JP7413211B2 - 検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査方法に関する。

液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられる偏光板は、一般的に偏光子が２枚の保護フィルムに挟まれて構成されている。偏光板を表示装置に貼り付けるため、片方の保護フィルムには粘着剤層が積層され、更に粘着剤層に剥離フィルムが積層される。また、他方の保護フィルムにもその表面を保護する剥離フィルム（表面保護フィルム）が貼合される場合が多い。偏光板はこのように剥離フィルムが積層された状態で流通搬送され、表示装置の製造工程で表示装置に貼合する際に剥離フィルムが剥離される。

ところで、偏光板はその製造段階において、偏光子と保護フィルムとの間に異物が混入したり、気泡が残ったり、あるいは、保護フィルムが位相差フィルムの機能を持つ場合には配向欠陥が内在していることがある（以下、これらの異物、気泡及び配向欠陥をまとめて、「欠陥」ということがある）。欠陥が存在する偏光板を表示装置に貼合した場合、その欠陥の箇所が輝点として視認されたり、欠陥の箇所で画像がゆがんで見えたりすることがある。特に、輝点として視認される欠陥は、当該表示装置の黒表示時に視認されやすい。

そこで、偏光板を表示装置に貼合する前段階（剥離フィルムを備えた状態の偏光板）で、この偏光板の欠陥を検出するための検査が行われる。この欠陥の検査は、一般的には偏光板の偏光軸を利用した光検査である。具体的には、特許文献１に示されているように、被検査物である偏光板と光源との間に偏光フィルタを設けたうえで、この偏光板又は偏光フィルタを平面方向に回転させ、これらのそれぞれの偏光軸方向を特定の関係とする。偏光軸方向同士が互いに直交する場合（すなわちクロスニコルを構成する配置の場合）、偏光フィルタを通過した直線偏光は、偏光板を通過しない。しかしながら、偏光板に欠陥が存在すると、当該箇所では直線偏光が透過してしまうので、その光が検出されることで欠陥の存在が判明する。一方、偏光板と偏光フィルタとの偏光軸方向同士が平行である場合、偏光フィルタを通過した直線偏光は偏光板を透過する。しかしながら、偏光板に欠陥が存在すると、当該箇所では直線偏光が遮断されるので、その光が検出されないことで欠陥の存在が判明する。偏光板を透過してきた光を検査者が目視により検出するか、あるいはＣＣＤカメラと画像処理装置とを組み合わせた画像解析処理値により自動的に検出することで、偏光板の欠陥の有無の検査を行うことができる。

特開平９－２２９８１７号公報

検査対象が円偏光板である場合も上記と同様の原理で欠陥の有無の検査をすることが可能であるが、特許文献１に示されている検査方法の原理は、被検査物を透過した光を観察するというものである。この原理では被検査物に変形欠陥（例えば、円偏光板の裁断時に生じた皺）が存在した場合、正常部分と変形欠陥部分とで光路長がほとんど変化しないので、光学的に変形欠陥を検出することが困難である。

そこで本発明は、反射型の検査方法であって、円偏光板の欠陥の有無を容易に判断することができる検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、偏光フィルムと位相差膜とが積層されてなる円偏光板を備えるフィルム状の被検査物の欠陥の有無を判断する検査方法であって、光源と、第１の直線偏光板と、偏光フィルム側を第１の直線偏光板側へ向けた被検査物と、光源が発する光の反射を抑える反射抑制構造物と、を光源が発する光の光路上にこの順に並ぶように、かつ、第１の直線偏光板とクロスニコルを構成する第２の直線偏光板を被検査物によって反射される光の光路上に位置するように配置し、第１の直線偏光板に光源の光を入射し、被検査物によって反射された光を第２の直線偏光板側から観察して円偏光板の欠陥の有無を判断する、検査方法を提供する。

