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JP4696783B2 - Polarized light separating film, method for producing polarized light separating film, and liquid crystal display device - Google Patents

Polarized light separating film, method for producing polarized light separating film, and liquid crystal display device Download PDF

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JP4696783B2 JP2005246414A JP2005246414A JP4696783B2 JP 4696783 B2 JP4696783 B2 JP 4696783B2 JP 2005246414 A JP2005246414 A JP 2005246414A JP 2005246414 A JP2005246414 A JP 2005246414A JP 4696783 B2 JP4696783 B2 JP 4696783B2
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Description

本発明は、偏光分離フィルム、偏光分離フィルムの製造方法、および液晶表示装置に関し、特に、優れた偏光分離性能を有するとともに、簡便なプロセスで製造できる偏光分離フィルム、偏光分離フィルムの製造方法、および前記偏光分離フィルムを用いた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a polarization separation film, a method for producing a polarization separation film, and a liquid crystal display device, and in particular, a polarization separation film that has excellent polarization separation performance and can be produced by a simple process, a method for producing a polarization separation film, and The present invention relates to a liquid crystal display device using the polarized light separating film.

小型・薄型の偏光分離素子として、ワイヤグリッド偏光子が知られている(非特許文献1参照)。ワイヤグリッド偏光子は、偏光分離の対象となる電磁波の波長よりも小さな間隔で金属等からなる微細ワイヤを略平行に配列したものである。このような構成のワイヤグリッド偏光子は、ワイヤに平行な方向に振動する電磁波を反射するとともに、この振動方向と垂直な方向に振動する電磁波を透過する機能を有している。ワイヤグリッド偏光子は、他の偏光子に比べて、比較的簡単な構造でありながら、透過する偏光の透過率と透過しない偏光の透過率との比を示すコントラストが高く、かつ、透過する偏光の透過率を大きくできる利点を有し、偏光分離性能に優れている。   A wire grid polarizer is known as a small and thin polarization separation element (see Non-Patent Document 1). In the wire grid polarizer, fine wires made of metal or the like are arranged substantially in parallel at intervals smaller than the wavelength of the electromagnetic wave to be polarized. The wire grid polarizer having such a configuration has a function of reflecting electromagnetic waves that vibrate in a direction parallel to the wire and transmitting electromagnetic waves that vibrate in a direction perpendicular to the vibration direction. A wire grid polarizer has a relatively simple structure compared to other polarizers, but has a high contrast indicating the ratio between the transmittance of polarized light that is transmitted and the transmittance of polarized light that is not transmitted, and transmits polarized light. The transmittance can be increased, and the polarization separation performance is excellent.

しかしながら、上述したように、ワイヤグリッド偏光子では、対象となる電磁波の波長よりも小さな間隔で微細ワイヤを配列させる必要があるため、特に、可視光のような波長の短い電磁波を偏光分離の対象とする場合には、微細ワイヤの間隔調整が困難である。また、このようなワイヤグリッド構造を形成するためには、一般的には、電子ビーム描画等のスループットの低いプロセスでワイヤグリッド形状に金属薄膜等をエッチングする必要があり製造に時間がかかる。従って、このようなワイヤグリッド偏光子の製造が煩雑であるという問題がある。   However, as described above, in the wire grid polarizer, it is necessary to arrange the fine wires at intervals smaller than the wavelength of the target electromagnetic wave. In this case, it is difficult to adjust the distance between the fine wires. In order to form such a wire grid structure, it is generally necessary to etch a metal thin film or the like into a wire grid shape by a low-throughput process such as electron beam drawing, which takes time. Therefore, there is a problem that the manufacture of such a wire grid polarizer is complicated.

そこで、特許文献1には、製作が容易なワイヤグリッド偏光子として、基板として樹脂フィルムを用いた偏光分離フィルムが提案されている。このような偏光分離フィルムは、透明な樹脂フィルム上に金属薄膜を形成した後、この樹脂フィルムを加熱、延伸することにより製造される。これにより、偏光分離フィルムは、延伸方向に直交する方向に沿って金属薄膜に割れが発生し、樹脂フィルム上に異方形状の金属部分(ワイヤグリッド構造)を形成することができる。   Therefore, Patent Document 1 proposes a polarization separation film using a resin film as a substrate as a wire grid polarizer that is easy to manufacture. Such a polarized light separating film is manufactured by forming a metal thin film on a transparent resin film and then heating and stretching the resin film. Thereby, a crack generate | occur | produces in a metal thin film along the direction orthogonal to an extending | stretching direction, and a polarization separation film can form an anisotropic-shaped metal part (wire grid structure) on a resin film.

特開2001−074935号公報JP 2001-074935 A H.Hertz、「Electric Waves」、Macmillan & Company Ltd.、London、1893、p.177H. Hertz, “Electric Waves”, McCillan & Company Ltd. London, 1893, p. 177

しかしながら、このような方法で製造した偏光分離フィルムのワイヤグリッド構造では、微細ワイヤの周期、厚み、方向、長さなどの制御が難しく、高い偏光分離性能を発現させることが困難であるという問題がある。   However, in the wire grid structure of the polarization separation film manufactured by such a method, it is difficult to control the period, thickness, direction, length, etc. of the fine wires, and it is difficult to develop high polarization separation performance. is there.

本発明の目的は、偏光分離性能に優れ、かつ、簡単に製造できる偏光分離フィルム、偏光分離フィルムの製造方法、および、このような偏光分離フィルムを利用することにより、光の利用効率を高めることができる液晶表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to improve the light use efficiency by utilizing a polarization separation film that is excellent in polarization separation performance and can be easily produced, a method for producing the polarization separation film, and such a polarization separation film. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of achieving the above.

本発明の偏光分離フィルムは、表面に、互いに略平行に伸びる複数列の溝部が形成された、透明で長尺な樹脂フィルムからなる基板と、この基板の表面に正対した位置から見た際に、前記溝部を含む基板の表面の全体を覆うように形成された吸光性薄膜層と、を有し、下記条件(1)と、当該偏光分離フィルムの垂直断面において、下記の条件(2)〜(5)を満たすことを特徴とする。   The polarized light separating film of the present invention has a substrate made of a transparent and long resin film having a plurality of rows of grooves extending substantially parallel to each other on the surface, and a position facing the surface of the substrate. A light-absorbing thin film layer formed so as to cover the entire surface of the substrate including the groove portion, and in the following condition (1) and in the vertical section of the polarized light separating film, the following condition (2) It is characterized by satisfying-(5).

(1)n1が2.5以上、または、k1が1.5以上である。 (1) n 1 is 2.5 or more, or k 1 is 1.5 or more.

(2)−0.1δ<(h0−h1(2) −0.1δ <(h 0 −h 1 )

ここで、h0は、基板の表面に形成された溝部の深さを示す。h1は、吸光性薄膜層の厚さを示す。δは、λ/(2π1 1/2を示す。n1、k1は、それぞれ、吸光性薄膜層での波長λ0での複素屈折率の実部および虚部を示す。λ0は、対象となる光の真空中の波長を示す。 Here, h 0 indicates the depth of the groove formed on the surface of the substrate. h 1 represents the thickness of the light-absorbing thin film layer. δ represents λ 0 / (2π 2 n 1 2 k 1 ) 1/2 . n 1 and k 1 represent the real part and the imaginary part of the complex refractive index at the wavelength λ 0 in the light-absorbing thin film layer, respectively. λ 0 indicates the wavelength of the target light in vacuum.

