(57)【要約】【課題】  従来のフライス盤によるフルバック切削加工をおこなった偏光板４０には、刃先が端面を切削した跡の、鋭い山と谷からなる平行な溝４６が多数存在する。温度変化により溝４６を起点として微小クラック４７が発生する。【解決手段】  本発明のレーザー裁断をおこなった偏光板１０の端面は、一度溶融したのち凝固しているので、なだらかな微小うねり１６しかないほぼ平坦な面となる。この面には微小クラックの引き金となるような応力集中部分がほとんどないので微小クラックが発生しにくい。【選択図】  図１
2009037228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光子と透明な一対の偏光子保護フィルムとを有し、上記一対の偏光子保護フィルムが接着剤層を介して上記偏光子の両主面にそれぞれ貼り合わされて積層され、外周端面の表面が、溶融したのち凝固して形成された面であることを特徴とする偏光板。
【請求項２】
上記端面の算術平均表面粗さＲａが、測定範囲を２０μｍ×２０μｍとしたとき、２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
上記端面の算術平均表面粗さＲａが、測定範囲を２０μｍ×２０μｍとしうねりを補正したとき、７０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の偏光板。
【請求項４】
上記一対の偏光子保護フィルムの少なくとも一方の透湿度が５ｇ／ｍ２・２４ｈ〜２００ｇ／ｍ２・２４ｈであることを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項５】
上記一対の偏光子保護フィルムのうちの少なくとも一方は透明なノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の偏光板。
【請求項６】
上記一対の偏光子保護フィルムのうちの少なくとも一方は透明なアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の偏光板。
【請求項７】
上記接着剤層の厚さは５０ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の偏光板。
【請求項８】
上記接着剤層はポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散されてなる接着剤層であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の偏光板。
【請求項９】
上記接着剤層はポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および金属化合物コロイドを含み、上記金属化合物コロイドは平均粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍの酸化アルミニウムコロイドであり、上記接着剤層中の上記酸化アルミニウムの重量比は、上記ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して酸化アルミニウム３０重量部〜１５０重量部であることを特徴とする請求項７に記載の偏光板。
【請求項１０】
上記外周端面がレーザーにより裁断加工されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶パネルに用いられる偏光板に関し、特に外周端面の表面構造に特徴のある偏光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は液晶パネルに用いられる従来の偏光板５０の一例の模式図である。偏光板５０は偏光子５１と透明な一対の偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂを接着剤層５３ａ、５３ｂを介して積層した多層板である。偏光子５１としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムにヨウ素錯体などの二色性色素を含有させた後、一方向に延伸したフィルムが広く用いられている。一方向の延伸によりポリビニルアルコール分子と共に二色性色素が延伸方向に配向し、偏光機能を有するようになる。しかしポリビニルアルコール系フィルムはフィルム自体の機械的強度が弱く、また延伸したポリビニルアルコール系フィルムは収縮しやすく、さらに空気中の水分を吸収して変形しやすい。そのため偏光子５１を単独で偏光板として用いるのは困難である。
【０００３】
そこで偏光子５１の両側に接着剤層５３ａ、５３ｂを介して偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂを貼り合わせ、機械的強度、耐湿性を強化した後、偏光板５０として使用する。偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂとしては透明なトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）系樹脂からなる偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂが広く用いられている。また接着剤層５３ａ、５３ｂとしてはポリビニルアルコール水溶液に架橋剤を混合した接着剤層５３ａ、５３ｂが広く用いられている。偏光子５１の厚さは６０μｍ程度、偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂの厚さは８０μｍ程度、接着剤層５３ａ、５３ｂの厚さは１００ｎｍ程度である。
