매량이 정해진다.
웹의 잔류 용매량은 하기 식으로 정의된다.
잔류 용매량(％)=(웹의 가열 처리 전 질량-웹의 가열 처리 후 질량)/(웹의 가열 처리 후 질량)×100
또한, 잔류 용매량을 측정할 때의 가열 처리란, 115℃에서 1시간의 가열 처리를 행하는 것을 나타낸다.
금속 지지체와 필름을 박리할 때의 박리 장력은, 통상, 196 내지 245N/m이다. 박리 시에 주름이 들어가기 쉬운 경우, 190N/m 이하의 장력으로 박리하는 것이 바람직하고, 나아가, 박리할 수 있는 최저 장력 내지 166.6N/m, 계속해서, 최저 장력 내지 137.2N/m로 박리하는 것이 바람직하지만, 특히 바람직하게는 최저 장력 내지 100N/m로 박리하는 것이다.
본 실시 형태에 있어서는, 당해 금속 지지체 상의 박리 위치에서의 온도를 -50 내지 40℃에서 하는 것이 바람직하고, 10 내지 40℃가 보다 바람직하고, 15 내지 30℃에서 하는 것이 가장 바람직하다.
5)건조 및 연신 공정
건조 및 연신 공정은, 박리 후, 웹을 건조 장치 내에 복수 배치한 롤에 교대로 통과시켜서 반송하는 건조 장치, 및/또는 클립으로 웹의 양단을 클립하여 반송하는 텐터 연신 장치를 사용하여 웹을 건조하는 공정이다.
건조 수단은 웹의 양면에 열풍을 불게 하는 것이 일반적이지만, 바람 대신에 마이크로웨이브를 닿게 하여 가열하는 수단도 있다. 지나치게 급격한 건조는, 완성되는 필름의 평면성을 손상시키기 쉽다. 고온에 의한 건조는 잔류 용매가 8질량％ 이하 정도부터 행하는 것이 좋다. 전체를 통과시키고, 건조는 대략 40 내지 250℃에서 행하여진다. 특히 40 내지 160℃에서 건조시키는 것이 바람직하다.
텐터 연신 장치를 사용할 경우에는, 텐터의 좌우 파지 수단에 의해 필름의 파지 길이(파지 개시부터 파지 종료까지의 거리)를 좌우에서 독립적으로 제어할 수 있는 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 텐터 공정에 있어서, 평면성을 개선하기 위하여 의도적으로 상이한 온도를 갖는 구획을 만드는 것도 바람직하다.
또한, 상이한 온도 구획의 사이에 각각의 구획이 간섭을 일으키지 않도록, 뉴트럴 존을 설치하는 것도 바람직하다.
또한, 연신 조작은 다단계로 분할하여 실시해도 되고, 유연 방향, 폭 방향에 2축 연신을 실시하는 것도 바람직하다. 또한, 2축 연신을 행하는 경우에는 동시 2축 연신을 행해도 되고, 단계적으로 실시해도 된다.
이 경우, 단계적이란, 예를 들어, 연신 방향이 상이한 연신을 순차 행하는 것도 가능하고, 동일한 방향의 연신을 다단계로 분할하고, 또한 상이한 방향의 연신을 그 어느 하나의 단계에 추가하는 것도 가능하다. 즉, 예를 들어, 다음과 같은 연신 스텝도 가능하다.
a)유연 방향으로 연신-폭 방향으로 연신-유연 방향으로 연신-유연 방향으로 연신
b)폭 방향으로 연신-폭 방향으로 연신-유연 방향으로 연신-유연 방향으로 연신
또한, 동시 2축 연신에는, 1방향으로 연신하고, 다른 한쪽을, 장력을 완화하여 수축시키는 경우도 포함된다. 동시 2축 연신의 바람직한 연신 배율은, 폭 방향, 길이 방향 모두 ×1.01배 내지 ×1.5배의 범위로 할 수 있다.
연신을 행하는 경우의 웹의 잔류 용매량은, 연신 개시 시에 20 내지 100질량％인 것이 바람직하고, 또한 웹의 잔류 용매량이 10질량％ 이하가 될 때까지 연신을 걸면서 건조를 행하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5질량％ 이하이다.
연신을 행하는 경우의 건조 온도는, 30 내지 160℃가 바람직하고, 50 내지 150℃가 더욱 바람직하고, 70 내지 140℃가 가장 바람직하다.
연신 공정에 있어서, 분위기의 폭 방향의 온도 분포가 적은 것이, 필름의 균일성을 높이는 관점에서 바람직하고, 연신 공정에서의 폭 방향의 온도 분포는, ±5℃ 이내가 바람직하고, ±2℃ 이내가 보다 바람직하고, ±1℃ 이내가 가장 바람직하다.
6)권취 공정
권취 공정은, 웹중의 잔류 용매량이 2질량％ 이하가 되고 나서 필름으로서 권취기에 의해 권취되는 공정이며, 잔류 용매량을 0.4질량％ 이하로 함으로써 치수 안정성이 양호한 필름을 얻을 수 있다. 특히 0.00 내지 0.10질량％에서 권취하는 것이 바람직하다.
권취 방법은, 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용하면 되고, 정토크법, 정텐션법, 테이퍼 텐션법, 내부 응력 일정한 프로그램 텐션 컨트롤법 등이 있고, 그것들을 가려 쓰면 된다.
본 실시 형태에 따른 보호 필름은, 긴 필름인 것이 바람직하고, 구체적으로는 100m 내지 5000m 정도인 것을 나타내고, 통상, 롤 형상으로 제공되는 형태인 것이다. 또한, 필름의 폭은 1.3 내지 4m인 것이 바람직하고, 1.4 내지 2m인 것이 보다 바람직하다.
<용융 유연 제막법에 의한 기재의 제조 방법>
이어서, 이면 보호 필름을 용융 유연 제막법에 의해 제조하는 경우의 방법에 대하여 설명한다.
<용융 펠릿 제조 공정>
용융 압출에 사용하는, 수지를 포함하는 조성물은, 통상 미리 혼련하여 펠릿화해 두는 것이 바람직하다.
펠릿화는 공지된 방법이면 좋고, 예를 들어, 건조한 열가소성 수지와 열수축 재료 등을 포함하는 첨가제를 피더로 압출기에 공급하고, 1축이나 2축의 압출기를 사용하여 혼련하고, 다이로부터 스트랜드 형상으로 압출하여, 수냉 또는 공냉하고, 커팅함으로써, 펠릿화할 수 있다.
원재료는, 압출하기 전에 건조해 두는 것이 원재료의 분해를 방지하는 데 있어서 중요하다. 특히 셀룰로오스에스테르는 흡습하기 쉬우므로, 제습 열풍 건조기나 진공 건조기로 70 내지 140℃에서 3시간 이상 건조하고, 수분율을 200ppm 이하, 또한 100ppm 이하로 해 두는 것이 바람직하다.
첨가제는, 압출기에 공급하기 전에 혼합해 두어도 되고, 각각 개별의 피더로 공급해도 된다. 또한, 입자나 산화 방지제 등의 소량의 첨가제는, 균일하게 혼합하므로, 사전에 혼합해 두는 것이 바람직하다.
산화 방지제의 혼합은, 고체끼리 혼합해도 되고, 필요에 따라, 산화 방지제를 용제에 용해해 두고, 열가소성 수지에 함침시켜서 혼합해도 되고, 또는 분무하여 혼합해도 된다.
건조와 혼합을 동시에 할 수 있는 점에서, 진공 나우타 믹서 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 피더부나 다이로부터의 출구 등 공기와 접촉하는 경우에는, 제습 공기나 제습된 N2 가스 등의 분위기 하로 하는 것이 바람직하다.
압출기는, 전단력을 억제하여, 수지가 열화(분자량 저하, 착색, 겔 생성 등)되지 않도록 펠릿화 가능하여 가능한 한 저온에서 가공하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 2축 압출기의 경우, 깊은 홈 타입의 스크루를 사용하여, 동일 방향으로 회전시키는 것이 바람직하다. 혼련의 균일성으로부터, 교합 타입이 바람직하다.
이상과 같이 하여 얻어진 펠릿을 사용하여 필름 제막을 행한다. 펠릿화하지 않고, 원재료의 분말을 그대로 피더로 압출기에 공급하고, 그대로 필름 제막하는 것도 가능하다.
<용융 혼합물을 다이로부터 냉각 롤로 압출하는 공정>
먼저, 제작한 펠릿을 1축이나 2축 타입의 압출기를 사용하여, 압출할 때의 용융 온도(Tm)를 200) 내지 300℃ 정도로 하고, 리프 디스크 타입의 필터 등으로 여과하여 이물을 제거한 후, T 다이로부터 필름 형상으로 공압출하여, 냉각 롤 상에서 고화하고, 탄성 터치 롤과 가압하면서 유연한다. 또한, Tm은, 압출기의 다이 출구 부분의 온도이다.
공급 호퍼로부터 압출기에 도입할 때는, 진공 하 또는 감압 하나 불활성 가스 분위기 하로 하여 산화 분해 등을 방지하는 것이 바람직하다.
다이에 흠집이나 가소제의 응결물 등의 이물이 부착되면 줄무늬 형상의 결함이 발생하는 경우가 있다. 이러한 결함을 다이 라인이라고도 칭하지만, 다이 라인 등의 표면의 결함을 작게 하기 위해서는, 압출기부터 다이까지의 배관에는 수지의 체류부가 최대한 적어지는 구조로 하는 것이 바람직하다. 다이의 내부나 립에 흠집 등이 최대한 없는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
압출기나 다이 등의 용융 수지와 접촉하는 내면은, 표면 조도를 작게 하거나, 표면 에너지가 낮은 재질을 사용하거나 하여, 용융 수지가 부착되기 어려운 표면 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 하드크롬 도금이나 세라믹 용사한 것을 표면 조도 0.2S 이하가 되도록 연마한 것을 들 수 있다.
냉각 롤에는 특별히 제한은 없지만, 고강성의 금속 롤로 내부에 온도 제어 가능한 열매체 또는 냉매체가 흐르는 바와 같은 구조를 구비한 롤이라면 된다. 냉각 롤의 크기는 한정되지 않지만, 용융 압출된 필름을 냉각하기에 충분한 크기라면 되고, 통상 냉각 롤의 직경은 100mm부터 1m 정도이다.
냉각 롤의 표면 재질은, 탄소강, 스테인리스, 알루미늄, 티타늄 등을 들 수 있다. 또한 표면의 경도를 높이거나, 수지와의 박리성을 개량하기 위해서, 하드크롬 도금이나, 니켈 도금, 비정질 크롬 도금 등이나, 세라믹 용사 등의 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
냉각 롤 표면의 표면 조도는, Ra로 0.1㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 0.05㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 롤 표면이 평활할수록, 얻어지는 필름의 표면도 평활하게 할 수 있는 것이다. 물론 표면 가공한 표면은 다시 연마하여 상술한 표면 조도로 하는 것이 바람직하다.
탄성 터치 롤로서는, 일본 특허 공개 평03-124425호, 일본 특허 공개 평08-224772호, 일본 특허 공개 평07-100960호, 일본 특허 공개 평10-272676호, WO97/028950호, 일본 특허 공개 평11-235747호, 일본 특허 공개 제2002-36332호, 일본 특허 공개 제2005-172940호나 일본 특허 공개 제2005-280217호의 각 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 표면이 박막 금속으로 피복된 실리콘 고무 롤을 사용할 수 있다.
