JP2007108553A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収性と薄型化を両立できる表面保護体を有し、表面保護体の塑性変形を防止して表面凹みを回避しつつ表面硬度や耐衝撃性を確保し製造コストも抑制できる電気光学装置を提供する。
【解決手段】電気光学装置１００は電気光学パネル１１０の視認側表面上に配置された透明保護体１３０を有し、透明保護体は、視認側表面上にハードコート層１３２を備えた第１樹脂シート１３１と、第１樹脂シートの電気光学パネル側に配置された第２樹脂シート１３３と、第１樹脂シートと第２樹脂シートとを接着する接着層１３４とを有し、第１樹脂シートの降伏応力ｘ１、第１樹脂シートの厚みｙ１、第２樹脂シートの降伏応力ｘ２、第２樹脂シートの厚みｙ２、ハードコート層の厚みｄのとき、y1+y2≧-69.52（y1・ln［x1］+y2・ln［x2］）/（y1+y2）+z、z=-5.3333d+501.31が成立する。
【選択図】図１

Description

本発明は電気光学装置及び電子機器に係り、特に、電気光学装置の表面を保護するための表面保護体の構成に関する。

一般に、電気光学装置として、液晶表示装置、有機ルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ装置などが知られているが、これらにはガラス基板やプラスチック基板等が用いられているため、衝撃を受けた場合、ガラス基板が割れたり、プラスチック基板等が変形して、表示体が破損したり、表示特性に影響を与えたりするという問題点がある。

上記の電気光学装置を内蔵した電子機器の一般的な筐体構造としては、筐体に固定された窓部材と、液晶表示パネルの視認側表面との間に間隙を設け、外部の衝撃が窓部材に加わっても、液晶表示パネルには直接に伝達されないようになっていた。

しかしながら、小型の表示体を内蔵した携帯型情報端末、携帯電話などの携帯型電子機器では、携帯時に表示画面を何かにぶつけたり、或いは、機器を落下させたりする場合が多く、このような場合には衝撃が大きいために機器が回復不可能な損傷を受けることが多い。

そこで、液晶表示パネルを透明部材に対して透明弾性樹脂を介して保持した構造、或いは、偏光板の周囲に液晶表示パネルより外側に延長された延長部を設け、この延長部を筐体の支持部に挟持させた構造などが提案されている（例えば、以下の特許文献１及び２参照）。

また、表示体の前面に配置される表面保護材としては、基材フィルムの表面に直接に、或いは、緩衝層を介してハードコート層を積層し、表面硬度を高めた表面保護シート（例えば、以下の特許文献３及び４参照）、液晶表示用光学フィルムの表面に下塗り層を介してガラス割れ防止粘着剤層が設けられ、その上に表面処理フィルムが設けられてなるガラス割れ防止積層体（例えば、以下の特許文献５参照）、透明ポリマーからなる剛性層の下側にアクリル系粘着層からなる緩和層が密着してなる積層シート（例えば、以下の特許文献６参照）などが知られている。
特開平１１−１７４４１７号公報 特開２０００−２８４２７０号公報 特開平１１−３００８７３号公報 特開２０００−３２６４４７号公報 特開２００５−１７３４６２号公報 特開２００５−１７９４８１号公報

しかしながら、前述の液晶表示パネルの支持構造では、液晶表示パネルがその視認側に配置された透明材料に支持された状態となっているため、この透明材料に或る程度の剛性を持たせないと、液晶表示パネルの支持力を得ることができないことから、衝撃吸収性を必ずしも充分に確保することができず、耐衝撃性の向上に限度があるという問題点がある。また、上記の支持構造では、衝撃吸収性を得るために透明材料に充分な厚みが必要であることから、或いは、液晶表示パネルを偏光板のみで支持するために液晶表示パネルの背後に空間が必要となることから、液晶表示パネルを搭載する電子機器の厚みを充分に低減できないという問題点がある。

一方、上記の各種の表面保護材では、表面硬度を高くすると衝撃割れが発生しやすくなり、逆に衝撃割れを防止しようとすると、表面硬度が低下するというジレンマがある。また、表面硬度の向上と衝撃割れの防止を図る方法としてハードコート層を形成する方法が知られているが、ハードコート層の厚みは限られているため、表面保護材の樹脂基材に降伏が生じて表面の凹みが発生し、これが外観や表示品位を低下させるという問題点もある。さらに、表面硬度の向上、衝撃割れの防止、表面凹みの防止を図るには素材や構造の選択の余地が限られ、製造コストが増大するという問題点もある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、衝撃吸収性と薄型化を両立できる表面保護体を有するとともに、表面保護体の塑性変形を防止して表面凹みを回避しつつ表面硬度や耐衝撃性を確保し、さらに製造コストも抑制できる電気光学装置及びこれを搭載した電子機器を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の電気光学装置は、電気光学パネルと、該電気光学パネルの視認側表面上に配置された透明保護体とを有する電気光学装置において、前記透明保護体は、視認側表面上にハードコート層を備えた第１樹脂シートと、該第１樹脂シートの前記電気光学パネル側に配置された第２樹脂シートと、前記第１樹脂シートと前記第２樹脂シートとを接着する接着層とを有し、前記第１樹脂シートの降伏応力をｘ１［ＭＰａ］、前記第１樹脂シートの厚みをｙ１［μｍ］、前記第２樹脂シートの降伏応力をｘ２［ＭＰａ］、前記第２樹脂シートの厚みをｙ２［μｍ］、ハードコート層の厚みをｄ［μｍ］としたとき、ｙ１＋ｙ２≧−６９．５２（ｙ１・ｌｎ［ｘ１］＋ｙ２・ｌｎ［ｘ２］）／（ｙ１＋ｙ２）＋ｚ、ｚ＝−５．３３３３ｄ＋５０１．３１（ただし、１≦ｄ≦３０）が成立することを特徴とする。