【０００４】
したがって従来の代表的な偏光板５０の構成は、透明なトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム５２ａ（厚さ８０μｍ）／ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層５３ａ（厚さ１００ｎｍ）／偏光子５１（厚さ６０μｍ）／ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層５３ｂ（厚さ１００ｎｍ）／透明なトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム５２ｂ（厚さ８０μｍ）からなる。
【０００５】
一般に偏光板の原反は液晶パネルよりも長尺につくられる。そのような長尺の偏光板原反から液晶パネルサイズの矩形の偏光板が切り出される。例えば従来の偏光板５０の場合、打ち抜き用刃型を用いて偏光板の原反から液晶パネルサイズの偏光板５０を切り出していた。
【０００６】
ところが打ち抜き用刃型による切り出しをおこなうと、偏光板５０の裁断された端面にひげ状のフィルム破断片が生じることがある。このようなひげ状破断片は液晶パネルの品質低下の原因となるので除去する必要がある。
【０００７】
従来、偏光板５０端面のひげ状破断片の除去は回転刃物による切削によりおこなわれていた（特許文献１参照）。回転刃物によるひげ状の破断片の除去切削にはフライス盤によるフルバック切削加工が適している。実際にフルバック切削加工により偏光板５０の端面を切削する場合、液晶パネルサイズの偏光板５０を複数枚重ねて総厚さを１０ｍｍ〜１００ｍｍとし、切削代を０．５ｍｍ〜１０ｍｍとして、複数の偏光板５０の端面をまとめて加工すると能率がよい。フルバック切削加工の適切な条件の一例は、主軸回転数が４５００ｒｐｍ、ワーク送り速度が８００ｍｍ／分である。この条件で切削精度と切削効率が共に良好となる。なお切削負荷を適切な範囲に収めるため、切削代が大きいときは総厚さを薄くし、小さいときは厚くするのが適切である。
【０００８】
上述のフルバック切削加工により、偏光板５０端面のひげ状破断片は除去され、ひげ状破断片による液晶パネルの品質低下は防止されている。
【特許文献１】特開２００４−１６７６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の偏光板５０の品質、信頼性は確立されているが設計的にはまだ改良すべき点がある。例えばトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂは透湿度が高いため、外部から水分が浸入して偏光子５１が劣化するおそれがある。トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂの透湿度は例えば８００ｇ／ｍ２・２４ｈ程度である。（透湿度の測定はＪＩＳ  Ｚ  ０２０８「防湿包装材料の透湿度試験方法」による。）またトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム５２ａ、５２ｂ自体が水分を含んで、例えば透過光の位相差が設計値と異なってしまうというような光学特性の変化が生じるおそれもある。
【００１０】
トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムより透湿度の低い、例えばノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムないしはアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムを、一対の偏光子保護フィルムのうちの少なくとも一方に用いて水分の浸入を防ぎ、偏光子および偏光板の耐湿性を向上させることができる。ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムの透湿度は例えば１０ｇ／ｍ２・２４ｈ〜１００ｇ／ｍ２・２４ｈ程度、アクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムの透湿度は例えば８８ｇ／ｍ２・２４ｈ〜９８ｇ／ｍ２・２４ｈ程度であるため、トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムより透湿度が一桁小さい。このためノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムないしアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムを用いると、外部から水分が浸入して偏光子が劣化したり、偏光子保護フィルム自体が水分を含んで光学特性が変化したりするような不具合が防止できる。
【００１１】
