説明

グリッド偏光フィルムおよびその製法

【課題】急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭っても偏光性能の低下が小さいグリッド偏光フィルムおよびその製法を提供する。
【解決手段】板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の少なくとも一方の表面に積層された略平行に並ぶ複数のグリッド線とを含んでなり、前記透明樹脂基材が少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ複数の畝を有するものであり、前記グリッド線が前記畝の頂に在る金属層A及び/又は前記畝間に形成される溝の底に在る金属層Bによって構成されるものであり、且つ該金属層A及び/又は金属層Bの長手方向に測定した表面粗さRが2.0nm以下である、グリッド偏光フィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、グリッド偏光フィルムおよびその製法に関する。さらに詳細には、急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭っても偏光性能の低下が小さいグリッド偏光フィルムおよびその製法に関する。
【背景技術】
【0002】
グリッド偏光フィルムの製法として、特許文献1に、露光したPMMA膜を現像することにより鋸歯状の断面を持ったストライプ状パターンを基盤の上に作成する工程と、これから金属のスタンパーを作成する工程と、このスタンパーから多数のレプリカを作成する工程と、斜め方向から蒸着を行う工程と、透明保護膜をコーティングする工程とからなる金属グリッド型偏光素子の製造方法が開示されている。
【0003】
また、特許文献2には、モース硬度9以上の材料を高エネルギー線で加工し、先端に幅600nm以下の突起を形成してなる工具を作製し、該工具を使用して金型部材上に、幅50〜600nm、ピッチ50〜1,000nm、高さ50〜800nmの微細格子形状を形成し、該金型部材の微細格子形状を厚さ100nmの紫外線硬化性アクリル樹脂の塗布層に密着させて、紫外線を照射し、微細な直線状の突起の格子形状が転写された透明樹脂基材を得、該透明樹脂基材に導電性反射体を蒸着することを特徴とするグリッド偏光子の製造方法が開示されている。
【特許文献1】特開平07−294730号公報
【特許文献2】特開2006−17879号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、これらの製造方法で得られたグリッド偏光子は、急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭うと、偏光性能が低下して、所望の偏光度を得ることができなくなることがあった。
そこで、本発明の目的は、急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭っても偏光性能の低下が小さいグリッド偏光フィルムおよびその製法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、従来の方法で得られたグリッド偏光子は透明樹脂基板の膨張係数と金属蒸着膜の膨張係数との間に大きな差があり、急激な温度変化を繰り返し受けると金属蒸着膜からなるグリッド線が断絶してグリッド線に対して平行な方向に振動面を有する偏光の反射率が低下することに気づいた。そして、本発明者は、板状の透明樹脂基材上に製膜される金属層の表面粗さを小さくすることによって、グリッド線の断絶を防ぐことができ、その結果、急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭っても偏光性能の低下が小さくなることを見出した。本発明はこの知見に基づいてさらに検討し、完成したものである。
【0006】
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
(1) 板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の少なくとも一方の表面に積層された略平行に並ぶ複数のグリッド線とを含んでなり、
前記透明樹脂基材が少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ複数の畝を有するものであり、
前記グリッド線が前記畝の頂に在る金属層A及び/又は前記畝間に形成される溝の底に在る金属層Bによって構成されるものであり、且つ該金属層A及び/又は金属層Bの長手方向に測定した表面粗さRが2.0nm以下である、グリッド偏光フィルム。
(2) 前記金属層A及び/又は金属層Bの平均厚さが100nm以下である、(1)に記載のグリッド偏光フィルム。
【0007】
(3) 板状の透明樹脂基材の少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ複数の畝を形成し、
該畝形成面に、金属層を物理蒸着によって製膜することを含む、(1)または(2)に記載のグリッド偏光フィルムの製法。
(4) 絶対圧1×10-2Pa以下の雰囲気で物理蒸着を行う、(3)に記載のグリッド偏光フィルムの製法。
(5) 物理蒸着による製膜速度が1.0nm/秒以上である、(3)または(4)に記載のグリッド偏光フィルムの製法。
