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WO2020067243A1 - 指紋認証センサー付き画像表示装置 - Google Patents

指紋認証センサー付き画像表示装置 Download PDF

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WO2020067243A1
WO2020067243A1 PCT/JP2019/037763 JP2019037763W WO2020067243A1 WO 2020067243 A1 WO2020067243 A1 WO 2020067243A1 JP 2019037763 W JP2019037763 W JP 2019037763W WO 2020067243 A1 WO2020067243 A1 WO 2020067243A1
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WO
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film
image display
display device
fingerprint authentication
less
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/037763
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
柴野　博史
Original Assignee
東洋紡株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 東洋紡株式会社 filed Critical 東洋紡株式会社
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Priority to CN201980061456.XA priority patent/CN112740304A/zh
Priority to KR1020217010426A priority patent/KR102344400B1/ko
Priority to JP2020549085A priority patent/JP6863530B2/ja
Priority to KR1020217042285A priority patent/KR102532989B1/ko
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Definitions

  • the present invention relates to an image display device having a fingerprint authentication sensor and having an alignment film on the viewing side.
  • a surface protection film has been bonded to an image display device for surface protection.
  • the surface protective film not only prevents the surface from being scratched but also has the purpose of preventing scattering when the image cell or the surface glass plate is broken, and an oriented film such as biaxially stretched polyester having excellent impact resistance has been used.
  • an oriented film such as biaxially stretched polyester having excellent impact resistance has been used.
  • a biaxially stretched polyester film has been used also as a film for preventing scattering of a member of a touch sensor or a member of glass.
  • a face authentication system or a fingerprint authentication system has been adopted in order to ensure high security (Patent Documents 1 and 2).
  • a mobile terminal in order to enlarge the screen under the restriction of the size of mobile, the entire body is used as a display screen, and an authentication system is provided in the screen (an image display area as viewed from the viewer side and behind it).
  • a sensor In particular, in an organic electroluminescence (organic EL) image display device, a fingerprint authentication sensor can be operated through a gap between pixels of an image display cell, and such a system has been widespread.
  • a polarizing plate is provided on the viewing side of a sensor for authentication.
  • an alignment film is provided on the viewing side of the polarizing plate.
  • the fingerprint authentication system sometimes did not operate (recognize) or malfunctioned (misrecognized value), particularly when a biaxially oriented polyester film was used as the oriented film.
  • an object of the present invention is to provide an image display device which has a fingerprint authentication system and further has an orientation film, and in which the fingerprint authentication system normally operates.
  • a typical present invention is as follows.
  • Item 1 An image display device having a polarizing plate on the viewing side of the fingerprint authentication sensor and having an alignment film on the viewing side of the polarizing plate, An image display device, wherein an angle between a main orientation direction of the alignment film and an extinction axis direction of a polarizer of the polarizing plate is 0 ° ⁇ 6 ° or less, or 90 ° ⁇ 6 ° or less. (In the above, “less than or equal to” means only the value following “ ⁇ ”.)
  • an image display device having a polarizing plate on the viewing side of a fingerprint authentication sensor it is possible to provide an image display device in which a fingerprint authentication system normally operates even when an alignment film is present on the viewing side of the polarizing plate. .
  • the fingerprint authentication sensor unit is installed outside the display screen (image display unit).
  • a fingerprint authentication sensor unit is installed in a display screen (image display unit). It is a sectional view of an example when a fingerprint authentication sensor part is installed in a display screen (image display part).
  • the present invention is an image display device having a polarizing plate on the viewing side of a fingerprint authentication sensor and an alignment film on the viewing side.
  • the fingerprint authentication sensor fingerprint authentication sensor unit
  • the fingerprint authentication sensor may be installed outside the display screen, or may be installed inside the display screen (in the image display area as viewed from the viewer side and behind it).
  • the outside of the display screen referred to here is the state of FIG. 1
  • the inside of the display screen is the state of FIG.
  • the type installed in the display screen is also called a screen-embedded type.
  • the outside of the fingerprint authentication sensor is installed at the back of the screen when viewed from the viewing side.
  • FIG. 3 the outside of the fingerprint authentication sensor is installed at the back of the screen when viewed from the viewing side.
  • an image display cell for example, an organic EL cell
  • a polarizing plate (a circular polarizing plate is preferable when the image display cell is an organic EL cell) is arranged on the viewing side of the image display cell.
  • an alignment film is disposed via an adhesive layer.
  • an image display device of a type in which a fingerprint authentication sensor is installed in a display screen is an object of the present invention.
  • An object of the present invention is an image display device in which a fingerprint authentication sensor is provided outside a display screen, in which a polarizing plate is provided so as to cover the fingerprint authentication sensor.
  • the image display device is preferably a smartphone, mobile PC, PDA, mobile phone, game machine, camera, electronic dictionary, or the like.
  • the image display cell used in the image display device of the present invention is not particularly limited, but a liquid crystal display cell and an organic EL (OLED) cell are preferable examples because they can be reduced in size and thickness.
  • the organic EL cell is a preferable example because a fingerprint authentication sensor can be operated through a gap between pixels of the cell.
  • the fingerprint authentication sensor includes an optical type, an ultrasonic type, a capacitance type, an electric field intensity measurement type, a pressure-sensitive type, and a heat-sensitive type, and is not particularly limited. Formula or ultrasonic formula is preferred, and optical formula is particularly preferred.
  • An optical fingerprint sensor is commercially available from Synaptics under the trade name “Clear ID”, for example.
  • an ultrasonic fingerprint recognition sensor is commercially available from Qualcomm Technologies under the trade name “Qualcomm Fingerprint Sensors”.
  • the image display device is in a state where the polarizing plate is provided on the viewing side of the fingerprint authentication sensor.
  • the polarizing plate generally includes a polarizer having a function of generating polarized light and a polarizer protective film for protecting the polarizer, but the polarizer protective film is laminated only on one surface of the polarizer. Or a polarizer only.
  • the polarizer include a thin film in which iodine and an organic dichroic dye are adsorbed on uniaxially oriented polyvinyl alcohol, and an alignment film including a liquid crystal compound and an organic dichroic dye. It can be used without.
