JP2022147184A - 偏光板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融切断部を有し、かつ、当該溶融切断部近傍のイエローバンドが顕著に抑制されている偏光板を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態による偏光板１００は、偏光子１０と、偏光子１０の少なくとも一方に配置された保護層と、を有する。偏光板は溶融切断部を含み、溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２は１５％以下である。【選択図】図１
Description
本発明は、偏光板およびその製造方法に関する。
近年、液晶表示装置およびエレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置（例えば、有機ＥＬ表示装置、無機ＥＬ表示装置）に代表される画像表示装置が急速に普及している。画像表示装置の画像形成方式に起因して、画像表示装置の少なくとも一方には偏光板が配置されている。近年、画像表示装置（例えば、スマートフォン）の多機能化に伴い、偏光板を矩形以外に加工すること（異形加工：例えば、ノッチおよび／または貫通穴の形成）が多くなっており、さらに、異形加工部のサイズを小さくすることが望まれている。異形加工部のサイズが小さくなるほど、クラックが発生しやすいという問題がある。このような問題を解決するために、レーザー照射による異形加工が検討されている。しかし、レーザー照射による異形加工は、加工部分が変色する（いわゆるイエローバンドの）問題がある。
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、溶融切断部を有し、かつ、当該溶融切断部近傍のイエローバンドが顕著に抑制されている偏光板を提供することにある。
本発明の実施形態による偏光板は、偏光子と、該偏光子の少なくとも一方に配置された保護層と、を有する。偏光板は溶融切断部を含み、該溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２は１５％以下である。
１つの実施形態においては、上記溶融切断部はレーザー加工部である。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部において、上記偏光子の厚みが他の部分よりも大きい肉厚部が形成されている。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長７３０ｎｍでの上記主透過率Ｋ２が４０％以下である。この場合、上記偏光板は、上記溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長７３０ｎｍでの上記主透過率Ｋ２が１０％以上であってもよい。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部から２０μｍ以内の領域以外の部分において、波長７３０ｎｍでの前記主透過率Ｋ２が１０％以下である。
１つの実施形態においては、上記偏光子の厚みは２０μｍ以下である。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部により異形が形成されている。
本発明の別の局面によれば、上記の偏光板の製造方法が提供される。この製造方法は、該偏光板の端部をレーザー加工すること、および、該レーザー加工された偏光板を、４０℃～７０℃および８５％ＲＨ～９９％ＲＨの環境下で２０分以上処理することを含む。
１つの実施形態においては、上記溶融切断部はレーザー加工部である。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部において、上記偏光子の厚みが他の部分よりも大きい肉厚部が形成されている。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長７３０ｎｍでの上記主透過率Ｋ２が４０％以下である。この場合、上記偏光板は、上記溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長７３０ｎｍでの上記主透過率Ｋ２が１０％以上であってもよい。
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１つの実施形態においては、上記偏光子の厚みは２０μｍ以下である。
１つの実施形態においては、上記偏光板は、上記溶融切断部により異形が形成されている。
本発明の別の局面によれば、上記の偏光板の製造方法が提供される。この製造方法は、該偏光板の端部をレーザー加工すること、および、該レーザー加工された偏光板を、４０℃～７０℃および８５％ＲＨ～９９％ＲＨの環境下で２０分以上処理することを含む。
本発明の実施形態によれば、溶融切断部を有するにもかかわらず、当該溶融切断部近傍のイエローバンドが顕著に抑制されている偏光板を実現することができる。
以下、本発明の代表的な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．偏光板
Ａ－１．偏光板の全体構成
