JP7203879B2 - 偏光板の製造方法および偏光板 - Google Patents

偏光板の製造方法および偏光板 Download PDF

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Description

本発明は、偏光板の製造方法および偏光板に関する。
液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス(EL)表示装置等の画像表示装置には、その画像形成方式に起因して、多くの場合、画像表示セルの少なくとも一方の側に偏光板が配置されている。画像表示装置は、テレビ、スマートフォン、パソコンモニター、デジタルカメラをはじめとした幅広い用途に使用されており、その用途はさらに広がりを見せている。そのような用途として、例えば、車載用途が挙げられる。具体的には、画像表示装置は、自動車のインストルメントパネルやコンソールに配設された各種計器やナビゲーションシステム等の表示部に用いられ得る。このような車載用途においては、偏光板には、高温、高湿等の過酷な環境下における耐久性が求められる。また、画像表示装置の使用形態の多様化に伴い、車載以外の用途でも、偏光板には、高温、高湿等の過酷な環境下における耐久性の向上が求められるようになってきている。しかし、偏光板(実質的には、偏光板に含まれる偏光子)は、過酷な環境下でクラックが発生しやすいという問題がある。
特開2014-102353号公報
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、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効率的に製造し得る方法を提供することにある。
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。
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れば、ねじれやすりを用いて偏光子端面を加工することにより、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効率的に製造することができる。さらに、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。
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る。 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に用いられ得るねじれやすりの構造を説明するための概略斜視図である。 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に用いられ得るねじれやすりが逃げ角を有さないことを説明するための概略図である。 図2のねじれやすりにおけるやすり部の凹凸深さおよびピッチを説明するための要部概略断面図である。 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に用いられ得るねじれ刃を有するエンドミルの構造を説明するための概略図である。 (a)および(b)は、本発明の実施形態においてねじれやすりによる端面加工がワークの外周面の一部に行われる場合の加工部分を例示的に説明する概略平面図である。 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。
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.偏光板の製造方法
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。
A-1.ワークの形成
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。
A-2.端面加工
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。
A-2-1.ねじれやすりの構成
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。
図4は、やすり部73の凹凸形状を説明するための要部概略断面図である。やすり部73の凹凸の深さDは、例えば5μm~120μmである。深さDの下限は、好ましくは8μm以上であり、より好ましくは15μm以上である。深さDの上限は、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは35μm以下である。やすり部73の凹凸のピッチPは、例えば5μm~250μmである。ピッチPの下限は、好ましくは10μm以上であり、より好ましくは25μm以上である。ピッチPの上限は、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは60μm以下である。ねじれやすり70(実質的には、切削刃72)の直径(外径)は、例えば2mm~12mmであり得る。やすり部73の長さLは、例えば10mm~100mmであり得る。なお、本明細書において「ねじれやすりの直径」とは、回転軸71から刃先72aまでの距離を2倍したものをいう。後述の「エンドミルの直径」も同様である。やすり部73の面の算術平均高さ(Sa)は、好ましくは1μm~15μmであり、より好ましくは3μm~10μmである。やすり部73の面の最大高さ(Sz)は、好ましくは10μm~100μmであり、より好ましくは25μm~80μmである。こらの面粗さは、ISO 25178の「非接触式(光プローブ)」評価方法に準じて測定され得る。具体的には、レーザー顕微鏡(キーエンス社製、製品名「VK-X1000」)で測定され得る。また、ダイヤモンド粒子の粒径は例えば1μm~100μmである。
