(57)【要約】【課題】耐熱性に優れ、かつ熱変形が少なく、高い透明性を有するディスプレイパネル用プラスチック基板を提供する。【解決手段】硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートが１：０．８〜１．２：０．８〜１．２の質量比で混合されてなり、光学的等方性を有するディスプレイパネル用プラスチック基板である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートが１：０．８〜１．２：０．８〜１．２の質量比で混合されてなり、光学的等方性を有するディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項２】
前記硬化性樹脂オリゴマーは、アクリレートオリゴマーまたはエポキシオリゴマーであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項３】
前記硬化性樹脂オリゴマーは、ウレタン系のアクリレートオリゴマーであることを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項４】
前記無機ナノ粒子は、シリカナノ粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項５】
アクリレートモノマーをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項６】
前記アクリレートモノマーは官能基が１〜３個であることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項７】
硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子、および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートが１：１：１の質量比で混合されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板。
【請求項８】
硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートを１：０．８〜１．２：０．８〜１．２の質量比で混合し、混合物を光開始剤と共に溶媒に溶かしてプラスチック基板用の樹脂組成物を調製するステップと、
前記樹脂組成物を基板モールドに注入してベーキングし、基板の形状に成形するステップと、
前記基板に紫外線を照射して前記基板を硬化させるステップと、
を含むことを特徴とするディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項９】
前記溶媒は、メチルエチルケトンであることを特徴とする請求項８に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項１０】
前記硬化性樹脂オリゴマーは、アクリレートオリゴマーまたはエポキシオリゴマーであることを特徴とする請求項８または９に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項１１】
前記硬化性樹脂オリゴマーは、ウレタン系のアクリレートオリゴマーであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項１２】
前記無機ナノ粒子は、シリカナノ粒子であり、アクリレート系のモノマーに分散された状態で混合されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項１３】
前記基板の形状に成形するステップは、基板に対してあらゆる方向からほぼ同じ圧力を加圧することにより行われることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂組成物を調製するステップにおいて、硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子、および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートを１：１：１の質量比で混合することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載のディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法。
【請求項１５】
ウレタン系のアクリレートオリゴマー、無機ナノ粒子、１，６−ヘキサンジオールジアクリレートおよび光開始剤が１：０．８〜１．２：０．８〜１．２：０．０５〜０．２５の質量比で混合されてメチルエチルケトン溶媒に溶解されたディスプレイパネル用プラスチック基板用の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイパネル用プラスチック基板およびその製造方法に係り、さらに詳細には、熱硬化性プラスチック基板であって、耐熱性に優れ、柔軟であり、かつ高い光透過率や光学的等方性などの優秀な光学的特性を有するディスプレイパネル用プラスチック基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ディスプレイパネルとは、テレビ、モニタ、携帯用情報通信端末機、電子計算機、自動車ナビゲーションのような多様な装置で、文字や画像、動映像のような情報を出力するために使われる平板型表示装置をいう。例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルが挙げられ、これは、前面基板と背面基板との間に透明電極と配向膜とを配置して液晶を注入した形態を有している。