この検査方法では、第１の直線偏光板と第２の直線偏光板とをクロスニコルを構成するように配置していることから、被検査物の正常部分で反射した光が（例えば偏光フィルムの表面で反射した光）第２の直線偏光板で遮断されるので、観察視野を十分に暗くすることができ、欠陥部分の観察をしやすくなる。他方、被検査物の内部に生じている欠陥部分で反射した光は、その欠陥に起因して位相差が理想よりもずれている（意図しない楕円偏光となっている）ので、そのずれの分だけ第２の直線偏光板を透過することとなり、被検査物の欠陥部分として検出することができる。ここで、被検査物の載置台が反射する光も欠陥の観察の障害となり得るが、本発明の検査方法では被検査物を透過した光は反射抑制構造物により反射が抑制されるので、載置台による光の反射が障害になりにくく、欠陥を観察しやすい。また、このような反射型の検査方法は、透過型の検査方法と比べて被検査物中の光路が長くなるので、透過型の検査方法では検出が困難であった変形欠陥も容易に検出することができる。以上のことから、本発明の検査方法では円偏光板の欠陥の有無を容易に判断することができる。

この検査方法において、被検査物は、偏光フィルムが積層されている側に表面保護フィルムを備え、被検査物を、表面保護フィルムが有する遅相軸が第１の直線偏光板の吸収軸と平行又は垂直となるように配置してもよい。このような配置であると、第１の直線偏光板によって生じた直線偏光の偏光状態が乱されることなく円偏光板１の検査をすることができる。

この検査方法において、反射抑制構造物は、円偏光板とは別の円偏光板であってもよく、又は、内部が空洞な立体構造物であってもよい。そして、反射抑制構造物は、光の反射率が８％以下であることが好ましい。

この検査方法において、位相差膜は、重合性液晶化合物の硬化物からなるものであってもよい。

本発明によれば、反射型の検査方法であって、円偏光板の欠陥の有無を容易に判断することができる検査方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の検査装置を示す図である。 被検査物の断面図である。 変形例の検査装置を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（検査装置と被検査物）
本実施形態の検査装置は、円偏光板の表面又は内部の欠陥の有無を検査するものである。図１に示されているとおり、検査装置１００Ａは、光源２と、光源２に対向するように配置された第１の直線偏光板３Ａと、第１の直線偏光板３Ａの隣に並べるようにして配置された第２の直線偏光板３Ｂと、被検査物１０を載置する載置台２２の表面に載置された反射抑制用円偏光板２０とからなるものである。ここで、第１の直線偏光板３Ａと第２の直線偏光板３Ｂとは面が互いに平行で略同一面上に並んでおり、反射抑制用円偏光板２０は、載置台２２の上に固定して載置されている。

図２に示されているとおり、被検査物１０はフィルム状であり、検査対象の本体である円偏光板１と、円偏光板１に対して粘着剤層１５を介して積層された剥離フィルム１６ａとを備えている。円偏光板１は、偏光フィルム１１の両面に保護フィルム１２ａ，１２ｂが貼合されており、更に、剥離フィルム１６ａを備える側の保護フィルム１２ａ上に粘着剤層１３を介して位相差膜１４が形成されてなるものである。そして、円偏光板１のうち剥離フィルム１６ａを備えていない側の面には表面保護フィルム１６ｂが積層されている。円偏光板１は、一般的に表示装置、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いられるものであり、使用時には剥離フィルム１６ａを剥がして、粘着剤層１５を介して表示装置に貼り付けられる。

なお、本明細書において「円偏光板」とは、円偏光板及び楕円偏光板を含むものとする。また、「円偏光」は、円偏光と楕円偏光を含むものとする。

偏光フィルム１１は、表面保護フィルム１６ｂ側から入射した光を直線偏光に変換するフィルムである。偏光フィルム１１としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素や二色性色素が吸着・配向されたものや、重合性液晶化合物を配向・重合したものに、二色性色素が吸着・配向したものが挙げられる。

