JP7292051B2 - フレキシブル積層体、およびそれを備えた画像表示装置 - Google Patents
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Description
〔1〕 前面板、第1粘着剤層、円偏光板、第2粘着剤層およびタッチセンサ層をこの順に含むフレキシブル積層体であって、
前記タッチセンサ層は、タッチセンサパネル本体と、前記タッチセンサパネル本体の前記前面板側に配置されるタッチセンサ基材とを含む、フレキシブル積層体。
a×b>130 (1)
〔3〕 前記aは、5以上40以下である、〔2〕に記載のフレキシブル積層体。
〔5〕 前記タッチセンサ基材は、樹脂フィルム、または前記樹脂フィルムの少なくとも一方の面にハードコート層を有するハードコート層付き樹脂フィルムである、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のフレキシブル積層体。
本発明者らは、所謂アウトフォールディング方式の画像表示装置に適用するフレキシブル積層体の開発を進める中で、引張応力よりも圧縮応力に対してより大きな耐性を有するというタッチセンサパネル本体に備わる性質に注目した。具体的には、前面板側を外側にして画像表示装置を屈曲した場合、フレキシブル積層体において圧縮応力が発生する位置にタッチセンサパネル本体を配置することにより、画像表示装置の耐外曲げ屈曲性が向上することを知見し、本実施形態に係るフレキシブル積層体およびそれを備えた画像表示装置を完成させた。
前面板10は、画像表示装置の表示素子等を保護するための層として機能することができ、光を透過可能な板状体である。前面板10は、画像表示装置の最表面を構成する層であることができる。前面板10は通常、樹脂製であることが好ましい。前面板10は、樹脂フィルム、または樹脂フィルムの少なくとも一方の面にハードコート層を設けて硬度をより向上させたハードコート層付き樹脂フィルムであることが好ましい。前面板10は、ブルーライトカット機能、視野角調整機能等を有するものであってもよい。
第1粘着剤層20は、前面板10と円偏光板30とを貼合するための層であり、従来公知の粘着剤組成物を用いて形成することができる。たとえば第1粘着剤層20は、(メタ)アクリル系、ゴム系、ウレタン系、エステル系、シリコーン系およびポリビニルエーテル系の樹脂等を主成分とする粘着剤組成物で構成することができる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性等に優れる(メタ)アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型または熱硬化型のいずれであってもよい。
円偏光板30は、直線偏光板31および位相差層32を備えることができ、直線偏光板31を第1粘着剤層20側に配置し、位相差層32を第2粘着剤層40側に配置することができる。円偏光板30は、フレキシブル積層体100を備える画像表示装置の視認側からフレキシブル積層体100を通って入射する光(外光)を円偏光に変換することができる。さらに円偏光板30は、画像表示装置中の表示素子で反射した外光を吸収することができるため、フレキシブル積層体100に反射防止フィルムとしての機能を付与することができる。
直線偏光板31は、自然光等の非偏光な光線からなる一方向の直線偏光を選択的に透過させる機能を有する。直線偏光板31は、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム、または吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルム等を偏光子として備えることができる。吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルムとしては、液晶性を有する二色性色素を含む組成物、または二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を塗布し硬化させて得られる層を有するフィルム等を用いることができる。吸収異方性を有する色素としては、たとえば二色性色素が挙げられる。二色性色素として具体的には、ヨウ素または二色性の有機染料を用いることができる。二色性有機染料には、C.I.DIRECT RED 39等のジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ等の化合物からなる二色性直接染料が包含される。吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルムは、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムに比べて、屈曲方向に制限がないため好ましい。
