JP7509823B2 - 偏光板、偏光板の製造方法、位相差層付偏光板、ならびに、該偏光板または該位相差層付偏光板を含む画像表示装置 - Google Patents
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Description
1つの実施形態においては、上記面粗さSdrは20%以上である。
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、長辺の長さが200mm以上である。
1つの実施形態においては、上記偏光板は、矩形以外の異形を有する。1つの実施形態においては、上記異形は、貫通穴、V字ノッチ、U字ノッチ、平面視した場合に船形に近似した形状の凹部、平面視した場合に矩形の凹部、平面視した場合にバスタブ形状に近似したR形状の凹部、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
1つの実施形態においては、上記偏光子端面から面方向内方の8μm~500μmまでの位置に偏光解消領域が形成されている。
1つの実施形態においては、上記偏光板は、-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400μm以下である。
本発明の別の局面によれば、位相差層付偏光板が提供される。当該位相差層付偏光板は、上記の偏光板と位相差層とを含み、該位相差層は、上記偏光子の上記保護層が配置された側と反対側に配置されている。
本発明のさらに別の局面によれば、画像表示装置が提供される。当該画像表示装置は、上記の偏光板または上記の位相差層付偏光板を含む。
本発明のさらに別の局面によれば、偏光板の製造方法が提供される。当該製造方法は、偏光板を複数枚重ねてワークを形成すること;および、エンドミル、やすり刃、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される1つを用いて該ワークの外周面を荒らし、該偏光板の偏光子端面のISO 25178による面粗さSdrを12%以上とすること、を含む。
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(図示例では視認側)に配置された保護層(視認側保護層)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。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。
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。
視認側保護層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、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。
B-1.位相差層付偏光板の全体構成
上記A項の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。したがって、本発明の実施形態は、位相差層付偏光板も包含する。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。
第1の位相差層121は、上記のとおり、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プレートである。このような位相差層を設けることにより、画像表示装置(特に、IPSモードの液晶表示装置)における斜め方向のコントラストを向上させることができる。
第2の位相差層122は、上記のとおり、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プレートである。このような位相差層を設けることにより、偏光子の吸収軸を好適に補償し、画像表示装置(特に、IPSモードの液晶表示装置)の斜め方向の黒輝度を十分に小さくすることができる。その結果、斜め方向のコントラストを向上させることができる。また、斜め方向のカラーシフトを低減し得る。
上記偏光板または位相差層付偏光板は、画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明の実施形態は、そのような偏光板または位相差層付偏光板を含む画像表示装置を包含する。画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、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)が挙げられる。本発明の実施形態による画像表示装置は、その視認側に上記A項に記載の偏光板またはB項に記載の位相差層付偏光板を備える。位相差層付偏光板は、位相差層が画像表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル、無機ELセル)側となるように(偏光子が視認側となるように)積層されている。画像表示装置は、例えばIPSモードの液晶表示装置であり得る。画像表示装置は、好ましくは、矩形以外の異形を有する。このような画像表示装置において、本発明の実施形態による効果が顕著である。異形を有する画像表示装置の具体例としては、自動車のメーターパネル、カーナビゲーションシステムが挙げられる。
以下、偏光板の製造方法の代表例を説明する。当該製造方法が位相差層付偏光板にも適用されることは言うまでもない。
まず、ワークを形成する。図7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7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。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、上記所定の面粗さSdr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。端面加工は、代表的には、エンドミルおよび/またはやすり刃を用いて行われる。以下、端面加工に用いられ得るエンドミルおよびやすり刃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。
エンドミル60は、代表的には、図7および図8に示すようにねじれ刃を有する。ねじれ刃を有するエンドミルを用いることにより、面粗さSdrを大きくすることができる。ねじれ刃を有するエンドミル60は、図8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°~40°であり、より好ましくは20°~30°である。すくい角は、好ましくは15°~25°であり、逃げ角は、好ましくは25°~35°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、上記のとおり、例えば6mm以上である。エンドミルの切削刃の有効長さは、例えば10mm~60mmである。なお、本明細書において「エンドミルの直径」とは、回転軸61から刃先62aまでの距離を2倍したものをいう。
やすり刃は、いわゆる回転砥石であり得る。やすり刃70は、代表的には図9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71と、回転軸71を中心として回転する本体の表面に設けられたやすり部72と、を有する。やすり部72は、代表的にはダイヤモンド粒子を含む。やすり刃の直径(外径)は、例えば2mm~12mmであり得る。やすり刃の有効長さ(図示例のやすり部72の長さL)は、例えば10mm~100mmであり得る。図10は、やすり部72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72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72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。
D-2-3-1.エンドミルによる加工
