CN101185013B - 栅格偏振膜、栅格偏振膜的制造方法、光学叠层体、光学叠层体的制造方法和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长带状的栅格偏振膜，其包括：长带状的树脂膜和设置在该树脂膜的表面和/或内部的相互大致平行延伸的多条栅格线，该栅格线由复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上的材料G构成，上述树脂膜的表面上形成相互大致平行延伸的多条沟槽，上述栅格线由叠层在沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上的材料G的薄膜构成。还提供一种包含该长带状栅格偏振膜和其他长带状偏振光学膜的长带状光学叠层体。

Description

栅格偏振膜、栅格偏振膜的制造方法、光学叠层体、光学叠层体的制造方法和液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种栅格偏振膜(gird polarizing film，グリツド偏光フイルム)、栅格偏振膜的制造方法、光学叠层体、光学叠层体的制造方法和液晶显示装置。

背景技术

作为能自由设定偏振光面的偏振镜，已知有栅格偏振镜(非专利文献1)。它是具有以一定周期平行排列多个线状金属(金属线)形成的栅格结构的光学部件。形成这样的金属栅格时，在栅格周期比入射光的波长短时，与形成金属栅格的线状金属平行的偏振光成分发生反射，与之垂直的偏振光成分会透过，因而具有制作单一偏振光的偏振镜的功能。有人提出，该栅格偏振镜可在光通信中用作隔离器(isolator)的光部件，而在液晶显示装置中，可用作提高光利用率，以及提高亮度的部件。

非专利文献1：H.Hertz“Electric Waves”，Macmillan&Company Ltd.，London，1893，p.177

作为形成栅格结构的方法，专利文献1中公开了以下方法：通过蒸镀、溅射、或离子镀在光透过性基板上形成金属，在其上涂布抗蚀剂，进行照相制版后，通过UHF-ECR等离子体蚀刻，形成条纹状细线。专利文献2中公开了以下方法：在光透过性基板的一面上形成铜薄膜，通过使用固化时的折射率与该光透过性基板大致相等的光致抗蚀剂的光刻技术，由离子铣削法将多条铜细线平行排列，形成栅格图案。这些方法因为采用蚀刻工序，得不到面积狭窄的栅格偏振镜(专利文献1中为0.3μm×0.07μm，专利文献2中为直径1英寸)。

专利文献1：特开2003-66229号公报

专利文献2：特开2000-284117号公报

专利文献3中公开了在聚合物膜上形成金属膜，通过单向延伸该聚合物膜/金属膜的叠层体，在与延伸方向垂直的方向上发生金属断裂，带金属的部分和露出聚合物的部分呈条纹状交替排列并具有各向异性结构，从而获得栅格偏振膜的方法。作为聚合物膜中使用的树脂，公开了聚碳酸酯、聚对苯二酸乙二酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚芳酯、聚醚砜、二醋酸纤维素、以及三醋酸纤维素等热塑性树脂或聚甲基丙烯酸甲酯或以ア一トン和ゼオネツクス等注册商标而熟知的光弹性模量小的热塑性树脂等。但是，该专利文献3中记载的方法因为难以控制金属中产生的裂纹的宽度、形状等，存在难以在面内获得均匀的光学特性的问题。并且，由该方法获得的栅格偏振膜在高温高湿环境下放置的话，聚合物膜略微收缩，其偏振光特性就会产生变化。

专利文献3：特开2001-74935号公报

发明内容

发明解决的课题

本发明的目的在于提供一种偏振光分离性能优良，且宽度大的长带状栅格偏振膜和容易地制造该膜的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种栅格偏振膜，其能提高液晶显示装置等显示装置的光利用效率，在面内均匀地提高亮度，且在高温高湿环境下不会有光学特性的劣化。

