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技術 衝撃保護フィルム

出願人 日立化成株式会社
発明者 石川栄作吉田明弘高原直己葛岡広喜古園圭俊満生要一郎
出願日 2018年9月10日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-168752
公開日 2020年3月19日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-041036
状態 未査定
技術分野 高分子成形体の製造 高分子組成物 エレクトロルミネッセンス光源
主要キーワード 外観損傷 落下衝突 アクリルパイプ クラック発生有無 衝撃緩和性 非強化ガラス 衝撃保護 垂直落
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この項目の情報は公開日時点(2020年3月19日)のものです。
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課題

画像表示装置を構成する各部材の衝撃保護機能に優れ、加工性、作業性を備えた衝撃保護フィルムを安価に提供する。

解決手段

厚みが0.03mm以上の単一層からなり、画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムであって、前記衝撃保護フィルムの25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa以上であり、前記衝撃保護フィルムの主成分が塩化ビニル系共重合体及び可塑剤を含む衝撃保護フィルム。

概要

背景

有機エレクトロルミネッセンス有機EL)、液晶等の画像表示装置は、画像表示部材、画像表示部材から放出される光の特性を向上させる機能向上部材、画像表示部材を酸素湿気等から保護するためのバリア部材タッチセンサー部材、これらの部材を固定する固定部材外装パネル部材などの複数の部材を積層することによって構成されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

画像表示装置を構成する各部材の衝撃保護機能に優れ、加工性、作業性を備えた衝撃保護フィルムを安価に提供する。厚みが0.03mm以上の単一層からなり、画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムであって、前記衝撃保護フィルムの25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa以上であり、前記衝撃保護フィルムの主成分が塩化ビニル系共重合体及び可塑剤を含む衝撃保護フィルム。なし

目的

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、画像表示装置を構成する各部材の衝撃保護機能に優れ、加工性、作業性を備えた衝撃保護フィルムを安価に提供する

効果

実績

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請求項1

厚みが0.03mm以上の単一層からなり、画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムであって、前記衝撃保護フィルムの25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa以上であり、前記衝撃保護フィルムの主成分が塩化ビニル系共重合体及び可塑剤を含むことを特徴とする衝撃保護フィルム。

請求項2

塩化ビニル系共重合体を40〜99質量部及び可塑剤を1〜60質量部、含有することを特徴とする請求項1記載の衝撃保護フィルム。

請求項3

厚み0.30〜0.35mmのフロートガラス上に、厚み0.10mmの前記衝撃保護フィルムを設置し、更にその上から12gのスチール球を落下衝突させる耐衝撃試験において、前記フロートガラスにクラックが生じないときのスチール球の最大落下高さが60cm以上である請求項1又は請求項2に記載の衝撃保護フィルム。

技術分野

0001

本発明は、画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムに関する。

背景技術

0002

有機エレクトロルミネッセンス有機EL)、液晶等の画像表示装置は、画像表示部材、画像表示部材から放出される光の特性を向上させる機能向上部材、画像表示部材を酸素湿気等から保護するためのバリア部材タッチセンサー部材、これらの部材を固定する固定部材外装パネル部材などの複数の部材を積層することによって構成されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2017−120758号公報

