JP7203879B2 - 偏光板の製造方法および偏光板 - Google Patents
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Description
1つの実施形態においては、上記ねじれやすりの回転数をS(rpm)、送り速度をF(mm/分)としたとき、S/Fは14以上である。
1つの実施形態においては、上記ねじれやすりは逃げ角を有さず、かつ、刃先の幅は0.1mm以上である。
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記ねじれやすりの刃の背面側が回転方向上流側となるように切削することを含む。
1つの実施形態においては、上記偏光板は、一方の側に剥離可能に仮着された表面保護フィルムと、もう一方の側に配置された粘着剤層と、該粘着剤層に剥離可能に仮着されたセパレーターと、をさらに有し、上記ねじれやすりの切削カスの排出方向に該表面保護フィルムが位置するようにして該偏光板が重ねられて、上記ワークが形成されている。
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記偏光板に含まれる偏光子の吸収軸方向と交差する方向の上記ワークの外周面を上記ねじれやすりで加工することを含む。1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記偏光板に含まれる偏光子の吸収軸方向と実質的に平行な方向の上記ワークの外周面をエンドミルで加工することを含む。
1つの実施形態においては、上記ねじれやすりによる加工は異形を形成することを含み、該異形を形成する際の該ねじれやすりの送り速度は、該異形以外の部分を加工する際の該ねじれやすりの送り速度よりも小さい。
本発明の別の局面によれば、偏光板が提供される。当該偏光板は、偏光子と、該偏光子の少なくとも一方の側に配置された保護層と、を有し、外縁を規定する互いに対向する一対の辺のうちの一辺における該偏光子端面のISO 25178による面粗さSdr(S)は11%以上であり、かつ、該Sdr(S)ともう一辺における該偏光子端面の面粗さSdr(E)とは、下記の関係を満足する:
Sdr(S)-Sdr(E)≦3%。
本発明の実施形態による偏光板の製造方法は、偏光板を複数枚重ねてワークを形成すること;および、ねじれやすりを用いて該ワークの外周面を加工し、該偏光板の偏光子端面のISO 25178による面粗さSdrを11%以上とすること;を含む。以下、各工程を順に説明する。
まず、ワークを形成する。図1は、本発明の実施形態による偏光板の製造方法における端面加工の概略を説明する概略斜視図であり、本図にワークWが示されている。図1に示すように、偏光板を複数枚重ねたワークWが形成される。偏光板は、ワーク形成に際し、代表的には任意の適切な形状に切断されている。具体的には、偏光板は矩形形状に切断されていてもよく、矩形形状に類似する形状(例えば、長辺中央部に平面視した場合に凹部となる形状が形成された矩形形状)に切断されていてもよく、目的に応じた適切な形状(例えば、円形)に切断されていてもよい。ワークWは、1つの実施形態においては、互いに対向する外周面1a、1bおよびそれらと直交する外周面1c、1dを有している。ワークWは、好ましくは、クランプ手段(図示せず)により上下からクランプされている。ワークの総厚みは、例えば10mm~60mmである。偏光板は、ワークがこのような総厚みとなるように重ねられる。ワークを構成する偏光板の枚数は、偏光板の厚みによって変化し得る。偏光板の枚数は、例えば50枚~300枚である。クランプ手段(例えば、治具)は、軟質材料で構成されてもよく硬質材料で構成されてもよい。軟質材料で構成される場合、その硬度(JIS A)は、好ましくは60°~80°である。硬度が高すぎると、クランプ手段による押し跡が残る場合がある。硬度が低すぎると、治具の変形により位置ずれが生じ、切削精度が不十分となる場合がある。
次に、所定の面粗さSdr(ISO 25178)が得られるように、ワーク(実質的には、偏光板)の外周面を端面加工する。本発明の実施形態においては、得られるSdrは11%以上であり、好ましくは12%以上であり、より好ましくは13%以上であり、さらに好ましくは14%以上、特に好ましくは18%以上である。得られるSdrの上限は、特に限定されるものではなく、例えば100%、80%、60%または40%であり得る。端面加工は、代表的には、ねじれやすりおよび必要に応じてエンドミルを用いて行われる。ねじれやすりを用いて端面加工することにより、上記所望の範囲のSdrを実現することができ、その結果、過酷な環境下であってもクラックが抑制された偏光板を実現することができ、かつ、序盤に加工された偏光子端面のSdrと終盤に加工された偏光子端面のSdrとの差を小さくすることができる。なお、面粗さSdrは、ISO 25178による界面の展開面積比である。面粗さSdrは平坦面を100%としたときの表面積の増加率であり、例えば、レーザー顕微鏡を用いた非接触式(光プローブ)方法により測定され得る。以下、端面加工に用いられ得るねじれやすりおよびエンドミルについて最初に説明し、次いで、端面加工の具体的な手順について説明する。