通常、表面にハードコート層を形成した樹脂シートでは、樹脂シートに加わった応力がフィルム素材の降伏応力を超えた場合、塑性変形を生ずるので、表面に凹みが発生する。したがって、表面に凹みを生じないようにするには、樹脂シートの厚みｙを、そのフィルム素材の降伏応力ｘ及びハードコート層の厚みｄに応じた所定の厚みより大きくする必要がある。４Ｈの鉛筆を５００ｇの荷重で表面に適用すると、凹みが発生しにくい領域として、ｙ≧−６９．５２×ｌｎ［ｘ］＋ｚ、ｚ＝−５．３３３３ｄ＋５０１．３１（ただし、１≦ｄ≦３０）が得られた。ここで、ｌｎ［ｘ］はｘの自然対数である。本発明においては、第１樹脂シートの降伏応力ｘ１に起因する成分と、第２樹脂シートの降伏応力ｘ２に起因する成分とを、それぞれの厚さの比ｙ１／（ｙ１＋ｙ２）、ｙ２／（ｙ１＋ｙ２）で重み付けして加算することにより形成した、上記の式に対応する式である「ｙ１＋ｙ２≧−６９．５２（ｙ１・ｌｎ［ｘ１］＋ｙ２・ｌｎ［ｘ２］）／（ｙ１＋ｙ２）＋ｚ」が成立すれば、それぞれのフィルム素材が共に降伏しにくくなり、表面に凹みが発生しにくくなる。

次に、本発明の別の電気光学装置は、電気光学パネルと、該電気光学パネルの視認側表面上に配置された透明保護体とを有する電気光学装置において、前記透明保護体は、視認側表面上にハードコート層を備えた第１樹脂シートと、該第１樹脂シートの前記電気光学パネル側に配置された第２樹脂シートと、前記第１樹脂シートと前記第２樹脂シートとを接着する接着層とを有し、前記接着層は０．１〜１０μｍの範囲内の厚みを有する接着剤で構成されることを特徴とする。

この発明によれば、ハードコート層を視認側表面に備えた第１樹脂シートを、接着層を介して第２樹脂シートに接着したことにより、良好な表面硬度を確保できるとともに透明保護体の耐衝撃性を確保できる。特に、接着層が０．１〜１０μｍの範囲内の厚みを有することによって、第１樹脂シートと第２樹脂シートとの一体性が確保されるため、第１樹脂シートの厚みを増した場合と同様の表面硬度を得ることが可能になり、また、第１樹脂シートの塑性変形による表面の凹みも防止することができる。

本発明において、前記第１樹脂シートがトリアセチルセルロースで構成されていることが好ましい。本発明ではトリアセチルセルロースからなる第１樹脂シート上にハードコート層を形成することにより、第１樹脂シート自体の耐衝撃性を確保しつつ、表面硬度の低下を抑制できる。また、ハードコート層の厚みは製法上の理由や密着性を維持するために１〜３０μｍ程度に制限されるところ、この程度の厚みのハードコート層を付けた場合には、表面硬度を確保するために、或いは、表面凹みを防止するために、トリアセチルセルロースからなる第１樹脂シートでは１００μｍ以上の厚みが必要となる。一般には１００μｍ以上の厚みを有するトリアセチルセルロースのフィルムは入手性が悪く、コストも高いが、本発明では、第１樹脂シートに接着層を介して第２樹脂シートを接着したことにより、第１樹脂シートが１００ミクロン以下の厚みでも充分な表面硬度を得ることができ、また、表面凹みの防止を図ることが可能になる。

本発明において、前記第２樹脂シートがトリアセチルセルロースで構成されていることが好ましい。第２樹脂シートもまたトリアセチルセルロースで構成されることにより、耐衝撃性を維持しつつ、比較的薄い構成で充分な表面硬度を得ることが可能になる。

本発明において、前記接着層の代わりに、接着基材フィルムの表裏両面上に、それぞれ０．１〜１０μｍの範囲内の厚みを有する接着層を備えた接着シートを用いる場合もある。接着基材フィルムの表裏両面上にそれぞれ薄い接着剤を有する構成でも、透明保護体に充分な表面硬度を与えることができる。例えば、ポリビニルアルコールの１５〜２５μｍ程度の厚みを有する接着基材フィルムの両面にそれぞれ０．１〜１０μｍの厚みを有するアクリル系接着剤を配置したものが挙げられる。また、表裏両面に接着層を備えた接着シートを用いることで、第１樹脂シートと第２樹脂シートの接着工程を容易に行うことが可能になる。

本発明において、前記接着層は０．１〜１０μｍの範囲内の厚みを有する接着剤で構成されることが好ましい。接着剤の厚みが０．１μｍ未満では充分な接着力を得ることが難しく、しかも、剥離や気泡の発生等が生ずる虞が高くなる。接着剤の厚みが１０μｍを超えると、接着剤の硬度により透明保護体の表面硬度が影響を受けやすくなり、特に、一般的なアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤を用いる場合には透明保護体の表面硬度が低下し、また、表面の凹みも生じやすくなる。特に、接着剤の厚みが０．５〜８μｍの範囲内であることがさらに望ましい。

