KR101447015B1

KR101447015B1 - 편광판 보호 필름, 편광판, 및 저항막식 터치 패널

Info

Publication number: KR101447015B1
Application number: KR1020097011975A
Authority: KR
Inventors: 토모코 하네; 요시노리 이시이
Original assignee: 군제 가부시키가이샤
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: KR20090101443A; WO2008078812A1; CN101568862A; US20100321779A1; JP5366557B2; JPWO2008078812A1

Abstract

본 발명은 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 실란 커플링제 층을 형성하여 이루어진 편광판 보호 필름, 편광자의 일면 또는 양면에, 상기 보호 필름을 그의 이소시아네이트계 실란 커플링제 층을 개입시켜, 적층하여 이루어진 편광판, 및 상기 편광판을 이용한 저항막식 터치 패널을 제공하는 것이다.

환상 올레핀계 수지, 실란 커플링제, 편광판. 필름

Description

편광판 보호 필름, 편광판, 및 저항막식 터치 패널 {Polarizing plate protective film, polarizing plate and resistive touch panel}

본 발명은 편광판 보호 필름, 이 보호 필름을 이용한 편광판, 및 이 편광판을 이용한 저항막식 터치 패널에 관한 것이다.

편광판은 액정표시장치(LCD), 전계 발광 표시장치(ELD), 플라스마 디스플레이 등의 화상 표시장치의 형성에 이용되는 부재(部材)이며, 편광자(편광 필름)가 적어도 일면에 보호 필름을 접착하여 이루어진 것이다.

종래, 편광판으로서는 트리아세틸셀룰로스(이하,「TAC」) 필름을 편광자의 보호 필름에 이용한, TAC 필름/편광자/TAC 필름의 층 구조의 것이 일반적이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

그렇지만, 이 편광판에는 통상, TAC 필름을 편광자와 접착시키기 위해, 상기 필름의 표면을 비누화 처리하고, 상기 처리 후 건조시킨 후에, 접착제로서 폴리비 닐 알코올 수용액을 이용하여, 편광자와 접착시킨다고 하는 번잡한 제조 공정을 필요로 하는 문제가 있다. 또, TAC 필름은 흡수성이나 투습성이 높기 때문에, 고온 고습의 환경하에서는 단기간, 편광도의 저하, 색상 변화, 직교 니콜(Nicols) 상태에서의 누광 및 편광판의 큰 치수 변화 등을 일으킨다고 하는 문제도 있었다.

TAC 필름 이외의 필름으로서, 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴계 폴리머 등을 편광자의 보호 필름으로서 이용하려고 하는 시도는 있지만, 필름과 편광자와의 첩합(貼合)이 곤란하고, 실용화되어 있지 않은 것이 현상이다.

또, 근년, 자동차 내비게이션 등의 입력 디바이스로서 표면에 편광판을 배치한 저항막식의 저반사 터치 패널이 적용되고 있지만, 차재(車載) 환경의 가혹한 고온 고습 환경하에서의 편광판 치수 변화가 터치 패널에 불편을 발생시키는 원인이 될 가능성이 있다.

[특허문헌 1] 일본특허공개 2006-227604

발명이 해결하려고 하는 과제

본 발명의 목적은 고온 다습의 환경에서도, 편광도의 저하나 치수 변화 등을 일으키지 않는 편광판 보호 필름, 이 필름을 이용한 편광판, 및 이 편광판을 이용한 저항막식 터치 패널을 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는 상기 과제를 달성하기 위하여 열심히 연구했다. 그 결과, 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 실란 커플링제 층을 형성하여 이루어진 편광판 보호 필름에 의하면, 번잡한 공정을 실시하는 일 없이, 편광자에 용이하게 접착할 수가 있는 것, 이 보호 필름을 이용해 수득한 편광판은 고온 다습의 환경에서도, 편광도의 저하나 편광판의 치수 변화 등을 일으키기 어려운 것 등을 찾아냈다.

또, 근년, 편광판이 LCD나 터치 패널에 사용될 때, 편광판에 위상차 기능을 부여하고, 원형 편광판으로 하는 것이 요구되기 때문에, 환상 올레핀계 수지 필름을 연신 가공하여 이루어진 위상차 필름을 이용하는 것으로, 보다 바람직하게는 LCD나 터치 패널 용도에 사용할 수 있는 편광판을 구출할 수 있다는 것을 찾아냈다. 편광판에 위상차 기능을 부여하는 의미는, LCD 용도의 경우는 광학 보상이며, 터치 패널 용도의 경우는 터치 패널의 내부 구조로부터의 반사광을 없게 하는 점에 있다. 이러한 효과에 의해, 이른바 원형 편광 터치 패널에 매우 적합하게 이용되는 것이다. 종래는 편광판에 또 위상차 필름을 적층하는 것으로 이 효과를 얻고 있었지만, 편광판 보호 필름으로서 위상차 필름을 이용하는 것으로, 박형화와 비용 절감이 도모된다.

본 발명자는 이와 같은 지견에 근거하여 더욱 여러 가지 검토를 거듭하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은, 이하의 편광판 보호 필름, 이 필름을 이용한 편광판 및 이 편광판을 이용한 저항막식 터치 패널을 제공하는 것이다.