ねじれやすり70は、代表的には図2に示すように、ねじれ刃を有するエンドミルにダイヤモンド粒子を付着させて構成されている。具体的には、ねじれやすり70は、ワークWの積層方向(鉛直方向)に延びる回転軸71と、回転軸71を中心として回転する本体の最外径として構成される切削刃72と、を有する。切削刃72にはダイヤモンド粒子が付着され、やすり部73が形成されている。図示例では、切削刃72は、回転軸71に沿ってねじれた最外径として構成されており、右刃右ねじれを示している。切削刃72は、刃先72aと、すくい面72bと、逃がし面72cと、を含む。切削刃72の刃数は、目的に応じて適切に設定され得る。図示例における切削刃は3枚の構成であるが、刃数は連続した1枚であってもよく、2枚であってもよく、4枚であってもよく、5枚以上であってもよい。ねじれ角θは、好ましくは10°~70°であり、より好ましくは30°~60°である。すくい角は、好ましくは1°~25°であり、より好ましくは3°~20°であり、さらに好ましくは3°~10°である。本発明の実施形態においては、ねじれやすり70(実質的には、切削刃72)は、好ましくは図3に示すように、逃げ角を有さない。すなわち、刃先72aが平坦面を有しており、刃先72aとワークの被加工(切削)面とが面で接する状態が実現され得る。このような構成であれば、ヒートショック試験のような過酷な環境下であってもクラック発生が抑制された偏光板を実現することができ、かつ、序盤に加工された偏光子端面のSdrと終盤に加工された偏光子端面のSdrとの差を小さくすることができる。刃先72aの平坦面の幅Bは、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.2mm~1.4mmであり、さらに好ましくは0.4mm~1.0mmである。当該幅が小さすぎると、クラック抑制効果が不十分となる場合がある。当該幅が大きすぎると、実質的には棒やすりと同等となり、序盤に加工された偏光子端面のSdrと終盤に加工された偏光子端面のSdrとの差が大きくなる場合がある。なお、図3は見やすくするための模式図であり、図2のねじれやすりには対応していない。
ねじれやすりに加えてエンドミルを端面加工に用いる場合、エンドミルは、切削刃にダイヤモンド粒子が付着されていないこと、および、逃げ角を有すること以外はねじれやすりと同様である。具体的には、エンドミル60は、図5に示すように、ワークWの積層方向(鉛直方向)に延びる回転軸61と、回転軸61を中心として回転する本体の最外径として構成される切削刃62と、を有する。図示例では、切削刃62は、回転軸61に沿ってねじれた最外径として構成されており、右刃右ねじれを示している。切削刃62は、刃先62aと、すくい面62bと、逃がし面62cと、を含む。切削刃62の刃数は、目的に応じて適切に設定され得る。図示例における切削刃は3枚の構成であるが、刃数は連続した1枚であってもよく、2枚であってもよく、4枚であってもよく、5枚以上であってもよい。エンドミルの刃角度(図示例における切削刃のねじれ角θ)は、好ましくは10°~70°であり、より好ましくは30°~60°である。すくい角は、好ましくは1°~25°であり、より好ましくは3°~20°であり、さらに好ましくは3°~10°である。切削刃の逃がし面は、好ましくは、粗面化処理されている。粗面化処理としては、任意の適切な処理が採用され得る。代表例としては、ブラスト処理が挙げられる。逃がし面に粗面化処理を施すことにより、切削刃への粘着剤の付着が抑制され、結果として、ブロッキングが抑制され得る。エンドミルの直径(外径)は、例えば6mm以上であり、また例えば6mm~20mmである。エンドミルの切削刃の有効長さは、例えば10mm~60mmである。
