JP6823705B2

JP6823705B2 - 偏光板

Info

Publication number: JP6823705B2
Application number: JP2019229858A
Authority: JP
Inventors: 勝則高田; 宏太仲井; 直孝樋口; 木村　啓介; 啓介木村; ▲吉▼紹北村; 浩貴倉本
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: US20180120488A1; EP3798698A1; TW202020485A; EP3285097A1; JP6647753B2; KR102548016B1; US10585224B2; TW201700998A; JP2020064313A; KR20170137721A; CN107430236B; TWI769979B; JP2016206640A; EP3285097A4; CN107430236A; US20200103573A1; TWI724768B

Description

本発明は、偏光板に関する。

携帯電話、ノート型パーソナルコンピューター等の画像表示装置（例えば、液晶表示装置）には、偏光板が使用されている。近年、自動車のメータ表示部やスマートウォッチなどにも偏光板の使用が望まれており、偏光板の形状を矩形以外にすることや偏光板に貫通穴を形成することが望まれている。しかし、このような形態を採用する場合、耐久性の問題が発生しやすい。耐久性の向上を目的として、例えば、溶融したのちに凝固して形成された外周端面を有する偏光板が提案されているが（特許文献１参照）、さらなる耐久性の向上が求められている。

特開２００９−３７２２８号公報

本発明は上記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、耐久性に優れた偏光板を提供することにある。

本発明の偏光板は、切断および／または打ち抜き加工された偏光板であって、偏光子と、この偏光子の両主面にそれぞれ配置される一対の保護フィルムとを有し、上記偏光子の端面が上記保護フィルムの端面よりも面方向内方に位置して形成される偏光子空隙部を有し、上記偏光子空隙部は、上記保護フィルムの端面から面方向内方に１０００μｍ以下の位置にかけて形成されている。
１つの実施形態においては、上記偏光子空隙部は、上記保護フィルムの端面から面方向内方に１５μｍ以上の位置にかけて形成されている。
１つの実施形態においては、上記偏光子空隙部は、上記偏光子の吸収軸方向端部に形成されている。

本発明によれば、偏光子の端面が保護フィルムの端面よりも面方向内方に位置して形成される偏光子空隙部を有することにより、耐久性に極めて優れた偏光板を得ることができる。

本発明の１つの実施形態による偏光板の平面図である。図１に示す偏光板の端部の拡大断面図である。（ａ）は実施例１の偏光板の端部（ＭＤ方向）の光学顕微鏡による観察写真であり、（ｂ）は実施例１の偏光板の端部（ＴＤ方向）の光学顕微鏡による観察写真であり、（ｃ）は比較例１の偏光板の端部の光学顕微鏡による観察写真である。（ａ）はヒートサイクル試験後の比較例３の偏光板の外観を示す写真であり、（ｂ）はヒートサイクル試験後の実施例３の偏光板の外観を示す写真である。

以下、本発明の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
図１は本発明の１つの実施形態による偏光板の平面図であり、図２は図１に示す偏光板の端部の拡大断面図である。偏光板１００は、自動車のメータパネルに好適に用いられる。偏光板１００は、第１の表示部５０と第２の表示部６０とが連設されて構成され、各表示部の中心付近には、各種メータ針を固定するための貫通穴５１，６１がそれぞれ形成されている。貫通穴の直径は、例えば０．５ｍｍ〜１００ｍｍである。表示部５０，６０の外縁は、メータ針の回転方向に沿った円弧状に形成されている。

偏光板１００は、偏光子１０と偏光子１０の両主面にそれぞれ配置された一対の保護フィルム２１，２２とを有する。偏光板１００は、その端部（具体的には、外縁部１０１および貫通穴５１，６１の周縁部５１ａ，６１ａ）において、偏光子１０の端面１０ａが保護フィルム２１，２２の端面２１ａ，２２ａよりも面方向内方に位置して形成された偏光子空隙部３０を有する。偏光子空隙部を形成することにより、耐久性を向上させることができる。具体的には、クラックの発生を抑制することができる。通常、偏光子は保護フィルムよりも収縮力が大きく、温度・湿度変化により偏光子と保護フィルムとの界面で応力が生じてクラックが発生し得る。偏光子空隙部を形成することで、この応力を緩和することができると考えられる。したがって、後述する貫通穴の周縁やＶ字形状をなす部位のような応力が集中しやすい部位に、偏光子空隙部を形成することにより、クラックの発生を効果的に抑制することができる。また、このような形態によれば、外観や他の部材との貼り合わせに及ぼす影響も非常に少ない。

