JP2014081482A - 偏光子および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ性能に優れた画像表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の偏光子１は、二色性物質を含む樹脂フィルムから構成され、部分的に脱色された脱色部２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光子および画像表示装置に関する。

携帯電話、ノート型パーソナルコンピューター（ＰＣ）等の画像表示装置には、通常、カメラが搭載されている。このような画像表示装置のカメラ性能の向上を目的として、種々の検討がなされている（例えば、特許文献１）。しかし、スマートフォン、タッチパネル式の情報処理装置の急速な普及により、カメラ性能のさらなる向上が望まれている。

特開２０１１−８１３１５号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、カメラ性能に優れた画像表示装置を提供することにある。

本発明者らは、画像表示装置に搭載される偏光子に着目し、偏光子に脱色部を形成することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の偏光子は、二色性物質を含む樹脂フィルムから構成され、部分的に脱色された脱色部を有する。
好ましい実施形態においては、上記脱色部の透過率が４６％以上である。
好ましい実施形態においては、上記脱色部が少なくとも波長１５００ｎｍ以下の波長の光を含むレーザー光を照射して形成される。
好ましい実施形態においては、上記脱色部が、搭載される画像表示装置のカメラホール部に対応する。
好ましい実施形態においては、上記二色性物質がヨウ素である。
好ましい実施形態においては、厚みが３０μｍ以下である。
本発明の別の局面によれば、偏光子の製造方法が提供される。この偏光子の製造方法は、二色性物質を含む樹脂フィルムにレーザー光を照射して脱色部を形成する工程を有する。
好ましい実施形態においては、上記レーザー光が、少なくとも１５００ｎｍ以下の波長の光を含む。
好ましい実施形態においては、上記レーザーが固体レーザーである。
本発明のさらに別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記偏光子を備える。
本発明のさらに別の局面によれば、上記画像表示装置の製造方法が提供される。この製造方法は、二色性物質を含む樹脂フィルムが表面側となるように積層された画像表示パネルにレーザー光を照射して、上記脱色部を形成する工程を有する。

本発明によれば、二色性物質を含む樹脂フィルムに脱色部を形成することにより、カメラホール部の透過性を確保して、得られる画像表示装置のカメラ性能の向上に寄与することができる。このように、映像やモニタ等の受信型電子デバイス（例えば、撮影光学系を有するカメラ装置）だけでなく、本発明によれば、ＬＥＤライトや赤外線センサー等の発信型電子デバイスおよび肉眼に対しての透過性を確保する画像表示装置を提供することもできる。

本発明の好ましい実施形態による偏光子の平面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

Ａ．偏光子
図１は、本発明の好ましい実施形態による偏光子の平面図である。偏光子１は、樹脂フィルムから構成され、部分的に脱色された脱色部２を有する。このような構成によれば、樹脂フィルムに、機械的に（具体的には、彫刻刃打抜き、プロッター、ウォータージェット等を用いて機械的に抜き落とす方法により）穴を形成する場合に比べて、クラック、デラミ（層間剥離）、糊はみ出し等の品質上の問題を回避することができる。

上記樹脂フィルムは、二色性物質を含む。二色性物質としては、例えば、ヨウ素、有機染料等が挙げられる。これらは、単独で、または、二種以上組み合わせて用いられ得る。好ましくは、ヨウ素が用いられる。

上記樹脂フィルムを形成する樹脂としては、任意の適切な樹脂が用いられ得る。好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」と称する）が用いられる。ＰＶＡ系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。ＰＶＡ系樹脂のケン化度は、通常８５モル％以上１００モル％未満であり、好ましくは９５．０モル％〜９９．９５モル％、さらに好ましくは９９．０モル％〜９９．９３モル％である。ケン化度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。このようなケン化度のＰＶＡ系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光子を得ることができる。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。

ＰＶＡ系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。平均重合度は、通常１０００〜１００００であり、好ましくは１２００〜４５００、さらに好ましくは１５００〜４３００である。なお、平均重合度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。

