KR20140019289A

KR20140019289A - Tn 액정 패널의 전면판

Info

Publication number: KR20140019289A
Application number: KR1020137009663A
Authority: KR
Inventors: 고시 고이데; 오사무 가키노키
Original assignee: 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤; 엠지시 휠시트 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2014-02-14
Also published as: EP2618208B1; CN103339555B; TW201227076A; WO2012035919A1; KR101766513B1; JPWO2012035919A1; US20130251919A1; CN103339555A; JP5642187B2; EP2618208A1; TWI507778B; EP2618208A4; US9817262B2

Abstract

우수한 내충격성, 내열성 및 투명성을 가지면서, 편광 안경이나 3D용 액정 셔터 안경을 통해서 액정 패널을 관찰한 경우에도, 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션에 기인한 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있는 TN 액정 패널의 전면판을 제공하는 것을 과제로 한다. 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 구비하는 TN 액정 패널의 전면판(1)이고, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향이, 액정 패널의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사져 있는 것을 해결수단으로 한다.

Description

TN 액정 패널의 전면판{FRONT PLATE FOR TN LIQUID CRYSTAL PANEL}

본 발명은, TN 액정 패널의 전면판, 특히, 우수한 내충격성, 내열성 및 투명성을 가지면서, 편광 안경이나 3D용 액정 셔터 안경을 통해서 액정 패널을 관찰한 경우에도, 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션(retardation) 및 그의 불균일에 기인한, 착색 및 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있는 TN 액정 패널의 전면판에 관한 것이다.

액정 패널 등의 보호를 목적으로 하여, 상기 액정 패널의 전면판이 설치되고 있다. 종래의 액정 디스플레이의 전면판에 사용되는 재료로서는, 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)로 대표되는 (메트)아크릴 수지를 들 수 있다.

또한 최근, 높은 내충격성, 내열성, 2차 가공성, 경량성 및 투명성 등을 갖는다는 점에서, 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 시트를 갖춘 전면판이 사용되고 있다. 특히, 폴리카보네이트 수지 시트의 표층에 아크릴 수지를 적층한 다층 시트 상에, 하드 코팅을 실시한 액정 패널의 전면판은, 종래의 하드 코팅 부착 아크릴 수지에 필적하는 표면 경도 및 내찰상성을 가지면서, 폴리카보네이트 수지의 우수한 내충격성, 내열성, 가공성 및 투명성을 합쳐 가지기 때문에, 액정 디스플레이 전면판으로서 널리 채용되고 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조. ).

상기 폴리카보네이트 수지 시트를 구비하는 액정 패널의 전면판에 관해서는, 아크릴 수지와 함께 용융 압출법에 의해서 형성되는 것이 일반적이다.

그리고, 용융 압출법에 의해서 형성된 폴리카보네이트 수지 시트에 관해서는, 수지 온도, 냉각 롤 온도, 인취 속도 등의 영향에 의해서, 폴리카보네이트 수지를 구성하는 분자가 배향되는 결과, 리타데이션이 생기게 된다. 여기서, 본 발명에 있어서의 「리타데이션」이란, 시트 면내의 지상축(遲相軸)의 주굴절률을 nx, 진상축(進相軸)의 주굴절률을 ny, 시트의 두께를 d로 했을 때, (nx-ny)×d를 nm 단위로 표현한 것을 말한다.

한편, 아크릴 수지에 관해서는, 연신에 의한 배향 복굴절의 발현성이 매우 작기 때문에, 리타데이션은 거의 0이라고 생각할 수 있다. 또한, 하드 코팅층은 가교화 반응에 의해서 3차원 망상 구조를 갖는 무배향 상태의 수지 경화물이며, 두께도 수 마이크론 정도로 얇기 때문에, 마찬가지로 리타데이션은 거의 0이라고 생각할 수 있다.

그리고, 이러한 리타데이션을 갖는 폴리카보네이트 수지 시트를, 제조시의 압출 방향으로 가로 세로의 변을 맞추어 절단하여, VA 모드나 IPS 모드와 같이 텔레비전 화면의 상하 방향의 편광이 나오고 있는 액정 패널의 전면판으로서 이용한 경우, 액정 패널 전면의 편광판의 투과축과 폴리카보네이트 수지 시트의 면내의 진상축 또는 지상축이 평행하게 되는 구성이 되어, 액정 패널로부터의 편광은, 화면 상하의 방향을 유지한 채로 전면판을 통과하게 된다. 그 때문에, 상하 방향에 투과축을 가지는 편광 안경이나 3D용 TN 액정 셔터 안경으로 액정 디스플레이에 표시된 영상을 관찰했을 때, 머리를 기울이거나 하지 않는 한, 통상대로의 영상을 확인할 수 있다.

그러나, 퍼스널 컴퓨터 모니터 등에 널리 사용되고 있는, 경사 45°의 편광이 나오는 TN 액정 패널의 전면판으로서, 상기한 폴리카보네이트 수지 시트를 이용한 경우, TN 액정 패널 전면의 편광판의 투과축과, 전면판의 폴리카보네이트 수지 시트의 면내의 진상축 또는 지상축이 45°의 각도를 이루는 구성이 되기 때문에, 상기 전면판의 리타데이션, 및 파장에 따라서 다양한 타원 편광으로 변환된다. 그 때문에, 상하 방향에 투과축을 가지는 편광 안경이나 3D용 TN 액정 셔터 안경으로 액정 디스플레이에 표시된 영상을 관찰했을 때에, 파장에 따라서 광의 투과율이 다른 결과, 이른바 평행 니콜로부터 직교 니콜의 간섭색이 영상 중에 관찰된다고 하는 문제가 있었다.