図示例のように貫通穴を形成する場合、貫通穴の位置は、例えば、偏光板の用途に応じて適宜設定され得る。上記クラックは、貫通穴の周縁を起点に発生しやすく、貫通穴の位置が偏光板の外縁から離れているほどその傾向が顕著となり得る。その結果、貫通穴の位置が偏光板の外縁から離れているほど（例えば、偏光板の外縁から１５ｍｍ以上）、上記偏光子空隙部の形成による耐久性向上の効果が顕著に得られ得る。

外縁部１０１において、偏光子空隙部は、少なくとも各表示部の境界部４１，４２に形成されていることが好ましい。具体的には、偏光子空隙部は、外縁が面方向内方に凸のＶ字形状（アール状を含む）をなす部位において形成されていることが好ましい。外縁が面方向内方に凸のＶ字形状をなす部位は、上記貫通穴の周縁と同様、クラックの起点となりやすいからである。

偏光子空隙部は、好ましくは、偏光子の吸収軸方向端部に形成される。上記クラックは、偏光子の吸収軸方向に沿って発生する傾向にあり、吸収軸方向端部に偏光子空隙部が形成されていることにより、クラックの発生を効果的に抑制することができる。

偏光子空隙部は、保護フィルムの端面から面方向内方に１５μｍ以上の位置にかけて形成されていることが好ましく、さらに好ましくは２０μｍ以上の位置にかけて形成される。このような範囲であれば、上記耐久性向上の効果が十分に得られ得る。一方、偏光子空隙部は、保護フィルムの端面から面方向内方に１０００μｍ以下の位置にかけて形成されていることが好ましく、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以下の位置にかけて形成される。なお、後述する偏光子空隙部の形成方法によれば、吸収軸方向端部は他の方向（例えば、透過軸方向）よりも偏光子空隙部が形成されやすい。

本発明の偏光板は、上記図示例の構成に限らず適宜変更可能である。例えば、偏光板の形状、貫通穴の有無、貫通穴の形状やサイズ、貫通穴の数や形成位置は、適宜に変更可能である。

Ａ−１．偏光子
上記偏光子は、代表的には、二色性物質を含む樹脂フィルムから構成される。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、親水性樹脂（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂）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％〜１００モル％であり、好ましくは９５．０モル％以上、さらに好ましくは９９．０モル％以上、特に好ましくは９９．９３モル％以上である。ケン化度は、ＪＩＳＫ６７２６−１９９４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が得られ得る。

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１２００〜６０００、さらに好ましくは２０００〜５０００である。なお、平均重合度は、ＪＩＳＫ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。

偏光子は、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、ＪＩＳＺ８７０１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、分光光度計（日本分光製、Ｖ７１００）を用いて測定することができる。偏光子の偏光度は、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であり、好ましくは３μｍ〜４０μｍである。

偏光子は、代表的には、上記樹脂フィルムに、膨潤処理、延伸処理、上記二色性物質による染色処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等の処理を施すことにより得ることができる。各処理の回数、順序、タイミング等は、適宜設定され得る。各処理を施す際、樹脂フィルムは、基材上に形成された樹脂層であってもよい。

上記架橋処理は、例えば、樹脂フィルムにホウ酸溶液（例えば、ホウ酸水溶液）を接触させることにより行われる。また、延伸処理において湿式延伸方式を採用する場合、樹脂フィルムにホウ酸溶液を接触させながら延伸することが好ましい。延伸処理における延伸方向は、得られる偏光子の上記吸収軸方向に相当し得る。優れた偏光特性を得る観点から、通常、３倍〜７倍に樹脂フィルムは一軸延伸される。

１つの実施形態においては、偏光子には、上記偏光子空隙部に隣接して（樹脂フィルムの面方向端部に）、樹脂フィルムに含まれる成分の含有濃度が他の部位よりも低い低濃度部が形成されている。樹脂フィルムに含まれる成分としては、例えば、ホウ酸、二色性物質、上記各種処理に用いられる溶液（例えば、ヨウ化カリウム等のヨウ化物を溶解させた溶液）に含まれる成分が挙げられる。低濃度部を形成することにより、耐久性をさらに向上させ得る。具体的には、低濃度部は、例えば、上記成分（代表的には、ホウ酸）による架橋構造が解除されることにより他の部位よりも剛性が低くなり得る。その結果、低濃度部においては偏光子収縮による応力が緩和され、クラックの発生が抑制され得る。