(3)前記溝部の側面部分に対応する直線と、前記基板表面を表す直線とがなす前記溝部側の角度の、前記溝部の高さ方向に対する平均角度θが60〜90°である。なお、平均角度θを数式で表すと下記式(A)となる。 (3) The average angle θ with respect to the height direction of the groove portion of the angle on the groove portion side formed by a straight line corresponding to the side surface portion of the groove portion and a straight line representing the substrate surface is 60 to 90 °. The average angle θ is expressed by the following formula (A).

Figure 0004696783
Figure 0004696783

ここで、zは、溝部の底面を高さ0とした場合の高さ方向の距離(h0が溝部の最上部となる)を示す。θ(z)は、高さzにおける前記角度を示す。つまり、式(A)は、θをzの関数として積分してh0で除することにより得られる角度の平均値を示している。 Here, z indicates a distance in the height direction when the bottom surface of the groove portion is 0 height (h 0 is the uppermost portion of the groove portion). θ (z) represents the angle at the height z. In other words, the formula (A) shows the average value of the angle obtained by dividing the h 0 by integrating the θ as a function of z.

(4)d<(λ0/n0(4) d <(λ 0 / n 0 )

ここで、dは、隣接する前記溝部の間隔を示す。   Here, d shows the space | interval of the said adjacent groove part.

(5)0.1d<t<0.8d
ここで、tは、前記溝部の平均幅を示す。
(5) 0.1d <t <0.8d
Here, t represents the average width of the groove.

本発明によれば、前記(1)〜(5)を満たすような形状の溝部を基板に形成することにより、偏光分離性能を高めることができる。
また、例えば、エンボス加工等の比較的単純なプロセスで、透明で長尺な樹脂フィルムに対して所定の溝部を連続的に形成し、この溝部が形成された基板に対して金属等の吸光性薄膜層を蒸着等により形成した簡単な構成であるため、偏光分離フィルムを簡単に製造できる。さらに、基板に正対した位置から見た際に、溝部を含む基板の表面の全体を覆うように基板の表面に対して正面から吸光性薄膜層を形成すればよいため、基板の表面に対して斜めから蒸着するような複雑なプロセスを行う必要がなく、製造効率を高めることができる。
According to the present invention, the polarization separation performance can be enhanced by forming the groove having a shape satisfying the above (1) to (5) on the substrate.
In addition, for example, a predetermined groove portion is continuously formed in a transparent and long resin film by a relatively simple process such as embossing, and light absorption of a metal or the like with respect to the substrate on which the groove portion is formed. Since it is a simple structure which formed the thin film layer by vapor deposition etc., a polarization separation film can be manufactured easily. Furthermore, when viewed from the position facing the substrate, the light-absorbing thin film layer may be formed from the front with respect to the surface of the substrate so as to cover the entire surface of the substrate including the groove portion. Therefore, it is not necessary to perform a complicated process such as vapor deposition from an oblique direction, and manufacturing efficiency can be increased.

このような偏光分離フィルムにおいて、前記吸光性薄膜層が、前記溝部の側面部分にも形成されていてもよい。このような構成によれば、基板の表面に形成する吸光性薄膜層の厚さを、従来のワイヤグリッド構造の場合に比べて1/2以下程度とすることができるため、偏光分離フィルムの製造効率を高めることができる。   In such a polarization separation film, the light-absorbing thin film layer may also be formed on the side surface portion of the groove. According to such a configuration, the thickness of the light-absorbing thin film layer formed on the surface of the substrate can be reduced to about ½ or less as compared with the case of the conventional wire grid structure. Efficiency can be increased.

この際、前記吸光性薄膜層が、前記基板の表面と前記溝部の側面部分とに亘って連続的に形成されていてもよい。このような構成によれば、基板と吸光性薄膜層との密着性が高まり、偏光分離性能を安定的に発揮できる。   At this time, the light-absorbing thin film layer may be continuously formed across the surface of the substrate and the side surface portion of the groove. According to such a configuration, the adhesion between the substrate and the light-absorbing thin film layer is enhanced, and the polarization separation performance can be stably exhibited.

以上の偏光分離フィルムにおいて、前記吸光性薄膜層の表面側に設けられた保護層をさらに有していてもよい。このような構成によれば、吸光性薄膜層が保護層により被覆されるため、吸光性薄膜層がむき出しにはならない。このため、偏光分離フィルムの取り扱い性が向上するとともに、基板から吸光性薄膜層が剥がれ落ちることによる偏光分離性能の低下を確実に防止できる。   The above polarized light separation film may further include a protective layer provided on the surface side of the light-absorbing thin film layer. According to such a configuration, since the light-absorbing thin film layer is covered with the protective layer, the light-absorbing thin film layer is not exposed. For this reason, the handleability of the polarization separation film is improved, and a decrease in polarization separation performance due to the light-absorbing thin film layer peeling off from the substrate can be reliably prevented.

以上の偏光分離フィルムにおいて、前記吸光性薄膜層がアルミニウムにより構成されていてもよく、この場合には、高性能の偏光分離フィルムを高効率に製造することができる。   In the above polarized light separating film, the light-absorbing thin film layer may be made of aluminum. In this case, a high performance polarized light separating film can be produced with high efficiency.

本発明の偏光分離フィルムの製造方法は、互いに略平行に伸びる複数列の溝部が表面に形成された、透明で長尺な樹脂フィルムからなる基板と、この基板の表面に正対した位置から見た際に、前記溝部を含む基板の表面全体を覆うように形成された吸光性薄膜層とを有し、前記の条件(1)の条件と、垂直断面図において、(2)〜(5)を満たす偏光分離フィルムを、所定のパターンが形成された金型を押し当てて、前記基板の表面に前記溝部を形成するエンボス加工工程と、前記溝部が形成された基板の表面に前記吸光性薄膜層を形成する薄膜形成工程と、を経て製造することを特徴とする。   The method for producing a polarized light separating film of the present invention includes a substrate made of a transparent and long resin film having a plurality of rows of grooves extending substantially parallel to each other on the surface, and a position facing the surface of the substrate. A light-absorbing thin film layer formed so as to cover the entire surface of the substrate including the groove portion, and in the condition (1) and the vertical sectional view, (2) to (5) An embossing step of forming a groove on the surface of the substrate by pressing a mold on which the predetermined pattern is formed, and the light-absorbing thin film on the surface of the substrate on which the groove is formed And a thin film forming step of forming a layer.

本発明によれば、例えば、所定パターンが形成された金型に相当するエンボスロールに、透明で長尺な樹脂フィルムを連続的に通して樹脂フィルムの表面に溝部を形成した後(エンボス加工工程)、蒸着等により基板の表面に吸光性薄膜層を連続的に形成することができる(吸光性薄膜層形成工程)。このため、偏光分離フィルムを効率よく製造できる。   According to the present invention, for example, after forming a groove on the surface of a resin film by continuously passing a transparent and long resin film through an embossing roll corresponding to a mold on which a predetermined pattern is formed (embossing step) ), A light-absorbing thin film layer can be continuously formed on the surface of the substrate by vapor deposition or the like (light-absorbing thin film layer forming step). For this reason, a polarization separation film can be manufactured efficiently.