以下、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムが偏光子となる直線偏光板について説明する。吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムは、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、および二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、およびホウ酸水溶液による処理後に上記二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムを水洗する工程を経ることにより製造される。上記工程により製造された吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムを、そのまま直線偏光板として用いてもよく、その片面または両面に透明保護フィルムを貼合した上で直線偏光板として用いてもよい。こうして得られる偏光子(吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム)の厚みは、好ましくは2μm~40μmである。
次に、吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルムが偏光子となる直線偏光板について説明する。吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルムとしては、上述のように液晶性を有する二色性色素を含む組成物、または二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を塗布し硬化させて得られる層を有するフィルム(以下、これらを「液晶層から形成されたフィルム」と総称する)等を用いることができる。液晶層から形成されたフィルムは、基材を剥離してまたは基材とともに直線偏光板として用いてもよく、あるいはその片面または両面に透明保護フィルムを貼合した上で直線偏光板として用いてもよい。当該透明保護フィルムとしては、上記した延伸フィルムが偏光子となる直線偏光板に貼合される透明保護フィルムと同じ材料を用いることができる。
位相差層32は、1層であってもよく2層以上であってもよい。位相差層32は、その表面を保護するオーバーコート層、および位相差層を支持する基材フィルム等を有していてもよい。位相差層32は、λ/4層を含み、さらにλ/2層またはポジティブC層の少なくともいずれかを含んでいてもよい。位相差層32がλ/2層を含む場合、直線偏光板31側から順にλ/2層およびλ/4層を積層する。位相差層32がポジティブC層を含む場合、直線偏光板31側から順にλ/4層およびポジティブC層を積層してもよく、直線偏光板31側から順にポジティブC層およびλ/4層を積層してもよい。位相差層32の厚みは、たとえば0.1μm以上10μm以下であり、好ましくは0.5μm以上8μm以下であり、より好ましくは1μm以上6μm以下である。
貼合層は、粘着剤または接着剤から構成される層である。貼合層の材料となる粘着剤は、第1粘着剤層20、後述する第2粘着剤層40の材料となる粘着剤組成物と同一の粘着剤組成物を用いることができ、他の粘着剤、たとえば第1粘着剤層20、後述する第2粘着剤層40の材料とは異なる(メタ)アクリル系粘着剤、スチレン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、エポキシ系共重合体粘着剤等を用いることもできる。
第2粘着剤層40は、円偏光板30とTS層50とを貼合するための層であり、粘着剤組成物を用いて形成することができる。第2粘着剤層40の厚みは、円偏光板30とTS層50とを貼合することができ、かつ前面板10側を外側にして画像表示装置を屈曲した場合において円偏光板30で発生する引張応力または圧縮応力を取り消すことができる厚みである限り、特に限定されない。第2粘着剤層40の厚みは、たとえば10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、25μm以上であることがさらに好ましく、30μm以上であってもよい。第2粘着剤層40の厚みは、通常80μm以下であり、70μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがより好ましい。