解决课题的方法

本发明人为了实现上述目的进行研究的结果发现，使用具有微细凹凸形状的转印辊，在长带状的树脂膜表面上连续形成微细的凹凸形状，接着通过在该凹凸上形成由复折射率的实部和虚部之差的绝对值为1.0以上的材料构成的膜，由此，获得通过该膜构成栅格线的长带状的栅格偏振膜，基于上述发现完成了本发明。

因此，按照本发明，提供一种长带状栅格偏振膜，其包括长带状的树脂膜和在该树脂膜的表面和/或内部设置的相互大致平行延伸的多条栅格线；该栅格线由复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上的材料G构成。

本发明的另一个方案提供一种栅格偏振膜，其包括在其表面上形成有相互大致平行延伸的多条沟槽的透明长带状的树脂膜，和由材料G构成的薄膜，所述薄膜叠层在沟槽底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上，所述材料G的复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上，其中，树脂膜的沟槽宽度t、相邻沟槽间的间隔d、沟槽侧壁的倾斜度θ、沟槽的深度h₀、叠层在底面和/或顶面的膜的膜厚h₁、树脂膜对真空中波长为λ₀的光的复折射率N₀(＝n₀一iκ₀)、以及材料G对真空中波长为λ₀的光的复折射率N₁(＝n₁-iκ₁；n₁≥2.5或κ₁≥1.5)满足下列关系：

(1)-0.1δ＜(h₀-h₁)；其中，δ＝λ₀/(2π²n₁ ²κ₁)^1/2

$\left(2\right)\mathrm{\θ}=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}\mathrm{\θ}\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

60°≤θ≤90°；其中，z是沟槽深度方向上的距离；θ(z)是在距离z上的侧面相对于与沟槽深度方向垂直的方向的倾斜角度；

(3)d＜λ₀/n₀，和

(4)0.1d＜t＜0.8d。

根据本发明，提供一种长带状栅格偏振膜的制造方法，该方法包括，使用转印模或转印辊在长带状树脂膜表面上形成相互大致平行地延伸的多条沟槽，接着在该沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上叠层由材料G构成的膜，由此形成栅格线，所述材料G的复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上。

另外，提供一种栅格偏振膜的制造方法，该方法包括，在对真空中波长为λ₀的光的复折射率为N₀(＝n₀-iκ₀)的透明树脂膜表面上通过压花加工法形成相互呈大致平行延伸的多条沟槽，并使沟槽的宽度t、相邻沟槽间的间隔d、沟槽的侧壁倾斜度θ、沟槽的深度h₀满足下列关系：

(1)-0.1δ＜(h₀-h₁)；其中，δ＝λ₀/(2π²n₁ ²κ₁)^1/2

$\left(2\right)\mathrm{\θ}=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}\mathrm{\θ}\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

60°≤θ≤90°；其中，z是沟槽深度方向上的距离；θ(z)是在距离z上的侧面相对于与沟槽深度方向垂直的方向的倾斜角度；

(3)d＜λ₀/n₀，和

(4)0.1d＜t＜0.8d，

再在沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上叠层膜厚为h₁的由材料G形成的膜，所述材料G是对真空中波长为λ₀的光的复折射率为N₁(＝n₁-iκ₁；n₁≥2.5或κ₁≥1.5)的材料。

根据本发明，提供一种长带状的光学叠层体，其包含上述长带状的栅格偏振膜和其他长带状的偏振光学膜。另外，根据本发明，提供一种长带状的光学叠层体的制造方法，该方法包括，将卷成辊状的上述长带状的栅格偏振膜和卷成辊状的其他长带状偏振光学膜分别从辊中陆续拉出(