本発明は、光源と、第一の吸収型偏光子と、液晶セルと、第二の吸収型偏光子とを、この順に備える液晶表示装置であって、前記光源と前記第一の吸収型偏光子との間に、前記偏光分離フィルムが設けられていることを特徴とする。本発明によれば、偏光分離フィルムにより光源から出射された光を有効に利用できるため、高輝度な液晶表示装置を提供できる。   The present invention is a liquid crystal display device comprising a light source, a first absorption polarizer, a liquid crystal cell, and a second absorption polarizer in this order, the light source and the first absorption polarization The polarization separation film is provided between the optical element and the child. According to the present invention, since the light emitted from the light source by the polarization separation film can be used effectively, a high-brightness liquid crystal display device can be provided.

本発明によれば、樹脂フィルムを含んでなり、かつ所定形状に加工された基材を用い、この基材の表面に吸光性薄膜層を設けることにより、偏光分離性能に優れ、かつ、簡便なプロセスで製造できるという効果がある。また、このような偏光分離フィルムを液晶表示装置に用いることにより、光の利用効率をより一層高めることができるという効果がある。   According to the present invention, a substrate comprising a resin film and processed into a predetermined shape is used, and by providing a light-absorbing thin film layer on the surface of the substrate, the polarization separation performance is excellent and simple. There is an effect that it can be manufactured by a process. In addition, the use of such a polarized light separation film for a liquid crystal display device has an effect that the light use efficiency can be further enhanced.

本発明の偏光分離フィルムは、表面に、互いに略平行に伸びる複数列の溝部が形成された、透明で長尺な樹脂フィルムを含んでなる基板と、この基板の表面に正対した位置から見た際に、溝部を含む基板の表面の全体を覆うように形成された吸光性薄膜層とを有し、溝部の形状等が所定の条件を満たすものである。   The polarized light separating film of the present invention is a substrate comprising a transparent and long resin film having a plurality of grooves extending substantially parallel to each other on the surface, and a position facing the surface of the substrate. The light-absorbing thin film layer is formed so as to cover the entire surface of the substrate including the groove portion, and the shape of the groove portion satisfies a predetermined condition.

基板は、透明で長尺な樹脂フィルムを含んで構成されている。基板の表面には、互いに略平行に伸びる一次元格子状の複数列の溝部が形成されている。樹脂フィルムとしては、光学特性(偏光子として使用する際の光の波長全てに対しての値)として、単体での光線透過率が80%以上であり、86%以上であることが好ましい。また、樹脂フィルムのヘイズは、2.0%以下であり、1.0%以下であることが好ましい。樹脂フィルムの複素屈折率は、実部nが1.4〜1.8、虚部kがほぼ0であることが好ましい。 The substrate is configured to include a transparent and long resin film. On the surface of the substrate, a plurality of rows of one-dimensional lattice-shaped grooves extending substantially parallel to each other are formed. The resin film has a light transmittance of 80% or more alone and preferably 86% or more as optical properties (values for all wavelengths of light when used as a polarizer). Moreover, the haze of a resin film is 2.0% or less, and it is preferable that it is 1.0% or less. The complex refractive index of the resin film is preferably such that the real part n 0 is 1.4 to 1.8 and the imaginary part k 0 is substantially zero.

また、基板は、ほぼ平面状に形成されていることが好ましく、全体として曲面状に形成されていてもよい。さらに、基板は、幅方向に対して少なくとも5倍程度以上の長さを有する長尺状に形成され、好ましくは、幅方向に対して10倍以上の長さを有するものである。具体的には、基板は、ロール状に巻かれて、保管または運搬される程度の長さを有することが好ましい。   Further, the substrate is preferably formed in a substantially flat shape, and may be formed in a curved surface as a whole. Further, the substrate is formed in a long shape having a length of about 5 times or more in the width direction, and preferably has a length of 10 times or more in the width direction. Specifically, the substrate is preferably wound in a roll shape and has a length enough to be stored or transported.

樹脂フィルムを構成する材料としては、脂環式構造を有する樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等の鎖状オレフィン重合体、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリルポリマー、エポキシ樹脂等の各種透明プラスチックが挙げられる。これらは1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、脂環式構造を有する樹脂又は鎖状オレフィン重合体が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性等の観点から、ノルボルネン重合体樹脂等の脂環式構造を有する樹脂がより好適である。また、基板としては、石英や光学ガラスに、前記樹脂フィルムを貼り合わせた積層体も用いることができる。   As a material constituting the resin film, a resin having an alicyclic structure, a chain olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, triacetyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyimide, polyarylate, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, Various transparent plastics such as amorphous polyolefin, modified acrylic polymer, and epoxy resin can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a resin or a chain olefin polymer having an alicyclic structure is preferable, and has an alicyclic structure such as a norbornene polymer resin from the viewpoint of transparency, low hygroscopicity, dimensional stability, lightness, and the like. Resins are more preferred. As the substrate, a laminate in which the resin film is bonded to quartz or optical glass can also be used.

吸光性薄膜層は、基板の表面に正対した位置から見た際に、溝部を含む基板の表面の全体を覆うように形成されている。なお、溝部を含む基板の表面の全体とは、厳密な意味での全面でなく、基板の表面に平行な平面での平面図を考えた際に、吸光性薄膜層で被覆された領域が、基板表面の全面積のおよそ95%以上である場合を含んでいる。被覆された領域がおよそ95%よりも小さくなると、偏光分離性能を十分に発揮できなくなる場合がある。   The light-absorbing thin film layer is formed so as to cover the entire surface of the substrate including the groove when viewed from a position facing the surface of the substrate. Note that the entire surface of the substrate including the groove portion is not the entire surface in a strict sense, but when considering a plan view in a plane parallel to the surface of the substrate, the region covered with the light-absorbing thin film layer is This includes the case where it is approximately 95% or more of the total area of the substrate surface. If the covered area is smaller than about 95%, the polarization separation performance may not be sufficiently exhibited.

吸光性薄膜層に用いられる材料としては、複素屈折率の実部と虚部の絶対値の差が大きく、少なくともそれらのうちどちらか一方の値が大きい材料が好ましい。具体的には、
金属や半導体が挙げられる。金属としては、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、タングステン、イリジウム、プラチナ、金、タリウム等が挙げられる。これらは1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて合金としても用いることができる。中でもマグネシウム、アルミニウム、クロム、ルテニウム、ロジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、金が好適である。半導体としては、シリコン、ゲルマニウムといった単元素半導体や、GaAs、InP、SiGe、GaTZn、Pb1−xSnTeなどといった化合物半導体が挙げられる。これらの中でもシリコン、SiGe、GaTZn、Pb1―xSnTeが好適である。
The material used for the light-absorbing thin film layer is preferably a material having a large difference between the absolute values of the real part and the imaginary part of the complex refractive index, and at least one of these values being large. In particular,
Examples include metals and semiconductors. Metals include magnesium, aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, indium, tin, antimony, tungsten, iridium, platinum, gold, Examples include thallium. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, magnesium, aluminum, chromium, ruthenium, rhodium, silver, indium, tin, antimony, and gold are preferable. Examples of the semiconductor include single element semiconductors such as silicon and germanium, and compound semiconductors such as GaAs, InP, SiGe, GaTZn 3 P 2 , and Pb 1-x Sn x Te. Among these, silicon, SiGe, GaTZn 3 P 2 , and Pb 1-x Sn x Te are preferable.

本発明における溝部の形状や、吸光性薄膜層の厚さ、複素屈折率などには、特別な関係を満足する必要があり、具体的には、下記条件(1)〜(5)を満足する必要がある。 In the present invention, it is necessary to satisfy a special relationship with respect to the shape of the groove, the thickness of the light-absorbing thin film layer, the complex refractive index, and the like. Specifically, the following conditions (1) to (5) are satisfied. There is a need.