또한, 상기 전면판의 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션에 면내 불균일이 있는 경우에는, 그것에 의하여 더욱 시인성이 나쁜 영상이 된다고 하는 문제가 있었다.

일본 특허공개 2006-103169호 공보

본 발명의 목적은, 폴리카보네이트 수지 시트의 적정화를 꾀함으로써, 우수한 내충격성, 내열성 및 투명성을 가지면서, 편광 안경이나 3D용 액정 셔터 안경을 통해서 액정 패널을 관찰한 경우에도, 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션 및 그 불균일에 기인한, 착색 및 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있는 TN 액정 패널의 전면판을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 폴리카보네이트 수지 시트를 구비하는 TN 액정 패널의 전면판에 관해, 상기의 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 행한 결과, 폴리카보네이트 수지 시트의 지상축 또는 진상축의 방향을, TN 액정 패널의 세로 방향에 대하여 45° 경사시킴으로써, 폴리카보네이트 수지 시트를 통과할 때, 지상축 또는 진상축의 한쪽과 평행한 광이 통과하게 되어, 타원 편광으로 변환되는 일이 없게 되기 때문에, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견했다.

본 발명은, 이러한 지견에 근거하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 폴리카보네이트 수지 시트를 구비하는 TN 액정 패널의 전면판으로서, 상기 폴리카보네이트 수지 시트의 지상축 또는 진상축의 방향이, TN 액정 패널의 세로 방향에 대하여 45° 경사져 있는 것을 특징으로 하는 TN 액정 패널의 전면판.

(2) 상기 폴리카보네이트 수지 시트를 구성하는 폴리카보네이트 수지는, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인을 주된 원료 모노머로 하고, 그의 점도 평균 분자량이 20000∼30000의 범위이며, 유리전이온도가 130∼160℃의 범위인 상기 (1)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(3) 상기 폴리카보네이트 수지 시트의 두께가 0.3∼2mm의 범위인 상기 (1)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(4) 상기 폴리카보네이트 수지 시트의 표면 또는 표리면에, 두께가 30∼100㎛의 범위이며, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 적어도 F 이상이고, 상기 폴리카보네이트 수지와의 공압출 성형에 의해서 얻어지는 경질 수지층을 추가로 구비하는 상기 (1)에 기재도 TN 액정 패널의 전면판.

(5) 상기 경질 수지층은, 아크릴 수지, 적어도 1종류의 (메트)아크릴산 에스터 모노머와 적어도 1종류의 방향족 바이닐 모노머를 중합하여 얻어지는 공중합체의 방향환을 수소화하여 얻어지는 수지(핵 수첨 MS 수지), 또는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인 또는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인을 주된 원료 모노머로 한 변성 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 상기 (4)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(6) 상기 아크릴 수지는, 주된 원료 모노머가 메타크릴산 메틸이며, 유리전이온도가 95℃ 이상인 상기 (5)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(7) 상기 핵 수첨 MS 수지는, 메타크릴산 메틸과 스타이렌을 중합하여 얻어지는 공중합체의 방향환을 수소화한 수지로, 그의 공중합 비율이 60:40∼90:10의 범위이며, 방향환의 수소화율이 70% 이상인 상기 (5)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(8) 상기 변성 폴리카보네이트 수지는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합체이고, 그의 공중합 비율이 50:50∼100:0인 상기 (5)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(9) 상기 변성 폴리카보네이트 수지는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합체이고, 그의 공중합 비율이 50:50∼100:0인 상기 (5)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(10) 상기 TN 액정 패널의 최표면 또는 최표리면 상에, 하드 코팅 피막이 형성되어 있는 상기 (5)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

(11) 상기 하드 코팅 피막은 자외선 경화형의 아크릴계 수지 조성물로 이루어지고, 그의 두께가 1∼20㎛의 범위이며, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 3H 이상인 상기 (9)에 기재된 TN 액정 패널의 전면판.

본 발명의 TN 액정 패널의 전면판을 이용하는 것에 의해, 우수한 내충격성, 내열성 및 투명성을 발휘할 수 있고, 또한, 편광 안경이나 3D용 액정 셔터 안경을 통해서 액정 패널을 관찰한 경우에도, 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션 및 그의 불균일에 기인한, 착색 및 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 TN 액정 패널의 전면판의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 시트의 진상축 및 지상축을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 3D용 액정 셔터 안경을 통해서 TN 액정 패널을 관찰했을 때의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 3D용 TN 액정 셔터 안경을 통해서 액정 화면의 영상을 관찰했을 때의 사진으로, (a)는 실시예의 TN 액정 패널의 전면판을 이용한 경우, (b)는 비교예의 TN 액정 패널의 전면판을 이용한 경우를 나타낸다.

본 발명의 TN 액정 패널의 전면판은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 구비한다. 여기서, 폴리카보네이트 수지 시트의 표면이란, 액정 디스플레이에 사용한 경우의 사용자(user)측의 면을 말하고, 이면이란, 액정 디스플레이에 사용한 경우의 액정 패널측의 면을 말한다.

