JP7608830B2 - 認証デバイスおよびフィルム - Google Patents

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Description

本発明は、光源、偏光子、フィルム、光感度センサーを有する認証デバイスに関するものである。
近年の画像処理技術およびデータ解析技術の発展に伴い、多様な認証システムが実用化されている。特に指紋認証、虹彩認証、静脈認証、顔認証などの生体認証デバイスは、精度の向上と低コスト化が進み、携帯電話や車両など様々な電子製品において使用され始めている。今後さらに車両や電子決済などで使用されていくと予想されることから、更なる精度や低コスト化、また長期で使用する場合の耐久性を持った認証デバイスが求められている。
特許文献1に示されているように、一般に光学式の認証デバイスは光源から発した光を認証対象物に照射し、反射した光を光感度センサーで受光、撮像し、パターン化した画像をあらかじめ登録されているパターンとマッチングすることで認証を行う。そのような認証デバイスでは、光源から発した以外の光が入射してしまうと誤認証の原因となるため、偏光子を用いて外光の反射を抑えている場合が多い。また、最表層にはポリエステルやポリカーボネートなど熱可塑性樹脂のフィルムを用いることで、破損やキズによる認証機能低下を防いでいる。
国際公開2017/126153号
しかしながら、前記フィルムに偏光性や旋光性がある場合、光源からの光が偏光/旋光されてしまう結果、偏光/旋光された光は光感度センサーに届くまでに偏光子によって遮断されるため、認証性が低下するという問題が発生する。
かかる問題に対しては二通りの対策が考えられる。一つ目は光学的にほぼ等方なポリカーボネートなどの未延伸、もしくは微延伸フィルムを保護フィルムとする方法がある。しかしながら、延伸倍率の低いフィルムは割れやすく、耐衝撃性に難がある。また、耐衝撃性の高いポリカーボネートフィルムは高価であるという課題を有する。
二つ目は配向せしめたポリエステルフィルムを保護フィルムとして用い、配向ポリエステルフィルムの主配向軸を偏光子の透過軸と平行にすることで、保護フィルムでの偏光を実質的に無くす方法である。しかしながら、かかる方法では、主配向軸の方向と、偏光子の透過軸が、わずか数度ずれると偏光性が顕在化してしまい、認証性が低下するという課題を有する。
また光源としてOLED(Organic Light Emitting Diode)を用いている認証デバイスでは、紫外線などによるOLEDの劣化が長期使用のためのネックになっており、OLEDの耐久性を向上させることが認証デバイスの耐用年数向上に直結する課題となっている。
本発明は、上記の課題を解決せんとするものであって、フィルムの配向角に認証性が依存することのない認証デバイスを提供することを課題とする。
本発明は、上記の課題を解決せんとするものである。すなわち、光源、偏光子、フィルム、光感度センサーを有する認証デバイスであって、前記のフィルムは偏光子と認証対象物の間に配置され、かつ下記(1)および(2)を満足することを特徴とする認証デバイスである。
(1)前記光源から出射する光線の透過率が、当該光線の最も強い強度の波長において70%以上100%以下であること。
(2)下記(I)式を満足する整数nが存在すること。
(I)A×n-150 ≦ Re ≦ A×n+150
ここで、Aは前記光源から出射する光線において最も強い強度を示す波長(nm)であり、Reは前記フィルムを平行ニコル回転法を用いて入射角0°での波長587.8nmで測定したときの面内位相差(nm)である。
本発明に依れば、フィルムの配向角に認証性が依存することのない認証デバイスを提供できる。また、安価なフィルムを用いることができ、光源の耐久性および画面の耐衝撃性を向上させることができる。
本発明の認証デバイスの構成の一例を模式的に示す図である。 本発明の認証デバイスで認証に用いる光の動きの一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に述べるが、本発明は以下の実施例を含む実施の形態に限定して解釈されるものではなく、発明の目的を達成できて、かつ、発明の要旨を逸脱しない範囲においての種々の変更は当然ありうる。
本発明の認証デバイスは、光源、偏光子、フィルム、光感度センサーを有する認証デバイスであって、偏光子と認証対象物の間に下記(1)および(2)を満足するフィルムが配置されている認証デバイスである。
(1)前記フィルムが、前記光源から出射する光の最も強い強度を持つ波長における透過率が70%以上100%以下であること。
(2)前記光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長をA(nm)、前記フィルムの平行ニコル回転法で測定される入射角0°での波長587.8nmの面内位相差をRe(nm)としたとき、下記(I´)式を満足すること。
(I´)A×n-150 ≦ Re < A×n+150
ただし、nは整数である。
より詳細には、本発明の認証デバイスは、光源、偏光子、フィルム、および光感度センサーを有する認証デバイスであって、前記のフィルムは偏光子と認証対象物の間に配置され、かつ下記(1)および(2)を満足することを特徴とする認証デバイスである。
(1)前記光源から出射する光線の透過率が、当該光線の最も強い強度の波長において70%以上100%以下であること。
(2)下記(I)式を満足する整数nが存在すること。
(I)A×n-150 ≦ Re ≦ A×n+150
ここで、Aは前記光源から出射する光線において最も強い強度を示す波長(nm)であり、Reは前記フィルムを平行ニコル回転法を用いて入射角0°での波長587.8nmで測定したときの面内位相差(nm)である。
本発明の認証デバイスは、図1に示す通り光源(1)、偏光子(2)、フィルム(3)、光感度センサー(4)を含んでなる。光源、偏光子、フィルムの順で配置されてなることが好ましい。以下、これらの構成について記載する。
〈光源〉
本発明の認証デバイスを構成する光源の種類は、光感度センサーで検知可能な波長領域に発光を示すものであればいずれの光源でも用いることができる。例えば、熱陰極管や冷陰極管、無機ELなどの蛍光性光源、有機エレクトロルミネッセンス素子光源(有機EL)、発光ダイオード(LED)、白熱光源などいずれの光源でも利用可能である。特には有機ELまたはLEDが好適な光源である。後述するように、フィルムの面内位相差を前記光源から出射する光の最も強い強度を持つ波長(光源から出射する光の最も強い強度を持つ波長を、光源波長という場合がある)の略整数倍に調整することが認証性向上のために重要となる。フィルムの面内位相差の略約数から離れた波長の光が多いほど認証性の低下につながるため、発光波長帯域が狭く、また発光波長を調整可能な光源を用いることが好ましい。光源から出射する光線の最も強い強度を有するピークの半値幅は5nm以上150nm以下であることが好ましい。5nm以上70nm以下であることが更に好ましい。5nm以上50nm以下であることが特に好ましい。波長帯域が狭くフィルムの面内位相差の整数倍に近しいほど、認証性に影響を与える、フィルムの配向角依存性を抑えることができる。ここでいう配向角とは、偏光子の透過軸とフィルムの主配向軸のなす角を指す。なお、本発明においてフィルムの主配向軸は、後述する測定方法により求められる遅相軸の方向を表す。また、湾曲したディスプレイなどの表面に該認証デバイスを設置する場合は柔軟な有機ELを好ましく用いることができる。
有機ELを光源とする場合は、後述する、紫外線を遮へいする構成とすることが特に好ましい。紫外線を遮へいすることにより、フレキシブル性などの有機ELの優れる点を取り入れながら、紫外線劣化しやすいという有機ELの欠点を補うことが出来る。
光源は1種類の発光ピークを持つものでもよく、2種類以上の発光ピークを持つものでもよいが、色純度を高めるためには1種類の発光ピークを持つものが好ましい。また、発光ピークの種類の異なる複数の光源を任意に組み合わせて使用することも、セキュリティ向上などの点から好ましい。複数の光源を使用する場合は、それぞれの光源に適した(面内位相差が光源波長の略整数倍となっている)フィルムを用いることが好ましい。
〈光感度センサー〉
本発明の認証デバイスは、対象から反射してきた光を認識するために光感度センサーを含む構成とすることが必要である。光感度センサーとしては、Charge―Coupled Device(CCD)、Complementary metal―oxide―semiconductor(CMOS)などが上げられる。中でもCMOS(Live MOS、裏面照射型CMOS、積層型CMOS、曲面CMOS、有機薄膜CMOS、Foveonなどを含む)を用いることが、製造コストや読み出しスピードの観点から好ましい。特に有機薄膜CMOSと後述する紫外線遮へいを組み合わせることで、薄膜などの有機薄膜CMOSを得ながらにして、紫外線劣化しやすいという有機薄膜CMOSの難点を補うことが出来る。