냉각 롤로부터 필름을 박리할 때는, 장력을 제어하여 필름의 변형을 방지하는 것이 바람직하다.
〔복합 수지 필름의 제조 방법〕
본 실시 형태의 필름 기재는, 복합 수지 필름으로 구성할 수 있다. 복합 수지 필름을 제조하는 방법으로서는, 공압출법에 의한 제막 공정을 갖는 형태의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
<공압출법>
본 실시 형태에 있어서는, 공압출법에 의해, 적층 구조의 필름을 제작할 수도 있다. 예를 들어, 스킨층/코어층/스킨층이라는 구성의 필름을 만들 수 있다. 예를 들어, 매트제는, 스킨층에 많이, 또는 스킨층에만 넣을 수 있다. 가소제, 자외선 흡수제는 스킨층보다도 코어층에 많이 넣을 수 있고, 코어층에만 넣어도 된다. 또한, 코어층과 스킨층에서 가소제, 자외선 흡수제의 종류를 변경할 수도 있고, 예를 들어, 스킨층에 저휘발성의 가소제 및/또는 자외선 흡수제를 포함시켜서, 코어층에 가소성이 우수한 가소제, 또는 자외선 흡수성이 우수한 자외선 흡수제를 첨가할 수도 있다. 스킨층과 코어층의 유리 전이 온도가 상이해도 되고, 스킨층의 유리 전이 온도보다 코어층의 유리 전이 온도가 낮은 것이 바람직하다. 이 때, 스킨과 코어의 양자의 유리 전이 온도를 측정하여, 이들 체적 분율로부터 산출한 평균값을 상기 유리 전이 온도(Tg)로 정의하여 마찬가지로 취급할 수도 있다. 또한, 용융 유연 시의 셀룰로오스에스테르를 포함하는 용융물의 점도도 스킨층과 코어층에서 상이해도 되고, 스킨층의 점도>코어층의 점도이어도, 코어층의 점도≥스킨층의 점도이어도 된다.
또한, 상기의 공압출법이란, 복수의 압출기를 사용하여, 각각으로부터 적층하는 수지를 가열 용융하고, 각각의 수지를 합류시킨 후에 T 다이의 슬릿 형상의 토출구로부터 공압출하고, 칠드 롤로 냉각 고화시켜서 캐스트 시트(미연신 상태)를 형성하는 방법이다. 용융 수지를 합류시켜서, T 다이로부터 시트를 압출하는 방법으로서는, 용융 수지를 합류시키고 나서 매니폴드를 확장하는 피드 블록법과, 용융 수지를 각각 매니폴드에서 확장하고 나서 합류시키는 멀티매니폴드법이 있지만, 그 어느 쪽을 사용해도 된다.
〔첨가제〕
(산화 방지제)
필름 기재는, 첨가제로서 산화 방지제를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 산화 방지제는, 인계 또는 페놀계이며, 인계와 페놀계를 동시에 조합하면 보다 바람직하다. 이하, 본 실시 형태에서 적절하게 사용할 수 있는 산화 방지제에 대하여 설명한다.
<페놀계 산화 방지제>
본 실시 형태에 있어서는, 페놀계의 산화 방지제가 바람직하게 사용되고, 특히 힌더드 페놀 화합물이 바람직하게 사용된다.
<인계 산화 방지제>
인계 산화 방지제로서는, 포스파이트(phosphite), 포스포나이트(phosphonite), 포스피나이트(phosphinite), 또는 제3급 포스판(phosphane) 등의 인계 화합물을 사용할 수 있다. 인계 화합물로서는, 종래 기지된 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-138188호, 일본 특허 공개 제2005-344044호 단락 번호 (0022) 내지 (0027), 일본 특허 공개 제2004-182979호 단락 번호 (0023) 내지 (0039), 일본 특허 공개 평10-306175호, 일본 특허 공개 평1-254744호, 일본 특허 공개 평2-270892호, 일본 특허 공개 평5-202078호, 일본 특허 공개 평5-178870호, 일본 특허 공표 제2004-504435호, 일본 특허 공표 제2004-530759호 및 일본 특허 출원 제2005-353229호의 각 공보의 명세서중에 기재되어 있는 것이 바람직하다.
인계 화합물의 첨가량은, 수지 100질량부에 대하여 통상 0.01 내지 10질량부, 바람직하게는 0.05 내지 5질량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3질량부이다.
(기타의 산화 방지제)
또한, 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디미리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 펜타에리트리틸테트라키스(3-라우릴티오프로피오네이트) 등의 황계 산화 방지제, 2-tert-부틸-6-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸벤질)-4-메틸페닐아크릴레이트, 2-[1-(2-히드록시-3,5-디-tert-펜틸페닐)에틸]-4,6-디-tert-펜틸페닐아크릴레이트 등의 내열 가공 안정제, 일본 특허 공고 평08-27508호에 기재된 3,4-디히드로-2H-1-벤조피란계 화합물, 3,3'-스피로디크로만계 화합물, 1,1-스피로인단계 화합물, 모르폴린, 티오모르폴린, 티오모르폴린옥시드, 티오모르폴린디옥시드, 피페라진 골격을 부분 구조에 갖는 화합물, 일본 특허 공개 평03-174150호에 기재된 디알콕시 벤젠계 화합물 등의 산소 스캐빈저 등을 들 수 있다. 이들 산화 방지제의 부분 구조가, 중합체의 일부, 또는 규칙적으로 중합체에 펜던트되어 있어도 되고, 가소제, 산 포착제, 자외선 흡수제 등의 첨가제의 분자 구조의 일부에 도입되어 있어도 된다.
(기타의 첨가제)
본 실시 형태에 따른 필름 기재에는, 상기의 화합물 등 이외에, 목적에 따라 다양한 화합물 등을 첨가제로서 함유시킬 수 있다.
<산 포착제>
산 포착제로서는, 미국 특허 제4,137,201호 명세서에 기재되어 있는 산 포착제로서의 에폭시 화합물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 산 포착제로서의 에폭시 화합물은, 당해 기술 분야에서 기지이며, 다양한 폴리글리콜의 디글리시딜에테르, 특히 폴리글리콜 1몰당 약 8 내지 40몰의 에틸렌옥시드 등의 축합에 의해 유도되는 폴리글리콜, 글리세롤의 디글리시딜에테르 등, 금속 에폭시 화합물(예를 들어, 염화비닐 중합체 조성물에 있어서, 및 염화비닐 중합체 조성물과 함께, 종래부터 이용되고 있는 것), 에폭시화 에테르 축합 생성물, 비스페놀A의 디글리시딜에테르(즉, 4,4'-디히드록시디페닐디메틸메탄), 에폭시화 불포화 지방산 에스테르(특히, 2 내지 22개의 탄소 원자의 지방산의 4 내지 2개 정도의 탄소 원자의 알킬에스테르(예를 들어, 부틸에폭시스테아레이트) 등), 및 다양한 에폭시화 장쇄 지방산 트리글리세라이드 등(예를 들어, 에폭시화 대두유 등의 조성물에 의해 대표되고, 예시될 수 있는, 에폭시화 식물성 기름 및 다른 불포화 천연유(이들은 때로는 에폭시화 천연 글리세라이드 또는 불포화 지방산이라고 칭해지며, 이들 지방산은 일반적으로 12 내지 22개의 탄소 원자를 함유하고 있음))가 포함된다.
<광안정제>
광안정제로서는, 힌더드 아민 광안정제(HALS) 화합물을 들 수 있고, 이들은 기지된 화합물이며, 예를 들어, 미국 특허 제4,619,956호 명세서의 제5 내지 11의 란 및 미국 특허 제4,839,405호 명세서의 제3 내지 5의 란에 기재되어 있는 바와 같이, 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘 화합물, 또는 그들의 산 부가염 또는 그들과 금속 화합물의 착체가 포함된다. 또한, 일본 특허 공개 제2007-63311호 공보에 기재되어 있는 광안정제를 사용할 수 있다.
<자외선 흡수제>
자외선 흡수제로서는, 자외선으로 인한 열화 방지의 관점에서, 파장 370nm 이하의 자외선 흡수능이 우수하고, 또한 액정 표시성의 관점에서, 파장 400nm 이상의 가시광 흡수가 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 옥시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산 에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등을 들 수 있지만, 벤조페논계 화합물이나 착색이 적은 벤조트리아졸계 화합물이 바람직하다. 또한, 일본 특허 공개 평10-182621호 공보, 일본 특허 공개 평8-337574호 공보에 기재된 자외선 흡수제, 일본 특허 공개 평6-148430호 공보에 기재된 고분자 자외선 흡수제를 사용해도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 자외선 흡수제는 0.1 내지 20질량％ 첨가하는 것이 바람직하고, 또한 0.5 내지 10질량％ 첨가하는 것이 바람직하고, 또한 1 내지 5질량％ 첨가하는 것이 바람직하다. 이들은 2종 이상을 병용해도 된다.
<매트제>
본 실시 형태의 필름 기재에는, 매트제 등의 미립자를 첨가할 수 있고, 미립자로서는, 무기 화합물의 미립자 또는 유기 화합물의 미립자를 들 수 있다. 미립자로서는, 예를 들어, 이산화규소, 이산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 소성 규산칼슘, 수화 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘, 인산칼슘 등의 무기 미립자나 가교 고분자 미립자를 들 수 있다. 그 중에서도, 이산화규소가 수지 기판의 헤이즈를 낮게 할 수 있으므로 바람직하다. 이산화규소와 같은 미립자는 유기물에 의해 표면 처리되어 있는 경우가 많지만, 이러한 것은 수지 기판의 헤이즈를 저하시킬 수 있으므로 바람직하다.
<가소제>
셀룰로오스에스테르 필름에는, 투습성 및 조성물의 유동성이나 필름의 유연성을 향상시키기 위해서 가소제를 병용할 수도 있다. 가소제로서는, 프탈산 에스테르계, 지방산 에스테르계, 트리멜리트산 에스테르계, 인산 에스테르계, 폴리에스테르계, 당에스테르계, 아크릴계 중합체 등을 들 수 있다. 이 중에서는, 투습성의 관점에서 폴리에스테르계 및 당에스테르계 중합체의 가소제가 바람직하게 사용된다.
이들 가소제는, 셀룰로오스에스테르 필름 100질량부에 대하여 0.5 내지 30질량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
〔하드 코팅층〕
표면 보호 필름(필름 기재(4a))의 표면에는, 표면 보호의 목적에서 하드 코팅층을 형성해도 된다. 하드 코팅층은, 예를 들어, 활성 에너지선 경화형 수지로 구성되는 것이 바람직하다.
(활성 에너지선 경화형 수지)
활성 에너지선 경화형 수지란, 자외선이나 전자선과 같은 활성선 조사에 의해 가교 반응 등을 거쳐서 경화되는 수지를 말하고, 구체적으로는 에틸렌성 불포화 기를 갖는 수지이다. 더욱 구체적으로는, 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 폴리에스테르아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 에폭시아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 폴리올아크릴레이트계 수지, 또는 자외선 경화형 에폭시 수지 등이 바람직하게 사용된다. 그 중에서도 자외선 경화형 아크릴레이트계 수지가 바람직하다.
자외선 경화형 아크릴레이트계 수지로서는, 다관능 아크릴레이트가 바람직하다. 해당 다관능 아크릴레이트로서는, 펜타에리트리톨 다관능 아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 다관능 아크릴레이트, 펜타에리트리톨 다관능 메타크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 다관능 메타크릴레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 여기서, 다관능 아크릴레이트란, 분자 내에 2개 이상의 아크릴로일옥시기 또는 메타크로일옥시기를 갖는 화합물이다.