1. 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 실란 커플링제 층을 형성하여 이루어진 편광판 보호 필름.

2. 항 1 에 있어서, 실란 커플링제는 이소시아네이트계 실란 커플링제인 편광판 보호 필름.

3. 항 1 에 있어서, 환상 올레핀계 수지 필름이 연신 가공에 의해 위상차가 부여된 위상차 필름인 편광판 보호 필름.

4. 편광자의 일면 또는 양면에, 상기 항 1 에 기재된 보호 필름을, 그의 이소시아네이트계 실란 커플링제 층을 개입시켜, 적층하여 이루어진 편광판.

5. 항 4 에 있어서, 편광자가 폴리비닐 알코올계 폴리머로부터 이루어진 필름에 옥소 또는 2색성 염료를 흡착시킨 편광 필름인 편광판.

6. 항 4 에 있어서, 보호 필름과 편광자가 폴리비닐 알코올 수용액으로부터 이루어진 수성 접착제를 이용하여 접착되어 있는 편광판.

7. 항 4 에 기재된 편광판을 이용한 저항막식 터치 패널.

편광판 보호 필름

본 발명의 편광판 보호 필름은 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에 실란 커플링제 층을 형성하여 이루어진 것이다.

환상 올레핀계 수지

보호 필름을 구성하는 환상 올레핀계 수지 필름으로서는, 환상 올레핀계 수지를 주성분으로 하는 필름을 사용할 수 있다. 환상 올레핀계 수지 필름은 흡수율 및 투습도가 낮고, 광탄성 계수가 작기 때문에, 고온 다습의 환경 하에서도, 편광도의 저하, 색상 변화, 직교 니콜(Nicols) 상태에서의 누광(漏光) 등을 일으키기 어렵고, 또 광선 투과율이 높은 등의 편광판용 보호 필름으로서 필요한 여러 가지 물성도 겸비하고 있다.

본 발명에서 이용하는 환상 올레핀계 수지로서는, 예를 들면, (a) 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀과 하기 화학식(I) 또는 (II)로 표시되는 환상 올레핀과의 랜덤 공중합체, (b) 하기의 화학식(I) 또는 (II)로 표시되는 환상 올레핀의 개환 중합체 또는 개환 공중합체, (c) 상기 (b)의 개환 중합체 또는 개환 공중합체의 수소화물 등을 들 수 있다.

(식 중, n는 0 또는 1이며, m는 0 또는 양의 정수이며, q는 0 또는 1이며, R¹~R¹⁸ 및 R^a 및 R^b는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 할로겐으로 치환될 수 있는 탄화수소기이며, R¹⁵~R¹⁸는 서로 결합하여 단환 또는 다환을 형성하고 있어도 좋고, 한편 상기 단환 또는 다환은 이중 결합을 가지고 있어도 좋고, 또 R1⁵ 와 R¹⁶ 로, 또는 R¹⁷와 R¹⁸ 로 알킬리덴기를 형성하고 있어도 좋음).

상기 화학식(I)의 환상 올레핀으로서는, 예를 들면 노르보르넨, 테트라시클로도데센 등이 바람직하다.

(식 중, p 및 q는 0 또는 양의 정수이며, m 및 n는 0, 1 또는 2이며, R¹~R¹⁹는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 할로겐으로 치환될 수 있는 탄화수소기 또는 알콕시기이며, R⁹ 또는 R¹⁰가 결합하고 있는 탄소 원자와, R¹³가 결합하고 있는 탄소 원자 또는 R¹¹가 결합하고 있는 탄소 원자와는 직접 또는 탄소수 1~3의 알킬렌기를 개입시켜 결합할 수 있고, 또 n=m=0 때 R¹⁵ 와 R¹² 또는 R¹⁵ 와 R¹⁹와는 서로 결합하여 단환 또는 다환의 방향족환을 형성할 수 있음).

또, 환상 올레핀계 수지로서는, 상기(a)~(c)의 환상 올레핀계 수지를, α,β-불포화 카르본산 및/또는 그 유도체, 스티렌계 탄화수소, 올레핀계 불포화 결합 및 가수분해 가능한 기를 가지는 유기 규소 화합물, 불포화 에폭시 단량체 등을 이용해 변성시켜 수득한 유도체 등도 사용할 수 있다.

환상 올레핀계 수지로서는, 시판품을 사용할 수가 있다. 시판품으로서는, 예를 들면, 일본 제온사제, 상품명 「ZEONOR」, 「ZEONEX」; JSR 사제, 상품명 「ARTON」; 미츠이 화학사제, 상품명 「APEL」; Topas Adｖanced Polymers 사제, 상품명 「TOPAS」 등을 들 수가 있다.

본 발명에서 사용하는 환상 올레핀계 수지는, 클로로포름을 용매로서 이용하여, 겔투과 크로마토그래프(GPC) 법으로 측정한 수평균 분자량이 통상 30,000~100,000 정도인 것이 바람직하고, 30,000~80,000 정도인 것이 보다 바람직하고, 35,000~65,000 정도인 것이 더욱 바람직하다. 상기 수평균 분자량이 30,000 미만이 되면, 물리적 강도가 저하하고, 100,000을 넘으면, 성형 때의 조작성이 나빠진다.