【発明の効果】
【0008】
本発明のグリッド偏光フィルムは、急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭っても偏光性能の低下が小さい。その結果、自動車内などの過酷な温度環境となる場所での使用においても、液晶表示装置などの表示画質を良好に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明のグリッド偏光フィルムは、板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の少なくとも一方の表面に積層された略平行に並ぶ複数のグリッド線とを含んでなるものである。
【0010】
透明樹脂基材を構成する透明樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし、硬化性樹脂を硬化させたものであってもよいが、後述する畝を容易に形成できると言う点から硬化性樹脂を硬化させたものが好ましい。
透明な熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、脂環式オレフィンポリマーなどが挙げられる。これらのうち、転写性の観点から、脂環式オレフィンポリマーが好適である。
【0011】
硬化性樹脂としては、熱硬化性のものと、エネルギー線硬化性のものとがある。なお、エネルギー線とは、可視光線、紫外線、電子線、X線などのことをいう。
【0012】
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等が挙げられる。
【0013】
エネルギー線硬化性樹脂としては、ラジカル重合性不飽和基及び/又はカチオン重合性基を有する低分子量化合物、又は樹脂等が挙げられる。なお、ラジカル重合性不飽和基及び/又はカチオン重合性基は、1分子中に2以上含んでいてもよい。
【0014】
前記ラジカル重合性不飽和基を有する低分子量化合物としては、エチレン、プロピレン等のα−オレフィン;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン化合物;スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルナフタレン、4−ビニルピリジン等のラジカル反応性芳香族化合物;アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、マレイン酸、エンド−ビシクロ[2.2.1]−5−ヘプテン−2,8−ジカルボン酸(エンディック酸)、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸等の不飽和カルボン酸;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、マレイン酸クロライド等の不飽和カルボン酸のハライド;アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイミド等の不飽和カルボン酸のアミド若しくはイミド誘導体;無水マレイン酸、無水エンディック酸、無水シトラコン酸等の不飽和カルボン酸の無水物;マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フエノキシエチル(メタ)アクリレート、へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールへキサ(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸のエステル誘導体; ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシトリエトキシシラン等のラジカル反応不飽和基を有するシラン化合物;等が挙げられる。
【0015】
前記カチオン重合性基を有する低分子量化合物としては、ジシクロペンタジエンジオキサイド、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル)メチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アセタール、エチレングリコールのビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)エーテル、エチレングリコールの3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸ジエステル等の脂環式エポキシ基を含有する化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ジグリセリンテトラグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、スピログリコールジグリシジルエーテル等のグリシジル基を含有するエポキシ化合物;3−エチル−3−メトキシメチルオキセタン、3−エチル−3−エトキシメチルオキセタン、3−エチル−3−ブトキシメチルオキセタン、3−エチル−3−アリルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(2’−ヒドロキシエチル)オキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(2’−ヒドロキシ−3’−フェノキシプロピル)オキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(2’−ヒドロキシ−3’−ブトキシプロピル)オキシメチルオキセタン、3−エチル−3−[2’−(2”−エトキシエチル)オキシメチル]オキセタン等のオキセタン環を含有する化合物;等が挙げられる。