しかし透湿度の低いノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムないしアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムを用いた偏光板は、偏光子に含まれた水分が偏光板内部に閉じこめられるおそれがある。このため偏光板が車内や炎天下などの高温雰囲気にさらされると、偏光板内部の水分が膨張して偏光子に応力が加わり、フルバック切削加工跡を起点として偏光子に微小クラックが入ることがある。また例えば一方の側がノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム、他方の側がトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムというように偏光子保護フィルムの種類が表裏で異なると、偏光板表裏で偏光子保護フィルムの熱膨張率が異なることになる。（例えばノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムの線膨張率は６．８×１０−５／Ｋ程度、トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムの線膨張率は３．８×１０−５／Ｋ程度である。）この場合、周囲温度の変化により偏光板に反りが入ったり入らなかったりすることが繰り返され、偏光子に曲げ応力が加わり、フルバック切削加工跡を起点として偏光子に微小クラックが入ることがある。
【００１２】
本願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、その目的は周囲温度に変化のある環境にさらされても劣化の少ない優れた偏光板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の偏光板は、偏光子と透明な一対の偏光子保護フィルムとを有し、一対の偏光子保護フィルムが接着剤層を介して偏光子の両主面にそれぞれ貼り合わされて積層され、外周端面の表面が、溶融したのち凝固して形成された面であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の偏光板は、端面の算術平均表面粗さＲａが、測定範囲を２０μｍ×２０μｍとしたとき、２５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の偏光板は、端面の算術平均表面粗さＲａが、測定範囲を２０μｍ×２０μｍとしうねりを補正したとき、７０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の偏光板は、一対の偏光子保護フィルムの少なくとも一方の透湿度が５ｇ／ｍ２・２４ｈ〜２００ｇ／ｍ２・２４ｈであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の偏光板は、一対の偏光子保護フィルムのうちの少なくとも一方は透明なノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の偏光板は、一対の偏光子保護フィルムのうちの少なくとも一方は透明なアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の偏光板は、接着剤層の厚さは５０ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の偏光板は、接着剤層はポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散されてなる接着剤層であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の偏光板は、接着剤層はポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および金属化合物コロイドを含み、金属化合物コロイドは平均粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍの酸化アルミニウムコロイドであり、接着剤層中の酸化アルミニウムの重量比は、ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して酸化アルミニウム３０重量部〜１５０重量部であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の偏光板は、外周端面がレーザーにより裁断加工されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の偏光板は端面が溶融したのち凝固して形成された面であるため、端面になだらかなうねりはあるものの鋭い山や谷は見られない。このようななだらかな形状の端面には応力集中部分が非常に少ないので微小クラックの引き金となる箇所がほとんどない。そのため温度変化で偏光板が反ったり、偏光板内部の水分が膨張したりしても微小クラックが発生しにくく、偏光板の耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の偏光板は偏光子と透明な一対の偏光子保護フィルムとを接着剤層を介して積層した多層板からなる。
【００２５】
本発明の偏光板の偏光子としてはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素錯体などの二色性色素を含有させた後、一方向に延伸したフィルムが適している。偏光子の厚さは６０μｍ程度が適切である。
【００２６】