  • the polarizer protective film is not particularly limited, but an unstretched or stretched film of cellulose type, polyester type, cyclic polyolefin type, acrylic type, polycarbonate type, etc. can be used.
  • the extinction axis of the polarizer and the main orientation direction of the stretched film are preferably parallel or perpendicular.
  • parallel or perpendicular means that the angle between the extinction axis of the polarizer and the main orientation direction of the stretched film does not need to be exactly 0 or 90 degrees
  • the allowable width is ⁇ 6 degrees, which is more preferable.
  • the allowable width is ⁇ 5 degrees
  • the more preferable allowable range is ⁇ 4 degrees
  • the particularly preferable allowable range is ⁇ 3 degrees
  • the most preferable allowable range is ⁇ 2 degrees.
  • the extinction axis of the polarizer of the polarizing plate may be parallel to the long side of the screen, perpendicular, or in a direction of 45 degrees. These directions are determined by the type and purpose of the image display cell, and are not particularly limited in the present invention. For example, in the case of an organic EL display cell, it is often arranged at 45 degrees.
  • a retardation layer may be provided between the polarizer and the image display cell.
  • the retardation layer may be a retardation film obtained by stretching a resin, or may be an alignment film of a liquid crystal compound in which a liquid crystal compound is applied and aligned.
  • a circularly polarizing plate provided with a ⁇ wavelength layer as a retardation layer is used in order to suppress reflection of metal wiring of the cell.
  • the retardation layer of the circularly polarizing plate is arranged on the organic EL cell side.
  • the image display device of the present invention has a polarizing plate on the viewing side of the fingerprint authentication sensor, and has an alignment film on the viewing side of the polarizing plate.
  • the alignment film is located on the surface of the image display device and prevents scratches on the image display surface, and prevents glass from scattering when glass members such as image display cells, touch sensors, and surface cover glass are broken by impact.
  • Surface protective film a transparent conductive film which is also used as an electrode of a touch sensor, is used as a shatterproof film etc. which is located inside the display device and which prevents the shattering of the laminated glass on the glass member. It is a preferred form to be used as a surface protection film.
  • the surface protective film be peeled and replaced when the film itself is damaged.
  • the surface protective film is bonded to the image display device with an optical substrate-less pressure-sensitive adhesive sheet.
  • any material such as polyester, polyamide, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, acrylic resin, cyclic polyolefin, and cellulosic is used, but heat resistance, mechanical strength, dimensional stability, etc. From the characteristics, it is preferable to use polyester, especially polyethylene terephthalate.
  • the oriented film is oriented by stretching, and has improved mechanical strength.
  • the oriented film may be a uniaxially oriented film (uniaxially stretched film) or a biaxially oriented film (biaxially oriented film). From the viewpoint of excellent mechanical strength in all directions, a biaxially oriented film (biaxially stretched film) is preferable. On the other hand, a uniaxially stretched film is preferred from the viewpoint of excellent orientation uniformity.
  • the film in order to increase the mechanical strength in the direction perpendicular to the main orientation direction, the film is also weakly stretched in the direction perpendicular to the main stretching direction (the film thus obtained is hereinafter referred to as weakly biaxially stretched).
  • a film or a weakly biaxially oriented film) is also preferable.
  • This weak stretching may be performed after the main stretching, but is preferably performed before or simultaneously with the main stretching. Needless to say, the film may be completely uniaxially stretched.
  • the stretching is generally performed by a roll stretching using a continuous roll in a film flowing direction (longitudinal direction), and a stretching using a tenter for simultaneous stretching in a width direction (horizontal direction) and in a vertical and horizontal direction.
  • the main orientation direction main stretching direction
  • the main stretching direction may be the flow direction or the width direction.
  • (elastic modulus in the direction orthogonal to the main orientation direction) / (elastic modulus in the main orientation direction) is 0.5 or less, or (breaking strength in the direction orthogonal to the main orientation direction) / ( A film having a breaking strength in the main orientation direction of 0.5 or less can be said to be a uniaxially oriented film or a weakly biaxially oriented film. Stretching may be performed at an appropriate temperature, magnification, and speed according to each material. Further, biaxial stretching and weak biaxial stretching can be adjusted mainly by respective stretching ratios.
  • the refractive index of the slow axis is 1.68 or more, preferably 1.685 or more, and ⁇ Nxy is 0.095 or less, preferably 0.093 or less, it can be said that weak biaxial stretching is applied. .
  • ⁇ Nxy is preferably less than 0.06, more preferably less than 0.055.
  • ⁇ Nxy is preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and particularly preferably 0.02 or more.
  • ⁇ Nxy is preferably 0.065 or more, more preferably 0.070 or more, still more preferably 0.75 or more, particularly Preferably it is 0.80 or more, most preferably 0.85 or more.
  • ⁇ Nxy is preferably 0.16 or less, more preferably 0.15 or less, particularly preferably 0.14 or less, and most preferably 0.13 or less. If the ratio exceeds the above range, it becomes too easy to be used, and the function when used as a surface protective film may not be maintained.
  • the method for producing the oriented film is not particularly limited.
  • a polyethylene terephthalate film is taken as an example of the oriented film, it can be produced by the following method.
  • the stretching is performed by a continuous roll in the longitudinal direction (the flow direction of the film) as the first-stage stretching, and then is performed in the width direction (the direction orthogonal to the film-flow direction) as the second-stage stretching.
  • both ends of the width of the film are gripped by clips and stretched in a tenter.
  • the first-stage stretching and the second-stage stretching method may be reversed.
  • the stretching ratio of the first stage is preferably 1.0 to 3.5 times, and particularly preferably 1.0 to 3.0 times.
  • the stretching ratio of the second stage is preferably 2.5 to 6.0 times, particularly preferably 3.0 to 5.5 times. In the case of uniaxial stretching only, it is preferable to employ the second stage stretching ratio as the stretching ratio.
  • the stretching temperature is preferably from 80 to 130 ° C, particularly preferably from 90 to 120 ° C.
