JP2019211799A - 偏光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた偏光板を提供すること。
【解決手段】本発明の偏光板の製造方法は、偏光子１１と、偏光子１１の少なくとも片側に配置された保護フィルム２１，２２とを有する偏光フィルム積層体１０を準備すること、偏光フィルム積層体１０を収縮させること、および、収縮させた偏光フィルム積層体を切断することを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光板の製造方法に関する。

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、偏光子を９５℃以上の温度で熱処理し、熱処理された偏光子に保護フィルムを積層して偏光板を得る方法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。

特開平０７−３３３４２５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。

本発明の偏光板の製造方法は、偏光子と、この偏光子の少なくとも片側に配置された保護フィルムとを有する偏光フィルム積層体を準備すること、偏光フィルム積層体を収縮させること、および、収縮させた偏光フィルム積層体を切断することを含む。
１つの実施形態においては、上記偏光子の透過軸方向に、上記偏光フィルム積層体を０．２％以上収縮させる。
１つの実施形態においては、上記切断は、貫通穴、外縁が面方向内方に凸の略Ｖ字形状をなす部位、外縁が面方向内方に凸のアール状をなす部位、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つを形成することを含む。

本発明によれば、偏光子と保護フィルムとを積層して得られた偏光フィルム積層体を収縮させることにより、耐久性に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フィルム積層体の断面図である。 本発明の１つの実施形態による偏光板の平面図である。 （ａ）はヒートサイクル試験後の実施例１の偏光板の貫通穴周辺を示す写真であり、（ｂ）はヒートサイクル試験後の実施例２の偏光板の貫通穴周辺を示す写真であり、（ｃ）はヒートサイクル試験後の実施例３の偏光板の貫通穴周辺を示す写真であり、（ｄ）はヒートサイクル試験後の比較例１の偏光板の貫通穴周辺を示す写真である。 （ａ）はヒートサイクル試験後の実施例１の試験用サンプルの透過軸方向に沿った偏光板端辺周辺の状態を示し、（ｂ）は吸収軸方向に沿った偏光板端辺周辺の状態を示す。 （ａ）はヒートサイクル試験後の比較例１の試験用サンプルの透過軸方向に沿った偏光板端辺周辺の状態を示し、（ｂ）は吸収軸方向に沿った偏光板端辺周辺の状態を示す。

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。

本発明の偏光板の製造方法は、偏光子とこの偏光子の少なくとも片側に配置された保護フィルムとを有する偏光フィルム積層体を準備すること、および、偏光フィルム積層体を収縮させることを含む。

Ａ．偏光フィルム積層体
図１は、本発明の１つの実施形態による偏光フィルム積層体の断面図である。偏光フィルム積層体１０は、偏光子１１と、偏光子１１の片側に配置された第１の保護フィルム２１と、偏光子１１のもう片側に配置された第２の保護フィルム２２とを有する。図示しないが、保護フィルム２１，２２は、代表的には、偏光子１１の表面に、接着剤層を介して貼り合わされている。本図示例では、偏光子の両側に保護フィルムが配置されているが、片側にのみ保護フィルムが配置されていてもよい。

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、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４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、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４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、ＪＩＳ Ｚ８７０１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。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。延伸処理における延伸方向は、得られる偏光子の吸収軸方向に相当し得る。透過軸方向は、吸収軸方向に対して直交し得る。１つの実施形態においては、長尺状の樹脂フィルムをその長手方向に搬送しながらこの搬送方向（ＭＤ）に延伸する。この場合、得られる偏光子の吸収軸方向は長手方向（ＭＤ）となり、透過軸方向は幅方向（ＴＤ）となり得る。

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。また、保護フィルムは位相差フィルムとして機能してもよい。なお、図示例のように、偏光子の両側にそれぞれ保護フィルムが配置される場合、両者の構成（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。

