JP2011033564A - 光学フィルムの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルに搭載した際に黒輝度を上昇させてコントラストを低下させる要因の１つである、位相差板などの光学異方性を有する光学フィルムの偏光解消を精度良く簡易的に検査する為の検査方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、光学異方性を有する光学フィルムの検査方法であって、互いの偏光軸を直交させて対向配置した第１の偏光板と第２の偏光板の間に、前記光学フィルムの光学異方性軸を第１の偏光板もしくは第２の偏光板の偏光軸と一致させて配置した状態で、前記第１の偏光板側に設置された検査用光源から出射され、前記第１の偏光板、前記光学フィルムおよび前記第２の偏光板を通過する光の透過率を測定することを特徴とする光学フィルムの検査方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学異方性を有する光学フィルムの検査方法に関する。

近年の液晶パネルには視野角拡大など表示性能向上の目的で、液晶セルとその片面もしくは両面における偏光板との間に、液晶セルや偏光板の視野角特性を改善する目的で位相差フィルムを配置している。この位相差フィルムは面内および厚さ方向に複屈折性を有しており、入射した光の偏光状態を変化させることで所望の偏光状態を得ている。

このような目的で用いられる位相差フィルムは、液晶パネルにおいて偏光板と偏光板の間に挿入されることから、位相差フィルムが持つヘイズや軸バラツキなどによって偏光解消が生じた際には液晶パネルでの黒表示時の輝度が増加し、コントラストが低下するという問題が発生する。近年テレビ用で用いられているＶＡモードの液晶パネルなどにおいては、特にコントラストへの要求が強く、このような位相差フィルムの偏光解消の有無を高精度に測定する手法が求められている。

位相差フィルムの偏光解消を測定する為には、液晶パネルに実装して黒輝度を測定することが最も直接的であるが、液晶パネルを液晶表示装置から取り外して、偏光板と位相差フィルムを所望の角度・サイズでパネルに貼り合せて黒輝度を測定する為には、膨大な手間がかかり現実的な検査方法ではない。

そのような状況を鑑みて、特許文献１には、位相差フィルムの位相差値を、もう１枚の位相差フィルムで相殺して偏光板と偏光板の間に挿入した際の透過光の状態を測定することにより、透過光状態の面内バラツキを検査する方法が開示されている。

特許文献１に開示される検査方法を図２を用いて説明する。図２では、検査用光源１上には、偏光軸（図中に矢印で示す）が互いに直交するように第１の偏光板２１と第２の偏光板２２が対向配置されている。そして、第１の偏光板２１と第２の偏光板２２の間に検査対象となる光学異方性を有する光学フィルム２３（例えば、一軸性位相差シート）が配置される。光学フィルム２３は、その遅相軸（図中に矢印で示す）と、第１の偏光板２１および第２の偏光板２２のそれぞれの偏光軸とのなす角度が４５°となるように配置される。さらに、第２の偏光板２２と光学フィルム２３との間には、光学フィルム２３と同じ面内位相差を有する位相差相殺用フィルム２４（例えば、光学フィルム２３と同じ面内位相差を有する一軸性位相差シート）が配置される。この位相差相殺用フィルム２４は、その遅相軸が光学フィルム２３の遅相軸と直交するように配置される。これにより、位相差相殺用フィルム２４は、検査対象となる光学フィルム２３の面内位相差を相殺するように機能する。

図２に示す状態で、検査用光源１から出射され、第１の偏光板２１、光学フィルム２３、位相差相殺用フィルム２４および第２の偏光板２２を透過した光を検出することにより、検出した光の透過率等に基づいて、光学フィルム２３の検査を行うことができる。この際、位相差相殺用フィルム２４によって光学フィルム２３の面内位相差は相殺されるため、第１の偏光板２１の偏光軸と光学フィルム２３の遅相軸とが略一致していなくとも、光学フィルム２３の光学異方性に起因した漏れ光を抑えた状態で検査を行うことができる。特許文献１に開示される方法は、このようにして、検査対象となる光学フィルム２４を液晶表示装置に実装することなく、位相差相殺用フィルム２３と共に第１の偏光板２２と第２の偏光板２との間に設置するだけで、光学フィルム２４の検査を行うことを可能としたものである。

しかし、特許文献１の検査方法を実施するためには、位相差相殺用の位相差フィルムなどを別途用意する必要があり、また、その位相差フィルムと測定対象となる光学フィルム（位相差フィルムなど）とのそれぞれの遅相軸を精度よく直交するように貼り合せる必要がある。一般に、２枚の位相差フィルムのそれぞれの遅相軸を精度よく貼り合せるためには、それぞれの位相差フィルムのサイズを大きくしたりする必要があり、大きなサイズの位相差フィルム同士を貼り合せる為には、専用の貼合装置などが必要となるため、サンプル作成が複雑となってしまうといった問題がある。