端面加工は、代表的には、ねじれやすりのやすり部をワークWの外周面に当接させながらねじれやすりとワークとを相対的に移動させることにより行われる。ねじれやすりのみを移動させてもよく、ワークのみを移動させてもよく、ねじれやすりとワークの両方を移動させてもよい。ワークの外周面に当接したやすり部が回転することにより摩擦が行われ、その結果、当該外周面が荒らされて所定の面粗さSdrを有する端面が形成され得る。このような端面加工により、偏光板の偏光子端面のISO 25178による面粗さSdrを11%以上とすることができる。その結果、ヒートショック試験のような過酷な環境下であってもクラック発生が抑制された偏光板を実現することができる。ねじれやすりの回転数Sは、例えば800rpm~20000rpmであり、好ましくは4000rpm~15000rpmであり、より好ましくは5000rpm~10000rpmであり、さらに好ましくは5000rpm~8000rpmである。ねじれやすりの送り速度Fは、ねじれやすりの直径、回転数、所望の面粗さSdrに応じて変化し得る。ねじれやすりの送り速度は、例えば200mm/分~5000mm/分であり、好ましくは300mm/分~3000mm/分であり、より好ましくは300mm/分~1000mm/分である。回転数と送り速度との比S/Fは、例えば10以上であり、好ましくは14以上であり、より好ましくは15以上であり、さらに好ましくは16以上である。S/Fがこのような範囲であれば、ヒートショック試験のような過酷な環境下であってもクラック発生がさらに抑制された偏光板を実現することができる。S/Fの上限は、例えば35であり得る。S/Fが大きすぎると、切削時間が長くなる、および/または、熱がかかるので、ブロッキングおよび/または端面変色(イエローバンド)が発生する場合がある。なお、後述するように、異形を形成する場合に異形を形成する際のねじれやすりの送り速度を異形以外の部分(実質的には、直線部)を加工する際のねじれやすりの送り速度以下とする場合があるところ、このような場合であっても、S/Fを上記範囲とすることにより異形加工部において同様の効果が得られ得る。ねじれやすりによる端面加工は、ねじれやすりを片持ち状態で行ってもよく、両持ち状態で行ってもよい。
B-1.偏光板の全体構成
本発明の実施形態は、上記A項に記載の製造方法により得られる偏光板も包含する。図7は、本発明の実施形態による製造方法により得られ得る偏光板の概略断面図である。図示例の偏光板100は、偏光子10と、偏光子10の一方の側(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(外側保護層)20と、を有する。目的に応じて、偏光子10の保護層20と反対側に別の保護層(内側保護層:図示せず)が設けられてもよい。また、目的に応じて、内側保護層のみが設けられてもよい。実用的には、偏光板100には保護層20と反対側の最外層として粘着剤層(図示せず)が設けられ、画像表示パネルに貼り合わせ可能とされている。偏光板は、画像表示装置の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。
Sdr(S)-Sdr(E)≦3%
すなわち、上記A-2-3項で説明したとおり、ねじれやすりによる端面加工を行うことにより、序盤に加工された偏光子端面のSdr(S)と終盤に加工された偏光子端面のSdr(E)との差を小さくすることができる。差「Sdr(S)-Sdr(E)」は、好ましくは2%以下であり、より好ましくは1%以下であり、さらに好ましくはゼロである。
偏光子は、代表的には、二色性物質を含むPVA系樹脂フィルムで構成されている。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、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。
外側保護層20および内側保護層(存在する場合)は、それぞれ、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。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る。
偏光板には位相差層が一体化されて、位相差層付偏光板が構成され得る。位相差層付偏光板において設けられる位相差層の数、光学的特性(例えば、屈折率特性、面内位相差、Nz係数、光弾性係数)、組み合わせ、配置位置等は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、位相差層付偏光板は、偏光板側から順に第1の位相差層および第2の位相差層を含んでいてもよい。第1の位相差層は、例えば、屈折率特性がnx>ny>nzの関係を示すいわゆるネガティブBプレートであり得;第2の位相差層は、例えば、屈折率特性がnz>nx>nyの関係を示すいわゆるポジティブBプレートであり得る。この場合、第1の位相差層は、偏光子の内側保護層を兼ねてもよい。