り出す)，同时将该栅格偏振膜和其他的偏振光学膜粘合而叠层。

进而，根据本发明，提供一种液晶显示装置，其包含从上述长带状栅格偏振膜切取的光学部件。

发明效果

本发明的栅格偏振膜因为偏振光分离性能优良且呈宽度大的长带状，与其他长带状偏振光学膜的贴合，可以通过以长带状直接进行卷轴叠层(ロ一ル·トウ·ロ一ル積

)来进行。根据本发明的制造方法，可以精密控制由复折射率的实部和虚部之差的绝对值为1.0以上的材料构成的栅格线的分布，容易获得长带状的栅格偏振膜。

在液晶显示装置的液晶单元(液晶セル)和背灯装置之间配置本发明的栅格偏振膜时，即使在高温高湿下放置后的白色显示中，边缘部显示也不会着色，可以进一步提高光的利用效率，并提高亮度。另外，即使在高温高湿下放置后，亮度提高效果也不会发生变化，不会产生颜色不均、亮度不均。

附图说明

[图1]是示出本发明的第一实施方案的栅格偏振膜的立体图。

[图2]是示出本发明的第二实施方案的栅格偏振膜的立体图。

[图3]是示出本发明的第二实施方案的栅格偏振膜的截面的截面图。

[图4]是示出本发明的第三实施方案的栅格偏振膜的立体图。

[图5]是示出本发明的第三实施方案的栅格偏振膜截面的截面图。

[图6]是示出为制造本发明的制造方法中使用的转印辊而使用的研磨工具的一个例子的图。

[图7]是示出采用本发明的制造方法中使用的转印辊在树脂膜表面上形成凹凸形状的工序的一个例子的图。

[图8]是示出用于形成本发明的制造方法中的薄膜的连续溅射装置的一个例子的图。

[图9]是示出制造本发明的制造方法中使用的转印辊时使用的切削工具的前端结构的一个例子的图。

[图10]是示出本发明实施例3中制造的栅格偏振膜的图。

[图11]是示出本发明的实施例4中制造的栅格偏振膜的图。

[图12]是示出带有本发明的栅格偏振膜的液晶显示装置的模式图。

符号说明

1：栅格线；

2、30、42、52、62：树脂膜(基材)；

X、Y：沟槽；

43、44、53、54、55、64：薄膜；

11、12：栅格偏振膜；

22：转印辊；

500：连续溅射装置；

501：开卷辊(巻き出しロ一ル)；

502-1、502-2、502-3、502-4：引导辊(ガイドロ一ル)；

503：成膜辊；

504：卷曲辊；

506：靶；

510-1、510-2：防护板(防着板)；

D：扩散板；

I：栅格分离膜；

L：光源；

LC：液晶单元；

P1、P2：吸收型偏振膜；

W：反射板。

具体实施方式

(栅格偏振膜)

本发明的长带状栅格偏振膜包括长带状的树脂膜和设置在该树脂膜的表面和/或内部的相互大致平行延伸的多条栅格线。该栅格线由复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值在1.0以上的材料G构成。

本发明的长带状是指长到能卷曲呈辊状的程度，优选1m以上。本发明的栅格偏振膜的宽度没有特别限制，优选宽度大至能适用于大面积的显示装置。具体地，宽度通常为5～3000cm。

构成本发明的树脂膜优选形成为大致平面状，也可以在整体上形成曲面状。另外，树脂膜具有相对于宽方向至少5倍左右以上的长度，优选相对于宽方向具有10倍以上的长度。

构成本发明的树脂膜是透明的树脂构成的膜。透明树脂膜是在400～700nm的可见光区域(或者作为偏振镜使用时的光的波长)的光的透过率优选为80％以上，更优选86％以上，且表面平滑。树脂膜可以贴合在石英或光学玻璃上制成叠层体使用。

另外，树脂膜的雾度优选2.0％以下，更优选1.0％以下。树脂膜的复折射率N₀(＝n₀-iκ₀)优选实部n₀为1.4～1.8，虚部κ₀近似为0。

再有，树脂膜优选吸收水蒸气等不变形。具体的吸水率优选为0.3重量％以下，更优选为0.1重量％以下。上述吸水率是基于JIS K7209，在23℃下、24小时的条件下测定的。

