JP7097959B2 - 可撓性カバーレンズフィルム - Google Patents

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Description

［０００１］本明細書で説明される実施形態は、概して、可撓性ディスプレイデバイスに関し、特に可撓性カバーレンズに関する。
［０００２］電子デバイスは、液晶ディスプレイや有機発光ダイオードディスプレイといったディスプレイを有することが多い。このようなディスプレイは壊れやすく、湿気、圧力、又は粒子汚染に敏感でありうる。一般に、ディスプレイデバイスでは、照明源からの光を着色し、当該光を偏光させ、及び当該光を遮断するために数層の光学素子が使用される。下層のフィルムの損傷を防止するために、硬質のディスプレイカバーレンズ層が他の層の上に装着され、下層への損傷を防止する。硬質のディスプレイカバーレンズを備えることによって、望まれぬ重量が電子デバイスに付加されうる。カバーレンズを無くしてデバイスの小型軽量化を図ることが可能であるが、カバーレンズを無くすことにより、ディスプレイは引っ掻きによる損傷を受け易くなりうる。
［０００３］現在では、製品の新規な機能性への要求が高まり、新規で幅広い適用が開拓されることによって、可撓性といった新規な特性を備えたレンズ基板の薄型化及び軽量化が求められている。大まかには、上記新規の可撓性又は折り畳み可能なディスプレイのためのカバーレンズには、３つの主要な特徴、即ち、１）光学性能、２）高硬度、及び３）可撓性が望まれる。良好な光学性能によって、ヘーズ（曇り）が非常に少ない光の良好な透過が保証される。高硬度は、耐引っ掻き性及び耐摩耗性に関係している。カバーレンズにおける可撓性により、臨界ひずみが十分に高いという観点から、繰り返し曲げられ及び折り曲げたりられたときに、ひび割れ又は層剥離による破損が回避される。
［０００４］従来、レンズは最初の２つの特徴（例えば、光学性能及び硬度）に対処するのに優れていたが、その脆性的性質に因り第３の特徴、例えば可撓性が乏しかった。このことを改善するために、これまで大きな努力によって、主にガラスの厚さを低減すること又は上記材料の化学的改良により、ガラスの破損時の臨界歪みが上げられてきた。それにもかかわらず、カバーレンズのための材料としてのガラスは、求められる曲率半径のフレキシビリティに対処するためには不十分と考えられている。他の材料、例えば様々な金属が、硬度が高く非常に良好な可撓性を備えるが、光を通過させるという観点から求められる光学性能が欠けている。あるいは、ポリマー系フィルムといった、光学的特性及び可撓性は非常に良好であるが耐摩耗性又は耐引っ掻き性が劣る材料が存在する。
［０００５］従って、硬度、衝撃耐久性、光透過性、耐摩耗性、耐熱性及び化学安定性が良好な可撓性カバーレンズに対する必要性が存在する。
［０００６］本明細書で説明される実施形態は、概して、可撓性ディスプレイデバイスに関する。一実施形態において、複数層のフィルムを含むカバーレンズフィルムが開示される。カバーレンズフィルムは、厚さが約５μｍ～約４０μｍのハードコート層と、厚さが約５μｍ～約１５０μｍの衝撃吸収層と、ハードコート層と衝撃吸収層との間の基板層と、を含む。基板層は、厚さが約１０μｍ～約１７５μｍである。
［０００７］他の実施形態において、カバーレンズフィルムが開示される。カバーレンズフィルムは、厚さが約５μｍ～約４０μｍの第１のハードコート層と、厚さが約２０μｍ～約１１０μｍの第１の衝撃吸収層と、第１のハードコート層と第１の衝撃吸収層との間の第１の基板層と、を含む。第１の基板層は、厚さが約１０μｍ～約１７５μｍである。カバーレンズフィルムはまた、厚さが約５μｍ～約４０μｍの第２のハードコート層と、厚さが約２０μｍ～約１１０μｍの第２の衝撃吸収層と、第２のハードコート層と第２の衝撃吸収層との間の第２の基板層と、を含む。第２の基板層は、厚さが約１０μｍ～約１７５μｍである。
［０００８］他の実施形態において、ディスプレイデバイスが開示される。ディスプレイデバイスは、ディスプレイ構造体及びカバーレンズフィルムを含む。カバーレンズフィルムは、ハードコート層と、衝撃吸収層と、ハードコート層と衝撃吸収層との間の基板層と、を含む。ハードコート層は、厚さが約５ｍｍから約４０ｍｍである。衝撃吸収層は、厚さが約２０μｍ～約１１０μｍである。基板層は、厚さが約１０μｍ～約１７５μｍである。