上記ホウ酸の低濃度部では、上述のとおり、ホウ酸による架橋構造が解除されることにより他の部位よりも剛性が低くなり得るので、クラックの発生が抑制される一方で、耐熱性は低下し得る。この原因の一つとして、ホウ酸の低濃度部において、ヨウ素錯体（例えば、Ｉ_３ ⁻、Ｉ_５ ⁻）の含有量は低く、ヨウ素イオン（例えば、Ｉ⁻、Ｉ_３ ⁻）の含有量が高いことが考えられる。ヨウ素錯体は樹脂フィルムに配向し得るのに対し、ヨウ素イオンは不安定な状態で樹脂フィルム中に存在し得る。そこで、ホウ酸の低濃度部にヨウ素の対イオンを形成する物質（例えば、カリウムおよび／またはナトリウム）を導入することで、ヨウ素イオンを安定化し、樹脂フィルムの耐熱性を向上（例えば、ポリエン化の抑制による樹脂フィルムの着色を抑制）し得る。具体的な実施形態としては、例えば、ホウ酸の低濃度部に対応して、樹脂フィルムに、ヨウ素の対イオンを形成する物質の含有濃度が他の部位よりも高い高濃度部が形成された形態が挙げられる。

Ａ−２．保護フィルム
上記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（ＴＡＣ）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、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。なお、「（メタ）アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および／またはメタクリル系樹脂をいう。

保護フィルムの厚みは、好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。保護フィルムの片側（偏光子が配置されない側）には、表面処理層が形成されていてもよい。具体的には、ハードコート処理や反射防止処理、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。なお、上記一対の保護フィルムの構成（形成材料、厚み等）は、同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。

保護フィルムは、代表的には、偏光子表面に、接着剤層を介して積層される。接着剤としては、任意の適切な接着剤が用いられる。例えば、水系接着剤、溶剤系接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤等が用いられる。水系接着剤としては、ＰＶＡ系樹脂を含む接着剤が好ましく用いられる。

Ｂ．偏光板の製造方法
１つの実施形態においては、上記偏光板は、偏光子の両主面それぞれに保護フィルムを積層して得られた積層体を、切断および／または打ち抜き加工により所望の形状に成形した後、上記偏光子空隙部を形成することにより製造される。

Ｂ−１．切断（打ち抜き）
上記切断（打ち抜き）方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、トムソン刃、ピクナル刃等の切断刃（打ち抜き型）を用いる方法、レーザー光を照射する方法が挙げられる。好ましくは、レーザー光照射による切断が採用される。レーザー光照射によれば、滑らかな切断面が得られ、クラックの起点（初期クラック）の発生を抑制することができる。

上記レーザーとしては、上記積層体（偏光板）を切断し得る限り、任意の適切なレーザーが採用され得る。好ましくは、１５０ｎｍ〜１１μｍの範囲内の波長の光を放射し得るレーザーが用いられる。具体例としては、ＣＯ_２レーザー等の気体レーザー；ＹＡＧレーザー等の固体レーザー；半導体レーザーが挙げられる。好ましくは、ＣＯ_２レーザーが用いられる。

レーザー光の照射条件は、例えば、用いるレーザーに応じて、任意の適切な条件に設定され得る。出力条件は、ＣＯ_２レーザーを用いる場合、好ましくは１０Ｗ〜１０００Ｗ、さらに好ましくは１００Ｗ〜４００Ｗである。

Ｂ−２．偏光子空隙部の形成
上記偏光子空隙部は、例えば、上記積層体に処理液を接触させることにより形成される。このような形態によれば、所望の部位に偏光子空隙部を簡便に形成することができる。具体的には、偏光子の構成成分（例えば、ホウ酸、二色性物質、ヨウ素化合物、樹脂フィルム等）を処理液に溶出させて、および／または、樹脂フィルムを面方向内方に収縮させて、良好に偏光子空隙部を形成することができる。また、このような形態によれば、同時に上記低濃度部が形成され得る。処理液の接触方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には、処理液に積層体を浸漬する方法、積層体に処理液を塗布する方法、積層体に処理液を噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、処理液に積層体を浸漬する方法が採用される。

