JP2011033751A

JP2011033751A - 液晶ディスプレー用保護カバー

Info

Publication number: JP2011033751A
Application number: JP2009178684A
Authority: JP
Inventors: Masao Tsuchiya; 政男槌谷; Kunihiko Doi; 邦彦土井
Original assignee: Meihan Shinku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Meihan Shinku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】液晶表示装置の保護カバーに関するものであって、偏光眼鏡を装着したまま液晶表示装置を観察しても、表示が見えにくくならないようにするために、液晶表示装置の保護カバー自体に液晶表示からの直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する機能を持たせることにより、これら２種類の機能をそれぞれ有するフィルムを使用するのに比べて薄型化・軽量化し、更に耐擦傷性にも優れた液晶表示装置の保護カバーを提供する。
【解決手段】観察側に偏光板を備えた液晶表示装置の表示画面を保護するための液晶ディスプレー用保護カバーであって、ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にポリメチルメタクリレート樹脂層を有し、液晶表示装置から射出する直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光に変更する液晶ディスプレー用保護カバー。
【選択図】なし

Description

本発明は液晶表示装置を保護する液晶ディスプレー用保護カバーであって、偏光眼鏡を装着したまま液晶表示装置を観察しても、表示が見えにくくならない液晶ディスプレー用保護カバーに関する。

液晶表示装置は、薄型・軽量・低消費電力などの特徴から、携帯電話やPDA等の携帯端末、AV機、ゲーム機、デジタルカメラ、時計などの携帯機器、カーナビゲーション、魚群探知機などの移動体に設置される機器などに広く使用されている。

このように、液晶表示装置を使用した携帯情報機器は、屋内のみならず屋外で使用される機会が増加してきている。

屋外に置いて、特に夏季にはサングラスを装着することが増加しているが、偏光特性をもついわゆる偏光サングラスが水辺、ゴルフ場の芝、路面、建物などの反射光の眩しさ、ギラツキを低減することから使用されることが多くなっている。偏光サングラスではその偏光特性として、通常S波を低減し、P波を透過するように設計されていることが多い。通常、反射光に含まれる偏光成分にはS波成分が多く、これを遮ることにより反射光にギラツキを低減し、観察したいものが見やすいように作られている。

このような特性をもつ偏光サングラスを装着した状態で、液晶表示を観察すると、液晶表示パネルの表示面側に設置された偏光フィルムの偏光透過軸と偏光サングラスの偏光透過軸とが直交した方位関係となった場合、その表示が暗くなり、見えにくくなる現象が起こる。上記のとおり、液晶表示装置が使用される用途分野が広がり、偏光サングラスを装着する人が増加するに伴って、この問題の解決が強く求められてきた。

このような問題を解決する方法として、特許文献１には、液晶パネルの前面に装着され、液晶パネルの直線偏光の方向と所定角度傾斜した軸を有し、入射される直線偏光の光を回転させるフィルタが開示され、特許文献２には、表示画面から射出する表示光の偏光方向を円偏光あるいは楕円偏光に偏光する手段を設けたことを特徴とする液晶表示装置が開示されている。その他、この問題を解決する方法として、特許文献３−１０に各種の方法が記載されている。

また、液晶パネルの保護カバーには透明性、耐候性、表面の硬さなどが求められることから、従来からアクリル樹脂が主に使用され、多くの場合ハードコート処理されてきた。液晶表示装置を使用した携帯情報機器には機能の向上のみならず、軽量化・薄型化がますます求められ、液晶ディスプレーの表面を保護するための材料にも薄型対応の肉薄の素材が求められて来ている。その結果、より薄くしても割れにくい材料としてポリカーボネート樹脂をシート状に加工し、それにハードコート処理を行って液晶ディスプレー用保護カバーとして使用されるようになった。しかしながら、ポリカーボネート樹脂そのものの弾性率が低く、硬さが十分ではないため、ハードコート加工を施しても、硬度が不足するという問題があった。