适用于本发明的树脂膜的平均厚度从操作的观点考虑通常为5μm～1mm，优选为20～200μm。树脂膜的厚度太厚或太薄时，加工性变差，故不优选。

在构成本发明的栅格偏振膜的优选树脂膜的宽方向和长方向上，波长550nm时面内的延迟值(Re＝(n_x-n_y)×d定义的值，d为膜厚，n_x、n_y是在膜面内垂直的主折射率)的偏差(ばらつき)为±10nm以内，优选为±5nm以内，且光轴的偏差在±15°以内，优选为±10°以内。

从对光的偏振影响小的观点考虑，优选树脂膜面内的延迟值Re的平均值小者，具体地，在波长550nm时优选为50nm以下，更优选为10nm以下。

适合在本发明中使用的树脂膜在温度60℃和相对湿度90％的环境下放置500小时时，膜的线膨胀率为0.03％以下，优选0.01％以下。

上述线膨胀率超过上述范围时，用于液晶显示装置时，由于膜变形而导致栅格线不能保持大致平行，从而可能引起液晶显示装置周边部等亮度不均或颜色不均。另外，上述线膨胀率是基于JIS K2772来测定的。

构成树脂膜的透明树脂没有特别限制，从对膜表面的加工性的观点来考虑，树脂的玻璃化转变温度优选为60～200℃，更优选100～180℃。另外，玻璃化转变温度是通过差示扫描量热分析(DSC)来测定的。

作为构成树脂膜的透明树脂，例如，可以列举，聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚砜树脂、聚芳酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、脂环式烯烃聚合物等。这些当中，从透明性、低吸湿性、尺寸稳定性、加工性考虑优选脂环式烯烃聚合物。作为脂环式烯烃聚合物，例如，可以列举，特开平05-310845号公报，特开平05-097978号公报、美国专利第6511756号公报中记载的聚合物。

适合用于本发明的脂环式烯烃聚合物是在主链和/或侧链上具有环烷结构的聚合物。从机械强度或耐热性等观点考虑，优选主链上含有环烷结构的聚合物。并且，作为环烷结构，可以列举，单环、多环(稠合多环、桥连环(橋架け環)等)。构成环烷结构的一个单员的碳原子数没有特别限制，通常为4～30个，优选为5～20个，更优选为5～15个的范围，此时树脂膜的机械强度、耐热性和成形性各特性高度平衡，故优选。并且本发明中使用的脂环式烯烃聚合物通常可以是热塑性树脂。

在脂环式烯烃聚合物中，通常在脂环式烯烃聚合物的主链中的全部重复单元中含有30～100重量％，优选50～100重量％，更优选70～100重量％的具有环烷结构的重复单元。具有环烷结构的重复单元的比例只要在该范围内，树脂膜的耐热性优良。

适合用于本发明的脂环式烯烃聚合物优选实质上是疏水性的。脂环式烯烃聚合物只要实质上是疏水性即可，也可以具有极性基团。作为极性基团，可以列举，羟基、羧基、烷氧基、环氧基、缩水甘油基、氧化羰基(オキシカルボニル)、羰基、氨基、酯基、羧酸酐残基、酰胺基、酰亚胺基等。

为使脂环式烯烃聚合物能够成为实质上为疏水性，脂环式烯烃聚合物中极性基团的含量通常为0.8mmol/g以下，优选为0.5mmol/g以下，更优选为0.1mmol/g以下。

