KR20080020610A - 그리드 편광 필름, 그리드 편광 필름의 제조 방법, 광학적층체, 광학 적층체의 제조 방법, 및 액정 표시 장치 - Google Patents

그리드 편광 필름, 그리드 편광 필름의 제조 방법, 광학적층체, 광학 적층체의 제조 방법, 및 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20080020610A
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미츠구 우에지마
도시히데 무라카미
아키요시 시부야
메구미 후지타
마사히코 하야시
고헤이 아라카와
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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따르면, 장척의 수지 필름과, 해당 수지 필름의 표면 및／또는 내부에 마련된 서로 대략 평행하게 신장되는 복수의 그리드선을 갖고, 해당 그리드선은 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지며, 상기 수지 필름은, 그 표면에 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈이 형성되어 있고, 상기 그리드선은, 홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 적층된 재료 G의 박막으로 이루어지는, 장척의 그리드 편광 필름을 제공한다. 본 발명은 또한, 해당 장척의 그리드 편광 필름과, 다른 장척의 편광 광학 필름을 포함하여 이루어지는 장척의 광학 적층체를 제공한다.

Description

그리드 편광 필름, 그리드 편광 필름의 제조 방법, 광학 적층체, 광학 적층체의 제조 방법, 및 액정 표시 장치{GRID POLARIZING FILM, METHOD FOR PRODUCING GRID POLARIZING FILM, OPTICAL LAMINATE, METHOD FOR PRODUCING OPTICAL LAMINATE, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 그리드 편광 필름, 그리드 편광 필름의 제조 방법, 광학 적층체, 광학 적층체의 제조 방법, 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
편광면을 자유롭게 설정할 수 있는 편광자로서 그리드 편광자가 알려져 있다(비특허 문헌 1). 이것은, 다수의 선형상 금속(와이어)을 일정한 주기로 평행하게 배열한 그리드 구조를 갖는 광 부품이다. 이러한 금속 그리드를 형성하면, 그리드 주기가 입사광의 파장보다 짧은 경우에, 금속 그리드를 형성하고 있는 선형상 금속에 대하여 평행한 편광 성분은 반사하고, 수직인 편광 성분은 투과하기 때문에, 단일 편광을 만들어내는 편광자로서 기능한다. 이 그리드 편광자는, 광 통신에서는 아이솔레이터의 광 부품으로서, 액정 표시 장치에서는 광의 이용률을 높여 휘도를 향상시키기 위한 부품으로서, 이용하는 것이 제안되어 있다.
비특허 문헌 1 : H.Hertz 「Electric Waves」, Ma㎝illan & Company Ltd., London, 1893, p.177
그리드 구조를 형성하는 방법으로서, 특허 문헌 1에는, 광 투과성 기판에 금속을 증착, 스퍼터링, 혹은 이온 플레이팅에 의해 형성하고, 이것에 레지스트를 도포하여, 사진 제판을 실시한 후, UHF-ECR 플라즈마 에칭에 의해, 줄무늬 형상 세선(細線)을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 2에는, 광 투과성 기판의 편면(片面) 상에 동(銅)의 박막을 형성하고, 경화시의 굴절률이, 해당 광 투과성 기판과 거의 동등한 포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 기술에 의해 이온 밀링법으로 다수 개의 동(銅) 세선을 평행하게 배열한 그리드 패턴을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이들 방법에서는 에칭 공정을 채용하고 있기 때문에, 면적이 좁은 그리드 편광자(특허 문헌 1에서는 0.3㎛×0.07㎛, 특허 문헌 2에서는 직경 1인치)밖에 얻어지지 않는다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제 2003-66229 호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제 2000-284117 호 공보
특허 문헌 3에는, 폴리머 필름 위에 금속막을 형성하고, 이 폴리머 필름／금속막의 적층체를 1축 연신함으로써, 연신 방향과 직교하는 방향으로 금속의 크랙을 발생시켜, 금속이 붙어 있는 부분과 폴리머 필름이 노출된 부분이 스트라이프 형상으로 교대로 배치된 이방적인 구조를 갖는, 그리드 편광 필름을 얻는 방법이 개시되어 있다. 폴리머 필름에 이용하는 수지로서는, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리술폰, 폴리알릴레이트, 폴리에테르술 폰, 이초산셀룰로즈, 및 삼초산셀룰로즈 등의 열가소성 수지나, 폴리메틸메타크릴레이트나, 아톤, 및 제오넥스 등의 상표로 알려진 광 탄성 계수가 작은 열가소성 수지 등이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허 문헌 3에 기재된 방법은 금속막에 발생하는 크랙의 폭, 형상 등을 콘트롤하는 것이 극히 곤란하다는 점에서, 면내에서 균일한 광학 특성을 얻는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이 방법으로 얻어지는 그리드 편광 필름은 고온 고습 환경 하에 방치해 놓으면, 폴리머 필름이 약간 수축하여, 편광 특성에 변화가 발생하는 일이 있었다.
특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 제 2001-74935 호 공보
본 발명의 목적은, 편광 분리 성능이 우수하며, 폭이 넓고 장척(長尺)인 그리드 편광 필름, 및, 그것을 용이하게 제조하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 액정 표시 장치 등의 표시 장치에서의 광의 이용 효율을 높이고, 휘도를 면내에서 균일하게 향상시킬 수 있으며, 또한 고온 고습 환경 하에서도 광학 특성의 열화가 없는 그리드 편광 필름을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위하여 검토한 결과, 미세한 요철 형상을 갖는 전사 롤을 이용하여 장척의 수지 필름 표면에 미세한 요철 형상을 연속적으로 형성하고, 이어서, 해당 요철에 복소 굴절률의 실부(實部)와 허부(虛部)의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료로 이루어지는 박막을 형성함으로써, 해당 박막에 의해서 그리드선을 구성하는 장척의 그리드 편광 필름을 얻을 수 있다는 것을 발견하고, 이 지견에 근거하여 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
이렇게 하여 본 발명에 따르면, 장척의 수지 필름과, 해당 수지 필름의 표면 및／또는 내부에 마련된 서로 대략 평행하게 신장되는 복수의 그리드선을 갖고, 해당 그리드선은 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는, 장척의 그리드 편광 필름이 제공된다.
본 발명의 다른 형태로서, 표면에 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈이 형성된 투명하고 장척의 수지 필름과, 홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지(ridge)의 정상면 상에, 적층된 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는 박막을 갖고, 수지 필름의 홈의 폭 t, 인접하는 홈 사이의 간격 d, 홈의 측벽의 경사도 θ, 홈의 깊이 h0, 저면 및／또는 정상면에 적층된 박막의 막두께 h1, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 수지 필름의 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0), 및 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 재료 G의 복소 굴절률 N1(＝n1－iκ1; n1≥2.5 또는 κ1≥1.5)이,
(1) －0.1δ＜(h0－h1); 단, δ＝λ0／(2π2n1 2κ1)1／2
(2) 60°≤θ≤90°; 단, z는 홈 깊이 방향의 거리 ;θ(z)는 거리 z에 있어서의 홈 깊이 방향에 직교하는 방향에 대한 측면의 경사 각도;
Figure 112007084823130-PCT00001
(3) d＜λ0／n0, 및
(4) 0.1d＜t＜0.8d
의 관계를 만족하는 그리드 편광 필름이 제공된다.
본 발명에 따르면, 전사 몰드 또는 전사 롤을 이용하여 장척의 수지 필름 표면에 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수 열의 홈을 형성하고, 이어서, 해당 홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는 박막을 적층함으로써 그리드선을 형성하는, 장척의 그리드 편광 필름의 제조 방법이 제공되며,
또한, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0)의 투명한 수지 필름 표면에, 홈의 폭 t, 인접하는 홈 사이의 간격 d, 홈의 측벽의 경사도 θ, 홈의 깊이 h0이,
(1) －0.1δ＜(h0－h1); 단, δ＝λ0／(2π2n1 2κ1)1／2
(2) 60°≤θ≤90°; 단, z는 홈 깊이 방향의 거리; θ(z)는 거리 z에 있어서의 홈 깊이 방향에 직교하는 방향에 대한 측면의 경사 각도;
Figure 112007084823130-PCT00002
(3) d＜λ0／n0, 및
(4) 0.1d＜t＜0.8d
의 관계를 만족하도록, 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수 열의 홈을 엠보싱 가공법에 의해 형성하고, 홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 복소 굴절률 N1(＝n1－iκ1; n1≥2.5 또는 κ1≥1.5)의 재료 G로 이루어지는 박막을 막두께 h1로 적층하는, 그리드 편광 필름의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 상기 장척의 그리드 편광 필름과, 다른 장척의 편광 광학 필름을 포함하여 이루어지는 장척의 광학 적층체가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 롤 형상으로 감긴 상기 장척의 그리드 편광 필름과, 롤 형상으로 감긴 다른 장척의 편광 광학 필름을, 각각의 롤로부터 풀어내면서, 해당 그리드 편광 필름과 해당 다른 편광 광학 필름을 밀착시켜 적층하는, 장척의 광학 적층체의 제조 방법이 제공되며,
또한 본 발명에 따르면, 상기 장척의 그리드 편광 필름으로부터 잘라내어진 광학 부재를 구비하는 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 그리드 편광 필름은, 편광 분리 성능이 우수하며, 폭이 넓고 장척 이기 때문에, 다른 장척의 편광 광학 필름과의 접합을 장척 그대로 롤투롤 적층할 수 있다. 본 발명의 제법에 따르면, 복소 굴절률의 실부와 허부의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료로 이루어지는 그리드선의 분포를 정밀하게 콘트롤할 수 있어, 장척의 그리드 편광 필름을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 그리드 편광 필름을 액정 표시 장치의 액정 셀과 백라이트 장치 사이에 배치하면, 고온 고습 하에 방치한 후의 백색 표시에 있어서도 액연부의 표시가 착색되는 일 없이, 광의 이용 효율을 보다 한층 높일 수 있으며, 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 고온 고습 하에 방치한 후에도, 휘도 향상 효과는 변하지 않으며, 색 불균일·휘도 불균일도 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 그리드 편광 필름을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 그리드 편광 필름을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 그리드 편광 필름의 단면을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 그리드 편광 필름을 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 그리드 편광 필름의 단면을 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 제법에 이용하는 전사 롤을 제조하기 위해 이용되는 연삭 공구의 일례를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 제법에 이용하는 전사 롤로 수지 필름 표면에 요철 형상을 형성하는 공정의 일례를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 제법에 있어서 박막을 형성하기 위해 이용하는 연속 스퍼터링 장치의 일례를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 제법에서 이용하는 전사 롤을 제조하기 위해 이용되는 절삭 공구의 선단 구조의 일례를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 3에서 제작한 그리드 편광 필름을 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예 4에서 제작한 그리드 편광 필름을 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 그리드 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치를 나타내는 모식도,
부호의 설명
1 : 그리드선
2, 30, 42, 52, 62 : 수지 필름(기재)
X, Y : 홈
43, 44, 53, 54, 55, 64 : 박막
11, 12 : 그리드 편광 필름
22 : 전사 롤
500 : 연속 스퍼터링 장치
501 : 권출 롤
502-1, 502-2, 502-3, 502-4 : 가이드 롤
503 : 성막 롤
504 : 권취 롤
506 : 타겟
510-1, 510-2 : 방착판
D : 확산판
I : 그리드 분리 필름
L : 광원
LC : 액정 셀
P1, P2 : 흡수형 편광 필름
W : 반사판
(그리드 편광 필름)
본 발명의 장척 그리드 편광 필름은, 장척의 수지 필름과, 해당 수지 필름의 표면 및／또는 내부에 마련된 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수의 그리드선을 갖는 것이다. 해당 그리드선은 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 구성되어 있다.