［０００９］本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、先に簡単に要約した本開示のより具体的な説明が、その幾つかが添付の図面に示された実施形態を参照することにより行われうる。しかしながら、本開示が他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って、本発明の範囲を限定すると見なされないことに注意されたい。
［００１０］本明細書に記載の一実施形態に係るディスプレイデバイスの概略的な断面図を示す。 ［００１１］本明細書に記載の一実施形態に係るカバーレンズフィルムの概略的な断面図を示す。 ［００１２］本明細書に記載の他の実施形態に係るカバーレンズフィルムの概略的な断面図を示す。
［００１３］理解しやすくするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照符号が使用されている。一実施形態の要素及び特徴が、さらなる記載がなくとも他の実施形態に有益に組み込まれうると想定されている。
［００１４］本明細書に記載される実施形態は概して、可撓性ディスプレイデバイスに関し、特に、多層フィルム積層体による可撓性カバーレンズフィルムの置き換えに関する。
［００１５］図１は、本明細書で説明される一実施形態に係るディスプレイデバイス１００の概略的な断面図を示している。ディスプレイデバイス１００は、プラズマ強化化学蒸着、化学蒸着、物理蒸着、原子層堆積、物理蒸着、フォトリソグラフィ、エッチング、又は他のこのような適切な製造プロセスを用いて製造されうる。適切な製造装置を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）から購入可能である。
［００１６］ディスプレイデバイス１００は、カバーレンズフィルム１０２と、フィルム層１０４と、タッチパネル１０６と、ディスプレイ構造体１０８と、基板１１０と、遮蔽層１１２と、を含む。図１の実施形態において、フィルム層１０４が、カバーレンズフィルム１０２とタッチパネル１０６との間に存在する。一実施形態において、フィルム層１０４が、偏光フィルムを含む多機能フィルム層である。偏光フィルムといったフィルム層１０４は、ディスプレイデバイス１００の内部の電極線又は金属構造体を構成する反射金属に因る望まれぬ反射を低減するために使用されている。フィルム層は、１／４波長リターダ、又は、厚さが０．２ｍｍ未満の可撓性レンズフィルムから形成される直線偏光子を含みうる。カバーレンズフィルム１０２は、光学的な透明な接着剤（ＯＣＡ：ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）でフィルム層１０４及びタッチパネル１０６に接着されうる。一実施形態において、ＯＣＡは、カバーレンズフィルム１０２をタッチパネル１０６に接着させるために利用される液体接着剤である。他の実施形態において、ＯＣＡは、カバーレンズフィルム１０２をタッチパネル１０６に接着させるための光学的な透明な接着テープである。タッチパネル１０６は、タッチセンサＩＣ基板１１４と、タッチセンサ１１６と、を含む。一実施形態において、タッチセンサＩＣ基板１１４は、金属ベースのプリント回路基板である。
［００１７］図１の実施形態では、ディスプレイ構造体１０８が、タッチパネル１０６と基板１１０との間に存在する。一実施形態において、ディスプレイ構造体１０８は、有機発光ダイオードディスプレイである。しかしながら本明細書では、発光ダイオードディスプレイ又は液晶ディスプレイといった、カバーレンズフィルムを利用する他の適切なディスプレイデバイスが想定されている。ディスプレイ構造体１０８は、薄膜カプセル化構造、有機発光層、ドライバＩＣボード、及び薄膜トランジスタを含みうる。
［００１８］一実施形態において、基板１１０は、ポリイミド材料で作製される。しかしながら、任意の可撓性プラスチック基板が利用されうる。例えば、基板は、ポリエーテルエーテルケトン層、透明導電性ポリエステル層、ポリカーボネート、若しくは、ポリアリールエーテルケトンであるか若しくはポリアリールエーテルケトンを含む１つ以上のポリマーであってよく、又は、これらを含んでよい。図１の実施形態では、基板１１０はシールド１１２に隣接している。一実施形態において、基板１１０はポリエステルテレフタレートである。幾つかの例において、シールド１１２は銅箔であり又は銅箔を含む。接着促進層といった追加の層が、シールド１１２といった任意の追加の層よりも前に、基板１１０に隣接して堆積されてよい。