그리고, 본 발명에 의한 TN 액정 패널의 전면판은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향이, TN 액정 패널의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사져 있는(즉, 지상축(X)과 세로 방향(L)이 이루는 각도 α가 45°이다.) 것을 특징으로 한다.

여기서, 지상축이란 시트 면내의 굴절률이 최대가 되는 축이며, 진상축이란 지상축과 면내에서 직교하는 축으로, 시트 면내의 굴절률이 최소가 되는 축이다. 또한, 상기 액정 패널의 가로 세로 방향이란, 액정 디스플레이에 사용한 경우의 가로 세로 방향을 말하고, 도 2에서는, 화살표 L로 나타내는 방향이 세로 방향, 화살표 W로 나타내는 방향이 가로 방향이다.

도 3은, 3D용 액정 셔터 안경(200)을 통해서 TN 액정 패널(100)을 관찰했을 때의 상태를 나타낸 것이다.

종래의 TN 액정 패널용의 전면판(10)을 이용한 경우, 액정 패널의 전면 편광판(100)으로부터 경사 45°의 편광이 안경 전측 편광판(210)을 그대로 투과하고, 트위스트 네마틱 액정층(220)에서 선광(旋光)하여, 편광 방향이 90° 회전하여(편광 투과축이 90° 회전하여), 안경 후측 편광판(230)의 투과축을 그대로 투과한다. 그리고, 액정 패널(100)의 전면에 전면판을 설치하여, 폴리카보네이트층(10)의 진상축 또는 지상축을 화면 상하에 맞춰 배치하는 경우, 상기한 바와 같이, 평행 니콜에 의한 간섭색이 생긴다는(면내의 리타데이션 불균일에 기인하는 색 얼룩도 발생한다는) 문제가 있었다.

본 발명에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향을, 상기 시트(10)의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사시키는 것에 의해, 액정 패널의 전면 편광판(100)의 투과축(T1)이 본 발명에 따른 TN 액정 패널용 전면판(1)의 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 진상축(Y) 또는 지상축(X)과 평행 또는 직교 관계가 되어, 액정 패널로부터의 경사 45°의 모든 파장의 편광이 상기 전면판(1)에 의해서 교란되지 않고, 45°로 경사진 채로 진행하게 된다. 즉, 액정 패널(100)로부터 발생하는 모든 파장의 편광은 전면판(1)의 존재를 알아차리지 않고 전파되는 것이 가능해진다. 또한, 3D용 TN 액정 셔터 안경(200)을 쓴 채로 머리를 90° 기울이면 TN 액정 패널의 전면 편광판(100)과 3D용 TN 액정 셔터 안경(200)의 전측 편광판(210)이 직교 니콜의 관계가 되기 때문에, 광의 투과는 차단되고 영상은 검게 되어 시인하는 것은 불가능하게 된다(이하, 「블랙 아웃」이라고 한다.). 머리를 90° 기울이기까지의 동안은 착색도 없고, 가시역의 모든 파장의 투과율이 동등하게 저하되기 때문에, 착색은 발생하지 않는다. 이상의 결과, 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션에 기인한 평행 니콜에 의한 간섭색 및 그의 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

여기서, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향이, 상기 시트(10)의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사져 있거나, 45°에 가까운 경사 각도이면, TN 액정 패널로부터의 직선 편광의 편광 상태는 약간밖에 교란되지 않기 때문에, 45°의 경우와 마찬가지로 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션에 기인한 평행 니콜에 의한 간섭색(색 얼룩)을 억제할 수 있다. 이것은, 시트의 재단 정밀도 등에 발생하는 각도 편차를 의미하고, 설계적으로는 45°이기 때문에, 45°를 목표로 하여 재단하는 것이 바람직하다. 각도 허용량을 조사하기 위해서, 백라이트에 백색 LED를 탑재하고 있는 노트북 컴퓨터 HP사제 Mini 210 Vivienne Tam Edition을 이용하여 관능 시험을 실시했다. 파장 590nm에서의 리타데이션값이 1000∼3000nm 정도인 폴리카보네이트 수지 시트를 평행 니콜로 관찰하여, 폴리카보네이트 수지 시트의 지상축을 경사 45°로부터 더욱 기울여 가면 핑크색으로 착색되어 나가지만, 45°로부터 ±10° 이내의 편차량이면, 겉보기로 허용할 수 있음을 알았다.

이하에, 본 발명에 의한 TN 액정 패널의 전면판의 각 구성 부재에 대하여 설명한다.