特開平１−２０４０９２号公報特開平１０−１０５２３号公報特開平１０−１０５２２号公報特開平１０−４９０８２号公報特開２０００−１９３２５号公報特開２００２−３５０８２１号公報特開２００４−１７０８７５号公報特開２００５−１４８１１９号公報特開２００５−１５７０８２号公報特開２００８−８３３０７号公報

本発明は液晶表示装置の保護カバーに関するものであって、偏光眼鏡を装着したまま液晶表示装置を観察しても、表示が見えにくくならないようにするために、液晶表示装置の保護カバー自体に液晶表示からの直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する機能を持たせることにより、これら２種類の機能をそれぞれ有するフィルムを使用するのに比べて薄型化・軽量化し、更に耐擦傷性にも優れた液晶表示装置の保護カバーを提供することにある。

本発明者らは、ポリカーボネート樹脂及びポリメチルメタクリレート樹脂をマルチマニホールドタイプ多層ダイを用いて加工し、液晶ディスプレー用保護カバーとすることよって、上記目的を達成することができるという知見を得た。本発明は、これら知見に基づき、更に検討を重ねて完成されたものであり、次の液晶ディスプレー用保護カバーを提供するものである。
項１．観察側に偏光板を備えた液晶表示装置の表示画面を保護するための液晶ディスプレー用保護カバーであって、ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にポリメチルメタクリレート樹脂層を有し、液晶表示装置から射出する直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光に変更する液晶ディスプレー用保護カバー。
項２．ポリカーボネート樹脂及びポリメチルメタクリレート樹脂がマルチマニホールドタイプ多層ダイを用いて加工することにより得られる多層合成樹脂シートである、項１に記載の液晶ディスプレー用保護カバー。
項３．リターデーションがλ/4である、項１又は２に記載の液晶ディスプレー用保護カバー。
項４．ポリメチルメタクリレート樹脂層の表面の少なくとも一方にハードコート処理が施された、項１〜３のいずれか一項に記載の液晶ディスプレー用保護カバー。

本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、液晶表示装置の保護カバー自体に液晶表示からの直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する機能を有するため、偏光眼鏡を装着したまま液晶表示装置を観察しても、その表示が暗くなり、見えにくくなるということがない。また、本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、液晶表示装置を保護する機能と直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する機能をそれぞれ有するフィルムを使用するのに比べて薄型化・軽量化することができる。更に、本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、耐擦傷性にも優れている。

以下、本発明の液晶ディスプレー用保護カバーについて詳細に説明する。

液晶ディスプレー用保護カバー
本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、観察側に偏光板を備えた液晶表示装置の表示画面を保護するための液晶ディスプレー用保護カバーであって、ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にポリメチルメタクリレート樹脂層を有し、液晶表示装置から射出する直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光に変更することを特徴とする。

液晶表示から射出する直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換することによって、偏光眼鏡を装着したままで液晶表示装置を観察しても、その表示が暗くなり、見えにくくなることがない。

本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、ポリメチルメタクリレート樹脂層の表面の少なくとも一方にハードコート処理が施されていることが好ましい。

本発明の液晶ディスプレー用保護カバーを使用する液晶表示装置としては、観察側に偏光板を備えているものであれば、どのような液晶(TN液晶、STN液晶、TFT液晶等)表示装置であってもよいが、特にIPS駆動方式のTFT液晶に効果的である。

液晶表示装置から射出する直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光に変更する方法について以下説明する。液晶表示パネルから出る直線偏光方向が1/4波長板である液晶ディスプレー用保護カバーの進相軸と遅相軸に対して45°の方向になるように液晶ディスプレー用保護カバーを配置することにより、射出する光を円偏光に変換することができる。直線偏光方向が液晶ディスプレー用保護カバーの進相軸と遅相軸に対して45°である場合以外であっても、傾斜角が0°より大きく90°より小さい角度であれば、直線偏光の光を楕円偏光に変換することができる液晶ディスプレー用保護カバーであれば、リターデーションがλ/4であるもの(１／４波長板)に限らず、どのようなリターデーションの液晶ディスプレー用保護カバーであってもよい。