本発明において、前記第２樹脂シートの前記電気光学パネル側に配置され、前記第１樹脂シート及び前記第２樹脂シートより周波数１〜１０Ｈｚ域の動的弾性率が小さい第３層をさらに有することが好ましい。これによれば、背後には、一般的な衝撃等に対する動的弾性率が小さい第３層が配置されるので、透明保護体の衝撃吸収性を高めることができ、電気光学パネルに伝達される応力を低減することができる。すなわち、この場合には、第１樹脂シートと第２樹脂シートを接着してなる積層体が衝撃拡散作用を有する層となり、その背後に配置された第３層が衝撃吸収作用を有する層となる。

本発明において、周波数１〜１０Ｈｚ域において、前記第１樹脂シート及び第２樹脂シートの動的弾性率が１．０〜１５．０ＧＰａの範囲内であり、前記第３層の動的弾性率が０．０１ＭＰａ〜０．１ＧＰａの範囲内であることが好ましい。このようにすると、携帯型電子機器などの常用の状況下で効果的な耐衝撃性を充分に確保しつつ、従来よりも大幅に薄型化を図ることができる。

この場合に、前記第３層の厚みが０．１５〜０．８ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば、改善された耐衝撃性を確保しつつ、従来よりも厚みを大幅に低減できる。特に、０．２〜０．５ｍｍの範囲内であれば、耐衝撃性と厚みの低減をさらに高いレベルで両立できる。

また、前記第１樹脂シート及び第２樹脂シートの厚みはいずれも６０〜１００μｍ程度の範囲であることが好ましく、特に、それぞれ７０〜９０μｍの範囲内であることが寄り望ましい。この発明によれば、透明保護体の単位厚み当たりの耐衝撃性の向上率を従来よりも高くすることができるので、耐衝撃性の向上と、薄型化とを両立させることができる。

本発明において、前記透明保護体のハードコート層の表面は鉛筆硬度３Ｈ〜５Ｈの硬度を有することが好ましい。これによれば、通常の使用態様における必要充分な硬度とすることができる。

次に、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を格納する筐体を有し、該筐体は前記電気光学装置の前記ハードコート層を露出する窓部を有することを特徴とする。これによれば、透明保護体による衝撃吸収効果を最も効果的に発揮することができる。本発明の電子機器としては何ら限定されるものではなく、コンピュータ装置、家庭用受像機などにも適用することができるが、特に、携帯電話、携帯型情報端末、携帯型コンピュータ装置、電子時計などの携帯型電子機器として構成する場合に高い効果を発揮することができる。

［第１実施形態］
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。最初に、本実施形態の全体構成について、従来構造の一つを比較例として参照しつつ説明する。図１は本実施形態の電気光学装置を電子機器の筐体内に設置した様子を示す概略構成図である。

本実施形態では、図１に示すように、電気光学パネルの一例としての液晶表示パネル１１０と、この液晶表示パネル１１０の背後に配置された照明装置１２０（バックライト）とを有する電気光学装置が電子機器の筐体１の内部に配置された基板２上に固定されている。液晶表示パネル１１０は、ガラスやプラスチック等からなる透明基板１１１と１１２をシール材１１３を介して貼り合わせ、これらの基板間に電気光学物質である液晶１１４を封入したものである。透明基板１１１及び１１２の内面（相互に対向する面）には複数の電極がそれぞれ形成され、これらの電極が平面的に交差する領域が表示態様を独立に制御可能な画素を構成する。基板１１１及び１１２の外面上にはそれぞれ偏光板１１５及び１１６が配置されている。

上記の透明基板１１１，１１２の厚みは、例えば無機ガラスで構成する場合、０．３〜１．２ｍｍ程度のものが用いられる。ただし、近年はパネルの薄型化を図るために０．３〜０．８ｍｍ程度の厚みを有するものが一般的であり、厚みは今後さらに薄くなる可能性がある。

なお、電気光学パネルとしては、上記の液晶表示パネルに限らず、有機ルミネッセンスパネル、電気泳動表示パネル、フィールドエミッション表示パネルなど、種々の表示体を用いることができる。また、液晶表示パネルにおいても、駆動方式で言えば、画素の駆動にスイッチング素子を用いない単純マトリクス液晶表示パネルやスタティック駆動液晶表示パネル、ＴＦＴ等の三端子スイッチング素子やＭＩＭ等の二端子スイッチング素子を用いるアクティブマトリクス液晶表示パネル、電気光学特性で言えば、ＴＮ形、ＳＴＮ形、ゲストホスト形、相転移形、強誘電形など、種々のパネル構造を用いることができる。

一方、照明装置１２０は、照明ユニット１２１と、この照明ユニット１２１の光出射面上に配置された光学シート（集光シート若しくは拡散シート、或いはこれらの双方）とから構成される。照明ユニット１２１としては、例えば、サイド部にＬＥＤや冷陰極管等の光源を配置し、この光源から放出された光を端面で受けて内部を伝播させながら、光出射面から放出する導光板を有する、サイドライト型ユニットを用いることができる。