【0016】
前記ラジカル重合性不飽和基又はカチオン重合性基を有する樹脂としては、低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等の側鎖にラジカル重合性不飽和基又はカチオン重合性基を有する樹脂が挙げられる。
【0017】
エネルギー線として紫外線や可視光線を用いる場合には、硬化性樹脂の中に光重合開始剤、光増感剤などを含ませる。光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等が挙げられる。光増感剤としてn−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
【0018】
透明樹脂基材を構成する透明樹脂は、加工性の観点からガラス転移温度が60〜200℃であることが好ましく、100〜180℃であることがより好ましい。なお、ガラス転移温度は示差走査熱量分析(DSC)により測定することができる。
【0019】
前記透明樹脂は、顔料や染料のごとき着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤が適宜配合されたものであってもよい。
【0020】
本発明に用いられる透明樹脂基材は、前記透明樹脂を公知の方法で成形することによって得られる。成形法としては、キャスト成形法、押出成形法、インフレーション成形法などが挙げられる。
【0021】
透明樹脂基材の平均厚さは、取り扱い性の観点から通常5μm〜10mm、好ましくは20〜500μmである。透明樹脂基材は、波長400〜700nmの可視光線領域の光の透過率が80%以上であるものが好ましい。
【0022】
透明樹脂基材は、波長550nmで測定したレターデーションReが、50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。また、面内の任意2点のレターデーションReの差(レターデーションむら)は、好ましくは10nm以下であり、より好ましくは5nm以下である。レターデーションReが大きく、またレターデーションむらが大きいと、液晶表示装置に用いた場合に表示面の明るさにバラツキが生じやすくなる。なお、Reはd×(nx−ny)で定義される値である(nx:面内の遅相軸方向の屈折率、ny:前記遅相軸に面内で直交する方向の屈折率、d:平均厚さ)。
透明樹脂基材は、100℃で2時間真空乾燥した後の重量W0から、80℃の温水に24時間浸漬し次いで100℃で2時間真空乾燥した後の重量W1への重量減量が、W0の1%以下であることが好ましく、0.8%以下であることがより好ましい。
【0023】
本発明に用いられるグリッド偏光フィルムを製造するにあたって、透明樹脂基材として長尺状のものが好ましく用いられる。長尺とは、幅に対し少なくとも5倍程度以上の長さを有するものを言い、好ましくは10倍もしくはそれ以上の長さを有するものを言い、具体的にはロール状に巻回されて保管または運搬される程度の長さを有するものを言う。
【0024】
長尺状の透明樹脂基材の幅は、好ましくは500mm以上、より好ましくは1000mm以上である。透明樹脂基材は、その製造工程の途中において、任意に、その幅方向の両端を切り落とす(トリミング)ことがある。この場合、前記透明樹脂基材の幅は、両端を切り落とした後の寸法とすることができる。
【0025】
本発明に用いられる透明樹脂基材は、少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ複数の畝を有するものである。さらに該畝が可視光線の波長よりも短いピッチ間隔で並び格子に形成されたものが好ましい。該畝は、稜線が略直線状に延びるものである。畝の垂直断面形状は特に限定されないが、矩形、台形、菱形、山形などが挙げられる。
【0026】
畝の高さHは、好ましくは5〜3000nm、より好ましくは20〜1000nm、特に好ましくは50〜300nmである。
畝間に形成される溝の幅は、好ましくは200nm以下、好ましくは20〜100nmである。
畝の幅は、好ましくは25〜300nmであり、畝(稜線)の長さは、好ましくは800nm以上である。
また、畝の中心間距離(ピッチ)は、好ましくは20〜500nm、より好ましくは30〜300nmである。
畝のアスペクト比(畝の高さ/畝の幅)は、好ましくは0.1〜5.0、より好ましくは0.4〜3.0、特に好ましくは0.8〜2.0である。
【0027】
偏光分離性能などの光学特性を考慮すると、畝が略平行に周期的に(同一ピッチで)並んだものが好ましい。なお、本発明において、略平行とは、平行方向から±5°の範囲内にあることをいう。
【0028】