본 발명에 있어서 장척이란, 롤 형상으로 감을 수 있을 정도로 긴 것을 의미 하며, 바람직하게는 1m 이상인 것이다. 본 발명의 그리드 편광 필름의 폭은 특별히 제한되지 않지만, 대면적의 표시 장치에 적용할 수 있도록, 광폭인 것이 바람직하다. 구체적으로는 폭 5∼3000㎝가 통상이다.
본 발명을 구성하는 수지 필름은, 대략 평면 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 전체로서 곡면 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 수지 필름은, 폭 방향에 대하여 적어도 5배 정도 이상의 길이를 갖는 것이며, 바람직하게는, 폭 방향에 대하여 10배 이상의 길이를 갖는 것이다.
본 발명을 구성하는 수지 필름은, 투명한 수지로 이루어지는 필름이다. 투명 수지 필름은, 400∼700㎚의 가시 영역(또는 편광자로서 사용할 때의 광의 파장)의 광의 투과율이 바람직하게는 80％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상이며, 표면이 평활한 것이다. 수지 필름은 석영이나 광학 유리에 접합시켜, 적층체로서 이용할 수 있다.
또한, 수지 필름은, 그 헤이즈가 바람직하게는 2.0％ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.0％ 이하이다. 수지 필름의 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0)은, 실부 n0이 1.4∼1.8, 허부 κ0이 대략 0인 것이 바람직하다.
또한 수지 필름은, 수증기 등을 흡수하여 변형되지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는 흡수율이, 바람직하게는 0.3중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1중량％ 이하이다. 상기 흡수율은 JIS K7209에 준하여, 23℃, 24시간으로 측정한다.
본 발명에 바람직하게 이용되는 수지 필름의 평균 두께는, 핸들링의 관점에 서 통상 5㎛∼1㎜, 바람직하게는 20∼200㎛이다. 수지 필름의 두께가 지나치게 두껍거나 지나치게 얇거나 하면 가공성이 나빠져서 바람직하지 않다.
본 발명의 그리드 편광 필름을 구성하는 바람직한 수지 필름은, 그 폭 방향 및 길이 방향에 있어서, 파장 550㎚에서의 면내의 리타데이션값(Re＝(nx－ny)×d로 정의되는 값, d는 필름 두께, nx, ny는 필름면 내에 있어서 직교하는 주 굴절률)의 편차가 ±10㎚ 이내, 바람직하게는 ±5㎚ 이내이며, 또한 광축의 편차가 ±15° 이내, 바람직하게는 ±10° 이내이다.
수지 필름은, 광의 편광에 미치는 영향이 작은 것이 좋다고 하는 관점에서, 면내의 리타데이션값 Re의 평균값이 작은 것이 바람직하며, 구체적으로는 파장 550㎚에 있어서 바람직하게는 50㎚ 이하, 보다 바람직하게는 10㎚ 이하이다.
본 발명에 이용하는 바람직한 수지 필름은, 온도 60℃ 및 상대 습도 90％의 환경 하에 500시간 방치했을 때의 필름의 선팽창률이 0.03％ 이하, 바람직하게는 0.01％ 이하이다.
상기 선팽창률이 상기 범위를 초과하는 경우, 액정 표시 장치에 사용했을 때에 필름의 변형에 의해 그리드선이 대략 평행을 유지할 수 없게 되어 액정 표시 장치의 주변부 등에 휘도 불균일이나 색 불균일이 발생할 우려가 있다. 또, 상기 선팽창률은, JIS K2772에 준하여 측정한다.
수지 필름을 구성하는 투명 수지는 특별히 제한되지 않지만, 필름 표면에의 가공성의 관점에서 수지의 유리 전이 온도가 60∼200℃인 것이 바람직하고, 100∼ 180℃인 것이 보다 바람직하다. 또, 유리 전이 온도는 시차 주사 열량 분석(DSC)에 의해 측정할 수 있다.
수지 필름을 구성하는 투명 수지로서는, 예컨대, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐알콜, 에폭시 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 이초산셀룰로즈, 삼초산셀룰로즈, 지환식 올레핀 폴리머 등을 들 수 있다. 이들 중, 투명성, 저흡습성, 치수 안정성, 가공성의 관점에서 지환식 올레핀 폴리머가 바람직하다. 지환식 올레핀 폴리머로서는, 예컨대 일본 특허 공개 제 1993-310845 호 공보, 일본 특허 공개 제 1993-097978 호 공보, 미국 특허 제 6,511,756 호 공보에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
본 발명에 바람직하게 이용되는 지환식 올레핀 폴리머는, 주쇄 및／또는 측쇄에 시클로알칸 구조를 갖는 중합체이다. 기계적 강도나 내열성 등의 관점에서, 주쇄에 시클로알칸 구조를 함유하는 중합체가 바람직하다. 또한, 시클로알칸 구조로서는, 단환, 다환(축합 다환, 가교환 등)을 들 수 있다. 시클로알칸 구조의 1 단위를 구성하는 탄소 원자수는, 특별한 제한은 없지만, 통상 4∼30개, 바람직하게는 5∼20개, 보다 바람직하게는 5∼15개의 범위일 때에, 수지 필름의 기계적 강도, 내열성, 및 성형성의 제(諸) 특성이 고도로 조화를 이뤄 바람직하다. 또한, 본 발명에서 사용되는 지환식 올레핀 폴리머는, 통상, 열가소성의 수지이다.
지환식 올레핀 폴리머는, 통상, 시클로알칸 구조를 갖는 반복 단위를 지환식 올레핀 폴리머의 주쇄에 있어서의 전체 반복 단위 중에 통상 30∼100중량％, 바람직하게는 50∼100중량％, 보다 바람직하게는 70∼100중량％ 갖는다. 시클로알칸 구조를 갖는 반복 단위의 비율이 이들의 범위에 있으면 수지 필름의 내열성이 우수하다.
본 발명에 바람직하게 이용되는 지환식 올레핀 폴리머는, 실질적으로 소수성(疏水性)인 것이 바람직하다. 지환식 올레핀 폴리머는, 실질적으로 소수성이면 극성기를 갖는 것이어도 좋다. 극성기로서는, 히드록실기, 카르복실기, 알콕실기, 에폭시기, 글리시딜기, 옥시카르보닐기, 카르보닐기, 아미노기, 에스테르기, 카복실산무수물잔기, 아미드기, 이미드기 등을 들 수 있다.
지환식 올레핀 폴리머가 실질적으로 소수성일 수 있도록, 지환식 올레핀 폴리머 중의 극성기의 함유량은, 통상 0.8㎜ol／g 이하, 바람직하게는 0.5㎜ol／g 이하, 더욱 바람직하게는 0.1㎜ol／g 이하이다.
지환식 올레핀 폴리머는, 통상, 고리(環) 구조를 갖는 올레핀을 부가 중합 또는 개환 중합하며, 그리고 필요에 따라서 불포화 결합 부분 및 방향환 부분을 수소화함으로써 얻어진다.
지환식 올레핀 폴리머를 얻기 위해 사용되는 고리 구조를 갖는 올레핀으로서는, 노보넨, 디시클로펩타디엔, 테트라시클로도데센, 에틸테트라시클로도데센, 에틸리덴테트라시클로도데센, 테트라시클로〔7.4.0.110,13.02,7〕트리데카－2, 4, 6, 11－테트라엔 등의 다환 구조의 불포화 탄화수소 및 그 유도체; 시클로부텐, 시클로 펜텐, 시클로헥센, 3, 4－디메틸시클로펜텐, 3－메틸시클로헥센, 2－(2－메틸부틸)－1－시클로헥센, 시클로옥텐, 3a, 5, 6, 7a－테트라히드로－4, 7－메타노－1H－인덴, 시클로헵텐, 시클로펜타디엔, 시클로헥사디엔 등의 단환 구조의 불포화 탄화수소 및 그 유도체; 스티렌, α-메틸스티렌, 디비닐벤젠 등의 방향족 비닐 화합물; 비닐시클로헥산, 비닐시클로헥센, 비닐시클로펜탄, 비닐시클로펜텐 등의 지환족 비닐 화합물 등을 들 수 있다. 고리 구조를 갖는 올레핀은, 각각 단독으로, 혹은 2종 이상을 조합시켜 이용할 수 있다.
고리 구조를 갖는 올레핀과 공중합 가능한 단량체를 필요에 따라서 부가 공중합시킬 수 있다. 그 구체예로서, 에틸렌, 프로필렌, 1－부텐, 1－펜텐, 1－헥센, 3－메틸－1－부텐, 3－메틸－1－펜텐, 3－에틸－1－펜텐, 4－메틸－1－펜텐, 4－메틸－1－헥센, 4, 4－디메틸－1－헥센, 4, 4－디메틸－1－펜텐, 4－에틸－1－헥센, 3－에틸－1－헥센, 1－옥텐, 1－데센, 1－도데센, 1－테트라데센, 1－헥사데센, 1－옥타데센, 1－에이코센 등의 탄소수 2∼20의 에틸렌 또는 α-올레핀; 1, 4－헥사디엔, 4－메틸－1, 4－헥사디엔, 5－메틸－1, 4－헥사디엔, 1, 7－옥타디엔 등의 비공역 디엔; 1, 3－부타디엔, 이소프렌 등의 공역 디엔 등을 들 수 있다. 이들 단량체는, 각각 단독으로, 혹은 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
고리 구조를 갖는 올레핀의 중합은 공지의 방법에 따라서 수행할 수 있다. 중합 온도, 압력 등은 특별히 한정되지 않지만, 통상 －50℃∼100℃의 중합 온도, 0∼5㎫의 중합 압력으로 중합시킨다. 수소화 반응은, 공지의 수소화 촉매의 존재 하에서, 수소를 불어 넣어 실시한다.