本実施形態では、上記の液晶表示パネル１１０及び照明装置１２０を有する電気光学装置１００において、液晶表示パネル１１０の視認側の表面上に透明保護体１３０が配置されている。この透明保護体１３０では、視認側に第１樹脂シート１３１が配置され、この第１樹脂シート１３１の視認側表面上にはハードコート層１３２が形成されている。また、第１樹脂シート１３１の液晶表示パネル１１０側には第２樹脂シート１３３が配置されている。そして、第１樹脂シート１３１と、この第２樹脂シート１３３とは接着層１３４で接着されている。

また、第２樹脂シート１３３と液晶表示パネル１１０との間には、上記第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３よりも周波数１〜１０Ｈｚ域の動的弾性率の小さい第３層１３５が配置されている。この第３層は粘着性を有し、偏光板１１６と第２樹脂シート１３３との間に配置されて液晶表示パネル１１０と透明保護体１３０とを接着していることが好ましい。

図示例の場合、電気光学装置１００は、筐体１と、その内部に配置された基板２との間に保持された状態となっている。具体的には、筐体１は、上記透明保護体１３０の表面に当接し、この透明保護体１３０を介して電気光学パネル１１０を保持している。なお、筐体１と透明保護体１３０との間にガスケットなどの緩衝部材或いは密着部材を介在させることが望ましい。透明保護体１３０は、電気光学パネル１１０の光を透過するものであればよく、無色透明でなく多少着色していても構わない。特に、本実施形態の場合には、電気光学パネル１１０の表示画面が視認可能となるものであればよい。

第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３は、外力を受けて表面方向に分散させる働きをする衝撃拡散作用を果たす部分であり、一般的には、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチル（メタ）アクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレン、アクリルニトリル−スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート等のポリカーボネート系ポリマーなどで構成される。

第１樹脂シート１３１、接着層１３４及び第２樹脂シート１３３の積層体に要求される特性としては、外力に起因して生ずる応力の分散特性を有していること、及び、通常加えられる程度の衝撃に対して割れや変形等を生じない耐衝撃性を有していることが挙げられる。特に、第１樹脂シート１３１においては、上記に加えて、ハードコート層１３２の密着性や製造容易性を有していること、及び、ハードコート層を充分に支持して充分な鉛筆硬度を実現可能なことが要求される。これらの観点からすると、第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シートはセルロース系ポリマーであることが好ましい。特に、第１樹脂シート１３１は上記四つの条件を満たす素材としてセルロース系ポリマーを用いることが有利であり、特に、トリアセチルセルロースが最も望ましい。

また、応力の分散特性を確保するには、周波数１〜１０Ｈｚ域での動的弾性率Ｇ′が第３層１３５よりも高いもの（好ましくは１０倍以上）であることが好ましく、例えば、常温（−１０〜５０℃）において、周波数１〜１０Ｈｚ域の動的弾性率が１．０〜１５．０ＧＰａの範囲内であることが好ましい。第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３の動的弾性率が上記範囲を下回ると、応力を分散（衝撃を拡散）する効果が得られにくくなり、応力が局部に集中して液晶表示パネル１１０に及ぶ虞が高くなるとともに、硬度も低下するので、表面に損傷（擦り傷など）を受けやすくなる。逆に、第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３の動的弾性率が上記範囲を越えると、第３層１３５の応力吸収特性（衝撃吸収力）を充分に生かすことができなくなる。例えば、常温２５℃で、トリアセチルセルロースの弾性率は約２ＧＰａ、ポリエチレンテレフタレートの弾性率は約４ＧＰａである。

ハードコート層１３２は、透明保護体１３０の表面の傷つき等の損傷を防止するためのものであり、厚みは、形成方法や密着性の観点から見て１〜３０μｍの範囲内であることが好ましく、特に、５〜２０μｍの範囲内であることが望ましい。上記範囲を下回ると、後述する第２実施形態で示すように第３層を設けない場合には、外力によって凹みが生じやすくなり、表面画面の平坦性を確保しにくくなるとともに、層自体の耐久性にも支障がでる。また、上記範囲を上回ると、外力を受けたときに剥離しやすくなる。

ハードコート層１３２は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等といった、紫外線や電子線等で硬化する電離放射線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂で構成されることが好ましい。これらの樹脂は架橋度合を調整することによって３Ｈ〜５Ｈ程度の鉛筆硬度を容易に実現することができる。電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、ポリエステルアクリレートやウレタンアクリレート等のアクリレート系官能基を有するものが挙げられる。ポリエステルアクリレートとしては、ポリエステル系ポリオールのオリゴマーのアクリレート又はメタクリレート、或いは、これらの混合物であることが好ましい。また、ウレタンアクリレートとしては、ポリオール化合物とジイソシアネート化合物からなるオリゴマーをアクリレート化したものであることが好ましい。ただし、ウレタンアクリレートは一般に硬度を高めることが難しいので、ポリエステルアクリレートと混合して用いることが望ましい。

上記のハードコート層１３２としては、３Ｈ以上の鉛筆硬度（ＪＩＳ Ｋ−５４００で規定する試験方法による。以下同様。）を有するものであることが好ましく、特に、材料選択性を考慮すると３Ｈ〜５Ｈ程度の鉛筆硬度を有するものが望ましい。