上記のような畝を有する透明樹脂基材は、リソグラフィー法と現像エッチング法との組み合わせによって、または転写型または転写ロールを用いた転写法によって、得ることができる。具体的には、エネルギー線硬化性樹脂を流延して塗膜を得、該塗膜に畝に対応するパターンでエネルギー線を照射して、該パターンを現像することによって畝を有する透明樹脂基材を得ることができる。また、エネルギー線硬化性樹脂を流延して塗膜を得、該塗膜に畝に対応した凹凸を有する金型またはロールを、塗膜に押し当て、該押し当てている状態でエネルギー線を照射し、エネルギー線硬化性樹脂を硬化させることによって畝を有する透明樹脂基材を得ることができる。
【0029】
本発明のグリッド偏光フィルムに含まれるグリッド線は、前記畝の頂に在る金属層A及び/又は前記畝間に形成される溝の底に在る金属層Bによって構成される。
該金属層A及び/又は金属層Bは、その表面粗さRが2.0nm以下、好ましくは1.8nm以下である。表面粗さRを小さくすると、グリッド線の断絶を防ぐことができ、低温と高温との間での急激な温度変化(ヒートショック)に繰り返し遭っても、偏光性能の低下が小さくなる。
なお、本発明では、集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(日立製作所製)のマイクロサンプリング装置を使用して、グリッド偏光フィルムの流れ方向に少なくとも10cm以上離れた10箇所を、グリッド線に平行な方向(金属層の長手方向)で切断し、その断面を走査型顕微鏡(日立製作所製、S−4700)で、写真撮影した。得られた10枚の走査型顕微鏡写真像を画像解析ソフト(SoftimagingSystem製、AnalySIS)を用いて処理し、粗さ曲線を求めた。JIS B 0601−2001に記載のとおり、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の方向にX軸、縦倍率の方向にY軸をy=f(x)で表した時に、次の式によって算術平均高さRaを求めた。そして10箇所で求めらた算術平均高さRaの平均値を本発明における表面粗さRとした。
【0030】
【数1】

【0031】
金属層(グリッド線)に用いる材料としては、導電性のものが好ましく、具体的には、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、ロジウム、スズ等の金属が挙げられる。
金属層は、前記材料を物理蒸着(PVD法)することによって形成することができる。PVD法は、蒸着材料を蒸発・イオン化し、被膜を形成させる方法である。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング(イオンめっき)法、イオンビームデポジション法等が挙げられる。これらのうち表面粗さを小さくすることが容易という観点から真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法は、真空にした容器の中で、蒸着材料を加熱し気化もしくは昇華して、離れた位置に置かれた基材の表面に付着させ、薄膜を形成する方法である。加熱手段としては、抵抗加熱、電子ビーム、高周波誘導、レーザーなどが挙げられる。物理蒸着を行う装置内の雰囲気は、好ましくは絶対圧1×10-2Pa以下、より好ましくは絶対圧8×10-3Pa以下である。
物理蒸着による製膜速度は、好ましくは1.0nm/秒以上、より好ましくは2.5nm/秒以上、特に好ましくは4.0nm/秒以上である。なお、製膜速度の上限は、製膜装置の性能による限界があるのみで、表面粗さを小さくするという観点においては特に制限されない。製膜速度をこの範囲に調整することによって、表面粗さを小さくすることができる。
【0032】
畝を有する透明樹脂基材にPVD法により金属層を形成させた場合、前記畝の頂および/または前記畝間に形成される溝の底に金属層が積層される(図1、図2、図3参照)。
畝の頂に積層された金属層Aの形状は特に制限されず、通常は矩形、台形、円形、山形などである。金属層Aの厚さは、特に制限されないが、好ましくは100nm以下、より好ましくは30〜90nm、特に好ましくは50〜80nmである。金属層Aの幅および長さは、通常、畝の頂面の形状にしたがってほぼ決まる。
【0033】
畝間に形成される溝の底に積層された金属層Bの形状は、特に制限されず、通常は矩形、台形、円形、山形などである。金属層Bの厚さは、好ましくは100nm以下、より好ましくは30〜90nm、特に好ましくは50〜80nmである。金属層Bの幅および長さは、通常、溝の底面の形状にしたがってほぼ決まる。
【0034】
前記のような畝形成面に積層された金属層の一部は、湿式エッチングによって除去することが好ましい。除去される金属層の一部とは、畝の側壁に形成された部分、畝の頂の幅からはみ出した部分などである。湿式エッチングは、金属層にエッチング液を接触させる工程と、リンス液で洗浄する工程、およびリンス液を除去する工程を少なくとも含む。
【0035】
金属層にエッチング液を接触させる工程の前に、除去されないようにしたい部分の金属層の上にマスク層を設けてもよい。マスク層には、通常、無機化合物膜が用いられる。このマスク層によって金属層の厚さの減少を少なくして金属層の幅を狭くすることができる。
【0036】
