以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態が説明される。図面において、同等の構成要素には同等の符号が付される。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。各図に示すX,Y及びZは、互いに直交する3つの座標軸を意味する。各図中のXYZ座標軸其々が示す方向は各図に共通する。
本実施形態に係る光学部材の製造方法は、例えば、偏光板(反射型偏光板を含む。)、位相差フィルム、輝度向上フィルム、防眩機能付フィルム、表面反射防止機能付フィルム、反射フィルム、半透過反射フィルム、又は視野角補償フィルムの製造方法であってよい。
本実施形態に係る光学部材の製造方法の概要は、図1〜図3に示される。本実施形態に係る光学部材の製造方法は、積層構造体2を一対の回転刃(第一回転刃b1及び第二回転刃b2)で切削する切削工程を備える。切削工程では、積層構造体2の対向する二つの端面(第一端面f1及び第二端面f2)が、一対の回転刃で略同時に(並行して)切削される。積層構造体2及び切削工程の詳細は、以下の通りである。
積層構造体2は、互いに積層された複数の積層体4を含み、各積層体4は、互いに積層された複数の光学フィルムを含む。積層構造体2における積層体4の積層方向(Z軸方向)は、各積層体4における光学フィルムの積層方向と同じである。光学フィルムとは、光学部材を構成するフィルム状(層状)の部材を意味する。光学フィルムは、例えば、偏光子フィルム、保護フィルム、粘着剤層、離型フィルム、光学補償層、ハードコート層、タッチセンサー層、帯電防止層及び防汚層からなる群より選ばれる少なくとも一種のフィルム(層)であってよい。積層構造体2の積層構造は限定されない。
図1及び3に示される積層構造体2は、略直方体である。ただし、積層構造体は略立方体であってもよい。積層構造体2は、第一端面f1、第二端面f2、第三端面f3及び第四端面f4を有している。第一端面f1及び第二端面f2は互いに対向し、且つ略平行である。第三端面f3及び第四端面f4は互いに対向し、且つ略平行である。第一端面f1、第二端面f2、第三端面f3及び第四端面f4其々は、光学フィルムの積層方向(Z軸方向)に略平行である。積層構造体2の上面tf及び下面uf其々は、積層方向(Z軸方向)に略垂直である。対向する第一端面f1及び第二端面f2其々の形状及び寸法は、互いに略同じである。対向する第三端面f3及び第四端面f4其々の形状及び寸法は、互いに略同じである。対向する上面tf及び下面uf其々の形状及び寸法は、互いに略同じである。上面tf及び下面uf其々は、略長方形である。第一端面f1及び第二端面f2其々は、積層構造体2の上面tf及び下面uf其々の長辺(Y軸方向)に略平行である。第三端面f3及び第四端面f4は、積層構造体2の上面tf及び下面uf其々の短辺(X軸方向)其々に略平行である。第一研磨パッド12aは積層構造体2の上面tfに接し、第二研磨パッド12bは積層構造体2の下面ufに接している。第一研磨パッド12a及び第二研磨パッド12bから構成されるクランプ12によって、積層構造体2は積層方向(Z軸方向)において挟持及び固定される。切削工程において研磨される積層構造体2の各端面は、第一研磨パッド12a及び第二研磨パッド12bの間から外側へはみ出している。
図1に示されるように、積層構造体2は、第一保護シート6a、複数の積層体4及び第二保護シート6bから構成されている。複数の積層体4は、第一保護シート6a及び第二保護シート6bの間において積層されている。隣り合う一対の積層体4は、互いに接着されておらず、分離可能である。第一保護シート6a及び積層体4も、互いに接着されておらず、分離可能である。第二保護シート6b及び積層体4も、互いに接着されておらず、分離可能である。第一保護シート6a及び第二保護シート6b其々は、ポリスチレン等の樹脂であってよい。