接着層１３４を構成する素材としては、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができる。これらの接着剤の接着後の特性として、通常、第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３よりも周波数１〜１０Ｈｚ域の動的弾性率が小さい。したがって、第１樹脂シート１３１と第２樹脂シート１３３の機械的一体性を確保するには、接着層１３４を０．１〜１０μｍの範囲内の厚みとなるように薄く形成する必要がある。厚みが０．１μｍを下回ると、接着力の確保や耐久性の確保が難しくなり、剥離や気泡の発生などが生じやすくなる。また、厚みが１０μｍを越えると、透明保護膜１３０の表面のハードコート層１３２に加わった外力が第１樹脂シート１３１にのみ加わりやすくなり、透明保護体１３０の表面硬度が低下するとともに、その表面に凹みが生じやすくなる。特に、上記厚みは０．５〜８μｍの範囲内であることが望ましい。さらには、１〜６μｍ程度であることが最も望ましい。

透明保護体１３０の第３層１３５は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、アルファゲル（登録商標）などのゲル材料等を用いて構成することができる。素材としては、周波数１〜１０Ｈｚ域での動的弾性率Ｇ′が低いものであることが好ましく、例えば、常温（−１０〜５０℃）において、周波数１〜１０Ｈｚ域の動的弾性率が０．０１ＭＰａ〜０．１ＧＰａの範囲内であることが好ましい。第３層１３５の動的弾性率が上記範囲を下回ると、厚みを充分に確保しないと第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３の変形により液晶表示パネル１１０に直接応力が加わる可能性が高くなり、逆に、第３層１３５の動的弾性率が上記範囲を越えると、衝撃を充分に吸収することができなくなり、衝撃を液晶パネル１１０に伝達してしまう。

透明保護体１３０では、上記第２樹脂シート１３３と第３層１３５が相互に接着されていることが好ましい。また、透明保護体１３０（第３層１３５）は液晶表示パネル１１０（偏光板１１６）にも接着されていることが好ましい。ここで、第３層１３５としては、接着剤などの接着機能をも有するもの、粘着性を備えたものなどを用いることが好ましい。このようにすると、第３層１３５によって液晶表示パネル１１０と第２樹脂シート１３３を接着することができるため、接着剤や接着層を別途設ける必要がなくなる。

第３層１３５の素材（ゴム材料）の動的粘弾性特性としては、粘弾性特性のうちの貯蔵せん断弾性率である動的弾性率Ｇ′が上記範囲内であることが好ましいが、さらに、損失せん断弾性率Ｇ″が或る程度大きいことが好ましい。例えば、エネルギーを熱に変換することのできる度合を示す損失係数ｔａｎδが０．１０〜１であることが好ましく、０．１０〜０．２５程度であることが最も望ましい。損失係数が上記範囲を越えると、外部応力による変形が顕著となり、上記範囲を下回ると、衝撃の吸収効率が低下する。

第３層１３５は０．１５〜０．８ｍｍの範囲内の厚みを有することが好ましく、特に、０．２〜０．５ｍｍの範囲内の厚みを有することが望ましい。この範囲内では、衝撃吸収力を確保しつつ、表面保護体１３０の薄肉化を図ることができる。すなわち、上記範囲を下回ると充分な衝撃吸収力を得ることができず、上記範囲を上回ると透明保護体１３０の衝撃吸収力が携帯型電子機器等に要求されるレベルに対して過剰になるとともに、無駄な厚みの増加を招くことになる。

本実施形態では、液晶表示パネル１１０の前面に配置される透明保護体１３０において、ハードコート層１３２を備えた第１樹脂シート１３１と第２樹脂シート１３３とを接着層１３４によって接着した構造を有することにより、所望の表面硬度を確保しつつ、表面の凹みを防止することが可能であり、しかも、応力分散性を確保しつつ透明保護体１３０に充分な耐衝撃性を与えることができるため、透明保護体１３０の割れなどを防止することもできる。また、第２樹脂シート１３３の背後に動的弾性率の小さい第３層を配置することで、外部から受ける衝撃に基づく応力を吸収緩和することができるので、液晶表示パネル１１０の基板の割れを防止することができる。

さらに、本実施形態では、第１樹脂シート１３１と第２樹脂シート１３３とを接着層１３４で接着しているので、第１樹脂シート１３１として、ハードコート層１３２に対する密着性等を得ることができ、しかも、所要の耐衝撃性や応力分散性を得ることの可能な素材を選択した上で、当該素材の入手性を確保することができる。例えば、トリアセチルセルロースの樹脂シートとしては、厚みが３８〜８０μｍ程度のものが一般的に入手可能であるが、それ以上の厚みのシートを入手することは困難で、入手してもコスト高となってしまう。

ところが、以下の実施例で説明するように、一般的な厚みのハードコート層を形成した場合、トリアセチルセルロースの樹脂シートを用いると、表面硬度の確保や表面凹みの防止を図るには、少なくとも１００μｍを越える厚みが要求される。そこで、本願発明者はトリアセチルセルロースの第１樹脂シート１３１と第２樹脂シート１３３を薄い接着層１３４で接着することによって、所要の特性を確保し、しかも、素材の入手を可能にしたのである。

トリアセチルセルロースを第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３の素材として用いる場合には、第１樹脂シート１３１及び第２樹脂シート１３３の厚みは６０〜１００μｍの範囲内とすることが好ましく、特に、７０〜９０μｍの範囲内とすることが望ましい。