本発明の偏光板の偏光子保護フィルムとしては、透明なトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム、透明なノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムおよび透明なアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムなどが使用可能である。但し一対の偏光子保護フィルムのうち少なくとも一方はノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムまたはアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムのような透湿度が低いフィルムを用いる。ここで「透湿度が低いフィルム」とは透湿度が５ｇ／ｍ２・２４ｈ〜２００ｇ／ｍ２・２４ｈのフィルムを意味する。ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムおよびアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムのような透湿度が低いフィルムは、外部の水分の浸入を防いで偏光板の耐湿性を向上させることができる。さらに偏光子保護フィルム自体が水分を含んで光学特性が変化することも防止できる。
【００２７】
各偏光子保護フィルムの適切な厚さは、トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムは８０μｍ程度、ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムは４０μｍ程度、アクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムは４０μｍ程度である。
【００２８】
本発明の偏光板の偏光子と偏光子保護フィルムとの貼り合わせに用いる接着剤として、トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムに対しては、ポリビニルアルコール水溶液に架橋剤を混合したポリビニルアルコール系接着剤が適当である。またノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムおよびアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムに対しては、金属化合物コロイドをポリビニルアルコール系接着剤に分散した接着剤が適当である。金属化合物コロイドを分散させたポリビニルアルコール系接着剤を用いる理由は、後述するクニックという欠陥の発生を防ぐためである。なおトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム側にはクニックが発生しないため、金属化合物コロイドを分散させたポリビニルアルコール系接着剤を用いる必要はない。
【００２９】
本発明の偏光板の接着剤に分散させる金属化合物コロイドとしては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどの金属化合物のコロイドが使用できる。その中でも平均粒径が１ｎｍ〜５０ｎｍの酸化アルミニウムコロイドが適切である。また接着剤中の酸化アルミニウムの重量比はポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して酸化アルミニウム３０重量部〜１５０重量部が適切である。
【００３０】
本発明の偏光板の接着剤層の厚さは５０ｎｍ〜５００ｎｍが適切である。
【００３１】
本発明の偏光板は偏光板原反から偏光板を切り出すとき、外周端面をレーザーにより裁断加工する。レーザーにより裁断加工された端面は一度溶融した後に凝固した面であるため、切削加工面と異なり端面がなだらかで鋭い山や谷が見られない。このようななだらかな端面には微小クラックの引き金となる箇所がほとんどないため、偏光板が反ったり内部の水分が膨張したりしても切削加工面と比較して微小クラックが発生しにくい。そのため本発明の偏光板は温度変化に対する耐久性が高い。
【００３２】
以下本発明の偏光板の代表的な実施例として、一対の偏光子保護フィルムの一方に透明なノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムを、他方に透明なトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルムを用いた偏光板を説明する。
【実施例】
【００３３】
［実施例］
図１は本発明の一実施例の偏光板１０の模式図である。また図２は本発明の偏光板１０の端面の、図１の矢印方向から見た断面の模式図である。偏光板１０は偏光板の原反からレーザー裁断により切り出されたものである。偏光板１０の構成は、透明なトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム１１（厚さ８０μｍ）／ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層１２（厚さ１３０ｎｍ）／偏光子１３（厚さ６０μｍ）／ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散されてなる接着剤層１４（厚さ１３０ｎｍ）／透明なノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム１５（厚さ４０μｍ）からなる。トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム１１の透湿度は７５０ｇ／ｍ２・２４ｈ、ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム１５の透湿度は１０ｇ／ｍ２・２４ｈであった。（透湿度の測定はＪＩＳ  Ｚ  ０２０８「防湿包装材料の透湿度試験方法」による。）なお接着剤層１２、接着剤層１４の厚さは５０ｎｍ〜５００ｎｍが適切である。