上記処理液には、例えば、水、メタノール、エタノール等のアルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が用いられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いられる。これらの中でも、水が好ましく用いられる。

上記処理液は、ヨウ素の対イオンを形成する物質を含み得る。この場合、処理液は、代表的には、上記溶媒に、ヨウ素の対イオンを形成する物質を含む化合物を溶解させた溶液である。このような処理液を用いることにより、上記低濃度部の形成と同時に、樹脂フィルムにヨウ素の対イオンを形成する物質を導入して、上記高濃度部を形成することができる。

上記ヨウ素の対イオンを形成する物質を含む化合物としては、好ましくは、ヨウ化カリウムおよび／または塩化ナトリウムが用いられる。このような化合物の配合量は、上記溶媒１００重量部に対して、好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部である。

１つの実施形態においては、処理液は塩基性溶液である。この場合、処理液は、上記溶媒に塩基性化合物を配合することにより得られ得る。塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸ナトリウム等の無機アルカリ金属塩、酢酸ナトリウム等の有機アルカリ金属塩等が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いられる。塩基性溶液の濃度は、例えば１Ｎ〜１０Ｎである。

別の実施形態においては、処理液は酸性溶液である。この場合、処理液は、上記溶媒に酸性化合物を配合することにより得られ得る。酸性化合物としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素等の無機酸、ギ酸、シュウ酸、クエン酸、酢酸、安息香酸等の有機酸等が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いられる。酸性溶液の濃度は、例えば１Ｎ〜１０Ｎである。

なお、処理液は、添加剤を含んでいてもよい。

処理液の液温（接触時）は、好ましくは５０℃以上、さらに好ましくは６０℃以上である。良好に偏光子空隙部が形成され得るからである。一方、処理液の液温（接触時）は、好ましくは９０℃以下である。好ましい実施形態においては、積層体に処理液を接触させた状態で、処理液が所定の温度となるように（処理液が所定の温度に維持されるように）、処理液を加温する。積層体を処理液に浸漬する場合、浸漬時間は、例えば３分〜２０分である。

１つの実施形態においては、積層体に処理液を接触させる際、処理液に超音波処理を施す。具体的には、超音波浴に積層体を浸漬する。このような形態によれば、効率的に偏光子空隙部を形成することができる。超音波処理は、任意の適切な条件で施し得る。出力は、例えば４０Ｗ〜１０００Ｗである。周波数は、例えば１５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。

処理液との接触後、積層体（偏光板）は、乾燥処理に供され得る。乾燥温度は、例えば５０℃〜１２０℃である。

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。

［実施例１］
（偏光板シートの作製）
偏光子として、長尺状のＰＶＡ系樹脂フィルムにヨウ素を含有させ、長手方向（ＭＤ方向）に一軸延伸して得られたフィルム（厚み２８μｍ）を用いた。
上記偏光子の片側にＰＶＡ系接着剤を乾燥後の厚みが１００ｎｍとなるように塗布し、長尺状で厚み４０μｍのＴＡＣフィルムを互いの長手方向を揃えるように貼り合わせた。
続いて、上記偏光子のもう片側にＰＶＡ系接着剤を乾燥後の厚みが１００ｎｍとなるように塗布し、長尺状で厚み３０μｍのアクリルフィルムを互いの長手方向を揃えるように貼り合わせた。
こうして、ＴＡＣフィルム／偏光子／アクリルフィルムの構成を有する偏光板シートを得た。

得られた偏光板シートを、ＣＯ_２レーザー（波長：９．３５μｍ、出力：１５０Ｗ）を用いて切断し、外縁から２５ｍｍの部位に直径４ｍｍの貫通穴が形成された５４ｍｍ×５４ｍｍのサイズの切断片を得た。
得られた切断片を７４℃に保たれた温水に１６分間浸漬し、偏光板を得た。

