JP2016164618A - 転写フィルム、転写フィルムの巻取体、光学フィルム、光学フィルムの巻取体、画像表示装置、転写フィルムの製造方法、光学フィルムの製造方法 - Google Patents

転写フィルム、転写フィルムの巻取体、光学フィルム、光学フィルムの巻取体、画像表示装置、転写フィルムの製造方法、光学フィルムの製造方法 Download PDF

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祐一 宮崎
洋一郎 大橋
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洋一郎 大橋
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Abstract

【課題】ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保する。
【解決手段】入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子層10を転写層4に備えた転写フィルム9であって、支持体15と支持体15上に剥離可能に積層した転写層4とを含んでなり、転写層4に、賦型樹脂材料により透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝が、複数作製され、凹状溝に金属材料が配置されて、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部11が作製される。
【選択図】図2

Description

本発明は、ワイヤーグリッド型偏光子に関するものである。
従来、画像表示装置等では、偏光子を使用する構成が種々に提案されている。すなわち例えば、液晶表示装置では、透明電極を配置したガラス板により液晶材料を挟持して液晶セルが形成され、この液晶セルの両面に直線偏光板が配置されて液晶表示パネルが構成される。また近年、この液晶表示パネルの入射面(バックライト側面)に、反射型の直線偏光板を配置してバックライトによる照明光の利用効率を向上する工夫が図られている。
また画像表示装置では、直線偏光板と1/4波長板との積層による円偏光板を画像表示パネルのパネル面に配置することにより、外来光の反射防止を図る工夫も図られている。
このような偏光子には、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素等を含浸させた後、延伸して作製する構成(いわゆるシート・ポラライザーである)、ワイヤーグリッド型偏光子等が利用されている。特許文献1,2には、ワイヤーグリッド型偏光子に関する工夫が提案されている。
ところで画像表示装置は、近年、薄型化が進んでおり、これにより画像表示装置に使用される偏光子にあっても、薄型化することが求められている。また小型の画像表示装置では、携帯して使用することにより、機械的強度が求められ、これにより小型の画像表示装置に使用される偏光子にあっては、耐衝撃、耐擦性等の機械的強度を充分に確保することが求められる。
しかしながらこのような偏光子において、シート・ポラライザーは、耐熱性が劣り、さらに厚みを薄くすることが困難な欠点がある。これによりシート・ポラライザーに代えてワイヤーグリッド型偏光子の利用が考えられる。しかしながら従来のワイヤーグリッド型偏光子は、原理上は薄くすることは可能であるものの、実際には厚みを薄くすることが難しく、また充分に機械的強度を確保することが困難な問題があった。
特開2006−330521号公報 特開2012−27221号公報
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保することができるようにすることを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、透明樹脂層の表面の凹状溝に金属材料を配置するようにして、この透明樹脂層を転写層として他の部材に転写できるようにする、との着想に至り、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する
(1) 入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子層を転写層に備えた転写フィルムであって、
支持体と該支持体上に剥離可能に積層した転写層とを含んでなり、
前記転写層に、
賦型樹脂材料により透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝が、複数作製され、
前記凹状溝に金属材料が配置されて、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部が作製された転写フィルム。
(1)によれば、凹状溝に金属材料を配置して金属線状部が作製されていることにより、金属線状部の損傷を従来に比して低減することができ、これにより従来に比して機械的強度を向上することができる。またこの金属線状部が作製されてなる賦型樹脂により転写層が作製されていることにより、転写法を適用して全体の厚みを薄くすることができる。
(2) (1)において、
前記転写層は、
厚みが20μm以下0.2μm以上である転写フィルム。
(2)によれば、より具体的構成により全体の厚みを薄くすることができる。
(3) (1)又は(2)において、
前記金属線状部は、
前記凹状溝の底面側及び又は前記底面側とは逆面側に、他の部位に比して反射率の低い低反射層が作製された転写フィルム。
(3)によれば、例えば画像表示パネルに配置して、外来光の反射による表示画面のコントラスト、鮮明度の低下を防止することができる。
(4) 長尺フィルム形態による転写フィルムを巻き取った転写フィルムの巻取体において、
支持体基材上に、入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子層を備えた転写層を備え、
前記転写層に、
賦型樹脂材料により透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝が、前記支持体基材の長手方向に延長するように複数作製され、
前記凹状溝に金属材料が配置されて、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部が作製された転写フィルムの巻取体。