【００３４】
接着剤層１４はポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および金属化合物コロイドを含む。金属化合物コロイドとしては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどの金属化合物のコロイドが使用できる。特にその中でも酸化アルミニウム（アルミナ）粒子を水にコロイド分散したものが適している。酸化アルミニウム粒子の適切な平均粒子径は１ｎｍ〜５０ｎｍである。なおコロイド中の酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は粒度分布計（日機装社製、ナノトラックＵＰＡ１５０）により動的光散乱法で測定したものである。また接着剤層１４中の酸化アルミニウムの適切な重量比は、ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して酸化アルミニウム３０重量部〜１５０重量部である。
【００３５】
ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドを分散した接着剤層１４を用いる目的は、クニックと呼ばれる欠陥の発生を防ぐためである。もし偏光子１３とノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム１５とを金属化合物コロイドを含まないポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層１２で接着したとすると、偏光子１３と偏光子保護フィルム１５の界面にクニックと呼ばれる局所的な欠陥が発生することがある。クニックの発生した部分は液晶パネルに実装したとき折り目のように見えて非常に目立ち外観不良となるおそれがある。そのためクニックの発生を防ぐ必要があるが、本願出願人の研究によれば、ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散された接着剤層１４を介して偏光子保護フィルム１５を偏光子１３に貼り合わせることで、偏光板１０におけるクニックの発生を抑えることができる。
【００３６】
偏光板１０においては、偏光子保護フィルム１５としてノルボルネン系樹脂を使用しているが、例えば偏光子保護フィルムの材料としてアクリル系樹脂材料を用いた場合もクニックが発生することがある。そのためアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムに対しても、ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドを分散させた接着剤層１４を用いることが適当である。しかしトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム１１を用いた場合はクニックが発生しないため、トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム１１側にはポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドを分散させた接着剤層１４を用いる必要がない。
【００３７】
本発明の偏光板１０は原反から切り出すとき外周端面がレーザー裁断されている。偏光板１０の原反に上方から照射されたレーザーは、偏光子保護フィルム１１、接着剤層１２、偏光子１３、接着剤層１４、偏光子保護フィルム１５に順次吸収される。吸収されたレーザーのエネルギーにより各フィルムが溶融して、偏光板の原反が裁断される。なお裁断のさいレーザーを逆に偏光子保護フィルム１５側から照射してもよい。
【００３８】
外周をレーザー裁断された偏光板１０の裁断面（外周端面）は、図２に示すようになだらかな平坦面で、表面になだらかな微小うねり１６が見られるものの鋭い山や谷は見られない。レーザー裁断の場合、端面（裁断面）はレーザーを吸収して溶融し、その後凝固するため、鋭い尖りをもった構造は形成されにくい。しかし場所により凝固のタイミングが微妙に異なるためなだらかな微小うねり１６が形成されると考えられる。偏光板１０のサンプルの端面の光学式プロファイラー（表面粗さ測定装置）による測定範囲２０μｍ×２０μｍとしたときの算術平均表面粗さＲａの測定値は２２２ｎｍであった。
【００３９】
図３は偏光板１０の端面の光学式プロファイラーによる立体画像である。立体画像の範囲は横１２０μｍ、縦９２μｍであり、画面中央部に微小うねり１６の谷の部分、画面両端に山の斜面部分が見られる。微小うねり１６の周期は１５０μｍ程度である。表面は非常に滑らかで数μｍ周期の微細構造は見られない。これは表面層がレーザーの熱で一度溶融してから凝固したためであると考えられる。
【００４０】
図４は実施例で用いた偏光板１０の端面の一部のＸ方向（横方向）とＹ方向（縦方向）の断面プロファイルである。図４では表面のうねりと粗さが分離されていないため、測定範囲２０μｍ×２０μｍのときの算術平均表面粗さＲａは２２０ｎｍとなっている。しかしこの算術平均表面粗さＲａはプロファイルから明らかなようにうねりも因子として含んでいると思われる。