マスキング用の無機化合物は、後述の湿式エッチングに耐えるものであれば特に限定されず、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化酸化ケイ素などの化合物が挙げられる。これらの中では特に酸化ケイ素が好ましい。積層される無機化合物膜の厚さは、特に制限されないが、通常1〜100nm、好ましくは2〜50nm、より好ましくは3〜20nmである。無機化合物膜はPVD法によって形成できる。
【0037】
金属層にエッチング液を接触させる工程の前に、略平行に並んだ畝に直交する方向に延伸することができる。この延伸によって畝の中心間距離が広がり、金属層A間のピッチ間隔が広がり、結果として光線透過率が高くなる。また溝の底面に形成されていた金属層Bの端が、延伸によって、畝の基部から離れ、隙間ができる。後述する湿式エッチング液がこの隙間に入り込み、金属層Bの両端を優先的に除去し、図3のように、中央よりも両端を薄くすることができる。
【0038】
延伸方法は特に限定されないが、畝に直交する方向の延伸倍率を好ましくは1.05〜5倍、より好ましくは1.1〜3倍、畝に平行な方向の延伸倍率を好ましくは0.9〜1.1倍、より好ましくは0.95〜1.05倍にするとよい。このような延伸を行うために、テンター延伸機による連続的な横一軸延伸が好適である。
【0039】
金属層にエッチング液を接触させる工程の前に、金属層の表面改質処理を行うことが好ましい。表面改質処理としては、プラズマ処理、コロナ放電処理、UV照射処理および有機溶剤処理からなる群から選ばれる少なくとも一つの処理が好適なものとして挙げられる。金属層の表面改質処理を行うことによって、光学性能のバラツキが小さくなる。
【0040】
湿式エッチングに用いられるエッチング液は、透明樹脂フィルムを腐食等させずに金属層の一部を除去できる液であれば良く、マスク層(無機化合物膜)、金属層、透明樹脂基材の材質に応じて適宜選択される。エッチング液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物を含有する溶液;硫酸、燐酸、硝酸、酢酸、フッ化水素、塩酸などを含有する溶液;過硫酸アンモニウム、過酸化水素、フッ化アンモニウム等やそれらの混合液からなる溶液などが挙げられる。また、エッチング液には界面活性剤などの添加剤が含まれていても良い。
【0041】
金属層にエッチング液を接触させる方法は、特に制限されないが、ディップ法、スプレー法およびコーティング法からなる群から選ばれる少なくとも一つの方法が好ましい。
【0042】
湿式エッチングに用いられるリンス液は、エッチング液を金属層に接触させたときに発生した残渣を取り除く液である。残渣が残ると金属層の表面が荒れ、光学性能に影響を及ぼすことがある。また、残渣が透明樹脂基材の好ましく無い場所に付着することがある。
リンス液としては、水(例えば、純水など)、界面活性剤を含有する溶液、などが挙げられる。
リンス液で金属層を洗浄する方法は、金属層に接触したエッチング液およびエッチング残渣を取り除くことができる方法であれば、特に制限されない。
【0043】
リンス液で洗浄した後、リンス液を除去する。リンス液の除去方法は特に制限されないが、エアーブローによる方法が好ましい。
【0044】
本発明のグリッド偏光フィルムは、グリッド線に腐食防止処理を施して腐食防止膜を設けても良い。腐食防止膜は、グリッド偏光性能の観点から、単分子膜もしくはそれに準じる厚さ、具体的には、100nm以下の厚さであることが好ましい。
【0045】
本発明のグリッド偏光フィルムは、金属層を形成した側の面に直接または他の層を介して保護層が積層されていてもよい。
保護層は、その材質によって特に制限されないが、透明材料からなるものが好ましい。透明材料としては、ガラス、無機酸化物、無機窒化物、多孔質物質、透明樹脂などが挙げられる。これらのうち、特に透明樹脂からなるものが好ましい。透明樹脂は、前述の透明樹脂基材を構成するものとして示したものから適宜選択して用いることができる。
透明樹脂からなる保護層は、前述の透明樹脂基材同様に、前記同様の方法で測定した重量減量が1%以下であることが好ましく、0.8%以下であることがより好ましい。
保護層の平均厚さは、取り扱い性の観点から通常5μm〜1mm、好ましくは20〜200μmである。保護層は、波長400〜700nmの可視光線領域の光の透過率が80%以上であるものが好ましい。
【0046】
また、保護層は、波長550nmで測定したレターデーションReが、50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。また、面内の任意2点のレターデーションReの差(レターデーションむら)は、好ましくは10nm以下であり、より好ましくは5nm以下である。レターデーションReが大きく、またレターデーションむらが大きいと、液晶表示装置に用いた場合に表示面の明るさにバラツキが生じやすくなる。
【0047】
保護層を積層させるために接着剤(粘着剤を含む)を用いることができる。接着剤からなる層(接着層)の平均厚さは、通常0.01μm〜30μm、好ましくは0.1μm〜15μmである。保護層を接着剤で貼り付ける場合には、グリッド線間の空間に接着剤が入り込まないようにし、グリッド線間の空間に空気が残るようにすることが偏光分離性能を高める点で好ましい。
【0048】