脂环式烯烃聚合物通常是通过加成聚合或开环聚合具有环结构的烯烃，并且根据需要氢化不饱和键部分和芳香环部分来获得的。

用于获得脂环式烯烃聚合物的具有环结构的烯烃，可以列举，降冰片烯、二环戊二烯、四环十二碳烯、乙基四环十二碳烯、亚乙基四环十二碳烯、四环[7.4.0.1^10，13.0^2，7]十三碳-2，4，6，11-四烯等多环结构的不饱和烃及其衍生物；环丁烯、环戊烯、环己烯、3，4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a，5，6，7a-四氢-4，7-亚甲基-1H-茚、环庚烯、环戊二烯、环己二烯等单环结构的不饱和烃及其衍生物；苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯等芳香族乙烯基化合物；乙烯基环己烷、乙烯基环己烯、乙烯基环戊烷、乙烯基环戊烯等脂环族乙烯基化合物等。具有环结构的烯烃可以各自单独使用，或者2种以上组合使用。

具有环结构的烯烃可以根据需要加成共聚可与之共聚的单体。具体例子有乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4，4-二甲基-1-己烯、4，4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等碳原子数为2～20的乙烯或α-烯烃；1，4-己二烯、4-甲基-1，4-己二烯、5-甲基-1，4-己二烯、1，7-辛二烯等非共轭二烯；1，3-丁二烯、异戊二烯等共轭二烯等。这些单体可以单独或2种以上组合使用。

具有环结构的烯烃的聚合可以根据公知的方法来进行。聚合的温度、压力等没有特别限制，通常为-50℃～100℃的聚合温度、0～5MPa的聚合压力下聚合。氢化反应可以在公知的氢化催化剂存在下吹入氢气来进行。

作为脂环式烯烃聚合物的具体例子，可以列举，降冰片烯系单体的开环聚合物及其氢化物、降冰片烯系单体的加成聚合物及其氢化物、降冰片烯系单体和乙烯基化合物(乙烯或α-烯烃等)的加成聚合物及其氢化物、单环环链烯的聚合物及其氢化物、脂环式共轭二烯系单体的聚合物及其氢化物、乙烯基脂环式烃系单体的聚合物及其氢化物、芳香族乙烯基化合物的聚合物的芳香环氢化产物等。它们中，优选降冰片烯系单体的开环聚合物的氢化物、降冰片烯单体的加成聚合物、降冰片烯系单体和乙烯基化合物(＝乙烯或α-烯烃等)的加成聚合物、芳香族烯烃聚合物的芳香环氢化物，特别优选降冰片烯系单体的开环聚合物的氢化物。上述脂环式烯烃聚合物可以单独或2种以上组合使用。另外，这里降冰片烯系单体是指具有化学式1所示降冰片烯结构的单体。开环聚合降冰片烯系单体时，获得具有化学式2所示的重复单元的聚合物，将其氢化获得具有化学式3所示的重复单元的聚合物。另外，化学式1～3中的R1和R2表示取代基，R1和R2可以结合成环。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

本发明中使用的透明树脂其分子量没有特别限制。透明树脂的分子量通过以环己烷或甲苯作为溶剂，采用凝胶渗透色谱法(GPC)来测定，用聚苯乙烯(溶剂是甲苯时)换算或用聚异戊二烯(溶剂是环己烷时)换算的重均分子量(Mw)通常为1,000～1,000,000，优选为5,000～500,000，更优选为10,000～250,000的范围。透明树脂的重均分子量(Mw)在该范围内时，耐热性、粘合性、表面平滑性等平衡性良好。

透明树脂的分子量分布即以采用GPC测定的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)表示时，通常为5以下，优选为4以下，更优选为3以下。

本发明中使用的透明树脂可以适当混合如颜料或染料这样的着色剂、荧光增白剂、分散剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、防静电剂、抗氧化剂、润滑剂、溶剂等混合剂。

可以通过公知的方法形成上述透明树脂得到树脂膜。例如，可以列举，，流延成形法、挤出成形法、气胀成形法等。

构成本发明长带状栅格偏振膜的栅格线设置在上述树脂膜的表面和/或内部。例如，如图1所示，本发明第一实施方案的栅格偏振膜是具有上述树脂膜2和在该树脂膜的上面相互大致平行排列的多条栅格线1。这里，大致平行是指，例如栅格线不交叉，即使栅格线间的间距变宽或变窄时，也保持在例如平均间距的±5％左右以内。栅格线间的间距必须制成使用的光的波长的1/2以下。栅格线的宽度越细，透过方向的偏振光成分的吸收越小，特性越好。用于可见光线的栅格偏振膜的栅格线的间距通常优选为50～1000nm，线宽通常为25～600nm，高度为10～800nm。