(4)によれば、凹状溝に金属材料を配置して金属線状部が作製されていることにより、金属線状部の損傷を従来に比して低減することができ、これにより従来に比して機械的強度を向上することができる。またこの金属線状部が作製されてなる賦型樹脂層側が転写層に設けられていることにより、転写法を適用して全体の厚みを薄くすることができる。またこのように金属線状部を設けた賦型樹脂層が転写層に設けられることにより、この転写層における金属線状部の配置に種々の工夫を図り、偏光子として機能する部位が界面の影響を受けることを極力低減して凹状溝を保護し、一段と機械的強度を得ることができる。また凹状溝が、支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製されていることにより、透過軸方向を支持体基材の幅方向に設定することができ、例えばシート・ポラライザーによる直線偏光板との積層工程を簡略かつ効率良く実行することができる。
(5) (4)において、
前記転写層は、
厚みが20μm以下0.2μm以上である転写フィルムの巻取体。
(5)によれば、より具体的構成により全体の厚みを薄くすることができる。
(6) (4)又は(5)において、
前記金属線状部は、
前記凹状溝の底面側及び又は前記底面側とは逆面側に、他の部位に比して反射率の低い低反射層が作製された転写フィルムの巻取体。
(6)によれば、例えば画像表示パネルに配置して、外来光の反射による表示画面のコントラスト、鮮明度の低下を防止することができる。
(7) 所望の光学的機能を担う光学機能層を備え、
前記光学機能層に、(1)、(2)、(3)の何れかに記載の転写フィルムの転写層が積層された光学フィルム。
(7)によれば、直線偏光板、1/4波長板、あるいは光学補償のための位相差フィルム等と積層する場合に、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保することができる。
(8) 長尺フィルム形態による光学フィルムを巻き取った光学フィルムの巻取体において、
所望の光学的機能を担う光学機能層と、(4)、(5)、(6)の何れかに記載の転写フィルムの転写層が積層された光学フィルムの巻取体。
(8)によれば、ロール状に巻き取ってなる直線偏光板、1/4波長板、あるいは光学補償のための位相差フィルム等の巻取体と積層する場合に、積層工程を簡略化し、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保することができる。
(9) (1)、(2)、(3)の何れかに記載の転写フィルムの転写層が、画像表示パネルに配置された画像表示装置。
(9)によれば、円偏光板の機能による反射防止フィルムを配置した画像表示装置、液晶表示パネルによる画像表示装置等に適用して、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保することができる。
(10) (7)の光学フィルムが、画像表示パネルに配置された画像表示装置。
(10)によれば、円偏光板の機能による反射防止フィルムを配置した画像表示装置、液晶表示パネルによる画像表示装置等に適用して、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保することができる。
(11) 支持体基材に転写層を作製する転写層作製工程を備え、
前記転写層作製工程は、
前記支持体基材に賦型樹脂層を作製して賦型処理し、前記賦型樹脂層の表面に、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝を複数作製する凹凸形状作製工程と、
前記凹状溝に金属材料を配置して、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部を作製する金属線状部作製工程とを備える転写フィルムの製造方法。
(11)によれば、凹状溝に金属材料を配置して金属線状部を作製することにより、金属線状部の損傷を従来に比して低減することができ、これにより従来に比して機械的強度を向上することができる。またこの金属線状部が作製されてなる賦型樹脂層が転写層であることにより、転写法を適用して全体の厚みを薄くすることができる。
(12) 前記支持体基材が、長尺フィルム形態であり、
前記凹凸形状作製工程は、
前記凹状溝を、前記支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製する転写フィルムの製造方法。
(12)によれば、凹状溝が、支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製されていることにより、透過軸方向を支持体基材の幅方向に設定することができ、例えばシート・ポラライザーによる直線偏光板等との積層工程を簡略かつ効率良く実行することができる。
(13) 支持体基材に転写層を作製する転写層作製工程と、
前記転写層を他の部材に転写する転写工程とを備え、
前記転写層作製工程は、
前記支持体基材に賦型樹脂層を作製して賦型処理し、前記賦型樹脂層の表面に、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝を複数作製する凹凸形状作製工程と、
前記凹状溝に金属材料を配置して、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部を作製する金属線状部作製工程とを備える光学フィルムの製造方法。
(13)によれば、凹状溝に金属材料を配置して金属線状部を作製することにより、金属線状部の損傷を従来に比して低減することができ、これにより従来に比して機械的強度を向上することができる。またこの金属線状部が作製されてなる賦型樹脂層が転写層であることにより全体の厚みを薄くすることができる。
(14) (13)において、
前記支持体基材が、長尺フィルム形態であり、
前記凹凸形状作製工程は、
前記凹状溝を、前記支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製する光学フィルムの製造方法。
(14)によれば、凹状溝が、支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製されていることにより、透過軸方向を支持体基材の幅方向に設定することができ、シート・ポラライザーによる直線偏光板等との積層工程を簡略かつ効率良く実行することができる。
本発明によれば、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して厚みを薄くすることができ、さらに充分な機械的強度を確保することができるようにする。