  • both ends of the width of the unstretched film may be gripped by clips, and may be biaxially stretched simultaneously in the longitudinal and width directions. Subsequently, it is preferable to perform a heat treatment at preferably 100 to 250 ° C, more preferably 180 to 245 ° C.
  • the tenter stretching is performed in the width direction, the tenter may be stretched in an oblique direction with respect to the longitudinal direction.
  • the extinction axis (absorption axis) of the polarizer and the main alignment direction (direction parallel to the main alignment axis) of the alignment film are preferably parallel or perpendicular.
  • parallel or perpendicular means that the angle between the extinction axis of the polarizer and the main orientation direction of the alignment film does not need to be exactly 0 degrees or 90 degrees, and is 0 degrees ⁇ 6 degrees or less or 90 degrees.
  • ⁇ 6 ° or less preferably 0 ° ⁇ 5 ° or less or 90 ° ⁇ 5 ° or less, more preferably 0 ° ⁇ 4 ° or less or 90 ° ⁇ 4 ° or less, 0 ° ⁇ 3 ° or less or 90 ° Particularly preferably ⁇ 3 degrees or less, particularly preferably 0 degrees ⁇ 2 degrees or 90 degrees ⁇ 2 degrees.
  • the term “below” means that only the value following “ ⁇ ” is applied. Therefore, for example, “below 0 ° ⁇ 6 °” means that a range of 6 ° above and below 6 ° is allowed. Similarly, “90 ° ⁇ 6 ° or less” means that a range of 6 ° above and below 90 ° is allowed. When there are a plurality of oriented films, it is preferable that all the oriented films have the above relationship.
  • the optical fingerprint sensor irradiates light from the bottom toward the display device surface and reads the fingerprint with the reflected light, but if there is a polarizer above the sensor (viewing side), the polarizer Linearly polarized light travels through an alignment film with a phase difference at an angle deviated from the optical axis, so that it becomes elliptically polarized light. Even when this is reflected and passes through a polarizer again, the effect of the alignment film with a phase difference also occurs.
  • the main alignment direction is determined by measuring the slow axis and the fast axis with a molecular orientation meter (for example, MOA-6004 type molecular orientation meter manufactured by Oji Scientific Instruments), and the slow axis is defined as the main orientation axis.
  • a molecular orientation meter for example, MOA-6004 type molecular orientation meter manufactured by Oji Scientific Instruments
  • the fast axis is defined as the main orientation direction.
  • the thickness of the oriented film can be appropriately set according to each purpose, but is preferably 5 to 200 ⁇ m. More preferably, it is 10 to 150 ⁇ m, particularly preferably 20 to 100 ⁇ m. If it is less than 5 ⁇ m, not only may it be too thin to handle poorly, but also when used as a surface protective film or the like, it may not be possible to secure sufficient mechanical strength for the purpose. If it exceeds 200 ⁇ m, not only the rigidity becomes too high, the handleability may deteriorate, but also the display device may not be suitable for thinning.
  • the in-plane retardation of the oriented film is not particularly limited as long as it is at least such that a clear state can be observed as the orientation direction of the molecule, but it is preferably at least 1000 nm. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • smartphones and the like often operate outdoors with polarized sunglasses, and coloring and rainbow unevenness may occur when polarized sunglasses are worn when viewed from an oblique direction.
  • the in-plane retardation of the alignment film is preferably 3000 nm or more. It is more preferably at least 4500 nm, particularly preferably at least 6000 nm.
  • the in-plane retardation is preferably 30000 nm or less, more preferably 10000 nm or less, and still more preferably 9000 nm or less. Even if the in-plane retardation exceeds 30000 nm, a significant improvement in the rainbow unevenness improvement effect is unlikely to be expected, and furthermore, the thickness is required, and in order to reduce the thickness, it is necessary to significantly increase uniaxial orientation, and the Mechanical strength may decrease.
  • the oriented film may be subjected to surface processing according to each purpose.
  • a surface protective film a hard coat, an antireflection coat, a low reflection coat, an antistatic coat and the like can be used. Further, an easy adhesion coat may be provided.
  • the visible side of the surface protection film is smooth enough to recognize the fingerprint.
  • the surface roughness SRa of the surface on the viewing side is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 30 nm or less.
  • the total light transmittance of the oriented film is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and particularly preferably 88% or more. Further, the haze of the oriented film is preferably 3% or less, more preferably 2.5% or less, and particularly preferably 2% or less.
  • ⁇ Nxy
  • the biaxial refractive index anisotropy ( ⁇ Nxy) was determined by the following method.
  • the slow axis direction of the film was determined using a molecular orientation meter (MOA-6004 type molecular orientation meter manufactured by Oji Scientific Instruments), and 4 cm was set so that the slow axis direction was parallel to the long side of the sample for measurement.
  • MOA-6004 type molecular orientation meter manufactured by Oji Scientific Instruments
  • a rectangle of 2 cm was cut out and used as a measurement sample.
  • a biaxial refractive index perpendicular to the optical axis (refractive index in the slow axis direction: nx, a refractive index in a direction orthogonal to the slow axis direction in the plane (that is, a refractive index in the fast axis direction): ny),
  • the refractive index in the thickness direction (nz) is determined by an Abbe refractometer (NAR-4T, manufactured by Atago, measurement wavelength: 589 nm), and the absolute value (
  • Rate anisotropy ( ⁇ Nxy).
  • the thickness d (nm) of the film was measured using an electric micrometer (Millitron 1245D, manufactured by Fineleuf Co.), and the unit was converted to nm.
  • the retardation (Re) was determined from the product ( ⁇ Nxy ⁇ d) of the anisotropy of the refractive index ( ⁇ Nxy) and the thickness d (nm) of the film.
  • Three-dimensional center plane average surface roughness (SRa): A film having an area of 50 mm ⁇ 50 mm is cut out, and a three-dimensional surface shape measuring device (manufactured by Ryoka Systems Inc., Micromap 550N (measurement conditions: wave mode, measurement wavelength 560 nm, objective lens 10 ⁇ )) is applied to the film surface. On the other hand, the measurement was performed in the vertical direction, a 400 ⁇ m ⁇ 400 ⁇ m CCD camera image capturing area was designated, and SRa given by the following equation was determined. On both sides of the film, the number of measurements was set to 16, and the average value was determined. In addition, fractions after the decimal point are rounded off.
