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

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 Download PDF

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Description

本発明は、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は12%以上である。
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。
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(すなわち、偏光子端面を所定の度合い以上に荒らすことにより)、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実現することができる。
本発明の1つの実施形態による偏光板の概略断面図である。 本発明の実施形態による偏光板における異形または異形加工部の一例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による偏光板における異形または異形加工部の変形例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による偏光板における異形または異形加工部のさらなる変形例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態による偏光板における異形または異形加工部のさらなる変形例を説明する概略平面図である。 本発明の1つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。 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。 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やすり刃の構造を説明するための概略図である。 図9のやすり刃の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。
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
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。
本発明の実施形態においては、偏光子10端面の面粗さSdrは12%以上であり、好ましくは14%以上であり、より好ましくは20%以上であり、さらに好ましくは25%以上であり、特に好ましくは30%以上である。面粗さSdrは、例えば98%以下であり得る。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。より詳細には、このような面粗さSdrを有する端面は、所定の度合い以上に荒らされていることを意味する。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、当該クラックの抑制について試行錯誤した結果、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の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の実施形態によれば、当然に、所定サイズ以下の偏光板においてもクラックを抑制することができる。通常、偏光子(偏光板)の端面は表面が平滑となるよう仕上げ加工(切削加工)されるところ、本発明の実施形態によれば、当業界の技術常識とは逆方向の技術的思想により、過酷な環境下における偏光子のクラックを抑制することができる。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。
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。
上記のような面粗さSdrを有する端面は、任意の適切な方法により形成され得る。形成方法の具体例としては、やすり刃による摩擦または切削、エンドミルによる切削が挙げられる。やすり刃は、例えば回転砥石であり得る。やすり刃の番手は、例えば#60以上であり得、好ましくは#100以上であり、より好ましくは#200以上である。やすり刃の番手は、例えば#2000以下であり得、好ましくは#1200以下であり、より好ましくは#800以下である。やすり刃は、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#200~#800の範囲が好ましく、#250~#550の範囲がより好ましい。番手は、ダイヤモンド粒子の大きさ等により調整できる。さらに、やすり刃で切削することにより、偏光解消領域が良好に形成され得る。やすり刃を粗くする又は回転数(rpm)を速くすることにより、上記の偏光解消領域が良好に形成され得る。エンドミルは、径が大きいほど好ましい。エンドミルの直径は、例えば6mm以上であり、また例えば10mm以上であり得る。エンドミル切削におけるエンドミルの回転数は、エンドミルの直径に応じて変化し得る。エンドミルの回転数は、例えば25000rpm以上であり、また例えば30000rpm以上であり、また例えば35000rpm以上であり得る。
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、後述の図4または図5に示すような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、上記のとおり、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、矩形以外の異形を有する。本明細書において「矩形以外の異形を有する」とは、偏光板の平面視形状が矩形以外の形状を有することをいう。異形は、代表的には、異形加工された異形加工部である。したがって、「矩形以外の異形を有する偏光板」(以下、「異形偏光板」と称する場合がある)は、異形偏光板全体(すなわち、偏光板の平面視形状を規定する外縁)が矩形以外である場合のみならず、矩形の偏光板の外縁から内方に離間した部分に異形加工部が形成されている場合も包含する。偏光板において、このような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。