本発明の第1実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。 図1の画像表示装置に係る転写フィルムの構成を示す図である。 図2の転写フィルムの偏光子層の断面形状を示す図である。 転写フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 図4の各工程の説明に供する図である。 直線偏光板との積層工程の説明に供する図である。 ロール版の説明に供する図である。 本発明の第2実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。 図8の画像表示装置に係る偏光子層の構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。 本発明の第4実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。 本発明の第5実施形態に係るロール版の製造方法の説明に供する図である。
〔第1実施形態〕
〔画像表示装置〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置1は、液晶表示装置であり、液晶表示パネル2の背面にバックライト3が配置される。ここでバックライト3は、エッジライト型、直射型等、種々の構成の面光源装置を広く適用することができる。液晶表示パネル2は、直交ニコル配置又は平行ニコル配置による直線偏光板6、7により液晶セル5を挟持して構成され、液晶セル5は、透明電極を形成したガラス基板により液晶材料による液晶層を挟持して形成される。これにより画像表示装置1は、液晶セル5に設けられた透明電極への印加電圧により画素単位で透過光を光強度変調して出力し、所望の画像を表示する。
この画像表示装置1は、液晶表示パネル2のバックライト3側に、偏光子として機能する光学機能層(以下、偏光子層と呼ぶ)を備えた転写層4が、直線偏光板4に貼り付けてられて配置される。直線偏光板6,7は、いわゆるシート・ポラライザー型の偏光板であり、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素等を含浸させた後、延伸して偏光子としての光学的機能を担う光学機能層が形成され、この光学機能層を保護用の基材により挟持して作製される。
転写層4は、転写法により配置される層であり、この実施形態では、後述するように偏光子層が設けられた賦型樹脂層である。なお転写法とは、例えば基材の上に所望の層を形成する場合に、この層を直接当該基材上に形成するのでは無く、一旦、離型性を有する支持体上に剥離可能に該層を積層形成して転写体を作製した後、工程、需要等に応じて、該支持体上に形成した層を、最終的に該層を積層すべき基材(被転写基材)上に接着、積層し、その後、該支持体を剥離除去することにより、該基材上に所望の層を形成する方法である。
この転写層4に設けられた偏光子層は、ワイヤーグリッド型偏光子として機能する光学機能層であり、透過軸方向と直交する偏光面による入射光を選択的に反射するいわゆる反射型の偏光子である。転写層4は、液晶セル5の入射面側(バックライト3側)に配置された直線偏光板7の透過軸方向と、この偏光子層における透過軸方向が一致するように配置され、これにより画像表示装置1は、バックライト3からの照明光の利用効率を向上する。この実施形態において、転写層4は、事前に、直線偏光板7と一体化された後、液晶表示パネル2の製造工程に提供され、これにより画像表示装置1は、組み立て作業を簡略化することができる。また転写法の適用により、ワイヤーグリッド型偏光子をハンドリングするのに必要な支持体が最終的に不要になるため、画像表示装置1の厚みを薄くすることができる。
なおこの一体化は、転写層4と直線偏光板7とを紫外線硬化性樹脂等による接着剤により貼り合せて実行される。
〔転写フィルム〕
図2は、転写層4の配置に使用する転写フィルムの構成を示す図である。転写フィルム9は、支持体基材15上に賦型樹脂層による転写層4が形成され、紫外線硬化性樹脂等の接着剤により転写層4を直線偏光板7に貼り付けた後、支持体基材15を剥離することにより、転写層4が直線偏光板7に配置される。転写フィルム9は、この転写層4の表面側に、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層10が設けられる。なおこれにより転写層4の偏光子層10が設けられていない支持体基材15側の部位は、偏光子層10の支持体として機能する支持体層を構成すると共に、偏光子層10を保護する保護層を構成することになる。
ここで偏光子層10は、入射する電磁波である入射光の透過を偏光面に応じて制限する偏光子としての光学的機能を担い、金属線状部11が、線幅の方向に離間して複数配置される。ここで金属線状部11は、透過を制限する電磁波の波長帯域の最短波長λmin未満の線幅Wmにより、金属材料により形成される。また金属線状部11は、この最短波長λmin未満のピッチPにより、規則的に又は不規則に繰り返し配置される。なおこれにより隣接する金属線状部11間の間隔Wt(後述する透明固体誘電体部12の幅である)は、デューティー比D(=Wm/P=Wm/(Wm+Wt))が0.2以上0.8以下、好ましくは0.3以上0.7以下になるように作製される。なお偏光子層10の表面が曲面形状である場合もあることにより、線幅Wmは、金属線状部11の延長方向と、金属線状部11の繰り返し方向とに直交する方向から見た幅により定義される。なお最短波長λminは、この実施形態のように画像表示装置に適用して可視光域の全波長帯域に対してその透過を制限する場合、可視光域の最短波長380nm未満とすればよいものの、例えば紫外線による露光装置に適用して露光に供する紫外線の透過を制限する場合等においては、適宜、380nmとは異なる波長が適用される。
また金属線状部11は、この最短波長λminに対して、厚みHがλmin以下になるように形成され、この実施形態では断面略矩形形状により形成される。これらにより偏光子層10は、ワイヤーグリッド型偏光子として機能するように構成される。なお偏光子層10では、例えば可視光域の波長帯域において、最短波長380nm、中心波長550nm、最長波長780nm等の複数波長を設計基準波長に設定し、これらの設計基準波長で所望する光学特性(例えば消光比)を確保することができるように、金属材料及び透明誘電体材料の屈折率n及び消衰係数kを元に、シミュレーションによってピッチP、線幅Wm、厚みHに対応するP波透過率、S波透過率、S波反射率、消光比を算出することで、必要なピッチP、線幅Wm、厚みHの好適値が導きだされる。これにより、例えば波長550nmにおいて十分な消光比を確保する場合にあって、金属層にアルミニウム、透明誘電体に一般的な紫外線硬化樹脂(n=1.5、k=0 at550nm)を用いる場合、ピッチPは75nm以上175nm以下、好ましくは100nm以上150nm以下が望ましい。厚みは90nm以上200nm以下、好ましくは110nm以上160nm以下、更に好ましくは120nm以上150nmが望ましい。