発明が解決しようとする課題

0004

近年、画像表示装置の軽量化、薄型化又はフレキシブル化が検討されている。しかし、このような検討に伴い、各部材の強度は低下する傾向にある。例えば、画像表示装置を組み立てる工程や装置を構成する各部材を加工、運搬する工程において、外部から衝撃が加わると、画像表示装置及び装置を構成する部材が損傷してしまう場合がある。そのため、上記損傷を抑制する目的で衝撃保護フィルムの検討がされている。
前記衝撃保護フィルムの機能としては、衝撃からの保護機能以外にも、例えば、装置を構成する各部材の形状に合わせるための加工性、貼り合わせ時の作業性などが求められ、更にこれらを安価に達成することが求められる。
一方、衝撃からの保護機能を付与する場合、フィルムを形成する樹脂弾性特性を制御することにより、衝撃緩和性及び衝撃吸収性を付与させることが一般的に知られている。しかし、これらの樹脂は低弾性率化する傾向にあり、上記加工性や作業性が低下する問題があることに加え衝撃保護機能も十分ではない。上記加工性や作業性の低下を抑制するために、衝撃緩和性や衝撃吸収性を担保する層と加工性や作業性を担保する層を設けた複層化フィルムの検討もされているが、これらは、上記低弾性率化したフィルムと同厚み対比での衝撃保護機能が低下することに加え、製造が複雑化し易く安価になり難い。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、画像表示装置を構成する各部材の衝撃保護機能に優れ、加工性、作業性を備えた衝撃保護フィルムを安価に提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、〔1〕厚みが0.03mm以上の単一層からなり、画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムであって、前記衝撃保護フィルムの25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa以上であり、前記衝撃保護フィルムの主成分が塩化ビニル系共重合体及び可塑剤を含むことを特徴とする衝撃保護フィルムである。
また、本発明は、〔2〕塩化ビニル系共重合体を40〜99質量部及び可塑剤を1〜60質量部、含有することを特徴とする上記〔1〕に記載の衝撃保護フィルムである。
また、本発明は、〔3〕厚み0.30〜0.35mmのフロートガラス上に、厚み0.10mmの前記衝撃保護フィルムを設置し、更にその上から12gのスチール球を落下衝突させる耐衝撃試験において、前記フロートガラスにクラックが生じないときのスチール球の最大落下高さが60cm以上である上記〔1〕又は〔2〕に記載の衝撃保護フィルム。

発明の効果

0006

本発明の衝撃保護フィルムによれば、画像表示装置を構成する各部材の衝撃保護機能に優れ、加工性、作業性を備えた衝撃保護フィルムを安価に提供することができる。

0007

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではない。

0008

<衝撃保護フィルム>
本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムは、厚みが0.03mm以上の単一層からなり、画像表示装置及び装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムであって、前記衝撃保護フィルムの25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa以上であり、前記衝撃保護フィルムの主成分が塩化ビニル系共重合体及び可塑剤を含むことを特徴とする。
このような衝撃保護フィルムを用いることにより、画像表示装置を構成する各部材の形状に合わせるための加工性や貼り合わせ時の作業性を確保できるとともに、画像表示装置を組み立てる工程や装置を構成する各部材を加工、運搬する工程において、外部から衝撃が加わった際の、画像表示装置を構成する部材損傷を防止することができる。

0009

本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムは、厚みが0.03mm以上の単一層からなる。厚みが0.03mm以上であれば後述する耐衝撃試験において十分な耐衝撃性を備えることができる。厚みが1.0mm以上となると貼り付け作業性が低下する傾向にある。ここでいう貼り付け性とは、真空圧加圧、加温の各条件下、又は複合条件下によって行われる。このような観点から、厚みは0.20mm以下がより好ましい。

0010

本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムは、厚み0.30〜0.35mmのフロートガラス上に、厚み0.10mmの前記衝撃保護フィルムを設置し、更にその上から12gのスチール球を落下衝突させる耐衝撃試験において、前記フロートガラスにクラックが生じないときのスチール球の最大落下高さが60cm以上であると好ましい。