〈偏光子〉
本発明の認証デバイスには、外光の入射による誤認証を防止するために、偏光子を含む構成とすることが必要である。ここでいう外光とは、光源から発された光以外でフィルムより光感度センサー側に入射する光を指す。偏光子の素材としては、任意に選択することができるが、例えばポリビニルアルコール(PVA)フィルムをヨウ素化合物等の二色性材料により染色し、延伸処理を行うことにより形成することができる。PVAフィルムは、一例として、クラレ製VF-PS#7500などを適用することができる。
〈フィルム〉
本発明の認証デバイスは、フィルムを含む構成とすることが必要である。前記フィルムは、光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長における透過率(光源光線透過率)が70%以上100%以下であることが必要となる。透過率が70%未満の場合、光が十分に光感度センサーに届かず認証性が低下する場合がある。より好ましくは80%以上100%以下である。
また、本発明の認証デバイスでは、光源から出射する光線において最も強い強度を示す波長(光源波長)をA(nm)、前記フィルムの平行ニコル回転法で測定される入射角0°での波長587.8nmの面内位相差をRe(nm)としたとき、(I´)式を満足することが必要である。
(I´)A×n-150 ≦ Re < A×n+150
ただし、nは整数である。
より詳細には、本発明の認証デバイスは、光源、偏光子、フィルム、および光感度センサーを有する認証デバイスであって、前記のフィルムは偏光子と認証対象物の間に配置され、かつ下記(1)および(2)を満足することを特徴とする認証デバイスである。
(1)前記光源から出射する光線の透過率が、当該光線の最も強い強度の波長において70%以上100%以下であること。
(2)下記(I)式を満足する整数nが存在すること。
(I)A×n-150 ≦ Re ≦ A×n+150
ここで、Aは前記光源から出射する光線において最も強い強度を示す波長(nm)であり、Reは前記フィルムを平行ニコル回転法を用いて入射角0°での波長587.8nmで測定したときの面内位相差(nm)である。
(I)式はフィルムの面内位相差が、光源波長の略整数倍(整数倍から±150nmの範囲)であることを示している。フィルムの面内位相差は光源波長の整数倍から±120nmの範囲であることが好ましく、±100nmの範囲であることがさらに好ましい。フィルムの面内位相差が上記範囲内でない場合は、光源から射出した光がフィルムを通過した時に偏光されるため、偏光子による光吸収の影響が大きくなり、認証性の低下が問題となる。なお、偏光の度合いは配向角に依存することになる。また、プロセスウィンドウを広げる観点からは面内位相差は400nm以上であることが好ましく、600nm以上がより好ましく、800nm以上がさらに好ましい。また、後述するように面内位相差調節の手段のひとつとして延伸倍率を調整することが挙げられるが、フィルム強度向上の観点からは一方向にのみ強く延伸することは好ましくないため、面内位相差3000nm未満であることが好ましい。面内位相差はフィルム厚みの影響を大きく受けるため、フィルム厚みが厚すぎる場合は面内位相差3000nm未満のフィルムを作成することは困難であり、同様にフィルム厚みが薄すぎると面内位相差400nm以上のフィルムを作成することは困難である。面内位相差を上記の好ましい範囲とするためには、厚み10μm以上100μm未満とすることが面内位相差調節の容易さの観点から好ましい。15μm以上50μm未満であることがさらに好ましい。
また延伸倍率を下げることによって面内位相差を0に近づけることにより、認証性を向上させることも可能であるが、フィルムがもろくなるため耐衝撃性の観点からは好ましくない。
なお、面内位相差は光源波長にて測定することが最も好ましいが、測定装置の光強度安定性から587.8nmにて測定を行っている。光源波長での面内位相差と、測定装置にて測定可能な波長での面内位相差の差が40nm以下であることが好ましい。
面内位相差が上記範囲内でない場合に偏光子による光吸収が大きくなるメカニズムについて説明する。本発明の認証デバイスにおいて認証対象物を認証する際、光源から射出された光は、偏光子、フィルムの順に通過した後、認証対象物に到達し、認証対象物にて反射された光は、フィルム、偏光子の順に通過し、光感度センサーで検出される。光の経路を矢印で示すと、図2のようになる。
偏光子は、特定の偏光状態の光を吸収し、その他の偏光状態の光のみを透過する。そのため、光源から射出された光が偏光子を通過すると、直線偏光または円偏光となる。フィルムに偏光性がない(光学的に等方性)である場合には、光源から射出されて偏光子を通過してフィルムに入射する光、および、認証対象物にて反射されてフィルムに入射する光は、フィルムを通過前後で偏光状態は変わることがない。そのため、フィルムに偏光性がない(光学的に等方性)である場合は、光源から射出されて偏光子を通過した後、フィルムを通過する際、および、認証対象物にて反射後フィルムを通過して偏光子に入射するまで偏光状態は変わらないため、偏光子で吸収されることなく通過し、光感度センサーにより認識されることとなる。
しかしながら、フィルムに偏光性がある場合は、光源から射出されて偏光子を通過した光は、フィルムを通過する際、および、認証対象物により反射した後にフィルムを通過する際に偏光状態が変化する。そのため、一部の光は偏光子で吸収され、通過することができない。そのため、光感度センサーまで届く光の強度が低下し、認証性の低下に繋がる。フィルムの偏光性は主配向軸方向と主配向軸に垂直な方向の光路長差、つまり面内位相差により発生する。主配向軸方向に振動する光が垂直方向に振動する光に比べて速いまたは遅いことで二つの光の位相がずれ、偏光される。
一方、本発明の認証デバイスでは、面内位相差を光源波長の略整数倍とすることで、位相のずれを2πの略整数倍とし、実質的に位相のずれをゼロに近くしている。位相のずれが小さくなれば、配向角がずれていても偏光子透過後の光の強度の低下は抑えられる。よって、フィルムの面内位相差が上記(I)式の範囲内であれば、認証性の低下を抑えることができる。
例えば光源波長が525nmである場合には面内位相差が525nmの整数倍の時は配向角に依存せず高い透過率となることを見出した。認証性についても後述の方法で確認を行い、面内位相差を調整することで認証性がA又はBとなれば、画面内指紋認証スマートフォンの画面保護用途として良好な認証性能を示すことを確認した。スマートフォンの機種としては、例えば、Vivo製 X20 Plus UD、X21、NEXが挙げられる。
また、光源が複数色存在しており、いずれの色も光感度センサーに受光させたい場合は、光源から出射する光線の2番目に強い強度を持つ波長に対しても整数倍となるような面内位相差を持つフィルムとすることが好ましい。
つまり、光源から出射する光線において2番目に強い強度を示す波長をB(nm)、前記フィルムを平行ニコル回転法を用いて入射角0°での波長587.8nmで測定したときの面内位相差をRe(nm)としたとき、下記(II)式を満足する整数mが存在することが好ましい。
(II)B×m-150 ≦ Re ≦ B×m+150。
なお、ここでいう「2番目に強い強度を示す波長」は各光源の光線の強度の波長依存性をプロットしたときにピークとなる波長から選ばれる。ここでいう「ピーク」とは光線の発光強度の波長依存性をプロットしたときに極大値となる波長のことを指す。ここでいう「極大値」とは光線の強度を波長で微分したときに、符号が正から負に変化する波長を指す。光源が一つの場合は、ピークとなる波長の内、「最も強い強度を示す波長(A)」の次に強い強度であり、かつ次の2点に該当しない波長を「2番目に強い強度を示す波長(B)」とする。ただし、Aの強度をP(A)、Bの強度をP(B)とする。
1.A-20<B<A+20
2.P(B)×100<P(A)
上記の1点目は、Aのピークの先端が割れた状態やAのピークに肩がある状態の時に、Bのピークとみなされることを除外している。そのため、ピーク形状によってはAの±20nmの範囲にとどまらず除外範囲を広げることが必要な場合も考えられる。
上記の2点目はノイズがBのピークとしてみなされることを除外している。そのため、各光源の光線の強度の波長依存性を測定する際のノイズレベルによっては、Aの100分の一以上の強度でもノイズとみなすべき場合がある。
光源が二つの場合は、それぞれの光源で「最も強い強度を持つ波長」のうち、強度が強い方を「最も強い強度を示す波長(A)」、強度が弱い方を「2番目に強い強度を示す波長(B)」とする。