(폴리카보네이트 수지 시트)

본 발명에 의한 TN 액정 패널의 전면판(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 구비한다. 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향을, 상기 시트(10)의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사시키고 있고, 그 밖의 구성 요건(막 두께, 재료, 제조방법 등)에 관해서는 특별히 한정은 되지 않는다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 구성하는 폴리카보네이트 수지는, 방향족 다이하이드록시 화합물과 포스젠의 중축합 반응(계면법)에 의해 얻어지거나, 또는 상기의 방향족 다이하이드록시 화합물과 탄산 다이에스터의 에스터교환 반응(용융법)에 의해 얻어지는 분기화 구조의 함유가 가능한 열가소성 폴리카보네이트 중합체이며, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인을 주된 원료 모노머로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인을 주된 원료 모노머로 한다는 것은, 상기 원료 모노머를 50% 이상 함유한다는 것을 말한다. 당해 원료 모노머에 의한 폴리카보네이트 중합체는 열안정성이나 투명성이 높아, 액정 패널 전면판으로서 매우 적합하다. 그러나, 시트 제조 공정에서 리타데이션이 발생하기 쉽고, 또한 그의 산포도를 제어하기 위해서는 세심한 주의가 필요하다. 게다가, 광탄성이 크고, 응력에 의한 광학 변형도 크게 문제이지만, 본 발명의 사용 방법에 의해 이들의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지는, 그의 점도 평균 분자량이 20000∼30000의 범위인 것이 바람직하다. 당해 범위의 점도 평균 분자량이, 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 통상의 압출 성형에 의해서 형성하는 데 적합하고, 점도 평균 분자량이 30000을 초과하는 경우, 충분한 가공성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또한, 점도 평균 분자량이 20000 미만인 경우는 내충격성 등의 물리 특성이 뒤떨어지기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지는, 그의 유리전이온도가 130∼160℃의 범위인 것이 바람직하다. 유리전이온도가 130℃ 미만이면, 폴리카보네이트 수지의 고내열성이라는 특색이 줄어들어, 예컨대, 고온에 노출될 가능성이 높은 차재 용도용 제품에의 전개가 어렵게 된다. 한편, 유리전이온도가 160℃ 이상이면, 압출 성형시의 설정 온도를 높게 하지 않으면 안되게 되어, 색상의 악화나 이물 발생 등의 문제가 발생하기 쉽게 되기 때문이다.

더욱이 또, 상기 폴리카보네이트 수지에는, 일반적으로 사용되는 각종의 첨가제를 첨가하더라도 좋고, 첨가제로서는, 예컨대, 산화 방지제, 착색 방지제, 자외선 흡수제, 난연제, 이형제, 활제, 대전 방지제, 염료 등을 들 수 있다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)는, 그의 두께가 0.3∼2mm의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 0.3mm 미만인 경우, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)가 지나치게 얇아지기 때문에, 특히 굽힘 강도 등의 기계 물성이 저하되어, 액정을 보호하기 위한 전면판으로서의 기능을 다하지 않게 될 우려가 있고, 한편, 두께가 2mm를 초과하면, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)가 지나치게 두껍게 되기 때문에, 액정 패널 유닛도 두꺼워져, 박형 표시 장치로서의 이점이 줄어들 우려가 있기 때문이다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)는, 용융 압출법에 의해서 형성되는 것이 일반적이다. 그리고, 용융 압출법에 의해서 형성된 폴리카보네이트 수지 시트에 관해서는, 수지 온도, 냉각 롤 온도, 인취 속도 등의 영향에 의해서, 폴리카보네이트 수지를 구성하는 분자가 배향성을 갖는(폴리카보네이트 분자의 연신 배향) 결과, 복굴절이 일어나, 리타데이션이 발생한다. 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 리타데이션에 관해서는, 통상 1000∼3000nm 정도이며, 리타데이션의 면내 불균일(P-V)에 관해서는, 200∼500nm 정도이다(미쓰비시가스화학(주)사(Mitsubishi Gas Chemical Company Inc.)제의 「유필론(Iupion) 시트 D02(폴리카보네이트 수지와 아크릴 수지의 다층 시트)」의 리타데이션을 측정.). 면내의 리타데이션이 1000nm 미만인 경우, 베젤에의 부착시 등에 발생하는 폴리카보네이트 수지 시트에 가해지는 외력이 있더라도, 그것에 기인하는 응력 복굴절(광탄성)의 크기는, 배향 복굴절에 의한 면내 리타데이션의 크기에 비하여 무시할 수 있는 양이기 때문에 응력(외력) 기인의 착색 및 색 얼룩은 시인되지 않는다. 따라서, 면내의 리타데이션은 1000nm 이상이 바람직하다. 또한, 면내 리타데이션의 면내 불균일에 관해서는, 배향축이 정렬되어 있으면, TN 액정 패널로부터의 직선 편광의 편광 상태는 교란되지 않기 때문에, 리타데이션의 면내 불균일은 불문한다.

한편, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 리타데이션이 1000nm 이하인 경우에는, 연신 장치 등을 이용하여, 당해 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 압출 방향으로 1축 연신하는 것에 의해 적정한 범위로 제어하는 것도 가능하다. 또한, 경사 연신에 의해 긴 방향에 대하여 지상축이 경사진 시트가 얻어지면, 재단 효율이 높아져, 수율이 향상된다. 이 경우, 긴 방향에 대하여 지상축이 45° 경사진 시트인 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향이, TN 액정 패널의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사지도록, 즉, 지상축(X) 또는 진상축(Y)의 방향이 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 세로 방향(L)에 대하여 45° 경사지도록 재단을 행한다.

(경질 수지층)

본 발명에 의한 TN 액정 패널의 전면판(1)은, 내상처성이나 표면 경도의 향상을 꾀하는 점에서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 표면 또는 표리면(도 2에서는 표면만)에, 경질 수지층(20)을 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 경질 수지층(20)이란, 내상처성이나 표면 경도의 향상을 목적으로 하여, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)와 함께 형성되거나, 또는 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10) 상에 형성된 층을 말한다. 경질 수지층(20)을 구성하는 재료에 관해서는, 원하는 내상처성이나 표면 경도를 확보할 수 있는 것이면 특별히 한정은 되지 않고, 예컨대, (메트)아크릴 수지를 이용할 수 있다.