10μm以下の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。10μmを超える厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
(2)面粗さSdr
ISO 25178の「非接触式(光プローブ)」評価方法に準じて測定した。具体的には、実施例、および比較例で得られた位相差層付偏光板における偏光子の端面の面粗さを、レーザー顕微鏡(Olympus社製、製品名「LEXT OLS 4000」)を用いて測定した。平坦面を100%としたときの表面積の増加率(%)として面粗さSdrを算出した。面粗さは、加工開始地点近傍、凹部の直線部の中央部、および、加工終了地点近傍の3点について測定した。加工開始地点近傍の偏光子端面の面粗さをSdr(S)とし、加工終了地点近傍の偏光子端面の面粗さをSdr(E)とした。また、凹部の直線部の中央部の偏光子端面の面粗さを「凹部中央のSdr」とした。
(3)クラック
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板を、アクリル系粘着剤層を介してガラス板(厚み1.1mm)に貼り付け、試験サンプルとした。この試験サンプルを-40℃で30分間保持した後85℃で30分間保持することを400サイクル繰り返すヒートショック試験に供し、100サイクルごとのクラックの発生状態を光学顕微鏡(倍率5倍)により観察し、以下の基準で評価した。
○(良好) :クラックが発生しない、または、最大のクラックが500μm未満
△(許容可能):最大が500μm以上のクラックがわずかに発生したが、クラックはほとんど発生せず
×(不良) :最大が500μm以上のクラックが多数発生
(4)光沢度
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板について、ワークとして積層した状態のままで、グロスチェッカー(サトテック社製 品番「MJ-GM26」)を用いて光沢度を測定した。
1.偏光子の作製
厚さ45μm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18μmの偏光子を得た。
上記で得られた偏光子の一方の面にHC-TACフィルム(厚み49μm)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40μm)にハードコート(HC)層(厚み9μm)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第1の位相差層として環状オレフィン系フィルム(屈折率特性:nx>ny>nz、面内位相差:116nm)、および、第2の位相差層として変性ポリエチレンフィルム(屈折率特性:nz>nx>ny、面内位相差:35nm)を順次貼り合わせた。貼り合わせには紫外線硬化型接着剤を用いた。なお、第1の位相差層の遅相軸が偏光子の吸収軸に対して0°、第2の位相差層の遅相軸が偏光子の吸収軸に対して90°の角度をなすようにして貼り合わせた。このようにして、位相差層付偏光板を得た。さらに、第2の位相差層の外側に粘着剤層を設け、当該粘着剤層表面にセパレーターを仮着した。また、HC層表面に表面保護フィルムを仮着した。
上記で得られた位相差層付偏光板を、長辺の中央部に50mm×50mmの図6(a)に示すような凹部を有する300mm×120mmのサイズに切り出した。このとき、偏光子の吸収軸方向が短辺方向となるように切り出した。切り出した位相差層付偏光板を積層してワーク(厚み15mm以上)を形成し、当該ワークの外周端面全体を、エンドミルにより粗加工した。エンドミルの直径は6mm、回転数は25000rpm、送り速度は1500mm/分であった。さらに、図6(a)に示すようにして、偏光子の吸収軸方向と交差する方向にねじれやすりによる端面加工を行った。ねじれやすりの直径は6mm、刃数は4枚、ねじれ角は45°、すくい角は5°、逃げ角はなし、刃先の平坦面の幅は0.6mmで、加工は通常加工であった。ねじれやすりのやすり部の番手は#1000であった。直線部の加工条件は、回転数Sが8000rpm、送り速度が3000mm/分であり、凹部の加工条件は、回転数Sが8000rpm、送り速度が3000mm/分であった。端面加工した位相差層付偏光板を上記(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