図2に示されるように、各積層体4は、積層された複数の光学フィルム8a、8b、8c、8d、8e、10a及び10bを含む。積層体4の積層構造は限定されない。積層体4の積層構造は、完成後の光学部材の積層構造と同じであってよい。例えば、光学部材が偏光板である場合、積層体4の積層構造は、偏光板の積層構造と同じであってよい。つまり、積層体4其々が偏光板であってよい。例えば、光学フィルム8aは、偏光子フィルムであってよい。光学フィルム8bは、第一保護フィルムであってよい。光学フィルム8cは、第二保護フィルムであってよい。光学フィルム10aは、第一粘着剤層であってよく、光学フィルム10bは、第二粘着剤層であってよい。つまり積層構造体2は、光学フィルムとして粘着剤層を含んでよい。光学フィルム8dは、第一離型フィルムであってよい。光学フィルム8eは、第二離型フィルムであってよい。第一保護フィルム(8b)は、偏光子フィルム(8a)の一方の表面に直接形成されていてよい。第一保護フィルム(8b)は、紫外線硬化樹脂等の接着剤を介して偏光子フィルム(8a)の一方の表面に貼合されていてもよい。第二保護フィルム(8c)は、偏光子フィルム(8a)の他方の表面に直接形成されていてよい。第二保護フィルム(8c)は、紫外線硬化樹脂等の接着剤を介して偏光子フィルム(8a)の他方の表面に貼合されていてもよい。
偏光子フィルムは、延伸、染色及び架橋等の工程によって作製されたフィルム状のポリビニルアルコール(PVA)系樹脂であってよい。偏光子フィルムの厚みは、例えば、1μm以上50μm以下であってよい。偏光子フィルムの縦幅及び横幅其々は、例えば、30mm以上600mm以下であってよい。積層体4の厚みは、例えば、10μm以上1200μm以下であってよい。
第一保護フィルム及び第二保護フィルムは、透光性を有する熱可塑性樹脂であればよい。第一保護フィルム及び第二保護フィルム其々を構成する樹脂は、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィンポリマー系樹脂(COP系樹脂)、セルロースエステル系樹脂(トリアセチルセルロース等)、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、又はこれらの混合物若しくは共重合体であってよい。第一保護フィルムの組成は、第二保護フィルムの組成と同じであってよい。第一保護フィルムの組成は、第二保護フィルムの組成と異なっていてもよい。第一保護フィルムの厚みは、例えば、5μm以上90μm以下であってよい。第二保護フィルムの厚みも、例えば、5μm以上90μm以下であってよい。
第一粘着剤層及び第二粘着剤層其々は、粘着剤からなる層であってよい。第一粘着剤層及び第二粘着剤層其々は、光学用透明粘着(Optically Clear Adhesive; OCA)フィルムであってよい。例えば、第一粘着剤層及び第二粘着剤層其々は、アクリル系感圧型粘着剤、ゴム系感圧型粘着剤、シリコーン系感圧型粘着剤、又はウレタン系感圧型粘着剤などの粘着剤から構成されていてよい。第一粘着剤層の組成は、第二粘着剤層の組成と異なっていてもよい。第一粘着剤層の厚みは、例えば、2μm以上500μm以下であってよい。第二粘着剤層の厚みも、例えば、2μm以上500μm以下であってよい。
第一離型フィルム及び第二離型フィルム其々を構成する樹脂は、第一保護フィルム又は第二保護フィルムを構成する上記の樹脂と同じであってよい。第一離型フィルムの組成は、第二離型フィルムの組成と同じであってよい。第一離型フィルムの組成は、第二離型フィルムの組成と異なっていてもよい。第一離型フィルムの厚みは、例えば、5μm以上200μm以下であってよい。第二離型フィルムの厚みも、例えば、5μm以上200μm以下であってよい。
第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々は、積層体4の積層方向(Z軸方向)に沿って延びている。第一回転刃b1の側面s1は、積層構造体2の各端面に対して略平行である。第二回転刃b2の側面s2も、積層構造体2の各端面に対して略平行である。第一回転刃b1の回転軸線a1は、第一回転刃b1の側面s1に略平行である。第二回転刃b2の回転軸線a2は、第二回転刃b2の側面s2に略平行である。
第一回転刃b1は、その側面s1に形成された刃(エッジ)を有している。回転軸線a1の周りに回転する第一回転刃b1の側面s1を積層構造体2の端面に押し当てることにより、積層構造体2の端面が切削される。第二回転刃b2も、その側面s2に形成された刃(エッジ)を有している。回転軸線a2の周りに回転する第二回転刃b2の側面s2を積層構造体2の端面に押し当てることにより、積層構造体2の端面が切削される。積層体4の積層方向(Z軸方向)における各回転刃の幅は、積層方向における積層構造体2の幅以上であってよい。
第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々は、エンドミル(endmill)であってよい。ただし、第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々は、エンドミルに限定されない。例えば、第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々は、側面にカンナ刃が配置された回転刃であってもよい。