さらに偏光子層10は、隣接する金属線状部11の間に、透過の制限を図る波長帯域の電磁波に対して透明な固体誘電体による透明固体誘電体部12が設けられる。このように隣接する金属線状部11の間に透明固体誘電体部12を設けることにより、偏光子層10は、各種部材の接触等による金属線状部11の損傷を低減することができ、従来に比して耐摩耗性を向上し、機械的強度を向上することができる。またこのように隣接する金属線状部11の間に透明固体誘電体部12を設けた構成は、金属線状部11に対応する凹状溝による凹凸形状を賦型樹脂層(4)に作製した後、この凹状溝に金属線状部11に係る材料を充填して作製することができ、これにより大面積の転写フィルムを効率良く生産することができ、従来に比して量産性を向上することができる。またこのようにして作製可能であることにより、金属線状部11の作製精度も向上することができ、その結果、偏光子層10の作製精度も向上することができる。なお充填により金属線状部11を作製する際に、必要に応じて凹状溝上に密着性や表面保護のための機能層を設けても良い。この機能層については特に制限されないが、主としてSiまたはその化合物である、SiO、SiCなどが好適に用いられる。また機能層としてではなく、賦型樹脂層(4)自体に金属との密着性改善成分を含有させても良い。
これらによりこの実施形態では、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して格段的に機械的強度を確保することができる。特にこの実施形態では、支持体基材15上に設けられた賦型樹脂層の表面に偏光子層10が作製されることにより、金属線状部11を内側にして転写層4を直線偏光板7に貼り付けることができ、これにより金属線状部11の損傷を充分に防止して機械的強度を確保することができる。またこのようにして転写層4のみ転写する場合にあって、転写層4は、凹状溝を作製できる程度の厚みにより作製すれば足り、これにより全体の厚みを薄型化することができる。
ここで図3に線幅方向の断面形状を示すように、金属線状部11は、その1方の端面を、平坦面として、凹状溝より突出するようにしても良く、透明固体誘電体部12の表面と平坦としても良く(図3(A))、透明固体誘電体部12の表面より奥まった形状としてもよい。また線幅方向に係る中央部分が突出する曲面形状により作製しても良く、(図3(B))、これとは逆の曲面形状により作製してもよい。また図3(C)に示すように、隣接する金属線状部11をこの金属線状部11の材料により接続するようにして、この接続した部位の厚みdが、透過の制限を図る波長帯域の電磁波に対して十分に透明である場合には、このように隣接する金属線状部11をこの金属線状部11の材料により全面的に又は部分的に接続するようにしてもよい。また、図3(D)に示すように、転写前の状態での金属層保護のために、透明樹脂によるオーバーコート層12Aを設けても良い。
〔各部の詳細構成〕
ここで金属線状部11に係る金属材料は、例えば各種の導体に係る金属、合金、金属化合物等を広く適用することができるものの、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀の何れかによる金属、これら何れかの金属による合金、これら金属の化合物を適用することが望ましい。なお透過を制限する電磁波を効率良く反射する観点からは、アルミニウム、ニッケル、銀等の反射率の高い金属、合金、化合物を適用することが望ましく、可視光に対しては特にアルミニウムが好ましい。またこれとは逆に、透過を制限する電磁波の反射を抑圧する観点からは、クロム等の反射率の低い金属、合金、化合物を適用することが望ましい。
金属線状部11は、複数の層構造により作製するようにしても良い。このような層構造により作製することにより、例えば偏光子層10の両面から入射する入射光に対して特性を異ならせ、偏光子層10の両面の色合いを異ならせたりすることができる。
転写フィルム9(図2)は、透明フィルム材による支持体基材15に、賦型樹脂層(4)が設けられ、この賦型樹脂層(4)の賦型処理により微細凹凸形状が作製されて透明固体誘電体部12が作製される。また微細凹凸形状が作製されてなる面に、蒸着、スパッタリング、電解メッキ、無電解メッキ等により金属層が作製されて金属線状部11が作製される。転写フィルム9は、その後、エッチング、切削、研磨等の処理により透明固体誘電体部12の端面が露出するように、金属線状部間である透明固体誘電体部12の端面の金属層が除去される。また必要に応じて、金属層を除去した後、凹状溝に残る金属材料に、選択的に金属材料を堆積させる。ここで凹状溝への金属の充填は、例えば一回の処理で不十分な場合もあることにより、複数回に分けて行っても良い。また例えば高アスペクトの凹状溝等に金属を充填する場合等では、金属を充填する際に入り口が途中で塞がってしまう場合があることにより、このような場合は、入り口を塞ぐ金属を一旦除去した後、再度充填する処理を実行するようにしてもよい。なおこのようにして各充填工程にて充填される金属層の間には、酸化皮膜等の薄層が存在しても良い。
なお金属線状部11の作製においては、化学気相成長、原子層堆積法、酸化還元反応法、ナノ粒子の堆積法等の適用も可能である。ここで酸化還元反応法とは、酸化した金属材料を還元剤により還元して金属層を作製する金属層作製手法を意味し、例えば銀鏡反応で代表される金属層作製手法である。ここで還元剤は凹凸形状を形成する透明固体誘電体部に含まれていても良い。またナノ粒子の堆積法とは、アルミニウム等の金属によるナノ粒子を凹凸形状面に堆積させて金属層を作製する手法、又は凹状溝に選択的に堆積させて金属線状部を作製する手法であり、必要に応じて、ナノ粒子を堆積させた後、焼成等の工程を設けて堆積したナノ粒子を凹状溝に固定する。また金属層を除去した後の、凹状溝に残る金属材料への選択的な金属材料の堆積には、電鋳処理を適用することができる。
支持体基材15は、一般的な転写フィルムに用いられる基材を適用可能であるが、クリーン度の観点からは光学フィルムに用いられる基材が好ましく、また賦型樹脂層に紫外線硬化樹脂を用いる場合は紫外線を良好に透過する基材が好ましい。具体的には、COP(シクロオレフィンポリマー)フィルム、TAC(トリアセチルセルロース)フィルム、PET(ポリエステルテレフタレート)フィルム、ポリイミドフィルム等が適用可能である。但し、製造工程でエッチング等のWetプロセスを適用する場合は、吸水による体積変化が大きいことによりTACフィルムは好ましくない。また機械強度やコストの点からは、PETフィルムが好ましく、賦型面に易接着処理がなされていないものがより好適である。