(1)n1が2.5以上、または、k1が1.5以上である。 (1) n 1 is 2.5 or more, or k 1 is 1.5 or more.

(2)−0.1δ<(h0−h1(2) −0.1δ <(h 0 −h 1 )

(3)下記式(A)により算出される平均角度θが60〜90°である。

Figure 0004696783
(3) The average angle θ calculated by the following formula (A) is 60 to 90 °.
Figure 0004696783

(4)d<(λ0/n0(4) d <(λ 0 / n 0 )

(5)0.1d<t<0.8d (5) 0.1d <t <0.8d

なお、h0は、基板の表面に形成された溝部の深さを示す。h1は、吸光性薄膜層の厚さを示す。δは、λ/(2π1 1/2を示す。n1、k1は、それぞれ、吸光性薄膜層での波長λ0での複素屈折率の実部および虚部を示す。λ0は、対象となる光の真空中の波長を示す。 Note that h 0 indicates the depth of the groove formed on the surface of the substrate. h 1 represents the thickness of the light-absorbing thin film layer. δ represents λ 0 / (2π 2 n 1 2 k 1 ) 1/2 . n 1 and k 1 represent the real part and the imaginary part of the complex refractive index at the wavelength λ 0 in the light-absorbing thin film layer, respectively. λ 0 indicates the wavelength of the target light in vacuum.

また、zは、溝部の底面を高さ0とした場合の高さ方向の距離(h0が溝部の最上部となる)を示す。θ(z)は、高さzにおける、溝部の側面部分に対応する直線と、基板表面を表す直線とがなす溝部側の角度を示す。平均角度θは、溝部の側面部分が直線でない場合に、側面部分を微小部分に分割し、各微小部分における接線と、その位置での基板表面を示す直線とのなす角度を、溝部の底面(高さ0)から溝部の最上部(高さh0)まで高さ方向に積分して、その平均値として算出した角度のことである。なお、溝部の側面部分がほぼ直線に近い形状となる場合には、平均角度θは、垂直断面形状において、側面部分の最下部および側面部分の最上部を結んだ直線と基板表面とのなす角度としてもよい。 Further, z represents a distance in the height direction when the bottom surface of the groove portion is 0 height (h 0 is the uppermost portion of the groove portion). θ (z) indicates an angle on the groove side between a straight line corresponding to the side surface portion of the groove and a straight line representing the substrate surface at height z. When the side surface portion of the groove portion is not a straight line, the average angle θ is obtained by dividing the side surface portion into minute portions, and the angle formed between the tangent line at each minute portion and the straight line indicating the substrate surface at that position is the bottom surface of the groove portion ( It is an angle calculated as an average value obtained by integrating in the height direction from the height 0) to the uppermost portion of the groove (height h 0 ). In addition, when the side surface portion of the groove has a shape that is almost a straight line, the average angle θ is the angle formed by the straight line connecting the bottom of the side surface portion and the top of the side surface portion and the substrate surface in the vertical cross-sectional shape It is good.

また、dは、隣接する溝部の間隔を示し、tは、溝部の平均幅を示す。   Moreover, d shows the space | interval of an adjacent groove part, and t shows the average width | variety of a groove part.

なお、照射される光が複数の波長を含む場合には、全ての波長に対してこのような条件を満たすことにより、偏光分離フィルムの偏光分離性能、すなわち良好なコントラストを保つことができる。   When the irradiated light includes a plurality of wavelengths, the polarization separation performance of the polarization separation film, that is, good contrast can be maintained by satisfying such a condition for all wavelengths.

また、本偏光分離フィルムの溝部としては、同じ形状の溝部が、厳密に平行に同じ間隔で並んでいることが偏光性能の均一性、安定性などの点から好ましいが、それぞれ10〜20%程度の形状誤差があってもよい。この場合、偏光分離フィルムの形状等を表す各符号h0、h1、θ、d、tなどは平均値として表される。 Further, as the groove portions of the present polarized light separation film, it is preferable that the groove portions having the same shape are arranged in parallel and at the same interval from the viewpoint of uniformity of polarization performance, stability, etc., but about 10 to 20% each. There may be a shape error. In this case, each symbol h 0 , h 1 , θ, d, t, etc. representing the shape of the polarization separation film is expressed as an average value.

ここで、これらの各符号の寸法について、図2を用いて簡単に説明する。
図2は、本発明の第一の実施形態に係る偏光分離フィルムの一部を示す垂直断面図である。図2に示すように、偏光分離フィルム12は、表面に、互いに略平行に伸びる複数列の溝部Yが形成された基板aと、基板aの表面側に形成された吸光性薄膜層bとを有している。図2において、溝部Yは、下辺より上辺の方が大きな断面逆等脚台形状に形成されている。溝部Yが断面逆等脚台形状であるため、吸光性薄膜層bは、基板aの表面に正対した位置から見た際に溝部Yを含む基板aの表面全体を覆うように、すなわち、基板aの表面および溝部Yの表面(側面部分および底面)に亘って連続的に形成されている。このような断面逆等脚台形状の溝部Yが基板aに形成された場合には、各符号h0,θ,dの値は、図2に示す各位置の寸法として示される。なお、吸光性薄膜層の厚さh1は、基板の表面での厚さと、溝部の底面での厚さとの平均値として求められる。
Here, the dimensions of these symbols will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 2 is a vertical sectional view showing a part of the polarization separation film according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the polarization separation film 12 includes a substrate a having a plurality of rows of grooves Y extending substantially parallel to each other on the surface, and a light-absorbing thin film layer b formed on the surface side of the substrate a. Have. In FIG. 2, the groove Y is formed in a reverse isosceles trapezoidal shape with a larger upper side than a lower side. Since the groove Y has an inverted isosceles trapezoidal cross section, the light-absorbing thin film layer b covers the entire surface of the substrate a including the groove Y when viewed from a position facing the surface of the substrate a. It is continuously formed over the surface of the substrate a and the surface of the groove Y (side surface portion and bottom surface). When such a groove Y having an inverted isosceles trapezoidal shape in cross section is formed in the substrate a, the values of the symbols h 0 , θ, and d are shown as the dimensions of the respective positions shown in FIG. The thickness h 1 of the light-absorbing thin film layer is obtained as an average value of the thickness on the surface of the substrate and the thickness on the bottom surface of the groove.

本発明の溝部の幅tは、溝部の高さ方向に対する溝部の幅の平均値である。数式として表せば下記式(B)で表される。   The width t of the groove of the present invention is an average value of the width of the groove with respect to the height direction of the groove. If expressed as a mathematical formula, it is represented by the following formula (B).

Figure 0004696783
Figure 0004696783

ここで、t(z)は、前記位置zにおける溝部の幅を表す。例えば、図2に示すように、溝部の断面形状が逆等脚台形状である場合には、溝部の高さ方向の中間位置における溝部の幅が溝部の幅tとなる。   Here, t (z) represents the width of the groove at the position z. For example, as shown in FIG. 2, when the cross-sectional shape of the groove is an inverted isosceles trapezoid, the width of the groove at the intermediate position in the height direction of the groove is the width t of the groove.