特開２００６−２５０６３１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、液晶パネルに搭載した際に黒輝度を上昇させてコントラストを低下させる要因の１つである、位相差フィルムなどの光学異方性を有する光学フィルムの偏光解消を精度良く簡易的に検査する為の検査方法を提供することにある。

本発明は、光学異方性を有する光学フィルムの検査方法であって、互いの偏光軸を直交させて対向配置した第１の偏光板と第２の偏光板の間に、前記光学フィルムの光学異方性軸を第１の偏光板もしくは第２の偏光板の偏光軸と一致させて配置した状態で、前記第１の偏光板側に設置された検査用光源から出射され、前記第１の偏光板、前記光学フィルムおよび前記第２の偏光板を通過する光の透過率を測定することを特徴とする光学フィルムの検査方法である。

上記第１の偏光板および上記第２の偏光板は、上記検査用光源から出射される光の波長における偏光度が９９．９９５％以上であることが好ましい。

上記光学異方性を有する光学フィルムは、一軸性または二軸性の位相差フィルムであることが好ましい。

本発明の検査方法によれば、光学異方性を有する光学フィルムの偏光解消の程度を精度良く簡易的に検査することが可能となる。

本発明の検査方法を説明するための模式図である。（ａ）は偏光板、光学フィルム等の断面模式図であり、（ｂ）は偏光板の偏光軸および光学フィルムの光学異方性軸の方向を説明するための（ａ）の上面模式図である。 従来の検査方法を説明するための模式図である。（ａ）は偏光板、光学フィルム等の断面模式図であり、（ｂ）は偏光板の偏光軸および光学フィルムの光学異方性軸の方向を説明するための（ａ）の上面模式図である。

本発明の光学異方性を有する光学フィルムの検査方法においては、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１の偏光板２１と第２の偏光板２２を互いの偏光軸（図中に矢印で示す。）を直交させて対向配置し、第１の偏光板２１と第２の偏光板２２の間に、検査対象となる光学フィルム２３（位相差フィルムなど）を、その光学異方性軸（遅相軸など。図中に矢印で示す。）が第１の偏光板２１もしくは第２の偏光板２２の偏光軸と一致させて配置する（図１では、第１の偏光板２１の偏光軸と一致させた配置のみを示す。）。

この状態で、第１の偏光板２１側に設置された検査用光源１から出射され、第１の偏光板２１、光学フィルム２３および第２の偏光板２２を通過する光の透過率を測定する。偏光解消が全く生じない理想的な光学フィルムでは、この透過率が、光学フィルム２３がない場合の透過率と一致し、透過率が大きくなる程、光学フィルムの偏光解消の程度が大きいことを意味する。

本発明の検査方法においては、位相差相殺用の位相差フィルムなどを別途用意する必要がなく、検査時に複雑な準備工程を要することなく、簡便に精度良く光学フィルムの偏光解消の程度を測定することができる。

本発明で用いられる第１の偏光板および第２の偏光板は、検査用光源から出射される可視光領域の波長（λ）の光に対する偏光度Ｐｙ（λ）が９９．９９５％以上であることが好ましい。また、視感度補正偏光度Ｐｙが９９．９９５％以上であることが好ましい。このような偏光板としては、種々公知の偏光板を使用することができ、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィルムを延伸しヨウ素を吸着させた、ヨウ素系偏光板が挙げられる。

本発明において、検査対象となる光学異方性を有する光学フィルムとしては、例えば、位相差フィルム、偏光板保護フィルムが挙げられる。これらの中でも、一軸性または二軸性の位相差フィルムであることが好ましい。

光学異方性を有する光学フィルムを、第１の偏光板および第２の偏光板の間に挿入する際には、光学フィルムだけでは平面形状を維持しながら偏光板の間に挿入配置することが難しいため、形状補強のために、あらかじめ光学フィルムを光学異方性を有さない平坦な透明基板に貼合しておくことが好ましい。該透明基板としては、例えば、ガラス板、アクリル板が挙げられ、好ましくは、ガラス板である。該透明基板への光学フィルムの貼合は、光学的に透明で光学異方性を有さない感圧粘着剤などを使用することができ、感圧粘着剤としてはアクリル系、ウレタン系、シリコーン系などの感圧接着剤が挙げられる。

透過率の測定に用いられる検査用光源や透過光の測定機器としては、種々公知の機器を用いることができ、例えば、可視領域の光の測定が可能な分光光度計を用いることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
〔偏光度の算出〕
本実施例で用いる第１の偏光板および第２の偏光板の偏光度Ｐｙ（λ）、視感度補正偏光度Ｐｙの測定は以下のようにして行った。