偏光子（脱色部を除く）は、好ましくは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲で吸収二色性を示す。偏光子（脱色部を除く）の単体透過率（Ｔｓ）は、好ましくは４０％以上、より好ましくは４１％以上、さらに好ましくは４２％以上、特に好ましくは４３％以上である。なお、単体透過率の理論上の上限は５０％であり、実用的な上限は４６％である。また、単体透過率（Ｔｓ）は、ＪＩＳ Ｚ８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値であり、例えば、顕微分光システム（ラムダビジョン製、ＬＶｍｉｃｒｏ）を用いて測定することができる。偏光子（脱色部を除く）の偏光度は、好ましくは９９．８％以上、より好ましくは９９．９％以上、さらに好ましくは９９．９５％以上である。

偏光子の厚みは、任意の適切な値に設定され得る。厚みは、代表的には１μｍ〜８０μｍ程度であり、好ましくは３０μｍ以下である。厚みが薄いほど、脱色部が良好に形成され得る。例えば、後述するレーザー光照射において、単位膜厚当たりの吸光度が高く、効率良く脱色部を形成することができる。

図示例では、小円形の脱色部２が樹脂フィルムの上端部中央部に形成されているが、脱色部の配置、形状、サイズ等は、適宜、設計され得る。好ましくは、搭載される画像表示装置のカメラホール部の位置、形状、サイズ等に応じて設計される。具体的には、搭載される画像表示装置の表示画面に脱色部が対応しないように設計される。

上記脱色部の透過率（例えば、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した透過率）は、好ましくは４６％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７５％以上、特に好ましくは９０％以上である。

本発明の偏光子は、任意の適切な形態で使用され得る。代表的には、偏光子は、少なくともその片側に保護フィルムを積層させて（偏光フィルムとして）使用される。保護フィルムの形成材料としては、例えば、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樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重体樹脂等が挙げられる。

保護フィルムの偏光子を積層させない面には、表面処理層として、ハードコート層や反射防止処理、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理が施されていてもよい。表面処理層は、例えば、偏光子の加湿耐久性を向上させる目的で透湿度の低い層であることが好ましい。ハードコート処理は、偏光フィルム表面の傷付き防止などを目的に施されるものである。ハードコート層は、例えば、アクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を表面に付加する方式などにて形成することができる。ハードコート層としては、鉛筆硬度が２Ｈ以上であることが好ましい。反射防止処理は、偏光フィルム表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた、例えば、特開２００５−２４８１７３号公報に開示されるような光の干渉作用による反射光の打ち消し効果を利用して反射を防止する薄層タイプや、特開２０１１−２７５９号公報に開示されるような表面に微細構造を付与することにより低反射率を発現させる構造タイプなどの低反射層の形成により達成することができる。アンチグレア処理は、偏光フィルム表面で外光が反射して偏光フィルム透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより施される。アンチグレア層は、偏光フィルム透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。

保護フィルムの厚みは、好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。保護フィルムは、代表的には、接着層（具体的には、接着剤層、粘着剤層）を介して偏光子に積層される。接着剤層は、代表的にはＰＶＡ系接着剤で形成される。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。

Ｂ．偏光子の製造方法
上記偏光子は、好ましくは、二色性物質を含む樹脂フィルムに脱色処理を施して上記脱色部を形成することにより製造される。

上記二色性物質を含む樹脂フィルムは、好ましくは、上記樹脂フィルムに染色等の処理を施すことにより製造される。なお、樹脂フィルムは、樹脂基材上に形成された樹脂層（ＰＶＡ系樹脂層）であってもよい。このような形態によれば、厚みの薄い（例えば、１０μｍ以下）偏光子を得ることができる。

Ｂ−１．染色
上記染色は、好ましくは、樹脂フィルムにヨウ素を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、ヨウ素を含む染色液に樹脂フィルムを浸漬させる方法、樹脂フィルムに当該染色液を塗工する方法、当該染色液を樹脂フィルムに噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液に樹脂フィルムを浸漬させる方法である。ヨウ素が良好に吸着し得るからである。

上記染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。ヨウ素の配合量は、水１００重量部に対して、好ましくは０．０４重量部〜５．０重量部である。ヨウ素の水に対する溶解度を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウムである。ヨウ化物の配合量は、水１００重量部に対して、好ましくは０．３重量部〜１５重量部である。