ここで、溝部の深さh0は、吸光性薄膜層の厚さh1より大きいことが好ましい。また、波長λ0での吸光性薄膜層の複素屈折率の虚部k1は2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。h0、h1、k1を、このような範囲とすることにより、偏光分離性能を高めることができる。 Here, the depth h 0 of the groove is preferably larger than the thickness h 1 of the light-absorbing thin film layer. The imaginary part k 1 of the complex refractive index of the light-absorbing thin film layer at the wavelength λ 0 is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more. By setting h 0 , h 1 , and k 1 in such ranges, the polarization separation performance can be improved.

また、角度θ(z)の積分平均角度を示す平均角度θは、70〜90度であることが好ましく、80〜90度であることがより好ましい。また、溝部の幅tは、0.2d<t<0.7dとすることが好ましく、0.25d<t<0.6dとすることがより好ましい。平均角度θおよび幅tを前記範囲とすることにより、偏光分離性能の向上を図ることができるとともに、偏光分離フィルムの製造を容易にできる利点がある。   Further, the average angle θ indicating the integral average angle of the angle θ (z) is preferably 70 to 90 degrees, and more preferably 80 to 90 degrees. Further, the width t of the groove is preferably 0.2d <t <0.7d, and more preferably 0.25d <t <0.6d. By setting the average angle θ and the width t in the above ranges, there are advantages that the polarization separation performance can be improved and the production of the polarization separation film can be facilitated.

本発明では、例えば図2に示すように、吸光性薄膜層が、溝部の側面部分にも形成されていることが好ましく、基板の表面と溝部の側面部分とに亘って連続的に形成されていることがより好ましい。溝部の側面部分にも吸光性薄膜層を形成することにより、十分な偏光分離機能を有しつつ、吸光性薄膜層の全体としての厚さを薄くすることができる。このため、吸光性薄膜層の蒸着等にかかる手間を軽減でき、偏光分離フィルムの製造が容易となる。また、吸光性薄膜層を連続的に形成することにより、基板と吸光性薄膜層との密着性が向上し、偏光分離フィルムのどの領域でも同様の偏光分離性能を発揮でき、品質が安定する。また、吸光性薄膜層を大面積に均一に製膜することが容易になるため、製造上も好適である。   In the present invention, for example, as shown in FIG. 2, the light-absorbing thin film layer is preferably formed also on the side surface portion of the groove portion, and is formed continuously over the surface of the substrate and the side surface portion of the groove portion. More preferably. By forming the light-absorbing thin film layer also on the side surface portion of the groove, the thickness of the light-absorbing thin film layer as a whole can be reduced while having a sufficient polarization separation function. For this reason, the effort concerning vapor deposition of a light-absorbing thin film layer can be reduced, and manufacture of a polarization separation film becomes easy. Further, by continuously forming the light-absorbing thin film layer, the adhesion between the substrate and the light-absorbing thin film layer is improved, and the same polarization separation performance can be exhibited in any region of the polarization separation film, thereby stabilizing the quality. Moreover, since it becomes easy to form a light-absorbing thin film layer uniformly in a large area, it is suitable also in manufacture.

ただし、本発明の偏光分離フィルムとしては、図1に示すものであってもよい。
図1は、本発明の第二の実施形態に係る偏光分離フィルムの一部を示す垂直断面図である。図1に示すように、偏光分離フィルム11は、図2に示す偏光分離フィルム2とは、溝部の垂直断面形状が相違している。すなわち、図1において、溝部Xは、断面矩形状に形成されている。この場合には、吸光性薄膜層bは、基板aの表面に正対した位置から見た際に溝部Xを含む基板aの表面全体を覆うように、すなわち、基板aの表面および溝部Xの底面にのみ形成される。換言すれば、溝部Xの側面部分には、吸光性薄膜層bが形成されないことになる。このような断面矩形状の溝部Xが基板aに形成された場合には、各符号h0、h1、d、t、は、図1に示す各位置の寸法を示す。
However, the polarization separation film of the present invention may be as shown in FIG.
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a part of a polarized light separation film according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the polarization separation film 11 is different from the polarization separation film 2 shown in FIG. That is, in FIG. 1, the groove part X is formed in a rectangular cross section. In this case, the light-absorbing thin film layer b covers the entire surface of the substrate a including the groove portion X when viewed from a position facing the surface of the substrate a, that is, the surface of the substrate a and the groove portion X. Only formed on the bottom. In other words, the light-absorbing thin film layer b is not formed on the side surface portion of the groove X. When such a groove X having a rectangular cross section is formed in the substrate a, the symbols h 0 , h 1 , d, and t indicate the dimensions of the respective positions shown in FIG.

ところで、本発明においては、溝部の形状を維持する観点から、吸光性薄膜層の表面側に保護層が設けられていてもよい。保護層としては透明であればよく、具体的には脂環式構造を有する樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等の鎖状オレフィン重合体、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリルポリマー、エポキシ樹脂等からなる透明プラスチック層や、石英、各種光学ガラスなどのからなる透明無機物層などが挙げられる。   By the way, in this invention, the protective layer may be provided in the surface side of the light-absorbing thin film layer from a viewpoint of maintaining the shape of a groove part. The protective layer may be transparent, and specifically, a resin having an alicyclic structure, a chain olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, triacetyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyimide, polyarylate, polyester, polycarbonate, polysulfone. And a transparent plastic layer made of polyethersulfone, amorphous polyolefin, modified acrylic polymer, epoxy resin, and the like, and a transparent inorganic layer made of quartz, various optical glasses, and the like.

透明保護膜を積層する手法としては特に限定はないが、ラミネーターを用いて保護フィルムを積層する方法や、市販されている各種光学用接着剤を塗布し硬化させる方法、物理蒸着法、化学蒸着法などを挙げることができる。   The method of laminating the transparent protective film is not particularly limited, but a method of laminating a protective film using a laminator, a method of applying and curing various optical adhesives on the market, a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, etc. And so on.

次に、本発明の偏光分離フィルムを製造する方法について説明する。
本発明の偏光分離フィルムは、所定のパターンが形成された金型である転写用型を押し当てて、基板の表面に溝部を複数列形成した後(エンボス加工工程)、溝部が形成された基板の表面に吸光性薄膜層を形成する(薄膜形成工程)ことにより製造される。
Next, a method for producing the polarization separation film of the present invention will be described.
The polarized light separation film of the present invention is a substrate on which grooves are formed after a plurality of grooves are formed on the surface of the substrate (embossing process) by pressing a transfer mold, which is a mold on which a predetermined pattern is formed. It is manufactured by forming a light-absorbing thin film layer on the surface (thin film forming step).

転写用型は、目的とする溝形状とは逆のパターンが表面に施された型であり、その形状は、平板であってもよいが、ロール形状の方が好ましい。
基板に溝部を転写する方法としては、例えば、ロール状転写型とゴムロールとの間に樹脂フィルムを通過させながら圧し挟み、転写型表面にある溝形状の逆パターン(目的の溝形状)を樹脂フィルム上に転写する方法が挙げられる。この際、挟み圧力や、転写型温度、ゴムロール温度、フィルム基板温度、フィルム送り速度等の転写条件は適宜選択すればよい。
The transfer mold is a mold having a pattern opposite to the intended groove shape on the surface, and the shape may be a flat plate, but a roll shape is preferred.
As a method for transferring the groove portion to the substrate, for example, the resin film is pressed and passed between a roll-shaped transfer mold and a rubber roll, and a reverse groove-shaped pattern (target groove shape) on the surface of the transfer mold is resin film. The method of transferring to above is mentioned. At this time, the transfer conditions such as the clamping pressure, the transfer mold temperature, the rubber roll temperature, the film substrate temperature, and the film feed speed may be appropriately selected.