하드 코팅층 조성물 내에서의 상기 활성 에너지선 경화형 수지의 배합량은, 조성물 전체를 100질량부로 하면, 통상, 10 내지 99질량부, 바람직하게는 35 내지 99질량부이다. 활성 에너지선 경화형 수지의 배합량이 적으면, 하드 코팅층의 막 강도를 충분히 얻기 어렵다. 또한, 배합량이 많으면, 후술하는 공지된 도포 방법으로 도포했을 때의 막 두께 균일성이나 도포 줄무늬 등의 고장이 발생하므로 바람직하지 않다.
(양이온 중합성 화합물)
하드 코팅층은, 또한 양이온 중합성 화합물을 함유해도 된다. 양이온 중합성 화합물이란, 에너지 활성선 조사나 열에 의해 양이온 중합을 일으켜서 수지화하는 것이다. 구체적으로는, 에폭시기, 환상 에테르기, 환상 아세탈기, 환상 락톤기, 환상 티오에테르기, 스피로오르토에스테르 화합물, 비닐옥소기 등을 들 수 있다. 그 중에서도 에폭시기나 비닐에테르기 등의 관능기를 갖는 화합물이, 본 실시 형태에서 적절하게 사용된다.
하드 코팅층 조성물에 상기 양이온 중합성 화합물이 포함되는 경우, 하드 코팅층 조성물 내에서의 양이온 중합성 화합물의 배합량은, 조성물 전체를 100질량부로 하면, 통상, 1 내지 90질량부, 바람직하게는 1 내지 50질량부이다.
(미립자)
하드 코팅층은, 미립자를 함유해도 된다. 미립자로서는 무기 미립자와 유기 미립자를 들 수 있다. 무기 입자로서는, 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화주석, 산화인듐, ITO, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성 카올린, 소성 규산칼슘, 수화 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘을 들 수 있다. 유기 입자로서는, 폴리메타크릴산 메틸아크릴레이트 수지 분말, 아크릴스티렌계 수지 분말, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 분말, 실리콘계 수지 분말, 폴리스티렌계 수지 분말, 폴리카르보네이트 수지 분말, 벤조구아나민계 수지 분말, 멜라민계 수지 분말, 폴리올레핀계 수지 분말, 폴리에스테르계 수지 분말, 폴리아미드계 수지 분말, 폴리이미드계 수지 분말 또는 폴리불화에틸렌계 수지 분말 등을 들 수 있다. 이들 미립자의 평균 입경은, 하드 코팅층 도포 조성물의 안정성이나 클리어성의 면에서, 30nm 내지 200nm가 바람직하다. 또한, 하드 코팅층에는 입경이 상이한 2종 이상의 미립자를 함유시켜도 된다. 원하는 연필 경도를 달성하기 쉬운 점에서, 하드 코팅층에는 실리카 미립자를 함유시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 작용 효과를 보다 잘 발휘하는 점에서, 하드 코팅층에는 중합성 불포화기를 갖는 유기 화합물에 의해 표면 처리된 반응성 실리카 미립자(Xa)를 함유시키는 것이 바람직하다.
또한, 하드 코팅층은, 상술한 활성 에너지선 경화형 수지와 미립자를 함유하고, 함유 질량비로, 활성 에너지선 경화형 수지:미립자=90:10 내지 20:80인 것이 바람직하다.
(기타의 첨가제, 하드 코팅층의 제조 방법)
하드 코팅층에는, 상기 활성 에너지선 경화형 수지의 경화 촉진을 위해서, 또한 광중합 개시제를 함유시키는 것이 바람직하다. 광중합 개시제의 배합량으로서는, 질량비로, 광중합 개시제:활성 에너지선 경화형 수지=20:100 내지 0.01:100인 것이 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 구체적으로는, 알킬페논계, 아세토페논, 벤조페논, 히드록시벤조페논, 미힐러케톤, α-아밀옥심에스테르, 티오크산톤 등 및 이들의 유도체를 들 수 있지만, 특히 이들에 한정되지 않는다. 이들은 시판하는 것을 사용해도 되고, 예를 들어, BASF재팬(주)제의 이르가큐어184, 이르가큐어907, 이르가큐어651 등을 바람직한 예시로서 들 수 있다.
또한, 하드 코팅층은, 상술한 자외선 흡수제와 동일한 자외선 흡수제를 함유하고 있어도 된다.
또한, 하드 코팅층이 2층 이상으로 구성되고, 또한 필름 기재와 접하는 하드 코팅층에 자외선 흡수제를 함유하는 것이, 본 실시 형태의 목적 효과가 양호하게 발휘되고, 또한 하드 코팅층의 막 강도(내찰상성)나 연필 경도를 양호하게 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 자외선 흡수제의 함유량으로서는, 질량비로, 자외선 흡수제:하드 코팅층 조성물=0.01:100 내지 10:100인 것이 바람직하다.
하드 코팅층을 2층 이상 설치할 경우, 필름 기재와 접하는 하드 코팅층의 막 두께는, 0.05 내지 2㎛의 범위인 것이 바람직하다. 2층 이상의 적층은 동시 중층으로 형성해도 된다. 동시 중층이란, 건조 공정을 거치지 않고 기재 상에 2층 이상의 하드 코팅층을 wet on wet으로 도포하여 하드 코팅층을 형성하는 것이다. 제1 하드 코팅층 상에 건조 공정을 거치지 않고, 제2 하드 코팅층을 wet on wet으로 적층하기 위해서는, 압출 코터에 의해 순서대로 중층하거나, 또는 복수의 슬릿을 갖는 슬롯다이로 동시 중층을 행하면 된다.
또한, 하드 코팅층의 제작 방법으로서는, 셀룰로오스에스테르 필름을 팽윤 또는 일부 용해를 하는 용제로 희석한 하드 코팅층 도포 조성물을, 이하의 방법으로 셀룰로오스에스테르 필름 상에 도포, 건조, 경화하여 설치하는 방법이, 하드 코팅층과 셀룰로오스에스테르 필름의 층간 밀착을 얻기 쉬운 점에서 바람직하다.
셀룰로오스에스테르 필름을 팽윤 또는 일부 용해하는 용제로서는, 케톤 및/또는 아세트산 에스테르를 포함하는 용제가 바람직하다. 구체적으로는, 케톤으로서는 메틸에틸케톤, 아세톤, 시클로헥사논 등을 들 수 있다. 또한, 아세트산 에스테르로서는 아세트산 에틸, 아세트산 메틸, 아세트산 부틸 등을 들 수 있다. 하드 코팅층 도포 조성물은, 기타의 용제로서, 알코올계 용제를 포함해도 된다.
하드 코팅층 도포 조성물의 도포량은, 웨트 막 두께로서 0.1 내지 40㎛가 적합하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30㎛이다. 또한, 드라이 막 두께로서는 평균 막 두께 5 내지 20㎛ 정도, 바람직하게는 7 내지 12㎛가 바람직하다.
하드 코팅층은, 그라비아 코터, 딥 코터, 리버스 코터, 와이어 바 코터, 다이(압출) 코터, 잉크젯법 등의 공지된 도포 방법을 이용하여, 하드 코팅층을 형성하는 하드 코팅 도포 조성물을 도포하고, 도포 후, 건조하고, 활성선을 조사(UV 경화 처리라고도 함)하고, 또한 필요에 따라, UV 경화 후에 가열 처리함으로써 형성할 수 있다. UV 경화 후의 가열 처리 온도로서는 80℃ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상이며, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이다. 이러한 고온에서 UV 경화 후의 가열 처리를 행함으로써, 하드 코팅층의 기계적 강도(내찰성, 연필 경도)가 보다 양호해진다.
<기능성층>
본 실시 형태의 하드 코팅 필름에는, 상기의 하드 코팅층 이외에, 백코팅층, 반사 방지층, 방현층 등의 기능성 층을 형성할 수 있다.
(백코팅층)
본 실시 형태의 셀룰로오스에스테르 필름에서의 하드 코팅층을 형성한 측과는 반대측의 면에, 컬이나 블로킹 방지를 위하여 백코팅층을 형성해도 된다.
컬이나 블로킹 방지의 관점에서, 백코팅층에는, 이산화규소, 이산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성 카올린, 소성 규산칼슘, 산화주석, 산화인듐, 산화아연, ITO, 수화 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등의 입자를 첨가할 수 있다.
백코팅층에 포함되는 입자는, 바인더에 대하여 0.1 내지 50질량％가 바람직하다. 백코팅층을 설치한 경우의 헤이즈 증가는 0.5％ 이하인 것이 바람직하고, 특히 0.1％ 이하인 것이 바람직하다. 바인더로서는, 셀룰로오스에스테르 수지가 바람직하다. 또한, 백코팅층을 형성하기 위한 도포 조성물에는, 알코올류, 케톤류 및/또는 아세트산 에스테르류 당의 용매를 함유하는 것이 바람직하다.
(반사 방지층)
본 실시 형태의 하드 코팅 필름은, 하드 코팅층의 상층에 반사 방지층을 도설하여, 외광 반사 방지 기능을 갖는 반사 방지 필름으로서 사용할 수도 있다.
반사 방지층은, 광학 간섭에 의해 반사율이 감소되도록 굴절률, 막 두께, 층의 수, 층순 등을 고려하여 적층되어 있는 것이 바람직하다. 반사 방지층은, 지지체인 필름 기재보다도 굴절률이 낮은 저굴절률층, 또는 지지체보다도 굴절률이 높은 고굴절률층과 저굴절률층을 조합하여 구성되어 있는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 3층 이상의 굴절률층으로 구성되는 반사 방지층이며, 지지체측으로부터 굴절률이 상이한 3층을, 중굴절률층(지지체보다도 굴절률이 높고, 고굴절률층보다도 굴절률이 낮은 층)/고굴절률층/저굴절률층의 순서대로 적층되어 있는 것이 바람직하게 사용된다. 또는, 2층 이상의 고굴절률층과 2층 이상의 저굴절률층을 교대로 적층한 4층 이상의 층 구성의 반사 방지층도 바람직하게 사용된다.
반사 방지층을 갖는 필름의 층 구성으로서는, 하기와 같은 구성을 생각할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
셀룰로오스아세테이트 필름/하드 코팅층/저굴절률층
셀룰로오스아세테이트 필름/하드 코팅층/중굴절률층/저굴절률층
셀룰로오스아세테이트 필름/하드 코팅층/중굴절률층/고굴절률층/저굴절률층
셀룰로오스아세테이트 필름/하드 코팅층/고굴절률층(도전성층)/저굴절률층
셀룰로오스아세테이트 필름/하드 코팅층/방현성층/저굴절률층
(저굴절률층)
저굴절률층은, 실리카계 미립자를 함유하는 것이 바람직하고, 그 굴절률은, 23℃, 파장 550nm 측정에서, 1.30 내지 1.45의 범위인 것이 바람직하다.
저굴절률층의 막 두께는, 5nm 내지 0.5㎛인 것이 바람직하고, 10nm 내지 0.3㎛인 것이 더욱 바람직하고, 30nm 내지 0.2㎛인 것이 가장 바람직하다.