지환식 올레핀 폴리머의 구체예로서는, 노보넨계 단량체의 개환 중합체 및 그 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체 및 그 수소화물, 노보넨계 단량체와 비닐 화합물(에틸렌이나, α－올레핀 등)과의 부가 중합체 및 그 수소화물, 단환 시클로알켄의 중합체 및 그 수소화물, 지환식 공역 디엔계 단량체의 중합체 및 그 수소화물, 비닐 지환식 탄화수소계 단량체의 중합체 및 그 수소화물, 방향족 비닐 화합물의 중합체의 방향환을 수소화한 것 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 노보넨계 단량체의 개환 중합체의 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 비닐 화합물(＝에틸렌이나 α－올레핀 등)과의 부가 중합체, 방향족 올레핀 중합체의 방향환 수소화물이 바람직하며, 특히 노보넨계 단량체의 개환 중합체의 수소화물이 바람직하다. 상기의 지환식 올레핀 폴리머는, 각각 단독으로, 혹은 2종 이상을 조합시켜 이용할 수 있다. 또, 여기서 노보넨계 단량체란 화학식 1에 나타내는 것과 같은 노보넨 구조를 갖는 단량체를 말한다. 노보넨계 단량체를 개환 중합하면 화학식 2와 같은 반복 단위를 갖는 폴리머가 얻어지며, 이것을 수소화하면 화학식 3에 나타내는 것과 같은 반복 단위를 갖는 폴리머가 얻어진다. 또, 화학식 1∼화학식 3 중의 R1 및 R2는 치환기를 나타내며, R1과 R2가 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.
Figure 112007084823130-PCT00003
Figure 112007084823130-PCT00004
Figure 112007084823130-PCT00005
본 발명에 이용하는 투명 수지는, 그 분자량에 따라 특별히 제한되지 않는다. 투명 수지의 분자량은, 시클로헥산 또는 톨루엔을 용매로 하는 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정되는, 폴리스티렌(용매가 톨루엔인 경우) 환산 또는 폴리이소프렌(용매가 시클로헥산인 경우) 환산의 중량 평균 분자량(Mw)이며, 통상 1,000∼1,000,000, 바람직하게는 5,000∼500,000, 보다 바람직하게는 10,000∼250,000의 범위이다. 투명 수지의 중량 평균 분자량(Mw)이 이 범위에 있을 때에는, 내열성, 접착성, 표면 평활성 등이 조화를 이뤄 바람직하다.
투명 수지의 분자량 분포는, GPC에 의해 측정되는 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)과의 비(Mw／Mn)로, 통상 5 이하, 바람직하게는 4 이하, 보다 바람직하게는 3 이하이다.
본 발명에 이용하는 투명 수지는, 안료나 염료와 같은 착색제, 형광 증백제, 분산제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 내전 방지제, 산화 방지제, 활제, 용제 등의 배합제가 적절히 배합된 것이어도 좋다.
수지 필름은 상기 투명 수지를 공지의 방법으로 성형함으로써 얻어진다. 예컨대, 캐스트 성형법, 압출 성형법, 인플레이션 성형법 등을 들 수 있다.
본 발명의 장척의 그리드 편광 필름을 구성하는 그리드선은, 상기 수지 필름의 표면 및／또는 내부에 마련되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 그리드 편광 필름은, 상술한 수지 필름(2)과, 이 수지 필름의 상면에, 서로 대략 평행하게 배열된 복수의 그리드선(1)을 구비하고 있다. 여기서, 대략 평행이란, 예컨대, 그리드선이 교차하지 않고, 그리드선 사이의 피치가 넓어지거나 좁아지거나 한 경우에도, 예컨대 평균 피치의 ±5％ 정도 이내의 범위 안에 포함되어 있는 것을 말한다. 그리드선 간의 피치는 사용하는 광의 파장의 1／2 이하로 하는 것이 필요하다. 그리드선의 폭은 가늘수록 투과 방향의 편광 성분의 흡수가 작아져서, 특성상 바람직하다. 가시 광선에 이용하는 그리드 편광 필름에서는, 그리드선의 피치가 통상 50∼1000㎚이며, 선폭이 통상 25∼600㎚, 높이가 10∼800㎚인 것이 바람직하다.
그리드선에 이용되는 재료는, 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G이며, 복소 굴절률의 실부와 허부 중 어느 하나가 크고, 그 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다. 복소 굴절률의 실부와 허부의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료의 구체예로서는, 금 속; 실리콘, 게르마늄 등의 무기 반도체; 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리-p-페닐렌 등의 도전성 폴리머, 및 이들 도전성 수지를 옥소, 3불화붕소, 5불화비소, 과염소산 등의 도펀트를 이용하여 도핑한 유기계 도전성 재료; 절연성 수지에 금, 은 등의 도전성 금속 미립자를 분산시킨 용액을 건조하여 얻어지는 유기-무기 복합계 도전성 재료, 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 그리드 편광 필름의 생산성, 내구성의 관점에서는 금속 재료가 바람직하다. 가시 영역의 광을 효율적으로 편광 분리하기 위해서는, 온도 25℃, 파장 550㎚에 있어서의 복소 굴절률의 실부 n1 및 허부 κ1의 각각은, 바람직하게는 n1이 4.0 이하이고, κ1이 3.0 이상이며, 또한 그 차의 절대값 ｜n1－κ1｜이 1.0 이상인 것이며, 보다 바람직하게는 n1이 2.0 이하이고, κ1이 4.5 이상이며, 또한 ｜n1－κ1｜이 3.0 이상인 것이다. 상기 바람직한 범위에 있는 것으로서는, 은, 알루미늄, 크롬, 인듐, 이리듐, 마그네슘, 팔라듐, 백금, 로듐, 루테늄, 안티몬, 주석 등을 들 수 있으며, 상기 보다 바람직한 범위에 있는 것으로서는, 알루미늄, 인듐, 마그네슘, 로듐, 주석 등을 들 수 있다. 또한, 상기 이외에, n1이 3.0 이상이고, 또한 κ1이 2.0 이하의 범위에 있는 재료, 바람직하게는 n1이 4.0 이상이고, 또한 κ1이 1.0 이하의 범위에 있는 재료도 바람직하게 이용할 수 있다. 이러한 재료로서는 실리콘 등을 들 수 있다. 복소 굴절률 N1은, 전자파의 이론적 관계식이며, 실부의 굴절률 n1과 허부의 소쇠 계수 κ1을 이용하여, N1＝n1－iκ1로 표현되는 것이다. 굴절률 n의 매체 속에서는 진공 속보다 광이 빠르게 진행하며, 큰 소쇠 계수 κ의 매체 중에서는 광의 강도가 감쇠하는 것이 알려져 있다.
상세한 것은 불명료하지만 ｜n1－κ1｜의 값은 다음과 같은 의의를 갖는다. 우선, n1＜κ1인 경우에 있어서는, κ1이 큰 것일수록 도전성이 크고, 그리드선의 방향으로 진동할 수 있는 자유 전자가 많아지기 때문에, 편광(그리드선에(전장이) 평행한 방향의 편광)의 입사에 의해 발생하는 전계가 강해져서, 상기 편광에 대한 반사율이 높아진다. 그리드선의 폭이 작기 때문에, 그리드선과 직교하는 방향으로는 전자는 움직일 수가 없어, 그리드선과 직교하는 방향의 편광에 대해서는 상기의 효과는 발생하지 않고, 투과한다. 또한, n1이 작은 쪽이 입사한 광의 매질 중에서의 파장이 커지기 때문에, 상대적으로 미세 요철 구조의 사이즈(선폭, 피치 등)가 작아져서, 산란, 회절 등의 영향을 받기 어렵게 되며, 광의 투과율(그리드선에 직교하는 방향의 편광), 반사율(그리드선에 평행한 방향의 편광)이 높아진다. 여기서, ｜n1－κ1｜이 1.0 이상이라고 하는 것은, κ1이 보다 크고, n1이 보다 작은 것일수록 바람직하다는 것을 나타내고 있다.
한편, n1＞κ1인 경우에 있어서는, n1이 큰 것일수록, 그리드선과 그것에 인접하는 부분(도 1에서는 공기)과의 굴절률의 차가 커져, 구조 복굴절이 발현되기 쉽게 된다. 한편, κ1이 크면 광의 흡수가 커지기 때문에, 광의 손실을 막는 의미에서 κ1은 작을수록 바람직하다. 여기서, ｜n1－κ1｜이 1.0 이상이라고 하는 것 은, n1이 보다 크고, κ1이 보다 작은 것일수록 바람직하다는 것을 나타내고 있다.
본 발명의 바람직한 장척의 그리드 편광 필름은, 수지 필름의 표면에 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈이 형성되어 있고, 그리드선이 홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 적층된 재료 G의 박막으로 이루어지는 것이다. 홈의 저면 및／또는 리지의 정상면 상에 적층된 재료 G로 이루어지는 박막에 의해 그리드선이 구성되어 있다.
도 2는 그리드 편광 필름의 실시예 2를 나타내는 사시도이다. 도 3은 실시예 2의 그리드 편광 필름(11)의 단면도이다. 도 2에 나타내는 그리드 편광 필름(11)은, 수지 필름(42)과, 재료 G로 이루어지는 박막(44, 43)을 갖고 있다. 박막(44, 43)에 의해 그리드선이 구성되어 있다.
수지 필름(42)의 표면에는, 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈 X가 형성되어 있다. 홈 X는, 도 3에 도시하는 바와 같이 장방형의 단면을 이루고 있다. 그리고, 이 홈과 홈 사이에 리지가 형성되어 있다. 해당 홈 X의 저면에는, 박막(43)이 적층되어 있다. 또한, 리지의 정상면에는 박막(44)이 적층되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 그리드 편광 필름(11)에서는 홈의 측면에 박막이 적층되어 있지 않지만, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 측면에 박막이 적층되어 있어도 좋다.
도 4는 본 발명의 그리드 편광 필름의 실시예 3을 나타내는 사시도이다. 도 5는 실시예 3의 그리드 편광 필름(12)의 단면도이다. 도 4에 나타내는 그리드 편 광 필름(12)은, 수지 필름(52)과, 재료 G로 이루어지는 박막(54, 53)을 갖고 있다. 박막(54, 53)에 의해 그리드선이 구성되어 있다.
수지 필름(52)의 표면에는, 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈 Y가 형성되어 있다. 홈 Y는, 도 5에 도시하는 바와 같이 등변 사다리꼴 형상의 단면을 이루고 있다. 그리고, 이 홈과 홈 사이에 리지가 형성되어 있다. 해당 홈 Y의 저면에는, 박막(53)이 적층되어 있다. 또한, 리지의 정상면에는 박막(54)이 적층되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 그리드 편광 필름(12)에서는 홈 Y의 측면(경사면)에 박막이 적층되어 있지만, 해당 측면에 박막이 적층되어 있지 않아도 좋다.