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、隅部をR形状に面取りしたもの、貫通穴、平面視した場合に凹部となる切削加工部が挙げられる。凹部の代表例としては、船形に近似した形状、矩形、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(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(R形状を含む)をなす部位を含む。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。貫通穴は、図3に示すように、矩形状の偏光板の長手方向端部の略中央部に設けられてもよく、長手方向端部の所定の位置に設けられてもよく、偏光板の隅部に設けられてもよく;図示していないが、矩形状の偏光板の短手方向端部に設けられてもよく;図4または図5に示すように、異形偏光板の中央部に設けられてもよい。図3に示すように、貫通穴を複数設けてもよい。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。例えば、図2の異形偏光板の任意の位置に貫通穴を形成してもよく;図4または図5の異形偏光板の外縁の任意の適切な位置にV字ノッチおよび/またはU字ノッチを形成してもよい。上記のような面粗さSdrを有する端面とは、矩形部分の端面であってもよいし、異形(異形加工部)の端面であってもよい。
異形(異形加工部)は、任意の適切な方法により形成され得る。形成方法の具体例としては、エンドミルによる切削、トムソン刃やピナクル(登録商標)刃等の打ち抜き刃による打ち抜き、レーザー光照射による切断が挙げられる。これらの方法は組み合わせてもよい。
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。さらに、偏光板が異形を有する場合には、このような異形偏光板は、代表的には、自動車のメーターパネル、ナビゲーションシステム等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。
A-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。
A-3.保護層
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。
視認側保護層には、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、視認側保護層には、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。
視認側保護層の厚みは、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、視認側保護層の厚みは、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。
B.位相差層付偏光板
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。
図6は、本発明の1つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。図示例の位相差層付偏光板200は、上記A項に記載の偏光板100と位相差層120とを含む。図示例においては、位相差層120は、偏光板100側から順に第1の位相差層121と第2の位相差層122とを含む。図示例においては、第1の位相差層121は、代表的には、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;第2の位相差層122は、代表的には、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。
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(いずれも図示せず)。導電層または導電層付等方性基材は、代表的には、第2の位相差層122の外側(偏光板100と反対側)に設けられる。導電層または導電層付等方性基材は、代表的には、必要に応じて設けられる任意の層であり、省略されてもよい。なお、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、画像表示セル(例えば、有機ELセル)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。
位相差層付偏光板は、枚葉状であってもよく長尺状であってもよい。本明細書において「長尺状」とは、幅に対して長さが十分に長い細長形状を意味し、例えば、幅に対して長さが10倍以上、好ましくは20倍以上の細長形状を含む。長尺状の位相差層付偏光板は、ロール状に巻回可能である。
B-2.第1の位相差層
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1の位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは80nm~135nmであり、より好ましくは90nm~130nmであり、さらに好ましくは95nm~110nmである。面内位相差がこのような範囲であれば、斜め方向のコントラスト向上に加えて、正面コントラストも高くすることができる。
第1の位相差層の厚み方向位相差Rth(550)は、好ましくは110nm~160nmであり、より好ましくは130nm~150nmであり、さらに好ましくは135nm~140nmである。厚み方向位相差がこのような範囲であれば、上記のとおり液晶表示装置の斜め方向のコントラストを向上させることができる。
第1の位相差層のNz係数は、好ましくは1.20~1.90であり、より好ましくは1.25~1.50であり、さらに好ましくは1.28~1.40である。Nz係数がこのような範囲であれば、上記のとおり液晶表示装置の斜め方向のコントラストを向上させることができる。
1つの実施形態においては、第1の位相差層は、樹脂フィルムを延伸処理することにより形成され得る。具体的には、樹脂の種類、延伸条件(例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向)、延伸方法等を適切に選択することにより、上記所望の光学特性(例えば、屈折率特性、厚み方向の屈折率)を有する第1の位相差層が得られ得る。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。具体例としては、シクロオレフィン系樹脂(例えば、ノルボルネン系樹脂)、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂が挙げられる。
延伸方法としては、例えば、横一軸延伸、固定端二軸延伸、逐次二軸延伸が挙げられる。延伸温度は、好ましくは135℃~165℃、さらに好ましくは140℃~160℃である。延伸倍率は、好ましくは1.2倍~3.2倍、さらに好ましくは1.3倍~3.1倍である。
第1の位相差層が樹脂フィルムを延伸することにより形成される場合、その厚みは、好ましくは10μm~50μm、より好ましくは15μm~40μm、さらに好ましくは15μm~30μmである。
別の実施形態においては、第1の位相差層は、非液晶性ポリマーの塗工膜から形成され得る。非液晶性ポリマーの具体例としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、高透明性、高配向性、高延伸性であることから、ポリイミドが特に好ましい。この実施形態においては、第1の位相差層は、代表的には、基材フィルムに上記非液晶ポリマーの溶液を塗工して、溶媒を除去することにより形成され得る。当該形成方法において、好ましくは、光学的二軸性(nx>ny>nz)を付与するための処理(例えば、延伸処理)が行われる。このような処理を行うことにより、面内に屈折率の差(nx>ny)を確実に付与し得る。基材フィルム上に形成された第1の位相差層は、代表的には、偏光板に転写され得る。なお、上記ポリイミドの具体例および位相差層の形成方法の具体例としては、特開2004-46065号公報に記載のポリマーおよび光学補償フィルムの製造方法が挙げられる。この場合、第1の位相差層の厚みは、好ましくは0.1μm~10μm、より好ましくは0.1μm~8μm、さらに好ましくは0.1μm~5μmである。