Ａ−３．その他
保護フィルムの貼り合わせに用いられる接着剤としては、任意の適切な接着剤が採用され得る。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．収縮
上記偏光フィルム積層体を収縮させる。偏光フィルム積層体を収縮させることにより、耐久性に優れた偏光板を得ることができる。具体的には、収縮した偏光板は、外部環境の変化による形状変化が非常に小さく、他の部材（例えば、液晶セル等のガラス基板）に粘着剤層を介して貼り合わされた際に、隣接する粘着剤層に与える影響が非常に小さい。そのため、外部環境の変化による粘着剤層の形状変化が抑制され、各部材間の応力（例えば、低温で粘着剤層の弾性率が増大したときに生じる応力）の発生を防止することができる。その結果、偏光板にクラックが発生することなく、偏光板は極めて優れた耐久性を有し得る。

収縮方法としては、代表的には、偏光フィルム積層体を加熱する方法が挙げられる。加熱温度は、例えば５０℃〜１２０℃、好ましくは７０℃〜９０℃である。このような範囲であれば、偏光フィルム積層体の光学特性（例えば、色相、透過率、偏光度）を確保しながら、効率的に収縮させることができる。加熱時間は、例えば１時間〜１００時間、好ましくは２時間以上、さらに好ましくは１０時間以上である。加熱は一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。また、加熱温度は、実質的に一定に保たれていてもよいし、連続的にまたは段階的に変化させてもよい。

収縮率は、例えば、偏光フィルム積層体に含まれる偏光子の透過軸方向において０．２％以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．３％以上である。一方、透過軸方向における収縮率は、例えば０．６％以下である。このような収縮率であれば、偏光フィルム積層体を十分なレベルにまで収縮させたと判断され得る。なお、偏光フィルム積層体は、透過軸方向よりも吸収軸方向により大きく収縮し得るため、収縮の初期段階では、見かけ上、偏光フィルム積層体の透過軸方向の寸法が一旦増加する場合がある。この場合、収縮が進むと、透過軸方向の寸法も収縮開始時（加熱開始時）の寸法から減少し得る。

偏光フィルム積層体の吸収軸方向における収縮率は、好ましくは０．３％以上、さらに好ましくは０．４％以上である。一方、吸収軸方向における収縮率は、例えば１．０％以下である。なお、収縮率は、下記式により求めることができる。
収縮率（％）＝｛１−（加熱後の寸法／加熱前の寸法））｝×１００

Ｃ．切断
本発明の偏光板は優れた耐久性を有することから、所望の形状に成形され得る。所望の形状への成形方法としては、代表的には、上記偏光フィルム積層体を切断（打ち抜き）する方法が挙げられる。切断は、偏光フィルム積層体の収縮前に行ってもよいし、収縮後に行ってもよい。なお、切断を収縮前に行っても収縮後に行っても、優れた耐久性が得られ得る。所望の形状への成形をより精密に行う観点では、収縮後に切断することが好ましい。

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、レーザー光を照射する方法、トムソン刃、ピクナル刃等の切断刃（打ち抜き型）を用いる方法が挙げられる。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、耐久性のさらなる向上に寄与し得る。切断刃を用いる場合であっても（初期クラックが発生していたとしても）、上記収縮により優れた耐久性が得られ得る。

上記レーザーとしては、偏光フィルム積層体（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。

Ｄ．偏光板
図２は、本発明の１つの実施形態による偏光板の平面図である。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。

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）、上記収縮による耐久性向上の効果が顕著に得られ得る。なお、各表示部の境界部４１，４２のような外縁が面方向内方に凸のＶ字形状（アール状を含む）をなす部位も、貫通穴の周縁と同様、クラックの起点となりやすい。

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。

本発明の偏光板は、例えば、粘着剤層を介して他の部材（例えば、液晶セル等のガラス基板）に貼り合わせられる。粘着剤層の厚みは、好ましくは４μｍ〜５０μｍである。粘着剤層を形成する粘着剤としては、アクリル系粘着剤が好ましく用いられる。