(고굴절률층)
고굴절률층의 굴절률은, 23℃, 파장 550nm 측정에서, 굴절률을 1.4 내지 2.2의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 고굴절률층의 두께는 5nm 내지 1㎛가 바람직하고, 10nm 내지 0.2㎛인 것이 더욱 바람직하고, 30nm 내지 0.1 ㎛인 것이 가장 바람직하다. 굴절률의 조정은, 금속 산화물 미립자 등을 첨가함으로써 행할 수 있다. 사용하는 금속 산화물 미립자의 굴절률은 1.80 내지 2.60인 것이 바람직하고, 1.85 내지 2.50인 것이 더욱 바람직하다.
(방현성층)
하드 코팅층 상에는, 기능성층으로서 방현층을 형성할 수도 있다. 방현성층은, 필름 표면에 반사한 상의 윤곽을 바림으로써 반사상의 시인성을 저하시켜서, 액정 디스플레이, 유기EL 디스플레이, 플라즈마 디스플레이와 같은 화상 표시 장치 등의 사용 시에, 반사상의 투영이 신경쓰이지 않도록 하는 층이다. 방현층은, 구체적으로는, 상기한 하드 코팅층에 미립자 등의 첨가나 상기 주형을 눌러서 표면에 돌기를 형성하는 방법 등에 의해, 층 표면의 산술 평균 조도(Ra)를 0.1 내지 1㎛로 조정한 층인 것이 바람직하다.
〔점착제층〕
터치 패널을 표시 장치에 접착할 때에 사용하는 점착제층(도 1의 점착제층(30)에 상당)을 구성하는 점착제로서는, 특별히 제한없이, 공지된 점착제를 사용할 수 있고, 예를 들어, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 고무계 점착제, 폴리에스테르계 점착제 등을 사용할 수 있지만, 점착력이나 저장 탄성률의 제어가 비교적 용이한 아크릴계 점착제가 특히 바람직하다.
아크릴계 점착제로서는, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 n-부틸, (메트)아크릴산 이소부틸, (메트)아크릴산 n-헥실, (메트)아크릴산 2-에틸부틸, (메트)아크릴산 2-에틸헥실, (메트)아크릴산 이소옥틸, (메트)아크릴산 데실 등의 탄소수 1 내지 20의 아크릴산 알킬에스테르의 1종 또는 2종 이상과, 상기 아크릴산 알킬에스테르와 공중합 가능한 (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 무수 말레산, (메트)아크릴산 2-히드록시에틸, (메트)아크릴산 4-히드록시부틸 등의 관능기 단량체와의 공중합체에, 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 아지리딘계 가교제, 금속 킬레이트계 가교제 등의 가교제를 반응시킨 것을 들 수 있다.
점착제층의 두께는, 1㎛ 내지 13㎛인 것이 바람직하다. 점착제층의 두께가 1㎛ 이상인 경우, 충분한 점착력을 얻을 수 있고, 13㎛ 이하인 경우, 펀칭 가공 시나 재단 가공 시에 접착제의 밀려나옴을 억제할 수 있고, 또한 높은 연필 경도가 유지된다. 바람직한 점착제층의 두께는 3 내지 12㎛이다.
점착제층의 저장 탄성률로서는, 0℃에서의 저장 탄성률이 1.0×106 내지 1.0×108Pa인 것이 바람직하다. 점착제층의 저장 탄성률이 1.0×106Pa 이상인 경우, 충분한 펀칭 가공 적성, 재단 가공 적성 및 높은 연필 경도를 얻을 수 있고, 1.0×108Pa 이하인 경우, 충분한 점착력을 얻을 수 있다. 바람직한 점착제층의 저장 탄성률은 1.5×106 내지 1.0×107Pa이다.
필름 상에 점착제층을 형성하는 방법으로서는, 박리 시트에 점착제 함유 조성물을 도포하고, 건조시켜서 제작한 점착제층에, 필름을 적층하는 방법을 들 수 있다. 상기 점착제 함유 조성물의 도포 방법은, 예를 들어, 바 코팅법, 나이프 코팅법, 롤 코팅법, 블레이드 코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 커튼 코팅법 등의 종래에 공지된 방법을 들 수 있다. 또한, 상기 점착제 함유 조성물을 필름의 표면에 직접 도포하고, 건조시킴으로써, 점착제층을 적층하도록 해도 된다.
상기의 박리 시트는, 다양한 박리 시트를 사용할 수 있지만, 대표적으로는 박리성을 표면에 갖는 기재 시트로 구성된다. 기재 시트로서는, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카르보네이트 수지 등의 필름이나, 이들 필름에 전료 등의 충전제를 배합한 필름이나 합성지 등을 들 수 있다. 또한, 글라신지, 클레이코트지, 상질지 등의 종이 기재를 들 수 있다.
기재 시트의 표면에 박리성을 갖게 하기 위해서는, 그 표면에 열경화성 실리콘 수지나, 자외선 경화형 실리콘 수지 등의 박리제를 도포 등에 의해 부착시키면 된다. 박리제의 도포량은 0.03 내지 3.0g/m2가 바람직하다. 박리 시트는, 박리제를 갖는 표면을 점착제층에 접하여 적층된다.
〔비산 방지 필름〕
비산 방지 필름(25)은, 외부로부터의 충격 등으로 인한 유리 기판(21)의 비산을 방지하기 위해서, 전극층(전극 패턴(22)) 상에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 비산 방지 필름(25)은, 두께 20 내지 66㎛의 셀룰로오스에스테르 필름으로 구성되어 있다.
비산 방지 필름(25)에 사용할 수 있는 셀룰로오스에스테르 수지로서는, 상술한 보호 필름(필름 기재(4a))에 사용할 수 있는 셀룰로오스에스테르 수지를 들 수 있다.
이러한 셀룰로오스에스테르 필름으로서는, 면 내 방향에서의 리타데이션(Ro)이 0nm 내지 10nm인 필름을 바람직하게 사용할 수 있다. 이 경우, 면 내 방향의 위상차로 인한 간섭이 적으므로, 터치 패널(20)을 통하여 표시 패널(10)을 육안으로 시인할 때의 시인성을 향상시킬 수 있다. 면 내 방향에서의 리타데이션(Ro)이 0nm 내지 10nm인 필름으로 할 경우에는, 총 아실 치환도가 2.6 이상인 셀룰로오스에스테르가 바람직하게 사용되고, 총 아실 치환도가 2.6 이상인 셀룰로오스아세테이트(셀룰로오스트리아세테이트)가 보다 바람직하게 사용된다.
또한, 비산 방지 필름(25)의 셀룰로오스에스테르 필름으로서, 면 내 방향에서의 리타데이션(Ro)이 30nm 내지 200nm인 필름이 사용되고, 편광자(3)의 투과축에 대하여 상기 비산 방지 필름의 지상축이 10 내지 80°의 방향이 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 편광자(3)를 투과한 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 바꿀 수 있으므로, 편광 선글라스를 쓰고 표시 장치(10)를 볼 때의 시인성을 향상시킬 수 있다. 리타데이션(Ro)이 30nm 내지 200nm인 필름으로 할 경우에는, 총 아실 치환도가 2.6 미만인 셀룰로오스에스테르가 바람직하게 사용되고, 총 아실 치환도가 2.6 미만인 셀룰로오스아세테이트(셀룰로오스디아세테이트)가 보다 바람직하게 사용된다.
〔도전층〕
비산 방지 필름 상에 형성되는 전자파 실드층으로서의 도전층(도 1의 도전층(26)에 상당)은, 적어도 도전성 물질을 함유하고, 바인더, 감광성 화합물, 또한 필요에 따라 그 밖의 성분을 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다.
〔도전성 물질〕
도전성 물질의 구조로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 중실 구조 및 중공 구조 중 어느 한쪽의 섬유나 도전성 중합체를 함유하는 것이 바람직하다.
여기서, 중실 구조의 섬유를 와이어라고 칭하는 경우가 있고, 중공 구조의 섬유를 튜브라고 칭하는 경우가 있다.
또한, 평균 단축 길이가 5nm 내지 1,000nm이며, 평균 장축 길이가 1㎛ 내지 100㎛인 도전성 섬유를 「나노와이어」라고 칭하는 경우가 있다.
또한, 평균 단축 길이가 1nm 내지 1,000nm, 평균 장축 길이가 0.1㎛ 내지 1,000㎛이며, 중공 구조를 갖는 도전성 섬유를 「나노튜브」라고 칭하는 경우가 있다.
도전성 물질의 재료로서는, 도전성을 갖고 있으면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 금속 및 카본 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 도전성 섬유는, 금속 나노와이어, 금속 나노튜브 및 카본 나노튜브 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
<금속 나노와이어>
금속 나노와이어의 재료로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 장주기율표(IUPAC1991)의 제4 주기, 제5 주기 및 제6 주기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속이 바람직하고, 제2족 내지 제14족으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속이 보다 바람직하고, 제2족, 제8족, 제9족, 제10족, 제11족, 제12족, 제13족 및 제14족으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속이 더욱 바람직하고, 주성분으로서 포함하는 것이 특히 바람직하다.
상기 금속으로서는, 예를 들어, 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 탄탈, 티타늄, 비스무트, 안티몬, 납, 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 도전성이 우수한 점에서, 은, 및 은과의 합금이 바람직하다.
상기 은과의 합금으로 사용하는 금속으로서는, 백금, 오스뮴, 팔라듐, 이리듐 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
금속 나노와이어의 형상으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 원기둥 형상, 직육면체 형상, 단면이 다각형이 되는 기둥 형상 등 임의의 형상을 취할 수 있다. 높은 투명성이 필요해지는 용도에서는, 원기둥 형상이나 단면의 다각형의 각이 둥글게 되어 있는 단면 형상인 것이 바람직하다. 금속 나노와이어의 단면 형상은, 기재 상에 금속 나노와이어 수분산액을 도포하고, 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)으로 관찰함으로써 조사할 수 있다.
금속 나노와이어의 평균 단축 길이(「평균 단축 직경」, 「평균 직경」이라고 칭하는 경우가 있음)는, 1nm 내지 50nm인 것이 바람직하다. 상기 평균 단축 길이가 1nm 미만이면, 내산화성이 악화되어, 내구성이 나빠지는 경우가 있고, 50nm를 초과하면, 금속 나노와이어 기인의 산란이 발생하여, 충분한 투명성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 상기 평균 단축 길이는, 10nm 내지 40nm인 것이 보다 바람직하고, 15nm 내지 35nm인 것이 더욱 바람직하다.
금속 나노와이어의 평균 단축 길이는, 투과형 전자 현미경(TEM; 니혼덴시(주)제, JEM-2000FX)을 사용하여, 300개의 금속 나노와이어를 관찰하고, 그 평균값으로부터 금속 나노와이어의 평균 단축 길이를 구한다. 또한, 금속 나노와이어의 단축이 원형이 아닌 경우의 단축 길이는, 가장 긴 것을 단축 길이로 한다.
금속 나노와이어의 평균 장축 길이(「평균 길이」라고 칭하는 경우가 있음)는 1㎛ 내지 40㎛인 것이 바람직하다. 상기 평균 장축 길이가 1㎛ 미만이면, 친밀한 네트워크를 형성하는 것이 어려워, 충분한 도전성을 얻을 수 없는 경우가 있고, 40㎛를 초과하면, 금속 나노와이어가 너무 길어서 제조 시에 얽히고, 제조 과정에서 응집물이 발생해버리는 경우가 있다. 또한, 상기 평균 장축 길이는, 3㎛ 내지 35㎛인 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 내지 30㎛인 것이 더욱 바람직하다.