［００１９］図２は、本明細書に記載の一実施形態に係るカバーレンズフィルム２０２の概略的な断面図を示している。カバーレンズフィルム２０２は、図１のカバーレンズフィルム１０２でありうる。カバーレンズフィルム２０２は、６Ｈ～９Ｈの鉛筆硬度と、１ｍｍの内側曲率半径まで又は４ｍｍの外側曲率半径まで曲げる繰返しサイクルに亘る可撓性と、１ｍより低い高さから落下した１ｋｇまでの鋼球に耐える能力を示す、標準的なボール落下試験による限度としての耐衝撃性と、１ｋｇまで負荷された標準的なスチールウール試験によって測定された、複数サイクル、例えば約２０サイクル～約３，０００サイクルまで耐えうる耐引っ掻き性と、８５％～９５％の総透過率と、１％未満の曇り度と、Ｂ＊＜１の黄色度指数と、高い破壊靭性とを有する。図２の実施形態では、カバーレンズフィルム２０２は、耐衝撃層２０４、基板層２０６、及びハードコート層２０８を含む。
［００２０］図２の実施形態では、基板２０６が、耐衝撃層２０４とハードコート層２０８との間にある。他の実施形態において、カバーレンズフィルム２０２は、３個より多い層を含む。幾つかの例において、耐衝撃層２０４は厚さが約２０μｍ～約１１０μｍである。耐衝撃層２０４は、厚さが１００μｍ未満のエラストマー層を含む。一実施形態において、エラストマー層は、厚さが７５μｍ未満である。一実施形態において、エラストマー層は、スロットダイコーティング又はスロットダイカスティングにより施される。耐衝撃層２０４は、透過率がＡＳＴＭ Ｄ１００３において約９０％～約９９．９９％であり、曇り度がＡＳＴＭ Ｄ１０００３において１％未満であり、サンドペーパー摩耗が、ＡＳＴＭ Ｄ１０４４において０．５％未満であり、エリクセン（Ｅｒｉｃｈｓｅｎ）ペン引掻き試験の値が、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）の１８Ｎによる試験の値よりも高い。耐衝撃層２０４は、エーテルウレタン、エステルウレタン、脂肪族ウレタン、脂肪族ポリウレタン、脂肪族ポリエステルウレタン、又はこれらの任意の組み合わせから選択される１つ以上の材料を含む。
［００２１］一実施形態において、基板層２０６は、厚さが約１０μｍ～約１７５μｍである。基板層２０６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、透明ポリイミド、又はこれらの任意の組合せから選択される１つ以上の材料を含む。
［００２２］一実施形態において、ハードコート層２０８は、厚さが約５μｍ～約４０μｍである。ハードコート層２０８は、様々なマイヤー（Ｍａｙｅｒ）ロッドを用いて設けられ、約１００秒～約１４０秒の間、約７５℃～約８５℃の温度範囲にわたって非活性対流中で加熱され、約３００ ｍＪ／ｃｍ２～約５００ ｍＪ／ｃｍ２の電力設定で、約１００秒～約１４０秒の期間の間ＵＶランプで照射される。ハードコート層２０８は、スロットダイコーティング又はスロットダイカスティングにより施される。ハードコート層２０８は、鉛筆硬度が６Ｈ～９Ｈであり、内側曲げ半径が約２ｍｍ～約３ｍｍであり、外側曲げ半径が約１８ｍｍ～約２０ｍｍであり、透過率が約９０％～約９２％であり、熱抵抗が約２０℃～約６５℃である。ハードコート層２０８は、放射線硬化性アクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート、又はこれらの組み合わせから選択される１つ以上の材料を含む。一実施形態において、ハードコート層２０８は、紫外線放射を用いて硬化される。他の実施形態において、ハードコート層２０８は、電子ビーム処理を用いて硬化される。
［００２３］カバーレンズフィルム２０２について３層構造を示してきたが、追加の層が存在しうることが想定されていると理解されたい。例えば、カバーレンズフィルム２０２の三層は、カバーレンズフィルム２０２の層の総数が３の倍数となる複数の層を含む積層体を形成するために、１回以上繰り返されてよい。他の実施形態において、耐衝撃層２０４が、基板２０６とハードコート層２０８との間にある。更に別の実施形態において、ハードコート層２０８が、基板２０６と耐衝撃層２０４との間にある。追加の層が存在しうると想定されている。例えば、他の実施形態には、第１のハードコート層、衝撃層、第２のハードコート層、及び基板が含まれうる。このような実施形態においては、耐衝撃層が基板と第１ハードコート層との間にあり、かつ基板が耐衝撃層と第２ハードコート層との間にある。上記の４個の層の他の配向も想定される。例えば、他の実施形態において、第１のハード耐衝撃層が、第１のハードコート層と第２のハードコート層との間にある。基板は、第１のハードコート層又は第２のハードコート層のいずれかに隣接していてよい。他の例では、ハードコート層、第１の耐衝撃層、基板、及び第２の耐衝撃層が含まれる。このような実施形態では、基板は、第１の耐衝撃層と第２の耐衝撃層との間にあり、ハードコート層は、第１の耐衝撃層に隣接している。