なお、型に用いる材料としては、特に制限されないが、型表面は、適当な硬度を有するもので形成されていることが好ましく、例えば、電着又は無電解めっきにより形成された金属膜で銅、ニッケル、ニッケル-リン合金、パラジウムなどが好ましい。また、転写用型の製法は特に限定されないが、例えば、目的の溝形状と同じパターンの形状を先端にもった工具を作成し、該工具を用いて精密微細加工機で型部材の表面に形成する方法が挙げられる。   The material used for the mold is not particularly limited, but the mold surface is preferably formed of a material having an appropriate hardness. For example, a metal film formed by electrodeposition or electroless plating is made of copper, Nickel, nickel-phosphorus alloy, palladium and the like are preferable. The method for producing the transfer mold is not particularly limited. For example, a tool having the same pattern shape as the target groove shape at the tip is created and formed on the surface of the mold member with a precision micromachining machine using the tool. The method of doing is mentioned.

吸光性薄膜層を形成する方法としては、物理蒸着または化学蒸着などが挙げられる。蒸着条件は、吸光性薄膜を構成する材料や、その厚さに応じて適宜選択すればよい。このようにして吸光性薄膜層を形成することにより、図2に示すように、吸光性薄膜が溝部を含む基板の表面に沿って連続的に形成される。この際、側面に形成される膜厚は、基板の表面や溝部の底面に形成される膜厚に比べて小さくなり、具体的には、溝部の側面部分に形成される平均膜厚は、ほぼcosθに比例する。また、基板の表面に吸光性薄膜層を蒸着させることにより、図1に示すように、吸光性薄膜が、基板の表面と溝部の底面とに段違い格子状に形成される。
以上のようにして、本発明の偏光分離フィルムが製造される。
Examples of the method for forming the light-absorbing thin film layer include physical vapor deposition and chemical vapor deposition. The vapor deposition conditions may be appropriately selected according to the material constituting the light-absorbing thin film and the thickness thereof. By forming the light-absorbing thin film layer in this way, the light-absorbing thin film is continuously formed along the surface of the substrate including the groove as shown in FIG. At this time, the film thickness formed on the side surface is smaller than the film thickness formed on the surface of the substrate and the bottom surface of the groove portion. Specifically, the average film thickness formed on the side surface portion of the groove portion is approximately It is proportional to cos θ. Further, by depositing a light-absorbing thin film layer on the surface of the substrate, as shown in FIG. 1, the light-absorbing thin film is formed in a stepped grid pattern on the surface of the substrate and the bottom surface of the groove.
As described above, the polarization separation film of the present invention is produced.

ここで、基板の裏面(すなわち、吸光性薄膜とは反対側の面)に反射防止膜が設けられていてもよい。反射防止膜としては、MgF膜、SiO膜及びTiO膜が好適で、これらを複数層含む積層膜がより好ましく、光の波長400〜700nmの範囲における光透過率が99%以上であればさらに好ましい。 Here, an antireflection film may be provided on the back surface of the substrate (that is, the surface opposite to the light-absorbing thin film). As the antireflection film, MgF 2 film, SiO 2 film, and TiO 2 film are preferable, and a laminated film including a plurality of these films is more preferable, and the light transmittance in the wavelength range of 400 to 700 nm is 99% or more. More preferred.

以上のような偏光分離フィルムでは、偏光分離フィルムに入射される光において、溝部の長手方向に平行な方向の偏光は、偏光分離フィルムをほぼ吸光性媒体としてみなし、溝部の長手方向に垂直な方向の偏光は、偏光分離フィルムをほぼ誘電体とみなす。このため、入射光のうち、一方の偏光を反射・吸収し、かつ他方の偏光を透過するような偏光分離の機能を発現できる。   In the polarization separation film as described above, in the light incident on the polarization separation film, the polarized light in the direction parallel to the longitudinal direction of the groove portion is regarded as the light-absorbing medium and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the groove portion. The polarized light separation film is almost regarded as a dielectric. Therefore, it is possible to exhibit a polarization separation function that reflects and absorbs one polarized light and transmits the other polarized light in the incident light.

以上のような偏光分離フィルムは、各種の用途に利用できるが、特に、液晶表示装置の輝度向上フィルムとして好適に利用できる。このような用途に利用すれば、各種波長の光に対する明るさや、コントラストの高さに優れた液晶表示装置を製造でき、パソコン、テレビジョンをはじめとする多くの表示装置に利用可能である。   The polarized light separation film as described above can be used for various applications, and in particular, can be suitably used as a brightness enhancement film for a liquid crystal display device. If it is used for such applications, a liquid crystal display device excellent in brightness with respect to light of various wavelengths and high contrast can be manufactured, and can be used in many display devices such as personal computers and televisions.

ここで、本発明の偏光分離フィルムを備える液晶表示装置について説明する。
図3は、本発明の偏光分離フィルムを備える液晶表示装置を示す模式図である。図3に示すように、本液晶表示装置は、反射板Wと、光源Lと、拡散板Dと、偏光分離フィルムIと、吸収型偏光子P1と、液晶セルLCと、吸収型偏光子P2とをこの順に備えて構成されている。つまり、偏光分離フィルムIは、光源Lと吸収型偏光子P1との間の位置に設けられている。
Here, a liquid crystal display device provided with the polarization separation film of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic view showing a liquid crystal display device provided with the polarization separation film of the present invention. As shown in FIG. 3, the present liquid crystal display device includes a reflector W, a light source L, a diffuser D, a polarization separation film I, an absorption polarizer P1, a liquid crystal cell LC, and an absorption polarizer P2. Are arranged in this order. That is, the polarization separation film I is provided at a position between the light source L and the absorption polarizer P1.

偏光分離フィルムIは、前述した本発明の偏光分離フィルムである。図3において、偏光分離フィルムIに記載された矢印は、偏光分離フィルムIの溝部の長手方向を表している。吸収型偏光子P1は、吸収軸が偏光分離フィルムIの溝部の長手方向と平行になるように配置されている。また、吸収型偏光子P2は、吸収軸が吸収型偏光子P1の吸収軸と直交するように配置されている。   The polarization separation film I is the polarization separation film of the present invention described above. In FIG. 3, the arrow written on the polarization separation film I represents the longitudinal direction of the groove portion of the polarization separation film I. The absorptive polarizer P1 is arranged so that the absorption axis is parallel to the longitudinal direction of the groove of the polarization separation film I. The absorption polarizer P2 is arranged so that the absorption axis is orthogonal to the absorption axis of the absorption polarizer P1.

このような液晶表示装置において、拡散板Dを通して光源Lから出射した光が偏光分離フィルムIに入射すると、偏光分離フィルムIでは、溝部の長手方向に平行な偏光を反射し、溝部の長手方向に直交する偏光を透過する。さらに、偏光分離フィルムIで反射された偏光は、光拡散板Dや反射板Wで多重反射されるなどして無偏光な光に変換される。この変換された光は、再度、偏光分離フィルムIに入射する。この際、前述と同様に、入射した光は、溝部の長手方向に平行な偏光は反射され、溝部の長手方向に直交する偏光は透過する。このため、このような偏光分離を繰り返すことにより、吸収型偏光子P1を透過可能な偏光を増加させて、光の利用効率を高めることができる。   In such a liquid crystal display device, when the light emitted from the light source L through the diffusion plate D is incident on the polarization separation film I, the polarization separation film I reflects polarized light parallel to the longitudinal direction of the groove portion and extends in the longitudinal direction of the groove portion. Transmits orthogonally polarized light. Further, the polarized light reflected by the polarization separation film I is converted into non-polarized light by being multiple-reflected by the light diffusing plate D and the reflecting plate W, for example. The converted light is incident on the polarization separation film I again. At this time, as described above, the incident light reflects polarized light parallel to the longitudinal direction of the groove and transmits polarized light orthogonal to the longitudinal direction of the groove. For this reason, by repeating such polarization separation, the polarized light that can be transmitted through the absorptive polarizer P1 can be increased, and the light utilization efficiency can be enhanced.