図１は、本発明の１つの実施形態による偏光板を説明する部分概略断面図である。図示例の偏光板１００は、偏光子１０と、偏光子１０の一方（図示例では画像表示パネルと反対側）に配置された保護層２１と、偏光子１０のもう一方（図示例では画像表示パネル側）に配置された保護層２２と、を有する。目的等に応じて、保護層２１または２２の少なくとも一方は省略されてもよい。偏光板は、溶融切断部３０を含む。溶融切断部３０は、代表的にはレーザー加工部である。すなわち、本発明の実施形態による偏光板は、少なくとも一部がレーザー照射により切断されている。このような構成であれば、切断部分の品位が向上し得る。より詳細には、レーザー加工（レーザー照射による切断）は、打ち抜き刃による切断やエンドミル加工に比べて、切断部分のクラックおよびケバ（削り残し）が少ないという利点がある。一方で、レーザー照射による切断は、切断部分およびその近傍にイエローバンドと称される変色が発生する場合がある。本発明の実施形態によれば、レーザー加工した偏光板を後述する加熱・加湿処理に供することにより、レーザー加工により劣化した偏光板の光学特性を回復させ、イエローバンドを抑制することができる。具体的には、レーザー加工により一旦発生したイエローバンドを軽減または消失させることができる。なお、溶融切断部３０は、偏光板の端部（偏光板の外縁近傍、例えば偏光板の外縁から２０ｍｍ以内の領域）に形成されてもよく、端部以外の部分（例えば、所定の位置に形成される貫通穴）に形成されてもよい。ただし、貫通穴は、好ましくは端部近傍に形成され得る。このような場合に本発明の実施形態による効果が顕著である。また、偏光板全体が溶融切断により形成されていてもよい（すなわち、偏光板の外縁全体が溶融切断部であってもよい）。
Ａ－１．偏光板の全体構成
図１は、本発明の１つの実施形態による偏光板を説明する部分概略断面図である。図示例の偏光板１００は、偏光子１０と、偏光子１０の一方（図示例では画像表示パネルと反対側）に配置された保護層２１と、偏光子１０のもう一方（図示例では画像表示パネル側）に配置された保護層２２と、を有する。目的等に応じて、保護層２１または２２の少なくとも一方は省略されてもよい。偏光板は、溶融切断部３０を含む。溶融切断部３０は、代表的にはレーザー加工部である。すなわち、本発明の実施形態による偏光板は、少なくとも一部がレーザー照射により切断されている。このような構成であれば、切断部分の品位が向上し得る。より詳細には、レーザー加工（レーザー照射による切断）は、打ち抜き刃による切断やエンドミル加工に比べて、切断部分のクラックおよびケバ（削り残し）が少ないという利点がある。一方で、レーザー照射による切断は、切断部分およびその近傍にイエローバンドと称される変色が発生する場合がある。本発明の実施形態によれば、レーザー加工した偏光板を後述する加熱・加湿処理に供することにより、レーザー加工により劣化した偏光板の光学特性を回復させ、イエローバンドを抑制することができる。具体的には、レーザー加工により一旦発生したイエローバンドを軽減または消失させることができる。なお、溶融切断部３０は、偏光板の端部（偏光板の外縁近傍、例えば偏光板の外縁から２０ｍｍ以内の領域）に形成されてもよく、端部以外の部分（例えば、所定の位置に形成される貫通穴）に形成されてもよい。ただし、貫通穴は、好ましくは端部近傍に形成され得る。このような場合に本発明の実施形態による効果が顕著である。また、偏光板全体が溶融切断により形成されていてもよい（すなわち、偏光板の外縁全体が溶融切断部であってもよい）。
偏光板においては、代表的には、溶融切断部により異形が形成されている。本明細書において「溶融切断部により異形が形成されている」とは、偏光板の平面視形状が、レーザー加工により形成された矩形以外の形状を有することをいう。このような異形にはクラックが発生しやすいところ、本発明の実施形態によれば、異形をレーザー加工で形成することにより、クラックを抑制することができる。さらに、後述する加熱・加湿処理により、レーザー加工におけるイエローバンドの問題を解決することができる。異形（異形加工部）としては、例えば図２および図３に示すように、貫通穴、平面視した場合に凹部となる形状が挙げられる。凹部の代表例としては、船形に近似した形状、バスタブに近似した形状、Ｖ字ノッチ、Ｕ字ノッチが挙げられる。異形（異形加工部）の別の例としては、図４および図５に示すように、自動車のメーターパネルに対応した形状が挙げられる。当該形状は、外縁がメーター針の回転方向に沿った円弧状に形成され、かつ、外縁が面方向内方に凸のＶ字形状（アール状を含む）をなす部位を含む。凹部がＲ形状を含む場合、当該Ｒ形状の曲率半径は、好ましくは１５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ～１０ｍｍである。貫通穴の直径は、好ましくは１０ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ～５ｍｍである。近年、カメラが搭載された画像表示装置において額縁（ベゼル）の狭小化が強く望まれており、それに伴い、カメラ部に対応する凹部および／または貫通穴の小型化が強く望まれている。小型化された凹部および貫通穴はクラックが特に発生しやすいところ、本発明の実施形態によれば、このような凹部および貫通穴であってもクラックを顕著に抑制することができる。なお、凹部は代表的には偏光板の外縁に形成されるので、溶融切断部は偏光板の外縁に含まれる。貫通穴は代表的には偏光板の外縁から所定の距離離間した位置に形成されるので、溶融切断部は偏光板の端部に含まれ得る。端部以外の貫通穴（例えば、図４および図５の自動車のメーターパネルに対応した形状における中心部の貫通穴）は、レーザー加工により形成されてもよく、打ち抜きまたはエンドミル加工により形成されてもよい。言うまでもなく、異形（異形加工部）の形状は図示例に限定されない。例えば、貫通穴の形状は、図示例の略円形以外に目的に応じて任意の適切な形状（例えば、楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形）が採用され得る。また、貫通穴は、目的に応じて任意の適切な位置に設けられる。さらに、図示例の形状を目的に応じて適切に組み合わせてもよい。さらに、貫通穴は２個以上（例えば、２個、３個、４個、またはそれ以上）形成されてもよい。