상기 박막은, 그리드 편광 필름을 법선 방향에서 보았을 때 보이는 수지 필름 표면의 대략 전체(대체로 95％ 이상)를 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 덮고 있는 영역이 대체로 95％보다 작아지면, 편광 분리 성능을 충분히 발휘할 수 없게 되는 경우가 있다. 법선 방향(도 3 또는 도 5 중 지면에 평행한 상방)에서 보이는 필름 표면은, 도 2에 있어서는, 홈 X의 저면과 리지의 정상면이며, 도 4에 있어서는, 홈 Y의 저면과 리지의 정상면과 홈의 양 측면이다.
박막에 이용되는 재료 G는, 이미 설명한 바와 같이, 복소 굴절률 N1의 실부 n1과 허부 κ1의 절대값의 차가 1.0 이상인 것이다. 본 발명에서는, 또한 실부 n1과 허부 κ1 중 어느 쪽인가 한쪽의 값이 큰 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 금속이나 반도체를 들 수 있다. 금속으로서는, 마그네슘, 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 동(銅), 니오브, 몰리브덴, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 인듐, 주석, 안티몬, 텅스텐, 이리듐, 백금, 금, 탈륨 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로, 혹은 2종 이상을 조합시켜 합금으로서도 이용할 수 있다. 그 중에서도, 마그네슘, 알루미늄, 크롬, 루테늄, 로듐, 은, 인듐, 주석, 안티몬, 금이 바람직하다. 반도체로서는, 실리콘, 게르마늄과 같은 단원소 반도체나, GaAs, InP, SiGe, GaTZn3P2, Pb1 － xSnxTe 등과 같은 화합물 반도체를 들 수 있다. 이들 중에서도 실리콘, SiGe, GaTZn3P2, Pb1 － xSnxTe가 바람직하다.
홈 간의 평균 간격(피치) d는 바람직하게는 50∼1000㎚이며, 홈 또는 리지의 평균 폭은, 통상 광의 파장보다도 짧고, 바람직하게는 25∼600㎚이며, 리지의 높이 또는 홈의 평균 깊이는 바람직하게는 50∼800㎚이다. 홈의 길이는, 통상 광의 파장보다 길며, 바람직하게는 800㎚ 이상이다. 홈의 크기를 상기 범위로 하는 것에 의해, 가시광 영역의 광에 대하여 효율적인 휘도 향상 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 그리드 편광 필름에 있어서는, 수지 필름의 홈의 폭 t, 인접하는 홈 간의 간격 d, 홈의 측벽의 경사도 θ(식 A로 표현됨), 홈의 깊이 h0, 저면 및／또는 정상면에 적층된 재료 G로 이루어지는 박막의 막두께 h1, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 수지 필름의 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0), 및 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 재료 G의 복소 굴절률 N1(＝n1－iκ1; n1≥2.5 또는 κ1≥1.5)이, 하기의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
(1) －0.1δ＜(h0－h1); 단, δ＝λ0／(2π2n1 2κ1)1／2
(2) 60°≤θ≤90°; 단, z는 홈 깊이 방향의 거리; θ(z)는 거리 z에 있어서의 홈 깊이 방향에 직교하는 방향에 대한 측면의 경사 각도;
Figure 112007084823130-PCT00006
(3) d＜λ0／n0, 및
(4) 0.1d＜t＜0.8d
또, z는, 홈의 저면을 0으로 한 경우의 높이 방향의 거리(h0이 홈의 최상부로 됨)이기도 하다. 또한, θ(z)는, 거리 z에 있어서의, 홈의 측면에 대응하는 직선과, 기판 표면을 나타내는 직선이 이루는 홈 측의 각도를 나타내는 것이어도 좋다. 경사도 θ는, 홈의 측면 부분이 직선이 아닌 경우에, 측면을 미소 부분으로 분할하여, 각 미소 부분에 있어서의 접선과, 그 위치에서의 기판 표면을 나타내는 직선이 이루는 각도를, 홈의 저면(높이 0)에서부터 홈의 최상부(높이 h0)까지 높이 방향으로 적분하고, 그것을 h0으로 제산하여 산출한 각도이다.
또, 홈의 측면 부분이 거의 직선에 가까운 형상으로 되는 경우에는, 경사도 θ는, 수직 단면 형상에 있어서, 측면 부분의 최하부 및 측면 부분의 최상부를 잇는 직선과 기판 표면이 이루는 각도로 하여도 좋다.
홈의 깊이 h0은, 재료 G로 이루어지는 박막의 막두께 h1보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 파장 λ0에서의 재료 G의 복소 굴절률 N1의 허부 κ1은 2 이상인 것이 바람직하며, 3 이상인 것이 보다 바람직하다. h0, h1, κ1을, 이러한 범위로 하는 것에 의해, 편광 분리 성능을 높일 수 있다.
또한, 경사도 θ는, 70°∼90°인 것이 바람직하며, 80°∼90°인 것이 보다 바람직하다. 또한, 홈의 폭 t는, 0.2d＜t＜0.7d로 하는 것이 바람직하며, 0.25d＜t＜0.6d로 하는 것이 보다 바람직하다.
경사도 θ 및 홈의 폭 t를 상기 범위로 하는 것에 의해, 편광 분리 성능의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 그리드 분리 필름의 제조를 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 홈은, 동일한 형상의 것이, 엄밀히 평행하게 동일한 간격으로 나열되어 있는 것이 편광 성능의 균일성, 안정성 등의 점에서 바람직하지만, 각각 10∼20％ 정도의 형상 오차가 있어도 무방하다.
홈의 형상에 오차를 포함하고 있는 경우에는, 상기 h0, h1, θ, d, t 등은 모든 홈에 대한 평균값으로서 표시된다.
또, 조사되는 광이 복수의 파장을 포함하는 경우에는, 조사광의 모든 파장에 대하여 상기 관계를 만족하는 그리드 편광 필름은, 편광 분리 성능, 즉 계조 성능을 양호하게 유지할 수 있어, 바람직하다.
도 3은 실시예 2의 그리드 편광 필름(11)의 단면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 그리드 편광 필름(11)은, 그 표면에 서로 대략 평행하게 신장되는(도 3에서는 지면에 수직하게) 복수 열의 홈 X가 형성된 수지 필름(42)과, 수지 필름(42)의 도면 중 상측에 형성된 박막(43, 44)을 갖고 있다. 도 3에 있어서, 홈 X는 단면이 장방형상으로 형성되어 있다. 홈 X가 단면 장방형상이기 때문에, 박막은, 수지 필름을 법선 방향(도 3에서는 지면에 평행한 상방)에서 보았을 때에, 홈 X를 포함하는 수지 필름의 표면 전체를 덮도록, 즉, 수지 필름(42)에 형성된 홈의 저면 및 리지의 정상면에 형성되어 있다.
도 3과 같은 홈 X가 수지 필름(42)에 형성된 경우에는, 홈의 깊이 h0, 박막의 막두께 h1, 홈의 폭 t, 인접하는 홈 사이의 간격 d의 각 값은, 도 3에 나타내는 각 위치의 치수로서 표시된다. 박막의 막두께 h1은, 홈의 저면 상에 적층된 박막(43)과, 리지의 정상면 상에 적층된 박막(44)의 각 막두께의 평균값으로서 구해진다. 도 3에 나타내는 그리드 편광 필름에서는, 경사도 θ는 90°이다.
도 5는 실시예 3의 그리드 편광 필름(12)의 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 그리드 편광 필름(12)은, 그 표면에 서로 대략 평행하게 신장되는(도 5에서는 지면에 수직하게) 복수 열의 홈 Y가 형성된 수지 필름(52)과, 수지 필름(52)의 도면 중 상측에 형성된 박막(53, 54, 55)을 갖고 있다. 도 5에 있어서, 홈 Y는, 하변보다 상변 쪽이 큰 단면 역등변 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다. 홈 Y가 단면 역등변 사다리꼴 형상이기 때문에, 박막은, 수지 필름을 법선 방향(도 5에서는 지면에 평행한 상방)에서 보았을 때에, 홈 Y를 포함하는 수지 필름의 표면 전체를 덮도록, 즉, 수지 필름(52)에 형성된 홈의 저면 및 측면 및 리지의 정상면에 걸쳐 연속적으로 형성되어 있다.
도 5와 같은 단면 역등변 사다리꼴 형상의 홈 Y가 수지 필름(52)에 형성된 경우에는, 홈의 깊이 h0, 경사도 θ의 각 값은, 도 5에 나타내는 각 위치의 치수로서 표시된다. 박막의 막두께 h1은, 홈의 저면 상에 적층된 박막(53)과, 리지의 정상면 상에 적층된 박막(54)의 각 막두께의 평균값으로서 구해진다. 또한, 홈의 폭 t는, 하기 식 B로 표시된다.
Figure 112007084823130-PCT00007
여기서, t(z)는, 위치 z에 있어서의 홈의 양 측면 사이의 거리를 나타낸다.
도 5에 나타내는 단면 역등변 사다리꼴 형상의 홈 Y에 있어서는, 홈의 깊이 h0의 1／2에 상당하는 깊이 위치에 있어서의 양 측면 간 거리가 홈의 폭 t와 같아진다.
인접 홈 간의 간격 d(피치)는, 서로 이웃하는 홈의 특정 위치 간의 거리이다. 도 5에서는, 홈의 깊이 h0의 1／2에 상당하는 깊이 위치 간의 거리를 나타내고 있다.
본 발명에서는, 예컨대, 도 2에 도시하는 바와 같이, 박막이 홈의 측면에도 형성되어 있는 것이 바람직하며, 수지 필름에 형성된 리지의 정상면과 홈의 측면과 홈의 저면에 걸쳐 박막이 연속적으로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 홈의 측면에 박막을 형성함으로써, 충분한 편광 분리 기능을 가지면서, 박막의 평균 두께를 얇게 할 수 있다. 막두께를 얇게 하더라도 효과를 발휘하기 때문에, 박막을 증착 등으로 제막하는 시간을 단축할 수 있어, 그리드 편광 필름의 제조가 용이하게 된다. 또한, 박막을 연속적으로 형성함으로써, 수지 필름과 박막과의 밀착성이 높아지고, 그리드 편광 필름의 어느 영역에서도 동일한 편광 분리 성능을 발휘할 수 있어, 품질이 안정된다. 또한, 박막을 대면적에 균일하게 제막하는 것이 용이하게 되기 때문에, 제조상으로도 바람직하다.