本発明の液晶ディスプレー用保護カバーの層構造の具体例としては、ポリカーボネート樹脂層をPC層、ポリメチルメタクリレート樹脂層をPMMA層、ハードコート層をHC層と表記すると、PC層／PMMA層、PMMA層／PC層／PMMA層、PC層／PMMA層／HC層、PMMA層／PC層／PMMA層／HC層、HC層／PMMA層／PC層／PMMA層／HC層が挙げられる。また、本発明の効果を奏する範囲で、これらの層構造に他の層を追加することもできる。

本発明の液晶ディスプレー用保護カバーの厚さは、必要に応じて適切に選ぶことができるが、好ましくは110〜2200μｍ程度、より好ましくは220〜1370μｍ程度の厚さであればよい。

・ポリカーボネート樹脂層
本発明の液晶ディスプレー用保護カバーの基材として、薄くしても割れにくいという点、透明性、加工特性、市場での入手しやすさなどの点で、ポリカーボネート樹脂が好適に用いられる。

ポリカーボネート樹脂層の厚さは、好ましくは100〜2000μm、より好ましくは200〜1200μmである。

ポリカーボネート樹脂は透明性が高く、3 mm厚さのシート状で測定した全光線透過率（JIS K7105）が好ましくは80％以上、より好ましくは85〜89％である。

ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノールＡに代表される二価のフェノール系化合物から誘導される重合体が用いられる。このポリカーボネート樹脂の製造方法については特に限定せず、ホスゲン法、エステル交換法あるいは固相重合法のいずれにより製造されたものでも使用できる。分子量についても特に限定はしない。

また、ポリカーボネート樹脂に使用される一般的な熱安定剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤などの各種添加剤を含有させても良い。

・ポリメチルメタクリレート樹脂層
本発明におけるポリメチルメタクリレート樹脂層は、本発明の液晶ディスプレー用保護カバーの傷つきを防止することを目的とする。

ポリメチルメタクリレート樹脂層は、ポリカーボネート樹脂層の片面又は両面に形成される。ポリメチルメタクリレート樹脂層の厚さは、好ましくは10〜100μｍ、より好ましくは20〜70μｍである。ポリメチルメタクリレート樹脂層の厚さが増すと、吸湿による反りが起こりやすくなるため、十分な硬さを発揮させるために必要な厚さにとどめる必要がある。ここで、ポリメチルメタクリレート樹脂層の厚さは、ポリメチルメタクリレート樹脂層がポリカーボネート樹脂層の両面にある場合は、片面の厚さを意味する。

また、本発明におけるポリメチルメタクリレート樹脂には、ゴム状ポリマー（架橋弾性重合体）からなるコア層をガラス状ポリマー（熱可塑性重合体）のシェル層で被覆したコアシェル構造（多層重合体粒子）を有する微粒子を分散（例えば特公昭６２−４１２４１号公報参照）させることも可能である。さらに、上記ポリメチルメタクリレート樹脂層には、一般的な熱安定剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤などの各種添加剤を含有させても良い。

本発明におけるメタクリル樹脂は透明性が高く、3 mm厚さのシート状で測定した全光線透過率（JIS K7105）が85％以上、さらに90〜93％であることが好ましい。

ハードコート層
本発明におけるハードコート層として、一般に無機系ハードコート層、有機系ハードコート層、有機無機系ハードコート層（ハイブリッド系とも呼ばれる）、シリコーン系ハードコート層等を使用することができる。

無機系ハードコート層は、例えば、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂等から構成され、これらをアクリル系樹脂層に真空蒸着、スパッタリング等することにより層が形成される。