  • S M Lx ⁇ Ly, Lx, Ly is the range in the x, y directions, and f (x, y) is the height of the measurement point (x, y) from the average plane.
  • Oriented film A A 75 ⁇ m thick film of Cosmoshine (registered trademark) A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd. was used. Since the main orientation direction differs depending on the slit position of the film roll, a portion where the main orientation direction is 90 ° ⁇ 6 ° or less with respect to the length direction of the film roll was cut out and used.
  • a coating agent for an easy-adhesion layer comprising a water-dispersible polyester resin and an aqueous dispersion of a blocked isocyanate-modified polyurethane was applied, and then led to a tenter-type simultaneous biaxial stretching machine to form a film.
  • a hot air zone at a temperature of 125 ° C., and stretched 1.8 times in the longitudinal direction and 4 times in the width direction.
  • the treatment was performed at a temperature of 225 ° C. for 10 seconds, and a 2.5% relaxation treatment was performed vertically and horizontally. Since the produced film roll showed some distortion of the orientation due to bowing at the end position, a portion where the main orientation direction was 90 ° ⁇ 6 ° or less with respect to the length direction of the film roll was cut out and used.
  • Oriented film C A 80 ⁇ m thick film of Cosmoshine (registered trademark) super birefringence type (SRF) manufactured by Toyobo Co., Ltd. was used. Since the main orientation direction was almost stable in the width direction of the film roll, it was arbitrarily selected, and it was confirmed that the main orientation direction was 90 ° ⁇ 6 ° or less with respect to the length direction of the film roll.
  • SRF Cosmoshine
  • a UV-curable hard coat agent is applied to the easy-adhesion coated surfaces of the alignment films A, B, and C, dried, and then irradiated with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp to form the alignment films A, B, and C having a hard coat layer on one surface. C was obtained. Further, a commercially available optical pressure-sensitive adhesive (substrate-less type) was peeled off the light release sheet and laminated on a roll-to-roll basis on the surface of each oriented film opposite to the surface on which the hard coat layer was laminated. Table 2 shows the measurement results of the three-dimensional center plane average surface roughness SRa on the hard coat layer side for each oriented film.
  • Example 16 Simulating the case where a transparent conductive film of a polyester film is used as a touch sensor, oriented films A and C each having a hard coat layer and an adhesive layer laminated thereon were laminated and bonded in the same manner as described above.
  • positive values indicate the clockwise direction of the main alignment axis with respect to the light transmission axis of the polarizer as viewed from the viewing side, and negative values indicate the counterclockwise direction.

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Abstract