본 발명의 바람직한 장척 그리드 편광 필름은, 그 편광 투과축의 방향이 필름의 폭 방향에 대략 평행하다. 편광 투과축을 필름의 폭 방향에 대략 평행하게 함으로써, 다른 장척의 편광 광학 필름, 특히 장척의 흡수형 편광 필름과의 적층을, 장척 그대로, 낱장으로 자르지 않고 수행할 수 있기 때문에, 생산성이 우수하다. 여기서 말하는 대략 평행이란, 평행 방향으로부터, ±5°의 범위 내에 있는 것을 말한다. 또한, 본 발명의 바람직한 장척 그리드 편광 필름은 해당 그리드선을 필름의 길이 방향에 대략 평행하게 연장하여 마련하는 것이다. 이에 따라, 상기 재료로 형성된 그리드선에 대하여 평행한 편광을 반사하여, 해당 그리드선에 대해 직각인 편광을 투과하는 효과를 발현하기 때문에, 필름의 폭 방향으로 편광 투과축을 갖는 장척 그리드 편광 필름으로 할 수 있다.
(그리드 편광 필름의 제법)
본 발명의 장척 그리드 편광 필름에 바람직한 제법은, 전사 몰드 또는 전사 롤을 이용하여 장척의 수지 필름 표면에 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수 열의 홈을 형성하고, 이어서, 해당 홈의 저면 상 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는 박막을 적층함으로써 그리드선을 형성하는 것을 포함하는 것이다.
또한, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0)의 투명한 수지 필름 표면에, 홈의 폭 t, 인접하는 홈 간의 간격 d, 홈의 측벽의 경사도 θ, 홈의 깊이 h0이,
(1) －0.1δ＜(h0－h1); 단, δ＝λ0／(2π2n1 2κ1)1／2
(2) 60°≤θ≤90°; 단, z는 홈 깊이 방향의 거리; θ(z)는 거리 z에 있어서의 홈 깊이 방향에 직교하는 방향에 대한 측면의 경사 각도;
Figure 112007084823130-PCT00008
(3) d＜λ0／n0, 및
(4) 0.1d＜t＜0.8d
의 관계를 만족하도록, 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수 열의 홈을 엠보싱 가공법에 의해 형성하고, 홈의 저면 상 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 복소 굴절률 N1(＝n1－iκ1; n1≥2.5 또는 κ1≥1.5)인 재료 G로 이루어지는 박막을 막두께 h1로 적층하는, 그리드 편광 필름의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제법에 이용되는, 전사 몰드 또는 전사 롤은, 상기 홈 및／또는 리지를 형성할 수 있는 것이면, 그 제법에 의해 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 모스 경도 9 이상의 재료를 고에너지선을 이용하여 가공하여, 선단에, 상기 홈 및／또는 리지의 형상에 대응한 돌기를 형성하여 이루어지는 공구를 제작하고, 해당 공구를 이용하여, 몰드 부재 또는 롤 부재를 절삭하는 등, 그 표면에, 상기 홈 및／또는 리지를 형성하는 방법을 들 수 있다.
도 6은 본 발명의 제법에 이용하는 전사 롤을 제조하기 위해 이용되는 공구(10)의 일례를 나타내는 도면이다. 모스 경도 9 이상의 직방체 a를 고에너지선으로 가공하여, 선단의 면에 홈 b를 새겨 넣고, 선단에, 예컨대 폭 600㎚ 이하, 바람직하게는 300㎚ 이하의 직선 형상의 돌기(33)를 일정한 간격으로 복수 개 평행하게 형성한다.
선단에 형성되는 돌기의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 직선 형상돌기의 긴 쪽에 수직인 면으로 절단한 단면이, 장방형, 삼각형, 반원형, 사다리꼴, 또는 이들의 형상을 약간 변형시킨 것과 같은 형상 등을 들 수 있다. 단면 장방형 의 돌기를 갖는 공구를 이용하면 도 3에 나타내는 것과 같은 형상의 그리드 편광 필름을 얻을 수 있고, 단면 사다리꼴의 돌기를 갖는 공구를 이용하면 도 5에 나타내는 것과 같은 형상의 그리드 편광 필름을 얻을 수 있다. 공구의 선단에 형성되는 돌기의 산술 평균 조도(Ra)는 바람직하게는 10㎚ 이하, 보다 바람직하게는 3㎚ 이하이다.
공구의 돌기가 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면에서는 오목부로 되고, 공구의 오목부가 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면에서는 볼록부로 되어 형성된다. 도 9에 나타내는 돌기 단면 형상이 장방형인 절삭 공구(폭 W1, 피치 P1, 높이 H1)를 이용한 경우, 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면의 볼록부의 폭 W2는 P1－W1, 볼록부의 피치 P2는 P1, 볼록부의 높이 H2는 H1 이하로 된다. 이 관계와 전사시의 열 팽창 등을 고려하여, 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면에 형성하고자 하는 나노미터 오더의 요철 형상에 대응하는 공구 형상을 정할 수 있다. 공구의 양 측단의 돌기의 폭 e는, W1－25＜e＜W1＋25(단위 ㎚) 또는 e＝0인 것이, 가공 조인트 부분의 피치를 설정한 그대로의 값으로 할 수 있어서 바람직하다.
공구에 이용되는 모스 경도 9 이상의 재료로서는, 다이아몬드, 입방정 질화 붕소, 코런덤(강옥) 등을 들 수 있다. 이들 재료는 단결정 또는 소결체인 것이 바람직하다. 단결정이면, 가공 정밀도와 공구 수명의 면에서 바람직하고, 단결정 다이아몬드 또는 입방정 질화 붕소가 경도가 높기 때문에 보다 바람직하며, 단결정 다이아몬드가 특히 바람직하다. 소결체로서는, 예컨대, 코발트, 스틸, 텅스텐, 니켈, 청동(bronze) 등을 소결재로 하는 메탈 본드; 장석, 가용성 점토, 내화 점토, 프릿 등을 소결재로 하는 비트리파이드 본드 등을 들 수 있다. 이들 중에서 다이아몬드 메탈 본드가 바람직하다.
공구의 제작에 이용되는 고에너지선으로서는, 예컨대, 레이저 빔, 이온 빔, 전자 빔 등을 들 수 있다. 이들 중에서 이온 빔과 전자 빔이 바람직하다. 이온 빔에 의한 가공에서는 재료의 표면에 프레온, 염소 등의 활성 가스를 분사하면서 이온 빔을 조사하는 방법("이온 빔 원용 화학 가공"이라고 함)이 바람직하다. 전자 빔 가공에서는, 재료의 표면에 산소 가스 등의 활성 가스를 분사하면서 전자 빔을 조사하는 방법("전자 빔 원용 화학 가공"이라고 함)이 바람직하다. 이들 빔 원용 화학 가공에 의해, 에칭 속도를 빨리 하여, 스퍼터링된 물질의 재부착을 방지하며, 나노미터 오더의 고정밀도의 미세한 가공을 효율적으로 수행할 수 있다.
상기에서 얻어진 공구를 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면에 가압 접촉하여, 표면을 절삭 또는 연삭해서, 전사 몰드 또는 전사 롤을 얻는다.
몰드 부재 또는 롤 부재의 절삭 또는 연삭은, 정밀 미세 가공기를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 정밀 미세 가공기는, X, Y, Z축의 이동 정밀도가, 바람직하게는 100㎚ 이하, 보다 바람직하게는 50㎚ 이하, 특히 바람직하게는 10㎚ 이하인 것이다. 정밀 미세 가공기는, 바람직하게는 0.5㎐ 이상의 진동의 변위가 50㎛ 이하로 관리된 실내, 보다 바람직하게는 0.5㎐ 이상의 진동의 변위가 10㎛ 이하로 관리된 실내에 설치하여, 상기 가공을 수행한다. 또한, 몰드 부재 또는 롤 부재의 절삭 또는 연삭은, 바람직하게는 온도가 ±0.5℃ 이내로 관리된 항온실, 보다 바람직하게는 ±0.3℃ 이내로 관리된 항온실에서 수행한다.
미세 가공에 이용되는 몰드 부재 또는 롤 부재는 특별히 제한은 없지만, 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면은 미세 격자 형상을 형성하기 위하여 적당한 경도가 있는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 예컨대, 전착 또는 무전해 도금에 의해 형성된 금속막으로 형성된다. 금속막을 구성하는 재료로서는 비커스 경도가 바람직하게는 40∼350, 보다 바람직하게는 200∼300인 금속막을 얻을 수 있는 것이 좋고, 구체적으로는, 동(銅), 니켈, 니켈-인 합금, 팔라듐 등을 들 수 있으며, 이들 중, 동(銅), 니켈, 니켈-인 합금이 바람직하다.
상기한 바와 같이 롤 부재에 직접 공구를 가압 접촉하여, 나노미터 오더의 요철 형상을 형성시켜도 좋지만, 상기의 공구로 금형 부재에 나노미터 오더의 요철 형상을 형성시키고, 그 금형 부재 위에 전기 주조 등에 의해 금속판을 제작하여, 해당 금속판을 금형 부재로부터 벗겨내고, 그 금속판을 몰드 부재 또는 롤 부재의 표면에 접착하는 방법으로, 전사 몰드 또는 전사 롤을 제작하여도 좋다.
상기 방법 등으로 얻어진 전사 몰드 또는 전사 롤을 이용하여 수지 필름 표면에 엠보싱 가공하여 홈을 형성해 미세한 요철 형상으로 한다. 도 7은 본 발명의 제법에 이용하는 전사 롤(22)로 수지 필름(30) 표면에 요철 형상을 형성하는 공정의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7에서는, 전사 롤(22)과, 수지 필름을 사이에 두고 반대측에 있는 롤로, 수지 필름(30)을 눌러 협지하여, 전사 롤 주위면의 요철 형상을 수지 필름에 전사하고 있다. 전사 롤과 그 반대측에 있는 롤에 의한 협지 압력은, 바람직하게는 수 ㎫∼수십 ㎫이다. 또한 전사시의 온도는, 바람직하게는 수지 필름을 구성하고 있는 투명 수지의 유리 전이 온도를 Tg라고 하면, Tg∼(Tg＋ 100)℃이다. 수지 필름과 전사 롤의 접촉 시간은 수지 필름의 이송 속도, 즉 롤 회전 속도에 의해 조정할 수 있으며, 바람직하게는 5∼600초이다.
수지 필름 표면에 미세한 요철 형상을 연속적으로 형성하는 다른 방법으로는, 전사 롤에 감광성 투명 수지를 가압 접촉시키고, 노광하여, 요철 형상을 전사하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는 감광성 투명 수지 용액을 흘려, 용매를 제거하고, 이어서 상기 전사 롤을 가압 접촉하는 동시에 광을 조사하여, 감광성 투명 수지를 경화시켜서 요철 형상을 고정하는 방법이다.
다음에, 해당 요철 표면에 재료 G로 이루어지는 박막을, 상술한 바와 같이, 홈의 저면 및／또는 리지의 정상면에 막두께 h1로 적층시킨다. 도 5에 도시하는 바와 같은, 단면 사다리꼴 형상의 요철 표면인 경우에는 측면에도 박막이 적층된다. 측면에 형성되는 박막의 막두께는, 홈의 저면 및 리지의 정상면에 형성되는 박막의 막두께에 비해 작아진다.