同様にして、光源が三つ以上の場合であっても、フィルムの面内位相差を、それぞれの光源の「最も強い強度を持つ波長」の公倍数とすることが好ましい。
また、それぞれの光源で「最も強い強度を持つ波長」ではなかったとしても、認証デバイスの構造上重要な役割を持つ波長に対しては整数倍となる面内位相差を持つフィルムを用いることが好ましい。ここでいう重要な役割とは、認証のための撮像に限定されず、対象物に影響を与えて変化を起こす役割や対象物以外の影響の排除なども含まれる。
フィルムの面内位相差を上記範囲内とするための方法は限定されないが、樹脂の屈折率の調整や延伸倍率および延伸温度を調整することにより達成される。
本発明のフィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(略称:TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(略称:CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類及びそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート(略称:PC)、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(略称:PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル及びポリアリレート類、アートン(登録商標)(商品名、JSR社製)及びアペル(登録商標)(商品名、三井化学社製)等のシクロオレフィン系樹脂等を挙げることができる。
これらの樹脂のうち、コストや入手の容易性、製膜時のプロセスウィンドウの広さ、強度や破断点伸度など物性の点では少なくともポリエステルを構成材料とするフィルムが好ましく用いられる。
本発明で述べるところのポリエステルとは、芳香族ジカルボン酸または脂肪族ジカルボン酸とジオールとを主たる構成成分とする単量体からの重合により得られる縮重合体のことである。ポリエステルの工業的製造方法としては、公知の如く、エステル交換反応(エステル交換法)や直接エステル化反応(直接重合法)が用いられる。ここで、芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4′-ジフェニルジカルボン酸、4,4´-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4´-ジフェニルスルホンジカルボン酸などを挙げることができる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ダイマー酸、ドデカンジオン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸とそれらのエステル誘導体などが挙げられる。中でも高い屈折率を発現するテレフタル酸と2,6-ナフタレンジカルボン酸が好ましく用いられる。ジカルボン酸成分はこれらのうち1種類を用いても良く、2種類以上を併用して用いても良い。
また、ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、2,2-ビス(4-ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、イソソルベート、スピログリコールなどを挙げることができる。中でもエチレングリコールが好ましく用いられる。これらのジオール成分は1種類のみ用いてもよく、2種類以上を併用して用いてもよい。
フィルム強度の向上と延伸性の向上の観点からは、樹脂Aからなる層と樹脂Aとは異なる樹脂Cからなる層を交互に5層以上積層した積層フィルムであることが好ましい。さらに、前記樹脂Aが結晶性樹脂Aを主成分とし、前記樹脂Cが非晶性樹脂Cを主成分とすると、面内位相差の調節が容易となる観点から好ましい。低屈折率の樹脂としては、延伸時に屈折率の上昇しにくい非晶性樹脂などを用いることができる。
結晶性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートおよびその共重合体、ポリエチレンナフタレートおよびその共重合体、ポリブチレンテレフタレートおよびその共重合体、ポリブチレンナフタレートおよびその共重合体、さらにはポリヘキサメチレンテレフタレートおよびその共重合体、ポリヘキサメチレンナフタレートおよびその共重合体などを用いることも出来る。このとき、共重合成分としては、前記のジカルボン酸成分およびジオール成分が、それぞれ1種類以上、共重合されていることが好ましい。
低屈折率の樹脂としては、特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4-メチルペンテン-1),ポリアセタールなどの鎖状ポリオレフィン、ノルボルネン類の開環メタセシス重合,付加重合,他のオレフィン類との付加共重合体である脂環族ポリオレフィン、ポリ乳酸,ポリブチルサクシネートなどの生分解性ポリマー、ナイロン6,ナイロン11,ナイロン12,ナイロン66などのポリアミド、アラミド、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリアセタール、ポリグルコール酸、ポリスチレン、スチレン共重合ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレートなどのポリエステル、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアリレート、4フッ化エチレン樹脂、3フッ化エチレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、4フッ化エチレン-6フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。この中で、強度や耐熱性、透明性および汎用性の観点から、特にまた、結晶性樹脂との密着性および積層性の観点からも、樹脂Cとしてポリエステルを構成成分として含むことが最も好ましい。ここで、低屈折率の樹脂は、共重合体であっても、混合物であってもよい。
例えば、イソフタル酸を含むポリエステルは、結晶性を低下させることができるために、容易に面内位相差を抑制することができ、かつ、二軸延伸しても厚み方向の屈折率が低下しにくいために、光源からの光の入射角が変化しても虹ムラの発生を抑えられる。また、他の好ましい非晶性ポリエステルとしては、共重合成分としてスピログリコールを含むポリエステルが好ましい。スピログリコールを含むポリエステルは、二軸延伸やボーイングによるフィルム変形において配向しにくいため幅方向の面内位相差変動が生じにくい。また、ガラス転移点が上がる効果があるため、非晶性樹脂を用いることによる熱収縮率の増加を抑えられる。他に好ましい共重合非晶成分としては、シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジカルボン酸、イソソルビドなどが挙げられる。
また、上記のフィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよいが、強度や面内位相差調節、生産性の観点からは少なくとも一方向に延伸したフィルムが好ましい。特に認証デバイスのフィルムがガラスなど割れる可能性のある素材で支持されている場合は、適度に延伸することにより破断点伸度を向上させ、表面が破損することによる破片の飛散を防止できることが好ましい。長手方向、幅方向どちらかの延伸倍率を大きくすることで、フィルム内の分子が配向し、面内位相差を向上させることができる。幅方向の延伸倍率を大きくすることで、面内位相差および主配向軸が幅方向に均一となり、使用可能な製品幅を大きく取ることができるため好ましい。熱収縮率を低減させるために延伸後に熱処理を行う場合、熱処理しながら幅方向にさらに延伸する、熱処理前に一旦冷却する、延伸時の温度と熱処理時の温度差を小さくする、などの方法を用いることによっても、面内位相差および主配向軸が幅方向に均一となり、使用可能な製品幅を大きく取ることができるため好ましい。また、延伸温度を低くすると延伸時の配向が付きやすく、これによっても面内位相差を向上させることができる。逆に延伸時の温度を高めると分子が配向しないまま延伸されるため面内位相差は高まりにくい。本発明では面内位相差を光源波長の略整数倍とするために、延伸倍率および延伸温度を調整することが必要となる。しかしながら、延伸倍率、延伸温度はフィルムの強度や破断点伸度など、フィルムを使用する上で重要な物性に大きく影響するため、フィルムの強度や破断点伸度と狙いの面内位相差を両立することは難しい。そのため、面内位相差を調整する手法として、2種類以上の樹脂を交互に5層以上積層したフィルムを用いることが好ましい。延伸倍率、延伸温度に加えて、用いる樹脂の屈折率を調整することで、フィルムの強度や破断点伸度と面内位相差の設計の両立が容易になるためである。