TS層50は、タッチセンサパネル本体52と、タッチセンサパネル本体52の前面板10側に配置されるタッチセンサ基材51とを含む。上述のように、フレキシブル積層体100においてTS層50は、視認側からタッチセンサ基材51およびタッチセンサパネル本体52がこの順に積層されている。TS層50は、このような積層順の構造を有することにより、当該TS層50を含むフレキシブル積層体100を適用した画像表示装置において、前面板10を外側にして屈曲した場合、タッチセンサ基材51に対し外側に引っ張られる引張応力を付与することができ、タッチセンサパネル本体52に対し内側に圧縮される圧縮応力を付与することができる。これによりフレキシブル積層体100は、圧縮応力に対して大きな耐性を有するタッチセンサパネル本体52を、前面板10側を外側にして画像表示装置を屈曲した場合に圧縮応力が発生する位置に配置することができ、もって優れた耐外曲げ屈曲性を有することができる。
a×b>130 (1)
フレキシブル積層体100におけるタッチセンサ基材51が、上記式(1)の関係を満たす場合、フレキシブル積層体100は、外部からの衝撃に対する耐性を意味する耐衝撃性に優れることができる。フレキシブル積層体100は、具体的には後述する実施例において示されるように、所定の直径および質量を有するペンをフレキシブル積層体100における前面板10に落下させるペンドロップ試験において、上記ペンを5cm以上の高さから落とした場合であっても、TS層50の電気的動作を正常に維持することができる。上記ペンドロップ試験は、後述する実施例の方法を用いることにより実行することができる。
タッチセンサ基材51は、可撓性を有し、かつ光を透過可能な材料であれば限定されない。タッチセンサ基材51は、樹脂フィルム、または樹脂フィルムの少なくとも一方の面にハードコート層を有するハードコート層付き樹脂フィルムであることが好ましい。たとえばタッチセンサ基材51は、光を透過可能な樹脂フィルムとすることができる。さらに、タッチセンサ基材51に用いることのできる光を透過可能な樹脂フィルムとしては、たとえば環状ポリオレフィン系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースのような樹脂からなる酢酸セルロース系樹脂フィルム、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、ポリブチレンテレフタレートのような樹脂からなるポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、(メタ)アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルム等、本技術分野において公知のフィルムを挙げることができる。これらの樹脂フィルムは、単独でまたは2種以上混合して用いることができる。
タッチセンサパネル本体52は、電極および配線等の導電層を含むタッチセンサパターン層を備えることができる。タッチセンサパネル本体52は、タッチセンサパターン層のみから構成されていてもよく、タッチセンサパターン層と、分離層とを備えて構成されてもよい。
図2は、本実施形態の画像表示装置の一例を模式的に示す概略断面図である。画像表示装置300は、その前面(視認側)に配置される前面板10を含むフレキシブル積層体100と、表示ユニットを含む表示積層体200と、貼合層60とを有し、フレキシブル積層体100のTS層50側に、貼合層60を介して表示積層体200が積層されている。このような画像表示装置300は、フレキシブル積層体100がTS層50を備えているため、タッチパネル表示装置とすることができる。
フレキシブル積層体100は、粘着剤層、あるいはさらに接着剤層を介してフレキシブル積層体100を構成する層同士を貼合する工程を含む方法によって製造することができる。粘着剤層または接着剤層を介して層同士を貼合する場合、密着性を高めるために、貼合面のいずれか一方または両方に対し、たとえばコロナ処理等の表面活性化処理を施すことが好ましい。
後述する各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置におけるタッチセンサ基材の厚みは、次の測定方法により求めた。すなわちレーザーカッターを用いてフレキシブル積層体を含む画像表示装置をカットすることによりその断面を得、上記断面を透過型電子顕微鏡(SU8010、株式会社堀場製作所製)を用いて観察した。これにより得られた観察像から、各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置におけるタッチセンサ基材の厚みを測定した。表1に、各試料におけるタッチセンサ基材の厚みa(μm)を示す。