端面加工は、1つの実施形態においては、エンドミルの切削刃をワークWの外周面に当接させることにより行われる。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。エンドミルの回転数は、上記のとおり、例えば25000rpm以上である。大きい直径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。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。
端面加工は、別の実施形態においては、やすり刃のやすり部をワークWの外周面に当接させることにより行われる。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。やすり刃の回転数は、例えば800rpm~20000rpmであり、好ましくは1000rpm~15000rpmであり、より4000rpm~12000rpmである。やすり刃の送り速度は、やすり刃の直径、回転数、所望の面粗さSdrに応じて変化し得る。やすり刃の送り速度は、例えば300mm/分~1000mm/分であり得る。端面加工は、やすり刃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。
端面加工は、さらに別の実施形態においては、エンドミルによる加工とやすり刃による加工とを組み合わせて行われる。本実施形態による端面加工は、例えば、エンドミルによる粗削り加工とやすり刃による仕上げ加工とを含む。このような2段階の端面加工は、特に、異形を有する偏光板に有用である。例えば、偏光板の外縁の異形を端面加工する場合には、原反から偏光板を打ち抜き刃で所定形状に打ち抜き、当該打ち抜いた偏光板をエンドミル等による切削手段で粗削り加工し、やすり刃で仕上げ加工する。エンドミル等で切削加工することにより、打ち抜き時に発生したクラック(特に、異形加工部のクラック)を取り除くことができる。やすり刃の加工は、代表的には外周1周の周回で行われる。やすり刃の加工による削り量は、例えば10μm~30μmである。また例えば、偏光板の貫通孔を端面加工する場合には、エンドミルで下穴を形成し、次いでエンドミルで下穴を所望の大きさまで広げ、広げた孔をやすり刃で仕上げ加工する。やすり刃の加工は、上記と同様に、代表的には外周1周の周回で行われ、その削り量は例えば10μm~30μmである。
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、比較例および参考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。
(3)偏光解消領域
実施例1、4および8~12で得られた偏光板と標準偏光板とをクロスニコルの状態に配置し、色抜け状態を顕微鏡により調べた。具体的には、偏光子端部からの色抜けの大きさ(色抜け量:μm)を測定した。顕微鏡としてOlympus社製、MX61Lを用い、倍率10倍で撮影した画像から色抜け量を測定した。当該色抜け量を偏光解消領域の大きさとした。
(4)クラック
実施例、比較例および参考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100サイクル繰り返すヒートショック試験に供し、試験後のクラックの発生状態を光学顕微鏡(倍率5倍)により観察した。具体的には、クラックの発生個数および長さ(μm)を調べた。
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。
上記で得られた位相差層付偏光板を300mm×100mm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の端面を、エンドミルにより切削加工した。エンドミルの直径は10mm、回転数は25000rpm、送り速度は500mm/分であった。切削加工後の偏光子の端面のSdrは18%であった。端面加工した位相差層付偏光板を上記(3)の評価に供した。結果を表1に示す。
エンドミルの直径、回転数および送り速度を表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エンドミルにより切削加工した。切削加工後の偏光子の端面のSdrは表1に示すとおりであった。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と同様の位相差層付偏光板の端面をエンドミルで切削加工した後、やすり刃(回転砥石、#60)により1周切削加工した。回転砥石の回転数は1000rpm、送り速度は500mm/分であった。切削加工後の偏光子の端面のSdrは30%であった。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。
回転砥石の回転数および送り速度を表1に示すように変更したこと以外は実施例6と同様にして、位相差層付偏光板の端面をエンドミルで切削加工した後、回転砥石により1周切削加工した。切削加工後の偏光子の端面のSdrは表1に示すとおりであった。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と同様の位相差層付偏光板の端面をエンドミルで切削加工した後、やすり刃(回転砥石、#400)により1周切削加工した。回転砥石の回転数は1000rpm、送り速度は500mm/分であった。切削加工後の偏光子の端面のSdrは15%であった。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。
回転砥石の回転数を表1に示すように変更したこと以外は実施例8と同様にして、位相差層付偏光板の端面を回転砥石により切削加工した。切削加工後の偏光子の端面のSdrは表1に示すとおりであった。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と同様の位相差層付偏光板の端面をエンドミルで切削加工した後、やすり刃(回転砥石、#1000)により1周切削加工した。回転砥石の回転数は8000rpm、送り速度は500mm/分であった。切削加工後の偏光子の端面のSdrは14%であった。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。
20 保護層
100 偏光板
120 位相差層
121 第1の位相差層
122 第2の位相差層
200 位相差層付偏光板
Claims (6)
- 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、
該偏光子端面のISO 25178による面粗さSdrが15%以上40%以下であり、
該偏光子端面から面方向内方の8μm~130μmまでの位置に偏光解消領域が形成されている、
偏光板。 - 矩形以外の異形を有する、請求項1に記載の偏光板。
- 前記異形が、貫通穴、V字ノッチ、U字ノッチ、平面視した場合に船形に近似した形状の凹部、平面視した場合に矩形の凹部、平面視した場合にバスタブ形状に近似したR形状の凹部、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項2に記載の偏光板。
- 請求項1から3のいずれかに記載の偏光板と、位相差層と、を含み、
該位相差層が、前記偏光子の前記保護層が配置された側と反対側に配置されている、位相差層付偏光板。 - 請求項1から3のいずれかに記載の偏光板または請求項4に記載の位相差層付偏光板を備える、画像表示装置。
- 偏光板を複数枚重ねてワークを形成すること、および、
回転砥石、あるいは、エンドミルによる粗削り加工と回転砥石による仕上げ加工との組み合わせを用いて該ワークの外周面を荒らすことにより、該偏光板の偏光子端面のISO 25178による面粗さSdrを15%以上40%以下とするとともに、該偏光子端面から面方向内方の8μm~130μmまでの位置に偏光解消領域を形成すること、
を含む、偏光板の製造方法。
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