以下、本発明の偏光分離フィルムについて、実施例を用いてより詳細に説明する。なお、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the polarization separation film of the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
切削加工により表面に凸凹形状(所望の凸凹形状とは逆パターン)が形成された金型を用いて、透明で長尺な熱可塑性樹脂フィルムの表面をエンボス加工した後、この基板の表面に吸光性薄膜層であるアルミニウム層を積層して、偏光分離フィルムを作製した。
<Example 1>
After embossing the surface of a transparent, long thermoplastic resin film using a mold that has an uneven shape (a pattern opposite to the desired uneven shape) formed on the surface by cutting, the surface of this substrate absorbs light. A polarizing separation film was prepared by laminating an aluminum layer, which is a conductive thin film layer.

具体的には、8mm×8mm×60mmのSUS製シャンクにろう付けされた寸法0.2mm×1mm×1mmの直方体の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を用いてアルゴンイオンビームを用いた集束イオンビーム加工を行って、長さ1mmの辺に平行な幅50nm、深さ60nmの溝をピッチ130nmで彫り込み、幅80nm、高さ60nmの直線状の突起をピッチ130nmで形成してなる切削工具を作製した。   Specifically, a focused ion beam processing apparatus is used on a 0.2 mm × 1 mm surface of a cuboid single crystal diamond of dimensions 0.2 mm × 1 mm × 1 mm brazed to an 8 mm × 8 mm × 60 mm SUS shank. Then, focused ion beam processing using an argon ion beam is performed, and a groove having a width of 50 nm and a depth of 60 nm parallel to a 1 mm long side is carved at a pitch of 130 nm, and a linear protrusion having a width of 80 nm and a height of 60 nm is pitched. A cutting tool formed at 130 nm was produced.

次に、ステンレス鋼SUS430でできた直径80mm、高さ125mmのロールの側面に、厚さ100μmのニッケル−リン無電解メッキを施し、精密微細加工機と上記の切削工具を用いて、ニッケル−リン無電解メッキ面に、平行な幅50nm、高さ60nm、ピッチ130nmの直線状の突起を切削加工した。   Next, nickel-phosphorous electroless plating with a thickness of 100 μm was applied to the side surface of a roll made of stainless steel SUS430 with a diameter of 80 mm and a height of 125 mm, and nickel-phosphorus was applied using a precision micromachining machine and the above cutting tool. A linear protrusion having a parallel width of 50 nm, a height of 60 nm, and a pitch of 130 nm was cut on the electroless plating surface.

表面温度を約200℃に保った前記金型と、表面温度を約60℃に保ったゴムロールとの間に、透明で長尺な樹脂フィルムとしての、ノルボルネン重合体からなる熱可塑性樹脂フィルム(日本ゼオン社製、商品名:ゼオノアフィルム、光線透過率92%、ヘイズ<0.1%、屈折率1.53、厚さ約60μm)をゴムロール側と接触するように連続的に通過させながら加圧し、フィルム表面に幅50nm、高さ60nmのほぼ平行な複数列の溝部をピッチ(溝部の間隔)130nmで形成した。 A thermoplastic resin film comprising a norbornene polymer (Japan) as a transparent and long resin film between the mold having a surface temperature of about 200 ° C. and a rubber roll having a surface temperature of about 60 ° C. Product name: ZEONOR film , light transmittance 92%, haze <0.1%, refractive index 1.53, thickness of about 60 μm) manufactured by Zeon Co., Ltd. while being continuously passed so as to be in contact with the rubber roll side. A plurality of substantially parallel groove portions having a width of 50 nm and a height of 60 nm were formed on the film surface at a pitch (interval of groove portions) of 130 nm.

次に、スパッタリング装置を用いて、前記基板の溝部側の面に、吸光性薄膜層としてのアルミニウム層を厚み30nmで積層した。以上のようにして、図4に示すような偏光分離フィルムを作製した。また、作製した偏光分離フィルムの各寸法等を表1に示す。   Next, an aluminum layer as a light-absorbing thin film layer was laminated with a thickness of 30 nm on the groove side surface of the substrate using a sputtering apparatus. As described above, a polarization separation film as shown in FIG. 4 was produced. Moreover, each dimension etc. of the produced polarization separation film are shown in Table 1.

Figure 0004696783
Figure 0004696783

このようにして作製された偏光分離フィルムに対して、光源、偏光作成用偏光板、当該偏光分離フィルム、光検出器の順に光路上に配列した分光光度計(日本分光株式会社製)を用いて、この偏光分離フィルムに、波長430nm、530nm、630nmの偏光を照射して、その性能を評価した。各測定波長における薄膜層の複素屈折率等を表2に示す。また、この偏光分離フィルムにおいて、最も透過しやすい偏光である、溝部の長手方向に垂直な方向に振動する光の透過率(偏光透過率)と、最も透過しにくい偏光である、溝部の長手方向に平行な方向に振動する光の透過率とを測定し、これらの比であるコントラストを求めた。偏光透過率およびコントラストの結果を表2に示す。   Using the spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation) arranged on the optical path in the order of the light source, the polarizing plate for making polarization, the polarizing separation film, and the photodetector with respect to the polarization separation film thus produced. The polarized light separation film was irradiated with polarized light having wavelengths of 430 nm, 530 nm, and 630 nm, and its performance was evaluated. Table 2 shows the complex refractive index and the like of the thin film layer at each measurement wavelength. Further, in this polarized light separating film, the transmittance of light that vibrates in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the groove (polarized transmittance), which is the most easily polarized light, and the longitudinal direction of the groove, which is the most difficult polarized light. The transmittance of light oscillating in a direction parallel to is measured, and the contrast which is the ratio of these is obtained. Table 2 shows the results of polarization transmittance and contrast.

Figure 0004696783
Figure 0004696783

各測定波長における偏光分離フィルムの各部の複素屈折率測定については、同様の材質で平板フィルム形状のものを別途用意し、分光エリプソメーター(J.A.ウーラム社製)を用いて測定したものを用いた。
また、偏光分離フィルムの形状測定については、偏光分離フィルムの一部分を断面が出るように薄壁状に集束イオンビーム(FIB)加工し、透過型電子顕微鏡(TEM)で形状を測定した。10周期分について、溝部の形状やアルミニウム膜厚をそれぞれ測定し、その平均値を測定値とした。
For the complex refractive index measurement of each part of the polarization separation film at each measurement wavelength, a flat film-like material is prepared separately using the same material and measured using a spectroscopic ellipsometer (manufactured by JA Woollam). Using.
Regarding the shape measurement of the polarized light separating film, a focused ion beam (FIB) was processed into a thin wall shape so that a section of a part of the polarized light separating film appeared, and the shape was measured with a transmission electron microscope (TEM). For 10 cycles, the shape of the groove and the aluminum film thickness were measured, and the average value was taken as the measured value.