切削工程では、積層構造体2の上面tf及び下面uf其々の長辺(Y軸方向)に略平行である第一端面f1及び第二端面f2其々が、以下の方法によって切削される。
図3中の(a)に示されるように、第一回転刃b1の側面s1は、積層構造体2の第一端面f1に接しながら、第一端面f1の全体を切削する。第二回転刃b2の側面s2は、第一端面f1と対向する第二端面f2に接しながら、第二端面f2の全体を切削する。
切削工程では、第一回転刃b1による第一端面f1の切削と、第二回転刃b2による第二端面f2の切削が略同時に行われる。第一端面f1及び第二端面f2は互い対向しているため、第一回転刃b1が第一端面f1へ及ぼす圧力と、第二回転刃b2が第二端面f2へ及ぼす圧力が釣り合い易く、第一回転刃b1が第一端面f1へ及ぼすモーメントと、第二回転刃b2が第二端面f2へ及ぼすモーメントが互いに相殺され易い。したがって、積層構造体2の一部又は全体が、積層体4の積層方向(Z軸方向)に略垂直な方向(XY面方向)においてずれ難い。同様の理由から、積層構造体2の一部又は全体が、積層体4の積層方向(Z軸方向)に略平行な回転軸線a12(クランプの中軸線)の周りに回転し難い。つまり、対向する第一端面f1及び第二端面f2を略同時に切削することにより、積層構造体2の位置ずれ及び捩じれが抑制される。したがって、積層構造体2の各端面に対する各回転刃の相対的位置及び相対的移動速度を精密に制御することが可能であり、第一端面f1及び第二端面f2其々を高い精度で切削することができる。以上のメカニズムにより、積層構造体2及び積層体4其々の形状及び寸法の精度が高まる。つまり、積層構造体2の上面tf、下面uf及び各積層体4が、高い精度で加工される。例えば、第一端面f1と第二端面f2との間隔が均一に制御される。また第一端面f1と第三端面f3との交差角、第一端面f1と第四端面f4との交差角、第二端面f2と第三端面f3との交差角、及び、第二端面f2と第四端面f4との交差角が均一に制御される。例えば、積層構造体2を構成する積層体4の数が100枚であり、積層方向(Z軸方向)における積層構造体2の厚みに占める粘着剤層の厚みの合計の割合が17%であり、各積層体4の厚みが190μmであり、切削工程前の各積層体4の長辺の長さ(Y方向における積層体4の幅)が155mmであり、切削工程前の各積層体4の短辺の長さ(X方向における積層体4の幅)が75mmである場合、切削工程後の積層体4の短辺の長さの設計値からのずれ幅は、最大で0.008mm程度であり、交差角の90°からのずれ幅は、最大で0.16°程度である。一方、第一端面f1及び第二端面f2が同時に切削されず、第一端面f1及び第二端面f2が一つの回転刃で別々に切削される場合、積層体4の短辺の長さの設計値からのずれ幅は、最大で0.044mm程度であり、交差角の90°からのずれ幅は、0.29°程度である。
積層方向(Z軸方向)に垂直な方向(XY面方向)において、第一端面f1及び第二端面f2其々の幅は、第三端面f3及び第四端面f4其々の幅よりも大きい。積層方向(Z軸方向)に垂直な方向(XY面方向)における端面の幅が大きいほど、回転刃が端面へモーメントを及ぼし易い。したがって、仮に幅が広い第一端面f1及び第二端面f2其々が、一つの回転刃のみを用いて非同時に切削される場合、図4中の(a)に示されるように、回転刃(b1)が積層構造体2へ及ぼす力Fにより、積層構造体2の全体が、積層方向(Z軸方向)に略平行な回転軸線a12(クランプ12の中心軸線)の周りに回転して、積層構造体2が所定の位置からずれ易く、図4中の(b)に示されるように、積層構造体2を構成する各積層体4が、積層方向(Z軸方向)に略平行な回転軸線a12(クランプ12の中心軸線)の周りに回転して、積層構造体2が捩じれ易い。特に、積層方向(Z軸方向)における積層構造体2の中央部は特に回転し易く、積層構造体2を構成する積層体4の枚数が多いほど、積層構造体2の位置ずれ及び捩じれが起き易い。各積層体4が光学フィルム10a及び10bとして第一粘着剤層及び第二粘着剤層等の粘着剤層を含む場合、粘着剤層は他の光学フィルムによりも軟らかいため、積層構造体2は捩じれ易い。その結果、切削工程において、第一端面f1及び第二端面f2其々の形状を精密に制御することが困難であり、積層構造体2の上面tf、下面uf及び各積層体4を、高い精度で異形へ加工することが困難である。一方、本実施形態の場合、上記のメカニズムにより、幅が大きい第一端面f1及び第二端面f2の切削中における積層構造体2の位置ずれ及び捩じれを抑制することができる。