染色液の染色時の液温は、好ましくは２０℃〜５０℃である。染色液にＰＶＡ系樹脂膜を浸漬させる場合、浸漬時間は、好ましくは５秒〜５分である。

Ｂ−２．その他の処理
樹脂フィルムは、染色以外に、偏光子とするための処理が、適宜施され得る。偏光子とするための処理としては、例えば、延伸処理、不溶化処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が挙げられる。なお、これらの処理の回数、順序等は、特に限定されない。

上記延伸処理の延伸方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には、自由端延伸でもよいし、固定端延伸でもよい。

延伸方向は、適宜、設定され得る。１つの実施形態においては、長尺状の樹脂フィルムの長手方向に延伸する。この場合、代表的には、周速の異なるロール間に樹脂フィルムを通して延伸する方法が採用される。別の実施形態においては、長尺状の樹脂フィルムの幅方向に延伸する。この場合、代表的には、テンター延伸機を用いて延伸する方法が採用される。なお、延伸方向は、得られる偏光子の吸収軸方向に対応し得る。

延伸方式は、特に限定されず、湿式でもよいし、乾式でもよい。延伸温度は、例えば、延伸方式に応じて適宜設定され得る。

延伸倍率は、代表的には３倍〜７倍である。延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、例えば、上記自由端延伸と固定端延伸とを組み合わせてもよいし、上記湿式延伸と乾式延伸とを組み合わせてもよい。なお、多段階で行う場合、上記延伸倍率は、各段階の延伸倍率の積である。

上述のように、樹脂フィルムが、樹脂基材上に形成された樹脂層（ＰＶＡ系樹脂層）である場合、乾式延伸と湿式延伸とを組み合わせることが好ましい。より具体的には、樹脂基材と樹脂層（樹脂フィルム）との積層体を乾式延伸し、さらに、ホウ酸水溶液中で湿式延伸することが好ましい。なお、樹脂基材の具体的な例および詳細な延伸条件としては、例えば、特許第４８０４５８８号公報に記載されている。当該記載は、本明細書に参考として援用される。

上記不溶化処理および架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液に樹脂フィルムを浸漬させることにより行う。上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液に樹脂フィルムを浸漬させることにより行う。上記乾燥処理における乾燥温度は、好ましくは３０℃〜１００℃である。

Ｂ−３．脱色
上記脱色部は、好ましくは、上記二色性物質を含む樹脂フィルムにレーザー光を照射することにより形成される。レーザー光照射によれば、所望の形状を有する脱色部を良好に形成し得る。また、上述のように、樹脂フィルムに保護フィルムが積層された状態であっても、脱色部を形成し得る。さらに、量産性にも優れ得る。

上記レーザー光は、好ましくは、少なくとも１５００ｎｍ以下の波長の光を含む。このような波長を含むレーザー光によれば、脱色部を形成し得る。より好ましくは、少なくとも１０００ｎｍ以下の波長の光を含み、さらに好ましくは８００ｎｍ以下の波長の光を含み、特に好ましくは６００ｎｍ以下の波長の光を含む。このような波長を含むレーザー光によれば、面均一性を達成しながら、脱色部を形成することができる。具体的には、偏光子周辺光学部材（例えば、上記保護フィルム）にダメージ（例えば、熱変形）を与えることなく、脱色部を形成することができる。なお、偏光子周辺光学部材へのダメージは、偏光子とその周辺光学部材との吸光度の差が大きくなることが要因の１つとして考えられる。また、樹脂フィルム自体にダメージを与えることなく、良好に脱色部を形成することができる。その結果、得られる画像表示装置（画像表示パネル）の平面性を確保し、良好なモジュール設計を達成することができる。さらに、上記波長を含むレーザー光によれば、上記脱色部の透過率を良好に達成し得る。

上記レーザーとしては、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＶＯ４レーザー等の固体レーザー、アルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザーを含むガスレーザー、ファイバーレーザー、半導体レーザーが挙げられる。好ましくは、固体レーザー（特に、ＹＡＧレーザー）が用いられる。

上記レーザーとしては、好ましくは、短パルスレーザー（１ナノ秒以下のパルス幅を有する光を照射するレーザー、例えば、ピコ秒レーザーまたはフェムト秒レーザー等）が用いられる。樹脂フィルムへの熱ダメージを抑制する目的では、５００ピコ秒以下のパルス幅が特に好ましい。