【０００３】
従来、かようなディスプレイパネルの基板として、ガラス基板が使用されていた。しかし、ガラス基板は、透明性など優秀な光学的特性を有する一方、衝撃に弱く、従来の方法では薄型にするのに限界があり、単位体積当たりの質量が大きく、軽量化するのに限界がある。したがって、最近では、衝撃に強く、軽量化が可能である透明プラスチック基板に代替されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３０７８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のプラスチック基板は、ガラス基板に比べて耐熱性および光学的特性が良好ではない。ディスプレイパネルの製造過程では、プラスチック基板は、一般的に、無機薄膜スパッタリング工程やプラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）工程のような高温の工程を経る。その際、プラスチック基板は、膨脹や収縮のような熱変形が生じ、基板の寸法不安定性が生じうる。すなわち、基板と他の構造との間の配置のずれが生じうる。
【０００５】
図１は、従来のプラスチック基板の材料のガラス転移温度（Ｔｇ）の分布を示す図である。図１は、熱可塑性樹脂であって、透明であり、かつ光学的特性に優れるポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィン共重合体などのガラス転移温度を表す。かかる熱可塑性高分子樹脂の熱転移温度は、ほぼ２３０℃以下であり、２００℃以上の温度では、基板の熱変形が起こる場合があり、基板の寸法安定性が問題になりうる。
【０００６】
また、従来のプラスチック基板は、その製造工程の特性上、光学的異方性の問題を有している。一般的に、熱可塑性樹脂を利用したプラスチック基板は、溶融押出方式で成形されるために、その厚さ方向と面方向の光学的特性が異なるという異方性を有する。特に、液晶を利用した光学的変調により画像を出力するＬＣＤパネルなどでは、かかる基板の光学的異方性が画像の変形を招くために、さらに問題になる。
【０００７】
したがって、本発明は、通常のディスプレイパネル工程温度に対して熱変形が少なく、高い透明性と光学的等方性とを有するディスプレイパネル用プラスチック基板を提供するところにその目的がある。
【０００８】
また、本発明は、透明であり、光学的等方性を有するプラスチック基板の製造方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるディスプレイパネル用プラスチック基板は、硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートが１：０．８〜１．２：０．８〜１．２の質量比で混合されてなり、光学的等方性を有する。
【００１０】
前記硬化性樹脂オリゴマーとしては、例えばアクリレートオリゴマーまたはエポキシオリゴマーなどが採用され、前記無機ナノ粒子としては、シリカナノ粒子が望ましい。前記１，６−ヘキサンジオールジアクリレートは、熱硬化度の低い添加物質であり、プラスチック基板の曲がり破損現象を防止する添加物質である。
【００１１】
また、本発明によるプラスチック基板の製造方法は、硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートを１：０．８〜１．２：０．８〜１．２の質量比で混合し、混合物を光開始剤と共に溶媒に溶かしてプラスチック基板用の樹脂組成物を調製するステップと、前記樹脂組成物を基板モールドに注入してベーキングし、基板の形状に成形するステップと、前記基板に紫外線を照射して前記基板を硬化させるステップと、を含む。
【００１２】
ここで、前記無機ナノ粒子は、望ましくはシリカナノ粒子であり、アクリレート系のモノマーに分散された状態で前記溶媒に混合されることが望ましい。また、前記基板の形状に成形するステップは、基板のあらゆる方向からほぼ同じ圧力を加圧することにより行われることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるプラスチック基板は、通常のディスプレイパネルの工程温度に対して熱変形がきわめて少なく、柔軟であり、かつディスプレイパネル用として適した光学的特性を有する。
【００１４】
また、本発明によるプラスチック基板の製造方法は、透明の硬化性樹脂を溶液キャスティング法で成形するため、プラスチック基板に光学的等方性を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明によるディスプレイパネル用プラスチック基板について詳細に説明する。