또한, 상기 경질 수지층(20)은, 원하는 내상처성이나 표면 경도를 확보하는 점에서, 두께가 30∼100㎛의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 30㎛ 미만인 경우, 충분한 내상처성이나 표면 경도를 가질 수 없을 우려가 있고, 한편, 두께가 100㎛를 초과하면, 층이 지나치게 두껍기 때문에, TN 액정 패널의 전면판(1)의 내충격성이나 가공성이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 경질 수지층(20)은, 원하는 내상처성이나 표면 경도를 확보하는 점에서, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 적어도 F 이상인 것이 바람직하고, H 이상인 편이 보다 바람직하다. 폴리카보네이트 수지의 연필 경도는 2B 정도밖에 안되기 때문에, 그대로로는 액정 전면 보호판으로서 적합하지 않지만, 연필 경도가 F 이상이 되도록 경질 수지층(20)을 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 표면에 설치하는 것에 의해, 그 표면에 상처 나기 어렵게 되어, 전면 보호판으로서 최저한의 성능을 확보하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 경질 수지층(20)을 적층한 시트의 연필 경도가 F 이상이면, 하드 코팅 실시 후의 적층 상태에 있어서의 연필 경도를 3H 정도까지 높이는 것이 가능하여, 액정 전면 보호판으로서 충분한 성능을 부여할 수 있다.

또한, 상기 경질 수지층(20)은, 열 라미네이션법 등에 의해서도 설치하는 것이 가능하지만, 상기 폴리카보네이트 수지와의 공압출 성형에 의해서 설치한 것이 바람직하다. 공압출 성형에 사용되는 장치로서는, 예컨대, 폴리카보네이트 수지를 압출하기 위한 1대의 메인압출기와, 상기 경질 수지층(20)을 구성하는 수지를 압출하기 위한 서브압출기를 구비하는 다층 성형기를 들 수 있다. 통상, 상기 서브압출기는 상기 메인압출기보다 소형의 것이 채용된다. 상기 메인압출기의 온도 조건은, 통상 230∼290℃, 바람직하게는 240∼280℃이며, 상기 서브압출기의 온도 조건은 상기 경질 수지층의 종류에 따라서 적절히 결정되지만, 메인압출기의 설정 온도 조건과의 차이가 작은 편이 바람직하기 때문에, 통상 220∼270℃, 바람직하게는 230∼260℃이다. 또한, 수지 중의 이물을 제거하기 위해서 압출기의 T 다이보다 상류측에 폴리머 필터를 설치하는 것이 바람직하다.

2종의 용융 수지를 적층하는 방법으로서는, 피드 블록 방식, 멀티 매니폴드 방식 등의 공지된 방법을 이용할 수 있다. 이 경우, 피드 블록에서 적층된 용융 수지는 T 다이 등의 시트 성형 다이로 유도되고, 시트상으로 성형된 후, 표면을 경면 처리한 성형 롤(폴리싱 롤)로 유도되어, 2개의 성형 롤 사이에서 멜트 뱅크(수지 풍부 영역)를 형성한다. 이 시트상 성형물은, 성형 롤 통과 중에 경면 마무리와 냉각이 행하여져, 적층체가 형성된다. 또한, 멀티 매니폴드 다이의 경우는, 각각의 용융 수지가 상기 다이의 내부에서 시트상으로 확장된 후에 적층이 행해지지만, 그 후는 피드 블록 방식과 마찬가지로, 성형 롤로 경면 마무리 및 냉각이 행하여져, 적층체가 형성된다. 다이의 온도로서는, 통상 250∼310℃, 바람직하게는 260∼300℃이며, 성형 롤 온도로서는, 통상 90∼190℃, 바람직하게는 100∼180℃이다. 롤 성형기는 종형 롤 성형기 또는 횡형 롤 성형기를 적절히 사용할 수 있다.

또한, 상기 경질 수지층(20)은, 원하는 내상처성이나 표면 경도를 확보하는 점에서, 아크릴 수지, 적어도 1종류의 (메트)아크릴산 에스터 모노머와 적어도 1종류의 방향족 바이닐 모노머를 중합하여 얻어지는 공중합체의 방향환을 수소화하여 얻어지는 수지(핵 수첨 MS 수지), 또는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인 또는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인을 주된 원료 모노머로 한 변성 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 아크릴 수지에 관해서는, 주된 원료 모노머가 메타크릴산 메틸이며, 유리 전이 온도가 95℃ 이상인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도가 95℃ 미만인 경우에는, 액정 전면판에 요구되는 내열성의 확보가 어렵게 될 뿐만 아니라, 표면 경도의 저하가 인정되게 되기 때문이다. 한편, 「주된 원료 모노머가 메타크릴산 메틸」이라는 것은, 메타크릴산 메틸이 전체 원료 모노머 중의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상을 차지하는 것을 말한다. 메타크릴산 메틸을 주된 원료 모노머로 하는 것에 의해, 폴리카보네이트 수지 시트와의 공압출 성형에 있어서의 밀착성을 확보하는 것이 가능해진다.