指紋認証センサーの視認側に偏光板を有する画像表示装置において、偏光板の視認側に配向フィルムが存在する場合であっても、指紋認証システムが正常に作動する画像表示装置を提供することができる。　指紋認証センサーの視認側に偏光板を有し、前記偏光板の視認側に配向フィルムを有する画像表示装置であって、前記配向フィルムの主配向方向と前記偏光板の偏光子の消光軸方向がなす角度が０度±６度以下、または９０度±６度以下である画像表示装置。（なお、上記において、「以下」は「±」の次の数値にのみかかるものとする。）

Description

指紋認証センサー付き画像表示装置
　本発明は、指紋認証センサーを有し、その視認側に配向フィルムを有する画像表示装置に関する。
　従来から、画像表示装置には、表面保護のため表面保護フィルムを貼り合わせることが行われてきた。表面保護フィルムは、表面の傷付き防止だけでなく、画像セルや表面ガラス板が割れた場合の飛散防止の目的もあり、耐衝撃性に優れた二軸延伸ポリエステルなどの配向フィルムが用いられてきた。また、画像表示装置には、タッチセンサーの部材やガラスの部材の飛散防止フィルムとしても、二軸延伸ポリエステルフィルムが用いられてきた。
　　一方、モバイル端末等では、高度なセキュリティーを確保するため、顔認証システムや指紋認証システムが採用されるようになってきた（特許文献１、２）。
　このようなモバイル端末は、モバイルという大きさの制約の中、大画面化とするため、本体全体を表示画面とし、画面内（視認側から見て画像表示領域であってその奥）に認証システムのセンサーを組み込むことが提案されている。特に有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）画像表示装置では、画像表示セルのピクセルの隙間を通して指紋認証のセンサーを作動させることができ、このような方式が広がってきている。
　画面内に指紋認証システムを備える画像表示装置においては、認証のためのセンサーの視認側に偏光板が設けられることになるが、このような画像表示装置において、偏光板の視認側に配向フィルムが存在する場合、特に配向フィルムとして二軸延伸ポリエステルフィルムを用いると、指紋認証システムが作動（認知）しなかったり、誤作動（誤認値）したりすることがあった。
特開2016-006648号公報 特表2018-515820号公報
　本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、指紋認証システムを有し、さらに配向フィルムを有していながら、指紋認証システムが正常に作動する画像表示装置を提供することにある。
　本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明の完成に至った。すなわち代表的な本発明は、以下の通りである。
項１．
指紋認証センサーの視認側に偏光板を有し、前記偏光板の視認側に配向フィルムを有する画像表示装置であって、
前記配向フィルムの主配向方向と前記偏光板の偏光子の消光軸方向がなす角度が０度±６度以下、または９０度±６度以下である画像表示装置。
（なお、上記において、「以下」は「±」の次の数値にのみかかるものとする。）
　指紋認証センサーの視認側に偏光板を有する画像表示装置において、偏光板の視認側に配向フィルムが存在する場合であっても、指紋認証システムが正常に作動する画像表示装置を提供することができる。
指紋認証センサー部が、表示画面(画像表示部)の外に設置されていている例である。 指紋認証センサー部が、表示画面（画像表示部）の内に設置されていている例である。 指紋認証センサー部が、表示画面（画像表示部）の内に設置されていている場合の一例の断面図である。
（画像表示装置）
　本発明は、指紋認証センサーの視認側に偏光板、さらにその視認側に配向フィルムを有する画像表示装置である。指紋認証センサー（指紋認証センサー部）は表示画面の外に設置されていても、表示画面の内（視認側から見て画像表示領域であってその奥）に設置されていても良い。例えば、ここで言う表示画面の外とは図１の状態であり、表示画面の内（視認側から見て画像表示領域であってその奥）とは図２の状態である。表示画面の内に設置されるタイプは画面埋め込み型とも言われており、例えば、図３のように指紋認証センサー本外は視認側から見て画面の奥に設置されている。図３において、指紋認証センサー本体の視認側に、画像表示セル（例えば、有機ＥＬセル）が配置されている。画像表示セルの視認側には、偏光板（画像表示セルが有機ＥＬセルの場合には、円偏光板が好ましい）が配置されている。偏光板より視認側には、粘着剤層を介して配向フィルムが配置されている。
　一般的には、画像表示セル上の画像表示領域内に偏光板が設けられているため、表示画面の内に指紋認証センサーが設置されているタイプの画像表示装置が本発明の対象となるが、表示画面の外に指紋認証センサーが設置されているタイプの画像表示装置でも、指紋認証センサーを覆う形で偏光板が設けられているものは本発明の対象となる。
　画像表示装置はスマートホン、モバイルＰＣ、ＰＤＡ、携帯電話、ゲーム機、カメラ、電子辞書などであることが好ましい。
（画像表示セル）
　本発明の画像表示装置に用いられる画像表示セルは、特に制限はないが、小型、薄型化できるという点で、液晶表示セルや有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）セルが好ましい例として挙げられる。なかでも、有機ＥＬセルは、セルのピクセルの隙間を通して指紋認証のセンサーを作動させることができ、好ましい例である。
（指紋認証センサー）
　指紋認証センサーは光学式、超音波式、静電容量式、電界強度測定式、感圧式、感熱式などが挙げられ、特に制限はないが、本発明の画像表示装置の構成との相性から光学式か超音波式が好ましく、特には光学式が好ましい。
　光学式の指紋認証センサーとしては、例えば、Synaptics社から商品名「Clear ID」として市販されている。
　超音波式の指紋承認センサーとしては、例えば、Qualcomm Technologies社から商品名「Qualcomm Fingerprint Sensors」として市販されている。
（偏光板）
　上記の通り、画像表示装置は、指紋認証センサーの視認側に偏光板が設けられた状態である。偏光板は、偏光を生じさせる機能を有する偏光子と偏光子を保護するための偏光子保護フィルムを含むものであることが一般的であるが、偏光子の片面にのみ偏光子保護フィルムが積層されたものであっても良く、偏光子のみのものであっても良い。偏光子としては、一軸に配向したポリビニルアルコールにヨウ素や有機系の二色性色素などが吸着されている薄膜、液晶化合物と有機系二色性色素からなる配向膜などが挙げられるが、特に制限なく用いることができる。