【００４１】
うねりの影響を除去するため、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  ２００１によるカットオフ値を４μｍとして、うねりを補正したプロファイルが図５である。図５から分かるように、端面の算術平均表面粗さＲａはきわめて小さく１０ｎｍである。偏光板１０の端面において他の３点についてうねりを補正した算術平均表面粗さＲａを測定したところ１９ｎｍ、３２ｎｍ、５４ｎｍであった。
【００４２】
このとき使用した表面粗さ測定装置は日本ビーコ社製光学式プロファイラー：Ｗｙｋｏ  ＮＴ３３００（深さ方向分解能１ｎｍ、面内分解能０．５μｍ）、測定範囲は２０μｍ×２０μｍ、測定モードは垂直走査型干渉モードである。また算術平均表面粗さＲａの定義はＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  ２００１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ」による。
【００４３】
一般に偏光板は液晶パネルに組み込まれた後、加熱冷却の熱履歴を受ける。それによる偏光板の不具合の発生程度を確認するため、偏光板単体での加熱冷却のヒートサイクル試験をおこない、偏光板単体の耐ヒートサイクル性を確認している。
【００４４】
ヒートサイクル試験で偏光板１０が劣化した場合、微小クラックが偏光子１３に発生することがある。典型的な微小クラックは幅が１μｍ程度、長さが最大３ｍｍ程度である。
【００４５】
図６に本発明の偏光板１０のヒートサイクル試験における微小クラックの発生率を示す。ヒートサイクルの条件は、［−３５℃（１時間）・温度変化（５分）・＋７０℃（１時間）・温度変化（５分）］で１サイクルとし、横軸はヒートサイクル数（０サイクル、１００サイクル、２００サイクル、３００サイクル、４００サイクル）、縦軸は微小クラックの発生率（任意単位）である。外周端面をレーザー裁断した偏光板１０は微小クラックが３００サイクルまでは発生せず、４００サイクルで初めて発生する。
【００４６】
図７は偏光板１０の原反をレーザー裁断するためのレーザー裁断装置２０の概略図である。レーザー裁断装置２０を用いて原反２１から液晶パネルサイズの矩形の偏光板をレーザー裁断により切り出す。レーザー光源装置２２で発振させたレーザーを、光ファイバー２３を通して集光レンズ２４に導く。原反２１に焦点を合わせて集光レンズ２４からレーザー２５を照射すると、照射位置２６が溶融し原反２１が裁断される。レーザー２５を液晶パネルと同サイズの二点鎖線の矩形２７に沿って移動させると液晶パネルサイズの偏光板が切り出される。
【００４７】
レーザー２５の照射により原反２１を溶融させたとき、照射位置２６の周辺に溶融したフィルム屑が飛び散ることがある。飛び散ったフィルム屑が偏光板の表面に残存すると偏光板が使用できなくなるおそれがある。これを防ぐためアシストガスパイプ２８を通して供給した高圧のアシストガス２９を、レーザー２５を囲むアシストガスノズル３０から吹き出させて照射位置２６周辺に当てる。溶融したフィルム屑はアシストガス２９により吹き飛ばされ偏光板の上に残存しなくなる。
【００４８】
原反２１から偏光板を切り出すときの適切なレーザー裁断の条件の一例は次の通りである。レーザーの種類は炭酸ガスレーザー、波長は１０．６μｍ、パワーは約７０Ｗ、発振モードはパルス発振、発振パルス幅は０．００３秒、発振パルス間隔は０．０２秒、したがってデューティー比１５％、照射位置２６の移動速度は２０ｍ／分〜２５ｍ／分、レーザービームの直径は約１７０μｍ〜約２００μｍ、アシストガス２９はドライエアー、アシストガス２９のガス圧は約０．２ＭＰａ、アシストガスノズル３０の直径は約２．６ｍｍ。
【００４９】
レーザー溶融屑はアシストガス２９により除去され偏光板の表面に残存しない。また打ち抜き用刃型による切り出しで発生するひげ状破断片のような異物の発生はない。そのためレーザー裁断後に更に偏光板の端面の仕上げをする必要はなく、初めから最終外形寸法でレーザー裁断をおこなうことができる。
【００５０】
レーザー裁断装置２０はトリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム、ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルムおよびアクリル系樹脂からなる偏光子保護フィルムなどの各種偏光子保護フィルムを用いたいずれの偏光板及びその原反の裁断にも使用できる。いずれの偏光板についてもレーザー裁断面は図２のようななだらかな平坦面であり表面に鋭い尖りをもった構造は見られない。そのためいずれの偏光板も、偏光板が反ったり内部の水分が膨張したりしても微小クラックが発生しにくく、温度変化に対する耐久性が高い。
【００５１】
［比較例］
図８は従来のフライス盤によるフルバック切削加工により端面仕上げをおこなった偏光板４０の模式図である。また図９は偏光板４０の端面の、図８の矢印方向から見た断面の模式図である。この偏光板４０の構成は本発明の実施例の偏光板１０と同じで、トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム４１（厚さ８０μｍ）／ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤４２（厚さ１３０ｎｍ）／偏光子４３（厚さ６０μｍ）／ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散されてなる接着剤層４４（厚さ１３０ｎｍ）／ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム４５（厚さ４０μｍ）からなる。