また、本発明の認証デバイスでは、以下の方法で測定されるPT(0)および、PT(45))が下記式(III)および式(IV)を満足することが好ましい。
(III) PT(45) ≧ 0.65
(IV)1 ≧ PT(45)/ PT(0)≧ 0.6
[PT(0)、およびPT(45)の測定方法]
(1)50Wタングステンランプを光源とした分光光度計を用いて測定を行う。
(2)偏光子を2枚にカットし、2枚の偏光子の面が分光光度計の光軸に垂直になるように、かつ2枚の偏光子の透過軸同士が平行になるように配置する。
(3)2枚の偏光子について、前記光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長における透過光量の測定(バックグラウンド測定)を行う。バックグラウンド測定で得られた光源消灯状態での透過光量をPT(D)、光源点灯状態での透過光量をPT(L)とした。
(4)2枚の偏光子の間に前記フィルムをフィルムの面が分光光度計の光軸に垂直になるように配置する。
(5)前記フィルムのみを分光光度計の光軸に垂直な面内で回転させつつ、前記光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長における透過光量の測定を行う。2枚の偏光子の透過軸と前記フィルムの主配向軸のなす角が0°のときの透過光量をPT’(0)、45°のときの透過光量をPT’(45)とする。
(6)下記式よりPT(0)、およびPT(45)を得る。
PT(0)=(PT’(0)- PT(D))/(PT(L)- PT(D))
PT(45)=(PT’(45)- PT(D))/(PT(L)- PT(D))
上記にて求められるPT(45)は、最も透過度が低下すると考えられる角度で貼り付けた場合の透過度であると解される。式(III)は、最も透過度が低下した状態でも、透過度が0.65以上となることが好ましいことを示している。透過度が0.65以下となると、認証性の低下に繋がる場合がある。
上記にて求められるPT(0)は配向角が0°、つまり透過度向上の観点から理想的な角度でフィルムを貼り付けた場合の透過度を表す。PT(45)との比の(PT(45)/ PT(0))はフィルムの貼り付け方が理想的な角度からずれた場合に、透過度が低下する度合いを表す。PT(0)、PT(45)の比が上記範囲内にない場合、すなわち、PT(45)がPT(0)よりも大きかったり、PT(45)がPT(0)に比べて小さすぎたりする場合、すなわち、PT(45)/ PT(0)が0.6より小さい場合には、認証デバイスの認証性を良好にするためには、偏光子の透過軸とフィルムの主配向軸が平行になるように設置することが必要となり、生産性が低下する場合がある。より好ましくは0.75以上1.0未満である。
本発明に適用可能なフィルムは、樹脂の屈折率、延伸倍率、延伸温度を調節できれば、従来公知の一般的な製膜方法ではあるが、特定の製膜条件により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押出機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸のフィルムを製造することができる。前述したように、面内位相差の調節とフィルム強度向上を両立するためには2種類以上の樹脂を積層することも好ましい。同様の観点から2種類の樹脂が交互に5層以上積層された構造を含むことが特に好ましい。さらに、また、未延伸のフィルムを一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等の公知の方法により、フィルムの長手方向(搬送方向、縦軸方向、MD方向)、又はフィルムの長手方向と直角の方向(幅方向、横軸方向、TD方向)に延伸することにより、二軸延伸したフィルムを製造することができる。この場合の延伸倍率は、フィルムの原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2~10倍の範囲内であることが好ましい。認証デバイスとして加工する際の収縮を抑えるために、延伸後に熱処理を施すことも好ましい。
上記条件の範囲内で製膜することにより、フィルムの主配向軸方向および主配向軸と直交する方向の25℃における破断点伸度がいずれも30%以上300%以下であることが、加工時のハンドリング性向上とフィルムとしての強度向上の観点から好ましい。50%以上200%以下であることがさらに好ましい。破断点伸度が30%以下の場合、加工時の破断や認証デバイスの表面の破損の可能性が高まるため好ましくない。また、300%を超えると加工時のたるみやフィルムとしての強度が低くなることによる、傷や凹みによる認証性の低下につながる場合がある。
また後述するように、認証デバイスに設置する際に、透過率ひいては認証性の観点から偏光子の透過軸とフィルムの主配向軸が平行であることが好ましい。そのため、フィルムの主配向軸の方向がフィルムのMD方向、TD方向で一定であることが好ましい。配向角を一定にする手法は特に限定されないが、例えばMD方向またはTD方向の延伸倍率を他方の延伸倍率に対して大きくすることで、主配向軸方向および主配向軸と直交する方向の100℃で30分処理した際の熱収縮率の最大値と最小値の比(最大値/最小値)を一定の値以上とすることが上げられる。好ましくは最大値と最小値の比が1.7以上、更に好ましくは2.0以上、さらに好ましくは3.0以上である。
フィルムの厚さとしては、3~200μmの範囲内にあることが好ましいが、より好ましくは10~150μmの範囲内であり、特に好ましくは、20~120μmの範囲内である。上記範囲内とすることで、加工時に必要な強度を担保しつつ、認証デバイス全体の厚みを薄くすることが出来る。
また、フィルムの主配向軸と、上記偏光子の透過軸のなす角度が10°未満であることが認証性の低下を抑える観点から好ましい。10°を超える場合には、認証性が良好な面内位相差の範囲が狭くなり、フィルム面内での面内位相差のばらつきが認証性の低下につながる場合がある。しかし、フィルム製膜時には、特開2010-240976号公報に記載のボーイングという現象が発生するため、配向角が、認証性に影響を与えない程度に揃っている範囲は限られ、配向角が揃っていない範囲は生産ロスとなる。本発明のフィルム製膜条件において、縦延伸倍率を3.5倍以下、または/かつ、横延伸倍率は3.5倍以上とすることでフィルムの広い幅に渡って主配向軸の向きが一定に近くなるため、生産性の観点から好ましい。縦延伸倍率を3.2倍以下、または/かつ、横延伸倍率を4倍以上とすることがさらに好ましく、縦延伸倍率を2.9倍以下、または/かつ、横延伸倍率を4.5倍以上とすることが特に好ましい。その他、多層構造のフィルムとすることで幅方向の配向角の変化を抑えやすくなるため、好ましい。
本発明の認証デバイスで用いられる上記のフィルムは、認証性のムラ低減の観点から、フィルム面内での面内位相差のムラが小さい方が好ましい。ムラの評価方法としては例えば、フィルム面内において最大長を示す両端(A,B)、点A、Bを結ぶ直線ABと直交し、かつ、直線ABの中点を通る直線のフィルムの両端(C,D)の合計4点の面内位相差を測定する方法があげられる。得られた4点の面内位相差の最大値と最小値の差が200nm以下であることが好ましい。上記面内位相差の差が150nm以下であることがさらに好ましく、100nm以下であることが特に好ましい。面内位相差を上記範囲内とするためには、特に手法は限定されないが、フィルム延伸時に一度に2.7倍以上延伸することで、フィルムにかかる応力を全体で安定させることが好ましい。
また内部の偏光子および光源の劣化を防ぐために、フィルムは紫外線(ここでは410nm以下の波長を有する光とする)を遮蔽することが好ましい。光源がOLEDなど有機材料によって構成されている場合は、特に紫外線遮蔽効果が望まれる。410nm以下の光を完全に遮断することが最も好ましいが、例えば波長380nmの光線透過率が5%以下とすることで内部の偏光子および光源の劣化を防ぐことが可能になる。紫外線を遮蔽する方法は特に限定されないが、多層構造によって紫外光を反射させることが好ましい。反射波長の設定は特開2016-215643号に記載されている通り、多層積層フィルムの各層の層厚みによって決定することができる。反射以外に紫外線吸収剤を使用、または反射設計と併用してもよい。