後述する各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置におけるタッチセンサ基材から長辺110mm×短辺10mmの長方形の小片を、スーパーカッターを用いて切り出した。次いで、引張試験機〔株式会社島津製作所製、オートグラフ AG-Xplus試験機〕の上下つかみ具で、つかみ具の間隔が5cmとなるように上記小片の長辺方向の両端部を挟み、温度23℃、相対湿度55%の環境下、引張速度4mm/分で上記小片を長辺方向に引張ることにより上記小片を破断した。これにより上記小片を対象とした応力-ひずみ曲線を得た。この応力-ひずみ曲線に基づき、上記小片の破断点におけるひずみ(単位は「%」)を、各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置におけるタッチセンサ基材の上記ひずみb(%)として算出した。表1に、各試料におけるタッチセンサ基材の破断点のひずみb(%)を示す。
後述する各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置について、屈曲評価設備(ユアサシステム機器株式会社製、DLDMLH-FS)を用いて、前面板側を外側にして繰り返し屈曲した場合の耐屈曲性(耐外曲げ屈曲性)を評価する試験を行った。図3は、本試験の方法を模式的に示す図である。図3に示すように、個別に移動可能な二つの載置台501,502を、間隙Cが6.0mm(3R)となるように配置し、間隙Cの中心に上記画像表示装置の幅方向の中心が位置するようにし、かつ、TS層のタッチセンサパネル本体がタッチセンサ基材よりも上側に位置するようにして上記画像表示装置を固定して配置した(図3(a))。さらに屈曲操作として、二つの載置台501,502に対し、位置P1および位置P2を回転軸の中心として上方に90度回転させることにより、載置台の間隙Cに対応する上記画像表示装置の領域に曲げの力を付加した(図3(b))。その後、二つの載置台501,502を元の位置に戻した(図3(a))。この一連の屈曲操作を1回の屈曲回数としてカウントした。上記屈曲操作を温度25℃において繰り返し行った後、上記画像表示装置の上記間隙Cに対応する領域にクラック、および粘着剤層の浮きのいずれか一方が発生したときの屈曲回数を限界屈曲回数として記録し、以下のように評価した。表1に評価結果を示す。載置台501,502の移動速度、曲げの力を付加するペースは、各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置に対する試験においていずれも同一とした。
A:屈曲回数が20万回に到達しても限界屈曲回数に達しなかった。
B:屈曲回数が10万回以上20万回未満で限界屈曲回数に達した。
C:屈曲回数が5万回未満で限界屈曲回数に達した。
後述する各試料のフレキシブル積層体を含む画像表示装置から、長辺150mm×短辺70mmの長方形の小片を、スーパーカッターを用いて切り出し、上記小片のタッチセンサパネル側(表示積層体側)を、粘着剤層を介してアクリル板に貼合した。次に、23℃、相対湿度55%の環境下で上記小片の前面板へ向けて5.8gの評価用ペン(ペン先の直径φ0.7mm)を落下させた。具体的には、上記小片の前面板の最表面から5~10cm距離(1cm間隔)にペン先が位置し、かつペン先が下向きとなるように評価用ペンを保持し、この評価用ペンを上記の距離から上記小片の前面板へ向けて落下させた。特に、小片の前面板にタッチセンサパネルの導電層のパターンを表記することにより、評価用ペンのペン先が前面板中の上記パターンが表記されている位置に接触するように落下させた。評価用ペンを落下させた後の小片に対し、電気的動作が正常であるか否かの確認を行い、以下の基準で評価した。表1に評価結果を示す。
A:10cm以上の距離から評価用ペンを落下させた場合に電気的動作が正常。
B:5cm超過10cm未満の位置から評価用ペンを落下させた場合に電気的動作が異常。
C:5cm以下の位置から評価用ペンを落下させた場合に電気的動作が異常。
〔試料1〕
(前面板の準備)
前面板として、樹脂フィルムの両面にハードコート層が形成された厚み70μmのハードコート層付き樹脂フィルムを用意した。樹脂フィルムは、厚み50μmのポリイミド系樹脂フィルムであり、ハードコート層はそれぞれ、厚みが10μmであり、末端に多官能アクリル基を有するデンドリマー化合物を含む組成物から形成された層であった。
剥離フィルム上に、アクリル系粘着剤組成物を塗布し、乾燥させることにより第1粘着剤層を形成し、もって剥離フィルム付き第1粘着剤層を準備した。第1粘着剤層の厚みは25μmであった。