【００１６】
本発明によるプラスチックフィルムは、耐熱性確保のために、ガラス転移温度が約３００℃以上である硬化性樹脂オリゴマーと無機ナノ粒子とが混合された有機−無機複合体からなる。プラスチック基板の透明性を高めるために、前記硬化性樹脂オリゴマーとしては、アクリレートオリゴマーまたはエポキシオリゴマーなどが望ましく、無機ナノ粒子としては、シリカナノ粒子などが望ましい。前記シリカナノ粒子は、その粒径が数ないし数十ｎｍであり、アクリレートまたはエポキシ系のモノマーに分散された状態で、プラスチック基板製造に採用される硬化性樹脂オリゴマーに混合されることが望ましい。
【００１７】
一般的に、シリカのような無機粒子が混合されれば、プラスチック基板の耐熱性が向上する一方で、混濁しやすいが、前記のようにナノスケールの粒子を混合することによって透明度を維持できる。ただし、前記硬化性樹脂オリゴマーおよび無機ナノ粒子は、その質量比が１：０．８〜１．２、好ましくは１：１ほどとなるように混合される。無機ナノ粒子が前記範囲より少なければ、耐熱性向上の効果を十分に得難く、前記範囲より多ければ、プラスチック基板が曲げ変形に対し、割れたり、またはこわれやすくなるためである。
【００１８】
硬化性樹脂、特に無機粒子が分散された熱硬化性の樹脂製品は、特性上延性が不足して曲げ変形に対してもろいために、本発明によるプラスチック基板には、熱硬化度の低い添加物質である１，６−ヘキサンジオールジアクリレートが添加される。前記添加物質は、硬化性樹脂オリゴマーに対して１：０．８〜１．２、好ましくは１：１ほどの質量比で添加される。これによって、プラスチック基板が変形によって、割れたり亀裂が入ってしまうなどの現象を緩和させることができ、さらに、柔軟なディスプレイパネルの基板として要求される曲げ強度のような条件を満足することができる。さらに好ましくは、硬化性樹脂オリゴマー、無機ナノ粒子、および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートの質量比は、ほぼ１：１：１である。
【００１９】
以下では、本発明によるディスプレイパネル用プラスチック基板の製造方法について、例を挙げて詳細に説明する。
【００２０】
まず、シリカナノ粒子が硬化性樹脂オリゴマーに分散された溶液を調製する。はじめに、ナノスケールのシリカ粒子をアクリレート系のモノマーに分散させ、ウレタン系のアクリレート物質および１，６−へキサンジオールジアクリレートを追加する。ここで、アクリレート系のモノマーとはアクリレート（−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯＣＨ２−）を含む単量体を指し、ウレタン系のアクリレート物質はウレタン分子構造を含むアクリレート物質を指す。前記アクリレート物質としては、官能基が一つであるアクリレート（モノアクリレート）、官能基が二つであるアクリレート（ジアクリレート）、そして官能基が三つであるアクリレート（トリアクリレート）を混合し、１〜５個のアクリル酸官能基を有したアクリレートオリゴマーを添加できる。前記アクリレート物質としてアクリレートオリゴマーだけを使用すると、硬度の高いフィルムが得られるが、フィルムの柔軟性は低くなる場合がある。そのため、好ましくは、官能基が１〜３個のアクリレートモノマー（モノ、ジ、またはトリアクリレート）を添加して柔軟性を高める。溶液上の加工性を高めるために、好ましくはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）のような溶媒を使用して分散させ、光開始剤として、透明フィルム製造に適した光開始剤を、好ましくは前記硬化性樹脂オリゴマーに対して１：０．０５〜０．２５の質量比で添加することによってプラスチック基板用の樹脂組成物を調製する。
【００２１】
本発明によるプラスチック基板の製造方法は、溶液キャスティング法を用いる。溶液、すなわち、プラスチック基板用の樹脂組成物の調製と共に、所定サイズおよび厚さを有する基板モールドを準備し、水平を正確に合わせた後でオーブン内に設置する。準備されたモールドに前記溶液を注ぎ、ほぼ８０℃の温度で所定時間乾燥し、前記溶媒を蒸発させる。例えば、１２０μｍ厚にプラスチック基板を製造する場合、８０℃の温度で、３０分ほど乾燥させることによって成形できる。乾燥後には、基板に紫外線を照射して硬化させ、硬化された基板を前記モールドから分離する。
【００２２】
かかる基板成形過程で、前記基板には、あらゆる方向からほぼ同じ圧力が加圧されることが望ましい。従来の一般的なプラスチック基板の製造方法としては、溶融押出方式が使われる。これは、高温で溶融された熱可塑性樹脂を一定方向に押出すものである。その場合、基板の厚さ方向および表面方向、または長さ方向および幅方向に作用される圧力に差があるために、完成した基板が光学的異方性を有してしまう。本発明では、所定形状のモールドに前記樹脂組成物を注ぎ、等圧で徐々に乾燥させることため、製造されるプラスチック基板は光学的等方性を有しうる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明についての理解を助けるために、プラスチック基板の製造方法の具体的な実施例、比較例および実験例を挙げて説明する。しかし、本発明による実施例は、さまざまな異なる形態に変形可能であり、本発明の技術的範囲が下記実施例に限定されるものではない。本発明の実施例は、当業者に本発明をさらに明確に説明するために提供されるものである。