0011

画像表示装置は、ガラス、金属、樹脂等からなる基板部材液晶装置、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)装置等の画像表示部材、酸素及び湿気の進入を制御するためのバリア部材、輝度向上フィルム拡散シート等の光機能向上部材、導電材料等で回路形成されたタッチセンサー部材、防汚性耐擦傷性などを付与するハードコート部材、これらを接着固定するための樹脂部材、画像表示装置を制御するための集積回路形成基板部材、駆動エネルギーを確保するための電池などを備えるが、これら備える順序を特に限定するものではなく、部材の機能を限定するものでもない。また、本実施形態の衝撃保護フィルムを配置する箇所を限定するものではない。
当然ながら、画像表示装置を構成する部材が外部からの衝撃によって損傷を受けると、画像表示機能デザイン品位の低下又は欠落となる。外部衝撃により損傷を受ける部位は特に限定されないが、衝撃によって本来の機能を失う部材であり、例えば、衝撃により見た目の品位を損なうガラス部材、損傷した際に酸素や湿気の進入を制御することが困難となるバリア部材、が挙げられる。
前記各部材への衝撃印加時において、損傷を防止する機能(保護機能)を評価する際には、衝撃保護フィルムを介して、スチール球を落下衝突させた際の部材の外観損傷を確認するのが好適であり、前記部材は明らかな外観損傷を割れ(クラック)として容易に認識できるガラス部材が好ましい。更に、近年の画像表示装置の軽量化、薄型化又はフレキシブル化による各部材の強度低下は著しいため、汎用性と脆弱性の観点から、前記ガラスは厚み0.30〜0.35mmが好ましく、フロートガラスのような非強化ガラスであることが好ましい。尚、このようなガラスを使用した場合、12gのスチール球を落下衝突させた際のクラックを生じない最大落下高さは5〜15cm程度である。
前記最大落下高さはより高い方が好ましいが、画像表示装置を組み立てる工程や装置を構成する各部材を加工、運搬する工程において、外部から衝撃が加わった際の、画像表示装置及び装置を構成する部材損傷を防止する目的から、厚み0.1mmの衝撃保護フィルムを用いた際の前記最大落下高さは60cm以上が好ましい。

0012

本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムは、25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa以上である。25℃、1Hz下における貯蔵弾性率が10MPa未満であると、フィルムの剛性不足し、打ち抜き成型時やシートカット成型などの加工時に寸法変化が大きくなり易い。また、貼り合わせ時にシワになり易くなるため好ましくない。こういった観点から前記貯蔵弾性率は50MPa以上が好ましく、100MPa以上がより好ましい。

0013

本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムの主成分は、塩化ビニル系共重合体及び可塑剤からなる。これらを主成分とすることで、上述の衝撃保護機能や加工性、貼り合わせ性が得られる。
上記ポリ塩化ビニル系共重合体は特に限定されないが、塩化ビニルホモポリマーであってもよく、塩化ビニルとこれに共重合可能なその他のモノマーとの共重合体であってもよい。共重合体は、グラフト共重合体ブロック共重合体又はランダム共重合体であってよい。その他のモノマーの例としては、エチレンプロピレンポリブテン等のオレフィン酢酸ビニルラウリン酸ビニル等の飽和酸ビニルエステルアクリル酸メチルエステルメタクリル酸メチルエステル等の不飽和酸アルキルエステルラウリルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテルマレイン酸アクリロニトリルスチレンメチルスチレン塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどが挙げられる。
上記塩化ビニル系共重合体としては、平均重合度500〜2,000程度の重合体が好ましく使用される。この範囲の平均重合度を有する樹脂であれば衝撃保護フィルムを成形するに必要な成形性、耐熱性及び流動性等が確保される。本発明における平均重合度は、JIS K6720−2に準じて測定された平均重合度を意味する。

0014

上記可塑剤としては特に限定されないが、ポリエステル系可塑剤が好ましく、特に脂肪族多塩基酸系ポリエステル可塑剤が好ましい。脂肪族多塩基酸系ポリエステル可塑剤は、例えば、アジピン酸セバシン酸等の脂肪族多塩基酸と、エチレングリコールプロピレングリコールブタンジオール等の多価アルコールとのポリエステル樹脂であってよい。脂肪族多塩基酸系ポリエステル可塑剤としては、具体的には、ポリ(エチレングリコール/アジピン酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/アジピン酸)エステル、ポリ(1,4−ブタンジオール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/セバシン酸)エステル等が挙げられる。これらのポリエステル系可塑剤は、1種単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。

0015

前記ポリエステル系可塑剤の含有量としては、上述の衝撃保護機能や加工性、貼り合わせ性を有していれば特に限定されないが、60質量部を超えると加工性や貼り合せ性が低下するため、60質量部以下が好ましい。また、1質量部未満であると、衝撃保護機能が低下する。以上から1〜60質量部が好ましく、前記の観点から、5〜50質量部がより好ましく、10〜40質量部が更に好ましい。更に、製膜性及び生産性の観点から、10〜30質量部が特に好ましい。