본 발명에서 사용하는 환상 올레핀계 수지의 흡수율(23℃／24시간)은 통상 0.005~0.1% 정도인 것이 바람직하다. 흡수율이 0.1%를 넘으면, 편광판의 내구성을 향상시키는 효과가 저하한다.

본 발명에서 사용하는 환상 올레핀계 수지의 굴절률은 통상 1.49~1.55 정도이며, 광선 투과율은 93.0~90.8% 정도이다.

또, 본 발명에서 사용하는 환상 올레핀계 수지의 광탄성 계수는 통상 -50 ~ +100(×10^-12Pa^-1) 정도이다.

환상 올레핀계 수지에는, 자외선 흡수제, 무기나 유기의 안티 블로킹제, 윤활제, 정전기 방지제, 안정제 등 각종 공지의 첨가제를 목적에 따라 첨가할 수 있다.

환상 올레핀계 수지로부터 필름을 얻는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 용액 유연(流延)법, 압출법, 캘린더법 등을 예시할 수 있다.

용액 유연법에서 이용하는 용제로서는, 시클로헥산, 시클로헥센 등의 지환식 탄화수소 및 이의 유도체; 톨루엔, 크실렌, 에틸 벤젠 등의 방향족 탄화수소 및 이의 유도체 등을 예시할 수 있다.

환상 올레핀계 수지 필름의 두께는, 편광판용 보호 필름으로서 기능하는 두께인 한, 한정되지 않는다. 통상, 5~150㎛ 정도인 것이 바람직하고, 10~100㎛ 정도인 것이 보다 바람직하고, 20~60㎛ 정도인 것이 더욱 바람직하다. 두께가 5㎛ 미만이면, 강도가 부족하여 취급성이 저하한다.

실란 커플링제

본 발명의 보호 필름은 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에 실란 커플링제 층이 형성되어 있다. 보호 필름의 표면에 형성되는 실란 커플링제 층은 습기에 의한 경화 반응을 일으키지만, 이 반응에 의해 편광자에 함유되는 옥소 착체나 2색성 염료에 화학적 장해를 주지 않고, 이 반응에 의해, 폴리비닐 알코올 수용액 등의 수성 접착제와의 접착력을 향상시키는 작용을 발휘한다고 하는 이점을 얻을 수 있다.

이 실란 커플링제 층은 상기 커플링제를, 필요에 따라서, 유기용제 및/또는 물로 희석해 얻을 수 있는 도포액을 도포, 건조하는 것으로써, 용이하게 형성할 수 있다. 사용할 수 있는 유기용제로서는 예를 들면, 이소프로필 알코올, 에틸 알코올 등의 알코올류; 시클로헥산 등의 탄화수소류 등을 들 수 있다. 이 도포액에 있어서의 실란 커플링제의 농도로서는 통상, 0.1~100 체적% 정도가 바람직하고, 1~5 체적% 정도가 보다 바람직하다.

실란 커플링제의 도포에 즈음하여, 미리, 환상 올레핀계 수지의 필름 표면의 젖음성 및 접착성을 향상시키기 위해서, 프레임 처리, UV조사 처리, 코로나 방전 처리, 플라스마 처리, 이트로(ITRO) 처리, 프라이머 처리, 화학 약품 처리 등의 표면 개질 처리를 실시해도 좋다. 코로나 방전 처리 및 UV조사 처리는 공기중, 질소 가스중, 희가스중 등에서 실시할 수 있다.

실란 커플링제로서는 이소시아네이트계 실란 커플링제, 아민계 실란 커플링제 등을 사용할 수 있다.

아민계 실란 커플링제로서는 예를 들면, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸부틸리덴) 프로필 아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

이소시아네이트계 실란 커플링제로서는 하기의 화학식(3)으로 표시되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

화학식 3 에 있어서, R²⁰ 및 R²¹는 동종 또는 이종의 치환 또는 비치환 1가 탄화수소기이며, 탄소수 1~12, 특히 1~6의 것이 바람직하다. 이러한 1가 탄화수소기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 등의 알킬기; 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 비닐기, 아릴기 등의 알케닐기; 페닐기, 트릴기 등의 아릴기; 및 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부를 할로겐 원자, 시아노기 등으로 치환한 클로로메틸기, 트리플루오르 프로필기, 시아노에틸기 등을 들 수 있다. 더욱, R²⁰ 및 R²¹로서는 메톡시 메틸기, 에톡시 메틸기, 메톡시 에틸기 등의 C₁ _-10 알콕시 치환 C_1-10 알킬기, 페닐 에틸기 등의 C₇ _-20 아랄킬기 등을 들 수 있다. OR⁴로 표시되는 가수분해성 기로서는 C₁ _-10 알콕시기, C₂ _-10 알케닐 옥시기, C₆ _-16 아릴옥시기, C₁ _-10 알콕시 치환 C₁ _-10 알콕시기, C₇ _-17 아랄킬옥시기 등을 들 수 있다. 또, R⁵는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 등의 알킬렌기; 페닐렌기 등의 알릴렌기 등의 탄소수 1~10의 2가 탄화수소기 또는 유황 치환 2가 탄화수소기이다. 또, a는 0, 1 또는 2이다.