【００５２】
図８、図９に示すようにフルバック切削加工により端面仕上げをおこなった偏光板４０の端面には、フルバック切削加工のさいに刃先が端面を切削した跡と思われる平行な溝４６が多数存在する。溝４６の周期は３０μｍ程度であり断面形状は鋭い山と谷からなる。偏光板４０の端面の溝４６部分の光学式プロファイラー（表面粗さ測定装置）による算術平均表面粗さＲａの測定値は２７２ｎｍであった。このとき使用した表面粗さ測定装置は本発明の偏光板１０のときと同じく、日本ビーコ社製光学式プロファイラー：Ｗｙｋｏ  ＮＴ３３００（深さ方向分解能１ｎｍ、面内分解能０．５μｍ）、測定範囲は２０μｍ×２０μｍ、測定モードは垂直走査型干渉モードである。また算術平均表面粗さＲａの定義も同様にＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  ２００１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ」による。
【００５３】
図１０はフルバック切削加工をおこなった偏光板４０の端面の光学式プロファイラーによる立体画像である。この立体画像の範囲は横１２０μｍ、縦９２μｍであり、この中に周期が３０μｍ程度の溝４６が斜めに３本〜４本見られる。そのような大きな溝４６以外にも表面全体にわたり大きさ数μｍのザラザラした微細構造が見られる。これは偏光板４０端面の表面層がフルバック切削加工時に機械的に剥離されたために生じたものと考えられる。これらの溝４６や微細構造はレーザー裁断をおこなった本発明の偏光板１０には見られない。
【００５４】
図１１は比較例で用いた偏光板の端面の一部のＸ方向（横方向）とＹ方向（縦方向）の断面プロファイルである。図１１では表面のうねりと粗さが分離されていないため、測定範囲２０μｍ×２０μｍの算術平均表面粗さＲａは２８０ｎｍとなっている。この断面プロファイルからは算術平均表面粗さＲａにおいて、うねりと粗さのどちらが主であるかは明確でない。
【００５５】
うねりの影響を除去するため、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  ２００１によるカットオフ値を４μｍとして、うねりを補正したプロファイルが図１２である。図１２から分かるように、端面の算術平均表面粗さＲａは１３０ｎｍである。比較例においても他の３点を測定したところ算術平均表面粗さＲａは１５７ｎｍ、１７９ｎｍ、２３０ｎｍであった。
【００５６】
図１３に端面をフルバック切削加工した従来の偏光板４０のヒートサイクル試験における微小クラックの発生率を示す。ヒートサイクルの条件は本発明の偏光板１０と同じく、［−３５℃（１時間）・温度変化（５分）・＋７０℃（１時間）・温度変化（５分）］で１サイクルとし、横軸はヒートサイクル数（０サイクル、１００サイクル、２００サイクル、３００サイクル、４００サイクル）、縦軸は微小クラック４７の発生率（任意単位）である。
【００５７】
図１３に示すように端面をフルバック切削加工した従来の偏光板４０でも１００サイクルまでは微小クラックが発生しないが、２００サイクルでは発生する。そして微小クラック発生率は３００サイクルから４００サイクルにかけてほぼリニアに増加する。本願発明者の研究によると図８、図９に示すように微小クラック４７は溝４６の谷の部分から発生する傾向にある。この原因は溝４６の谷の部分に切削によるひずみ応力が集中的に残存しており、熱ストレスで溝４６の谷を起点として微小クラック４７が成長するためと考えられる。微小クラック４７の典型的な大きさは幅が１μｍ程度、長さが最大３ｍｍ程度である。
【００５８】
［実施例と比較例の比較検討］
偏光板の端面の算術平均表面粗さＲａについて比較する。うねりの補正をしない場合、従来のフルバック切削加工の偏光板４０の算術平均表面粗さＲａは２７２μｍであった。一方本発明のレーザー裁断の偏光板１０の算術平均表面粗さＲａは２２２μｍであった。したがってＲａ＝２５０ｎｍ付近に微小クラックの発生率についての閾値があると考えられる。つまり算術平均表面粗さＲａが２５０ｎｍ以下の場合は微小クラックの発生率が低く、２５０ｎｍを超えると微小クラックの発生率が高くなると考えられる。
うねりの補正をした場合、従来のフルバック切削加工の偏光板４０の算術平均表面粗さＲａは１３０ｎｍ、１５７ｎｍ、１７９ｎｍ、２３０ｎｍであり、一方本発明のレーザー裁断の偏光板１０の算術平均表面粗さＲａは１０ｎｍ、１９ｎｍ、３２ｎｍ、５４ｎｍであった。したがってＲａ＝７０ｎｍ付近に微小クラックの発生率についての閾値があると考えられる。うねりを補正した場合は算術平均表面粗さＲａが７０ｎｍ以下の場合は微小クラックの発生率が低く、７０ｎｍを超えると微小クラックの発生率が高くなると考えられる。
【００５９】
偏光板の厚みすなわち測定範囲の全長が約１００μｍであることを考えると、偏光板端面の算術平均表面粗さＲａの測定範囲は２０μｍ×２０μｍで狭いことはなく妥当である。
【００６０】