<実施例2>
実施例1と同様の方法にて、図5に示すような偏光分離フィルムを作製し、同様に評価した。この偏光分離フィルムは、実施例1の偏光分離フィルムとは溝部の形状が相違し、溝部の断面形状が逆等脚台形状である。このような偏光分離フィルムの各寸法等を表3に示す。また、その評価結果を表4に示す。
<Example 2>
A polarization separation film as shown in FIG. 5 was produced in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner. This polarized light separating film is different from the polarized light separating film of Example 1 in the shape of the groove, and the cross sectional shape of the groove is an inverted isosceles trapezoid. Table 3 shows the dimensions of such a polarized light separating film. The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 0004696783
Figure 0004696783

Figure 0004696783
Figure 0004696783

実施例1,2に示すように、上記(1)〜(5)の各条件を満足することにより、偏光透過率およびコントラストの値が十分に大きく、偏光透過率およびコントラストの点に優れていることがわかる。   As shown in Examples 1 and 2, by satisfying the above conditions (1) to (5), the values of polarization transmittance and contrast are sufficiently large, and the points of polarization transmittance and contrast are excellent. I understand that.

本発明の第二の実施形態に係る偏光分離フィルムの一部を示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view showing a part of the polarization separation film according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第一の実施形態に係る偏光分離フィルムの一部を示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view showing a part of the polarization separation film according to the first embodiment of the present invention. 本発明の偏光分離フィルムを備える液晶表示装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a liquid crystal display device provided with the polarized light separation film of this invention. 実施例1で作製した偏光分離フィルムを示す図である。1 is a view showing a polarized light separation film produced in Example 1. FIG. 実施例2で作製した偏光分離フィルムを示す図である。6 is a view showing a polarized light separation film produced in Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 矢印
11,12 偏光分離フィルム
a 基板
b 吸光性薄膜層
D 拡散板
I 偏光分離フィルム
L 光源
LC 液晶セル
P1,P2 吸収型偏光子
X,Y 溝部
W 反射板

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arrow 11,12 Polarization separation film a Substrate b Absorbing thin film layer D Diffusion plate I Polarization separation film L Light source LC Liquid crystal cell P1, P2 Absorption type polarizer X, Y Groove W Reflector

Claims (7)

所定のパターンが形成されたロール状の金型を、透明で長尺な樹脂フィルムを含んでなる基板に押し当てて、該基板の表面に互いに略平行に伸びる複数列の溝部を形成する工程と、
前記溝部が形成された基板の表面に、該基板表面に正対した位置から見た際に前記溝部を含む基板の表面の全体を覆うように、吸光性薄膜層を形成する工程とを含む、下記(1)〜(5)を満たす偏光分離フィルムの製造方法。

(1)前記吸光性薄膜層は波長λ0における複素屈折率の実部n1が2.5以上または該複素屈折率の虚部k1が1.5以上である。
(2)基板の表面に形成された溝部の深さh0から吸光性薄膜層の厚さh1を差し引いた値(h0−h1)が、−0.1×λ0/(2π21 211/2 より大きい。
(3)式(A)で定義される平均角度θが60〜90°である。
Figure 0004696783
ただし、式(A)中の、zは、溝部の底面を高さ0とした場合の高さ方向の距離(h0が溝部の最上部となる。)を示す。θ(z)は、偏光分離フィルムの垂直断面図において、高さzにおける溝部側面に対応する直線と基板表面を表す直線とが成す前記溝部側の角度を示す。
(4)隣接する前記溝部の間隔dがλ0/n0より小さい。ただし、n0は樹脂フィルムの複素屈折率の実部である。
(5)前記溝部の平均幅tが0.1dより大きく且つ0.8dより小さい。
A step of pressing a roll-shaped mold in which a predetermined pattern is formed on a substrate including a transparent and long resin film to form a plurality of rows of grooves extending substantially parallel to each other on the surface of the substrate; ,
Forming a light-absorbing thin film layer on the surface of the substrate on which the groove portion is formed so as to cover the entire surface of the substrate including the groove portion when viewed from a position facing the substrate surface. The manufacturing method of the polarization separation film which satisfy | fills following (1)-(5).

(1) The light-absorbing thin film layer has a real part n 1 of a complex refractive index at a wavelength λ 0 of 2.5 or more or an imaginary part k 1 of the complex refractive index of 1.5 or more.
(2) The value (h 0 −h 1 ) obtained by subtracting the thickness h 1 of the light-absorbing thin film layer from the depth h 0 of the groove formed on the surface of the substrate is −0.1 × λ 0 / (2π 2 n 1 2 k 1 ) greater than 1/2 .
(3) The average angle θ defined by the formula (A) is 60 to 90 °.
Figure 0004696783
However, in the formula (A), z represents a distance in the height direction when the bottom surface of the groove is set to 0 (h 0 is the top of the groove). θ (z) represents an angle on the groove side formed by a straight line corresponding to the side surface of the groove at height z and a straight line representing the substrate surface in the vertical sectional view of the polarization separation film.
(4) The interval d between the adjacent groove portions is smaller than λ 0 / n 0 . Where n 0 is the real part of the complex refractive index of the resin film.
(5) The average width t of the groove is larger than 0.1d and smaller than 0.8d.
吸光性薄膜層を形成する工程において、前記溝部の側面部分にも前記吸光性薄膜層が形成される、請求項1に記載の偏光分離フィルムの製造方法。   The method for producing a polarized light separating film according to claim 1, wherein in the step of forming the light-absorbing thin film layer, the light-absorbing thin film layer is also formed on a side surface portion of the groove. 吸光性薄膜層を形成する工程において、前記基板の表面と前記溝部の側面部分とに亘って連続的に前記吸光性薄膜層が形成される、請求項1または2に記載の偏光分離フィルムの製造方法。   The process for forming a light-absorbing thin film layer, wherein the light-absorbing thin film layer is continuously formed across the surface of the substrate and the side surface portion of the groove part. Method. 吸光性薄膜層を形成する工程の後に、前記吸光性薄膜層の表面側に保護層を形成する工程をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光分離フィルムの製造方法。   The manufacturing method of the polarization separation film of any one of Claims 1-3 which further includes the process of forming a protective layer in the surface side of the said light-absorbing thin film layer after the process of forming a light-absorbing thin film layer. 前記吸光性薄膜層がアルミニウムからなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光分離フィルムの製造方法。   The method for producing a polarized light separation film according to claim 1, wherein the light-absorbing thin film layer is made of aluminum. ロール状金型は、その表面に、銅、ニッケル、ニッケル−リン合金、またはパラジウムのめっきで形成された金属膜を有するものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光分離フィルムの製造方法。   The polarized light separation according to any one of claims 1 to 5, wherein the roll-shaped mold has a metal film formed on the surface thereof by plating of copper, nickel, a nickel-phosphorus alloy, or palladium. A method for producing a film. 所定のパターンが形成されたロール状の金型を、透明で長尺な樹脂フィルムを含んでなる基板に押し当てる方法が、所定のパターンが形成されたロール状の金型とゴムロールとの間に、透明で長尺な樹脂フィルムを含んでなる基板を通過させながら圧し挟む方法である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光分離フィルムの製造方法。   A method of pressing a roll-shaped mold on which a predetermined pattern is formed against a substrate including a transparent and long resin film is provided between a roll-shaped mold on which a predetermined pattern is formed and a rubber roll. The method for producing a polarization-separating film according to claim 1, which is a method of pressing while sandwiching a transparent and long resin substrate.
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