　偏光子保護フィルムとしては、特に制限はされないが、セルロース系、ポリエステル系、環状ポリオレフィン系、アクリル系、ポリカーボネート系などの未延伸や延伸フィルムを用いることができる。但し、ポリエステルなどの延伸フィルムである場合は、偏光子の消光軸と延伸フィルムの主配向方向とは平行又は垂直であることが好ましい。ここで、平行又は垂直とは、偏光子の消光軸と延伸フィルムの主配向方向のなす角度が、厳密に０度または９０度である必要はなく、許容幅は±６度であり、より好ましい許容幅は±５度であり、さらに好ましい許容幅は±４度であり、特に好ましい許容幅は±３度であり、最も好ましい許容幅は±２度である。
　偏光板の偏光子の消光軸は、画面の長辺に対して平行である場合、垂直である場合、４５度の方向である場合などがある。これらの方向は画像表示セルの種類、目的によって決められ、本発明では特に制限するものではない。例えば有機ＥＬ表示セルの場合、４５度に配置される場合も多い。
　偏光子と画像表示セルの間に、位相差層が設けられていてもよい。位相差層は樹脂を延伸した位相差フィルムであっても良く、液晶化合物を塗布、配向させた液晶化合物の配向膜であっても良い。
　有機ＥＬセルの場合は、セルの金属配線の反射などを抑制するため、位相差層として１／４波長層を設けた円偏光板が用いられる。円偏光板の位相差層を有機ＥＬセル側にして配置される。
（配向フィルム）
　本発明の画像表示装置では、指紋認証センサーの視認側に偏光板を有し、前記偏光板より視認側に配向フィルムを有する。配向フィルムは、画像表示装置の表面に位置し、画像表示面の傷付を防いだり、衝撃を受けて画像表示セルやタッチセンサー、表面カバーガラスなどのガラス部材が割れた時にガラスの飛散を防止するための表面保護フィルム、タッチセンサーの電極としても用いられる透明導電フィルム、表示装置内部に位置してガラス部材に貼り合わせガラスの飛散を防止する飛散防止フィルム等として用いられれるが、本発明では、表面保護フィルムとして用いられることが好ましい形態である。
　なお、表面保護フィルムは、フィルム自体が傷付いた場合には剥がし、貼り替えるものであることが好ましい。表面保護フィルムは、光学用の基材レス粘着剤シートで画像表示装置に貼り合わされていることが好ましい。
　配向フィルムを構成する樹脂は、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂、環状ポリオレフィン、セルロース系など任意のものが用いられるが、耐熱性、機械的強度、寸法安定性など保護フィルムとしての特性から、ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
　配向フィルムは、延伸により配向され、機械的強度が向上されている。配向フィルムは、一軸配向フィルム（一軸延伸フィルム）でも二軸配向フィルム（二軸延伸フィルム）でもよい。全方向に対して機械的強度が優れている観点では、二軸配向フィルム（二軸延伸フィルム）であることが好ましい。一方、配向の均一性に優れる観点からは一軸延伸フィルムが好ましい。フィルムを工業的にテンターで二軸延伸すると主配向方向はフィルムの幅方向で弓形に歪む（ボーイング現象）が、幅方向に一軸延伸された一軸配向フィルムでは、この歪みが低減され、幅方向に広く意図したとおりの配向方向を有し、配向の均一性に優れたフィルムを確保することができ、同一条件での貼り合わせや打ち抜き加工などが可能で、生産性向上の面で有利である。しかし、完全な一軸延伸フィルムでは、配向方向に直交する力に対しての機械強度が弱くなる場合がある。この様な場合、主配向方向に対して直交する方向の機械的強度を上げるため、主延伸方向と直交する方向にも弱く延伸をかけること（こうして得られたフィルムを、以降、弱二軸延伸フィルム、又は、弱二軸配向フィルムという）も好ましい。この弱い延伸は主延伸の後に行っても良いが、主延伸前に行うか、同時に行うことが好ましい。むろん、完全な一軸延伸であっても良い。
　なお、延伸は、一般的には、フィルムの流れ方向（縦方向）には連続するロールを用いたロール延伸が用いられ、幅方向（横方向）や縦横の同時延伸にはテンターを用いた延伸が用いられる。
　本発明において、主配向方向（主延伸方向）は、流れ方向であっても幅方向であっても良い。
　なお、ここで（主配向方向と直交する方向の弾性率）／（主配向方向の弾性率）が０．５以下であるか、または、（主配向方向と直交する方向の破断強度）／（主配向方向の破断強度）が０．５以下であるかのいずれかであるものが一軸配向フィルム、又は、弱二軸配向フィルムであるといえる。
　延伸は、それぞれの素材に合わせて適正な温度、倍率、速度で行えばよい。また、二軸延伸と弱二軸延伸は、主にそれぞれの延伸倍率で調整することができる。
　また、ポリエチレンテレフタレートフィルムであれば、主配向方向の屈折率とそれに直交する方向の屈折率の差（ΔＮｘｙ）が０．０５５以上、好ましくは０．０６以上であれば弱二軸延伸フィルムと言える。また、遅相軸の屈折率が１．６８以上、好ましくは１．６８５以上であり、かつΔＮｘｙが０．０９５以下、好ましくは０．０９３以下であれば弱い二軸延伸がかかっていると言える。
　なお、上述のように各方向からの機械的強度の確保のためには、二軸配向フィルム（二軸延伸フィルム）が好ましく、ΔＮｘｙは０．０６未満が好ましく、さらに好ましくは０．０５５未満であるが、均質・均等な二軸配向は困難であるだけでなく、わずかの製造条件のぶれ等で同一生産のフィルムの中で配向方向が変化し易くなる。製造上、フィルムの広い面積で均一な配向方向であるためには、ΔＮｘｙは０．０１以上が好ましく、より好ましくは０．０１５以上、特に好ましくは０．０２以上である。
　また、一軸性を強め、フィルム全幅での配向方向を安定化させるためには、ΔＮｘｙは０．０６５以上であることが好ましく、より好ましくは０．０７０以上、さらに好ましくは０．７５以上、特に好ましくは０．８０以上、最も好ましくは０．８５以上である。ΔＮｘｙは０．１６以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．１５以下であり、特に好ましくは０．１４以下であり、最も好ましくは０．１３以下である。上記を超えるとけやすくなり過ぎ、表面保護フィルムとして用いた場合の機能が保てなくなる場合がある。
　配向フィルムの製造方法は特に制限されない。例えば、配向フィルムとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムの場合を例にすると、以下の方法で製造することができる。