［実施例２］
切断片のサイズを９４ｍｍ×９４ｍｍとし、貫通穴を外縁から４５ｍｍの部位に形成したこと以外は実施例１と同様にして、偏光板を得た。

［実施例３］
切断片のサイズを１１４ｍｍ×１１４ｍｍとし、貫通穴を外縁から５５ｍｍの部位に形成したこと以外は実施例１と同様にして、偏光板を得た。

［比較例１］
切断片を温水に浸漬しなかったこと以外は実施例１と同様にして、偏光板を得た。

［比較例２］
切断片を温水に浸漬しなかったこと以外は実施例２と同様にして、偏光板を得た。

［比較例３］
切断片を温水に浸漬しなかったこと以外は実施例３と同様にして、偏光板を得た。

得られた偏光板に対し、以下の評価を行った。
１．光学顕微鏡観察
端部を樹脂で包埋した偏光板をその厚み方向に切断し、切断面を光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製、ＥＣＬＩＰＳＥＬＶ１００、倍率：５０倍）で観察した。
２．ヒートサイクル（ＨＳ）試験
ガラス板に、得られた偏光板を、アクリル系粘着剤（厚み２０μｍ）を用いて貼り合わせ、試験用サンプルを得た。これを、−４０℃の雰囲気下に３０分放置した後、８５℃の雰囲気下に３０分放置した。この操作を１サイクルとして、１００サイクル繰り返した後、偏光板にクラックが発生しているか否かを確認した。

図３は光学顕微鏡による観察写真であり、（ａ）は実施例１の偏光板の端部（ＭＤ方向）を示す写真であり、（ｂ）は実施例１の偏光板の端部（ＴＤ方向）を示す写真であり、（ｃ）は比較例１の偏光板の端部を示す写真である。実施例１の偏光板の端部には、偏光子空隙部が形成されていることが確認された。
図３（ａ）と（ｂ）とを比較すると、延伸方向（吸収軸方向）端部は延伸方向と直交する方向（ＴＤ方向）端部よりも偏光子空隙部が大きく形成されることが確認された。また、図３（ａ）では偏光子端部の厚みが中央部の厚みよりも厚くなっていることが確認できる。これらのことから、偏光子空隙部の形成に、偏光子の収縮が寄与していると考えられる。

各実施例の偏光板はＨＳ試験後においてクラック（小クラックも含めて）の発生は認められなかったのに対し、各比較例の偏光板はＨＳ試験後において、図４の光学顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ製、ＭＸ６１、倍率：５倍）による観察写真に示すように、延伸方向に沿ってクラックが発生した。比較例１ではクラック長は１２ｍｍと小さかったものの、比較例２，３ではクラックは貫通穴を起点に偏光板端辺まで達していた。

本発明の偏光板は、矩形状の画像表示装置（液晶表示装置、有機ＥＬデバイス）に加え、例えば、自動車のメータ表示部やスマートウォッチに代表される異形の画像表示部にも好適に用いられ得る。

１０偏光子
２１，２２保護フィルム
３０偏光子空隙部
１００偏光板

Claims

切断および／または打ち抜き加工された偏光板であって、
偏光子と、該偏光子の両主面にそれぞれ配置される一対の保護フィルムとを有し、
前記偏光子の端面が前記保護フィルムの端面よりも面方向内方に位置して形成される偏光子空隙部を有し、
前記偏光子空隙部が、前記保護フィルムの端面から面方向内方に１０００μｍ以下の位置にかけて形成されており、
前記偏光子空隙部において前記偏光子の端面が露出している、
偏光板。
前記偏光子空隙部が、前記保護フィルムの端面から面方向内方に１５μｍ以上の位置にかけて形成されている、請求項１に記載の偏光板。
前記偏光子空隙部が、前記偏光子の吸収軸方向端部に形成されている、請求項１または２に記載の偏光板。
偏光子の両主面それぞれに保護フィルムを積層して得られた積層体に、処理液を接触させる工程を含む、
請求項１から３のいずれかに記載の偏光板の製造方法。
前記処理液が水を含む、請求項４に記載の製造方法。
前記処理液の液温が５０℃以上である、請求項４または５に記載の製造方法。
前記積層体を、切断および／または打ち抜き加工により所望の形状に成形する工程を含む、請求項４から６のいずれかに記載の製造方法。
前記切断および／または打ち抜き加工を、レーザー光を照射することにより行う、請求項７に記載の製造方法。
前記レーザーがＣＯ _２レーザーである、請求項８に記載の製造方法。