ねじれやすりのやすり部の番手は、例えば#100以上であり得、好ましくは#200以上であり、より好ましくは#500以上である。やすり刃の番手は、例えば#3000以下であり得、好ましくは#2500以下であり、より好ましくは#2200以下である。ねじれやすりは、番手が小さい(目が粗い)と容易にSdrを大きくすることができる。一方、番手が大きい(目が細かい)と、ほぼ自動的に所定値以上のSdrを実現できるので、他の条件(例えば、回転数)を制御する必要性が小さくなる。容易にSdrを大きくできる観点とクラックが生じにくい観点から、やすり刃の番手は#500~#2000の範囲が好ましい。番手は、ダイヤモンド粒子の大きさ等により調整できる。
A-2-2.エンドミルの構成
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。
A-2-3.端面加工の具体的手順
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。
ねじれやすりによる加工は、すくい面72b側を回転方向上流側とする「通常加工」で行ってもよいし、逃がし面72c側(刃の背面側)を回転方向上流側とする「みねうち加工」で行ってもよい。「みねうち加工」であれば、逃げ角を有する場合(刃先72aの平坦面の幅Bが0である場合:逃げ角は例えば2°~25°であり得る)であっても刃先72aとワークの被加工(切削)面とが面で接する状態となるので、逃げ角を有する場合でも十分なクラック抑制効果が得られ得る。「みねうち加工」は、例えばねじれやすりの回転方向を逆にする、あるいは、ねじれやすりの回転方向は通常加工の場合と同じとし、かつ取り付けを通常加工の場合と逆にする、等により実現できる。
ねじれやすりによる端面加工は、ワークの外周面全周に行ってもよく、ワークの外周面の一部に行ってもよい。図6(a)および図6(b)は、ねじれやすりによる端面加工がワークの外周面の一部に行われる場合の加工部分を例示的に説明する概略平面図である。図示するように、1つの実施形態においては、ねじれやすりによる端面加工は、偏光板に含まれる偏光子の吸収軸方向Aと交差する方向のワークWの外周面に対して行われ得る。偏光子の吸収軸方向と交差する方向のワークの外周面に対してねじれやすりによる端面加工を行うことにより、ヒートショック試験等の耐久性試験により偏光子にクラックが生じる問題を抑制しつつ、偏光板の加工開始側と終了側での外観変化(Sdr変化)を抑制できるという利点がある。偏光板の加工開始側と終了側での外観変化(Sdr変化)を抑制することにより、偏光子以外の保護層の変色や割れ(特に、環状オレフィン系樹脂で構成される保護層の割れ)を抑制することができる。例えば、保護層がフィルムタイプの位相差板である場合、ヒートショック試験で位相差板にクラックが発生することを抑制することができる。ねじれやすりによる端面加工をワークの外周面の一部に行う場合、ワークの外周面のそれ以外の部分(代表的には、吸収軸方向Aと実質的に平行な方向)については、例えばエンドミルによる端面加工が行われ得る。ねじれやすりによる端面加工とエンドミルによる端面加工とを組み合わせることにより、偏光板における保護層(特に、環状オレフィン系樹脂で構成される保護層)の割れを抑制することができる。例えば、保護層がフィルムタイプの位相差板であり偏光子の吸収軸と位相差板の遅相軸とが交差(例えば直交)する場合において、ワークの外周面のそれ以外の部分(代表的には、吸収軸方向と実質的に平行な方向)をエンドミルで端面加工することにより、ヒートショック試験等の耐久性試験において位相差板にクラックが発生することを抑制することができる。
1つの実施形態においては、図6(a)に示すように、ねじれやすりによる端面加工は異形を形成することを含む。異形の形状としては、外周面(外縁)に形成され得る任意の適切な形状が挙げられる。具体例としては、隅部をR形状に面取りしたもの、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、バスタブ形状に近似したR形状、V字ノッチ、U字ノッチが挙げられる。異形を形成する場合、異形を形成する際のねじれやすりの送り速度は、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である。送り速度をこのように調整することにより、異形部分のクラックを抑制することができる。異形を形成する際のねじれやすりの送り速度は、上記の送り速度の例えば10%~100%であり、好ましくは10%~80%であり、より好ましくは30%~75%であり、さらに好ましくは45%~65%である。具体的には、異形を形成する際のねじれやすりの送り速度は、例えば100mm/分~3000mm/分であり、好ましくは100mm/分~1000mm/分であり、より好ましくは300mm/分~700mm/分である。
ねじれやすりによる端面加工とエンドミルによる端面加工とを組み合わせる場合、エンドミルによる端面加工は、代表的には、エンドミルの切削刃をワークWの外周面に当接させながらエンドミルとワークとを相対的に移動させることにより行われる。エンドミル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、エンドミル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エンドミルが回転することにより切削が行われ、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。エンドミルによる端面加工は、代表的には、高回転数かつ低送り速度で行われる。エンドミルの回転数は、例えば25000rpm以上である。大きい直径(例えば、上記のような6mm以上)を有するエンドミルを高回転数で回転させて切削することにより、所定の面粗さSdrを有する端面が形成され得る。エンドミルの送り速度は、エンドミルの直径、回転数、所望の面粗さSdrに応じて変化し得る。エンドミルの送り速度は、例えば300mm/分~1000mm/分であり得る。エンドミルによる端面加工は、エンドミル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。