이소시아네이트계 실란 커플링제로서 구체적으로는 하기의 것이 예시되지만, 각각의 예시물의 단독 가수분해 축합물 또는 (R²¹O)₂SiR²⁰ ₂, (R²¹O)₃SiR²⁰ 등과의 혼합 실란의 가수분해 축합물이어도 좋다.

이러한 실란 커플링제는 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수가 있다. 이러한 커플링제 중, 고온 다습의 환경하에 있어서도, 편광도의 저하, 색상 변화 등을 일으키기 어려운 점으로부터, 이소시아네이트계 실란 커플링제를 이용하는 것이 특히 바람직하다.

실란 커플링제의 도포 방법은 환상 올레핀계 수지 필름 상에 도공(塗工)할 수 있는 한, 한정되지 않는다. 예를 들면, 그라비아 롤, 와이어 바, 웨스, 다이코타, 콤마 코터, 롤코터, 메이야바 등의 방법을 들 수 있다.

실란 커플링제 층의 도포의 두께로서는 편광판으로서의 기능을 해치지 않고, 편광자에 접착할 수 있는 두께이면 좋다. 통상, 건조 후의 두께로, 2 nm~1μm 정도인 것이 바람직하다. 도포 후의 건조 조건으로서는 실온~100℃ 정도로, 1~10분간 정도인 것이 바람직하다.

본 발명의 보호 필름은 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 상기 방법에 따라 실란 커플링제 층을 형성함으로써 얻을 수 있다.

도1은 본 발명의 편광판 보호 필름의 단면을 나타내는 모식도이다. 도면 중, 1은 환상 올레핀계 수지 필름 층을, 2는 실란 커플링제 층을 나타낸다.

편광판

본 발명의 편광판은 편광자의 일면 또는 양면에, 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 실란 커플링제 층을 형성하여 이루어진 보호 필름을 그 실란 커플링제 층을 개입시켜 적층하여 이루어진 것이다.

본 발명의 편광판으로 이용하는 편광자(편광 필름)로서는 예를 들면, 폴리비닐 알코올, 부분 포르말화 폴리비닐 알코올 등의 폴리비닐 알코올계 폴리머로부터 되는 필름을 1축 연신 배향한 후, 옥소를 흡착시켜, 붕산수 처리하고, 긴장하에서 건조하는 것으로써 얻을 수 있는 것; 폴리비닐 알코올계 폴리머로부터 이루어진 필름을 옥소의 수용액에 침지하여 옥소를 흡착시킨 후, 붕산수 중에서 1축 연신 배향하고, 긴장하에서 건조하는 것에 의해 얻을 수 있는 것 등을 이용하는 것이 바람직하다. 옥소 대신에, 아조계, 안트라퀴논계, 테트라진계 등의 2색성 염료를 이용해 똑같이 제조한 편광 필름도 사용할 수 있다.

이렇게 수득한 편광자(편광 필름)의 두께로서는 편광자로서의 기능을 해치지 않는 범위의 두께이면 좋다. 통상, 5~100μm 정도인 것이 바람직하다. 또, 편광자의 편광도는 바람직하게는 95.0% 이상, 보다 바람직하게는 99.0% 이상, 한층 더 바람직하게는 99.7% 이상이다.

본 발명의 편광판은 통상, 편광자의 일면 또는 양면에, 보호 필름을, 보호 필름/편광자의 적층 구조 또는 보호 필름/편광자/보호 필름의 적층 구성이 되도록, 접착하는 것으로써, 용이하게 조제할 수 있다.

접착제로서는 폴리비닐 알코올 수용액으로부터 이루어진 수성 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 폴리비닐 알코올의 농도로서는 통상, 0.1~5 중량% 정도로 하는 것이 바람직하다.

상기 접착제를 구성하는 폴리비닐 알코올은 초산비닐 수지를 비누화 처리해 얻을 수 있는 수지를 주성분으로 하는 것이고, 중합도가 1,000~3,000 정도로 비누화도가 94% 이상 정도의 것이 바람직하고, 중합도가 1, 500~3,000 정도로 비누화도가 98% 이상 정도의 것이 보다 바람직하다. 목적에 부합하도록 다른 모노머, 예를 들면, 아크릴산, 크로톤산, 이타콘산 등을 소량 공중합한 것이나, 예를 들면, 알킬기나 에폭시기 등으로 변성한 것이어도 좋다.

접착제 용액의 도포량은 건조 후의 두께로 0.01~10μm 정도인 것이 바람직하고, 0.02~5μm 정도인 것이 보다 바람직하고, 0.05~3μm 정도인 것이 더욱 바람직하다. 접착제의 도포량이 너무나 너무 적으면, 접착력이 기대하는만큼 얻을 수 없는 경향에 있어, 도포량이 너무나 너무 많으면, 코스트적으로 불리하다.

그 다음에, 접착제가 미건조 또는 반건조 상태에서 편광자와 압착하고, 실온~60℃ 정도로, 5~24시간 정도 건조하는 것으로써, 본 발명의 편광판을 얻을 수 있다.