保護フィルム１２ａ，１２ｂは、偏光フィルム１１を保護するためのものである。保護フィルム１２ａ，１２ｂとしては、適度な機械的強度を有する偏光板を得る目的で、偏光板の技術分野で汎用されているものが用いられる。典型的には、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等のセルロースエステル系フィルム；環状オレフィン系フィルム；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のポリエステル系フィルム：ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）フィルム等の（メタ）アクリル系フィルム等である。また、偏光板の技術分野で汎用されている添加剤が、保護フィルムに含まれていてもよい。

保護フィルム１２ａ，１２ｂは、円偏光板１の構成要素として偏光フィルム１１とともに表示装置に貼合されるものであるので、位相差値の厳密な管理等が要求される。保護フィルム１２ａとしては，典型的には、位相差値が極めて小さいものが好ましく用いられる。また、保護フィルム１２ｂとしては、例えば、偏光サングラスを介して表示装置を視認したときの見易さのため、λ／４の位相差を有するものや位相差値の小さいものが用いられる。保護フィルム１２ａ，１２ｂは、接着剤を介して偏光フィルム１１に貼合される。

位相差膜１４は、表面保護フィルム１６ｂ側から入射し偏光フィルム１１によって直線偏光とされた光を円偏光に変換する膜である。剥離フィルム１６ａ側からみれば、位相差膜１４は、剥離フィルム１６ａ側から入射した円偏光を直線偏光に変換する膜である。位相差膜１４は、位相差を有する膜であれば特に制限はないが、λ／２膜とλ／４膜とが積層されたものであってもよい。この場合、偏光フィルム１１から近いほうからλ／２膜、λ／４膜の順にしてもよい。

また、位相差膜１４は、重合性液晶化合物の硬化物からなるものであることが好ましい。重合性液晶化合物の硬化物からなる位相差膜１４は、通常厚さが０．２μｍ～１０μｍ程度と薄く、異物等を含む場合にその部分で位相差値が低下しやすい。このような部位では、直線偏光が理想どおりの円偏光に変換しきらず、意図しない楕円偏光になる。

位相差膜１４を形成し得る重合性液晶化合物は、例えば、特開２００９－１７３８９３号公報、特開２０１０－３１２２３号公報、ＷＯ２０１２／１４７９０４号公報、ＷＯ２０１４／１０３２５号公報及びＷＯ２０１７－４３４３８号公報に開示されたものを挙げることができる。これらの公報に記載の重合性液晶化合物は、広い波長域において一様の偏光変換が可能な、いわゆる逆波長分散性を有する位相差膜を形成可能である。例えば、当該重合性液晶化合物を含む溶液（重合性液晶化合物溶液）を適当な基材上に塗布して光重合させることで、上述のように極めて薄い位相差膜を形成することができるので、かかる位相差膜を有する円偏光板は、厚みが極めて薄い円偏光板を形成することができる。このように厚みが極めて薄い円偏光板は、近年着目されているフレキシブル表示材料用の円偏光板として有利である。

重合性液晶化合物溶液を塗布する基材としては、上述の公報に記載されたものを挙げることができる。かかる基材には、重合性液晶化合物を配向させるために配向膜が設けられていてもよい。配向膜は偏光照射により光配向させるものや、ラビング処理により機械的に配向させたもののいずれでもよい。なお、かかる配向膜に関しても、上記公報に記載されている。

しかしながら、重合性液晶化合物溶液を塗布する基材に異物等が存在していたり、基材自体に傷等があったりする場合に、重合性液晶化合物溶液を塗布して得られる塗布膜自体に欠陥が生じることがある。また、配向膜をラビング処理した場合には、ラビング布の屑が配向膜上に残り、これが重合性液晶化合物溶液（液晶硬化膜形成用組成物）の塗布膜に欠陥を生じさせることもある。このように、重合性液晶化合物から形成される位相差膜は、厚みが極めて薄い位相差膜を形成可能であるが、欠陥を生じる要因がある。