本発明の実施形態においては、偏光板は、溶融切断部から２０μｍ以内の領域（以下、溶融切断部近傍と称する場合がある）において、波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２が１５％以下であり、好ましくは１０％以下であり、より好ましくは８％以下であり、さらに好ましくは６％以下であり、特に好ましくは５％以下である。波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２は小さいほど好ましく、その下限は例えば１％であり得る。このように、本発明の実施形態によれば、溶融切断部（実質的には、レーザー加工部）近傍であっても、優れた光学特性を実現することができる。これは、レーザー加工で劣化した光学特性を、後述の加熱・加湿処理で回復させることにより実現することができる。具体的には、レーザー加工後かつ加熱・加湿処理前の偏光板は、溶融切断部近傍における波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２が５０％を超える（偏光機能のかなりの部分が消失している）ところ、加熱・加湿処理により上記範囲まで光学特性（実質的には、偏光度）を回復させることができる。なお、主透過率Ｋ２は、測定光として直線偏光を用い、偏光方向を偏光子の吸収軸方向に合わせて１枚の偏光板に直線偏光を通した時の透過率である。
偏光板は、溶融切断部近傍における波長７３０ｎｍでの主透過率Ｋ２が、例えば４０％以下であり、好ましくは１０％～４０％であり、より好ましくは１０％～３０％であり、さらに好ましくは１５％～２５％である。レーザー加工後かつ加熱・加湿処理前の偏光板は、溶融切断部近傍における波長７３０ｎｍでの主透過率Ｋ２が約７０％（偏光機能の大部分が消失している）であるところ、加熱・加湿処理により上記範囲まで光学特性（実質的には、偏光度）を回復させることができる。
偏光板は、溶融切断部近傍における波長４８０ｎｍでの主透過率Ｋ２が、例えば５％未満であり、好ましくは４％以下であり、より好ましくは３％以下であり、さらに好ましくは２％以下である。波長４８０ｎｍでの主透過率Ｋ２の下限は、例えば０．５％であり得る。レーザー加工後かつ加熱・加湿処理前の偏光板は、溶融切断部近傍における波長４８０ｎｍでの主透過率Ｋ２が約５％であるところ、加熱・加湿処理により上記範囲まで光学特性（実質的には、偏光度）を回復させることができる。
偏光板は、溶融切断部近傍以外の部分における波長７３０ｎｍでの主透過率Ｋ２が、好ましくは１０％以下であり、より好ましくは８％以下であり、さらに好ましくは７％以下である。波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２の下限は、例えば２％であり得る。このように、溶融切断部近傍以外の部分（偏光板の画像表示に関与する実質的にすべての部分）においては、優れた光学特性（実質的には、偏光度）が維持されている。なお、本明細書において「溶融切断部近傍以外の部分」とは、溶融切断部から例えば２０μｍを超える領域、また例えば５０μｍを超える領域、また例えば５００μｍを超える領域、また例えば１ｍｍを超える領域を意味する。
偏光板は、溶融切断部近傍における主透過率Ｋ１が、波長４８０ｎｍ、波長５３０ｎｍおよび波長７３０ｎｍのいずれにおいても、例えば９０％以上であり得る。レーザー加工後かつ加熱・加湿処理前の偏光板は、溶融切断部近傍における波長４８０ｎｍでの主透過率Ｋ１が約８０％であるところ、加熱・加湿処理により上記範囲まで光学特性（実質的には、偏光度）を回復させることができる。なお、レーザー加工後かつ加熱・加湿処理前の偏光板において、溶融切断部近傍における波長５３０ｎｍおよび波長７３０ｎｍでの主透過率Ｋ１は約９０％であり、そもそもレーザー加工による光学特性の劣化が少ない。主透過率Ｋ１は、測定光として直線偏光を用い、偏光方向を偏光子の透過軸方向に合わせて１枚の偏光板に直線偏光を通した時の透過率である。
偏光板は、溶融切断部近傍において、偏光子１０の厚みが他の部分よりも大きい肉厚部１２が形成されている。肉厚部１２は、代表的には、レーザー加工による膨張により形成されるので、膨張部と称してもよい。肉厚部の厚みは、偏光子の厚みに応じて変化し得る。肉厚部の厚みは、肉厚部以外の部分の偏光子の厚みに対して、例えば１１０％以上であってもよく、また例えば１２０％～２５０％であってもよく、また例えば１５０％～２００％であってもよい。肉厚部１２の面内方向の長さについては、肉厚部１２は、偏光板の外縁（端面）および／または貫通穴の外縁（端面）から例えば５０μｍまでの領域に形成されてもよく、また例えば３０μｍまでの領域に形成されてもよく、また例えば２０μｍまでの領域に形成されてもよい。肉厚部１２の長さは、偏光子の吸収軸の延びる方向の長さであってもよく、偏光子の吸収軸方向と交差（代表的には、直交）する方向の長さであってもよい。なお、上で説明した長さは、偏光子の吸収軸方向と実質的に直交する方向の長さである。
偏光板は、視認側偏光板として用いられてもよく、背面側偏光板として用いられてもよい。さらに、偏光板は、目的に応じて任意の適切な光学機能層をさらに有していてもよい。光学機能層としては、例えば、位相差層、タッチパネル用導電層、反射型偏光子が挙げられる。実用的には、偏光板には画像表示パネル側の最外層として粘着剤層が設けられ、偏光板は画像表示パネルに貼り合わせ可能とされている。
Ａ－２．偏光子
偏光子は、代表的には、二色性物質（例えば、ヨウ素、二色性染料）を含む樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムとしては、偏光子として用いられ得る任意の適切な樹脂フィルムを採用することができる。樹脂フィルムは、代表的には、ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」と称する）フィルムである。樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