도2는 본 발명의 편광판의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다. 도면 중, 1은 환상 올레핀계 수지 필름층을, 2는 실란 커플링제 층을, 3은 접착제 층을, 4는 편광자(편광 필름)를 각각 가리킨다.

본 발명의 편광판은 일반적인 저항막식 저반사 터치 패널용의 편광판으로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

도3은 편광판을 이용한 일반적인 저항막식 저반사 터치 패널의 단면을 나타내는 모식도이다. 도면 중, 6은 편광판을, 7은 ITO 필름을, 8은 스페이서를, 9는 점착제를, 10은 ITO 유리를 각각 가리킨다.

저반사 터치 패널은 편광판을 터치 패널의 표면에 이용한다. 또, 편광판의 하부에는 ITO 등의 투명 전극으로부터 이루어진 저항막이 형성된 투명 면상 부재를 한 벌, 일정 간격을 두어 대향 배치시켜 구성된다. 구동시에는 사용자가 면상 부재상의 임의의 위치를 손가락이나 펜으로 누르면, 해당 위치에서 저항막끼리가 접촉하여 통전(通電)하고, 각 저항막의 기준 위치로부터 접촉 위치까지의 저항값의 크기로부터 누른 위치가 검출된다. 이것에 의해, 패널 상의 상기 접촉 부분의 좌표를 인식하고, 적절한 인터페이스 기능이 도모되도록 이루어져 있다.

도3에는 투명 면상 부재로서 각각 필름과 유리를 예시했지만, 필름과 필름, 유리와 필름, 또는 필름과 필름에 유리, 플라스틱판 등의 지지체를 첩합한 것이라도 좋다.

편광판을 이용한 저반사 터치 패널에는 직선 편광 타입과 원형 편광 타입이 있다.

직선 편광 타입의 저반사 터치 패널로 저항막을 형성하는 기재로서 사용되는 필름은 지방족 환상 폴리올레핀(polyolefin), 노르보르넨계의 열가소 수지, 폴리 에테르 설폰(PES), 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC) 등의 광등방성을 가지는 필름이다.

원형 편광 타입의 저반사 터치 패널로 사용되는 필름은 상기 광등방성 필름을 연신하여 이루어진 위상차 필름이다. 또는 광등방성 필름을 사용하고, 별도 위상차 필름을 편광판과 전극 필름의 사이에 적층한 형식에서도 좋다. 또, 원형 편광 타입의 경우는 유리 배면에도 위상차 필름을 적층하는 구성으로 이루어진다.

투명 면상 부재 내에, 상부측의 면상 부재는 통상 두께 50~500μm 정도가며, 편광판과는 두께 10~50μm 정도의 점착제에 의해 첩합되어 저반사 터치 패널의 상부 구조로서 사용된다.

도1은 본 발명의 편광판 보호 필름의 단면을 나타내는 모식도이다.

도2는 본 발명의 편광판의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.

도3은 저항막식 터치 패널의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.

도4는 저항막식 터치 패널 적용 시험을 설명하는 모식 단면도이다.

<도면의 부호에 대한 설명>

1…환상 올레핀계 수지 필름 층

2…실란 커플링제 층

3…접착제 층

4…편광자

6…편광판

7…ITO 필름

8…스페이서

9…점착제

10…ITO 유리

11…점착제

12…전극

이하, 제조예, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 각 예에 있어서, 편광판의 편광도, 환경 시험, 치수 변화 시험 및 저항막식 터치 패널 적용 시험은 이하의 방법으로 실시되었다.

편광판의 편광도

편광축이 동일 방향이 되도록 2매의 편광판을 중첩하여 맞추고, 분광 광도계 를 사용하여, 파장 400 nm 에서 700 nm까지 연속적으로 광선 투과율을 측정했다. 광선 투과율의 값의 평균치를 T₁로 한다. 다음에, 편광축이 서로 직교하는 방향이 되도록 2매의 편광판을 중첩 맞추어, 동일하게 측정한 광선 투과율의 값의 평균치를 T₂로 한다. 이러한 값으로부터, 아래와 같이 계산식에 의해, 편광도를 산출했다.

편광도(%) = {(T₁-T₂)/(T₁＋T₂)}^1/2×100

환경 시험

편광판을 온도 80℃·습도 90% RH의 분위기하에서, 40시간 방치했다. 시험 후의 편광도를, 시험전의 편광도와 비교했다. 편광도의 감소가 작을 수록, 내습 열성이 좋게 된다.

치수 변화 시험

편광판을, PVA 편광자의 배향축방향(MD 방향)으로 60 mm 및 그 직각 방향(TD 방향)으로 50 mm 의 일정한 치수로 절단한다. 절단된 편광판의 TD 방향, MD 방향의 치수를 측장기(測長器)로 측장하고, 이것을 초기 치수 L₁로 한다. 또, 환경 시험(온도 80℃, 24시간 및 온도 85℃, 습도 90%, 24시간) 후의 치수를 동일하게 측정하고, 시험 후 치수 L₂로 한다. 이러한 값으로부터, 아래와 같이 계산식에 의해 치수 변화를 산출했다. 치수 변화의 값이 큰 만큼 편광판은 수축하고, ＋값이 큰 만큼 편광판은 팽창하는 것을 나타낸다.