금속 나노와이어의 평균 장축 길이는, 예를 들어 투과형 전자 현미경(TEM; 니혼덴시(주)제, JEM-2000FX)을 사용하여, 300개의 금속 나노와이어를 관찰하고, 그 평균값으로부터 금속 나노와이어의 평균 장축 길이를 구한다. 또한, 금속 나노와이어가 구부러져 있는 경우, 그것을 호로 하는 원을 고려하여, 그 반경, 및 곡률로부터 산출되는 값을 장축 길이로 한다.
금속 나노와이어의 제조 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-215594호 공보, 일본 특허 공개 제2009-242880호 공보, 일본 특허 공개 제2009-299162호 공보, 일본 특허 공개 제2010-84173호 공보, 일본 특허 공개 제2010-86714호 공보에 기재된 방법을 사용할 수 있다. 금속 나노와이어의 제조 방법은, 특별히 제한은 없고, 어떠한 방법으로 제조해도 되지만, 이하와 같이 할로겐 화합물과 분산 첨가제를 용해한 용매중에서 가열하면서 금속 이온을 환원함으로써 제조하는 것이 바람직하다.
<금속 나노튜브>
금속 나노튜브의 재료로서는, 특별히 제한은 없고, 어떠한 금속이어도 되고, 예를 들어, 상기한 금속 나노와이어의 재료 등을 사용할 수 있다.
금속 나노튜브의 형상으로서는, 단층이어도 되고, 다층이어도 되지만, 도전성 및 열전도성이 우수한 점에서 단층인 것이 바람직하다.
금속 나노튜브의 두께(외경과 내경의 차이)는 3nm 내지 80nm인 것이 바람직하다. 상기 두께가 3nm 미만이면, 내산화성이 악화되어, 내구성이 나빠지는 경우가 있고, 80nm를 초과하면, 금속 나노튜브 기인의 산란이 발생하는 경우가 있다. 또한, 상기 두께는, 3nm 내지 30nm인 것이 보다 바람직하다.
금속 나노튜브의 평균 장축 길이는, 1㎛ 내지 40㎛인 것이 바람직하고, 3㎛ 내지 35㎛인 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 내지 30㎛인 것이 더욱 바람직하다.
상기 금속 나노튜브의 제조 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 미국 출원 공개 2005/0056118호 명세서 등에 기재된 방법 등을 사용할 수 있다.
<카본 나노튜브>
카본 나노튜브(CNT)는, 그래파이트 형상 탄소 원자면(그래핀 시트)이, 단층 또는 다층의 동축관 형상으로 된 물질이다. 단층의 카본 나노튜브는 싱글월 나노튜브(SWNT), 다층의 카본 나노튜브는 멀티월 나노튜브(MWNT)라고 불리고, 특히, 2층의 카본 나노튜브는 더블월 나노튜브(DWNT)라고도 불린다. 본 실시 형태에서 사용되는 도전성 섬유에 있어서, 카본 나노튜브는, 단층이어도 되고, 다층이어도 되지만, 도전성 및 열전도성이 우수한 점에서 단층인 것이 바람직하다.
카본 나노튜브의 제조 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 이산화탄소의 접촉 수소 환원, 아크 방전법, 레이저 증발법, 열 CVD법, 플라즈마 CVD법, 기상 성장법, 일산화탄소를 고온 고압화로 철촉매와 함께 반응시켜서 기상에서 성장시키는 HiPco법(high-pressure carbon monoxide process) 등의 공지된 수단을 사용할 수 있다.
또한, 이들의 방법으로 얻어진 카본 나노튜브는, 세정, 원심 분리, 여과, 산화, 크로마토그래프 등의 방법에 의해, 부생성물이나 촉매 금속 등의 잔류물을 제거하는 것이, 고순도화된 카본 나노튜브를 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
상기 도전성 섬유의 애스펙트비는 10 이상인 것이 바람직하다. 상기 애스펙트비란, 일반적으로는 섬유 형상의 물질의 장변과 단변의 비(평균 장축 길이/평균 단축 길이의 비)를 의미한다.
애스펙트비의 측정 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 전자 현미경 등에 의해 측정하는 방법 등을 들 수 있다.
도전성 섬유의 애스펙트비를 전자 현미경으로 측정할 경우, 도전성 섬유의 애스펙트비가 10 이상인지의 여부는, 전자 현미경의 1시야에서 확인할 수 있으면 된다. 또한, 도전성 섬유의 장축 길이와 단축 길이를 각각 따로 측정함으로써, 도전성 섬유 전체의 애스펙트비를 어림잡을 수 있다.
또한, 도전성 섬유가 튜브 형상인 경우, 애스펙트비를 산출하기 위한 직경으로서는, 해당 튜브의 외경을 사용한다.
도전성 섬유의 애스펙트비는, 10 이상이라면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 50 내지 1,000,000인 것이 바람직하다. 상기 애스펙트비가 10 미만이면, 도전성 섬유에 의한 네트워크 형성이 이루어지지 않아, 도전성을 충분히 취할 수 없는 경우가 있고, 1,000,000을 초과하면, 도전성 섬유의 형성 시나 그 후의 취급에 있어서, 성막 전에 도전성 섬유가 얽혀서 응집되므로, 안정적인 액을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 상기 애스펙트비는 100 내지 1,000,000인 것이 보다 바람직하다.
전체 도전성 조성물중에서의 상기 애스펙트비가 10 이상인 도전성 섬유의 비율은, 체적비로 50％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 비율이 50％ 미만이면, 도전성에 기여하는 도전성 물질이 감소하여 도전성이 저하되어버리는 경우가 있고, 동시에 밀접한 네트워크를 형성할 수 없으므로 전압 집중이 발생하여, 내구성이 저하되어버리는 경우가 있다. 또한, 도전성 섬유 이외의 형상의 입자는, 도전성에 크게 기여하지 않는 동시에 흡수를 가지므로, 바람직하지 않고, 특히 금속의 경우에서, 구형 등의 프라즈몬 흡수가 강한 경우에는, 투명도가 악화되어버리는 경우가 있다. 또한, 상기 비율은, 60％ 이상이 보다 바람직하고, 75％ 이상이 특히 바람직하다.
여기서, 상기 비율은, 예를 들어, 도전성 섬유가 은 나노와이어인 경우에는, 은 나노와이어 수분산액을 여과하여, 은 나노와이어와, 그 이외의 입자를 분리하고, ICP 발광 분석 장치를 사용하여 여과지에 남아있는 은의 양과, 여과지를 투과한 은의 양을 각각 측정함으로써, 도전성 섬유의 비율을 구할 수 있다. 여과지에 남아있는 도전성 섬유를 TEM으로 관찰하고, 300개의 도전성 섬유의 단축 길이를 관찰하고, 그 분포를 조사함으로써, 단축 길이가 200nm 이하이고, 또한 장축 길이가 1㎛ 이상인 도전성 섬유인 것을 확인한다. 또한, 여과지는, 상기 사이즈의 도전성 섬유 이외의 입자의 최장축을 계측하고, 그 최장축의 2배 이상이고, 또한 도전성 섬유의 장축의 최단장 이하의 길이의 입자를 통과시키는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 도전성 섬유의 평균 단축 길이 및 평균 장축 길이는, 예를 들어, 투과형 전자 현미경(TEM)이나 광학 현미경을 사용하여, TEM상이나 광학 현미경상을 관찰함으로써 구할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 도전성 섬유의 평균 단축 길이 및 평균 장축 길이는, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 300개의 도전성 섬유를 관찰하고, 그 평균값으로부터 구한다.
<바인더>
상기 도전성 섬유를 고정화하기 위한 바인더로서는, 유기 고분자 중합체이며, 분자(바람직하게는, 아크릴계 공중합체를 주쇄로 하는 분자) 내에 적어도 1개의 알칼리 가용성을 촉진하는 기(예를 들어 카르복실기, 인산기, 술폰산기 등)를 갖는 알칼리 가용성 수지 중에서 적절히 선택할 수 있다.
이들 중에서도, 유기 용제에 가용이고 약알칼리 수용액에 의해 현상 가능한 것이 바람직하고, 또한, 산 해리성 기를 갖고, 산의 작용에 의해 산 해리성 기가 해리되었을 때에 알칼리 가용으로 되는 것이 특히 바람직하다. 또한, 산 해리성 기란, 산의 존재 하에서 해리되는 것이 가능한 관능기를 나타낸다.
상기 바인더의 제조에는, 예를 들어 공지된 라디칼 중합법에 의한 방법을 적용할 수 있다. 상기 라디칼 중합법으로 알칼리 가용성 수지를 제조할 때의 온도, 압력, 라디칼 개시제의 종류 및 그 양, 용매의 종류 등의 중합 조건은, 당업자에게 있어서 용이하게 설정 가능하고, 실험적으로 조건을 정할 수 있다.
선 형상의 상기 유기 고분자 중합체로서는, 측쇄에 카르복실산을 갖는 중합체(산성기를 갖는 감광성 수지)가 바람직하다.
측쇄에 카르복실산을 갖는 중합체로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 소59-44615호, 일본 특허 공고 소54-34327호, 일본 특허 공고 소58-12577호, 일본 특허 공고 소54-25957호, 일본 특허 공개 소59-53836호, 일본 특허 공개 소59-71048호의 각 공보에 기재되어 있는 바와 같은 메타크릴산 공중합체, 아크릴산 공중합체, 이타콘산 공중합체, 크로톤산 공중합체, 말레산 공중합체, 부분 에스테르화 말레산 공중합체 등, 및 측쇄에 카르복실산을 갖는 산성 셀룰로오스 유도체, 수산기를 갖는 중합체에 산 무수물을 부가시킨 것 등이며, 또한 측쇄에 (메트)아크릴로일기를 갖는 고분자 중합체도 바람직한 것으로서 들 수 있다.
이들 중에서도, 벤질(메트)아크릴레이트/(메트)아크릴산 공중합체, 벤질(메트)아크릴레이트/(메트)아크릴산/다른 단량체를 포함하는 다원 공중합체가 특히 바람직하다.
또한, 측쇄에 (메트)아크릴로일기를 갖는 고분자 중합체나 (메트)아크릴산/글리시딜(메트)아크릴레이트/다른 단량체를 포함하는 다원 공중합체도 유용한 것으로서 들 수 있다. 해당 중합체는 임의의 양으로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 이외에도, 일본 특허 공개 평7-140654호 공보에 기재된 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트/폴리스틸렌매크로모노머/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트/폴리메틸메타크릴레이트매크로모노머/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 2-히드록시에틸메타크릴레이트/폴리스틸렌매크로모노머/메틸메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 2-히드록시에틸메타크릴레이트/폴리스틸렌매크로모노머/벤질메타크레이트/메타크릴산 공중합체 등을 들 수 있다.
<도전성 중합체>
도전성 중합체로서는, 예를 들어 폴리스티렌술폰산을 포함하는 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT: PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): Poly(styrenesulfonate))을 사용할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 구체예를 실시예로서 설명한다. 또한, 본 발명과의 비교를 위하여, 비교예에 대해서도 함께 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 이하에서의 설명에 있어서, 「부」 또는 「％」의 표시는, 특히 거절이 없는 한, 「질량부」 또는 「질량％」를 나타내는 것으로 한다.
<터치 패널 모듈의 제작>
먼저, (강화)유리 기판 상에, 두께 20nm의 ITO막을 스퍼터링법을 이용하여 성막하고, 이것을 에칭하여, X 방향으로 연장되는 제1 전극 패턴을 형성하였다. 이어서, 제1 전극 패턴 상에, 두께 200nm의 SiO2를 포함하는 층간 절연막을 스퍼터링법을 이용하여 성막하였다. 이어서, 제1 전극 패턴에 Ag 페이스트를 도포 및 소결하고, 제1 전극 패턴과 제어 회로를 리드선을 통하여 접속하였다.