位相差膜１４は、基材上に配向膜形成用組成物を塗布し、更にその上に重合性液晶化合物を含んだ液晶硬化膜形成用組成物を塗布することによって作製することができる。そうして作成した位相差膜１４を、保護フィルム１２ａ上に形成された粘着剤層１３に対して基材ごと貼合し、その後、基材を剥がすことで、位相差膜１４を保護フィルム１２ａ上に転写することができる。

剥離フィルム１６ａは、表示装置に貼合するときに円偏光板１から剥がされるものであり、通常は、剥がされた剥離フィルム１６ａは廃棄される。したがって、保護フィルム１２ａ，１２ｂとは異なり、位相差値の厳密な管理が要求されることはない。

なお、上記背景技術に記したように、円偏光板１において、剥離フィルム１６ａの反対面には、剥離フィルムの一種である表面保護フィルム１６ｂが設けられることが多い。図２に示されている円偏光板１では保護フィルム１２ｂ側に表面保護フィルム１６ｂが貼合されている。この表面保護フィルム１６ｂも通常、表示装置に貼合するときに円偏光板１から剥がされるものであり、保護フィルム１２ａ，１２ｂとは異なり、位相差値の厳密な管理が要求されることはない。なお、図２において、保護フィルム１２ｂと表面保護フィルム１６ｂとは、適当な接着剤層又は粘着剤層を介して貼合されていてもよい（図２においては、この接着剤層又は粘着剤層は、図示はしていない）。

本実施形態において、剥離フィルム１６ａはポリエチレンテレフタレート系樹脂（ＰＥＴ系樹脂）からなるものである。また、表面保護フィルム１６ｂについてもＰＥＴ系樹脂からなるものを用いる。ＰＥＴ系樹脂からなるフィルム（ＰＥＴ系樹脂フィルム）は、剥離フィルムとして汎用であり、且つ安価であるという利点がある。一方、安価なＰＥＴ系樹脂フィルムは上記のとおり、位相差値の厳密な管理が要求されることはない。そのため、例えば、製品ロットごとに位相差値にバラツキがあることがある。また、同一のＰＥＴ樹脂系フィルムであっても、面内に位相差値のバラツキがあることもある。このような安価なＰＥＴ樹脂系フィルムを剥離フィルムとして貼合した円偏光板であっても、本実施形態の検査方法により、その欠陥の有無を精度よく検出することができる。

光源２は、種々の市販品を用いることができるが、例えばレーザ光等の直線光（直線光に近似するものも含む）であることが有利である。光源２が発する光は無偏光であり、後述する第１の直線偏光板３Ａを通過し所定方向の偏光となる。

第１の直線偏光板３Ａ、及び、第２の直線偏光板３Ｂは、被検査物１０を検査する場面では、常に互いにクロスニコルを構成するようにその向きが調整される。このとき、第２の直線偏光板３Ｂに入射する光は被検査物１０で反射した反射光であることに留意する。そして、第１の直線偏光板３Ａ及び第２の直線偏光板３Ｂは、いわゆる無欠陥のものが採用される。

被検査物１０の内部の欠陥部分で反射した光を観察するために、反射光の光路上、且つ、第２の直線偏光板３Ｂの両側のうち光源２がある側の位置に、ＣＣＤカメラ等を含む検出手段５を配置してもよい。例えば、ＣＣＤカメラと画像処理装置を組み合わせた画像処理解析により自動的に検出し、これによって被検査物の検査を行うことができる。或いは、検出手段５は部材ではなく、人間が第２の直線偏光板３Ｂを人が目視観察することであってもよい。また、適宜、光源２とＣＣＤカメラとの間には仕切り版があってもよい。

反射抑制用円偏光板２０は広帯域の円偏光板であり、その構成要素である偏光フィルム側を光源２側へ、位相差膜側を載置台２２側へ向けて、載置台２２に固定されている。反射抑制用円偏光板２０は、自然光の反射率が８％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが更に好ましい。