　一般的には、延伸は、第一段目の延伸として縦方向（フィルムの流れ方向）に連続ロールで行い、その後、第二段目の延伸として幅方向（フィルムの流れ方向とは直交する方向）の延伸では、フィルムの幅両端をクリップで把持しテンター内で延伸する。なお、第一段目の延伸と第２段目の延伸方法が逆であっても良い。第一段目の延伸倍率は１．０～３．５倍が好ましく、特に好ましくは１．０倍～３．０倍である。また、第二段目の延伸倍率は２．５～６．０倍が好ましく、特に好ましくは３．０～５．５倍である。なお、一軸延伸のみの場合、延伸倍率は第二段目の延伸倍率を採用することが好ましい。いずれの延伸においても、延伸温度は８０～１３０℃が好ましく、特に好ましくは９０～１２０℃である。また、未延伸フィルムの幅両端をクリップで把持し、縦方向、幅方向に同時に二軸延伸しても良い。引き続き、好ましくは１００～２５０℃、より好ましくは１８０～２４５℃で、熱処理することが好ましい。また、上記のテンター延伸は幅方向であったが、縦方向に対して斜め方向に延伸を行ってもよい。 
（偏光子の消光軸（吸収軸）と配向フィルムの主配向方向との角度）
　本発明において、偏光子の消光軸（吸収軸）と配向フィルムの主配向方向（主配向軸と平行の方向）とは、平行又は垂直であることが好ましい。ここで、平行又は垂直とは、偏光子の消光軸と配向フィルムの主配向方向とのなす角度が、厳密に０度、または９０度である必要はなく、０度±６度以下又は９０度±６度以下が好ましく、０度±５度以下又は９０度±５度以下がより好ましく、０度±４度以下又は９０度±４度以下がさらに好ましく、０度±３度以下又は９０度±３度以下が特に好ましく、０度±２度以下又は９０度±２度以下が特に好ましい。なお、「以下」という用語は、「±」の次の数値のみにかかることを意味する。従って、例えば、前記「０度±６度以下」とは、０度を中心に上下６度の範囲の変動を許容することを意味する。また、同様に、「９０度±６度以下」とは、９０度を中心に上下６度の範囲の変動を許容することを意味する。
　配向フィルムが複数存在する場合はすべての配向フィルムが上記関係になっていることが好ましい。
　偏光子の消光軸と配向フィルムの主配向方向との角度が好ましい範囲から外れると、センサーが作動しない、誤作動が生じるといった問題が起こる場合がある。これは、光学的な指紋センサーは下部から表示装置表面に向かって光を照射し、その反射光で指紋を読みとっているが、センサーの上（視認側）に偏光子が存在すると、偏光子で直線偏光になった光が位相差のある配向フィルム内を光学軸とずれた角度で進むために楕円偏光になり、これが反射して再度偏光子を通過する時にも位相差のある配向フィルムの影響を受けて、センサーの受像画像で特定の波長領域で光量が低下するため、センサーの受光波長が決まっている場合は指紋の正確なパターンを検知しにくくなるためだと考えられる。また、センサーが広い波長領域を受光する場合であっても全体の光量が低下し、センサー及びその後の処理の精度が保てなくなるためと考えられる。なお、これらの理由は推測の域を出るものではなく、本技術を限定するものではない。
　なお、主配向方向は、分子配向計（例えば、王子計測機器株式会社製、ＭＯＡ－６００４型分子配向計）で遅相軸、進相軸を測定し、遅相軸を主配向軸とする。なお、スチレン系樹脂など、光弾性係数が負であるものは進相軸を主配向方向とする。
　配向フィルムの厚みは、それぞれの目的に合わせて適宜設定できるが、５～２００μｍであることが好ましい。さらに好ましくは１０～１５０μｍ、特に好ましくは２０～１００μｍである。５μｍ未満であると薄すぎて取り扱いが悪くなる場合があるだけでなく、表面保護フィルム等として用いる場合に、目的にあった十分な機械強度が確保できない場合がある。２００μｍを超えると、剛性が高くなりすぎ取り扱い性が悪くなる場合があるだけでなく、表示装置の薄型化に合わない場合がある。
　配向フィルムの面内リタデーションは、分子の配向方向として明確な状態が観察される程度以上であれば特に制限するものではないが、１０００ｎｍ以上あることが好ましい。　また、スマートフォン等では野外で偏光サングラスをかけた状態で操作することも多く、偏光サングラスをかけた時に斜め方向から見た時に着色や虹ムラが生じることがある。斜め方向から画像表示装置を見た場合に生じる虹ムラを低減させるためには、配向フィルムの面内リタデーションは３０００ｎｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは４５００ｎｍ以上、特に好ましくは６０００ｎｍ以上である。また、面内リタデーションは、３００００ｎｍ以下が好ましく、１００００ｎｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは９０００ｎｍ以下である。面内リタデーションが３００００ｎｍを超えても、虹ムラ改善効果の大幅向上は見込みにくくなる上、厚みが必要になり、薄くするためには著しく一軸配向を高める必要があり、配向方向と直交する方向の機械的強度が低下する場合がある。
（表面加工、他）
　配向フィルムは、それぞれの目的に合わせて表面加工がされていても良い。例えば、表面保護フィルムであれば、ハードコート、反射防止コート、低反射コート、帯電防止コートなどである。また、易接着コートを設けても良い。
　配向フィルムの表面に指紋を押し当ててその反射を検知する場合、表面保護フィルムの視認側は指紋が認識できる程度に平滑であることが好ましい。視認側の表面の表面粗さＳＲａは１００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０ｎｍ以下であり、特に好ましくは３０ｎｍ以下である。
　配向フィルムの全光線透過率は、８０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは８５％以上であり、特に好ましくは８８％以上である。また、配向フィルムのヘイズは３％以下であることが好ましく、さらに好ましくは２．５％以下であり、特に好ましくは２％以下である。
　以下、実施例を参照して本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
（１）破断強度
　ＪＩＳ　Ｃ－２３１８に準じて測定した。
（２）弾性率
　ＪＩＳ　Ｃ－２３１８に準じて測定した。
（３）リタデーション、△Ｎｘｙ
　リタデーションとは、フィルム上の直交する二軸の屈折率の異方性（△Ｎｘｙ＝｜ｎｘ－ｎｙ｜）とフィルム厚みｄ（ｎｍ）との積（△Ｎｘｙ×ｄ）で定義されるパラメーターであり、光学的等方性、異方性を示す尺度である。二軸の屈折率の異方性（△Ｎｘｙ）は、以下の方法により求めた。分子配向計（王子計測機器株式会社製、ＭＯＡ－６００４型分子配向計）を用いて、フィルムの遅相軸方向を求め、遅相軸方向が測定用サンプル長辺と平行になるように、４ｃｍ×２ｃｍの長方形を切り出し、測定用サンプルとした。このサンプルについて、直交する二軸の屈折率（遅相軸方向の屈折率：ｎｘ，面内で遅相軸方向と直交する方向の屈折率（即ち進相軸方向の屈折率）：ｎｙ）、及び厚さ方向の屈折率（ｎｚ）をアッベ屈折率計（アタゴ社製、ＮＡＲ－４Ｔ、測定波長５８９ｎｍ）によって求め、前記二軸の屈折率差の絶対値（｜ｎｘ－ｎｙ｜）を屈折率の異方性（△Ｎｘｙ）とした。フィルムの厚みｄ（ｎｍ）は電気マイクロメータ（ファインリューフ社製、ミリトロン１２４５Ｄ）を用いて測定し、単位をｎｍに換算した。屈折率の異方性（△Ｎｘｙ）とフィルムの厚みｄ（ｎｍ）の積（△Ｎｘｙ×ｄ）より、リタデーション（Ｒｅ）を求めた。