在栅格线中使用的材料是复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值在1.0以上材料G，可以在复折射率的实部和虚部任何之一较大，且其差的绝对值为1.0以上的材料中适当选择。复折射率的实部和虚部之差的绝对值为1.0以上的材料的具体例子有金属；硅、锗等无机半导体；聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯等导电性聚合物和这些导电性树脂用碘、三氟化硼、五氟化砷、高氯酸等掺杂剂掺杂的有机类导电性材料；将在绝缘性树脂中分散金、银等导电性金属微粒得到的溶液进行干燥而获得的有机-无机复合类导电性材料等。它们中，从栅格偏振膜的生产性、耐久性考虑优选金属材料。为了更有效率地将可见光区域的光进行偏振分离，在温度25℃、波长550nm下，复折射率的实部n₁和虚部κ₁分别优选n₁为4.0以下，κ₁为3.0以上且其差的绝对值|n₁-κ₁|为1.0以上的制品，更优选n₁为2.0以下，κ₁为4.5以上且|n₁-κ₁|为3.0以上。处于上述优选范围内的材料有银、铝、铬、铟、铱、镁、钯、铂、铑、钌、锑、锡等，作为处于上述更优选的范围的材料，可以列举，铝、铟、镁、铑、锡等。另外，除上述以外，可以适当使用n₁为3.0以上且κ₁为2.0以下范围的材料，优选n₁为4.0以上且κ₁为1.0以下范围的材料。作为这样的材料，可以列举硅等。复折射率N₁符合电磁波的理论关系式，并且用实部的折射率n₁和虚部的衰减系数κ₁，以N₁＝n₁-iκ₁来表示。已知，光在折射率为n的介质中比真空中传播快，在衰减系数κ大的介质中，光的强度会衰减。

虽然具体内容不详，但是|n₁-κ₁|的值具有下列意义。首先，n₁＜κ₁时，κ₁越大导电性越强，能够沿栅格线方向振动的自由电子变多，因而通过偏振光((电场)与栅格线平行方向的偏振光)入射产生的电场变强，对上述偏振光的反射率变高。由于栅格线宽度小，因此在与栅格线垂直的方向上电子不运动，对于与栅格线垂直的方向的偏振光来说，不产生上述效果，而是透过。并且n₁小的入射光在介质中的波长变大，因而相对地，微细凹凸结构的尺寸(线宽、间距等)变小，不易受到散射、衍射等的影响，光的透过率(与栅格线垂直的方向的偏振光)、反射率(与栅格线平行的方向的偏振光)提高。这里，|n₁-κ₁|为1.0以上优选表示κ₁更大，n₁更小的关系。

另一方面，n₁＞κ₁时，n₁越大，栅格线和与其相邻部分(图1中是空气)的折射率之差越大，容易表现出结构复折射。另一方面，κ₁大时，光的吸收变大，因此，在防止光的损失的意义上，κ₁越小越好。这里，|n₁-κ₁|为1.0以上优选表示n₁更大，κ₁更小的关系。

在本发明优选的长带状栅格偏振膜中，在树脂膜的表面上形成相互大致平行延伸的多条沟槽，栅格线由叠层在沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上的材料G构成。由叠层在沟槽的底面和/或垄的顶面上的材料G构成的膜构成栅格线。

图2是表示栅格偏振光膜的第二实施方案的立体图。图3是第二实施方案的栅格偏振膜11的截面图。图2所示的栅格偏振膜11包括树脂膜42和由材料G构成的膜44和43。由膜44和43构成栅格线。