本発明で利用することができる紫外線吸収剤として、分子量が300g/mol以上の、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、トリアジン系のものを用いることが好ましい。紫外線吸収剤は、これらのうち1種類を選択してもよく、2種類以上を併用しても良い。分子量と紫外線吸収剤をはじめとする添加剤の昇華性とは関連があり、分子量が大きい添加剤を利用した場合には、昇華は起こりにくい。分子量は、400g/mol以上がより好ましく、500g/mol以上がさらに好ましい。分子量が高い紫外線吸収剤は、基本の芳香族環骨格に長鎖アルキル鎖が付属しているものが多く、これらが紫外線吸収剤同士のスタッキングを阻害し、樹脂内において結晶化してヘイズの増加を招くなどの問題点を生じなくなるため望ましい。
添加することが出来る紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ第三ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-第三ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-第三オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-第三ブチル-5’-カルボキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’-メチレンビス(4-第三オクチル-6-ベンゾトリアゾリル)フェノール等の2-(2’-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、5,5’-メチレンビス(2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン)等の2-ヒドロキシベンゾフェノン類が挙げられる。
ベンゾエート系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、フェニルサリシレート、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4-ジ第三ブチルフェニル-3,5-ジ第三ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、2,4-ジ第三アミルフェニル-3,5-ジ第三ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル-3,5-ジ第三ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、2-(2-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-s-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-4,6-ジフェニル-s-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-プロポキシ-5-メチルフェニル) -4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-s-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-4,6-ジビフェニル-s-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-s-トリアジン、2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)-s-トリアジン、2-(4-イソオクチルオキシカルボニルエトキシフェニル)-4,6-ジフェニル-s-トリアジン等のトリアリールトリアジン類等が挙げられる。
その他の紫外線吸収剤として、サリチル酸系では、たとえば、フェニルサリチレート、t-ブチルフェニルサリチレート、p-オクチルフェニルサリチレート等、その他では、天然物系(たとえば、オリザノール、シアバター、バイカリン等)、生体系(たとえば、角質細胞、メラニン、ウロカニン等)なども利用することが出来る。これらの紫外線吸収剤には、安定剤としてヒンダードアミン系化合物も併用することが出来る。無機系の紫外線吸収剤はベースとなる樹脂と相溶せずヘイズの上昇につながり、認証デバイスに画像表示した際の視認性を悪化させるため、好ましくない。
紫外線吸収剤を利用する場合、本発明の好ましい態様である積層した二軸配向フィルムの最外層を含むA層もしくは内層であるB層あるいはその両方に添加してもよい。中でも、B層にのみ紫外線吸収剤を含有することが最も好ましい。最外層に紫外線吸収剤を添加すると、添加した紫外線吸収剤がフィルム表面に析出する現象、およびそれが揮散する現象が発生しやすくなり、これによってフィルム製膜機が汚染され、析出物が加工工程において悪影響を及ぼすため好ましくないものである。内層にのみ添加することで、最外層が紫外線吸収剤の揮散を防ぐフタとしての役割を果たすため、析出現象が起こりにくくなり好ましいものである。
フィルム表面に耐傷つき性などの機能性を付与するコーティングを施しても良い。コーティング方法としては硬化性樹脂を主成分として、メラミン・オキサゾリンなどの架橋剤を加えて、紫外光によって硬化させる方法を用いることができる。
硬化性樹脂としては高透明で耐久性があるものが好ましく、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッソ系樹脂、シリコン樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂を単独または混合して使用できる。特に、硬化性や可撓性、生産性の点において、硬化性樹脂はポリアクリレート樹脂に代表されるアクリル樹脂などの活性エネルギー線硬化型樹脂からなることが好ましい。また、曲面追従性が求められる部位に適用するフィルムに求められる、折り曲げ時の耐擦傷性を付加する場合、硬化性樹脂は熱硬化性ウレタン樹脂からなることが好ましい。
また認証デバイスが、例えば表皮に存在するメラニン色素の分布パターンを認識対象とする場合は、メラニン色素が紫外線から青色光を強く吸収するため、光源波長が青色光(最大ピークの波長が415nm以上495nm以下)であり、フィルムの面内位相差が、光源波長の整数倍から±120nmの範囲であること、すなわち下記(V)式を満たす整数nが存在することが、明瞭なパターンを得られる点から好ましい。光源波長が415nmよりも短い場合は、紫外線による光源の劣化やメラニン色素以外による吸収も大きくなることによる誤認証が問題となる場合がある。
(V)A×n-120 ≦ Re ≦ A×n+120、 かつ、415 ≦ A ≦ 495。
また、例えば静脈認証のようにヘモグロビンの分布パターンを認識対象とする場合には、ヘモグロビンが赤外線域に強い吸収ピークを持つことため、光源波長が赤外線域(最大ピークの波長が800nm以上1200nm以下)であり、フィルムの面内位相差が、光源波長の整数倍から±150nmの範囲であること、すなわち下記(VIII)式を満たす整数nが存在することが、明瞭なパターンを得られる点から好ましい。また、網膜、虹彩、顔認証などの場合も認証対象者が光を直接見ることになるため、認証対象者の不快感を和らげることができる点から赤外線を用いることが好ましい場合がある。
(VIII)A×n-150 ≦ Re ≦ A×n+150、かつ、800 ≦ A ≦ 1200。
同様に認証対象の色や意匠性などによって、光源波長が緑色(最大ピークの波長が495nm以上570nm以下)、すなわち下記(VI)式を満たす整数nが存在することが好ましい場合がある。また黄~赤色(最大ピークの波長が570nm以上800nm以下))、すなわち下記(VII)式を満たす整数nが存在ことであることが好ましい場合がある。
(VI)A×n-100 ≦ Re ≦ A×n+100、かつ、495 ≦ A ≦ 570。
(VII)A×n-120 ≦ Re ≦ A×n+120、かつ、570 ≦ A ≦ 800。
また上記の波長を複数組み合わせることも認証精度の向上のために有効であるが、本発明の効果を得るためには、フィルムの面内位相差を使用している各光源波長の略公倍数とすること、もしくは各光源に対して異なる面内位相差のフィルムを用いることが好ましい。
本発明の認証デバイスにおける認証可能な領域の面積は特に限定されるものではなく、認証対象物や用途によって適宜調節される。本発明の認証デバイスは、均一な面内位相差および主配向軸を持つフィルムを用いているため、認証可能な領域の面積を大きく取ることができる。すなわち、本発明の認証デバイスは、認証可能な領域の面積が100cm以上、さらには225cm以上、さらには400cm以上のデバイスに好適に用いることができる。
本発明の認証デバイスは、上記の通り、さまざまな認証対象物を精度よく認識できるため、指紋、虹彩、顔、手形、体形、静脈の少なくとも1種を認証の対象とする認証デバイスに好適に用いることができる。また、本発明の認証デバイスは、偏光子の透過軸とフィルムの主配向軸のなす角が大きくとも認証精度を良好にできるため、歩留まりを低減できる。