ねじれやすり(および必要に応じてエンドミル)による端面加工の前に、粗加工が行われてもよい。粗加工は、代表的にはエンドミルを用いて行われ得る。粗加工の条件は、エンドミルによる端面加工に関して上で説明したとおりである。粗加工は、代表的には、ワークの外周面全周に行われ得る。粗加工が行われる場合には、上記のエンドミルによる端面加工は省略され得る。
1つの実施形態においては、ワークを構成する偏光板は、一方の側に表面保護フィルムが剥離可能に仮着され、もう一方の側に粘着剤層が配置され、該粘着剤層にセパレーターが剥離可能に仮着された状態とされている。この場合、好ましくは、ねじれやすり(および使用される場合はエンドミル)の切削カスの排出方向に表面保護フィルムが位置するようにして偏光板が重ねられて、ワークが形成され得る。すなわち、ねじれやすり(および使用される場合はエンドミル)が右刃右ねじれおよび左刃左ねじれである場合には、表面保護フィルムが上側に位置するようにして偏光板が重ねられて、ワークが形成され得;ねじれやすり(および使用される場合はエンドミル)が右刃左ねじれおよび左刃右ねじれである場合には、表面保護フィルムが下側に位置するようにして偏光板が重ねられて、ワークが形成され得る。このような構成であれば、表面保護フィルムの浮きを抑制することができる。その結果、優れた外観品位を維持することができる。なお、右刃とは、上側(シャンク側)から見て時計回りに回転したときに切削可能な構成をいい;左刃とは、上側(シャンク側)から見て反時計回りに回転したときに切削可能な構成をいう。さらに、右ねじれとは、刃先が側方からみて右斜め上方向に延びる構成をいい;左ねじれとは、刃先が側方からみて左斜め上方向に延びる構成をいう。右刃右ねじれおよび左刃左ねじれは、切削カスの排出方向が上方であり;右刃左ねじれおよび左刃右ねじれは、切削カスの排出方向が下方である。
本発明の実施形態においては、ねじれやすりによる端面加工を行うことにより、棒やすりによる端面加工に比べて、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。ねじれやすりは、棒やすりに比べて加工終盤の目詰まりが顕著に抑制されるからであると推定される。差「Sdr(S)-Sdr(E)」は、代表的には3%以下であり、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。例えば図6(a)および図6(b)に示す例においては、Sdr(S)は、偏光板の外縁を規定する互いに対向する一対の辺のうち加工開始地点「S」を含む一辺における偏光子端面の面粗さであり;Sdr(S)は、偏光板の外縁を規定する互いに対向する一対の辺のうち加工終了地点「E」を含む一辺における偏光子端面の面粗さである。端面加工を外周面全体に行う場合には、加工開始地点「S」を含む一辺における偏光子端面の面粗さをSdr(S)とし、加工開始地点「S」を含む一辺に対向する一辺における偏光子端面の面粗さをSdr(E)とすることができる。なお、ねじれやすりによる端面加工によれば、偏光子端面のSdrは外周(外縁)全体にわたって実質的に同一となる。
B.偏光板
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。
本発明の実施形態においては、上記A-2項で説明したとおり、偏光子10端面の面粗さ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%以上である。Sdrの上限は、上記のとおり例えば40%であり得る。面粗さSdr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(代表的には、温度変化が激しい環境下)であってもクラック発生が抑制された偏光板を得ることができる。本発明の実施形態においては、さらに、偏光板の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偏光子端面のSdr(S)ともう一辺における偏光子端面の面粗さSdr(E)とは、代表的には下記の関係を満足する。
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。
偏光板は、1つの実施形態においては、偏光子端面近傍に偏光解消領域が形成されている。偏光解消領域は、偏光子端面から面方向内方に、好ましくは8μm~500μmまでの位置に形成されている。偏光解消領域は、偏光子端面から面方向内方に、より好ましくは35μm以上、さらに好ましくは50μm以上、特に好ましくは70μm以上の位置まで形成されている。一方、偏光解消領域は、偏光子端面から面方向内方に、より好ましくは400μm以下、さらに好ましくは250μm以下、さらに好ましくは110μm以下の位置まで形成されている。偏光子端面から面方向内方の8μm以上(より好ましくは35μm以上)の位置まで偏光解消領域を形成することにより、過酷な環境下における偏光子のクラックをさらに抑制することができる。一方、偏光解消領域の形成される位置が偏光子端面から面方向内方500μmまでであれば、偏光板を画像表示装置に適用した場合に表示特性に実質的な悪影響を与えることはない。このような偏光解消領域が形成されることによる効果は、上記所定の面粗さSdrを実現するために偏光子端面を荒らした結果得られた知見であり、予期せぬ優れた効果である。