（検査方法）
検査装置１００Ａを用いた検査方法は、以下のとおりである。はじめに、検査装置１００Ａの内部のうち、光源２から見て第１の直線偏光板３Ａ及び第２の直線偏光板３Ｂの向こう側に被検査物１０を配置する。このとき、これら各フィルムの面がいずれも平行となるように、且つ、被検査物１０中の表面保護フィルム１６ｂや偏光フィルム１１を備える側が光源２側を向くとともに表面保護フィルム１６ｂの遅相軸と第１の直線偏光板３Ａの吸収軸とが平行又は垂直となるように配置する。ここで、第１の直線偏光板３Ａは被検査物１０に入射する前の光が透過するように、かつ、第２の直線偏光板３Ｂは被検査物１０が反射した光が入射するように、光源２と検出手段５との位置関係を調整する。そして、第１の直線偏光板３Ａが第２の直線偏光板３Ｂとクロスニコルを構成するように調整する。

光源２から、第１の直線偏光板３Ａへ光を入射する。このとき、被検査物１０に対する入射角（被検査物１０の表面に対する垂線を基準とする角度）をを３°～３０°とすることが好ましく、５°～２０°とすることがより好ましい。光源２が発する光が、指向性が低い光である場合は、被検査物１０からの反射角（又は検出手段５による観察角度）が上記の角度範囲となるようにすることが好ましい。

光源２が発した光は第１の直線偏光板３Ａに入射し、これを透過して直線偏光となり、次に被検査物１０に入射する（光路９ａ）。そして、被検査物１０中の表面保護フィルム１６ｂを透過し、円偏光板１を構成する位相差膜１４にて円偏光に変換され、剥離フィルム１６ａを透過する。そして、その円偏光は最終的に反射抑制用円偏光板２０で吸収される（光路９ａの終末）。ここで、第１の直線偏光板３Ａを透過した光の一部は被検査物１０中の表面保護フィルム１６ｂの表面で反射する（光路９ｂ）。この反射光は、第１の直線偏光板３Ａと第２の直線偏光板３Ｂとがクロスニコルを構成するように配置されていることから、第２の直線偏光板３Ｂで遮断され（光路９ｂの終末）、このため検出手段５による第２の直線偏光板３Ｂの観察視野は暗くなっている。

偏光フィルム１１の吸収軸と第１の直線偏光板３Ａの吸収軸については、クロスニコルとならない状態に配置を行う。偏光フィルム１１の吸収軸と第１の直線偏光板３Ａの吸収軸とのなす角としては、好ましくは、０°～８０°とすることが好ましく、０°～６０°とすることがより好ましく、最も好ましいのは０°～４０°である。偏光フィルム１１の吸収軸と第１の直線偏光板３Ａの吸収軸とのなす角が、８０°を超えると、検査光としての光量が不足し検査性能が著しく低下する。

他方、被検査物１０に入射した光の一部は、被検査物１０中に存在する欠陥（位相差膜１４と剥離フィルム１６ａとの界面に存在する欠陥Ｄや、位相差膜１４中に存在する欠陥Ｄ’）の部分で反射が強くなる（光路９ｃ）。この反射光は、その欠陥Ｄに起因して位相差が理想よりもずれている（意図しない楕円偏光となっている）ので、そのずれの分だけ偏光フィルム１１では正規の遮断が行えず、第２の直線偏光板３Ｂを光が透過することとなる。これを検出手段５側から観察すると、欠陥部分が輝点として観察される。

以上に示した検査方法によれば、第１の直線偏光板３Ａと第２の直線偏光板３Ｂとをクロスニコルを構成するように配置しているので被検査物１０の表面反射光を遮断して観察視野を暗くすることができ、更に、被検査物１０を透過した光は反射抑制用円偏光板２０で吸収されるので、観察視野を十分に暗くすることができ、欠陥部分の観察をしやすい。また、この検査方法は反射型の検査方法であるので、透過型の検査方法と比べて被検査物１０中の光路が長くなり、透過型の検査方法では検出が困難であった皺等の変形欠陥も容易に検出することができる。以上のことから、本発明の検査方法では円偏光板の欠陥の有無を容易に判断することができる。