有機系ハードコート層としては、メラミン系、アルキッド系、ウレタン系及びアクリル系樹脂の塗料を加熱硬化処理するタイプ、多官能アクリル系樹脂塗料を紫外線硬化させるタイプ等が挙げられる。

有機無機系ハードコート層としては、例えば、シリカ超微粒子の表面に光重合反応性官能基が導入されたものが紫外線硬化性ハードコート材の有機成分中に均一に分散されたもの、紫外線照射により紫外線硬化性ハードコート成分と無機超微粒子の感光性基とが重合反応を起こし、化学結合で介されたシリカ超微粒子が有機マトリックス中に均一分散した網目状の架橋塗膜が形成されたもの等が挙げられる。

シリコーン系ハードコート層としては、例えば、カーボンファンクショナルアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン等の部分加水分解物や、それらにコロイダルシリカを配合したものを重縮合させることが挙げられる。

本発明では上述の通り、シラン系といわれているアルコキシシランを含有する反応タイプのハードコート皮膜を使用することもできるが、生産性の面では有機系といわれている各種有機化合物の反応架橋タイプのハードコート皮膜ないしは、有機無機系ハードコート層（ハイブリッド系とも呼ばれる）を使用することが望ましい。

特に、紫外線を照射して硬化するタイプの耐擦傷性有機ハードコート皮膜ないしは、有機無機系ハードコート層（ハイブリッド系とも呼ばれる）を用いることにより、高い生産性のもとで、安定的にディスプレー面板用透明多層シートを製造することができる。

本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、低温から高温に至るまでの環境で使用されるため、温度変化によるシートの伸縮を考慮してハードコート層の厚さを決める必要がある。温度変化によるシートの伸縮に追従させるためにはハードコート層の厚さが薄いことが望ましいが、シート表面の硬さが低下する傾向にある。一方で、ハードコート層の厚さが厚いとＵＶ硬化による硬化収縮が大きくなり割れが生じてしまう場合がある。そのため、液晶ディスプレー用保護カバーにおけるハードコート層の厚さは、１〜２０μｍ程度、特に３〜１２μｍ程度であることが好ましく、これにより硬さと耐久性の両方が満足できる。ここで、ハードコート層の厚さは、ハードコート層が２層ある場合は、１層の厚さを意味する。

液晶ディスプレー用保護カバーの製造方法
本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、ポリカーボネート樹脂及びポリメチルメタクリレート樹脂がマルチマニホールドタイプ多層ダイを用いて加工することにより得られることを特徴とする。

マルチマニホールドタイプ多層ダイは、シート押出用のダイの内部で一体化させたのち、シート状のダイから押出して積層シートを成形する方法であり、貼合面の密着性を高めることができ、貼合時に異物を貼合面に挟み込まず、各層の厚みのバラツキをできるだけ少なくすることができる。

シート押出加工の過程で、溶融樹脂温度、ダイからカレンダーロールへの引き落とし比率、各カレンダーロールの回転比率、カレンダーロールと引き取りロールとの回転比率のうちのいずれかひとつ又はこれらを組み合わせて制御することにより、製造される液晶ディスプレー用保護カバーのリターデーションを調節することができる。例えば、リターデーションがλ/4に近づくようにこのような制御を行うことによって、リターデーションがλ/4である本発明の液晶ディスプレー用保護カバーを得ることができる。

本発明のポリメチルメタクリレート樹脂層の表面の少なくとも一方へのハードコート処理は、公知の方法により行うことができる。

すなわち、ハードコート処理のためには、架橋モノマーを含有し、電離放射線を照射することにより硬化する各種の塗料や、加熱により重合又は縮合反応を起こして硬化する各種の塗料を使用することができる。また、ポリメチルメタクリレート樹脂層へコーティングする方法についても、ディップコート法、各種のロールコート法、フローコート法、ロッドコート法、ブレードコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビアロールコート法など公知の方法から選ぶことができる。