レーザー光の照射条件は、任意の適切な条件に設定され得る。例えば、固体レーザー（ＹＡＧレーザー）を用いる場合、パルスエネルギーは、好ましくは２５μＪ〜７１μＪである。スキャン速度は、好ましくは１０ｍｍ／秒〜１００ｍｍ／秒である。繰返しパルス数は、好ましくは１００Ｈｚ〜１２４８０Ｈｚである。このような条件によれば、偏光フィルム周辺部材や樹脂フィルム自体にダメージを与えることなく、良好に脱色部を形成することができる。また、上記透過率を良好に達成し得る。

好ましくは、上記レーザー光は、上記樹脂フィルム（偏光子）の吸収軸と略同軸の偏光を含む。このようなレーザー光によれば、偏光子とその周辺光学部材との吸光度の差をより増大し得、より良好に脱色部を形成することができる。

上記照射に際し、例えば、ガルバノミラーを駆動させてレーザーを走査・位置決めしてもよい。また、脱色部の面均一性を得ること等を目的として、ガウシアン分布を主として持つレーザー光強度を均一化するホモジナイザー（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いてもよい。

なお、Ｘ線を照射することによっても、面均一性を達成しながら上記脱色部が良好に形成され得る。これ以外にも、例えば、波長１００ｐｍ〜１５００ｎｍの光を発する光源（例えば、Ｘｅランプ）、バーコード印字用の加熱板等の加熱手段等によっても脱色部は形成され得る。

Ｃ．画像表示装置
本発明の画像表示装置は、上記偏光子を備える。画像表示装置としては、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬデバイスが挙げられる。具体的には、液晶表示装置は、液晶セルと、この液晶セルの片側もしくは両側に配置された上記偏光子とを含む液晶パネルを備える。有機ＥＬデバイスは、視認側に上記偏光子が配置された有機ＥＬパネルを備える。偏光子は、その脱色部が搭載される画像表示装置のカメラホール部に対応するように配置される。

Ｄ．画像表示装置の製造方法
１つの実施形態においては、上記画像表示装置は、上記二色性物質を含む樹脂フィルムが表面側となるように積層された画像表示パネル（例えば、液晶パネル、有機ＥＬパネル）に、レーザー光を照射して（表面側から）上記脱色部を形成することにより製造される。このような方法によれば、脱色部の位置決めを容易にすることができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、透過率の測定方法は以下の通りである。
［透過率（Ｔｓ）］
顕微分光システム（株式会社ラムダビジョン、ＬＶｍｉｃｒｏ）を用いて測定した。なお、Ｔｓは、ＪＩＳ Ｚ８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値である。

［実施例１］
固体レーザー（波長：５３２ｎｍ）を用いて、パルスエネルギー４０μＪ、スキャン速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、繰返しパルス数３１２０Ｈｚの照射条件にて、総厚１２９μｍの糊付き偏光フィルム（粘着剤層（厚み２０μｍ）／第２の保護フィルム（厚み５８μｍ）／偏光子（厚み５μｍ）／第１の保護フィルム（厚み４６μｍ））に、視認側（第１の保護フィルム側）から、レーザー光を照射した。
こうして、偏光フィルム（偏光子）に、脱色部を形成した。

レーザー光を照射したエリアのみを脱色することができた。未照射部分の透過率は４４．０％であり、照射部分の透過率は６６．２％であった。
また、照射エリアの表面形状をＷＹＫＯ（ブルカー・エイエックスエス株式会社製）で確認したところ、目立った段差や凹凸はなく面均一性に優れていた。さらに、偏光フィルムの内部を目視で観察したところ、クラックのような破断は確認されなかった。

［実施例２］
パルスエネルギー７１μＪ、スキャン速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、繰返しパルス数６２４０Ｈｚの照射条件でレーザー光を照射したこと以外は実施例１と同様にして、脱色部を形成した。

レーザー光を照射したエリアのみを脱色することができた。未照射部分の透過率は４４．０％であり、照射部分の透過率は８０．２％であった。
また、照射エリアの表面形状をＷＹＫＯで確認したところ、目立った段差や凹凸はなく面均一性に優れていた。さらに、偏光フィルムの内部を目視で観察したところ、クラックのような破断は確認されなかった。