また、上記の検査方法では、表面保護フィルム１６ｂの遅相軸と第１の直線偏光板３Ａの吸収軸とが平行又は垂直となるように配置しているので、第１の直線偏光板３Ａによって生じた直線偏光の偏光状態が乱されることなく円偏光板１の検査をすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では載置台２２からの光の反射を抑制する反射抑制構造物として反射抑制用円偏光板２０を用いたが、代わりに微細構造（例えばモスアイ構造）を施したものを用いてもよい。

また、載置台２２からの光の反射を抑えるために、図３に示した検査装置１００Ｂのように、載置台２２のうち検査光が当たる部分に貫通孔Ｈを設け、その下方に内部が空洞な立体構造物２４を設けてもよい。この立体構造物２４は例えば四面体であり、被検査物１０を透過した光が貫通孔Ｈを通じて導かれる。立体構造物２４の内面には、光を吸収する構造（例えば偏光板やモスアイ構造）が設けられており、一旦立体構造物２４の内部に導かれた光が検出手段５に届くことはない。

なお、検査装置１００Ｂでは貫通孔Ｈが開いている部分が検査範囲であり、被検査物１０を図示左右方向にスライドしながら検査を進行するのであるが、載置台２２の貫通孔Ｈが設けられていない部分には反射抑制用円偏光板２０が適用されている。これにより、検査光の指向性が低く検査範囲以外の部分に光が当たる場合でも、載置台２２からの光の反射を抑えることができる。

本発明は、円偏光板の品質検査に利用することができる。

１…円偏光板、２…光源、３Ａ…第１の直線偏光板、３Ｂ…第２の直線偏光板、５…検出手段、９（９ａ，９ｂ，９ｃ）…光路、１０…被検査物、１１…偏光フィルム、１２ａ，１２ｂ…保護フィルム、１３…粘着剤層、１４…位相差膜、１５…粘着剤層、１６ａ…剥離フィルム、１６ｂ…表面保護フィルム、２０…反射抑制用円偏光板（反射抑制構造物）、２２…載置台、２４…立体構造物（反射抑制構造物）、１００Ａ，１００Ｂ…検査装置、Ｄ，Ｄ’…欠陥、Ｈ…貫通孔。

Claims (6)

1. 偏光フィルムと位相差膜とが積層されてなる円偏光板を備えるフィルム状の被検査物の欠陥の有無を判断する検査方法であって、
   光源と、
   第１の直線偏光板と、
   前記偏光フィルム側を前記第１の直線偏光板側へ向けた前記被検査物と、
   前記光源が発する光の反射を抑える反射抑制構造物と、を前記光源が発する光の光路上にこの順に並ぶように、かつ、
   前記第１の直線偏光板とクロスニコルを構成する第２の直線偏光板を前記被検査物によって反射される前記光の光路上に位置するように配置し、
   前記第１の直線偏光板に前記光源の光を入射し、前記被検査物によって反射された前記光を前記第２の直線偏光板側から観察して前記円偏光板の欠陥の有無を判断する、検査方法。
2. 前記被検査物は、前記偏光フィルムが積層されている側に表面保護フィルムを備え、
   前記被検査物を、前記表面保護フィルムが有する遅相軸が前記第１の直線偏光板の吸収軸と平行又は垂直となるように配置する、請求項１記載の検査方法。
3. 前記反射抑制構造物は、前記円偏光板とは別の円偏光板である、請求項１又は２記載の検査方法。
4. 前記反射抑制構造物は、内部が空洞な立体構造物である、請求項１又は２記載の検査方法。
5. 前記反射抑制構造物は、前記光の反射率が８％以下である、請求項１～４のいずれか一項記載の検査方法。
6. 前記位相差膜は、重合性液晶化合物の硬化物からなるものである、請求項１～５のいずれか一項記載の検査方法。
   
   

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