しかし微小クラック発生のメカニズムを考えると、表面粗さＲａの値だけではなく溝４６の有無も微小クラック発生に重要な影響を与える。従来のフルバック切削加工の偏光板４０では鋭い山と谷からなる溝４６に残存するひずみ応力が大きく、それが引き金となって微小クラック４７が発生すると考えられる。一方本発明のレーザー裁断の偏光板１０では端面に鋭い山と谷からなる溝が見られず、なだらかな微小うねり１６があるだけなので、残存するひずみ応力がほとんどないと考えられる。そのため微小クラックが発生しにくいと推定される。したがって仮に従来のフルバック切削加工の偏光板４０の表面粗さＲａが閾値の２５０ｎｍより僅かに大きく、本発明のレーザー裁断の偏光板１０の端面の表面粗さＲａが閾値の２５０ｎｍより僅かに小さいだけで、両者の表面粗さＲａの値の差が僅かであったとしても、本発明のレーザー裁断の偏光板１０の方が微小クラックがはるかに発生しにくいと予測される。
【００６１】
本発明のレーザー裁断をおこなった偏光板１０は、図６に示したように、微小クラックが３００サイクルまでは発生せず、４００サイクルで初めて発生する。一方従来のフルバック切削加工した偏光板４０では、図１３に示すように、２００サイクルから微小クラックが発生している。したがって同じ材料構成でありながら、端面をレーザー裁断することによりヒートサイクル寿命を約２倍延ばすことができる。なおこの効果は端面の表面が一度溶融したのち凝固したために得られたものであるからレーザー裁断に限られるものではない。
【００６２】
本発明の端面をレーザー裁断した偏光板１０でも４００サイクルまでいくと微小クラックが発生するが、発生箇所が表面形状と結びついた特定位置に集中する様子は見られない。これはレーザー裁断面では表面が一度溶融したのち凝固しているため表面形状がなだらかになり応力集中箇所がないことを意味していると思われる。レーザー裁断は溶融したのち凝固した表面を形成する一つの手段であり、本発明の効果は溶融したのち凝固した表面を形成すれば得られるので、形成手段はレーザー裁断に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】レーザー裁断された偏光板の模式図
【図２】レーザー裁断された偏光板の端面の断面図
【図３】レーザー裁断された偏光板の端面の立体画像
【図４】レーザー裁断された偏光板の端面の断面プロファイル（うねり補正前）
【図５】レーザー裁断された偏光板の端面の断面プロファイル（うねり補正後）
【図６】レーザー裁断された偏光板のヒートサイクル試験結果
【図７】レーザー裁断装置の概略図
【図８】フルバック加工された偏光板の模式図
【図９】フルバック加工された偏光板の端面の断面図
【図１０】フルバック加工された偏光板の端面の立体画像
【図１１】フルバック加工された偏光板の端面の断面プロファイル（うねり補正前）
【図１２】フルバック加工された偏光板の端面の断面プロファイル（うねり補正後）
【図１３】フルバック加工された偏光板のヒートサイクル試験結果
【図１４】一般的な偏光板の模式図
【符号の説明】
【００６４】
１０  偏光板
１１  トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム
１２  ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層
１３  偏光子
１４  ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散されてなる接着剤層
１５  ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム
１６  微小うねり
２０  レーザー裁断装置
２１  偏光板の原反
２２  レーザー光源装置
２３  光ファイバー
２４  集光レンズ
２５  レーザー
２６  レーザー照射位置
２７  液晶パネルサイズの矩形
２８  アシストガスパイプ
２９  アシストガス
３０  アシストガスノズル
４０  偏光板
４１  トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム
４２  ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層
４３  偏光子
４４  ポリビニルアルコール系接着剤に金属化合物コロイドが分散されてなる接着剤層
４５  ノルボルネン系樹脂からなる偏光子保護フィルム
４６  溝
４７  微小クラック
５０  偏光板
５１  偏光子
５２ａ、５２ｂ  トリアセチルセルロース系樹脂からなる偏光子保護フィルム
５３ａ、５３ｂ  ポリビニルアルコール系樹脂からなる接着剤層
【図１】
2009037228.tif 000003
【図２】
2009037228.tif 000004
【図３】
2009037228.tif 000005
【図４】
2009037228.tif 000006
【図５】
2009037228.tif 000007
【図６】
2009037228.tif 000008
【図７】
2009037228.tif 000009
【図８】
2009037228.tif 000010
【図９】
2009037228.tif 000011
【図１０】
2009037228.tif 000012
【図１１】
2009037228.tif 000013
【図１２】
2009037228.tif 000014
【図１３】
2009037228.tif 000015
【図１４】
2009037228.tif 000016