【００２４】
＜実施例１＞
無機ナノ粒子として、ＤＳＭ社のａｃｒｙｌａｔｅｄ  ｓｉｌｉｃａｔｅｄ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ溶液１０ｇ、熱硬化度の低い添加物質として、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート１０ｇ、硬化性樹脂オリゴマーとして、ＵＣＢ社の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー１０ｇ、光開始剤として、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社のＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８４  １．５ｇを溶媒であるＭＥＫ溶剤５０ｇに３時間分散および溶解させてプラスチック基板用の樹脂組成物を調製する。
【００２５】
併せて、１０ｃｍ径を有する円形モールドをオーブン内に備えて水平を合わせる。前記樹脂組成物をモールドに注ぎ、ほぼ８０℃の温度で３０分間乾燥させた後、常温で紫外線照射によって硬化させる。モールド内に形成されたほぼ１２０μｍ厚のフィルムを分離した。
【００２６】
＜比較例１＞
従来の透明プラスチック基板として、ＰＥＳからなる基板の製造方法を説明する。光学特性に優れ、かつ耐熱性の優秀な熱可塑性樹脂であるＰＥＳをガラス転移温度である２３０℃以上の温度で十分に溶融させた後、ロール接触工程によって連続的な形態（フィルム、シート、パイプなど）に冷却して安定化させた後、所望の長さや幅に加工する。以上のような工程を使用し、厚さ２００μｍほどのプラスチック基板を製造する。
【００２７】
＜実験例１＞
上述の実施例１および比較例１による製造方法で製造されたプラスチック基板の物性を測定した。まず、熱処理（１８０℃、９０分）する前後の可視光領域での光透過率を測定した。
【００２８】
図２は、本発明によるプラスチック基板の光学特性を示すグラフである。前記図２によれば、比較例１のＰＥＳ基板に比べ、実施例１、すなわち、本発明によるプラスチック基板は、光透過率がはるかに高い。また、１８０℃で９０分間熱処理した後でも、本発明によるプラスチック基板の光透過率は、比較例１の場合より優秀であるということが分かる。
【００２９】
また、プラスチック基板がディスプレイパネル製造工程を経た場合の熱変形程度を知るために、２００℃のオーブンで１時間から２０時間までのさまざまな熱処理時間による基板の長さ変化量を測定した。表１は、その結果を数値で示したものであり、図３は、それをグラフで表したものである。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
前記表１および図３から、本発明によるプラスチック基板は、その長さ変化量が従来のＰＥＳ基板に比べてほぼ１／２０ほどに小さいということが分かる。これは、本発明によるプラスチック基板がディスプレイパネル用として使われるとき、優秀な寸法安定性を提供できるということを意味する。
【００３２】
また、下記表２は、ポラリメータで複屈折を測定し、前記比較例１と前記実施例１とによるプラスチック基板の光学的異方性を求めた結果である。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
前記表２によれば、実施例１によるプラスチック基板の光学的異方性は、熱処理前後のいずれの場合でも、比較例１に比べて顕著に小さいということが分かる。よって、本発明によるプラスチック基板は、ディスプレイパネル用として優秀な光学的等方性を有する。
【００３５】
以上、本発明による望ましい実施例が説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者ならば、それらから多様な変形および均等な他実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によりのみ決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のディスプレイパネル用プラスチック基板およびその製造方法は、ディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のプラスチック基板のガラス転移温度分布を示す図である。
【図２】本発明によるプラスチック基板の光学特性を示すグラフである。
【図３】本発明によるプラスチック基板の熱変形特性を示すグラフである。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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