치수 변화(%)=[(L₂ - L₁)/L₁]×100　

저항막식 터치 패널 적용 시험

편광판을 아크릴계 감압 점착제(두께 25μm)를 이용하여 ITO 투명 전극이 표면에 형성된 필름에 첩합하고, PVA 편광자의 배향축 방향(MD 방향)으로 70 mm 및 그 직각 방향(TD 방향)으로 70 mm 의 일정한 치수로 절단하고, 저항막식 저반사 터치 패널의 상부 구조로 한다. 수득한 샘플을 환경 시험(온도 85℃, 습도 90%, 120시간)에 교부한 후, 그 휘어진 상태의 크기(mm)를, 도4와 같이 하여, 자에서 측정한다. 도4는 저항막식 터치 패널 적용 시험을 설명하는 모식 단면도이다. 도면 중, 6은 편광판을, 7은 ITO 필름을, 11은 점착제를, 12는 전극을 각각 가리킨다. 휘어짐의 크기는 샘플의 4각에서 측정하고, 그 평균치를 휘어진 양으로 했다. 휘어진 양이 작으면 실제의 터치 패널 구조로 사용했을 때 불편이 발생하기 어렵고, 휘어진 양이 크면 불편이 발생하기 쉬운 것을 나타낸다.

실시예 1: 보호 필름의 조제

환상 올레핀계 수지(노르보르넨과 에틸렌의 공중합체, 상품명 「TOPAS6015」, Topas Advanced polymers 사제, 수평균 분자량 45,800, 유리전이점 160℃)를, 용해 성형 T 다이법에 의해, 수지 온도 270℃, 인취 롤 온도 140℃의 조건하에서, 두께 200㎛의 등방성 필름을 얻었다.

또, 수득한 필름을 클립 텐더(clip tender) 방식의 횡연신 장치를 이용하여 170℃에서 폭방향으로 2.0배 연신하는 것에 의해, 두께 100㎛, 방해물 138 nm의 위상차 필름을 얻었다.

계속하여, 수득한 등방성 필름 및 위상차 필름의 각각의 양면을 공기 중에서 처리 강도 100 W/m²·분에서 코로나 방전 처리하는 것으로써, 젖음 장력을 500μN/cm(23℃)로 했다.

그 다음에, 상기 표면 처리한 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 이소시아네이트계 실란 커플링제(상품명 「KBE-9007」, 신에츠 화학공업(주) 제, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란)의 1 중량% 이소프로필 알코올 용액을 이용하여, 건조 후의 두께가 0.5㎛가 되도록, 와이어 바를 이용해 도포하고, 100℃의 오븐에서 10분간 방치하여 건조했다.

이렇게 하여, 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에, 실란 커플링제 층을 형성하여 이루어진 본 발명의 편광판 보호 필름(1-1)(등방성 필름) 및 편광판 보호 필 름(1-2)(위상차 필름)의 2 종류를 얻었다. 이 보호 필름(1-1)의 투습도는, 2 g/m²·24 hr, 방해물은 1.0 nm 였다. 또 보호 필름(1-2)의 투습도는, 2 g/m²·24 hr, 방해물은 138 nm였다.

제조예 1: 편광자의 조제

폴리비닐 알코올 필름(상품명 「쿠라레비닐론필름 VF-9 X75R」, (주) 쿠라레(Kuraray)제, 두께 75μm)를, 물 5,000 중량부, 옥소 35 중량부, 옥화 칼륨 525 중량부로부터 이루어진 수용액에 5분간 침지하고, 옥소를 흡착시켰다. 그 다음에, 이 필름을 45℃의 4 중량% 붕산 수용액 중에서, 4.4배로 세로 방향 1축 연신을 한 후, 긴장 상태인 채, 건조하여 두께 17μm의 편광자(편광 필름)를 얻었다.

실시예 2: 편광판의 조제

접착제로서 평균 중합도 1,800, 비누화도 99%의 폴리비닐 알코올의 1.5 중량% 수용액을 이용했다. 이 접착제를, 건조 후의 두께가 1μm가 되도록 제조예 1에서 얻은 편광 필름의 양면에 도포하고, 그 접착제가 미건조 상태로, 상기 편광 필름의 일면에, 실시예 1에서 얻은 편광판 보호 필름(1-1)의 실란 커플링제 코팅면이 접하도록 하여, 고무 롤/금속 롤(고무 롤 직경 200 mm, 금속 롤 직경 350 mm, 선압(線壓) 10 kg/cm) 간에 중핵 초기 설정 프로그램(nucleus initialization program)하여, 이를, 40℃의 오븐으로 24시간 방치해 건조시켰다.

또, 제조예 1 에서 얻은 편광 필름의 일면에, 실시예 1 에서 얻은 편광판 보호 필름(1-1)의 실란 커플링제 층을 개입시켜, 상기 필름의 다른 면에, 실시예 1으로 얻은 편광판 보호 필름(1-2)의 실란 커플링제 층을 개입시켜, 각각 동일하게 첩합했다. 이 경우, 보호 필름(1-2)은, 그 지상축이 편광자의 편광축과 45°의 각도를 가지도록 첩합했다.