支持体基材15には、製造工程での意図しない剥離が生じない範囲で、支持体基材15と賦型樹脂層である転写層4との密着力を低減して支持体基材15を良好に剥離可能とする離形層を設けるようにしてもよい。なお離形層には、例えばシリコン樹脂(有機珪素系高分子化合物)、弗素系樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、又はこれら樹脂と適宜の他の樹脂(アクリル樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル樹脂等)との混合物を適用することができる。
転写層4に係る賦型樹脂層は、賦型処理可能な各種の硬化性樹脂を適用することができるものの、この実施形態では紫外線硬化性樹脂が適用される。なおこれにより転写層4は、支持体基材15と偏光子層10との間に、賦型樹脂層の残部による透過を制限する波長帯域の電磁波に対して透明な透明層が設けられ、上述したように、この透明層が偏光子層10の保護層として機能することになる。
なお支持体基材15にハードコート層等を形成すると共に、このハードコート層等を賦型樹脂層と一体に転写するようにして、このハードコート層等も転写層4に含めるようにして偏光子層10の保護層とするようにしてもよい。なおこのような保護層は、被転写基材に転写層4を配置した後、作製するようにしても良いことは言うまでも無い。
転写層4は、偏光子層10を除く部位が偏光子層10の支持体、保護層として機能するものの、厚みを厚くすると、画像表示装置1における厚みが厚くなる。しかしながら賦型処理可能であって、転写処理可能な厚みであることも必要である。これにより転写層4は、厚み10μm以下0.2μm以上により、好ましくは5μm以下1μm以上により作製される。
また転写フィルム9は、賦型樹脂層と支持体基材15との剥離力が軽すぎると不要な剥がれによる不良が発生しやすく、重すぎると加工性が低下する。具体的に、例えば300mm/minの剥離速度で0.125N/50mm幅(180度剥離)程度まで小さくなると、不要な剥離のリスクが増加する。また0.19N/50mm幅(180度剥離)程度であれば転写フィルムとして使用可能であるが、実際に製品として使用する場合は高速での剥離重さが重要になってくることにより未だ不十分である。しかしながら10m/minの剥離速度で0.28N/50mm幅以上0.36N/50mm幅以下(180度剥離)だと安定して支持体基材を剥がすことができる。0.40N/50mm幅(180度剥離)を超えてくると支持体基材を剥がすのに大きな力が必要となってくるのであまり望ましくはないが、これらはプロセス設計あるいは被転写基材の強度によっても影響を受ける。いずれにしろ樹脂の破断強度や引張り弾性率は、上記剥離に掛かる応力にて賦型樹脂層が破断したり、大きく伸びて金属線状部が追従できず破断しない範囲で設計をする必要があり、これらは樹脂骨格や組成、硬化条件等を変更することで調整可能である。なおこれらの剥離強度は、幅50mmの試験片による計測値である。
〔製造工程〕
図4は、転写フィルム9の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、ロールに巻き取った透明長尺フィルム形態により支持体基材15が提供される。この製造工程は、ロールより支持体基材15を引き出して搬送しながら、凹凸形状作製工程SP2により、支持体基材15の表面に凹凸形状を作製する。
より具体的に、この凹凸形状作製工程では、図5(A)に示すように、始めに、支持体基材15に紫外線硬化性樹脂の塗工液を塗工した後、周側面に微細凹凸形状が作製されている賦型用金型であるロール版の周側面に支持体基材15を押圧して搬送しながら、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ、その後、硬化した紫外線硬化性樹脂を支持体基材15と一体にロール版より剥離する。これにより図5(B)に示すように、この工程では、ロール版の周側面に形成された微細凹凸形状を転写して、支持体基材15の表面に、金属線状部11に対応する凹状溝21を作製してなる賦型樹脂層(4)を作製する。なおこれによりこの凹状溝21は、透過を制限する波長帯域の最短波長未満の、金属線状部11の線幅Wmに対応する溝幅により、また金属線状部11の繰り返しピッチPに対応するピッチにより作製されることになる。
続いて転写フィルムの製造工程は、金属線状部作製工程SP3において、凹状溝21に金属材料を配置して金属線状部11を形成する。より具体的に、この実施形態では、蒸着、スパッタリング、電解メッキ、無電解メッキ等により、図5(C)に示すように、凹状溝21が作製されてなる凹凸形状面の全面に、金属層22を作製することにより、金属線状部11を作製する。
続いてこの製造工程は、金属除去工程SP4において、エッチング、研磨、切削等により、図5(D)に示すように、余分な金属層を削除する。(図3(A))より具体的に、例えばエッチングにより金属層を除去する場合には、エッチングに供する薬液の種類、濃度、温度、エッチング時間の管理により、金属線状部11の端面の突出程度を調整することができる。また例えば研磨により金属層を除去する場合、研磨に供する研磨剤、この研磨剤による研磨液の温度、研磨液に添加する薬液の濃度、押圧力等の管理により、金属線状部11の端面の突出程度を調整することができる。また金属除去工程SP4は、例えば切削した後に、エッチングにより端面を処理する場合のように、必要に応じてエッチング、研磨、切削等が組み合わされて実行される。またこのようにして凹状溝間の金属層を除去した後、必要に応じて凹状溝に残る金属材料に、選択的に金属材料を堆積する処理、あるいは金属線状部作成工程SP3と金属除去工程SP4の処理が繰り返し実行される。
なお金属除去工程SP4に代えて、又は金属除去工程SP4に加えて、金属層の表面を透明化する工程を設けるようにしてもよい。なおここでいう透明化とは対応する波長帯域の電磁波に対して金属層表面を透明化する処理であり、例えばアルミニウムによる金属層の表面を酸化処理することにより、金属層表面のアルミニウムを酸化アルミニウムに変質させることにより実行される。なおこのようにして作製される透明層を、偏光子層の保護層として機能させるようにしてもよい。
この実施形態では、これら各工程SP2〜SP4が、支持体基材15を搬送しながら順次実行された後、ロールに巻き取って転写フィルム巻取体が作製され、この転写フィルム巻取体が続く処理工程に搬送される。
このように最短波長未満の溝幅による凹状溝を複数配置してなる凹凸形状を作製した後、金属線状部を形成することにより、転写フィルムは、隣接する金属線状部の間に透明固体誘電体部を備えた構造とすることができ、これにより従来のワイヤーグリッド構造に比して耐擦傷性を向上することができる。また量産性、作製精度を向上することができる。さらに金属線状部の上から全面を覆う形でオーバーコート層を形成することにより、転写フィルムの状態での耐擦傷性や耐久性を向上させることができる。