［第２実施形態］
次に、上記とは異なる別の実施形態について図２を参照して説明する。この実施形態において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。

本実施形態の透明保護体１３０′は、上記と同様の第１樹脂シート１３１、ハードコート層１３２、第２樹脂シート１３３、接着層１３４を備えているが、上記の第３層を介在させずに、第２樹脂シート１３３が液晶表示パネル１１０上に配置されている。図示例の場合、第２樹脂シート１３３は接着層１３６によって液晶表示パネル１１０の偏光板１１６に接着されている。接着層１３６は上記接着層１３４と同様の素材で同様の厚みに構成されることが好ましい。

本実施形態では、上記第１実施形態の第３層による衝撃吸収力を発揮することはできないが、表面硬度の確保や透明保護体１３０′の耐衝撃性を確保することができる。また、第３層が存在しないことにより、第１実施形態よりも薄型化を図ることができる。

［第３実施形態］
図３は第１実施形態又は第２実施形態と基本的に同様の構造を有するが、第１樹脂シート１３１の素材と第２樹脂シート１３３′の素材とが相互に異なる例を示すものである。この実施形態では、例えば、第１樹脂シート１３１として第１実施形態と同様のトリアセチルセルロースを用い、第２樹脂シート１３３として例えばポリエチレンテレフタレートを用いることができる。この場合、第２樹脂シート１３３は接着層１３４を介して第１樹脂シート１３１を下支えするとともに、外部応力に対して第１樹脂シート１３１とともに一体に機能するものであるので、素材を変えることによって機械的特性も異なることとなるため、第２樹脂シート１３３′の好ましい厚みの範囲も変化することになる。一般的には、後述するように、第２樹脂シート１３３′の降伏応力が高くなれば、厚みを薄くしても足りることになる。

［第４実施形態］
図４は、第１実施形態又は第２実施形態の透明保護体１３０，１３０′に用いられている第２樹脂シート１３３の背後にさらに第３樹脂シート１３７を配置し、この第３樹脂シート１３７を接着層１３８を介して第２樹脂シート１３３に接着したものである。ここで、第３樹脂シート１３７は第２樹脂シート１３３，１３３′と同じ素材で構成できる。また、接着層１３８は接着層１３４と同様に０．１〜１０μｍの範囲の厚みを有することが好ましく、特に、０．５〜８μｍの範囲の厚みを有することが望ましい。

この実施形態は、特に、透明保護体の応力分散性や表面硬度を確保するためにさらに厚みが必要となる場合の構成例を示している。すなわち、本発明には、必要に応じて３層以上の樹脂シートを接着層で接着した構成も含まれる。

［第５実施形態］
図５は、第１実施形態又は第２実施形態の透明保護体１３０，１３０′に用いられる接着層１３４の代わりに、接着樹脂基材１３４Ｓの表裏両面に接着層１３４Ａ及び１３４Ｂを配置した接着シート１３４′を設けたものである。このような構成でも、接着層１３４Ａ及び１３４Ｂが０．１〜１０μｍの厚みを有する接着剤で構成されていれば、基本的に上記実施形態と同様の作用を得ることができる。

接着シート１３４′の例としては、接着樹脂基材１３４Ｓとして１５〜２５μｍ程度の厚みを有するポリビニルアルコールを用い、接着層１３４Ａ及び１３４Ｂとしては、上記第１実施形態の接着層１３４と同様のものを用いることができる。

本実施形態では、接着樹脂基材１３４Ｓの両面に接着層１３４Ａ，１３４Ｂ（粘着層）を備えた接着シート１３４′、すなわち両面接着フィルムを用いることができる点で、生産性を向上させることができるという利点を備えている。すなわち、両面接着フィルムで第１樹脂シートと第２樹脂シートとを接着することができるので、接着剤の塗布工程を省略し、また、ラミネート工程を簡略化することができる。

［実施例］
次に、上記第１実施形態乃至第５実施形態に対応する各実施例及び比較例について説明する。以下の表１には、第１実施形態に相当する実施例１乃至３と、これに対比されるべき比較例１乃至９、並びに、第２実施形態に相当する実施例４乃至６と、これに対比されるべき比較例１０乃至１６の層構成及び各種特性を示す。

なお、表１において、各欄上段は材料名を簡略化して示し、各欄下段は厚みを単位［μｍ］で表す数字を示してある。ＨＣはポリエチレンアクリレートとウレタンアクリレートの混合系のハードコート層、ＴＡＣはトリアセチルセルロース、ＰＶＡはポリビニルアルコール、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレート、ＰＭＡはポリメチルメタクリレート、ＰＣはポリカーボネート、ＰＵはポリウレタン、ＣＲは「ＣＲ−３９」（ジエチレングリコールビスアリルカーボネート）をそれぞれ示す。

また、各種特性のうち、硬度はＪＩＳ Ｋ−５４００に規定される鉛筆硬度試験の方法で実施し、概ね４Ｈ以上を◎、３Ｈ〜４Ｈを○、３Ｈ未満を△、２Ｈ未満を×で示した。

表面凹みは、４Ｈの鉛筆を荷重５００ｇで表面に当て、表面に凹みが残留するか否かを見た。ここで、全く残留がない場合を◎、多少の残留は見られるが実質的な問題がない程度である場合を○、明らかな残留がある場合を△とした。なお、この表面凹みは、第１実施形態に対応する例では、衝撃吸収層となる第３層１３５が設けられているために生じにくいことから、評価から除外した。