[特性の評価方法]
フィルムの評価
A.面内位相差(Re)および面内位相差の差(Δ位相差)
王子計測機器(株)製、「KOBRA-21ADH」を用い、入射角0°における波長587.8nmの面内位相差および遅相軸を測定した。遅相軸の方向を主配向軸とした。サンプルはフィルムから場所を変えて5カ所×4cm×4cmで切り出し、それぞれ測定した平均値を用いた。
面内位相差のムラはフィルム面内において最大長を示す両端(A,B)、点A、Bを結ぶ直線ABと直交し、かつ、直線ABの中点を通る直線のフィルムの両端(C,D)の合計4点の面内位相差を測定し、最大値と最小値の差を用いた。
B.PT(45)およびPT(0)
(1)認証デバイスに用いられている偏光子、または用いられている偏光子と同等の偏光度を有する偏光子(TSワイヤーグリッド偏光フィルム(エドモンドオプティクスジャパン(株)製))を2枚にカットし、2枚の偏光子の面が50Wタングステンランプを光源とした分光光度計の光軸に垂直になるように、かつ2枚の偏光子の透過軸同士が平行になるように配置し、光源消灯状態と光源点灯状態でのバックグラウンド測定を行う。光源消灯状態で測定された透過光量をPT(D)、光源点灯状態で測定された透過光量をPT(L)とする。
(2)2枚の偏光子の間に前記フィルムをフィルムの面が分光光度計の光軸に垂直になるように配置する。
(3)前記フィルムのみを分光光度計の光軸に垂直な面内で回転させつつ、前記光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長における透過光量の測定を行う。2枚の偏光子の透過軸と前記フィルムの主配向軸のなす角が0°のときの透過光量をPT’(0)、45°のときの透過光量をPT’(45)とする。
(4)下記式よりPT(0)、PT(45)を得る。
PT(0)=(PT’(0)- PT(D))/(PT(L)- PT(D))
PT(45)=(PT’(45)- PT(D))/(PT(L)- PT(D))
C.光源光線透過率および380nm透過率
(株)日立ハイテクノロジーズ製 分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)を用いて入射角度=0°における透過率を測定した。
測定条件:スリットは2nmとし、ゲインは2と設定し、走査速度を600nm/分とした。サンプルはフィルムから場所を変えて5カ所×4cm×4cmで切り出しそれぞれ測定した平均値を用いた。
積分球の反射板は酸化アルミニウムを用いており、測光方式はダブルビーム直接比率測光方式、分光器はプリズム、グレーティング・グレーティング形ダブルモノクロを用いた。
光源光線透過率とは、認証デバイスの光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長における透過率を示す。
D.破断点伸度
フィルムをサンプル幅中央部から10mm幅×150mm幅で切り出し。デジタル式マイクロメーター(松尾産業製HKT-1208)、引張試験機(RTG1210)を用い、JIS―C―2151、ASTM―D―882に準じて測定を行った。主配向軸方向にチャックで把持して、速度200mm/minで引張、試料が切断(破断)したときの強度(引張荷重値を試験片の断面積で除した値)、および伸びを求めた。引張伸びは次の式によって算出した。
引張伸び(%)=100×(L―Lo)/Lo
Lo:試験前の試料長さ L:破断時の試料長さ
測定は5回行い、その平均値を用いた。同様にして、主配向軸と直交する方向の破断点伸度も測定した。測定は25℃に保たれた部屋で行った。
E.光源波長および光源半値幅
浜松ホトニクス製ミニ分光光度器(C10083MD、C9914GB)にNA0.22の光ファイバーを取り付け、光源の光を計測した。320nm以上1500nm以下の範囲で最も高い強度を持つ波長を光源波長、光源波長のピークの強度の1/2の強度におけるピークの幅を半値幅とする。
F.厚み
デジタル式マイクロメーター(松尾産業製HKT-1208)を用いて、JIS―C―2151に準じてフィルム中央部分を測定した。測定は3回行い、その平均値を用いた。
認証デバイスの評価
G.認証性
23℃65RH%の環境で、認証対象物αを登録する。実施例10の場合は虹彩、それ以外の場合は指紋を認証対象物とする。その後、認証対象物αと登録していない認証対象物βを交互に200回ずつ認証デバイスに認識させる。認識させる時間は2秒ずつとする。αを拒否する確率(本人拒否率:FRR)、βを受け入れる確率(他人受入率:FAR)から以下のように評価する。Aを良好、Bを可、C、Dを不適とした。
A:FRR≦1.0%、FAR≦0.5%
B:1.0%<FRR≦3.0%、FAR≦0.5%
C:3.0%<FRR≦5.0%もしくは/かつ、0.5%<FAR≦1.0%
D:5.0%<FRRもしくは、1.0%<FAR。
H.光源耐久性
認証デバイスを23℃65RH%雰囲気下で光源点灯状態を1000h維持し、試験前後での認証性能の変化を評価した。判定基準は以下のとおりである。ただし、ΔFRR、ΔFARはそれぞれ試験後のFRR、FARから試験前のFRR、FARを引いた値を示す。
A:ΔFRR=0、かつΔFAR=0。
B:「0<ΔFRR≦1.0、かつ0<ΔFAR≦0.5」
C:「1.0<ΔFRR≦2.0、かつ0<ΔFAR≦0.5」、「0<ΔFRR≦1.0、かつ0.5<ΔFAR≦1.5」または「1.0<ΔFRR≦2.0、かつ0.5<ΔFAR≦1.5」
D:A、B、Cのいずれにも当てはまらない。
I.衝撃耐久性
フィルムインパクトテスター(東洋精機製作所製)により、直径1/2インチの半球状衝撃頭を用い、温度23℃、湿度65%RHの雰囲気下においてインパクト値の測定を行った。測定は1サンプルにつき5回行った。さらに、1回毎のインパクト値を測定サンプルに付属のフィルム厚みで割り返し、単位厚みあたりのインパクト値とし、5回の測定の平均値から求めた。測定値から下記のように評価した。
A:1.0N・m/mm以上
B:0.5N・m/mm以上1.0N・m/mm未満
C:0.5N・m/mm未満。
J:熱収縮率
フィルムのMD方向およびTD方向のそれぞれについて、幅10mm、長さ200mm(測定方向)の試料を5本切り出し、両端から25mmの位置に標線として印しを付けて、万能投影機で標線間の距離を測定し試長(10)とする。次に、試験片を紙に挟み込み荷重ゼロの状態で100℃に保温されたオーブン内で、30分加熱後に取り出して、室温で冷却後、寸法(11)を万能投影機で測定して下記式にて求め、5本の平均値を熱収縮率とした。
熱収縮率={(10-11)/10}×100(%)
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。なお、実施例13、実施例14は、現在は参考例1、参考例2である。
(実施例1)
光源および光感度センサーはSynaptics製ClearID FS9500(光源波長525nm、光源半値幅30nm)を用いた。
偏光子は偏光度80%以上の一般的な偏光フィルムとしてクラレ製VF-PS#7500を用いた。フィルムは以下の方法で作成した。
(フィルム作成に用いた樹脂)
樹脂A:ポリエチレンテレフタレート(PET)(固有粘度:0.65)
樹脂B:ジオール成分全体に対してスピログリコール25mol%、ジカルボン酸成分全体に対してシクロヘキサンジカルボン酸30mol%を共重合したポリエチレンテレフタレート(PET/SPG/CHDC)(固有粘度:0.72)
樹脂C:樹脂B(90重量%)と紫外線吸収剤である2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノール](10重量%)を押し出し機を用いて混合し、ペレット化した。
樹脂D:樹脂A(90重量%)と紫外線吸収剤である2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノール](10重量%)を押し出し機を用いて混合し、ペレット化した。
樹脂E:平均粒径0.70μmのジビニルベンゼン/スチレン共重合体粒子を0.8重量%と平均二次粒径0.08μmの凝集アルミナ粒子を1.5重量%含有した、ポリエチレンテレフタレート(PET)(固有粘度:0.65)。
(フィルムの作成)