日本分光株式会社製の“Ｖ−７１００”型紫外可視分光光度計に連結した試料室の検査用光源からの光が入射する部位に、特定振動方向の偏光光を透過するようにグランテーラプリズムを設置した。プリズムを透過した偏光光の光路上に、偏光板サンプルを、偏光板サンプルの偏光軸と偏光光の振動面とが垂直となるように配置し（すなわち、偏光光の透過率が最小となる向きに配置し）、プリズムを透過した偏光板サンプルに入射する前の透過光の光量を１００％として、可視光範囲内の各波長λでの偏光板サンプルの透過率を求めた。これが、吸収軸方向の直線偏光の透過率、すなわちクロスニコル透過率ＴＤ（λ）となる。その後、この偏光板サンプルをサンプル面内で９０°回転させ（すなわち、偏光板サンプルの偏光軸と偏光光の振動面とが平行となるように配置し）、再び可視光範囲内の各波長λでの偏光板サンプルの透過率を求めた。これが、偏光軸方向の直線偏光の透過率、すなわちパラレル透過率ＭＤ（λ）となる。

上で測定したＴＤ（λ）およびＭＤ（λ）を用いて、測定波長λでの偏光度Ｐｙ（λ）を下式（Ｉ）により求めた。
Ｐｙ(λ)＝〔ＭＤ(λ)−ＴＤ(λ)〕／〔ＭＤ(λ)＋ＴＤ(λ)〕×１００ （Ｉ）
また、視感度補正偏光度Ｐｙは、式（Ｉ）で求められた偏光度Ｐｙ（λ）について、ＪＩＳ Ｚ８７０１に準じてＣ光源２°視野における刺激値Ｙによる重み付け平均を行うことにより求めた。

〔位相差値の測定〕
本実施例で用いる位相差フィルムＡおよびＢの面内位相差Ｒｅの測定は、測定王子計測機器株式会社製の楕円偏光測定装置“ＫＯＢＲＡ−ＷＰＲ”を用いて行った。測定波長は５９０ｎｍであった。

〔位相差フィルムＡの作成〕
富士フィルム株式会社から販売されているフジタック“ＴＤ８０ＵＬＨ”をテンター機を用いて、延伸することによって、位相差フィルムＡを得た。延伸条件としては、温度２３０℃、延伸倍率２．０倍で実施した。延伸後得られた位相差フィルムＡの面内位相差Ｒｅは２０ｎｍであり、厚みは４０μｍであった。

〔位相差フィルムＢの作成〕
日本ゼオン株式会社から販売されているゼオノアフィルム“ＺＦ−１４”の延伸フィルムを位相差フィルムＢとして得た。位相差フィルムＢの面内位相差値Ｒｅは５５ｎｍであり、厚みは７３μｍであった。

〔測定サンプルの作成〕
上記により得られた位相差フィルムＡおよびＢを４０ｍｍ×４０ｍｍのサイズにカットされたソーダガラスに、光学的に透明なアクリル系感圧粘着剤を介して貼合して、位相差フィルムＡおよびＢの測定用サンプルを得た。

〔検査方法〕
日本分光株式会社製の“Ｖ−７１００”型紫外可視分光光度計に連結した試料室の光路上に、第一の偏光板２１と第二の偏光板２２とを、図１に示すように第１の偏光板２１と第２の偏光板２２とがクロスニコル状態となるように設置した（なお、プリズムは設置していない）。このときの第１の偏光板および第２の偏光板を透過した光の透過率は、波長６１０ｎｍにおいて１．０×１０^-4％であった。ここで用いた第１の偏光板２１と第２の偏光板２２のそれぞれの偏光度Ｐｙ（６１０）は９９．９９８％であった。

次に、第１の偏光板２１と第２の偏光板２２との間に、上述した位相差フィルムＡの測定用サンプルを挿入し、位相差フィルムＡの遅相軸が第２の偏光板２２の偏光軸と平行となるように配置した。その際の透過率は波長６１０ｎｍにおいて３．０×１０^-4％であった。同様に、位相差フィルムＢの測定用サンプルを偏光板間に挿入して位相差フィルムＢの遅相軸が第２の偏光板２２の偏光軸と平行になるように配置した際の透過率は、波長６１０ｎｍにおいて１．５×１０^-4％であった。