偏光子は、代表的には、二色性物質（例えば、ヨウ素、二色性染料）を含む樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムとしては、偏光子として用いられ得る任意の適切な樹脂フィルムを採用することができる。樹脂フィルムは、代表的には、ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」と称する）フィルムである。樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、ＰＶＡ系樹脂フィルムにヨウ素による染色処理および延伸処理（代表的には、一軸延伸）が施されたものが挙げられる。上記ヨウ素による染色は、例えば、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは３～７倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、ＰＶＡ系樹脂フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にＰＶＡ系樹脂フィルムを水に浸漬して水洗することで、ＰＶＡ系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ＰＶＡ系樹脂フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたＰＶＡ系樹脂層（ＰＶＡ系樹脂フィルム）との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を形成して、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体を得ること；当該積層体を延伸および染色してＰＶＡ系樹脂層を偏光子とすること；により作製され得る。本実施形態においては、延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温（例えば、９５℃以上）で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材／偏光子の積層体はそのまま用いてもよく（すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく）、樹脂基材／偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開２０１２－７３５８０号公報、特許第６４７０４５５号に記載されている。これらの特許文献の記載は、本明細書に参考として援用される。
偏光子（肉厚部を除く）の厚みとしては、目的に応じて任意の適切な厚みが採用され得る。偏光子の厚みは、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１５μｍ以下であり、さらに好ましくは１２μｍ以下であり、特に好ましくは１０μｍ以下であり、さらに特に好ましくは８μｍ以下であり、とりわけ好ましくは６μｍ以下であり、最も好ましくは５μｍ以下である。偏光子の厚みの下限は、好ましくは２μｍであり、より好ましくは１μｍである。
Ａ－３．保護層
保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、環状オレフィン系（例えば、ポリノルボルネン系）、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１－３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ－メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。汎用性、光学特性、種々の物理的および化学的特性の観点から、保護層は、好ましくはＴＡＣ、環状オレフィン系樹脂、または（メタ）アクリル系樹脂のフィルムで構成され得る。本発明の実施形態においては、保護層が環状オレフィン系樹脂フィルムで構成される場合に効果が顕著である。すなわち、環状オレフィン系樹脂フィルムはレーザー照射により切断し難いので、レーザーの出力を上げる、切断時間（照射時間）を長くする等の必要がある。その結果、イエローバンドが顕著となる傾向にある。本発明の実施形態によれば、イエローバンドが顕著な環状オレフィン系樹脂フィルムの保護層を含む偏光板であっても、後述する加熱・加湿処理に供することにより劣化した光学特性を回復させることができるので、最終的にイエローバンドが抑制された偏光板を得ることができる。
保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、環状オレフィン系（例えば、ポリノルボルネン系）、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１－３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ－メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。汎用性、光学特性、種々の物理的および化学的特性の観点から、保護層は、好ましくはＴＡＣ、環状オレフィン系樹脂、または（メタ）アクリル系樹脂のフィルムで構成され得る。本発明の実施形態においては、保護層が環状オレフィン系樹脂フィルムで構成される場合に効果が顕著である。すなわち、環状オレフィン系樹脂フィルムはレーザー照射により切断し難いので、レーザーの出力を上げる、切断時間（照射時間）を長くする等の必要がある。その結果、イエローバンドが顕著となる傾向にある。本発明の実施形態によれば、イエローバンドが顕著な環状オレフィン系樹脂フィルムの保護層を含む偏光板であっても、後述する加熱・加湿処理に供することにより劣化した光学特性を回復させることができるので、最終的にイエローバンドが抑制された偏光板を得ることができる。