상기 핵 수첨 MS 수지에 관해서는, 메타크릴산 메틸과 스타이렌을 중합하여 얻어지는 공중합체의 측쇄의 방향환을 부분 수소화한 수지이고, 그의 공중합 비율이 60:40∼90:10의 범위이며, 방향환의 수소화율이 70% 이상인 것이 바람직하다. 핵 수첨 MS 수지를 사용하는 것에 의해, 액정 전면판의 휨의 발생을 저감하는 효과가 있다. 메타크릴산 메틸과 스타이렌의 공중합 비율이 60:40 미만인 경우, 폴리카보네이트 수지와의 밀착력이 부족하여, 그의 계면에서 박리될 가능성이 있다. 한편, 공중합 비율이 90:10을 초과하는 경우나, 측쇄 방향환의 수소화율이 70% 미만인 경우에는, 통상의 메타크릴산 메틸 수지나 MS 수지(메타크릴산 메틸과 스타이렌의 공중합체)와의 성능차가 작게 되어, 굳이 사용할 이점이 적어진다.

상기 변성 폴리카보네이트 수지에 관해서는, 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합체이고, 그의 공중합 비율이 50:50∼100:0인 것이 바람직하다. 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합 비율이 50:50 미만인 경우, 연필 경도가 저하되어, 액정 전면판으로 한 때의 내찰상성이 악화될 우려가 있다.

또한, 상기 변성 폴리카보네이트 수지는, 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합체이더라도 좋고, 그의 공중합 비율은 50:50∼100:0인 것이 바람직하다. 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합 비율이 50:50 미만인 경우, 연필 경도가 저하되어, 액정 전면판으로 한 때의 내찰상성이 악화될 우려가 있다.

또한, 상기 아크릴 수지, 상기 핵 수첨 MS 수지, 또는 상기 변성 폴리카보네이트 수지 중에는, 내후성을 장기간 유지하는 목적을 위하여 자외선 흡수제를 0.01∼3.0중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 공압출 성형시에 상기 아크릴 수지, 상기 핵 수첨 MS 수지, 또는 상기 변성 폴리카보네이트 수지의 열 열화를 방지하기 위해, 산화 방지제와 착색 방지제를 첨가할 수도 있다. 산화 방지제는 상기 아크릴 수지, 상기 핵 수첨 MS 수지, 또는 상기 변성 폴리카보네이트 수지에 대하여 0.01∼3중량% 첨가하는 것이 좋다. 착색 방지제는 0.01∼3중량% 첨가할 수 있다. 자외선 흡수제, 산화 방지제 및 착색 방지제의 합계 첨가량이 0.1중량% 미만인 경우, 충분한 내후성을 나타내지 않는다. 또한, 이들의 합계 첨가량 5%를 초과하여 첨가하더라도 한층 더 내후성 향상은 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 이들 첨가제가 블리드 아웃을 일으켜, 백화의 원인이 되거나, 밀착성이나 충격 강도의 저하를 초래하는 경우도 있다.

(하드 코팅 피막)

본 발명에 의한 TN 액정 패널의 전면판(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 그 최표면 또는 최표리면(도 1에서는 최표리면만)에, 하드 코팅 피막(30)이 추가로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 하드 코팅 피막(30)이란, 내찰상성의 향상을 목적으로 하여, 주로 상기 경질 수지층(20) 상에 형성되는 피막을 말하고, 예컨대, 열경화 또는 활성 에너지선에 의해서 도료를 경화시켜 이루어지는 피막 등이 사용된다. 한편, 상기 TN 액정 패널 전면판의 최표면이란, 상기 TN 액정 패널 전면판의 가장 사용자측에 있는 면을 말하고, 최이면이란, 가장 액정 패널에 가까운 측의 면을 말한다.

활성 에너지선을 이용하여 경화시키는 도료의 일례로서는, 1작용 또는 다작용의 아크릴레이트 모노머 또는 올리고머 등의 단독 또는 복수로 이루어지는 수지 조성물에, 경화 촉매로서 광중합 개시제가 첨가된 수지 조성물을 들 수 있다. 또한, 열경화형 수지 도료로서는 폴리오가노실록산계, 가교형 아크릴계 등의 것을 들 수 있다. 이러한 수지 조성물은, 아크릴 수지용 하드 코팅제 또는 폴리카보네이트 수지용 하드 코팅제로서 시판되고 있는 것도 있어, 하드 코팅 도공 설비와의 적정을 가미하여, 적절히 선택하면 된다.

그 중에서도, 높은 내찰상성을 실현할 수 있는 점과 생산성의 높이로부터, 상기 하드 코팅 피막(30)은, 자외선 경화형의 아크릴계 수지 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도료 중에, 필요에 따라, 유기 용제 외에, 자외선 흡수제, 광안정제, 산화 방지제 등의 각종 안정제나 레벨링제, 소포제, 증점제, 대전 방지제, 방담제 등의 계면활성제 등을 적절히 첨가할 수도 있다.

또한, 상기 하드 코팅 피막(30)은, 그의 두께가 1∼20㎛의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 1㎛ 미만인 경우, 충분히 내찰상성을 발휘할 수 없을 우려가 있고, 한편, 두께가 20㎛를 초과하면, TN 액정 패널의 전면판(1)의 2차 가공성이나 내충격성이 크게 저하될 우려가 있기 때문이다.