〔実装コントラスト測定〕
ソニー株式会社製の液晶テレビＢＲＡＶＩＡ“ＫＤＬ−３２ Ｓ１０００”に搭載されている液晶パネルを取り出し、既存の偏光板（光入射側および光出射側の２枚）を剥離した。次に、剥がした光入射側の偏光板の代わりに、視感度補正偏光度Ｐｙが９９．９９６％の偏光板と位相差フィルム（ＡまたはＢ）をもとの偏光板とサイズおよび軸角度が同じになるようにして貼合し、剥がした光出射側の偏光板の代わりに、視感度補正偏光度Ｐｙが９９．９９６％の偏光板と位相差フィルム（ＡまたはＢ）をもとの偏光板とサイズおよび軸角度が同じになるようにして貼合した。なお、この際に位相差フィルムは光入射側、光出射側共に偏光板よりも液晶セル側に配置される。このときの白表示時の輝度と黒表示時の輝度を測定することによってコントラスト値（白輝度／黒輝度）を算出した。偏光板と位相差フィルムＡを用いた場合のコントラスト値は１４５０。同様に視感度補正偏光度Ｐｙが９９．９９６％の偏光板と位相差フィルムＢを用いた場合のコントラスト値は１５３０であった。

（比較例）
位相差フィルムＡまたはＢを４０ｍｍ×４０ｍｍのサイズにカットされたソーダガラスに、光学的に透明なアクリル系感圧粘着剤を介して貼合し、さらに、もう１枚の位相差フィルムＡまたはＢを、２枚の位相差フィルムの遅相軸が直交するように、光学的に透明なアクリル系感圧粘着剤を介して貼り合せることで、位相差フィルムの位相差値が相殺されたサンプルを作成した。

位相差フィルムＡまたは位相差フィルムＢを用いた各サンプルを用いて、実施例と同様にして透過率を測定した。このとき、サンプルは、図２に示すように、位相差フィルムの遅相軸が第１の偏光板の偏光軸および第２の偏光板の偏光軸と４５°の角度をなすようにして、第１の偏光板と第２の偏光板の間に設置した。その結果、位相差フィルムＡのサンプルを挿入した場合の透過率は５．８×１０^-4％、位相差フィルムＢのサンプルを挿入した場合の透過率は９．８×１０^-4％であった。

上記したように、実施例の方法で測定した位相差フィルムＡの透過率は、位相差フィルムＢの透過率よりも大きくなっている。これは、位相差フィルムＡが位相差フィルムＢよりも偏光解消の程度が高いことを意味し、位相差フィルムＡを用いた液晶表示装置のコントラストが位相差フィルムＢを用いた液晶表示装置のコントラストよりも低くなることを意味するものである、この結果は、液晶表示装置に実装した場合のコントラスト値の測定において、相差板Ａを実装した場合のコントラスト値が位相差フィルムＢを実装した場合のコントラスト値よりも低くなった結果と一致している。

これに対して、比較例の方法で測定した位相差フィルムＡの透過率は、位相差フィルムＢの透過率よりも小さくなっている。この結果は、液晶表示装置に実装した場合のコントラスト値の測定結果と一致していない。この原因は、比較例においては、位相差値を相殺する目的で位相差フィルムの遅相軸同士を直交されるように配置しているが、完全に配向が揃った位相差フィルムを作成することや、位相差フィルム同士の遅相軸を完全に直交するように貼り合せることは技術的にかなり困難である為に、本来検出したい位相差フィルム自体の偏光解消以外に、位相差フィルム同士を貼り合せた際の貼合ズレや、位相差フィルム自身が持つ軸ズレで生じる偏光解消が誤差として測定されてしまうため、精度の悪い検査方法となってしまっているからであると考えられる。

以上のことから、実施例の方がより精度良く位相差フィルムの偏光解消を測定し液晶表示装置に実装した場合のコントラスト値の測定結果と一致する結果を得られていることが分かる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 検査用光源、１ａ 入射光、１ｂ 透過光、２１ 第１の偏光板、２２ 第２の偏光板、２３ 光学フィルム、２４ 位相差相殺用フィルム。

Claims (3)

1. 光学異方性を有する光学フィルムの検査方法であって、互いの偏光軸を直交させて対向配置した第１の偏光板と第２の偏光板の間に、前記光学フィルムの光学異方性軸を第１の偏光板もしくは第２の偏光板の偏光軸と一致させて配置した状態で、前記第１の偏光板側に設置された検査用光源から出射され、前記第１の偏光板、前記光学フィルムおよび前記第２の偏光板を通過する光の透過率を測定することを特徴とする光学フィルムの検査方法。
2. 前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記検査用光源から出射される光の波長における偏光度が９９．９９５％以上である、請求項１に記載の光学フィルムの検査方法。
3. 前記光学異方性を有する光学フィルムは、一軸性または二軸性の位相差板である、請求項１または２に記載の光学フィルムの検査方法。

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