本発明のグリッド偏光フィルムは、前記グリッド線の間に空気または不活性ガスが含まれる空間がある。図1および図2のような畝を有する透明樹脂基材310の表面にグリッド線311および311’が形成されているグリッド偏光フィルムでは、空間312が畝とその上に積層されたグリッド線311の間に形成される。グリッド線間には通常空気が含まれているが、不活性ガスが含まれていてもよい。不活性ガスとしては屈折率の小さいものが好ましく、窒素、ヘリウムなどが挙げられる。
【実施例】
【0049】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0050】
(表面粗さR)
集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(日立製作所製)のマイクロサンプリング装置を使用して、グリッド偏光フィルムの流れ方向に少なくとも10cm以上離れた10箇所を、グリッド線に平行な方向で切断し、その断面を走査型顕微鏡(日立製作所製、S−4700)で、写真撮影した。得られた10枚の走査型顕微鏡写真像を画像解析ソフト(SoftimagingSystem製、AnalySIS)を用いて処理し、粗さ曲線を求めた。JIS B 0601−2001に準拠して、該粗さ曲線から、算術平均高さRaを求めた。そして10箇所で求めらた算術平均高さRaの平均値を表面粗さRとした。なお、カットオフ値はJIS B 0633−2001にて算出した値を用いた。
【0051】
実施例1
8mm×8mm×60mmのステンレス鋼製シャンクにろう付けされた寸法0.2mm×1mm×1mmの直方体単結晶ダイヤモンドの0.2mm×1mmの面に、集束イオンビーム加工装置SMI3050(セイコーインスツルメンツ社製)を用いてアルゴンイオンビームによる集束イオンビーム加工を行い、長さ1mmの辺に平行な幅90nm、深さ80nmの矩形の溝をピッチ180nmで彫り込み、切削工具を作製した。
【0052】
直径200mmで長さ150mmのステンレス鋼SUS430製円筒の曲面全面に、厚さ100μmのニッケル−リン無電解メッキを施した。次いで、先に作製した切削工具と、精密円筒研削盤S30−1(スチューダ社製)を用いて、円筒を回転させてニッケル−リン無電解メッキ面に切削加工し、円筒の円周端面に平行な幅90nmで高さ80nmの断面矩形の畝がピッチ180nmで円筒の曲面全面に形成された転写ロールを得た。なお、集束イオンビーム加工による切削工具の作製と、ニッケル−リン無電解メッキ面の切削加工は、振動制御システム(昭和サイエンス社製)により0.5Hz以上の振動の変位が10μm以下に管理された、温度20.0±0.2℃の恒温低振動室内で行った。
【0053】
直径70mmのゴム製ニップロール(表面温度100℃)及び上記で得られた転写ロール(表面温度160℃)の間に厚さ100μmのシクロオレフィンポリマーフィルム(ZF−14、オプテス社製)を、搬送テンション0.1kgf/mm2、ニップ圧0.5kgf/mmの条件で挟み、フィルム面に転写ロール面の形状を転写した。形状が転写されたフィルムをロール状に巻き取った。得られた転写フィルム表面に、平均幅90nm、高さ80nmの断面矩形の畝が、フィルムの長手方向に平行にピッチ180nmで複数並んで形成されていることが、透過電子顕微鏡H−7500(日立製作所製)の観察によって確認された。なお、観察用の試料は、集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(日立製作所製)のマイクロサンプリング装置にて作成した。
【0054】
前記の転写フィルムの畝形成面側に、法線方向からアルミニウムを製膜速度30nm/秒、絶対圧2×10-3Paで、真空蒸着した。次いで、上記アルミニウムが蒸着されたフィルムを、硝酸5.2重量%、リン酸73.0重量%、酢酸3.4重量%、及び残部が水からなる組成(酸成分相当濃度:81.6重量%)で、温度33℃のエッチング液に30秒間浸漬し、次いで水でリンスし、エアーブローで水滴を吹き飛ばし、120℃で5分間乾燥して、長尺のグリッド偏光フィルムを作製した。得られた長尺のグリッド偏光フィルムをロール状に捲き取った。
得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが0.5nmであった。
【0055】
実施例2
製膜速度を10nm/秒に変えた以外は実施例1と同じ方法で、グリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが0.9nmであった。
【0056】
実施例3
製膜速度を5nm/秒に、製膜時の絶対圧を5×10-3Paに変えた以外は実施例1と同じ方法で、グリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが1.5nmであった。
【0057】
実施例4
実施例1で行った真空蒸着によるアルミニウム製膜を、製膜速度10nm/秒、絶対圧8×10-3Pa、及びアルゴンガスの流量が25sccmの条件でのイオンプレーティングによるアルミニウム製膜に替えた以外は実施例1と同じ方法で、グリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが1.7nmであった。
【0058】
実施例5
絶対圧を9×10-3Paに、アルゴンガスの流量を250sccmに変えた以外は実施例4と同じ方法で、グリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが1.8nmであった。