また全体に金属層を作製した後、透明固体誘電体部に係る金属層を除去することにより、大面積の転写フィルムを効率良く量産することができ、一段と量産性を向上することができる。また賦型処理により凹状溝を複数配置してなる凹凸形状を作製することによって、大面積の転写フィルムを効率良く量産することができ、一段と量産性を向上することができる。
図6は、直線偏光板7との一体化工程の説明に供する図である。一体化工程は、それぞれロールに巻き取った長尺フィルム形態である直線偏光板巻取体35、転写フィルム巻取体36により直線偏光板7、転写フィルム9が提供される。一体化工程は、転写フィルム巻取体36から転写フィルム9を引き出して搬送しながら、図示しない塗工装置により紫外線硬化性樹脂等の接着剤を塗工する。またさらに直線偏光板巻取体35から直線偏光板7を引き出して転写フィルム9と積層した後、矢印により示すように紫外線を照射して直線偏光板7と転写フィルム9とを一体化し、その後、支持体基材15を剥離してシートカットにより所望の大きさに切断する。なお、支持体基材15を剥離するタイミングは実際の組立工程において任意に設計できる。また接着剤としては熱硬化タイプ、2液硬化タイプなども適用でき、あるいは粘着材を用いることもできる。
このようにして一体化するにつき、直線偏光板7は、シート・ポラライザー型であり、ポリビニルアルコールにヨウ素等を含浸させた後、延伸して偏光子として機能する光学的機能が作製されることにより、このような長尺フィルム形態においては、矢印A1により示すように、長尺方向である搬送方向と直交する幅方向が透過軸方向となるように作製される。
これに対してワイヤーグリッド型偏光子に係る転写フィルム9では、金属線状部11の延長方向に対して直交する方向が透過軸方向となり、これより賦型樹脂層に作製する凹状溝に応じて、さらにはこの凹状溝の作製に供する賦型用金型に応じて、自由に透過軸方向を設定することができる。しかしてこの実施形態では、このように長尺フィルム形態により搬送しながら直線偏光板7と一体化することにより、直線偏光板7の透過軸方向に、矢印A2により示すように偏光子層10の透過方向が一致するように、支持体基材15の長尺方向に延長するように金属線状部11が作製される。これによりこの製造工程は、効率良く直線偏光板7に偏光子層10を設け、生産性を向上することができる。
なおこのように直線偏光板7に転写層4を一体化した場合、この転写層4が直線偏光板7の光学機能層の保護層として機能することになる。これにより直線偏光板7の光学機能層に直接転写層4を積層するようにして、この偏光子層10側の直線偏光板基材を省略するようにしてもよい。このようにすれば、一段と全体の厚みを薄くすることができる。
〔ロール版〕
図7は、ロール版の説明に供する図である。ロール版30は、周側面に微細凹凸形状が作製された賦型用金型であり、凹状溝21に対応する凸条による微細凹凸形状が周側面に形成されている。この実施形態において、この凸条は、円周方向に延長するように形成され、これにより賦型処理して支持体基材15の長手方向に延長するように凹状溝21が作製される。
ロール版30は、切削加工が容易な金属材料による円筒形状又は円柱形状により母材31が形成され、この実施形態では、銅のパイプ材が母材31に適用される。この製造工程は、平滑化工程において、バイトを使用した母材31の周側面の切削処理により母材31の周側面を平滑化した後、電解溶出作用と、砥粒による擦過作用の複合による電解複合研磨法により母材31の周側面を超鏡面化する。
続いてこの製造工程は、切削工程において、母材31を切削装置に装着した後、バイト32の先端を母材31の周側面に押し当て、この状態で矢印Bにより示すように母材31を回転させながら、矢印Cにより示すようにバイト32を母材31の管軸に沿った方向に移動させ、これにより母材31の周側面をらせん状に切削加工する。これによりこの製造工程は、円周方向に延長する断面矩形形状による、凹状溝21に対応する凸条を母材31の周側面に作製する。なおバイト32は、同時並列的に複数の凸条を作製可能に、先端が櫛歯状に形成されており、これによりこの工程では、ロール版の作製に要する時間を短縮する。なお、本実施形態のようなシームレス(つなぎ目無し)のロール版は、フォトリソグラフィ等の手法でも作成することが可能ではあるものの、広幅化にはあまり適さない欠点がある。これに対してこの実施形態のロール版では簡易に広幅化することができる。
なお凸条の延長方向にあっては、必要に応じて回転軸の延長方向としてもよく、回転軸方向に対して斜めに傾くようにしてもよい。
この実施形態の構成によれば、液晶セルの入射面側に配置して全体形状を薄型化し、充分な機械的強度を確保することができる。
〔第2実施形態〕
図8は、第2実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置41は、転写層4、液晶表示パネル2に代えて、液晶表示パネル42が配置される点を除いて、第1実施形態の画像表示装置1と同一に構成される。液晶表示パネル42は、透明電極を形成したガラス基板5A、5Bにより液晶材料による液晶層5Cを挟持して液晶セルが形成され、このガラス基板5A、5Bに、直線偏光板としての機能を担う光学的機能層を備えた転写層43、44がそれぞれ転写法により配置される。なお転写層43、44の一方を直線偏光板により置き換えるようにしてもよい。またバックライト3と転写層44との間に、第1実施形態について上述した転写層4を設けるようにしてもよく、従来の液晶表示装置に使用される反射型直線偏光板を設けるようにしてもよい。
図9(A)及び(B)は、転写層43、44の転写に供する転写フィルム52、51をそれぞれ示す図である。転写フィルム51は、金属線状部11に係る凹状溝の底面側と逆面側に、他の部位に比して反射率の低い低反射層11Aが作製され、これにより低反射層11A、中心材層11Bの2層構造により金属線状部11が作製される。また転写フィルム52は、金属線状部11に係る凹状溝の底面側と、この底面側とは逆側面とに、他の部位に比して反射率の低い低反射層11Aが作製され、これにより低反射層11A、中心材層11B、低反射層11Aの3層構造により金属線状部11が作製される。この金属線状部11に関する構成が異なる点を除いて、転写フィルム51、52は、転写フィルム9と同一に構成される。なお図9(D)は、図3(D)との対比により透明樹脂によるオーバーコート層12Aを設けた例である。
すなわち転写層4を直線偏光板に代えて液晶セルの出射面に配置する場合、何ら画像表示していない状態で、外来光が金属線状部11により反射され、コントラスト、鮮明度が低下することが判った。またこの場合、液晶セルの入射面側の直線偏光板を透過してきたバックライトからの光が転写層4で反射することによっても、コントラスト、鮮明度が低下することが判った。