偏光板が画像表示装置の視認側に配置される場合、画像表示パネルと反対側に配置される保護層２１には、必要に応じて、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、アンチグレア処理等の表面処理が施されていてもよい。さらに／あるいは、保護層２１には、必要に応じて、偏光サングラスを介して視認する場合の視認性を改善する処理（代表的には、（楕）円偏光機能を付与すること、超高位相差を付与すること）が施されていてもよい。
偏光板が画像表示装置に適用された場合に画像表示パネル側に配置される保護層２２は、光学的に等方性であることが好ましい。本明細書において「光学的に等方性である」とは、面内位相差Ｒｅ（５５０）が０ｎｍ～１０ｎｍであり、厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）が－１０ｎｍ～＋１０ｎｍであることをいう。ここで、「Ｒｔｈ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。例えば、「Ｒｔｈ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。Ｒｔｈ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｔｈ（λ）＝（ｎｘ－ｎｚ）×ｄによって求められる。ｎｚは厚み方向の屈折率である。
保護層２１および２２の厚みは、それぞれ任意の適切な厚みが採用され得る。保護層の厚みは、例えば１０μｍ～９０μｍであり、好ましくは２０μｍ～８０μｍであり、より好ましくは２０μｍ～６０μｍであり、さらに好ましくは２０μｍ～４０μｍである。なお、表面処理が施されている場合、保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
Ｂ．偏光板の製造方法
本発明の実施形態による偏光板は、レーザー加工した偏光板を加熱・加湿処理に供することにより、レーザー加工により劣化した光学特性を回復させることにより実現され得る。したがって、本発明の実施形態は、このような加熱・加湿処理を含む偏光板の製造方法も包含する。本発明の実施形態による偏光板の製造方法は、偏光板の端部をレーザー加工すること、および、レーザー加工された偏光板を加熱・加湿処理することを含む。以下、レーザー加工および加熱・加湿処理について具体的に説明する。
本発明の実施形態による偏光板は、レーザー加工した偏光板を加熱・加湿処理に供することにより、レーザー加工により劣化した光学特性を回復させることにより実現され得る。したがって、本発明の実施形態は、このような加熱・加湿処理を含む偏光板の製造方法も包含する。本発明の実施形態による偏光板の製造方法は、偏光板の端部をレーザー加工すること、および、レーザー加工された偏光板を加熱・加湿処理することを含む。以下、レーザー加工および加熱・加湿処理について具体的に説明する。
Ｂ－１．レーザー加工
本発明の実施形態においては、偏光板の端部をレーザー加工することにより、代表的には異形を形成する。レーザー加工に用いられるレーザー光源としては、代表的には、発振するレーザー光の波長が赤外域の９μｍ～１１μｍであるＣＯ２レーザー光源を含む赤外線レーザーが採用され得る。このようなレーザー光源は、高い生産性を実現することができる。赤外線レーザーは、数１０Ｗ級のパワーを容易に得ることができ、さらに、偏光板を赤外線吸収に伴う分子振動によって効率的に発熱させることで、物質の相転移に伴うエッチングを起こすことが可能である。
本発明の実施形態においては、偏光板の端部をレーザー加工することにより、代表的には異形を形成する。レーザー加工に用いられるレーザー光源としては、代表的には、発振するレーザー光の波長が赤外域の９μｍ～１１μｍであるＣＯ２レーザー光源を含む赤外線レーザーが採用され得る。このようなレーザー光源は、高い生産性を実現することができる。赤外線レーザーは、数１０Ｗ級のパワーを容易に得ることができ、さらに、偏光板を赤外線吸収に伴う分子振動によって効率的に発熱させることで、物質の相転移に伴うエッチングを起こすことが可能である。
レーザー光源として、発振するレーザー光の波長が約５μｍであるＣＯレーザー光源を用いてもよい。さらに、レーザー光源として、近赤外線（ＮＩＲ）、可視光（Ｖｉｓ）および紫外線（ＵＶ）パルスレーザー光源を用いてもよい。ＮＩＲ、ＶｉｓおよびＵＶパルスレーザー光源としては、発振するレーザー光の波長が１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、３４９ｎｍまたは２６６ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、またはＹＶＯ４を媒質とする固体レーザー光源の高次高調波）であるもの、発振するレーザー光の波長が３５１ｎｍ、２４８ｎｍ、２２２ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであるエキシマレーザー光源、発振するレーザー光の波長が１５７ｎｍであるＦ２レーザー光源を例示できる。
レーザー光源の発振形態としては、偏光板の熱ダメージを抑制する観点から、連続波（ＣＷ）よりもパルス発振が好ましい。パルス幅は１０フェムト秒（１０－１４秒）～１ミリ秒（１０－３秒）の範囲で適宜設定され得る。パルスの繰り返し周波数は、好ましくは１ｋＨｚ～１，０００ｋＨｚであり、より好ましくは１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚである。２種類以上のパルス幅を設定して加工することも可能である。
レーザー光の偏光状態に関する制限はない。具体的には、直線偏光、円偏光、ランダム偏光のいずれであっても適用可能である。レーザー光の空間強度分布にも制限はない。レーザー光は、好ましくはガウシアンビームである。良好な集光性を示し、小スポット化が可能であり、生産性向上が期待できるからである。レーザー光は、目的に応じて、回折光学素子や非球面レンズ等を用いてフラットトップビームに整形されていてもよい。