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。なお、寸法変化率は下記式により算出した値である。
寸法変化率（％）＝｛（加熱後の寸法／加熱前の寸法））−１｝×１００

［実施例１］
（偏光フィルム積層体シートの作製）
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）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フィルム積層体シートを得た。

得られた偏光フィルム積層体シートを、ＣＯ_２レーザー（波長：９．３５μｍ、出力：１５０Ｗ）を用いて切断し、外縁から５５ｍｍの部位に直径２ｍｍの貫通穴が形成された１１２ｍｍ×１１２ｍｍのサイズの切断片を得た。
得られた切断片を８５℃の雰囲気下に５０時間おき、偏光板を得た。加熱前後における吸収軸方向の寸法変化率は−０．７４％（収縮率は０．７４％）であり、透過軸方向の寸法変化率は−０．４４％（収縮率は０．４４％）であった。この加熱前後の寸法変化率は、別途、偏光フィルム積層体シートから１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズに切り出した切断片を用意し（この切断片には貫通穴は形成されていない）、切断片の角の位置を測定することにより求めた。ここで、切断片の切り出しは、対向する１組の辺が偏光子の透過軸方向に対応し、対向するもう１組の辺が偏光子の吸収軸方向に対応するように行った。

［実施例２］
得られた切断片を８５℃の雰囲気下に５時間おい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１と同様の方法で測定した加熱前後における吸収軸方向の寸法変化率は−０．４５％（収縮率は０．４５％）であり、透過軸方向の寸法変化率は−０．３７％（収縮率は０．３７％）であった。

［実施例３］
得られた切断片を８５℃の雰囲気下に２．５時間おい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１と同様の方法で測定した加熱前後における吸収軸方向の寸法変化率は−０．３４％（収縮率は０．３４％）であり、透過軸方向の寸法変化率は−０．２５％（収縮率は０．２５％）であった。

［実施例４］
切断片のサイズを５２ｍｍ×５２ｍｍとし、貫通穴を外縁から２５ｍｍ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］
切断片を加熱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］
切断片を加熱しなかったこと以外は実施例４と同様にして、偏光板を得た。

得られた偏光板の耐久性をヒートサイクル（ＨＳ）試験により評価した。具体的には、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、ＨＳ試験後の実施例１〜３および比較例１の偏光板の貫通穴周辺の光学顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ製、ＭＸ６１、倍率：５倍）による観察写真である。比較例１では目視ではっきりと視認できる程度のクラックが確認されるのに対し、実施例１ではクラック（マイクロクラックも含めて）の発生は認められない。実施例２，３では、目視ではっきりと視認できない程度のマイクロクラックが確認されるものの、比較例１に比べてクラックの発生は抑制されている。なお、クラックは延伸方向に沿って発生している。
実施例４では、実施例１と同様に、クラック（マイクロクラックも含めて）の発生は認められない。比較例１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るのに対し、比較例２ではクラック長は１２ｍｍである。

図４は実施例１のＨＳ試験後の試験用サンプルの偏光板端部の状態を示し、図５は比較例１のＨＳ試験前後の試験用サンプルの偏光板端部の状態を示す。比較例１では、偏光板をガラス板に貼り合わせる際に用いる粘着剤層がむきだしになった領域が形成されている。

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 偏光フィルム積層体
１１ 偏光子
２１，２２ 保護フィルム
１００ 偏光板

Claims (3)

1. 偏光子と、該偏光子の少なくとも片側に配置された保護フィルムとを有する偏光フィルム積層体を準備すること、
   前記偏光フィルム積層体を収縮させること、および
   前記収縮後の偏光フィルム積層体を切断すること
   を含む、偏光板の製造方法。
2. 前記偏光子の透過軸方向に、前記偏光フィルム積層体を０．２％以上収縮させる、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記切断が、貫通穴、外縁が面方向内方に凸の略Ｖ字形状をなす部位、外縁が面方向内方に凸のアール状をなす部位、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つを形成することを含む、請求項１または２に記載の製造方法。