上記のメカニズムにより、積層構造体2の位置ずれ及び捩じれが抑制されるので、本実施形態によれば、積層構造体2を構成する積層体4の数を増やすことができる。一括して切削される積層体4の数の増加により、切削工程の所要時間が短縮され、光学部材の生産性が向上する。更に、本実施形態によれば、積層構造体2を構成する各積層体4が粘着剤層を含む場合であっても、積層構造体2の位置ずれ及び捩じれを容易に抑制することができる。
図3に示されるように、第一回転刃b1から延びる点線及び矢印は、切削工程における第一回転刃b1の移動経路及び移動方向を示す。第一回転刃b1の移動経路及び移動方向は、積層構造体2に対して相対的であってよい。つまり第一回転刃b1自体が移動してよく、積層構造体2自体が移動してもよい。図3に示されるように、第二回転刃b2から延びる点線及び矢印は、切削工程における第二回転刃b2の移動経路及び移動方向を示す。第二回転刃b2の移動経路及び移動方向は、積層構造体2に対して相対的であってよい。つまり第二回転刃b2自体が移動してよく、積層構造体2自体が移動してもよい。第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々から延びる点線及び矢印が示すように、切削工程において、第一回転刃b1及び第二回転刃b2は、対向する第一端面f1及び第二端面f2に沿って移動してよい。切削工程において、第一回転刃b1及び第二回転刃b2は、対向する第一端面f1及び第二端面f2に沿って並進してよい。第一回転刃b1及び第二回転刃b2が並行して移動することにより、第一端面f1及び第二端面f2其々に作用するモーメントが互いに相殺され易く、積層構造体2の回転及び捩じれが抑制され易い。同様の理由から、第一回転刃b1が第一端面f1に及ぼす圧力は、第二回転刃b2が第二端面f2に及ぼす圧力と略等しくてよく、第一端面f1に略平行な方向における第一回転刃b1の移動速度は、第二端面f2に略平行な方向における第二回転刃b2の移動速度と略同じであってよい。第一端面f1及び第二端面f2が切削される過程では、第一回転刃b1及び第二回転刃b2の間隔は自在に変動してよい。第一回転刃b1及び第二回転刃b2の間隔を制御することにより、第一端面f1及び第二端面f2其々が精密に加工される。第一端面f1及び第二端面f2が切削される過程では、クランプ12の位置は固定されていてよい。又は、第一端面f1及び第二端面f2が切削される過程では、第一端面f1及び第二端面f2に略平行な方向(Y軸方向)における第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々の位置が固定されてよく、クランプ12が、第一端面f1及び第二端面f2に略平行な方向(Y軸方向)に沿って移動してもよい。つまり、クランプ12に挟持された積層構造体2が、第一回転刃b1及び第二回転刃b2の間を通過してよい。
光学部材の製造方法は、切削工程前に実施される加工工程を更に備えてよい。加工工程により、積層構造体2及び各積層体4が形成されてよい。加工工程に用いる加工手段は、打ち抜き又は切断であってよい。加工工程に用いる切断手段は、刃物又はレーザー(例えば、CO2ガスレーザー、又はエキシマレーザー)であってよい。
積層構造体2の全ての端面(第一端面f1、第二端面f2、第三端面f3及び第四端面f4)を上記の回転刃で切削する一連の過程において終始、クランプ12は積層方向(Z軸方向)に略平行な回転軸線a12(クランプ12の中心軸線)に対して旋回しない。つまり、積層構造体2の端面の切削を開始した時点から、全ての端面の切削が完了する時点まで、クランプ12は旋回しない。ただし、積層構造体2のいずれの端面も全く切削されていない時点においては、クランプ12が旋回してもよい。積層構造体2の全ての端面の切削が完了した後では、クランプ12が旋回してもよい。仮に積層構造体2の全ての端面を回転刃で切削する一連の過程中に、クランプ12が旋回した場合、図4中の(b)に示されるように、クランプ12に連動して、積層構造体2を構成する各積層体4が、積層方向(Z軸方向)に略平行な回転軸線a12(クランプ12の中心軸線)の周りに回転して、積層構造体2が捩じれ易い。一方、積層構造体2の全ての端面を回転刃で切削する過程において終始、クランプ12が旋回しない場合、積層構造体2の捩じれが抑制される。その結果、積層構造体2の全ての端面の形状を精密に制御し易く、積層構造体2の上面tf、下面uf及び各積層体4を、高い精度で異形へ加工し易い。