レーザー光の照射回数は、目的に応じて適切に設定され得る。所望の形状に切断加工できるのであればレーザー光を目的の形状に沿って１回のみ照射してもよく、複数回照射することにより所望の切断深さを達成してもよい。レーザー光を複数回照射する場合には、各回の条件は同一であってもよく異なっていてもよい。
レーザー光の走査様式は、目的に応じて適切に設定され得る。具体例としては、ＸＹ精密ステージなどのステージ駆動系、ガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどの光スキャン系、あるいはそれらの組み合わせ（多軸同期制御）が挙げられる。これらを適切に選択および／または組み合わせることにより、ワーク（偏光板）とレーザー光の相対位置を所定の速度で変更することができる。さらに、メカシャッターやＡＯＭ（音響光学素子）などを利用してレーザー照射をオン・オフ制御することにより、所望の形状に加工することが可能となる。レーザー光の走査速度は、目的（例えば、偏光板の厚み、保護層の構成、所望の形状）に応じて適切に設定され得る。
レーザー光の集光スポット径（結果として、切断幅）は、目的に応じて適切に設定され得る。集光スポット径は、例えばＦθレンズなどの対物レンズによってレーザー光を集光することにより、所望の径または範囲に調整され得る。このような構成であれば、加工効率を向上させることができ、かつ、熱ダメージを抑制することができる。集光スポット径は、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは３００μｍ以下であり、さらに好ましくは２００μｍ以下であり、特に好ましくは１００μｍ以下である。集光スポット径は、例えば、ピーク強度値と比べて１／ｅ２の強度まで減衰した位置におけるレーザー光の径として定義され得る。なお、ガルバノスキャナを用いる場合は、ワーク（偏光板）に対して垂直にレーザー光を落射する目的で、テレセントリックＦθレンズを用いることが好ましい。また、所望の集光スポット径（結果として、切断幅）を得るために、レーザー発振器出射端から対物レンズの光路までの間に、ビーム径を調整するビームエキスパンドユニットが用いられてもよい。
レーザー出力は、加工対象となる偏光板の厚みや性状に応じて適切に設定され得る。例えばレーザー光源としてＣＯ２レーザーを用いる場合、出力は、好ましくは５Ｗ～３００Ｗであり、より好ましくは２０Ｗ～２００Ｗである。
レーザー照射には、２種類以上のレーザーを用いてもよい。この場合、２種類以上のレーザーを同時に照射してもよく、逐次的に照射してもよい。
Ｂ－２．加熱・加湿処理
本発明の実施形態においては、上記のとおり、レーザー加工された偏光板を加熱・加湿処理することにより、レーザー加工により劣化した偏光板の光学特性を回復させることができる。加熱・加湿処理は、通常、偏光板の耐久性試験として行われる。通常の偏光板を加熱・加湿処理に供するということは、偏光板の光学特性が劣化する（劣化度合いを耐久性の指標とする）ことが前提となっている。言い換えれば、加熱・加湿処理により偏光板の光学特性が劣化することは、当業界の技術常識である。一方、本発明者らは、レーザー加工により光学特性が劣化した偏光板を加熱・加湿処理に供することにより、当該劣化した光学特性を回復させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は当業界の技術常識と逆方向の技術的思想に基づいてなされたものであり、その効果は予期せぬ優れた効果である。加熱・加湿処理における加熱温度は、例えば４０℃～７０℃であってもよく、また例えば５０℃～７０℃であってもよく、また例えば５５℃～７０℃であってもよく、また例えば６０℃～７０℃であってもよく、また例えば６２℃～６８℃であってもよく、また例えば約６５℃であってもよい。加熱温度が高すぎても低すぎても、光学特性を十分に回復させることができない場合がある。加熱・加湿処理における湿度は、例えば８５％ＲＨ～９９％ＲＨであってもよく、また例えば８５％ＲＨ～９５％ＲＨであってもよく、また例えば８７％ＲＨ～９３％ＲＨであってもよく、また例えば８８％ＲＨ～９２％ＲＨであってもよく、また例えば約９０％ＲＨであってもよい。湿度が高すぎても低すぎても、光学特性を十分に回復させることができない場合がある。処理時間は、例えば２０分以上であってもよく、また例えば２５分以上であってもよく、また例えば３０分以上であってもよい。処理時間の上限は、例えば５時間であってもよく、また例えば２時間であってもよく、また例えば１時間であってもよい。処理時間が短すぎると、光学特性を十分に回復させることができない場合がある。一方、処理時間が長すぎると、回復した光学特性が再び劣化してしまう場合がある。具体的には、再び偏光解消してしまう場合がある。
本発明の実施形態においては、上記のとおり、レーザー加工された偏光板を加熱・加湿処理することにより、レーザー加工により劣化した偏光板の光学特性を回復させることができる。加熱・加湿処理は、通常、偏光板の耐久性試験として行われる。通常の偏光板を加熱・加湿処理に供するということは、偏光板の光学特性が劣化する（劣化度合いを耐久性の指標とする）ことが前提となっている。言い換えれば、加熱・加湿処理により偏光板の光学特性が劣化することは、当業界の技術常識である。一方、本発明者らは、レーザー加工により光学特性が劣化した偏光板を加熱・加湿処理に供することにより、当該劣化した光学特性を回復させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は当業界の技術常識と逆方向の技術的思想に基づいてなされたものであり、その効果は予期せぬ優れた効果である。加熱・加湿処理における加熱温度は、例えば４０℃～７０℃であってもよく、また例えば５０℃～７０℃であってもよく、また例えば５５℃～７０℃であってもよく、また例えば６０℃～７０℃であってもよく、また例えば６２℃～６８℃であってもよく、また例えば約６５℃であってもよい。