이렇게 하여, 보호 필름(1-1)/편광 필름/보호 필름(1-1)의 층 구성으로부터 이루어진 편광판(1), 및 보호 필름(1-1)/편광 필름/보호 필름(1-2)의 층 구성으로부터 이루어진 편광판(2)을 얻었다.

수득한 편광판(1)의 편광도는 99.8%였다. 또, 환경 시험(온도 80℃, 습도 90%, 40시간) 후의 편광도는, 99.8% 이며, 시험 전의 편광도로부터의 감소는 없고, 내습 열성이 뛰어나는 것이 알았다.

또, 수득한 편광판(2)에 있어서도, 환경 시험(온도 80℃, 습도 90%, 40시간) 후의 편광도의 감소는 없고, 내습 열성이 뛰어나는 것이 알았다.

실시예 3

실시예 2에서 수득한 편광판(2)의 고온, 고온 고습의 환경하에서의 치수 변 화를 측정했다. 고온 80℃, 24시간에서의 치수 변화는 MD 방향-0.28%, TD 방향-0.12% 였다. 고온 85℃, 고습도 90%, 24시간에서의 치수 변화는 MD 방향-0.07%, TD 방향 0.12% 였다. 이와 같이, 치수 변화는 거의 없었다.

다음에, 상기 편광판(2)에 있어서, 저항막식 터치 패널 적용 시험을 실시했다. ITO 투명 전극이 표면에 형성된 필름으로서는 환상 올레핀계 수지 필름(두께 200μm) 표면에 스패터링법에 의해 ITO 투명 전극(두께 30 nm, 표면 저항값 250Ω／□)을 형성한 것을 이용했다. 상부 구조의 휘어진 양은 온도 85℃, 습도 90%, 120시간 환경 시험 후 1.2 mm이며 거의 휘어진 상태는 발생하지 않고, 이 편광판을 이용하면, 환경 내구성의 높은 저항막식 저반사 터치 패널을 구축할 수 있는 것을 알 수 있었다.

비교예 1

실시예 2에 있어서, 편광 필름의 양면에, 실시예 1에서 얻은 편광판 보호 필름에 대신하여, TAC 필름(상품명 「TDY80UL」, 후지 사진 필름(주) 제)을 접착하는 이외는 실시예 2 와 동일하게 비교용의 편광판을 얻었다. 수득한 편광판의 편광도는 99.8% 이고, 표면의 연필 경도는 H였다. 또, 환경 시험(온도 80℃, 습도 90%, 40시간) 후의 편광도는 94.1%이며, 시험 전후로 편광도가 크게 감소하고, 내습 열성에 뒤떨어지는 것이 알았다.

비교예 2

실시예 1에 있어서, 코로나 방전 처리에 의해 수 접촉각 37°(23℃)으로 한 환상 올레핀계 수지 필름에, 실란 커플링제를 도포하는 일 없이, 비교용의 편광판용 보호 필름을 얻었다.

그 다음에, 실시예 2와 동일하게, 편광자(편광 필름)의 양면에, 접착제로서 평균 중합도 1,800, 비누화도 99%의 폴리비닐 알코올의 1.5 중량% 수용액을 이용해 건조 후의 접착층의 두께가 1μm가 되도록 접착제가 미건조 상태로, 상기 보호 필름을 접착하려고 했지만, 접착하지 못하고, 편광판을 얻을 수 없었다.

비교예 3

TAC 필름을 보호 필름에 이용한 시판의 편광판(상품명 「SKN-18243 TL」, (주) 포라테크노제)의 고온 또는 고온 고습의 환경하에서의 치수 변화를 측정했다. 고온 80℃, 24시간에서의 치수 변화는 MD 방향-0.61%, TD 방향-0.34% 였다. 고온 85℃, 고습도 90%, 24시간에서의 치수 변화는 MD 방향-2.44%, TD 방향-1.27% 였다. 이와 같이, 치수 변화가 매우 큰 값이 되었다.

다음에, 상기 편광판에 있어서, 저항막식 터치 패널 적용 시험을 실시했다. ITO 투명 전극이 표면에 형성된 필름으로서는 실시예 3에서 사용한 것과 동일한 것을 이용했다. 상부 구조의 휘어진 양은 온도 85℃, 습도 90%, 120시간 환경 시 험 후 13.3 mm이며, 큰 휘어진 상태가 발생했다. 가혹한 환경하에서는 실시예 2의 편광판을 사용하는 편이 내구성의 높은 터치 패널을 구축할 수 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 편광판에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과를 얻을 수 있다.

(1) 본 발명 편광판은 고온 고습의 환경하에서도, 편광도의 저하, 색상 변화, 직교 니콜 상태에서의 누광, 편광판의 치수 변화 등의 문제를 일으키기 어렵다. 이러한 효과를 얻을 수 있는 이유는, 보호 필름인 환상 올레핀계 수지 필름은 투습도가 2 g/m²/1일 정도로 낮은 것과 치수 변화가 작기 때문이라고 생각된다. 따라서, 차재용 네비게이터 등의 액정이나 저반사 터치 패널에 이용되는 편광판 등의 어려운 내환경성이 요구되는 경우에도, 매우 적합하게 사용할 수 있다.