이어서, 도전 필름을 제1 전극 패턴 상(층간 절연막 상)에 점착제층을 개재하여 접합하고, 터치 패널 모듈을 제작하였다. 이 때, 점착제층을 구성하는 점착제로서는, 아크릴계 점착제를 사용하였다. 이하, 도전 필름의 제작에 대하여 설명한다.
(도전 필름의 제작)
<비산 방지 필름의 제작>
(셀룰로오스에스테르 필름A-1의 제작)
<셀룰로오스에스테르 수지>
셀룰로오스에스테르 수지CE-1을 이하의 것으로 한다.
CE-1: 셀룰로오스트리아세테이트
(아세틸기 치환도: 2.91, 중량 평균 분자량(Mw): 30만)
<미립자 분산액1>
실리카 미립자(에어로실R972V 니뽄에어로실(주)제) 11질량부
에탄올 89질량부
이상을 디졸버로 50분간 교반 혼합한 후, 맨튼 고린(Manton-Gaulin)으로 분산을 행하였다.
<미립자 첨가액1>
메틸렌 클로라이드를 넣은 용해 탱크에 충분히 교반하면서, 미립자 분산액1을 천천히 첨가하였다. 또한, 2차 입자의 입경이 소정의 크기가 되도록 아트라이터로 분산을 행하였다. 이것을 니혼세이센(주)제의 파인메트NF로 여과하고, 미립자 첨가액1을 제조하였다.
메틸렌클로라이드 99질량부
미립자 분산액1 5질량부
<주 도프A>
하기 조성의 주 도프A를 제조하였다. 먼저 가압 용해 탱크에 메틸렌클로라이드와 에탄올을 첨가하였다. 다음으로 용제가 들어간 가압 용해 탱크에 셀룰로오스아세테이트를 교반하면서 투입하였다. 이것을 가열하고, 교반하면서, 완전히 용해하였다. 이것을 아즈미로시(주)제의 아즈미로시 No.244를 사용하여 여과하고, 주 도프A를 제조하였다.
메틸렌클로라이드 340질량부
에탄올 64질량부
CE-1(셀룰로오스트리아세테이트) 100질량부
폴리에스테르계 화합물 6질량부
당에스테르 화합물 6질량부
미립자 첨가액1 1질량부
이상을 밀폐 용기에 투입하고, 교반하면서 용해하여 도프를 제조하였다. 계속해서, 무단 벨트 유연 장치를 사용하여, 도프를 온도 33℃, 1500mm 폭으로 스테인리스 벨트 지지체 상에 균일하게 유연하였다. 스테인리스 벨트의 온도는 30℃로 제어하였다.
이어서, 스테인리스 벨트 지지체 상에서, 유연(캐스트)한 필름중의 잔류 용매량이 75％가 될 때까지 용매를 증발시키고, 계속하여 박리 장력 130N/m로, 스테인리스 벨트 지지체 상에서 박리하였다.
박리한 셀룰로오스에스테르 필름을, 160℃의 열을 가하면서 텐터를 사용하여 폭 방향으로 10％ 연신하였다. 연신 개시 시의 잔류 용매는 15％이었다. 계속해서, 건조 존을 다수의 롤로 반송시키면서 건조를 종료시켰다. 건조 온도는 130℃이고, 반송 장력은 100N/m로 하였다. 건조 후, 필름을 1.5m 폭으로 슬릿하고, 필름 양단에 폭 10mm, 높이 10㎛의 널링 가공을 실시하고, 롤 형상으로 권취하여, 건조 막 두께 40㎛의 셀룰로오스에스테르 필름A-1을 얻었다. 권취 길이는 5200m이었다.
셀룰로오스에스테르 필름A-1에 있어서, 면 내 방향의 위상차(리타데이션(Ro))는 2nm이었다. 또한, 상기 리타데이션(Ro)은, 자동 복굴절률계 KOBRA-21ADH(오지게이소쿠기키(주))를 사용하여 측정하였다. 덧붙여서 말하면, 필름의 면 내 방향에서의 리타데이션(Ro)(nm)은 이하의 식에 의해 구해진다.
Ro=(nx-ny)×d
단, d는 필름의 두께(nm), nx는 지상 축방향의 굴절률, ny는 필름 면 내에서 지상축에 직각인 방향의 굴절률이다.
(셀룰로오스에스테르 필름 A-2 내지 A-5의 제작)
표 1에 기재된 바와 같이 막 두께 및 리타데이션(Ro)을 변화시킨 것 이외는, 셀룰로오스에스테르 필름A-1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스에스테르 필름 A-2 내지 A-5를 제작하였다.
Figure 112015036532177-pct00001
(PC 필름A-6의 제작)
온도계, 교반기, 환류 냉각기가 달린 반응기에 이온 교환수 152400부, 25％ 수산화나트륨 수용액 84320부를 넣고, HPLC 분석에서 순도 99.8％의 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌(이하 "비스크레졸플루오렌"이라고 약칭하는 경우가 있음) 34848부, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 9008부(이하 "비스페놀A"라고 약칭하는 경우가 있음) 및 히드로술파이트 88부를 용해한 후, 메틸렌클로라이드 178400부를 첨가하고, 교반하였다. 그리고, 15 내지 25℃에서 포스겐 18248부를, 60분에 걸쳐서 불어 넣었다. 포스겐 흡입 종료 후, p-tert-부틸페놀 177.8부를 메틸렌클로라이드 2640부에 용해한 용액 및 25％ 수산화나트륨 수용액 10560부를 첨가하고, 유화 후, 트리에틸아민 32부를 첨가해서 28 내지 33℃에서 1시간 교반하여 반응을 종료하였다.
반응 종료 후, 생성물을 메틸렌클로라이드로 희석하여 수세한 뒤, 염산산성으로 하여 수세하고, 수상의 도전율이 이온 교환수와 거의 동일해진 시점에서, 메틸렌클로라이드상을 농축, 탈수하여, 폴리카르보네이트 농도가 20％인 용액을 얻었다. 이 용액으로부터 용매를 제거하여 얻은 폴리카르보네이트(공중합체A)는 비스크레졸플루오렌과 비스페놀A의 구성 단위의 비가 몰비로 70:30이었다(중합체 수율 97％). 또한, 이 중합체의 극한 점도는 0.674, 유리 전이 온도(Tg)는 226℃이었다.
에탄올을 4질량부 포함하는, 메틸렌클로라이드와 에탄올 혼합 용매 75질량부에 대하여, 상기 폴리카르보네이트 25질량부를 25℃에서 교반하면서 용해하여, 투명하며 점성 도프를 얻었다. 이 도프를, 건조 공기를 송풍하여 노점을 12℃ 이하로 제어한 100m 스테인리스 벨트 상에 유연하고, 박리하였다. 그 때의 잔류 용매 농도는 35％이었다. 박리성은 양호하며 대전도 적은 점으로부터, 육안 관찰에서는 필름 표면에 박리 단이나 박리 줄무늬 등은 볼 수 없었다. 그 후, 잔류 용매 농도가 2％일 때, 폭 방향으로 2배 연신 처리한 후, 폭을 유지하여 건조시켰다. 그 후, 잔류 용매 농도가 1％ 이하가 될 때까지 건조하고, 폭 1.5m, 건조 막 두께 80㎛의 PC 필름A-6을 얻었다. 권취 길이는 5200m이었다. 또한. PC 필름A-6의 위상차에 대해서는, 상기와 동일한 측정법으로 측정한 결과, 리타데이션(Ro)이 500nm이었다.
(COP 필름A-7의 제작)
<지환식 구조를 갖는 중합체 수지의 합성>
에틸렌 분위기 하에서, 용량 1.6l의 오토클레이브에, 페닐노르보르넨 농도가 20mol/l이고, 총 액량이 640ml가 되도록, 톨루엔과 페닐노르보르넨-톨루엔 용액을 넣었다. 이어서, 메틸알루미녹산(알베멀사제, MAO 20％ 톨루엔 용액)을 Al 기준으로 5.88mmol, 메틸렌(시클로펜타디에닐)(테트라메틸시클로펜타디에닐)지르코늄디클로라이드 1.5㎛ol을 첨가하고, 에틸렌을 도입하여 압력을 0.2MPa로 유지하면서 80℃에서 60분간 반응시켰다.
반응 종료 후, 방냉하면서 에틸렌을 탈압하고, 계 내를 질소로 치환하였다. 그 후, 흡착수 분량을 10질량％로 조정한 실리카(후지시리시아사제, 그레이드: G-3 입경: 50㎛)를 3.0g 첨가해서 1시간 반응시켰다. 그 반응액을, 여과지(5C, 90mm)와 셀라이트(와코쥰야쿠고교사)를 세트한 가압 여과기(어드벤텍도요(주), 형식 KST-90-UH)에 넣고, 질소로 가압 여과하여 중합액을 회수하였다. 그 중합액을 5배 양의 아세톤 내에 소량씩 적하하여 석출시키고, 지환식 구조를 갖는 중합체 수지COP1을 얻었다. COP1의 중량 평균 분자량은 142000이며, 또한 유리 전이 온도는 140℃이었다.
상기에서 합성한 지환식 구조를 갖는 중합체 수지COP1을, 공기를 유통시킨 열풍 건조기를 사용해서 70℃에서 2시간 건조하여 수분을 제거한 후에, 65mmφ의 스크루를 구비한 수지 용융 혼련기를 갖는 T다이식 필름 용융 압출 성형기(T다이 폭 500mm)를 사용하여, 용융 수지 온도 240℃, T다이 온도 240℃의 성형 조건에서, 막 두께 100㎛의 COP 필름을 압출하여 성형하였다.
계속해서, 박리한 COP 필름을, 200℃의 열을 가하면서 텐터를 사용하여 폭 방향으로 90％ 연신하였다. 계속해서, 건조 존을 다수의 롤러로 반송시키면서 건조를 종료시켰다. 건조 온도는 130℃이고, 반송 장력은 100N/m로 하였다. 건조 후, 1.5m 폭으로 슬릿하고, 필름 양단에 폭 10mm, 높이 10㎛의 널링 가공을 실시하고, 롤 형상으로 권취하여, 건조 막 두께 100㎛의 COP 필름A-7을 얻었다. 권취 길이는 5000m이었다. COP 필름A-7의 위상차에 대해서는, 상기와 동일한 측정법으로 측정한 결과, 리타데이션(Ro)이 0nm이었다.
(PET 필름A-8의 제작)
<폴리에스테르A>
테레프탈산 디메틸 100질량부, 에틸렌글리콜 64질량부에 아세트산 칼슘 수화물 0.1질량부를 첨가하고, 통상의 방법에 의해 에스테르 교환 반응을 행하였다. 얻어진 생성물에 5-나트륨술포디(β-히드록시에틸)이소프탈산의 에틸렌글리콜 용액(농도 35질량％) 39질량부(7몰％/전체 디카르복실산 성분), 폴리에틸렌글리콜(수 평균 분자량 3000) 5.8질량부(5질량％/생성한 폴리에스테르), 삼산화안티몬 0.05질량부, 인산 트리메틸에스테르 0.13질량부를 첨가하였다. 계속하여 서서히 승온, 감압하고, 280℃, 40Pa로 중합을 행하여, 폴리에스테르A를 얻었다. 그리고, 이하에 나타내는 방법에 따라서 폴리에스테르A의 고유 점도를 구한 결과, 고유 점도는 0.50dl/g이었다.