上述の通り、積層構造体2の全ての端面を回転刃で切削する過程において終始、クランプ12は旋回しない。したがって、積層構造体2の全ての端面を回転刃で切削する過程において、第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々が設置される位置は自在に変わる。例えば、図3に示される位置p1、p2、p3及びp4は、切削工程において第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々が設置される位置である。位置p1は、第一端面f1及び第四端面f4が交わる角部である。位置p2は、第二端面f2及び第四端面f4が交わる角部である。位置p3は、第一端面f1及び第三端面f3が交わる角部である。位置p4は、第二端面f2及び第三端面f3が交わる角部である。対向する二つの端面が一対の回転刃で略同時に切削される限り、第一回転刃b1及び第二回転刃b2其々が設置される位置は限定されない。対向する二つの端面が一対の回転刃で略同時に切削される限り、第一端面f1、第二端面f2、第三端面f3及び第四端面f4の切削の順序も限定されず、各端面と各端面を切削する回転刃の組み合わせも限定されない。
例えば、積層構造体2の上面tf及び下面uf其々の短辺(X軸方向)に略平行である第三端面f3及び第四端面f4は、第一端面f1及び第二端面f2と同様に、一対の回転刃(第一回転刃b1及び第二回転刃b2)で略同時に(並行して)切削されてよい。例えば、第一回転刃b1が位置p3へ設置されてよく、第二回転刃b2が位置p1へ設置されてよく、位置p3から位置p4への第一回転刃b1の移動と並行して、第二回転刃b2が位置p1から位置p2へ移動してよい。
第三端面f3及び第四端面f4其々は、第一回転刃b1又は第二回転刃b2を用いて、非同時に切削されてもよい。例えば、切削工程の開始時点では、第一回転刃b1が位置p2へ設置されてよく、位置p2から位置p1へ移動する第一回転刃b1によって、第四端面f4が切削されてよい。第四端面f4の切削後、第一回転刃b1が位置p1へ設置されてよく、第二回転刃b2が位置p2へ設置されてよい。そして、第一回転刃b1による第一端面f1の切削と、第二回転刃b2による第二端面f2の切削が略同時に行われてよい。第一端面f1及び第二端面f2の同時切削後、第一回転刃b1が位置p3へ設置されてよく、位置p3から位置p4へ移動する第一回転刃b1によって、第三端面f3が切削されてよい。
切削工程では、第一回転刃b1又は第二回転刃b2に加えて更に別の回転刃が用いられてよい。つまり、切削工程では、三つの以上の回転刃が用いられてよい。
光学部材の製造方法は、積層体4の積層方向において積層構造体2を貫通する穴を形成する工程を更に備えてよい。上記の切削工程前に、積層構造体2を貫通する穴が形成されてよい。上記の切削工程後に、積層構造体2を貫通する穴が形成されてもよい。積層構造体2を貫通する穴を形成する手段は、打ち抜き装置、ドリル等の回転刃、又はレーザーであってよい。レーザーは、例えば、CO2ガスレーザー、又はエキシマレーザーであってよい。積層構造体2を貫通する穴の内壁が、上記の第一回転刃b1又は第二回転刃b2で切削されてよい。
光学部材の製造方法は、切削工程後に、積層体4の積層方向(Z軸方向)から見られる積層構造体2の四つの角部のうち少なくとも一つの角部を、第一回転刃b1又は第二回転刃b2を用いて、面取りする工程を備えてよい。面取りされた角部は、例えば、曲面であってよい。
光学部材の製造方法は、切削工程後に、積層体4の積層方向(Z軸方向)に延びる切欠き部(窪み)を、積層構造体2の4つの端面のうち少なくとも一つの端面に形成する工程を更に備えてよい。例えば、切欠き部は、幅が狭い第三端面f3及び第四端面f4のうち少なくとも一方の端面に形成されてよい。積層体4の積層方向(Z軸方向)から見られる切欠き部の形状は限定されない。積層体4の積層方向(Z軸方向)から見られる切欠き部の形状は、例えば、略長方形若しくは略正方形等の四角形、三角形、その他の多角形、又は、半円、半楕円、その他の曲線であってよい。
以上の工程を経た積層構造体2が、一つの積層光学フィルムとして用いられてよい。以上の工程を経た積層構造体2を構成する各積層体4が光学部材として用いられてよい。