0016

前記ポリエステル系可塑剤としては、特に限定されないが重量平均分子量800〜3,000のものが用いられる。重量平均分子量が、3,000を超えると成型性、製膜性が悪化する観点から好ましくない。また、重量平均分子量が800未満となると後述する添加剤溶出抑制ができず、保護対象部材汚染するリスクがあるため好ましくない。尚、可塑剤の重量平均分子量は、液体クロマトグラフィーにより求めたものである。

0017

本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムは、塩化ビニル共重合体、可塑剤に加えて、その他の成分を更に含有していてもよい。その他の成分としては、熱安定剤光安定剤、上述以外の可塑剤、防曇剤滑剤充填剤離型剤、粘度低下剤界面活性剤表面処理剤粘着剤帯電防止剤紫外線吸収剤アンチブロッキング剤等が挙げられる。

0018

フィルム材
本実施形態の画像表示装置を構成する部材用の衝撃保護フィルムは、インフレーション方式、Tダイ方式等の既知押出成形法により作製される。本発明の衝撃保護フィルムに使用される樹脂の配合物は、予めヘンシェルミキサー等でコンパウンディングしておくことが好ましい。

0019

以下、実施例を挙げて本発明について更に具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

0020

(実施例1)
塩化ビニル系共重合体としてポリ塩化ビニル(信越化学工業株式会社製 TK−1000平均重合度1020)100質量部、可塑剤としてアジピン酸ジイソノニル(田岡化学工業株式会社製 DINA)15質量部、エポキシ化大豆脂(株式会社ADEKA製 O−130P)5質量部を用い、更に、安定剤 Mg/Zn粉末(株式会社ADEKA製 SP−111)1.4質量部を加え、予めヘンシェルミキサーでコンパウンディングした後、ダイス付きラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)を用い、温度140〜190℃により熱溶融させながら押出成形して、厚さ0.1mmの衝撃保護フィルム材Aを作製した。

0021

(実施例2)
ポリ塩化ビニル(信越化学工業株式会社製 TK−1000平均重合度1020)100質量部、アジピン酸ジイソノニル(田岡化学工業株式会社製 DINA)30質量部、エポキシ化大豆脂(株式会社ADEKA製 O−130P)5質量部、安定剤 Mg/Zn粉末(株式会社ADEKA製 SP−111)1.4質量部を、予めヘンシェルミキサーでコンパウンディングした後、ダイス付きラボプラストミルを用い、温度140〜190℃により熱溶融させながら押出成形して、厚さ0.1mmの衝撃保護フィルム材Bを作製した。

0022

(比較例1)
シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製KER−4130H−UV、UV硬化タイプ)を厚み0.1mmになるように基材フィルム上にバーコータを用いて形成し、カバーフィルムラミネートした後、紫外線照射装置アイグラフィックス株式会社製)を用いて紫外線照射(12,000mJ/cm2)を行うことによって、衝撃保護フィルム材Cを作製した。

0023

(比較例2)
シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製KER−4000−UV、UV硬化タイプ)を厚み0.1mmになるように基材フィルム上にバーコータを用いて形成し、カバーフィルムをラミネートした後、紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社製)を用いて紫外線照射(12,000mJ/cm2)を行うことによって、衝撃保護フィルム材Dを作製した。

0024

(比較例3)
イソプレンゴム(株式会社クラレ製 UC−102M)99.5g、光開始剤(BASFイルガキュア1173、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン)0.5gを混合し攪拌した。次いで、攪拌した樹脂を厚み0.1mmになるように基材フィルム上にバーコータを用いて形成し、カバーフィルムをラミネートした後、紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社製)を用いて紫外線照射(4,000mJ/cm2)を行うことによって、衝撃保護フィルム材Eを作製した。