また同様に、転写層4を直線偏光板に代えて液晶セルの入射面に配置する場合、液晶セルを透過した外来光がこの転写層4に設けられた金属線状部11により反射され、この場合も、コントラスト、鮮明度が低下することが判った。
しかしながらこの実施形態によれば、液晶セルの出射面に配置する転写層43にあっては、低反射層11Aが設けられていることにより、このような偏光子層からの反射を低減し、コントラスト、鮮明度の低下を充分に低減することができる。また液晶セルの入射面に配置する転写層44にあっては、同様に低反射層11Aが設けられていることにより、このような反射防止を低減し、コントラスト、鮮明度の低下を防止することができる。
ここでこの低反射層11Aは、目視により見て取られる色調が黒色であることが望ましく、これにより特開2012−208145号公報等に開示の黒化処理を適用して黒化層であることが望ましい。なお凹状溝の底面に低反射層を作製する場合、黒化層の厚みにより金属層を作製して黒化処理した後、中心材層11Bに係る金属材料を堆積することにより作製することができる。また凹状溝の底面側とは逆側面に作製する場合、中心材層11Bに係る金属材料層を作製した後、黒化層の厚みにより金属層を作製して黒化処理することにより作製することができる。なおこれらの場合に、黒化処理に供する金属材料を中間材層に適用するようにしてもよい。なお低反射層11Aには、クロム等の金属材料を適用する場合、黒化Ni、黒化Cu、黒化Al、黒化Zn等を適用する場合、低反射のカーボンによるナノ粒子を適用する場合等、種々の構成を広く適用することができる。
この実施形態によれば、液晶セルに係る入射面側、出射面側の直線偏光板に代えて適用して、全体の厚みを薄くし、充分な機械的強度を確保することができる。
〔第3実施形態〕、
図10は、第3実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置61は、いわゆるインセル型の液晶表示パネルによる画像表示装置であり、透明電極を形成したガラス基板5A、5Bにより液晶材料による液晶層5Cを挟持して液晶セル65が形成され、この液晶セル5のバックライト3側に直線偏光板7が配置される。なおこの直線偏光板7にあっては、偏光子層10を備えた転写層4、又は51を適用するようにしてもよい。液晶セル65は、出射面側のガラス基板5Aの内側面に、カラーフィルタ62、転写層63、位相差板64が積層されて配置される。なお転写層63は、カラーフィルタ62とガラス基板5Aとの間に配置するようにしてもよい。
ここで転写層63は、金属線状部11に係る凹状溝の底面側、逆面側の双方に低反射層11Aが作製され、転写法によりカラーフィルタ62又は位相差板64に積層されて配置され、又はカラーフィルタ62とガラス基板5Aの積層体に積層されて配置される。転写層63に係る転写フィルムは、この低反射層11Aに関する構成が異なる点を除いて、上述の実施形態と同一に構成される。
この実施形態のようにインセル型偏光子を備えた画像表示装置に適用するようにしても、全体を薄型化して十分な機械的強度を確保することができる。
〔第4実施形態〕
図11は、第4実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置71は、画像表示パネルである液晶表示パネル2のパネル面(視聴者側面)に反射防止フィルム72が配置される。ここで反射防止フィルム72は、円偏光板の機能により反射防止を図る反射防止フィルムであり、1/4波長板74に、転写層73が積層されて構成される。
ここで転写層73は、第2実施形態について上述した転写フィルム52より転写層44を転写して作製される。
この実施形態のように、円偏光板の機能により反射防止を図る反射防止フィルムに適用して、全体の厚みを薄くし、充分な機械的強度を確保することができる。
〔第5実施形態〕
図12は、第5実施形態に係るロール版の製造方法の説明に供する図である。この実施形態では、このロール版の製造方法が異なる点を除いて、上述の実施形態と同一に構成される。
この実施形態の製造工程は、平板の賦型版を使用した賦型処理により、凹状溝21による凹凸形状を形成してなる平版による複製版81を作製する。この製造工程は、この複製版81を定盤82に密接して、又は一定の間隔により隔てて、複数配置する(図12(A))。またその後、ニッケル等による電鋳処理により、表面に所望の厚みにより金属層83を作製し(図12(B))、その後、この金属層83を剥離する(図12(C))。
これによりこの工程は、1つの原版を使用して複数の複製版を作製し、この複数の複製版のタイリングにより、表面に微細凹凸形状を作製してなる大面積によるシート状版(83)を作製する。
この製造工程は、全体が筒形状となるようにこのシート状版(83)の両端部を接続し、これによりスリーブ版を形成する。この実施形態は、円筒形状又は円柱形状による心材をこのスリーブ版に差し込んでこの心材の周側面にスリーブ版を配置し、これにより賦型処理に係る微細凹凸形状を周側面に作製してなるロール版を作製する。
この実施形態のように1つの原版を使用して作製した複製版のタイリングによりスリーブ版を作製してロール版を作製するようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。またこの場合、タイリングに供する賦型版を傾けて配置すること等により、ロール版の周側面に形成される凸条の傾きを種々に設定することができ、簡易に所望の傾きによるロール版を作製することができる。
なおこれに代えて、簡易的に、シート状版(83)から更に樹脂で再賦型した樹脂シートを心材に巻きつけて固定し、ロール版としてもよく、あるいは、電鋳処理により金属層を作製する代わりに(図12(B),(C))、直接樹脂で再賦型したシートをそのままシート状版(83)として心材に巻きつけて固定し、ロール版としてもよい。
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
すなわち上述の実施形態では、画像表示装置に適用して透過を制限する波長帯域が可視光域(波長380nm〜800nm)である場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば紫外線や赤外線の透過を制限する場合等にも広く適用することができる。なおこのように可視光域以外の電磁波について透過を制限する場合には、必ずしも可視光において透明固体誘電体部の見た目が透明である必要は無く、可視光において不透明であってもよい。