ねじれやすりの逃げ角の有無および刃先の平端部の幅、ねじれやすりのやすり部の番手、ねじれやすりの回転数および送り速度、ならびに加工様式(通常加工またはみねうち加工)を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、位相差層付偏光板の端面を切削加工した。端面加工した位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
ねじれやすりの代わりに棒やすり(番手#1000)を用いたこと、ならびに、棒やすりの回転数および送り速度を表1に示すようにしたこと以外は実施例1と同様にして、位相差層付偏光板の端面を切削加工した。端面加工した位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして、表面保護フィルム(SPV)およびセパレーターが仮着された位相差層付偏光板を作製した。この位相差層付偏光板を、SPVが上側になるように積層してワークを形成した。以下の手順は実施例1と同様にして、位相差層付偏光板の端面を切削加工した。端面加工した位相差層付偏光板におけるSPVおよびセパレーターの浮きを確認した。結果を表2に示す。
実施例9と同様にして、表面保護フィルム(SPV)およびセパレーターが仮着された位相差層付偏光板を作製した。この位相差層付偏光板を、SPVが上側になるように積層してワークを形成した。以下の手順は実施例1と同様にして、位相差層付偏光板の端面を切削加工した。端面加工した位相差層付偏光板におけるSPVおよびセパレーターの浮きを確認した。結果を表2に示す。
セパレーターが上側になるようにしてワークを形成したこと以外は実施例24と同様にして、位相差層付偏光板の端面を切削加工した。端面加工した位相差層付偏光板におけるSPVおよびセパレーターの浮きを確認した。結果を表2に示す。
セパレーターが上側になるようにしてワークを形成したこと以外は実施例25と同様にして、位相差層付偏光板の端面を切削加工した。端面加工した位相差層付偏光板におけるSPVおよびセパレーターの浮きを確認した。結果を表2に示す。
10 偏光子
20 保護層
60 エンドミル
70 ねじれやすり
100 偏光板
Claims (9)
- 偏光板を複数枚重ねてワークを形成すること、および、
ねじれやすりを用いて該ワークの外周面を加工し、該偏光板の偏光子端面のISO 25178による面粗さSdrを11%以上60%以下とすること、
を含む、偏光板の製造方法。 - 前記ねじれやすりの回転数をS(rpm)、送り速度をF(mm/分)としたとき、S/Fが14以上である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記ねじれやすりが逃げ角を有さず、かつ、刃先の幅が0.1mm以上である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記ねじれやすりの刃の背面側が回転方向上流側となるように切削することを含む、請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記偏光板が、一方の側に剥離可能に仮着された表面保護フィルムと、もう一方の側に配置された粘着剤層と、該粘着剤層に剥離可能に仮着されたセパレーターと、をさらに有し、
前記ねじれやすりの切削カスの排出方向に該表面保護フィルムが位置するようにして該偏光板が重ねられて、前記ワークが形成されている、
請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。 - 前記偏光板に含まれる偏光子の吸収軸方向と交差する方向の前記ワークの外周面を前記ねじれやすりで加工することを含む、請求項1から5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記偏光板に含まれる偏光子の吸収軸方向と実質的に平行な方向の前記ワークの外周面をエンドミルで加工することを含む、請求項6に記載の製造方法。
- 前記ねじれやすりによる加工が異形を形成することを含み、該異形を形成する際の該ねじれやすりの送り速度が、該異形以外の部分を加工する際の該ねじれやすりの送り速度よりも小さい、請求項1から7のいずれかに記載の製造方法。
- 偏光子と、該偏光子の少なくとも一方の側に配置された保護層と、を有し、
外縁を規定する互いに対向する一対の辺のうちの一辺における該偏光子端面のISO 25178による面粗さSdr(S)が11%以上60%以下であり、かつ、該Sdr(S)ともう一辺における該偏光子端面の面粗さSdr(E)とが、下記の関係を満足する、偏光板:
Sdr(S)-Sdr(E)≦3%。
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