【0059】
比較例1
製膜速度を0.3nm/秒に変えた以外は実施例1と同じ方法で、グリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが2.5nmであった。
【0060】
比較例2
実施例1で行った真空蒸着によるアルミニウム製膜を、製膜速度0.5nm/秒、絶対圧8×10-1Pa、及びアルゴンガスの流量を200sccmの条件でのスパッタリングによるアルミニウム製膜に替えた以外は実施例1と同じ方法で、グリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムは、グリッド線の表面粗さRが3.5nmであった。
【0061】
実施例1〜5および比較例1〜2において得られたグリッド偏光フィルムの偏光透過率T0および偏光反射率R0を下記の方法で求めた。
【0062】
次いで、該グリッド偏光フィルムをヒートショック試験機(TSA−301L−W:Espec社製)に置いて、−25℃から5℃/分で温度を上げ、10℃温度が上がった毎に20分間その温度を保持し、85℃まで昇温させた。その後85℃から−25℃まで5℃/分で温度を下げた。この工程を1サイクルとして、250サイクル繰り返した。
ヒートショック試験機から取りだしたグリッド偏光フィルムの偏光透過率T1および偏光反射率R1を下記の方法で求めた。
【0063】
偏光透過率および偏光反射率のヒートショックによる変化率を、下式でそれぞれ求めた。
偏光透過率の変化率(%)=(T1−T0)/T0×100
偏光透過率の変化率(%)=(R1−R0)/R0×100
グリッド偏光フィルムの耐久性の総合評価を、下記指標に従って行った。
×:偏光透過率の変化率および/または偏光反射率の変化率が10%以上であった
○:偏光透過率の変化率および偏光反射率の変化率が10%未満であった
【0064】
(偏光透過率および偏光反射率の測定)
直線偏光の偏光面がグリッド偏光フィルムの透過軸に平行になるように、該直線偏光をグリッド偏光フィルムに入射した。分光光度計V−570(日本分光製)を用いて、透過光の光度を測定して、波長450nm、550nm、および650nmにおける偏光透過率を求めた。
直線偏光の偏光面がグリッド偏光フィルムの透過軸に直角になるように、該直線偏光をグリッド偏光フィルムに入射した。分光光度計V−570(日本分光製)を用いて、入射角5度における反射光の光度を測定して、波長450nm、550nm、および650nmにおける偏光反射率を求めた。
【0065】
【表1】

【0066】
表1に示すように実施例1〜5においては、ヒートショックによる偏光透過率の変化率および偏光反射率の変化率が10%未満であり、耐久性に優れていることが判る。一方、比較例1および2においては、ヒートショックによる偏光透過率の変化率および偏光反射率の変化率が10%以上であり、耐久性が十分でないことが判る。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】グリッド偏光フィルムの他の実施態様を示す斜視概念図である。
【図2】図1のグリッド偏光フィルムの断面を示す概念図である。
【図3】グリッド偏光フィルムの他の実施態様を示す斜視概念図である。
【符号の説明】
【0068】
310 : 透明樹脂基材
311 : 金属層A
311’: 金属層B
312 : 金属層間の空間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の少なくとも一方の表面に積層された略平行に並ぶ複数のグリッド線とを含んでなり、
前記透明樹脂基材が少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ複数の畝を有するものであり、
前記グリッド線が前記畝の頂に在る金属層A及び/又は前記畝間に形成される溝の底に在る金属層Bによって構成されるものであり、且つ該金属層A及び/又は金属層Bの長手方向に測定した表面粗さRが2.0nm以下である、グリッド偏光フィルム。
【請求項2】
前記金属層A及び/又は金属層Bの平均厚さが100nm以下である、請求項1に記載のグリッド偏光フィルム。
【請求項3】
板状の透明樹脂基材の少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ複数の畝を形成し、
該畝形成面に、金属層を物理蒸着によって製膜することを含む、請求項1または2に記載のグリッド偏光フィルムの製法。
【請求項4】
絶対圧1×10-2Pa以下の雰囲気で物理蒸着を行う、請求項3に記載のグリッド偏光フィルムの製法。
【請求項5】
物理蒸着による製膜速度が1.0nm/秒以上である、請求項3または4に記載のグリッド偏光フィルムの製法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−133927(P2009−133927A)
【公開日】平成21年6月18日(2009.6.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−308071(P2007−308071)
【出願日】平成19年11月28日(2007.11.28)
【出願人】(000229117)日本ゼオン株式会社 (1,870)
【Fターム(参考)】