偏光板は、例えば、-40℃で30分間保持した後85℃で30分間保持することを100サイクル繰り返すヒートショック試験において発生するクラックの平均長さが、好ましくは400μm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150μm以下である。当該クラックの平均長さは小さいほど好ましく、例えばゼロであり得る。言うまでもなくクラック自体が発生しないことが好ましいが、仮にクラックが発生した場合、短いクラックが多数発生するよりも所定長さ以上のクラックが所定割合発生するほうが、偏光板全体の割れ、欠け等に至る場合が多い。理論的には明らかではないが、本発明の実施形態によれば、偏光子端面の面粗さSdrを所定値以上とすることにより、クラック自体の発生を抑制し、仮にクラックが発生した場合でも所定長さ以上のクラックの割合を小さくして平均長さを上記範囲とすることができる。その結果、偏光板全体の割れ、欠け等を抑制することができる。
偏光板は、長辺の長さが好ましくは200mm以上であり、より好ましくは250mm以上である。長辺の長さの上限は特に限定されないが、例えば2000mm以下であり、また例えば1500mm以下であり、また例えば1000mm以下である。本明細書において「偏光板の長辺」とは、偏光板が矩形の場合には文字通り長辺を意味し、例えば楕円形の場合には長径を意味し、不定形状(例えば、自動車のメーターパネルに対応した形状)の場合には最長部分の長さを意味する。偏光板が矩形である場合、短辺の長さは、好ましくは50mm以上であり、より好ましくは100mm以上である。短辺の長さの上限は特に限定されないが、例えば1500mm以下であり、また例えば1000mm以下であり、また例えば500mm以下である。本発明者らは、所定サイズ以上の偏光板においてヒートショック試験時にクラックが発生しやすいことを発見し、本発明の実施形態の構成により当該課題を解決した。
1つの実施形態においては、偏光板は、上記A-2-3項で説明したとおり(図6(a)および図6(b)に示すように)、矩形以外の異形を有する。異形の形状としては、上記のとおり、外周面(外縁)に形成され得る任意の適切な形状(例えば、面取り形状、平面視した場合に凹部となる形状)が挙げられる。偏光板において、このような異形(異形加工部)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、そのようなクラックを抑制することができる。偏光板は、ねじれやすりによる端面加工で外周面(外縁)に形成された異形に加えて、任意の適切な位置に例えば貫通穴を有していてもよい。
偏光板は、上記のとおり、ヒートショック試験のような過酷な環境下(代表的には、温度変化が激しい環境下)であってもクラック発生が抑制されている。したがって、偏光板は、過酷な環境に置かれやすい車載用途の画像表示装置に好適に用いられ得る。なお、上の記載は、偏光板が車載用途以外の用途に用いられることを妨げるものではないことが明らかである。
B-2.偏光子
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。
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、ポリビニルアルコール(PVA)系フィルム、部分ホルマール化PVA系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質による染色処理および延伸処理が施されたもの、PVAの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。好ましくは、光学特性に優れることから、PVA系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた偏光子が用いられる。
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、好ましくは、樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂層を形成する。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。加えて、本実施形態においては、好ましくは、積層体は、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に2%以上収縮させる乾燥収縮処理に供される。代表的には、本実施形態の製造方法は、積層体に、空中補助延伸処理と染色処理と水中延伸処理と乾燥収縮処理とをこの順に施すことを含む。補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にPVAを塗布する場合でも、PVAの結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にPVAの配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、PVAの配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。さらに、PVA系樹脂層を液体に浸漬した場合において、PVA系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる偏光子の光学特性を向上し得る。さらに、乾燥収縮処理により積層体を幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。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。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