A層を構成する樹脂として樹脂A、B層を構成する樹脂として樹脂Cを用いた。なお、この樹脂Cの固有粘度は0.72の非晶性樹脂で、フィルム化した後の面内平均屈折率は1.55であった。熱可塑性樹脂Aおよび熱可塑性樹脂Cを、それぞれ、押出機にて280℃で溶融させ、FSSタイプのリーフディスクフィルタを5枚介した後、ギアポンプにて吐出比(積層比)が樹脂A/樹脂C=1.5/1となり、かつ二軸延伸後のフィルム厚みが35μmとなるように計量しながら、201層フィードブロック(A層が101層、B層が100層)にて交互に合流させた。次いで、Tダイに供給し、シート状に成形した後、ワイヤーで8kVの静電印可電圧をかけながら、表面温度25℃に保たれたキャスティングドラム上で急冷固化し、未延伸多層積層フィルムを得た。この未延伸フィルムに逐次二軸延伸を実施した。まず105℃でテフロン(登録商標)ロールにて搬送した後に、長手方向に、出力を500Wとした赤外線ヒーターで加熱しながら、95℃で2.8倍延伸して一軸延伸フィルムを得た。この一軸延伸フィルムをテンター内で幅方向に100℃で4.5倍延伸し、続いて220℃で熱固定し、その際幅方向に1.7%弛緩し搬送工程にて冷却させた後、エッジを切断後に巻き取り、フィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1および表3に示す。
(認証デバイスの作成)
ClearID(光源、光感度センサー)、偏光子、フィルムの順に光学用透明粘着剤(OCA:Optically Clear Adhesive)を用いて接着し、認証デバイスを得た。その際、フィルムの主配向軸が偏光子の透過軸と平行になるように配置した。認証デバイスの認証可能面積は1cmとした。得られた認証デバイスの特性を表2および表4に示す。優れた認証性と耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例2)
デバイスに貼りつけるフィルムの主配向軸を偏光子の透過軸に対して45°とした以外は実施例1と同様にして認証デバイスを得た。表2に示すように、優れた認証性と耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例3)
幅方向の延伸倍率を5.5倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性と耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例4)
長手方向の延伸倍率を3.0倍とする以外は実施例1と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性と耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例5)
フィルムの主配向軸を偏光子の透過軸に対して10°とした以外は実施例4と同様にして認証デバイスを得た。良好な認証性と優れた耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例6)
フィルムの主配向軸を偏光子の透過軸に対して45°とした以外は実施例4と同様にして認証デバイスを得た。良好な認証性と優れた耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例7)
長手方向の延伸倍率を2.6倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。良好な認証性と優れた耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例8)
B層を構成する樹脂として樹脂Dを用いる以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。良好な認証性と耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例9)
長手方向に延伸する際の温度を90℃、幅方向に延伸する際の温度を120℃とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。良好な認証性と優れた耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例10)
ClearIDの代わりにパナソニック製BM ET-200を光源および光感度センサーとして用いて、長手方向の延伸倍率を3.2倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性と耐久性を有する認証デバイスが得られた。
(実施例11)
3層フィードブロック(A層が外側2層、B層が内側1層)を用いる以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例12)
B層を構成する樹脂として、樹脂Bを用いる以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例13)
長手方向の延伸倍率を1.05倍、幅方向の延伸倍率を1.05倍として、熱処理を行わない以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例14)
フィルムとしてポリカーボネートフィルム(帝人製パンライト PC-7129)を用いる以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例15)
認証可能面積を50cmとする以外は実施例1と同様にして認証デバイスを得た。優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例16)
長手方向の延伸倍率を4.2倍、幅方向の延伸倍率を2.3倍とする以外は実施例15と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。良好な認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例17)
幅方向の延伸倍率を4.4倍とする以外は実施例1と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。なお、本フィルムは面内位相差を測定する際に、光源波長を587.8nmとして測定するとともに、カラーフィルターにて光源波長を525nmとしても測定を行った。525nmにて測定した結果は、表3内のRe(nm)の列のかっこ内に示している。表4に示すように、認証性試験にて、FRR=0%の特に優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例18)
幅方向の延伸倍率を4.4倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。なお、本フィルムは面内位相差を測定する際に、光源波長を587.8nmとして測定するとともに、カラーフィルターにて光源波長を525nmとしても測定を行った。525nmにて測定した結果は、表3内のRe(nm)の列のかっこ内に示している。表4に示すように、認証性試験にて、FRR=0%の特に優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例19)
ClearIDの光源および光感度センサーと、BM ET-200の光源および光感度センサーを同時に用いる以外は実施例2と同様にして認証デバイスを得た。ClearIDとBM ET-200ではClearIDの方が光源の光線の強度が高かった。ClearIDの光感度センサーからのデータのみ優れた認証性を有する認証デバイスとなった。表3および表4内の測定項目の内、光源波長が測定に必要な項目については、かっこ外に525nmでの測定結果を記載し、かっこ内に850nmでの結果を記載している。
(実施例20)
幅方向の延伸倍率を5.7倍とする以外は実施例19と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。ClearIDとBM ET-200ではClearIDの方が光源の光線の強度が高かった。ClearIDの光感度センサーと、BM ET-200の光感度センサーのいずれからのデータも優れた認証性を有する認証デバイスとなった。表3および表4内の測定項目の内、光源波長が測定に必要な項目については、かっこ外に525nmでの測定結果を記載し、かっこ内に850nmでの結果を記載している。
(実施例21)
熱処理温度を240℃とする以外は実施例5と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。表4に示すように、良好な認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例22)
長手方向の延伸倍率を2.6倍、幅方向の延伸倍率を4.0倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。表4に示すように、面内位相差のバラつきがやや大きいものの、全体としては良好な認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例23)