（４）偏光子の消光軸
　表面保護フィルム等をはがして直線偏光が出光されるようにした画像表示装置を点灯させ、その上に消光軸が既知である偏光フィルタを載せて最も暗くなる状態の偏光フィルターの消光軸の方向を求め、これと９０度の方向を消光軸方向とした。
（５）主配向方向
　分子配向計（王子計測機器株式会社製、ＭＯＡ－６００４型分子配向計）で測定した。
（６）光線透過率
　ＪＩＳ　Ｋ－７１０５に準じて測定した。
（７）ヘイズ
　ＪＩＳ　Ｋ－７１０５に準じて測定した。
（８）三次元中心面平均表面粗さ（ＳＲａ）：
　５０ｍｍ×５０ｍｍの面積のフィルムを切り出し、３次元表面形状測定装置（菱化システム社製、マイクロマップ５５０Ｎ（測定条件：ｗａｖｅモード、測定波長５６０ｎｍ、対物レンズ１０倍））を用いて、フィルム面に対して垂直方向から測定し、４００μｍ×４００μｍのＣＣＤカメラ画像取り込み領域を指定し、次式により与えられるＳＲａを求めた。フィルム両面において、測定数をそれぞれ１６とし、それらの平均値を求めた。また、小数点以下の端数は、四捨五入によりまるめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ＳＭ＝Ｌｘ×Ｌｙであり、Ｌｘ,Ｌｙは、ｘ, ｙ方向の範囲、ｆ（ｘ, ｙ）は、測定点（ｘ, ｙ）の平均面からの高さである。
（９）認証成功回数
　指紋認証による１０回の起動を試み、起動できた回数で表した。なお、指先は濡れたタオルで汚れを拭き取った後、乾いたタオルで水分を除き、約３秒後にセンサー部に指先を載せて行った。
（１０）表面保護特性
　光学用粘着剤を用いて、市販のスマートフォン用表面保護ガラスに、配向フィルムを貼り付け、テストサンプルを作成した。サンプルの各辺部分に厚さ５ｍｍのスペーサーを介してサンプルを台の上に置き（フィルム面は上）、上から鋼球を落下させた。５枚のサンプルでテストした。なお、ガラスが割れなかった場合は再度綱球を落下させた。
　○：ガラスは割れたがフィルムが裂けるサンプルはなかった。
　△：鋼球の衝突部分にわずかなフィルムの裂けが認められるサンプルがあった。
　×：フィルムが大きく裂けるサンプルがあった。
（１１）虹ムラ観察
　指紋認証テスト用の画像表示装置を、偏光サングラスをかけた状態で斜め方向から観察した。
　○：虹むらは認められなかった
　△：弱い虹むらが認められた
　×：明らかな虹むらが認められた。
（配向フィルムの準備）
　下記の配向フィルムＡ、Ｂ、Ｃを準備した。それぞれの特性は表１に示す。
配向フィルムＡ：
　東洋紡株式会社製コスモシャイン（登録商標）Ａ４３００のフィルム厚み７５μｍのフィルムを用いた。なお、主配向方向はフィルムロールのスリット位置で異なるため、主配向方向がフィルムロールの長さ方向に対して９０度±６度以下である部分を切り出して使用した。
配向フィルムＢ：
　平均粒径０．９μｍの多孔質シリカを０．７質量％含むポリエチレンテレフタレートチップ（固有粘度　０．６０ｄｌ／ｇ（フェノール：１，１,２,２－テトラクロルエタン＝６：４混合溶媒で溶解し３０℃で測定）、以後、ＰＥＴと略す。）を乾燥後、溶融押出機により２８０℃で溶融して冷却ロール上にシート状に押し出し、未延伸ポリエチレンテレフタレートシートを得た。次いで、この未延伸シートの片面に、水分散性ポリエステル樹脂とブロックイソシアネート変性ポリウレタン水分散体からなる易接着層用コート剤を塗布し、引き続き、テンター型の同時二軸延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度１２５℃の熱風ゾーンに導き、縦方向に１．８倍、幅方向に４倍に延伸した。状態を保ったまま、温度２２５℃、１０秒間で処理し、さらに縦、横それぞれで２．５％の緩和処理を行った。生産したフィルムロールは端部位置でボーイングによる配向の歪みがやや見られたため、主配向方向がフィルムロールの長さ方向に対して９０度±６度以下である部分を切り出して使用した。
配向フィルムＣ：
　東洋紡株式会社製コスモシャイン（登録商標）超複屈折タイプ（ＳＲＦ）の厚み８０μｍのフィルムを用いた。なお、主配向方向はフィルムロールの幅方向でほぼ安定しているため、任意に選び、主配向方向がフィルムロールの長さ方向に対して９０度±６度以下であることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（ハードコート層及び粘着剤層が積層された配向フィルムの作成）
　配向フィルムＡ、Ｂ、Ｃの易接着コート面に、ＵＶ硬化型のハードコート剤を塗工、乾燥後、高圧水銀灯で紫外線を照射して、片面にハードコート層を有する配向フィルムＡ，Ｂ，Ｃを得た。さらに各配向フィルムの、ハードコート層を積層した面とは反対面に、市販の光学粘着剤（基材レスタイプ）を、軽剥離シートを剥がしてロールツーロールで積層した。各配向フィルムについて、ハードコート層側の三次元中心面平均表面粗さＳＲａの測定結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（表面保護フィルムを有する画像表示装置の組み立て）
実施例１～１５、比較例１、２
　上記のハードコート層及び粘着剤層が積層された配向フィルムを、光学的指紋認証センサーを表示画面に組み込んだ有機ＥＬ表示装置VIVO社製X20 Plus UDの画面全体の大きさにカットした。これを表面保護フィルムとして、粘着剤面を介して、前記有機ＥＬ表示装置の画面上に貼り付けた。なお、購入時に貼り付けられていた表面保護フィルムは剥がした。貼り合わせる時の角度及びその評価結果を表３～５に示した。角度はカットした各ハードコート層及び粘着剤層が積層された配向フィルムで確認して貼り合わせた。
実施例１６
　タッチセンサーとしてポリエステルフィルムの透明導電性フィルムが用いられる場合を模して、ハードコート層及び粘着剤層を積層した配向フィルムＡ及びＣを積層して上記と同様に貼り合わせた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表３～５において、正の数値は、偏光子の透光軸に対して主配向軸が視認側から見て右回り方向、負の数値は左回り方向を示す。
１　　画像表示装置
２　　画像表示部
３　　指紋認証センサー部
２１　画像表示セル
２２　偏光板
２３　粘着剤層
２４　配向フィルム（表面保護フィルム）
３１　指紋認証センサー本体

Claims (1)

  1. 　指紋認証センサーの視認側に偏光板を有し、前記偏光板の視認側に配向フィルムを有する画像表示装置であって、
    前記配向フィルムの主配向方向と前記偏光板の偏光子の消光軸方向がなす角度が０度±６度以下、または９０度±６度以下である画像表示装置。
    （なお、上記において、「以下」は「±」の次の数値にのみかかるものとする。）
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