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1μm~15μmであり、さらに好ましくは3μm~12μmであり、特に好ましくは3μm~10μmである。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。
偏光子は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、好ましくは41.5%~46.0%であり、より好ましくは43.0%~46.0%であり、さらに好ましくは44.5%~46.0%である。偏光子の偏光度は、好ましくは97.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。
B-3.保護層
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。
偏光板が視認側偏光板として用いられる場合、外側保護層には、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、外側保護層には、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。このような処理を施すことにより、偏光サングラス等の偏光レンズを介して表示画面を視認した場合でも、優れた視認性を実現することができる。したがって、偏光板および位相差層付偏光板は、屋外で用いられ得る画像表示装置にも好適に適用され得る。
外側保護層の厚みは、好ましくは10μm~50μm、より好ましくは15μm~35μmである。なお、表面処理が施されている場合、外側保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
内側保護層(存在する場合)は、1つの実施形態においては、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。別の保護層の厚みは、好ましくは5μm~80μm、より好ましくは10μm~40μm、さらに好ましくは10μm~30μmである。本発明の実施形態においては、内側保護層は好ましくは省略され得る。
C.位相差層付偏光板
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。
位相差層付偏光板は、その他の光学機能層をさらに含んでいてもよい。位相差層付偏光板に設けられ得る光学機能層の種類、特性、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、導電層または導電層付等方性基材をさらに有していてもよい。導電層または導電層付等方性基材が設けられる場合、位相差層付偏光板は、画像表示パネルと偏光板との間にタッチセンサが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置に適用され得る。
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。各特性の測定方法は以下の通りである。なお、特に明記しない限り、実施例および比較例における「部」および「%」は重量基準である。
(1)厚み
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。
[実施例1]
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。
2.位相差層付偏光板の作製
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。
3.端面加工
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。
[実施例2~23]
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。
[比較例1]
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。
Figure 0007203879000001
なお、表中の「←」は、左の欄と同じ値であることを示し、「↓」は上の欄と同じであることを示している。
[実施例24]
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25]
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。
[参考例1]
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。
[参考例2]
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。
Figure 0007203879000002
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、ヒートショック試験後のクラックが許容可能に抑制されている。さらに、比較例に比べて、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)との差が小さくなっている。比較例は、当該差が大きくなることにより、Sdr(E)が本発明の実施形態の要件を満たさなくなることがわかる。加えて、実施例11、18および23から、みねうち加工を行うことにより、ねじりやすりが逃げ角を有していてもクラックを良好に抑制できることがわかる。表2から明らかなように、SPVを上側にして切削加工を行うことにより、浮きが抑制されることがわかる。
本発明の実施形態による偏光板は、画像表示装置に用いられ、特に、過酷な環境に置かれやすい車載用途の画像表示装置に好適に用いられ得る。
W ワーク
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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