以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例等を挙げる。しかし、本発明はこれら実験例等になんら限定されるものではない。

［試験方法］
実施例及び比較例における表面傷付き性試験は、具体的には次のようにして行った。

シートの表面をスチールウール＃００００を押しつけ荷重500g/cm²で押し付けながら１０往復させ、そののち傷付きの程度を以下のように判定した。

１０本以下の傷が発生；○
１１本〜５０本の傷が発生；△
無数の傷が発生；×
［実施例１］
押出機（田辺プラスチックス製の主単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ40mm L／D=32、プラ技研製の副単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ25mm L／D=24）とマルチマニホールドダイを用い、主押出機にポリカーボネート樹脂（製造元：住友ダウ株式会社、品種：カリバー301-15）を、そして副シリンダーにポリメチルメタクリレート樹脂（製造元：三菱レイヨン株式会社、品種：アクリペットＶＨ）を投入し、主押出機をシリンダー温度270℃、スクリュウ回転数60rpm、副押出機をシリンダー温度260℃、スクリュウ回転数30rpmにて押出し、ダイから吐出した樹脂を3本ロール装置に引き落とす引き落とし比率を調整するとともに、3本ロール装置から出てくるシートを徐冷しながら引取機にてシートを引き取った。この3本ロール装置と引取機との速度比率を調整して、全体としてリターデーションがλ/4となるようにシートを作った。以上よりリターデーションがλ/4のポリカーボネート樹脂層約430μmとポリメチルメタクリレート樹脂層70μmからなる２層の0.5 mmのシートを得た。

この２層のシートのポリメチルメタクリレート樹脂層上に、多官能アクリル樹脂からなる紫外線硬化型ハードコート塗料（日本合成化学工業(株) UV-1700B 9 g、新中村化学工業(株) A-LEN-10 1 g）を用いてロールコート法によりハードコート層約４μｍを形成した。

［比較例１］
実施例１と同様に押出機（田辺プラスチックス製の主単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ40mm L／D=32、プラ技研製の副単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ25mm L／D=24）とマルチマニホールドダイを用い、主押出機にポリカーボネート樹脂（製造元：住友ダウ株式会社、品種：カリバー301-15）を、そして副シリンダーにポリメチルメタクリレート樹脂（製造元：三菱レイヨン株式会社、品種：アクリペットＶＨ）を投入し、主押出機をシリンダー温度290℃、スクリュウ回転数60rpm、副押出機をシリンダー温度260℃、スクリュウ回転数30rpmにて押出し、ダイから吐出した樹脂を3本ロール装置に移し、3本ロール装置から出てくるシートを徐冷しながら引取機にてシートを引き取った。引取機の速度は3本ロール装置よりも遅くなるように設定してシートを作った。以上よりリターデーションがほぼ0に近いポリカーボネート樹脂層約430μmとポリメチルメタクリレート樹脂層70μmからなる２層の0.5 mmのシートを得た。このポリメチルメタクリレート樹脂層層上に、多官能アクリル樹脂からなる紫外線硬化型ハードコート塗料（日本合成化学工業(株) UV-1700B）を用いてロールコート法によりハードコート層約4μmを形成した。

実施例１と比較例１で得られたポリカーボネート樹脂とポリメチルメタクリレート樹脂とからなるハードコートされた2層シートをその押出方向に対して45度の方向を縦方向、縦方向に対して90度の方向を横方向となるように切断し、サンプルシートを取り出した。

このサンプルシートをＩＰＳ駆動方式の液晶ディスプレーの上に取り付け、偏光サングラスを着用した状態で画面表示を観察した結果を表1に示す。

上記結果から、本発明の液晶ディスプレー用保護カバーは、偏光サングラスを装着したまま液晶表示装置を観察しても、その表示が暗くなり、見えにくくなるということがない上に、耐擦傷性にも優れている。