樹脂Aの代わりに樹脂Eを用いる以外は実施例5と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。表4に示すように、良好な認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例24)
9層フィードブロック(A層が外側5層、B層が内側4層)を用いる以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。表4に示すように、優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(実施例25)
101層フィードブロック(A層が外側51層、B層が内側50層)を用いるとともに、吐出量を調整して延伸後の厚みを18μmとした以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。薄膜化により耐衝撃性はやや低下するが、薄膜が求められる用途にも適用可能なフィルムとなった。表4に示すように優れた認証性を有する認証デバイスとなった。
(比較例1)
長手方向の延伸倍率を3.2倍として、フィルムの主配向軸を偏光子の透過軸に対して10°とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。認証性にやや劣る認証デバイスとなった。
(比較例2)
長手方向の延伸倍率を3.2倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。認証性に劣る認証デバイスとなった。
(比較例3)
幅方向の延伸倍率を4.9倍とする以外は実施例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。認証性に劣る認証デバイスとなった。
(比較例4)
長手方向の延伸倍率を3.2倍、幅方向の延伸倍率を4.4倍とする以外は比較例2と同様にしてフィルム、および認証デバイスを得た。認証性に劣る認証デバイスとなった。
Figure 0007608830000001
Figure 0007608830000002
Figure 0007608830000003
Figure 0007608830000004
本発明の認証デバイスは、認証性能がフィルムの配向角に依存することなく、紫外線をフィルムが吸収、反射することにより光源、偏光子の耐久性を高めており、また安価なポリエステルをフィルムの原料とすることができるものである。そのため、良好な認証性能と耐久性を有し、安価かつ生産性に優れている。
1:光源
2:偏光子
3:フィルム
4:光感度センサー
5:光源から射出された光が認証対象物で反射された光
6:光源から射出された光

Claims (15)

  1. 光源、偏光子、フィルム、および光感度センサーを有する、指紋、虹彩、顔、手形、体形、静脈の少なくとも1種を認証する認証デバイスであって、前記のフィルムは偏光子と認証対象物の間に配置され、かつ下記(1)から(5)を満足することを特徴とする認証デバイス。
    (1)前記光源から出射する光線の透過率が、当該光線の最も強い強度の波長において70%以上100%以下であること。
    (2)下記(I)式を満足する整数nが存在すること。
    (I)A×n-150 ≦ Re ≦ A×n+150
    ここで、Aは前記光源から出射する光線において最も強い強度を示す波長(nm)であり、
    Reは前記フィルムを平行ニコル回転法を用いて入射角0°での波長587.8nmで測定したときの面内位相差(nm)である。
    (3)前記フィルムの面内位相差が400nm以上3000nm以下である。
    (4)前記フィルムの主配向軸方向および主配向軸と直交する方向の25℃における破断点伸度がいずれも30%以上300%以下である。
    (5)前記光源から出射する光線において最も強い強度を示すピークの半値幅が5nm以上70nm以下である。
  2. 前記(I)式を満足するとともに、下記(II)式を満足する整数mが存在する請求項1に記載の認証デバイス。
    (II)B×m-150 ≦ Re ≦ B×m+150
    ここで、Bは前記光源から出射する光線において2番目に強い強度を示す波長(nm)であり、
    Reは前記フィルムを平行ニコル回転法を用いて入射角0°での波長587.8nmで測定したときの面内位相差(nm)である。
  3. 前記フィルムが下記式(III)、および(IV)を満足する請求項1または2に記載の認証デバイス。
    (III) PT(45) ≧ 0.65
    (IV)1 ≧ PT(45)/ PT(0)≧ 0.6
    ここで、PT(45)とPT(0)は下記のとおりで求められる。
    (1)偏光子を2枚にカットし、2枚の偏光子の面が50Wタングステンランプを光源とした分光光度計の光軸に垂直になるように、かつ2枚の偏光子の透過軸同士が平行になるように配置し、光源消灯状態と光源点灯状態でのバックグラウンド測定を行う。光源消灯状態で測定された透過光量をPT(D)、光源点灯状態で測定された透過光量をPT(L)とする。
    (2)2枚の偏光子の間に前記フィルムをフィルムの面が分光光度計の光軸に垂直になるように配置する。
    (3)前記フィルムのみを分光光度計の光軸に垂直な面内で回転させつつ、前記光源から出射する光線の最も強い強度を持つ波長における透過光量の測定を行う。2枚の偏光子の透過軸と前記フィルムの主配向軸のなす角が0°のときの透過光量をPT’(0)、45°のときの透過光量をPT’(45)とする。
    (4)下記式よりPT(0)、PT(45)を得る。
    PT(0)=(PT’(0)- PT(D))/(PT(L)- PT(D))
    PT(45)=(PT’(45)- PT(D))/(PT(L)- PT(D))。
  4. 下記(V)式を満たす整数nが存在する請求項1から3のいずれかに記載の認証デバイス。
    (V)A×n-120 ≦ Re ≦ A×n+120、 かつ、415 ≦ A ≦ 495。
  5. 下記(VI)式を満たす整数nが存在する請求項1から3のいずれかに記載の認証デバイス。
    (VI)A×n-100 ≦ Re ≦ A×n+100、かつ、495 ≦ A ≦ 570。
  6. 下記(VII)式を満たす整数nが存在する請求項1から3のいずれかに記載の認証デバイス。
    (VII)A×n-120 ≦ Re ≦ A×n+120、かつ、570 ≦ A ≦ 800。
  7. 下記(VIII)式を満たす整数nが存在する請求項1から3のいずれかに記載の認証デバイス。
    (VIII)A×n-150 ≦ Re ≦ A×n+150、かつ、800 ≦ A ≦ 1600。
  8. 前記フィルムが樹脂Aからなる層と樹脂Aとは異なる樹脂Cからなる層を交互に5層以上積層した積層フィルムである、請求項1から7のいずれかに記載の認証デバイス。
  9. 前記フィルムを構成する樹脂Cが、シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、ネオペンチルグリコール、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、イソソルビドのうち、少なくとも一種類を含み、ポリエステルを主成分とすることを特徴とする、請求項8に記載の認証デバイス。
  10. 前記フィルムの主配向軸方向および主配向軸と直交する方向の100℃で30分処理した際の熱収縮率の最大値と最小値の比(最大値/最小値)が1.7以上である請求項1から9のいずれかに記載の認証デバイス。
  11. 前記フィルムの主配向軸と、前記偏光子の透過軸のなす角度が10°未満である、請求項1から10のいずれかに記載の認証デバイス。
  12. 前記フィルムが、フィルム面内において最大長を示す両端(A,B)、点A、Bを結ぶ直線ABと直交し、かつ、直線ABの中点を通る直線のフィルムの両端(C,D)の合計4点の面内位相差において、最大値と最小値の差が200nm以下である、請求項1から11のいずれかに記載の認証デバイス。
  13. 認証可能な領域の面積が10cm以上である、請求項1から12のいずれかに記載の認証デバイス。
  14. 前記光源が、有機EL(有機エレクトロルミネッセンス素子)、発光ダイオード(LED)のいずれかを含み、前記フィルムの波長380nmの光線透過率が5%以下である、請求項1から13のいずれかに記載の認証デバイス。
  15. 前記光感度センサーがCMOS(Complementary metal―oxide―semiconductor)センサーである請求項1から14のいずれかに記載の認証デバイス
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