加熱温度が高すぎても低すぎても、光学特性を十分に回復させることができない場合がある。加熱・加湿処理における湿度は、例えば８５％ＲＨ～９９％ＲＨであってもよく、また例えば８５％ＲＨ～９５％ＲＨであってもよく、また例えば８７％ＲＨ～９３％ＲＨであってもよく、また例えば８８％ＲＨ～９２％ＲＨであってもよく、また例えば約９０％ＲＨであってもよい。湿度が高すぎても低すぎても、光学特性を十分に回復させることができない場合がある。処理時間は、例えば２０分以上であってもよく、また例えば２５分以上であってもよく、また例えば３０分以上であってもよい。処理時間の上限は、例えば５時間であってもよく、また例えば２時間であってもよく、また例えば１時間であってもよい。処理時間が短すぎると、光学特性を十分に回復させることができない場合がある。一方、処理時間が長すぎると、回復した光学特性が再び劣化してしまう場合がある。具体的には、再び偏光解消してしまう場合がある。
以上のようにして、溶融切断部（代表的には、レーザー加工部）を有するにもかかわらず、当該溶融切断部近傍が優れた光学特性を維持し、イエローバンドが顕著に抑制されている偏光板が作製され得る。なお、偏光板は、所定の構成に応じて任意の適切な方法により作製され得るので、偏光板自体の製造方法の詳細は省略する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。
［実施例１］
１．偏光子の作製
厚さ３０μｍのポリビニルアルコールフィルムを、速度比の異なるロール間において、３０℃、０．３％濃度のヨウ素溶液中で１分間染色しながら、３倍まで延伸した。その後、６０℃、４％濃度のホウ酸、１０％濃度のヨウ化カリウムを含む水溶液中に０．５分間浸漬しながら総延伸倍率が６倍まで延伸した。次いで、３０℃、１．５％濃度のヨウ化カリウムを含む水溶液中に１０秒間浸漬することで洗浄した後、５０℃で４分間乾燥を行い、厚さ１２μｍの偏光子を得た。
１．偏光子の作製
厚さ３０μｍのポリビニルアルコールフィルムを、速度比の異なるロール間において、３０℃、０．３％濃度のヨウ素溶液中で１分間染色しながら、３倍まで延伸した。その後、６０℃、４％濃度のホウ酸、１０％濃度のヨウ化カリウムを含む水溶液中に０．５分間浸漬しながら総延伸倍率が６倍まで延伸した。次いで、３０℃、１．５％濃度のヨウ化カリウムを含む水溶液中に１０秒間浸漬することで洗浄した後、５０℃で４分間乾燥を行い、厚さ１２μｍの偏光子を得た。
２．偏光板の作製
上記で得られた偏光子の一方の面にＨＣ－ＴＡＣフィルム（厚み３２μｍ）をポリビニルアルコール系接着剤により貼り合せた。なお、ＨＣ－ＴＡＣフィルムは、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（厚み２５μｍ）にハードコート（ＨＣ）層（厚み７μｍ）が形成されたフィルムであり、ＴＡＣフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。さらに、偏光子のもう一方の面に環状オレフィン系樹脂（ＣＯＰ）フィルムを上記と同様にして貼り合わせた。このようにして、保護層（ＨＣ－ＴＡＣフィルム）／偏光子／保護層（ＣＯＰフィルム）の構成を有する偏光板を得た。
上記で得られた偏光子の一方の面にＨＣ－ＴＡＣフィルム（厚み３２μｍ）をポリビニルアルコール系接着剤により貼り合せた。なお、ＨＣ－ＴＡＣフィルムは、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（厚み２５μｍ）にハードコート（ＨＣ）層（厚み７μｍ）が形成されたフィルムであり、ＴＡＣフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。さらに、偏光子のもう一方の面に環状オレフィン系樹脂（ＣＯＰ）フィルムを上記と同様にして貼り合わせた。このようにして、保護層（ＨＣ－ＴＡＣフィルム）／偏光子／保護層（ＣＯＰフィルム）の構成を有する偏光板を得た。
３．レーザー加工
得られた偏光板をレーザー照射して切断することにより、１４８ｍｍ×７０ｍｍのサイズで、短辺の一方に曲率半径２ｍｍのＵ字ノッチが形成された偏光板を得た。レーザー照射の条件は以下のとおりであった。
レーザーの種類 ：ＣＯ２レーザー
レーザー光の波長：９．４μｍ
出力 ：４８Ｗ
走査速度 ：５００ｍｍ／秒
得られた偏光板をレーザー照射して切断することにより、１４８ｍｍ×７０ｍｍのサイズで、短辺の一方に曲率半径２ｍｍのＵ字ノッチが形成された偏光板を得た。レーザー照射の条件は以下のとおりであった。
レーザーの種類 ：ＣＯ２レーザー
レーザー光の波長：９．４μｍ
出力 ：４８Ｗ
走査速度 ：５００ｍｍ／秒
４．加熱・加湿処理
上記３．で得られたレーザー加工された偏光板を加熱・加湿処理に供した。具体的には、当該偏光板を、６５℃・９０％ＲＨに設定したチャンバーに３０分間投入し、加熱・加湿処理した。このようにして、本実施例の偏光板を得た。
上記３．で得られたレーザー加工された偏光板を加熱・加湿処理に供した。具体的には、当該偏光板を、６５℃・９０％ＲＨに設定したチャンバーに３０分間投入し、加熱・加湿処理した。このようにして、本実施例の偏光板を得た。
５．評価
（１）主透過率Ｋ２
得られた偏光板について、レーザー照射による切断部（直線部分）から１５μｍの位置の主透過率Ｋ２をＣＲＡＩＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製「３０８ＰＶ」を用いて測定した。具体的には、測定光として直線偏光を用い、偏光方向を偏光子の吸収軸方向に合わせて１枚の偏光板に直線偏光を通した時の透過率を測定した。４８０ｎｍ、５３０ｎｍおよび７３０ｎｍのそれぞれの波長の光で測定した。なお、本実施例の偏光板については、中央部の主透過率Ｋ２についても併せて測定した。結果を表１に示す。
（２）クラック