［実施例２］
押出機（東芝機械製の主単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ90mm L／D=32、東芝機械製の副単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ50mm L／D=32）とマルチマニホールドダイを用い、主押出機にポリカーボネート樹脂（製造元：住友ダウ株式会社、品種：カリバー301-15）を、そして副シリンダーにポリメチルメタクリレート樹脂（製造元：三菱レイヨン株式会社、品種：アクリペットＶＨ）を投入し、主押出機をシリンダー温度300℃、副押出機をシリンダー温度270℃にて押出し、ダイから吐出した樹脂を横型3本ロール装置（ロール温度、第１ロール；130℃、第２ロール；120℃、第３ロール；150℃）にてシート状に冷却し、3本ロール装置から出てくるシートを徐冷しながら引き取り機にてシートを引き取った。この3本ロール装置の各ロール間の速度比率ならびに３本ロール機と引取機との速度比率を調整して、全体としてリターデーションがλ/4となるようにシートを作った。以上よりリターデーションがλ/4のポリカーボネート樹脂層約430μmとポリメチルメタクリレート樹脂層70μmからなる２層の0.5mmのシートを得た。

この２層のシートのポリメチルメタクリレート樹脂層上に、多官能アクリル樹脂からなる紫外線硬化型ハードコート塗料（日本合成化学工業(株) UV-1700B 9 g、新中村化学工業(株) A-LEN-10 1 g）を用いてロールコート法によりハードコート層約4μｍを形成した。

［比較例２］
実施例２と同様に押出機（東芝機械製の主単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ90mm L／D=32、東芝機械製の副単軸押出機、押出機スクリュウ径 φ50mm L／D=32）とマルチマニホールドダイを用い、主押出機にポリカーボネート樹脂（製造元：住友ダウ株式会社、品種：カリバー301-15）を、そして副シリンダーにポリメチルメタクリレート樹脂（製造元：三菱レイヨン株式会社、品種：アクリペットＶＨ）を投入し、主押出機をシリンダー温度300℃、副押出機をシリンダー温度270℃にて押出し、ダイから吐出した樹脂を横型3本ロール装置（ロール温度、第１ロール；130℃、第２ロール；120℃、第３ロール；150℃）にてシート状に冷却し、3本ロール装置から出てくるシートを徐冷しながら引き取り機にてシートを引き取った。この3本ロール装置の各ロール間の速度比率ならびに３本ロール機と引取機との速度比率を調整して、全体としてリターデーションがほぼ０となるようにシートを作った。以上よりリターデーションがほぼ０のポリカーボネート樹脂層約430μmとポリメチルメタクリレート樹脂層70μmからなる２層の0.5mmのシートを得た。

実施例２と比較例２で得られたポリカーボネート樹脂とポリメチルメタクリレート樹脂とからなるハードコートされた2層シートをその押出方向に対して45度の方向を縦方向、縦方向に対して90度の方向を横方向となるように切断し、サンプルシートを取り出した。

このサンプルシートをＩＰＳ駆動方式の液晶ディスプレーの上に取り付け、偏光サングラスを着用した状態で画面表示を観察した結果を表２に示す。

Claims

観察側に偏光板を備えた液晶表示装置の表示画面を保護するための液晶ディスプレー用保護カバーであって、ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にポリメチルメタクリレート樹脂層を有し、液晶表示装置から射出する直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光に変更する液晶ディスプレー用保護カバー。
ポリカーボネート樹脂及びポリメチルメタクリレート樹脂がマルチマニホールドタイプ多層ダイを用いて加工することにより得られる多層合成樹脂シートである、請求項１に記載の液晶ディスプレー用保護カバー。
リターデーションがλ/4である、請求項１又は２に記載の液晶ディスプレー用保護カバー。
ポリメチルメタクリレート樹脂層の表面の少なくとも一方にハードコート処理が施された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶ディスプレー用保護カバー。