또한, 상기 하드 코팅 피막(30)을 실시한 액정 전면판의 피막면은, 원하는 내찰상성을 확보하는 점에서, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 적어도 3H 이상인 것이 바람직하다.

(TN 액정 패널의 전면판)

본 발명에 의한 TN 액정 패널의 전면판(1)은, 상기의 구성을 갖춰, 액정 셔터 안경을 장착하여 3D 화상을 시인하는 TN 액정 디스플레이에도 적합하게 사용된다. 한편, 상기 TN 액정이란, TWISTED NEMATIC이라는 표시 방식을 채용한 액정을 말한다.

상기한 바는, 이 발명의 실시형태의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 청구범위의 기재에 따라 여러 가지 변경을 가할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 실시형태를 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 실시형태는 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.

(실시예)

본 발명에 따른 실시예로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 폴리카보네이트 수지 시트(10)(막 두께: 0.96mm)의 편면에, 경질 수지층(20)(막 두께: 60㎛)을 형성하고, 최외면에, 하드 코팅 피막(30)(막 두께: 10㎛)이 추가로 형성된 TN 액정 패널의 전면판(1)을 제작했다.

한편, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)를 구성하는 폴리카보네이트 수지는, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 호모폴리머인 미쓰비시엔지니어링플라스틱주식회사(Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation) 판매의 폴리카보네이트 수지, 유필론 E-2000N이다. 또한, 상기 경질 수지층(20)을 구성하는 수지는, 쿠라레주식회사(Kuraray Co., Ltd.)제 메타크릴산 메틸 수지 파라페트(Parapet) HR-1000L이며, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 2H였다. 또한, 상기 하드 코팅 피막(30)을 구성하는 수지 조성물은, 다이셀사이테크주식회사(Daicel-Cytec Company Ltd.)제 EB-220: 6작용 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 90부, 오사카유기화학공업주식회사(Osaka Organic Chemical Industry Ltd.)제 #260: 1,9-노네인다이올다이아크릴레이트가 10부, 및 지바·스페셜리티케미칼즈주식회사(Chiba Specialty Chemicals Inc.)제 1-184: 1-하이드록시-사이클로헥실 페닐 케톤이 3부로 이루어지는 자외선 경화형의 아크릴계 수지 조성물이며, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 3H였다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축의 방향은, 시트(10)의 세로 방향에 대하여 45° 경사져 있다.

상기 TN 액정 패널의 전면판(1)의 구체적인 제작 조건으로서는, 상기 폴리카보네이트 수지를 압출하는 압출기로서, 배럴 직경이 75mm, 스크류의 L/D가 32인 단축 압출기를 사용하고, 실린더의 설정 온도를 270℃로 설정했다. 또한, 상기 경질 수지층(20)을 형성하는 메타크릴산 메틸 수지를 압출하는 압출기로서는, 배럴 직경이 32mm, 스크류의 L/D가 32인 단축 압출기를 사용하고, 실린더 온도를 250℃로 설정했다. 2종류의 수지를 동시에 용융 압출하면서, 피드 블록 내에서 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 편면에 경질 수지층(20)을 적층시켰다. 그 적층 일체화된 수지를 260℃로 설정한 T 다이 내에서 소정의 시트 폭으로 확장시킨 후, 경면 마무리된 횡형 배치의 3개의 폴리싱 롤 유닛으로 유도했다. 3개의 폴리싱 롤의 설정 온도는 각각 1번 롤 온도 110℃, 2번 롤 온도 140℃, 3번 롤 온도 185℃로 했다. 최초에 통과하는 롤 간극에서 뱅크를 형성한 후, 2번, 3번 롤을 통과시키고, 1.7m/분의 속도로 인취하여, 두께가 약 1.0mm인 공압출 시트를 성형했다. 이 때, 메인압출기와 서브압출기의 회전수는 토출량비가 메인/서브=16/1이 되도록 설정했다.

3개의 롤의 최종 단부로부터 4m의 곳에서, 표면 온도를 80℃로 조정한 공압출 시트의 경질 수지층(20)의 면과 100㎛ 두께의 PET 필름 사이에, 다작용 아크릴레이트 모노머로 이루어지는 상기 자외선 경화형 수지 조성물을 경화 후의 막 두께가 10㎛가 되도록 끼우고, 압착 후, 출력 밀도 80W/cm의 고압 수은등을 이용하여, 광원 아래 12cm의 위치에서 컨베이어 스피드 1.7m/분의 조건에서 자외선을 조사하여 경화시키고, 경화 후 PET 필름을 박리하여, TN 액정 패널의 전면판(1)을 수득했다.

그 후, TN 액정 패널의 전면판(1)의 재단을 행했다. 재단에 관해서는, TN 액정 패널의 전면판(1)의 압출 방향에 대하여 45° 경사지는 각도로 재단을 행했다.

(비교예)

TN 액정 패널의 전면판(1)의 재단을 TN 액정 패널의 전면판(1)의 압출 방향에 대하여 수직으로 행하고, 상기 폴리카보네이트 수지 시트(10)의 지상축의 방향이, 시트(10)의 세로 방향에 대하여 평행 또는 수직으로 되어 있는 것 이외는 실시예와 같은 조건에 의해서, 비교예의 TN 액정 패널의 전면판을 제작했다.