［実施例３］
パルスエネルギー７１μＪ、スキャン速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、繰返しパルス数１２４８０Ｈｚの照射条件でレーザー光を照射したこと以外は実施例１と同様にして、脱色部を形成した。

レーザー光を照射したエリアのみ脱色することができた。未照射部分の透過率は４４．０％であり、照射部分の透過率は９２．０％であった。
また、照射エリアの表面形状をＷＹＫＯで確認したところ、目立った段差や凹凸はなく面均一性に優れていた。さらに、偏光フィルムの内部を目視で観察したところ、クラックのような破断は確認されなかった。

［実施例４］
半導体レーザー（波長：９４０ｎｍ）を用いて、連続波エネルギー３０Ｗ、スキャン速度１０ｍｍ／ｓｅｃ、スポット径２ｍｍφの照射条件でレーザー光を照射したこと以外は実施例１と同様にして、脱色部を形成した。

レーザー光を照射したエリアはわずかに脱色しており、照射部分の透過率は４４．０％であり、照射部分の透過率は４９．２％であった。
内部観察したところ、クラックのような破断は確認されなかったが、照射エリアの表面形状を確認したところ、指触で分かるほどの顕著な凹凸（厚み変化）が発生しており、面均一性に劣っていた。

（比較例１）
彫刻刃によるプレス加工にて、上記糊付き偏光フィルムの一部を抜き落とした。
抜き落とした周辺部分には、１ｍｍ以上の長さのクラックが発生していた。

（比較例２）
加温した彫刻刃によるプレス加工にて、上記糊付き偏光フィルムの一部を抜き落とした。
抜き落とした周辺部分にクラックは確認されなかったが、熱変形による段差が生じており、面均一性が得られなかった。

（比較例３）
ＣＯ_２ガスレーザー（波長：１０．６μｍ）を用いて、パルスエネルギー０．８ｍＪ、スキャン速度３００ｍｍ／ｓｅｃ、繰返しパルス数３０００Ｈｚの照射条件でレーザー光を照射したこと以外は実施例１と同様にして、脱色部の形成を試みた。

レーザー光を照射したエリアは脱色しておらず、未照射部分の透過率（４４．０％）と照射部分の透過率とは同じであった。
また、照射エリアの表面形状を確認したところ、指触で分かるほどの顕著な凹凸（厚み変化）が発生しており、面均一性が得られなかった。なお、内部観察したところ、クラックのような破断は確認されなかった。

本発明の偏光子は、スマートフォン等の携帯電話、ノート型ＰＣ、タブレットＰＣ等のカメラ付き画像表示装置（液晶表示装置、有機ＥＬデバイス）に好適に用いられる。

１ 偏光子
２ 脱色部

Claims (11)

1. 二色性物質を含む樹脂フィルムから構成され、
   部分的に脱色された脱色部を有する、偏光子。
2. 前記脱色部の透過率が４６％以上である、請求項１に記載の偏光子。
3. 前記脱色部が少なくとも波長１５００ｎｍ以下の波長の光を含むレーザー光を照射して形成される、請求項１または２に記載の偏光子。
4. 前記脱色部が、搭載される画像表示装置のカメラホール部に対応する、請求項１から３のいずれかに記載の偏光子。
5. 前記二色性物質がヨウ素である、請求項１から４のいずれかに記載の偏光子。
6. 厚みが３０μｍ以下である、請求項１から５のいずれかに記載の偏光子。
7. 二色性物質を含む樹脂フィルムにレーザー光を照射して脱色部を形成する工程を有する、
   偏光子の製造方法。
8. 前記レーザー光が、少なくとも１５００ｎｍ以下の波長の光を含む、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記レーザーが固体レーザーである、請求項７または８に記載の製造方法。
10. 請求項１から６のいずれかに記載の偏光子を備える、画像表示装置。
11. 二色性物質を含む樹脂フィルムが表面側となるように積層された画像表示パネルにレーザー光を照射して、前記脱色部を形成する工程を有する、
    請求項１０に記載の画像表示装置の製造方法。