0025

(比較例4)
イソプレンゴム(株式会社クラレ製 UC−102M)69.8g、液状ブタジエンゴム(株式会社クラレ製 LBR−307)29.7g、光開始剤(BASF製イルガキュア1173)0.5gを混合し攪拌した。次いで、攪拌した樹脂を厚み0.1mmになるように基材フィルム上にバーコータを用いて形成し、カバーフィルムをラミネートした後、紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社製)を用いて紫外線照射(4,000mJ/cm2)を行うことによって、衝撃保護フィルム材Fを作製した。

0026

(比較例5)
エチレン−メタクリル酸共重合体亜鉛イオンとから形成されたアイオノマ樹脂(三井・デュポンポリケミカル株式会社製ハイミラン1705)を、ダイス付きラボプラストミルを用い、温度150〜190℃により熱溶融させながら押出成形して、厚さ0.1mmの衝撃保護フィルム材Gを作製した。

0027

(比較例6)
ポリエチレンテレフタレートフィルム東洋紡株式会社製 A−4100)厚み0.1mmを衝撃保護フィルムHとして得た。

0028

<貯蔵弾性率(1Hz)の測定>
実施例1〜3及び比較例1〜6で得られた衝撃吸収フィルム(厚み0.1mm)を、幅5mm、長さ10mmに切り出し、測定用サンプルを得た。得られたサンプルについて、動的粘弾性測定器(TAインスツルメント株式会社、製品名「RSA−G2」)を用い、−50〜50℃、1Hz、ひずみ量0.05%、チャック間距離3mmとして、引張測定モードにて測定を行った。次に、得られた測定結果から、25℃における貯蔵弾性率の値を読み取った。

0029

<耐衝撃試験>
耐衝撃試験を行う装置は、厚み10mm、300mm×300mmの金属板、厚み0.33mm、150mm×60mmのフロートガラス、厚み0.10mm、120mm×50mmの衝撃保護フィルム、重さ12g、直径14mmのスチール球、スチール球の落下時のガイドとして厚み1mm、内径30mm、長さ1mのアクリルパイプ及びアクリルパイプを固定する冶具から構成されている。
実施例1〜3及び比較例1〜6の衝撃保護フィルム材を縦120mm×横50mmのサイズに切り出した。金属板上に縦150mm×横60mmのフロートガラスを配置し、その上から切り出した衝撃保護フィルムを、4辺がフロートガラス内に収まるようにローラー押し付けた。
次いで、上記スチール球を落下高さ5cmから衝撃保護フィルム上の縦20mm×横25mmの位置に垂直落下させた。落下箇所におけるフロートガラス外観で1.0mm以上のクラック発生有無倍率×10のルーペを用いて目視観察した。クラック発生がない場合、落下箇所を衝撃保護フィルム上の縦40mm×横25mmの位置に変更した上で、同様の評価を行った。以後、落下箇所を衝撃保護フィルム上の縦60mm×横25mm、縦80mm×横25mm、縦100mm×横25mmの位置に変更し、同様評価を繰り返した。
これらの評価における計5回の衝撃で、いずれもフロートガラスにクラックが発生しなかった場合には落下高さを5cm増加させ、同様に評価を行った。5回の衝撃の内、クラックが発生した時点で評価を終了させ、フロートガラスにクラックが入らなかった最大高さを記録し、スチール球最大落下高さとした。
これらの測定結果を表1に示した。

0030

実施例

0031

比較例3、4のイソプレンゴムを用いたフィルムは、25℃の貯蔵弾性率の値が低く、柔軟性であるが衝撃吸収能は50〜65cmと低い。比較例2の架橋シリコーンゴムや比較例5のアイオノマ樹脂では貯蔵弾性率がやや高く、衝撃吸収能は、40〜50cmと低く、更に比較例6のPETフィルムでは、更に貯蔵弾性率が高くなるが、衝撃吸収能は、15cmと低い。
これに対し、本発明の貯蔵弾性率が10MPa以上で、塩化ビニル系共重合体及び可塑剤を含む実施例1〜2のフィルムでは、衝撃吸収能が80〜85cmと比較例1の柔軟な架橋シリコーンゴム並みに優れる。

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