<평가>

실시예 및 비교예에서 제작한 TN 액정 패널의 전면판에 관해, 이하의 평가를 행했다.

실제의 TN 액정 패널에 장착한 후, 액정 디스플레이 장치(NVIDIA사제의 3D 디스플레이)에 조립했다. 그리고, 3D용 TN 액정 셔터 안경(GEFORCE 3D VISION Model: P701)을 장착한 상태로, 액정 디스플레이에 표시된 영상의 관찰을 행했다.

3D용 TN 액정 셔터 안경을 통해서 액정 화면의 영상을 관찰한 결과에 대하여 도 4에 나타낸다. 도 4(a)가 실시예의 TN 액정 패널의 전면판을 이용한 상태, 도 4(b)가 비교예의 TN 액정 패널의 전면판을 이용한 상태이다.

도 4(a) 및 (b)로부터 알 수 있듯이, 실시예의 TN 액정 패널의 전면판을 이용했을 때의 영상은, 비교예의 TN 액정 패널의 전면판을 이용했을 때의 영상에 비하여, 대폭 착색 및 색 얼룩의 발생이 개선되어 있음을 알았다. 또한, 실시예 및 비교예는, 재단할 때의 경사 각도(폴리카보네이트 수지 시트의 지상축 및 진상축의 방향) 이외는 같은 조건에 의해서 제작되어 있고, 본 발명에 따른 실시예에 관해서는, 내충격성, 내열성 및 투명성에 관해서도, 종래의 것과 마찬가지로 양호함을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 우수한 내충격성, 내열성 및 투명성을 가지면서, 편광 안경이나 3D용 액정 셔터 안경을 통해서 액정 패널을 관찰한 경우에도, 폴리카보네이트 수지 시트의 리타데이션 및 그의 불균일에 기인한, 착색 및 색 얼룩을 억제할 수 있는 TN 액정 패널의 전면판의 제공이 가능해진다.

1: TN 액정 패널의 전면판
10: 폴리카보네이트 수지 시트
20: 경질 수지층
30: 하드 코팅 피막
100: TN 액정 패널
200: 3D용 액정 셔터 안경
210: 안경 전측 편광판
220: 트위스트 네마틱 액정층
230: 안경 후측 편광판
L: 폴리카보네이트 수지 시트의 세로 방향
W: 폴리카보네이트 수지 시트의 가로 방향
X: 지상축의 방향
Y: 진상축의 방향

Claims

폴리카보네이트 수지 시트를 구비하는 TN 액정 패널의 전면판으로서,
상기 폴리카보네이트 수지 시트의 지상축 또는 진상축의 방향이, TN 액정 패널의 세로 방향에 대하여 45° 경사져 있는 것을 특징으로 하는 TN 액정 패널의 전면판.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 수지 시트를 구성하는 폴리카보네이트 수지는, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인을 주된 원료 모노머로 하고, 그의 점도 평균 분자량이 20000∼30000의 범위이며, 유리전이온도가 130∼160℃의 범위인 TN 액정 패널의 전면판.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 수지 시트의 두께가 0.3∼2mm의 범위인 TN 액정 패널의 전면판.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 수지 시트의 표면 또는 표리면에, 두께가 30∼100㎛의 범위이며, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 적어도 F 이상이고, 상기 폴리카보네이트 수지와의 공압출 성형에 의해서 얻어지는 경질 수지층을 추가로 구비하는 TN 액정 패널의 전면판.
제 4 항에 있어서,
상기 경질 수지층은, 아크릴 수지, 적어도 1종류의 (메트)아크릴산 에스터 모노머와 적어도 1종류의 방향족 바이닐 모노머를 중합하여 얻어지는 공중합체의 방향환을 수소화하여 얻어지는 수지(이하, 핵 수첨 MS 수지라고 적는다), 또는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인 또는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인을 주된 원료 모노머로 한 변성 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 TN 액정 패널의 전면판.
제 5 항에 있어서,
상기 아크릴 수지는, 주된 원료 모노머가 메타크릴산 메틸이며, 유리전이온도가 95℃ 이상인 TN 액정 패널의 전면판.
제 5 항에 있어서,
상기 핵 수첨 MS 수지는 메타크릴산 메틸과 스타이렌을 중합하여 얻어지는 공중합체의 방향환을 수소화한 수지로, 그의 공중합 비율이 60:40∼90:10의 범위이며, 방향환의 수소화율이 70% 이상인 TN 액정 패널의 전면판.
제 5 항에 있어서,
상기 변성 폴리카보네이트 수지는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로페인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합체이고, 그의 공중합 비율이 50:50∼100:0인 TN 액정 패널의 전면판.
제 5 항에 있어서,
상기 변성 폴리카보네이트 수지는 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥세인과 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인의 공중합체이고, 그의 공중합 비율이 50:50∼100:0인 TN 액정 패널의 전면판.
제 5 항에 있어서,
상기 TN 액정 패널의 최표면 또는 최표리면에 하드 코팅 피막을 추가로 구비하는 TN 액정 패널의 전면판.
제 9 항에 있어서,
상기 하드 코팅 피막은 자외선 경화형의 아크릴계 수지 조성물로 이루어지고, 그의 두께가 1∼20㎛의 범위이며, JIS 5600-5-4에 준거하여 측정한 적층 상태에 있어서의 연필 경도가 3H 이상인 TN 액정 패널의 전면판.