得られた偏光板の異形加工部（レーザー照射による切断部）の状態を目視により観察し、以下の基準で評価した。
○（良好）：５０μｍ以上のクラックは認められなかった
×（不良）：５０μｍ以上のクラックが認められた
（１）主透過率Ｋ２
得られた偏光板について、レーザー照射による切断部（直線部分）から１５μｍの位置の主透過率Ｋ２をＣＲＡＩＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製「３０８ＰＶ」を用いて測定した。具体的には、測定光として直線偏光を用い、偏光方向を偏光子の吸収軸方向に合わせて１枚の偏光板に直線偏光を通した時の透過率を測定した。４８０ｎｍ、５３０ｎｍおよび７３０ｎｍのそれぞれの波長の光で測定した。なお、本実施例の偏光板については、中央部の主透過率Ｋ２についても併せて測定した。結果を表１に示す。
（２）クラック
得られた偏光板の異形加工部（レーザー照射による切断部）の状態を目視により観察し、以下の基準で評価した。
○（良好）：５０μｍ以上のクラックは認められなかった
×（不良）：５０μｍ以上のクラックが認められた
［比較例１］
実施例１の１．および２．と同様にして偏光板を作製した。この偏光板を、打ち抜き刃を備えた裁断機により、実施例１と同じ形状に打ち抜いた。打ち抜いた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
実施例１の１．および２．と同様にして偏光板を作製した。この偏光板を、打ち抜き刃を備えた裁断機により、実施例１と同じ形状に打ち抜いた。打ち抜いた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
［比較例２］
加熱・加湿処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。すなわち、実施例１の３．で得られた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
加熱・加湿処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。すなわち、実施例１の３．で得られた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
［比較例３］
加熱・加湿処理の処理時間を１２時間としたこと以外は実施例１と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
加熱・加湿処理の処理時間を１２時間としたこと以外は実施例１と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
実施例１、比較例２および比較例３と比較例１とを比較すると明らかなように、レーザー照射による切断により異形を形成することにより、当該異形におけるクラックを抑制できることがわかる。さらに、実施例１と比較例２とを比較すると明らかなように、加熱・加湿処理を行うことにより、レーザー加工（レーザー照射による切断）により劣化した光学特性を回復させることができることがわかる。加えて、実施例１と比較例３とを比較すると明らかなように、加熱・加湿処理の時間が過度に長くなると、一旦回復した光学特性が再度劣化することがわかる。
本発明の実施形態による偏光板は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置および無機ＥＬ表示装置等の画像表示装置に好適に用いられ、特に、偏光板に異形が要求される用途（例えば、カメラを搭載した画像表示装置；スマートウォッチ、車載用画像表示装置等の全体形状が異形の画像表示装置）において好適に用いられ得る。
１０ 偏光子
１２ 肉厚部
２１ 保護層
２２ 保護層
１００ 偏光板
１２ 肉厚部
２１ 保護層
２２ 保護層
１００ 偏光板
Claims (9)
- 偏光子と、該偏光子の少なくとも一方に配置された保護層と、を有し、
溶融切断部を含み、
該溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長５３０ｎｍでの主透過率Ｋ２が１５％以下である、
偏光板。 - 前記溶融切断部がレーザー加工部である、請求項１に記載の偏光板。
- 前記溶融切断部において、前記偏光子の厚みが他の部分よりも大きい肉厚部が形成されている、請求項１または２に記載の偏光板。
- 前記溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長７３０ｎｍでの前記主透過率Ｋ２が４０％以下である、請求項１から３のいずれかに記載の偏光板。
- 前記溶融切断部から２０μｍ以内の領域において、波長７３０ｎｍでの前記主透過率Ｋ２が１０％以上である、請求項４に記載の偏光板。
- 前記溶融切断部から２０μｍ以内の領域以外の部分において、波長７３０ｎｍでの前記主透過率Ｋ２が１０％以下である、請求項４または５に記載の偏光板。
- 前記偏光子の厚みが２０μｍ以下である、請求項１から６のいずれかに記載の偏光板。
- 前記溶融切断部により異形が形成されている、請求項１から７のいずれかに記載の偏光板。
- 請求項１から８のいずれかに記載の偏光板の製造方法であって、
該偏光板の端部をレーザー加工すること、および
該レーザー加工された偏光板を、４０℃～７０℃および８５％ＲＨ～９９％ＲＨの環境下で２０分以上処理することを含む、
製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024203296A1 (ja) * | 2023-03-28 | 2024-10-03 | 日東電工株式会社 | 光学フィルム |
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2021
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