제막 방법은 특별히 제한되지 않는다. 이용하는 재료에 따라서, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 진공 성막 프로세스나, 마이크로그라비아법, 스크린코팅법, 딥코팅법, 무전해 도금, 전해 도금 등의 습식 프로세스에 의한 각종 코팅법을 이용할 수 있다. 이들 중 그리드 구조의 균일성의 관점에서, 진공 증착법, 스퍼터링법이 바람직하다.
도 8은 연속 스퍼터링 장치의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8의 장치(500)는, 권출 롤(501)에 상기 나노미터 오더 요철 형상을 형성시킨 수지 필름을 장전할 수 있으며, 타겟(506)에 증착하고자 하는 금속 재료를 장전할 수 있도록 이루어진 직류 마그네트론 스퍼터링 장치이다. 진공실을 진공으로 하고, 권출 롤(501)로부터 필름을 권출하여, 청정한 성막 롤(503)에 필름을 감고, 타겟(506)으로부터의 스퍼터링에 의해, 필름 표면에 금속막을 형성시킨다. 금속막을 형성시킨 필름은 권취 롤(504)에 권취한다. 또, 참조 부호 "510-1" 및 참조 부호 "510-2"는 방착판이며, 증착막이 목적 이외의 장소에 부착되는 것을 방지하는 판이다.
금속을 스퍼터링이나 증착할 때의 방향을 필름에 형성된 요철 형상의 방향을 기울게 하는 것에 의해, 금속막이 형성되는 부분과 금속막이 형성되지 않은 부분으로 할 수 있다. 예컨대, 도 3과 같은 요철 형상이 형성된 수지 필름에 있어서, 수지 필름 법선 방향으로부터 스퍼터링 등을 수행하면 볼록부 정상면과 오목부 저면에 금속막이 형성되지만, 볼록부 측면에는 금속막이 형성되지 않는다. 또한, 동일한 수지 필름에서, 요철 형상 길이 방향에 직각이면서 필름면에 대하여 비스듬히 스퍼터링 등을 하면, 볼록부 정상면과 볼록부의 편측면의 상반부의 면에 금속막이 형성되지만, 오목부 저면, 볼록부의 편측면의 하반부 및 다른 한쪽의 편측면에는 금속막이 형성되지 않는다. 이러한 스퍼터링에 의해 비래(飛來)하는 금속의 직선성과, 요철 형상을 이용하여, 서로 대략 평행하게 배치된 그리드선을 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이 볼록부의 정상면 및 오목부의 저면에 박막을 형성시킨 후, 에칭 처리 등에 의해 수지 필름의 볼록부를 오목부 저면과 동일한 높이까지 깎아냄으로써 도 1에 나타내는 것과 같은 실시예 1의 그리드 구조를 형성 할 수도 있다.
본 발명에서는, 그리드선의 방식(防蝕)이나, 홈의 형상 유지를 위해, 장척 그리드 편광 필름에 투명 보호막을 더 적층하는 것이 바람직하다.
투명 보호막은, 그 목적에 따라서, 장척 그리드 편광 필름의 편면(그리드선이 형성되어 있는 면이어도, 그리드선이 형성되어 있지 않은 면이어도 좋음)에만 형성하여도 좋고, 양면에 형성하여도 좋다. 투명 보호막으로서는 광을 투과할 수 있는 막이면 특별히 한정되지 않으며, 지환식 올레핀 폴리머; 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 쇄상 올레핀 중합체; 트리아세틸셀룰로즈, 셀룰로즈아세테이트부틸레이트, 셀룰로즈프로피오네이트 등의 셀룰로즈에스테르류; 폴리비닐알콜, 폴리이미드, 폴리알릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 비정질 폴리올레핀, 변성 아크릴폴리머, 에폭시 수지 등으로 이루어지는 투명 플라스틱막이나, 오가노알콕시실란, 무기 미립자 분산 아크릴 등으로 이루어지는 유기·무기 복합막이나, 질화 규소, 질화 알루미늄, 산화 규소 등; 석영, 각종 광학 유리 등으로 이루어지는 투명 무기막 등을 들 수 있다.
투명 보호막을 적층하는 방법으로서는 특별히 한정은 없지만, 장척 그리드 편광 필름과 투명 보호 필름을 라미네이터를 이용하여 적층하는 방법, 투명 보호막을 형성하는 조성물을 함유하는 코팅제를 장척 그리드 편광 필름에 도포하여, 건조함으로써 투명 보호막을 적층하는 방법, 상기 수법에 의해 장척 그리드 편광 필름에 코팅층을 형성하고, 또한 열 또는 광에 의해 경화하는 방법, 장척 그리드 편광 필름에 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법 방식 등의 수법에 의해 투명 보 호막을 적층하는 방법 등을 들 수 있다.
또한 본 발명에서는, 수지 필름의 이면(裏面)(즉, 박막이 적층된 면의 반대측의 면)에 반사 방지막이 마련되어 있어도 좋다. 반사 방지막으로서는, MgF2막, SiO2막 및 TiO2막이 바람직하고, 이들을 복수 포함하는 적층막이 보다 바람직하며, 광의 파장 400∼700㎚의 범위에 있어서의 광 투과율이 99％ 이상이면 더 바람직하다.
본 발명의 그리드 편광 필름에 광을 입사시키면, 홈의 길이 방향에 평행한 방향의 편광은 그리드 편광 필름을 대략 흡광성 매체로서 간주하고, 홈의 길이 방향에 수직인 방향의 편광은 그리드 편광 필름을 대략 유전체라고 간주한다. 이 때문에, 입사광 중, 한쪽의 편광을 반사 및／또는 흡수하고, 다른쪽의 편광을 투과하는 것과 같은 편광 분리의 기능을 발현한다.
본 발명의 그리드 편광 필름은, 각종 용도에 이용할 수 있다. 특히, 액정 표시 장치의 휘도 향상 필름으로서 바람직하게 이용할 수 있다. 휘도 향상 필름에 이용하면, 각종 파장의 광에 대한 밝기나, 콘트라스트의 높이가 우수한 액정 표시 장치를 제조할 수 있으며, 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전을 비롯한 많은 표시 장치에 이용 가능하다.
(광학 적층체)
본 발명의 장척 광학 적층체는, 상기 장척 그리드 편광 필름과, 다른 장척의 편광 광학 필름을 포함하여 이루어지는 것이다. 다른 편광 광학 필름으로서는, 흡수형 편광 필름, 위상차 필름, 편광 회절 필름 등을 들 수 있다. 특히, 액정 표시 장치의 휘도 향상 필름으로서 이용하는 경우에는, 다른 편광 광학 필름이 흡수형 편광 필름인 것이 바람직하다.
본 발명의 장척 광학 적층체에 바람직하게 이용되는 흡수형 편광 필름은, 직각으로 교차하는 2개의 직선 편광의 한쪽을 투과하고, 다른쪽을 흡수하는 것이며, 예컨대 폴리비닐알콜 필름이나 에틸렌초산비닐 부분 겔화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 옥소나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜 1축 연신시킨 것, 상기 친수성 고분자 필름을 1축 연신하여 2색성 물질을 흡착시킨 것, 폴리비닐알콜의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름 등을 들 수 있다. 흡수형 편광 필름의 두께는, 통상 5∼80㎛이다.
본 발명의 장척 광학 적층체를 얻기 위한 바람직한 제조 방법은, 롤 형상으로 감긴 상기 장척의 그리드 편광 필름 및 롤 형상으로 감긴 다른 장척의 편광 광학 필름을 동시에 롤로부터 권출하면서, 해당 그리드 편광 필름과 해당 다른 편광 광학 필름을 밀착시키는 것을 포함하는 방법이다. 그리드 편광 필름과 다른 편광 광학 필름과의 밀착면에는 접착제를 개재시킬 수 있다. 그리드 편광 필름과 다른 편광 광학 필름을 밀착시키는 방법으로서는, 2개의 평행하게 나열된 롤의 닙에 그리드 편광 필름과 다른 편광 광학 필름을 함께 통과시켜 가압 협지하는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 장척 그리드 편광 필름 및 장척 광학 적층체는, 그 사용 형태에 따라 소망하는 크기로 잘라낸 광학 부재로서 이용된다.
(액정 표시 장치)
본 발명의 액정 표시 장치는, 상기 장척 그리드 편광 필름 또는 장척 광학 적층체로부터 잘라내어진 광학 부재를 구비하는 것이다. 도 12는 본 발명의 그리드 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치를 나타내는 모식도이다. 액정 표시 장치는, 편광 투과축을 전압의 조정에 의해 변화시킬 수 있는 액정 셀 LC와, 그것을 사이에 유지하도록 배치되는 흡수형 편광 필름 P1 및 P2로 이루어지는 액정 패널을 적어도 구비하고 있다. 흡수형 편광 필름 P1 및 P2는, 통상, 각각의 편광 투과축이 직교 또는 평행하게 되도록 배치되어 있다. 그리고, 이 액정 셀에 광을 보내주기 위하여, 표시면의 이면 측에, 투과형 액정 표시 장치에서는 백라이트 장치가, 반사형 액정 표시 장치에서는 반사판이 구비된다. 도 12에서는, 반사판 W와, 광원 L과, 확산판 D로 이루어지는 백라이트 장치가 도시되어 있다.
본 발명의 장척의 그리드 편광 필름 및 장척의 광학 적층체는, 직교하는 직선 편광 중의 한쪽을 투과하고, 다른쪽을 반사하는 성질을 갖고 있다. 투과형 액정 표시 장치에 있어서, 본 발명의 장척의 그리드 편광 필름 및 장척의 광학 적층체로부터 소망하는 크기로 잘라낸 광학 부재(이하, 잘라낸 것을, 「그리드 편광자 I」라고 함)를, 백라이트 장치와 액정 패널 사이에 배치한다. 그리드 편광자 I의 홈의 길이 방향이, 흡수형 편광자 P1의 편광 흡수축과 평행하게 되도록 배치한다. 이와 같이 배치하면, 백라이트 장치에서 발광한 광이 그리드 편광자 I에 의해서 2 개의 직선 편광으로 분리되어, 한쪽의 직선 편광은 액정 패널의 방향으로, 다른쪽의 직선 편광은 백라이트 장치의 방향으로 되돌아간다. 백라이트 장치에는 반사판이 통상 구비되어 있어, 백라이트 장치의 방향으로 되돌아간 직선 편광은, 그 반사판에 의해 반사되어, 다시 그리드 편광자 I로 되돌아온다. 되돌아온 광은 그리드 편광자 I에서 재차 2개의 편광으로 분리된다. 이것을 반복함으로써 백라이트 장치에서 발광한 광이 유효하게 이용되게 된다. 그 결과, 광을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상의 표시에 사용할 수 있으며, 화면을 밝게 할 수 있는 효과가 얻어진다.