이에 대해서, 종래 범용되고 있는 TAC 보호 필름을 이용한 편광판은, 상기 필름의 투습도가 통상 300 g/m²/1일 정도로 지극히 높고, 고온 고습의 환경하에서의 편광도의 저하 등의 열화가 격렬하고, 차재용 네비게이터 등의 액정에 이용하면, 액정의 콘트라스트가 무너지거나 저반사 터치 패널에 사용 시에는 형상이 변형하는 등의 불편이 발생할 가능성이 있다.

(2) 본 발명의 편광판은 보호 필름의 조제가 용이한 것에 근거하여 간편한 방법에 의해 조제할 수 있다. 즉, 본 발명의 보호 필름은, 환상 올레핀계 수지 필름에, 실란 커플링제를 도포할 뿐이라고 하는 간편한 방법으로 용이하게 조제할 수 있어 비누화 처리 및 풍건(風乾) 처리를 필요로 하는 종래의 보호 필름인 TAC 필름에 비해서, 1층 코팅에 의해 시간을 단축할 수 있고, 풍건처리도 없어지므로 작업이 간편하다. 따라서, 본 발명의 편광판은 상기 보호 필름을 편광자에 접착할 뿐이라고 하는 간편한 방법으로 용이하게 조제할 수 있다.

Claims

편광판 보호필름 및 편광자를 포함한 편광판으로서,

상기 편광판 보호필름은, 환상 올레핀계 수지 필름 및 상기 환상 올레핀계 수지 필름의 일면에 형성되는 이소시아네이트계 실란 커플링제 층을 포함하며,

상기 편광판 보호필름은, 상기 이소시아네이트계 실란 커플링제 층을 개입시켜 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되며,

상기 편광판 보호필름의 상기 이소시아네이트계 실란 커플링제 층이, 폴리비닐알코올 수용액으로부터 이루어진 수성 접착제를 이용하여, 상기 편광자에 접착되어 있고,

상기 환상 올레핀계 수지 필름을 구성하는 환상 올레핀계 수지가,

(a)α-올레핀과 하기 화학식(I) 또는 (II)로 표시되는 환상 올레핀과의 랜덤 공중합체,

(b) 하기의 화학식(I) 또는 (II)로 표시되는 환상 올레핀의 개환 중합체 또는 개환 공중합체,

(c) 상기 (b)의 개환 중합체 또는 개환 공중합체의 수소화물, 또는

(d) 상기(a)~(c) 중 어느 하나의 환상 올레핀계 수지를, α,β-불포화 카르본산 또는 그 유도체, 스티렌계 탄화수소, 올레핀계 불포화 결합 및 가수분해 가능한 기를 가지는 유기 규소 화합물, 불포화 에폭시 단량체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 이용해 변성시켜 수득한 유도체인 편광판:

(식 중, n는 0 또는 1이며, m는 0 또는 양의 정수이며, q는 0 또는 1이며, R¹~R¹⁸ 및 R^a 및 R^b는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 할로겐으로 치환될 수 있는 탄화수소기이며, R¹⁵~R¹⁸는 서로 결합하여 단환 또는 다환을 형성하고 있어도 좋고, 한편 상기 단환 또는 다환은 이중 결합을 가지고 있어도 좋고, 또 R1⁵ 와 R¹⁶ 로, 또는 R¹⁷와 R¹⁸ 로 알킬리덴기를 형성하고 있어도 좋음).

(식 중, p 및 q는 0 또는 양의 정수이며, m 및 n는 0, 1 또는 2이며, R¹~R¹⁹는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 할로겐으로 치환될 수 있는 탄화수소기 또는 알콕시기이며, R⁹ 또는 R¹⁰가 결합하고 있는 탄소 원자와, R¹³가 결합하고 있는 탄소 원자 또는 R¹¹가 결합하고 있는 탄소 원자와는 직접 또는 탄소수 1~3의 알킬렌기를 개입시켜 결합할 수 있고, 또 n=m=0 때 R¹⁵ 와 R¹² 또는 R¹⁵ 와 R¹⁹와는 서로 결합하여 단환 또는 다환의 방향족환을 형성할 수 있음).
제 1항에 있어서,

상기 이소시아네이트계 실란 커플링제가 하기 화학식(3)으로 표시되는 화합물인 편광판:

(식 중, R²⁰ 및 R²¹는 탄소수 1~12의 동종 또는 이종의 1가 탄화수소기이며, R²²는 탄소수 1~10의 2가 탄화수소기 또는 유황 치환 2가 탄화수소기이고, a는 0, 1 또는 2이다.)
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 이소시아네이트계 실란 커플링제가,

로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 이소시아네이트계 실란 커플링제인, 편광판.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

환형 올레핀계 수지 필름이 연신가공에 의해 위상차를 부여된, 위상차 필름인, 편광판.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

편광자가 폴리비닐 알코올계 폴리머로부터 이루어진 필름에 옥소 또는 2색성 염료를 흡착시킨 편광 필름인, 편광판.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 편광판을 터치패널의 표면에 이용한 저항막식 터치패널로서, ITO 유리, 점착제, ITO 필름 및 상기 편광판을 순으로 적층하여 이루어진 저항막식 터치패널.
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