衝撃割れは、上方から１５０ｇの先端鋼球付き（半径１０ｍｍ）錘を試料に落下させ、第１樹脂シート又は第２樹脂シートの割れ若しくは変質が生ずるか否かを目視で確認し、割れるまで高さを上昇させ、割れ、変質を記録した。上方１０ｃｍから落下させても全く割れや変質が生じないものを◎、上方１０ｃｍから落下させた条件では割れや変質が生ずるが上方５ｃｍから落下させた場合には割れや変質が生じないものを○、いずれの場合でも割れか変質が生ずるものを×とした。なお、第２実施形態に対応する例では、衝撃拡散層の変形が少ないために衝撃割れの問題は生じにくいことから、評価から除外した。

コストは、材料コスト及び入手性の双方を勘案して評価した。材料コストと入手性のいずれにも問題がない場合には◎、いずれか一方に問題がある場合には△、双方に問題がある場合には×とした。

表１に示すように、実施例１〜３においては、表面硬度、衝撃割れ、コストのいずれにおいても優れており、少なくともいずれか一つで評価の低い比較例１〜９に較べて、高い評価を与えることができることがわかる。

また、実施例４〜６においては、表面硬度、表面凹み、コストのいずれにおいても優れており、少なくとも一つ以上で評価の低い比較例１０〜１６に較べて、きわめて実用的であることがわかる。

次に、各種の素材で構成された樹脂シートの表面に上記と同じハードコート層を付け、その表面に４Ｈの鉛筆を荷重５００ｇで当てて表面凹みの有無を調べた。その結果を図６及び図７に示す。図６はハードコート層の厚みを２０μｍとした場合、図７はハードコート層の厚みを５μｍとした場合を示す。そして、上記の試験結果を、厚みと降伏応力の関係を示すグラフ上に表してある。ここで、◎は表面凹みが全く見られない場合、○は多少の凹みが見られるが実質的に問題がない場合、△は表面の凹みが残留する場合を示している。

表面凹みは、外部応力に基づいて樹脂シートに加わった応力が樹脂シートの降伏応力を超えた場合に生ずるものと考えられることから、樹脂シートの厚みが大きくなるほど表面凹みは発生しにくくなり、また、樹脂シートを構成する素材の降伏応力が大きくなるほど表面凹みが発生しにくくなる。上記結果に基づいて、表面凹みの発生しない樹脂シートの厚みｙ［μｍ］と降伏応力ｘ［ＭＰａ］の関係を求めると、ハードコート層が２０μｍの場合には、ｙ≧−６９．５２１・ｌｎ［ｘ］＋３９４．６４となり、ハードコート層が５μｍの場合にはｙ≧−６９．５２１・ｌｎ［ｘ］＋４７４．６４となった。ここで、ｌｎ［ｘ］はｘの自然対数を示す。また、これらの式の切片ｚは、ハードコート層の厚みｄを変えることによって、図８に示すように、ｚ＝−５．３３３３ｄ＋５０１．３１（ただし、１≦ｄ≦３０）となることが判明した。

したがって、表面凹みをなくすためには、一般的に、樹脂シート素材の降伏応力ｘ及びハードコート層の厚みｄに応じて、樹脂シートの厚みｙを、ｙ≧−６９．５２１・ｌｎ［ｘ］＋ｚ、ｚ＝−５．３３３３ｄ＋５０１．３１（ただし、１≦ｄ≦３０）を満たす範囲とすればよいことがわかる。

すなわち、上記の式は、樹脂シートの厚みｙが、その素材の降伏応力に対応する項と、ハードコート層の厚みｄに対応する項との和によって定まる所定の厚みを超えれば、表面凹みが生じにくくなることを示している。したがって、単一の樹脂シートの代わりに、上記実施形態のように第１樹脂シート１３１と第２樹脂シート１３３とを接着層１３４を介して接着した積層体を用いる場合でも、接着層１３４が充分に薄く、第１樹脂シート１３１と第２樹脂シート１３３とが外部応力を一体的に受ける状態とみなすことができる状態であれば、両シートのそれぞれの素材の降伏応力に基づく項の寄与を、厚みの比に対応する重み付けで加算する以下の式によって定まる範囲で表面凹みが生じにくくなる。
ｙ１＋ｙ２≧−６９．５２１（ｙ１・ｌｎ［ｘ１］＋ｙ２・ｌｎ［ｘ２］）／（ｙ１＋ｙ２）＋ｚ、ｚ＝−５．３３３３ｄ＋５０１．３１（ただし、１≦ｄ≦３０）
ここで、第１樹脂シート１３１の厚みをｙ１、第１樹脂シート１３１の降伏応力をｘ１、第２樹脂シート１３３の厚みをｙ２、第２樹脂シート１３３の降伏応力をｘ２としてある。

以上のように、本実施形態では、視認側表面上にハードコート層を備えた第１樹脂シートと、第２樹脂シートとを接着層を介して貼り合わせることによって、表面硬度の向上、表面凹みの防止、衝撃割れの防止、コストの低減といった各観点をバランスよく実現することができるため、実用的な透明保護体を構成することができる。したがって、液晶表示パネル１１０を保護することができるとともに、透明保護体の表面自体に傷が付きにくく、また、凹みも生じにくいため、表示品位や外観にも影響を与えにくい高品位の装置を低コストで提供することができる。