고유 점도에 대해서는, 우베로드형 점도계를 사용하여 이하의 수순으로 산출하였다. 질량비가 약 55:45(유하 시간 42.0±0.1초로 조정)인 페놀과 1,1,2,2-테트라클로로에탄의 혼합 용매를 사용하여, 샘플을 녹여서 농도 0.2, 0.6, 1.0(g/dl)인 용액(온도 20℃)을 제조하였다. 우베로드형 점도계에 의해, 각각의 농도(C)에서의 비점도(ηsp)를 구하고, 식[ηsp/C]를 농도 0으로 외삽(C→0)하고, 고유 점도[η]를 구하였다. 고유 점도[η]의 단위는 dl/g이다.
상기 폴리에스테르A의 펠릿을 150℃에서 8시간 진공 건조한 후, 압출기를 사용하여 285℃에서 용융 압출하고, 30℃의 냉각 드럼 상에 정전 인가하면서 밀착시키고, 냉각 고화시켜 미연신 시트를 얻었다. 이 미연신 시트를, 롤러식 세로 연신기를 사용하여, 90℃에서 세로 방향으로 2.0배 연신하였다. 표리면의 온도차는 5℃ 이내이었다.
얻어진 1축 연신 필름을 텐터식 가로 연신기를 사용하여, 100℃에서 가로 방향으로 1.2배 연신하였다. 계속해서, 70℃에서 2초간 열처리하고, 또한 제1 열 고정 존 150℃에서 10초간 열 고정하고, 제2 열 고정 존 180℃에서 15초간 열 고정하여, 계속해서 160℃에서 폭 방향으로 2％ 이완 처리하여 권취하고, 폭 1.5m, 건조 막 두께 100㎛의 PET 필름A-8을 제작하였다. 권취 길이는 5000m이었다. PET 필름A-8의 위상차에 대해서는, 상기와 동일한 측정법으로 측정한 결과, 리타데이션(Ro)이 3000nm이었다.
이상에서 제작한 셀룰로오스에스테르 필름, COP 필름, PC 필름 및 PET 필름을 도전 필름의 비산 방지 필름으로서 사용하였다.
(하드 코팅 필름의 제작)
상기 제작한 셀룰로오스에스테르 필름A-5, PC 필름A-6, PET 필름A-8 상에, 하드 코팅층 조성물을 구멍 직경 0.4㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과한 것을, 마이크로그라비아 코터를 사용하여 도포하였다. 그리고, 항률 건조 구간 온도 95℃, 감율 건조 구간 온도 95℃에서 건조한 후, 자외선 램프를 사용하여, 조사부의 조도가 100mW/cm2이고, 조사량을 0.1J/cm2로 하여 도포층을 경화시키고, 드라이 막 두께 3㎛의 하드 코팅층을 형성하였다. 그리고, 형성 후의 필름을 권취하여, 롤 형상의 하드 코팅 필름으로 하였다. 또한, 하드 코팅층은, 도전층으로서, 후술하는 ITO 도전막을 형성하는 경우만 제작하였다.
(도전층의 형성)
<은 나노와이어>
일본 특허 공표 제2009-505358호 공보의 예1(은 나노와이어의 합성)에 개시되어 있는 방법으로 은 나노와이어를 얻었다. 즉, 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 존재 하에서, 에틸렌글리콜에 용해되는 황산 은의 환원에 의해, 은 나노와이어를 합성하였다. 또한, 폴리올(다가 알코올)의 환원력에 의해, 금속 이온을 환원하고, 나노 사이즈의 금속 입자를 석출시키는 방법은, 폴리올 방법이라고도 불린다.
계속해서, 일본 특허 공표 제2009-505358호 공보의 예8(나노와이어 분산)에 개시되어 있는 방법으로 은 나노와이어 분산 도액을 얻었다. 즉, 약 0.08％wt.의 HPMC(히드록시프로필메틸셀룰로오스), 약 0.36％wt.의 은 나노와이어, 약 0.005％wt.의 Zonyl(등록 상표) FSO-100 및 약 99.555％wt.의 물을 혼합하여, 은 나노와이어 분산 도액을 얻었다. 이 은 나노와이어 분산 도액을 마츠오산교(주)제의 바 코터를 사용하여 셀룰로오스에스테르 필름 상에 도포하고, 120℃에서 2분간 건조하여, 은 나노와이어 도막을 설치하였다.
<구리 나노와이어>
일본 특허 공개 제2002-266007호 공보에 기재된 방법으로 구리 나노와이어를 제작하였다. 즉, 쌍두형 펩티드 지질 0.1밀리몰을 샘플 병에 넣고, 이것에 2배 당량의 수산화나트륨 8.0mg(0.20밀리몰)을 포함하는 증류수 100ml를 첨가하고, 초음파 조사(버스형)를 실시함으로써 쌍두형 펩티드 지질을 용해시켰다. 이 수용액을 핫 교반기 상에 있어서, 격렬하게 교반하면서, 상온에서 유지해 두고, 이것에 0.1몰/리터의 아세트산 구리(II)를 1ml 첨가하였다. 그러자, 서서히 용액이 흐려지고, 청색의 콜로이드 상태의 분산액이 형성되었다.
이어서, 이 청색 콜로이드 상태의 분산액을 상온, 대기중에서 교반해 두고, 5밀리몰/리터의 수소화붕소나트륨 수용액 100ml(0.5밀리몰)를 첨가하였다. 그러자, 용액이 곧 흑갈색화되고, 약 6시간 후에 암회색의 면 형상 침전이 발생하였다. 면 형상 침전을 투과형 전자 현미경으로 관찰하고, 직경이 수십 내지 수백 나노미터인 구상 구조체와, 구리 나노와이어의 형성을 확인하였다. 투과형 전자 현미경 사진으로부터, 구리 나노와이어의 평균 직경은 10 내지 20nm이며, 평균 길이는 1 내지 10㎛ 또는 그 이상인 것을 알 수 있었다.
<ITO 도전막>
조성 In2O2/SnO2=90/10의 인듐·주석 산화물 타깃을 사용하여, 진공도 10-4Torr로, 아르곤/산소 혼합 가스 도입 하, 스퍼터링법으로, 하드 코팅 필름 상에, 두께 250nm의 ITO 도전성 박막을 설치하였다.
<편광판의 제작>
이어서, 표시 패널의 편광판의 제작에 대하여 설명한다. 편광판은, 편광자로서의 편광막의 한쪽 면에 표면 보호 필름을 접합하고, 다른 쪽 면에 이면 보호 필름을 접합함으로써 제작된다. 먼저, 표면 보호 필름 및 이면 보호 필름의 제작에 대하여 설명한다.
(표면 보호 필름의 제작)
<셀룰로오스에스테르 필름의 제작>
표 1에 기재된 바와 같이 막 두께 및 리타데이션(Ro)을 변화시킨 것 이외는, 셀룰로오스에스테르 필름A-1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스에스테르 필름 B-1 내지 B-5, B-7 내지 B-8을 제작하였다.
<아크릴 필름의 제작>
이하의 방법으로, 아크릴 필름B-6을 제작하였다. 또한, 아크릴 필름B-6에는, 가소제를 함유시키지 않았다.
(아크릴 필름의 제조)
락톤환 단위를 포함하는 하기 아크릴 수지의 제조를 행하였다. 즉, 일본 특허 공개 제2008-9378호 공보의 단락 〔0222〕 내지 〔0224〕의 제조예1에 따라, 메타크릴산 메틸 7500g, 2-(히드록시메틸)아크릴산 메틸 2500g으로부터 합성하여, 락톤화율 98％, Tg=134℃인 아크릴 수지를 얻었다.
(아크릴 필름의 제막)
제조한 상기 아크릴 수지를 90℃의 진공 건조기로 건조하여 함수율을 0.03％ 이하로 한 후, 안정제(이르가녹스1010(시바가이기(주)제)) 0.3중량％를 첨가하고, 230℃에서 질소 기류중 하, 벤트가 달린 2축 혼련 압출기를 사용하여, 수중에 압출하고 스트랜드 형상으로 한 후, 재단하여, 직경 3mm, 길이 5mm의 펠릿을 얻었다.
이들 펠릿을 90℃의 진공 건조기로 건조하고, 함수율을 0.03％ 이하로 한 후, 1축 혼련 압출기를 사용하여, 공급부 210℃, 압축부 230℃, 계량부 230℃에서 혼련하고, 행거코트다이로부터 압출하였다. 이 때, 압출기와 다이의 사이에 300메쉬의 스크린 필터, 기어 펌프, 여과 정밀도 7㎛의 리프디스크 필터를 이 순서대로 배치하고, 이들을 멜트 배관으로 연결하였다. 또한, 스태틱 믹서를 다이 직전의 멜트 배관 내에 설치하였다.
이 후, 3연의 캐스트 롤 상에 멜트(용융 수지)를 압출하였다. 이 때, 최상류측의 캐스트 롤(냉각 롤)에 터치 롤을 접촉시켰다. 터치 롤은 일본 특허 공개 평11-235747호 공보의 실시예1에 기재된 것(이중 억제 롤이라고 기재된 것, 단 박육 금속 외통 두께는 2mm로 함)을 사용하였다. 또한, 냉각 롤을 포함하는 3연의 캐스트 롤의 온도는, 상류부터 순서대로, 터치 롤 온도 +3℃, 터치 롤 온도 -2℃, 터치 롤 온도 -7℃로 하였다.
이 후, 권취 직전에 양단(전체 폭의 각 5cm)을 트리밍한 후, 양단에 폭 10mm, 높이 20㎛의 두께 공정 가공(널링)을 실시하였다. 또한, 제막 폭 1.5m로 하고, 제막 속도 30m/분으로 3000m 권취하였다. 제막 후의 미연신 필름의 두께는 40㎛로 하였다.
(이면 보호 필름의 제작)
<아크릴 필름의 제작>
표 1에 기재된 바와 같이 막 두께를 변화시킨 것 이외는, 아크릴 필름B-6과 마찬가지로 하여, 아크릴 필름 C-1, C-4, C-8을 제작하였다.
<COP 필름의 제작>
표 1에 기재된 바와 같이 막 두께를 변화시킨 것 이외는, COP 필름A-7과 마찬가지로 하여, COP 필름 C-2, C-3, C-6, C-7을 제작하였다.
<셀룰로오스에스테르 필름의 제작>
표 1에 기재된 바와 같이 막 두께 및 리타데이션(Ro)을 변화시킨 것 이외는, 셀룰로오스에스테르 필름A-1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스에스테르 필름C-5를 제작하였다.
(편광자의 제작)
비누화도 99.95몰％, 중합도 2400의 폴리비닐알코올(이하, PVA라고 약기함) 100질량부에, 글리세린 10질량부 및 물 170질량부를 함침시킨 것을 용융 혼련하고, 탈포한 후, T다이로부터 금속 롤 상에 용융 압출, 제막하였다. 그 후, 건조·열처리하여 PVA 필름을 얻었다.