厚み25μmのTACフィルム(コニカミノルタ株式会社製)の片面に配向膜組成物を塗布し、乾燥及び偏光UV照射をして、光配向膜を形成した。光配向膜上に、二色性色素と重合性液晶化合物とを含む組成物を塗布し、乾燥した後に、紫外線照射により重合性液晶化合物を硬化させて、偏光子(厚さ2.5μm)を形成した。偏光子のTACフィルム側とは反対側の面に、ポリビニルアルコールと水とを含む保護層組成物を塗工及び乾燥して、保護層(厚さ1μm、図には省略)を形成した。このようにして、直線偏光板を得た。
剥離フィルム上に、アクリル系粘着剤組成物を塗布し、乾燥させることにより第2粘着剤層を形成し、もって剥離フィルム付き第2粘着剤層を準備した。第2粘着剤層の厚みは25μmであった。
タッチセンサ基材として、厚み40μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(コニカミノルタ社製)を準備した。タッチセンサパネル本体として、タッチセンサパターン層を準備した。このタッチセンサパターン層は、導電層としてのITO層と、分離層としてのアクリル系樹脂組成物の硬化層とを含み、厚みが7μmであった。さらにタッチセンサ基材とタッチセンサパネル本体と貼合する貼合層を準備した。この貼合層は、UV硬化型の接着剤であり、タッチセンサパターン層の分離層側に設けられ、厚みが3μmであった。次に、上記貼合層を介して上記タッチセンサパネル本体の分離層側に上記タッチセンサ基材の一方の面を接合し、次いでUV硬化することによりTS層を準備した。
ポリイミド系樹脂組成物から樹脂成形体を形成し、これを表示積層体の模擬成形体として準備した。この模擬成形体は厚みが113μmであった。
上記TS層と上記表示積層体とを貼合する貼合層として、上述した第1粘着剤層を準備した。この貼合層の厚みは25μmであった。
前面板の一方の面、および剥離フィルム付き第1粘着剤層の第1粘着剤層側の面にコロナ処理を行い、このコロナ処理面同士を貼合した。次に、第1粘着剤層に接着している剥離フィルムを剥離して露出した面、および円偏光板の直線偏光板側の面にコロナ処理を行い、このコロナ処理面同士を貼合して、前面板と円偏光板との複合体を得た。続いて、この複合体のポジティブC層側の面、および剥離フィルム付き第2粘着剤層の第2粘着剤層側の面にコロナ処理を行い、このコロナ処理面同士を貼合した。次に、第2粘着剤層に接着している剥離フィルムを剥離して露出した面にコロナ処理を行い、このコロナ処理面とTS層のタッチセンサ基材側を貼合してフレキシブル積層体を得た。さらにフレキシブル積層体のタッチセンサパネル本体側の面、および剥離フィルム付き第1粘着剤層の第1粘着剤層側の面にコロナ処理を行い、このコロナ処理面同士を貼合した。この第1粘着剤層に接着している剥離フィルムを剥離して露出した面、および表示積層体を模擬した模擬成形体の一方の面にコロナ処理を行い、このコロナ処理面同士を貼合し、試料1のフレキシブル積層体を含む画像表示装置を得た。
表1に記載の材料および厚みを有するタッチセンサ基材に置換すること以外は、試料1と同様の手順で、各試料(試料2~試料5)のフレキシブル積層体を含む画像表示装置を得た。
表1に記載の材料および厚みを有するタッチセンサ基材に置換し、かつ第2粘着剤層に接着している剥離フィルムを剥離して露出させ、コロナ処理を行った面に対し、TS層のタッチセンサパネル本体側を貼合すること以外は、試料1と同様の手順で、試料101のフレキシブル積層体を含む画像表示装置を得た。
Claims (6)
- 前面板、第1粘着剤層、円偏光板、第2粘着剤層およびタッチセンサ層をこの順に含むフレキシブル積層体であって、
前記タッチセンサ層は、タッチセンサパネル本体と、前記タッチセンサパネル本体の前記前面板側に配置されるタッチセンサ基材とを含み、
前記フレキシブル積層体は、前記前面板側が外側となるように屈曲させる屈曲性試験において、限界屈曲回数が20万回以上である、フレキシブル積層体。 - 前記フレキシブル積層体は、前記タッチセンサ基材の厚みをaμmとし、前記タッチセンサ基材を対象とした引張試験より得られる応力-ひずみ曲線における破断点のひずみをb%とした場合、下記式(1)の関係を満たす、請求項1に記載のフレキシブル積層体。
a×b>130 (1) - 前記aは、5以上40以下である、請求項2に記載のフレキシブル積層体。
- 前記bは、4を超える、請求項2または3に記載のフレキシブル積層体。
- 前記タッチセンサ基材は、樹脂フィルム、または前記樹脂フィルムの少なくとも一方の面にハードコート層を有するハードコート層付き樹脂フィルムである、請求項1~4のいずれか1項に記載のフレキシブル積層体。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のフレキシブル積層体を備え、前記前面板が前面に配置されている、画像表示装置。
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