B-3.第2の位相差層
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。
第2の位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは25nm~55nmであり、より好ましくは30nm~50nmであり、さらに好ましくは35nm~45nmである。面内位相差がこのような範囲であれば、斜め方向のコントラスト向上に加えて、正面コントラストも高くすることができる。
第2の位相差層の厚み方向位相差Rth(550)は、好ましくは-105nm~-65nmであり、より好ましくは-100nm~-75nmであり、さらに好ましくは-90nm~-85nmである。厚み方向位相差がこのような範囲であれば、上記のとおり液晶表示装置の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の位相差層のNz係数は、好ましくは-4.2~-1.5であり、より好ましくは-3.0~-2.1であり、さらに好ましくは-2.8~-2.4である。Nz係数がこのような範囲であれば、上記のとおり液晶表示装置の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の位相差層は、代表的には樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムの材料としては、代表的には負の複屈折を有する樹脂材料が挙げられる。樹脂材料の具体例としては、変性ポリオレフィン系樹脂、フマル酸エステル系樹脂、マレイミド系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が挙げられる。
第2の位相差層の厚みは、好ましくは1μm~50μmであり、より好ましくは5μm~15μmである。
C.画像表示装置
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。
D.偏光板の製造方法
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。
D-1.ワークの形成
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。
D-2.端面加工
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。
D-2-1.エンドミルの構成
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。
D-2-2.やすり刃の構成
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.端面加工の具体的手順
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。
D-2-3-2.やすり刃による加工
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。
D-2-3-3.エンドミルとやすり刃との組み合わせによる加工
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。
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、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。
[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。
3.端面加工
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。
[実施例2~5および比較例1]
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6]
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。
[実施例7および比較例2]
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8]
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。
[実施例9~12]
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13]
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。
表1において、最上段の欄(評価項目の欄)における例えば「1」は、長さが1μm以下のクラックを表し;例えば「500」は長さが400μmより大きく500μm以下のクラックを表す。また、例えば「100」の項目における実施例1の「10」は、長さが1μmより大きく100μm以下のクラックが10個認められたことを意味する。
Figure 0007509823000001
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抑制されている。さらに、参考例から明らかなように、クラックは所定サイズ以上の偏光板および位相差層付偏光板に特有の課題であり、いわゆるスマートフォンサイズの偏光板および位相差層付偏光板においてはそのような課題は発生しないことがわかる。
本発明の偏光板は、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。このような画像表示装置としては、自動車のメーターパネル、ナビゲーションシステムが挙げられる。
10 偏光子
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)

  1. 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。
  2. 矩形以外の異形を有する、請求項1に記載の偏光板。
  3. 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、請求項に記載の偏光板。
  4. 請求項1から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。
  5. 請求項1からのいずれかに記載の偏光板または請求項に記載の位相差層付偏光板を備える、画像表示装置。
  6. 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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