얻어진 PVA 필름은, 평균 두께가 25㎛, 수분율이 4.4％, 필름 폭이 3m이었다. 이어서, 얻어진 PVA 필름을, 예비 팽윤, 염색, 습식법에 의한 1축 연신, 고정 처리, 건조, 열처리의 순서로, 연속적으로 처리하여, 편광자로서의 편광막을 제작하였다. 즉, PVA 필름을 온도 30℃의 수중에 30초간 침지하여 예비 팽윤하고, 요오드 농도 0.4g/리터, 요오드화 칼륨 농도 40g/리터의 온도 35℃의 수용액 내에 3분간 침지하였다. 계속해서, 붕산 농도 4％의 50℃의 수용액 내에서 필름에 걸리는 장력이 700N/m인 조건 하에서, 6배로 1축 연신을 행하고, 요오드화 칼륨 농도 40g/리터, 붕산 농도 40g/리터, 염화아연 농도 10g/리터의 온도 30℃의 수용액 내에 5분간 침지하여 고정 처리를 행하였다. 그 후, PVA 필름을 취출하고, 온도 40℃에서 열풍 건조하고, 또한 온도 100℃에서 5분간 열처리를 행하였다. 얻어진 편광막은, 평균 두께가 13㎛, 편광 성능에 대해서는 투과율이 43.0％, 편광도가 99.5％, 2색성 비가 40.1이었다
(편광자에의 필름의 UV 접착)
두께 25㎛의 요오드가 흡착 배향된 폴리비닐알코올계 필름(PVA 필름)의 양면에, 자외선 경화형 접착제로서의 에폭시 수지 조성물을 개재하여, 표면 보호 필름과 이면 보호 필름을 닙 롤에 의해 중첩하였다.
이어서, 자외선 조사 장치(GS-YUASA사제)에 구비된 자외선 램프인 EHAN1700NAL 고압 수은 램프 2등으로부터, 편광판에 자외선을 조사하여, 상기의 접착제를 경화시켰다. 이 때, 편광판의 표면 보호 필름측의 면을, 23℃의 냉각 롤의 외주면에 밀착시키면서, 조사되는 자외선 내에 있어서, 길이 방향으로 600N의 장력 하에서 라인 속도 11m/분으로 편광판을 통과시켰다. 그 때의 자외선 적산 광량은, 110mJ/cm2이었다. 또한, 자외선의 적산 광량은, 파장 영역 280 내지 320nm의 UVB 영역에서의 조사를 기초로 계측하였다.
<터치 패널이 달린 표시 장치의 조립>
터치 패널의 전극층측과, 액정 표시 장치의 편광판측을, 점착제층을 개재하여 접합하고, 터치 패널이 달린 액정 표시 장치를 구성하였다.
보다 구체적으로는, 액정 표시 장치의 편광판의 보호 필름의 표면에, 점착제로서, 소니케미칼&인포메이션 디바이스사제의 SVR1240을 도포하고, 도포한 점착제를 통하여, 액정 표시 장치와 터치 패널을 접합하였다. 그리고, 점착제의 일부분에 자외선을 조사하여 양자를 임시 고정하였다. 그 후, 계면에 기포가 발생하지 않았는지를 검사한 후, 점착제의 전체에 자외선을 조사하여 완전히 경화시켰다.
실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 6에 따른 터치 패널이 달린 액정 표시 장치에서의 도전 필름, 표면 보호 필름, 이면 보호 필름의 조합은, 표 1에 기재된 바와 같다.
<터치 패널이 달린 표시 장치의 평가>
(1)표시 불균일의 평가
제작한 터치 패널이 달린 표시 장치를, 60℃, 90％의 환경 하에서 120h 계속하여 흑색 표시하고, 그 때의 표시 상태를 관찰하였다. 이 때의 평가 기준은, 이하와 같다.
○: 번쩍임·흰 반점 모양의 얼룩 모두 발생하지 않음
△: 흰 반점 모양의 얼룩이 발생함
×: 표면의 번쩍임이 발생함
(2)PVA 배향성의 평가
제작한 터치 패널이 달린 표시 장치에 대해서, 시야각 특성 측정 장치 EZContrast(ELDIM사제)를 사용하여, 콘트라스트 평가를 행하였다. 이 때의 평가 기준은, 이하와 같다.
○: 콘트라스트가 100％임
△: 콘트라스트 저하량이 5％ 미만임
×: 콘트라스트 저하량이 5％ 이상임
(3)편광자 열화에 대해서
제작한 터치 패널이 달린 표시 장치를, 60℃, 90％의 환경 하에 500h 정치시킨 후, 흑색 표시의 상태를 관찰하였다. 이 때의 평가 기준은, 이하와 같다.
○: 표시가 흑색임(불그스름하지 않음)
△: 조금 불그스름함
×: 표시가 붉은 빛을 띠고 있음
[평가 결과]
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure 112015036532177-pct00002
편광판의 이면 보호 필름이 셀룰로오스에스테르를 포함하는 비교예 1에서는, 흑색 표시 시에 백색 반점의 표시 불균일이 발생한 데 비해, 이면 보호 필름이 COP나 PMMA를 포함하는 실시예 1 내지 4, 비교예 2 내지 6에서는, 표시 불균일은 발생하지 않았다. 이것은, COP나 PMMA는, 투습도 200g/m2/24h 이하이고, 셀룰로오스에스테르(투습도 800g/m2/24h 이상)에 비하여 수분의 투과를 억제할 수 있으므로, 이면 보호 필름의 위상차(리타데이션(Ro))가 상기의 수분에 의해 변동되는 것을 억제할 수 있어, 흑색 표시 시라도 백색 반점이 발생하지 않은 것으로 생각된다.
또한, 표면 보호 필름에 가소제가 포함되어 있지 않은 비교예 2, 및 표면 보호 필름에 가소제가 포함되어 있어도, 그 가소제가 편광자측에 많이 편재되는(터치 패널측에 적게 편재되는) 비교예 6에서는, 편광자의 배향 혼란으로 인한 콘트라스트 저하가 발생하였다. 이에 반해, 표면 보호 필름에 포함되는 가소제가 편광자측에 적게 편재되는 실시예 1 내지 4, 비교예 1, 3 내지 5에서는, 편광자의 배향 혼란으로 인한 콘트라스트 저하가 발생하지 않았다. 이것은, 편광자에 대한 표면 보호 필름의 UV 접착 시에서의 접착제의 경화 수축이 표면 보호 필름(셀룰로오스에스테르 필름)에서의 가소제가 적은 측의 면(보다 단단한 측의 면)에 의해 억제되는 결과, 편광자의 배향 혼란이 억제되었기 때문이라고 생각된다.
또한, 도전 필름의 비산 방지 필름, 편광판의 표면 보호 필름 중 적어도 한쪽이, 투습도가 높은 광학 필름(PC, PMMA, COP, PET)인 비교예 2 내지 5에서는, 편광자의 열화가 발생하였고, 비산 방지 필름 및 표면 보호 필름의 양쪽이, 흡습성 및 투습성이 높은 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하고 있는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1, 6에서는, 편광자의 열화가 적다. 이것은, 수계 도포에 의해 형성되는 도전층 및 편광자(PVA)의 수분이, 상기 양쪽의 셀룰로오스에스테르 필름에서 포획되고, 이에 의해, 편광자가 상기 수분으로 열화되는 것을 억제할 수 있기 때문이라고 생각된다. 특히, 표면 보호 필름의 셀룰로오스에스테르 필름은, 두께가 15 내지 30㎛로 박형이므로, 편광자로부터 표면 보호 필름을 통하여 비산 방지 필름에 물이 빠져나가기 쉬워져서, 편광자의 수분으로 인한 열화가 확실하게 억제되어 있다고 생각된다.
이상으로부터, 실시예 1 내지 4의 구성에 따르면, 이면 보호 필름의 위상차 변동으로 인한 표시 불균일, UV 조사 시의 경화 수축으로 인한 PVA 배향의 혼란(콘트라스트 저하), 및 수분으로 인한 편광자의 열화를 모두 억제할 수 있다고 할 수 있다.
또한, 상기의 실시예와는 별도로, 유리 기판 상에 전극층을 1층 형성한 터치 패널A와, 유리 기판 상에 전극층을 2층(X 방향, Y 방향의 각 전극 패턴) 형성한 터치 패널B에 있어서, 유리 기판의 커팅을 행하여, 전극층의 단선에 의한 수율을 조사한 바, 전극층의 층수가 적은만큼, 터치 패널A 쪽이 수율이 양호하고(전극층의 단선으로 인한 불량품의 발생률이 적고), 터치 패널의 생산성이 높은 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예에서는, 표시 패널로서 액정 표시 패널(LCD)을 사용하고 있지만, OLED를 사용한 경우에도 마찬가지의 결과가 얻어지는 것으로 생각된다. 즉, 표시 패널은 LCD이어도 되고, OLED이어도 된다. 또한, OLED를 사용할 경우, 편광자에 대하여 OLED측에 위치하는 이면 보호 필름은, 1/4 파장판으로 구성되어도 된다. 또한, OLED의 TFT 기판은, 필름 등의 수지 기판으로 구성되어도 된다.
본 발명은, 유리 기판 상에 전극층을 갖는 터치 패널과, 표시 패널 상에 편광판을 갖는 표시 장치를, 점착제층을 개재하여 접합한 터치 패널이 달린 표시 장치에 이용 가능하다.
1 : 표시 패널
2 : 편광판
3 : 편광자
4 : 필름
4a : 필름 기재(표면 보호 필름, 셀룰로오스에스테르 필름)
4b : 하드 코팅층
5 : 필름(이면 보호 필름)
10 : 표시 장치
20 : 터치 패널
21 : 유리 기판
22 : 전극 패턴(전극층)
24 : 도전 필름
25 : 비산 방지 필름
26 : 도전층
30 : 점착제층

Claims (5)

  1. 유리 기판 상에 전극층을 갖는 터치 패널의 상기 전극층측과, 표시 패널 상에 편광판을 갖는 표시 장치의 상기 편광판측을, 점착제층을 개재하여 접합한 터치 패널이 달린 표시 장치이며,
    상기 터치 패널의 상기 전극층은 1층으로 구성되고, 상기 전극층 상에는 도전 필름이 접합되어 있고,
    상기 도전 필름은, 셀룰로오스에스테르 필름을 포함하는, 상기 유리 기판의 비산을 방지하기 위한 비산 방지 필름과, 상기 비산 방지 필름에 대하여 상기 전극층과는 반대측에, 도전 재료의 수계 도포에 의해 형성되는 도전층을 갖고 있으며,
    상기 편광판은, 편광자와, 상기 편광자의 상기 터치 패널측에 자외선 경화형의 접착제를 통하여 접착되는 표면 보호 필름과, 상기 편광자의 상기 표시 패널측에 자외선 경화형의 접착제를 통하여 접착되는 이면 보호 필름을 구비하고 있고,
    상기 이면 보호 필름은, 투습도가 0.1g/m2/24h 이상이고 200g/m2/24h 이하인 광학 필름이며,
    상기 표면 보호 필름은, 가소제를 갖는 두께 15 내지 30㎛의 셀룰로오스에스테르 필름이며, 상기 가소제가 해당 필름의 두께 방향에 있어서 많이 편재되는 측과는 반대측의 면을 통해, 상기 편광자와 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 패널이 달린 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광판은, 상기 표면 보호 필름에 대하여 상기 편광자와는 반대측에 하드 코팅층을 또한 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 터치 패널이 달린 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전 재료는, 도전 섬유인 것을 특징으로 하는, 터치 패널이 달린 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도전 섬유는, 금속 나노와이어인 것을 특징으로 하는, 터치 패널이 달린 표시 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이면 보호 필름인 상기 광학 필름은, 아크릴, 환상 폴리올레핀, 폴리카르보네이트 중 어느 하나의 수지를 포함하는 필름인 것을 특징으로 하는, 터치 패널이 달린 표시 장치.
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