また上述の実施形態では、直線偏光板、1/4波長板に転写層を転写して偏光子を積層する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば光学補償のための位相差フィルム等、種々の光学的機能を備える光学機能層に転写することができる。
また上述の第4実施形態では、液晶表示パネルによる画像表示パネルを備えた画像表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、有機ELによる画像表示パネルを備えた画像表示装置等にも広く適用することができる。
また上述の実施形態では、本発明を画像表示装置に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば露光装置、プロジェクタ、照明、サングラス、調光シート等、種々の光学装置や調光装置に広く適用することができる。
また上述の実施形態ではロール版による賦型用金型を使用した長尺フィルム材の賦型処理により偏光子を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板による金型を使用した枚葉の処理により作製する場合にも広く適用することができる。
1、41、61、71 画像表示装置
2、42 液晶表示パネル
3 バックライト
4、43、44、63、73 転写層
5、64 液晶セル
5A、5B ガラス基板
5C 液晶層
6、7 直線偏光板
9、51、52、 転写フィルム
10 偏光子層
11 金属線状部
12 透明固体誘電体部
13 偏光子層
15 支持体基材
21 凹状溝
22 金属層
30 ロール版
31 母材
32 バイト
35 直線偏光板巻取体
36 転写フィルム巻取体
62 カラーフィルタ
64 位相差板
72 反射防止フィルム
74 1/4波長板
81 複製版
82 定盤
83 金属層

Claims (14)

  1. 入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子層を転写層に備えた転写フィルムであって、
    支持体と該支持体上に剥離可能に積層した転写層とを含んでなり、
    前記転写層に、
    賦型樹脂材料により透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝が、複数作製され、
    前記凹状溝に金属材料が配置されて、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部が作製された
    転写フィルム。
  2. 前記転写層は、
    厚みが20μm以下0.2μm以上である
    請求項1に記載の転写フィルム。
  3. 前記金属線状部は、
    前記凹状溝の底面側及び又は前記底面側とは逆面側に、他の部位に比して反射率の低い低反射層が作製された
    請求項1又は請求項2に記載の転写フィルム。
  4. 長尺フィルム形態による転写フィルムを巻き取った転写フィルムの巻取体において、
    支持体基材上に、入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子層を備えた転写層を備え、
    前記転写層に、
    賦型樹脂材料により透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝が、前記支持体基材の長手方向に延長するように複数作製され、
    前記凹状溝に金属材料が配置されて、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部が作製された
    転写フィルムの巻取体。
  5. 前記転写層は、
    厚みが20μm以下0.2μm以上である
    請求項4に記載の転写フィルムの巻取体。
  6. 前記金属線状部は、
    前記凹状溝の底面側及び又は前記底面側とは逆面側に、他の部位に比して反射率の低い低反射層が作製された
    請求項4又は請求項5に記載の転写フィルムの巻取体。
  7. 所望の光学的機能を担う光学機能層を備え、
    前記光学機能層に、請求項1、請求項2、請求項3の何れかに記載の転写フィルムの転写層が積層された
    光学フィルム。
  8. 長尺フィルム形態による光学フィルムを巻き取った光学フィルムの巻取体において、
    所望の光学的機能を担う光学機能層と、請求項4、請求項5、請求項6の何れかに記載の転写フィルムの転写層が積層された
    光学フィルムの巻取体。
  9. 請求項1、請求項2、請求項3の何れかに記載の転写フィルムの転写層が、画像表示パネルに配置された
    画像表示装置。
  10. 請求項7に記載の光学フィルムが、画像表示パネルに配置された
    画像表示装置。
  11. 支持体基材に転写層を作製する転写層作製工程を備え、
    前記転写層作製工程は、
    前記支持体基材に賦型樹脂層を作製して賦型処理し、前記賦型樹脂層の表面に、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝を複数作製する凹凸形状作製工程と、
    前記凹状溝に金属材料を配置して、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部を作製する金属線状部作製工程とを備える
    転写フィルムの製造方法。
  12. 前記支持体基材が、長尺フィルム形態であり、
    前記凹凸形状作製工程は、
    前記凹状溝を、前記支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製する
    請求項11に記載の転写フィルムの製造方法。
  13. 支持体基材に転写層を作製する転写層作製工程と、
    前記転写層を他の部材に転写する転写工程とを備え、
    前記転写層作製工程は、
    前記支持体基材に賦型樹脂層を作製して賦型処理し、前記賦型樹脂層の表面に、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び溝幅による凹状溝を複数作製する凹凸形状作製工程と、
    前記凹状溝に金属材料を配置して、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅による金属線状部を作製する金属線状部作製工程とを備える
    光学フィルムの製造方法。
  14. 前記支持体基材が、長尺フィルム形態であり、
    前記凹凸形状作製工程は、
    前記凹状溝を、前記支持体基材の長手方向に延長する向きにより作製する
    請求項13に記載の光学フィルムの製造方法。
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