最後に、図９を参照して、上記電気光学装置１００を搭載した電子機器の例について説明する。図９は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機３００は、複数の操作ボタン３０１ａ，３０１ｂ及び送話口などを備えた操作部３０１と、表示画面３０２ａや受話口などを備えた表示部３０２とを有し、表示部３０２の内部に上記の電気光学装置１００が組み込まれてなる。そして表示部３０２の表示画面３０２ａにおいて電気光学装置１００により形成された表示画像を視認することができるようになっている。この場合、携帯電話機３００の内部には、上記電気光学装置１００を制御する表示制御回路が設けられる。この表示制御回路は、電気光学装置１００に対して映像信号その他の入力データや所定の制御信号を送り、その動作態様を決定するように構成されている。

上記の電子機器３００においては、表示画面３０２ａに上記の透明保護体１３０，１３０′が露出して外面を構成していること、すなわち、ハードコート層１３２が表示画面３０２ａの表面そのものであることが好ましい。このようにすると、本願実施形態の透明保護体の効果を発揮することができるとともに電子機器の薄型化を図ることが可能になる。

尚、本発明の電気光学装置及び電子機器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明は電気光学パネル上に透明保護体を配置するものであれば、電気光学装置を如何なる態様で設置する場合にも適用できるものであり、図１又は図２に示すような筐体に対する電気光学装置の固定態様に限定されるものではない。

第１実施形態の電気光学装置を電子機器の筐体内に設置した様子を示す概略縦断面図。 第２実施形態の電気光学装置を電子機器の筐体内に設置した様子を示す概略縦断面図。 異なる透明保護体の構成を示す拡大部分縦断面図。 別の透明保護体の構成を示す拡大部分縦断面図。 さらに別の透明保護体の構成を示す拡大部分縦断面図。 ２０μｍの厚みのハードコート層を備えた樹脂シートの厚みと降伏応力との関係を表面凹みの検査結果とともに示すグラフ。 ５μｍの厚みのハードコート層を備えた樹脂シートの厚みと降伏応力との関係を表面凹みの検査結果とともに示すグラフ。 ハードコート層の厚みと、図６及び図７に示す式の切片との関係を示すグラフ。 電子機器の一例を示す概略斜視図。

符号の説明

１００…電気光学装置（液晶表示装置）、１１０…電気光学パネル（液晶表示パネル）、１２０…照明装置（バックライト）、１３０…透明保護体、１３１…第１樹脂シート、１３２…ハードコート層、１３３、１３３′…第２樹脂シート、１３４…接着層、１３４′…接着シート、１３５…第３層、１…筐体、２…基板、３…窓材

Claims (9)

1. 電気光学パネルと、該電気光学パネルの視認側表面上に配置された透明保護体とを有する電気光学装置において、
   前記透明保護体は、視認側表面上にハードコート層を備えた第１樹脂シートと、該第１樹脂シートの前記電気光学パネル側に配置された第２樹脂シートと、前記第１樹脂シートと前記第２樹脂シートとを接着する接着層とを有し、
   前記第１樹脂シートの降伏応力をｘ１［ＭＰａ］、前記第１樹脂シートの厚みをｙ１［μｍ］、前記第２樹脂シートの降伏応力をｘ２［ＭＰａ］、前記第２樹脂シートの厚みをｙ２［μｍ］、ハードコート層の厚みをｄ［μｍ］としたとき、ｙ１＋ｙ２≧−６９．５２（ｙ１・ｌｎ［ｘ１］＋ｙ２・ｌｎ［ｘ２］）／（ｙ１＋ｙ２）＋ｚ、ｚ＝−５．３３３３ｄ＋５０１．３１（ただし、１≦ｄ≦３０）が成立することを特徴とする電気光学装置。
2. 電気光学パネルと、該電気光学パネルの視認側表面上に配置された透明保護体とを有する電気光学装置において、
   前記透明保護体は、視認側表面上にハードコート層を備えた第１樹脂シートと、該第１樹脂シートの前記電気光学パネル側に配置された第２樹脂シートと、前記第１樹脂シートと前記第２樹脂シートとを接着する接着層とを有し、
   前記接着層は０．１〜１０μｍの範囲内の厚みを有する接着剤で構成されることを特徴とする電気光学装置。
3. 前記第１樹脂シートがトリアセチルセルロースで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記第２樹脂シートがトリアセチルセルロースで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記接着層の代わりに、接着基材フィルムの表裏両面上にそれぞれ０．１〜１０μｍの範囲内の厚みを有する接着層を備えた接着シートを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記第２樹脂シートの前記電気光学パネル側に配置され、前記第１樹脂シート及び前記第２樹脂シートより周波数１〜１０Ｈｚ域の動的弾性率が小さい第３層をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 周波数１〜１０Ｈｚ域において、前記第１樹脂シート及び前記第２樹脂シートの動的弾性率が１．０〜１５．０ＧＰａの範囲内であり、前記第３層の動的弾性率が０．０１ＭＰａ〜０．１ＧＰａの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
8. 前記透明保護体の表面は鉛筆硬度３Ｈ〜５Ｈの硬度を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電気光学装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気光学装置を格納する筐体を有し、
   前記筐体は前記電気光学装置の前記ハードコート層を露出する窓部を有することを特徴とする電子機器。
   

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