［００２４］図３は、本明細書に記載の他の実施形態に係るカバーレンズフィルム３０２の概略的な断面図を示している。カバーレンズフィルム３０２は、図１のカバーレンズフィルム１０２でありうる。カバーレンズフィルム３０２は、ハードコート層３０８と、基バン３０６と、耐衝撃層３０４とが繰り返された積層体を含む。図３の実施形態では、上記繰り返された層による２つの積層体が存在し、即ち、第１のハードコート層３０８ａ、第１の基板層３０６ａ、第１の耐衝撃層３０４ａ、第２のハードコート層３０８ｂ、第２の基板層３０６ｂ、及び第２の耐衝撃層３０４ｂが存在する。ハードコート層３０８ａ、３０８ｂ、基板層３０６ａ、３０６ｂ、及び耐衝撃層３０４ａ、３０４ｂは、図２のハードコート層２０８、基板２０８、及び耐衝撃層２０４と実質的に同様である。図３の実施形態において、基板層３０６ａは、ハードコート層３０８ａと耐衝撃層３０４ａとの間にある。図３の実施形態において、基板層３０６ｂは、ハードコート層３０８ｂと耐衝撃層３０４ｂとの間にある。一実施形態において、耐衝撃層３０４ａが、ハードコート層３０８ａに隣接している。他の実施形態において、耐衝撃層３０４ａが、耐衝撃層３０４ｂに隣接している。他の実施形態において、カバーレンズフィルムが、接着層といった追加の層を含む。
［００２５］本明細書に記載のカバーレンズフィルムは、任意のディスプレイデバイスに利用されうる。可撓性カバーレンズフィルムは強度、弾性、光透過性、耐摩耗性、耐熱性が良好である。ハードコート層と耐衝撃層とを組み合わせることにより、カバーレンズフィルムが可撓性と強度とを兼ね備え、硬度が６Ｈ～９Ｈである。
［００２６］上記の記載は本開示の実施形態を対象とするが、他の実施形態及び更なる実施形態が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲により定められる。

Claims (7)

  1. 厚さが５μｍ～４０μｍであり、硬度が６Ｈ～９Ｈであり、内側曲げ半径が２ｍｍ～３ｍｍである第１のハードコート層と、
    厚さが２０μｍ～１１０μｍであり、透過率がＡＳＴＭ Ｄ１００３において９０％～９９．９９％であり、耐摩耗性がＡＳＴＭ Ｄ１０４４において０．５％未満である第１の衝撃吸収層と、
    厚さが１０μｍ～１７５μｍの第１の基板層と、
    厚さが５μｍ～４０μｍであり、硬度が６Ｈ～９Ｈであり、内側曲げ半径が２ｍｍ～３ｍｍである第２のハードコート層と、
    厚さが２０μｍ～１１０μｍの第２の衝撃吸収層と、
    厚さが１０μｍ～１７５μｍの第２の基板層と
    を含み、
    前記第１のハードコート層、前記第１の衝撃吸収層、前記第１の基板層、前記第２のハードコート層、前記第２の衝撃吸収層、前記第２の基板層の順に配置されている、
    カバーレンズフィルム。
  2. 前記衝撃吸収層は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３において１%未満の曇り度を更に有する、請求項１に記載のカバーレンズフィルム。
  3. 前記第１の基板層が、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、透明ポリイミド、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される材料である、請求項１に記載のカバーレンズフィルム。
  4. 前記第１のハードコート層が、放射線硬化性アクリレート及び脂肪族ウレタンアクリレートから成る群から選択される材料である、請求項１に記載のカバーレンズフィルム。
  5. 前記第１の衝撃吸収層が、エーテルウレタン、エステルウレタン、脂肪族ウレタン、脂肪族ポリウレタン、脂肪族ポリエステルウレタン、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される材料である、請求項１に記載のカバーレンズフィルム。
  6. 前記第２のハードコート層が、放射線硬化性アクリレート及び脂肪族ウレタンアクリレートから成る群から選択される材料である、請求項１に記載のカバーレンズフィルム。
  7. 前記第２の衝撃吸収層が、エーテルウレタン、エステルウレタン、脂肪族ウレタン、脂肪族ポリウレタン、脂肪族ポリエステルウレタン、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される材料である、請求項１に記載のカバーレンズフィルム。
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