실시예
실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1(장척 그리드 편광 필름 1의 제조))
8㎜×8㎜×60㎜의 SUS제 생크에 납땜된 치수 0.2㎜×1㎜×1㎜의 직방체 단결정 다이아몬드의 0.2㎜×1㎜의 면에, 집속 이온 빔 가공 장치(세이코 인스트루먼츠(주), SMI3050)를 이용하여 아르곤 이온 빔을 이용한 집속 이온 빔 가공을 실시해서, 길이 1㎜의 변에 평행한 폭 0.1㎛, 깊이 0.1㎛의 홈을 피치 0.2㎛로 새겨 넣고, 폭 0.1㎛, 높이 0.1㎛의 직선 형상의 돌기 1,000개를 피치 0.2㎛로 형성하여 이루어지는 절삭 공구를 제작하였다.
직경 200㎜, 길이 150㎜의 원통 형상 스테인리스강 SUS430제 롤의 주위면 전면에, 두께 100㎛의 니켈-인 무전해 도금을 실시하고, 이어서, 앞서 제작한 직선 형상 돌기를 형성한 절삭 공구와, 정밀 원통 연삭반(스튜더사, 정밀 원통 연삭기 S30-1)을 이용하여, 니켈-인 무전해 도금면에, 원통의 원주 단면과 평행한 방향(즉, 원주 방향)으로 폭 0.1㎛, 높이 0.1㎛, 피치 0.2㎛의 직선 형상의 돌기를 절삭 가공함으로써, 전사 롤 1을 얻었다.
또, 집속 이온 빔 가공에 의한 절삭 공구의 제작과, 니켈-인 무전해 도금면의 절삭 가공은, 온도 20.0±0.2℃, 진동 제어 시스템((주)쇼와사이언스)에 의해 0.5㎐ 이상의 진동의 변위가 10㎛ 이하로 관리된 항온 저진동실 내에서 수행하였다.
트리시클로〔4.3.0.12,5〕데카-3, 7-디엔(디시클로펜타디엔, 이하 「DCP」라고 약기함), 7,8-벤조트리시클로〔4.4.0.12,5.17,10〕데카-3-엔(메타노테트라히드로플루오렌, 이하, 「MTF」라고 약기함), 및 테트라시클로〔4.4.0.12,5.17,10〕데카-3-엔(테트라시클로도데센, 이하, 「TCD」라고 약기함)의 혼합물 40／35／25(중량비)를, 공지의 방법에 의해 개환 중합하고, 이어서 수소화하여 DCP／MTF／TCD 개환 중합체 수소화물을 얻었다. 얻어진 이 수소화물 중의 각 노보넨계 단량체의 공중합 비율을, 중합 후의 용액 중의 잔류 노보넨류의 조성(가스 크로마토그래피법에 의함)으로부터 계산한 바, DCP／MTF／TCD＝40／35／25로 대략 피드 조성과 같았다. 이 수소화물의 중량 평균 분자량(Mw)은 35,000, 분자량 분포는 2.1, 수소화율은 99.9％, 유리 전이 온도 Tg는 134℃였다.
상기 개환 중합체 수소화물을 65㎜φ의 스크류를 구비한 수지 용융 혼련기를 갖는 T다이식 필름 용융 압출 성형기를 사용하여, 용융 수지 온도 240℃, 두께 100㎛의 필름을 압출 성형해서 기재 필름 A를 얻었다. 기재 필름 A의 파장 550㎚에서의 면내의 평균 리타데이션은 4.5㎚, 폭 방향 및 길이 방향에 있어서의 면내의 리타데이션의 편차는 ±1.5㎚, 광축의 편차는 ±7°였다.
직경 70㎜의 고무제 롤로 이루어지는 닙 롤 및 상기 전사 롤 1을 사용한 전사 장치를 이용하여, 전사 롤의 표면 온도 160℃, 닙 롤의 표면 온도 100℃, 필름의 반송 텐션을 0.1㎏f／㎟, 닙압이 0.5㎏f／㎜인 조건에서 두께 100㎛의 기재 필름 A의 표면 상에 전사 롤 표면의 형상을 전사함으로써, 필름이 흐르는 방향과 평행하게 폭 0.1㎛, 높이 0.1㎛, 피치 0.2㎛의 직선 형상의 돌기를 갖는 필름을 제작하였다. 그리고, 계속해서 연속적으로 돌기면 상에 알루미늄을 법선 방향으로부터 진공 증착함으로써 필름 표면에 그리드선을 형성하였다. 또한, 연속적으로, 트리아세틸셀룰로즈로 이루어지는 보호 필름을 우레탄계 접착제로 그리드선 형성 측에 중첩시키고, 가압 롤러의 닙에 공급하여 압착시켜서 연속적으로 서로 접합시키는 것에 의해, 장척의 그리드 편광 필름 1을 얻었다. 얻어진 그리드 편광 필름 1을 롤 형상으로 권취하였다. 장척의 그리드 편광 필름 1의 편광 투과축은, 길이 방향에 직각이었다.
두께 120㎛의 장척의 폴리비닐알콜 필름을 길이 방향으로 1축 연신하고, 이 연신 필름을, 옥소와 요오드화칼륨을 포함하는 수용액, 이어서 붕산과 요오드화칼 륨 수용액에 침지하고, 또한 수세하여, 건조시키는 공정을 연속적으로 실행함으로써 두께 20㎛의 장척의 흡수형 편광 필름을 얻어, 롤 형상으로 권취하였다. 이 장척의 흡수형 편광 필름의 편광 투과축은, 길이 방향에 직각이었다.
상기 흡수형 편광 필름과 상기에서 얻은 장척 그리드 편광 필름 1을 롤로부터 권출하면서, 상기 흡수형 편광 필름의 편면에 장척 그리드 편광 필름을 우레탄계 접착제를 사용한 접착층을 거쳐서 적층하고, 또한 흡수형 편광 필름의 또 한 쪽의 면 측에 트리아세틸셀룰로즈로 이루어지는 장척의 보호 필름을 우레탄계 접착제를 사용한 접착층을 거쳐서 적층하여, 이 적층체를 가압 롤러의 닙에 공급하여 압착시켜서, 연속적으로 서로 접합시키는 것에 의해, 장척의 광학 적층체 1을 얻었다. 얻어진 광학 적층체 1을 롤 형상으로 권취하였다.
(실시예 2(장척의 그리드 편광 필름 2의 제조))
기재 필름 A 대신에, 캐스트법에 의해 제작한 폴리카보네이트[데이진카세이(주), 팬라이트 K-1300Y] 제의 기재 필름 B를 이용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 장척의 그리드 편광 필름 2를 얻었다. 또, 기재 필름 B의 파장 550㎚에서의 면내의 평균 리타데이션은 8㎚, 폭 방향 및 길이 방향에 있어서의 면내의 리타데이션의 편차는 ±2㎚, 광축의 편차는 ±8°였다.
실시예 1에서 얻은 흡수형 편광 필름과 상기에서 얻은 장척 그리드 편광 필름 2를 롤로부터 권출하면서, 상기 흡수형 편광 필름의 한 면에 장척의 그리드 편광 필름을 우레탄계 접착제를 사용한 접착층을 거쳐 적층하고, 또한 흡수형 편광 필름의 또 한 쪽의 면 측에 트리아세틸셀룰로즈로 이루어지는 장척의 보호 필름을 우레탄계 접착제를 사용한 접착층을 거쳐 적층하여, 이 적층체를 가압 롤러의 닙에 공급해 압착시켜서, 연속적으로 서로 접합시키는 것에 의해, 장척의 광학 적층체 2를 얻었다. 얻어진 광학 적층체 2를 롤 형상으로 권취하였다.
Figure 112007084823130-PCT00009
표 1에 나타내는 상기 실시예 1∼2에 있어서의 평가는, 이하의 방법에 의해 수행하였다.
(1) 기재 필름의 폭 방향 및 길이 방향에 있어서의 면내의 리타데이션·광축 및 그 편차
수지 필름을 폭 방향의 전체 폭에 대하여 등간격으로 5점, 및 길이 방향으로 100㎜ 간격으로 5점을 측정점으로서 선택하였다. 그 측정점이 중심으로 되도록, 수지 필름으로부터 직사각형편을 잘라내었다. 자동 복굴절계(오시케소쿠키키사 제품, KOBRA21-ADH)를 이용하여, 잘라낸 직사각형편의 중심(측정점)의 면내의 리타데이션값 및 광축을 측정하였다. 면내의 리타데이션값의 편차는, 리타데이션의 측정값의 평균과의 차로부터 구하였다. 광축의 편차는, 광축의 측정값의 평균을 광축 방향 0°로 하여, 그것과의 각도차로부터 구하였다. 또, 측정 파장은 550㎚로 하였다.
(2) 기재 필름의 선팽창률
수지 필름을 천공하여, 50㎜×50㎜의 직사각형편을 얻었다. 직사각형편의 변의 길이를 측정하였다. 직사각형편을 온도 60℃, 상대 습도 90％의 환경 하에서 500시간 방치하였다. 500시간 방치한 직사각형편의 변의 길이를 측정하여, 고온 고습 환경에 방치 전후의 길이 변화로부터, 선팽창률을 하기의 식에 따라 계산하였다.
선팽창률(％)＝｜(고온 고습 환경 방치 후의 길이)－(고온 고습 환경 방치 전의 길이)｜／(고온 고습 환경 방치 전의 길이)×100
(3) 표시 성능
광학 적층체를 소망하는 크기로 잘라내어, 광학 적층체의 흡수형 편광 필름 측의 위에, 시야각 확대 필름(상품명: WV 필름, 후지샤신필름사 제품), 투과형 TN 액정 셀, 흡수형 편광판(상기 흡수형 편광 필름의 투과축에 대하여 흡수형 편광판의 투과축은 직교함)을 이 순서대로 중첩시켜 두었다. 이들을 직사각형의 외부 프레임에 의해 억제하고, 일체화하여, 패널을 제작하였다.
입사 단면 측에 냉음극관이 배치되고, 또한 이면 측에 광 반사 시트가 마련된 도광판의 출사면 측에, 광 확산 시트를 구비한 백라이트 장치 위에, 상기 패널을 중첩시켜 두어, 액정 표시 장치를 얻었다.
얻어진 액정 표시 장치의 정면 휘도를 휘도계(상품명:BM-7, 탑콘사 제품)를 이용하여 측정하였다. 또한, 배경을 흑색 표시 및 청색 표시로 하였을 때의, 정면 방향으로부터의 색 불균일과 휘도 불균일을 육안으로 관찰하였다. 또, 표 1 중의 「○」는, 「색 불균일이 없음」 또는 「휘도 불균일이 없음」을 의미한다.
(4) 고온 고습 시험
상기 (3) 표시 성능을 측정한 후, 액정 표시 장치로부터 패널을 분리하였다. 분리한 패널을, 온도 60℃, 상대 습도 90％의 환경 하에서 500시간 방치하고, 이어서 상온 상습 환경 하에서 24시간 방치하였다. 패널을 다시 백라이트 장치 위에 중첩시켜 두고, 액정 표시 장치를 재조립하였다. 배경을 흑색 표시 및 청색 표시시키고, 정면 방향으로부터의 색 불균일과 휘도 불균일을 육안으로 관찰하였다. 또, 표 1 중의 「○」는, 「색 불균일이 없음」 또는 「휘도 불균일이 없음」을 의미한다.
(실시예 3(장척의 그리드 편광 필름 3의 제조))
8㎜×8㎜×60㎜의 SUS제 생크에 납땜된 치수 0.2㎜×1㎜×1㎜의 직방체 단결정 다이아몬드의 0.2㎜×1㎜의 면에, 집속 이온 빔 가공 장치(세이코 인스트루먼츠(주), SMI3050)를 이용하여 아르곤 이온 빔을 이용한 집속 이온 빔 가공을 실시해서, 길이 1㎜의 변에 평행한 폭 50㎚, 높이 60㎚의 홈을 피치 130㎚로 새겨 넣고, 폭 80㎚, 높이 60㎚의 직선 형상의 돌기를 피치 130㎚로 형성하여 이루어지는 절삭 공구를 제작하였다.
직경 80㎜이고 길이 125㎜인 원통 형상 스테인리스강 SUS430제 롤의 주위면 전면에, 두께 100㎛의 니켈-인 무전해 도금을 실시하고, 이어서, 앞서 제작한 직선 형상 돌기를 형성한 절삭 공구와, 정밀 원통 연삭반(스튜더사, 정밀 원통 연삭기 S30-1)을 이용하여, 니켈-인 무전해 도금면에, 원통의 원주 단면과 평행한 방향으로 폭 50㎚, 높이 60㎚, 피치 130㎚의 직선 형상의 돌기를 절삭 가공함으로써, 전사 롤 2를 얻었다.
또, 집속 이온 빔 가공에 의한 절삭 공구의 제작과, 니켈-인 무전해 도금면의 절삭 가공은, 온도 20.0±0.2℃, 진동 제어 시스템((주)쇼와사이언스)에 의해 0.5㎐ 이상의 진동의 변위가 10㎛ 이하로 관리된 항온 저진동실 내에서 수행하였다.
전사 롤로서 상기 전사 롤 2를 이용한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전사함으로써, 필름 표면에 폭 50㎚, 높이 60㎚의 대략 평행한 복수 열의 오목부를 피치(오목부의 간격) 130㎚로 형성하였다.
다음에, 스퍼터링 장치를 이용하여, 상기 필름의 오목부 측의 면에, 알루미늄을 두께 30㎚로 적층하였다. 이상과 같이 하여, 도 10에 나타내는 것과 같은 장척의 그리드 편광 필름 3을 제작하였다. 또한, 제작한 그리드 편광 필름의 각 치수 등을 표 2에 나타낸다.
Figure 112007084823130-PCT00010
얻어진 장척의 그리드 편광 필름을 소정 형상으로 천공하여 낱장의 그리드 편광 필름을 얻었다. 이 그리드 편광 필름에 대하여, 광원, 편광 작성용 편광판, 상기 그리드 편광 필름, 광 검출기의 순으로 광로 상에 배열한 분광 광도계(닛폰분코가부시키가이샤 제품)를 이용하여, 이 그리드 편광 필름에, 파장 430㎚, 530㎚, 630㎚의 편광을 조사해서, 그 성능을 평가하였다. 각 측정 파장에 있어서의 박막층의 복소 굴절률 등을 표 3에 나타낸다. 또한, 이 그리드 편광 필름에 있어서, 가장 투과하기 쉬운 편광인, 홈의 길이 방향에 수직인 방향으로 진동하는 광의 투과율(편광 투과율)과, 가장 투과하기 어려운 편광인, 홈의 길이 방향에 평행한 방향으로 진동하는 광의 투과율을 측정하여, 이들의 비(比)인 콘트라스트를 구하였다. 편광 투과율 및 콘트라스트의 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112007084823130-PCT00011
각 측정 파장에 있어서의 그리드 편광 필름의 각 부의 복소 굴절률 측정에 대해서는, 동일한 재질로 평판 필름 형상의 것을 별도 준비하고, 분광 엘립소미터(J.A.울람사 제품)를 이용하여 측정한 것을 이용하였다.
또한, 그리드 편광 필름의 형상 측정에 대해서는, 그리드 편광 필름의 일부분을 단면이 나오도록 박벽(薄壁) 형상으로 집속 이온 빔(FIB) 가공하여, 투과형 전자 현미경(TEM)으로 형상을 측정하였다. 10 주기분에 대하여, 홈의 형상이나 알루미늄막 두께를 각각 측정하여, 그 평균값을 측정값으로 하였다.
(실시예 4(장척의 그리드 편광 필름 4의 제조))
실시예 3과 마찬가지의 방법으로, 도 11에 나타내는 것과 같은 그리드 편광 필름을 제작하고, 마찬가지로 평가하였다. 이 그리드 편광 필름은, 실시예 3의 그리드 편광 필름과는 홈의 형상이 상이하며, 홈의 단면 형상이 역등변 사다리꼴 형상이다. 이러한 그리드 편광 필름의 각 치수 등을 표 4에 나타낸다. 또한, 그 평가 결과를 표 5에 나타낸다.
Figure 112007084823130-PCT00013
실시예 3 및 4에 나타내는 바와 같이, 상기 (1)∼(4)의 각 조건을 만족시킴으로써, 편광 투과율 및 콘트라스트의 값이 충분히 크고, 편광 투과율 및 콘트라스트의 점에서 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 장척의 수지 필름과,
    해당 수지 필름의 표면 및／또는 내부에 마련된 서로 대략 평행하게 신장되는 복수의 그리드선을 갖고,
    해당 그리드선은 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는
    장척의 그리드 편광 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 필름은, 그 표면에 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈이 형성되어 있고,
    상기 그리드선은, 홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 적층된 재료 G의 박막으로 이루어지는
    장척의 그리드 편광 필름.
  3. 표면에 서로 대략 평행하게 신장된 복수 열의 홈이 형성된 투명하고 장척의 수지 필름과,
    홈의 저면 위, 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 적층 된 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는 박막을 갖고,
    상기 수지 필름의 홈의 폭 t, 인접하는 홈 간의 간격 d, 홈의 측벽의 경사도 θ, 홈의 깊이 h0, 저면 및／또는 정상면에 적층된 박막의 막두께 h1, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 수지 필름의 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0), 및 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 재료 G의 복소 굴절률 N1(＝n1－iκ1; n1≥2.5 또는 κ1≥1.5)이,
    (1) －0.1δ＜(h0－h1); 단, δ＝λ0／(2π2n1 2κ1)1／2
    (2) 60°≤θ≤90°; 단, z는 홈 깊이 방향의 거리; θ(z)는 거리 z에 있어서의 홈 깊이 방향에 직교하는 방향에 대한 측면의 경사 각도;
    Figure 112007084823130-PCT00014
    (3) d＜λ0／n0, 및
    (4) 0.1d＜t＜0.8d
    의 관계를 만족하는
    장척의 그리드 편광 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 박막이 홈의 측면 상에 더 형성되어 있는 그리드 편광 필름.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 박막이, 홈의 저면 및 측면 및 리지의 정상면 위에 연결되어 형성되어 있는 그리드 편광 필름.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 그리드선이, 상기 장척의 수지 필름의 길이 방향에 대략 평행하게 연장되어 마련되어 있고, 편광 투과축의 방향이 필름의 폭 방향에 대략 평행한 장척의 그리드 편광 필름.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 필름은, 수지 필름의 폭 방향 및 길이 방향에 있어서, 파장 550㎚에서의 면내의 리타데이션값(Re)의 편차가 ±10㎚ 이내이고, 또한 광축의 편차가 ±15° 이내인 그리드 편광 필름.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 필름은, 온도 60℃ 및 상대 습도 90％의 환경 하에 500시간 방치했을 때의 선팽창률이 0.03％ 이하인 그리드 편광 필름.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표리면 중의 적어도 한쪽 면에 투명 보호막이 더 적층되어 이루어지는 그리드 편광 필름.
  10. 제 1 항에 있어서,
    전사 몰드 또는 전사 롤을 이용하여 장척의 수지 필름 표면에 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수 열의 홈을 형성하고, 이어서, 해당 홈의 저면 상 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 복소 굴절률(N1＝n1－iκ1)의 실부 n1과 허부 κ1의 차의 절대값이 1.0 이상인 재료 G로 이루어지는 박막을 적층함으로써 그리드선을 형성하는 장척의 그리드 편광 필름의 제조 방법.
  11. 제 3 항에 있어서,
    진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 복소 굴절률 N0(＝n0－iκ0)의 투명한 수지 필름 표면에, 홈의 폭 t, 인접하는 홈 간의 간격 d, 홈의 측벽의 경사도 θ, 홈의 깊이 h0이,
    (1) －0.1δ＜(h0－h1); 단, δ＝λ0／(2π2n1 2κ1)1／2
    (2) 60°≤θ≤90°; 단, z는 홈 깊이 방향의 거리; θ(z)는 거리 z에 있어 서의 홈 깊이 방향에 직교하는 방향에 대한 측면의 경사 각도;
    Figure 112007084823130-PCT00015
    (3) d＜λ0／n0, 및
    (4) 0.1d＜t＜0.8d
    의 관계를 만족하도록, 서로 대략 평행하게 신장시킨 복수 열의 홈을 엠보싱 가공법에 의해 형성하고,
    홈의 저면 상 및／또는 인접하는 홈 사이에 있는 리지의 정상면 상에, 진공 중에 있어서의 파장이 λ0인 광에 대한 복소 굴절률 N1(＝n1－iκ1; n1≥2.5 또는 κ1≥1.5)의 재료 G로 이루어지는 박막을 막두께 h1로 적층하는
    그리드 편광 필름의 제조 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 장척의 그리드 편광 필름과, 다른 장척의 편광 광학 필름을 포함하여 이루어지는 장척의 광학 적층체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다른 장척의 편광 광학 필름이 흡수형 편광 필름인 장척의 광학 적층체.
  14. 롤 형상으로 감긴 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 장척의 그리드 편광 필름과, 롤 형상으로 감긴 다른 장척의 편광 광학 필름을, 각각의 롤로부터 풀어내면서, 해당 그리드 편광 필름과 해당 다른 편광 광학 필름을 밀착시켜 적층하는 것을 포함하는 장척의 광학 적층체의 제조 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 장척의 그리드 편광 필름으로부터 잘라내어진 광학 부재를 구비하는 액정 표시 장치.
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