在树脂膜42的表面上形成相互大致平行延伸的多条沟槽X。如图3所示，沟槽X具有长方形的截面。并且，该沟槽和沟槽之间形成垄。该沟槽X的底面上叠层有薄膜43。另外，垄的顶面上叠层有薄膜44。如图3所示，在栅格偏振膜11中，不在沟槽侧面上叠层薄膜，但是，在能实现本发明目的的范围内也可以在侧面上叠层薄膜。

图4是表示本发明的栅格偏振膜的第三实施方案的立体图。图5是表示第三实施方案的栅格偏振膜12的截面图。图4所示的栅格偏振膜12包括树脂膜52和由材料G构成的薄膜54和53。通过薄膜54和53构成栅格线。

在树脂膜52的表面上形成相互大致平行延伸的多条沟槽Y。沟槽Y如图5所示具有等腰梯形(等脚台形状)的截面。接着，该沟槽和沟槽之间形成垄。该沟槽Y的底面上叠层有薄膜53。另外，薄膜54叠层在垄顶面上。如图5所示，栅格偏振膜12中，在沟槽Y侧面(倾斜面)上叠层薄膜，但是也可以不在该侧面上叠层薄膜。

上述薄膜优选形成为以下状态，即，从法线方向观察栅格偏振膜时，覆盖看到的树脂膜表面的几乎全部(约95％以上)。如果覆盖的区域比约95％小，不能充分发挥偏振光分离性能。从法线方向(图3或图5中与纸面平行的上方)看到的膜表面在图2中是沟槽X的底面和垄的顶面，在图4中是沟槽Y的底面和垄的顶面以及沟槽的两侧面。

如上所述，在薄膜中使用的材料G的复折射率N₁的实部n₁和虚部κ₁的绝对值之差为1.0以上。本发明中，优选实部n₁和虚部κ₁中的任何之一的值大的材料。具体地，可以列举，金属或半导体。作为金属，可以列举，镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铌、钼、钌、铑、钯、银、铟、锡、锑、钨、铱、粗铂(platina)、金、铊等。它们可以单独使用一种，也可以2种以上组合制成合金来使用。其中优选镁、铝、铬、钌、铑、银、铟、锡、锑、金。作为半导体，可以列举，硅、锗这样的单元素半导体，或GaAs、InP、SiGe、GaTZn₃P₂、Pb_1-xSn_xTe等化合物半导体。它们中，优选硅、SiGe、GaTZn₃P₂、Pb_1-xSn_xTe。

沟槽间的平均间隔(间距)d优选50～1000nm，沟槽或垄的平均宽度通常比光的波长短，优选25～600nm，垄的高度或沟槽的平均深度优选为50～800nm。沟槽的长度通常比光的波长长，优选800nm以上。沟槽的大小控制在上述范围时，有望对可见光区域的光具有有效提高亮度的效果。

本发明的栅格偏振膜中，树脂膜的沟槽宽t、相邻沟槽间的间隔d、沟槽侧壁的倾斜度θ(式(A)表示)、沟槽的深度h₀、叠层在底面和/或顶面上叠层的由材料G构成的薄膜的膜厚h₁、树脂膜对真空中波长为λ₀的光的复折射率N₀(＝n₀-iκ₀)、以及材料G对真空中波长为λ₀的光的复折射率N₁(＝n₁-iκ₁；n₁≥2.5或κ₁≥1.5)优选满足下列关系：

(1)-0.1δ＜(h₀-h₁)；其中，δ＝λ₀/(2π²n₁ ²κ₁)^1/2

$\left(2\right)\mathrm{\θ}=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}\mathrm{\θ}\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

60°≤θ≤90°；其中，z是沟槽深度方向上的距离；θ(z)是在距离z上的侧面相对于与沟槽深度方向垂直的方向的倾斜角度；

(3)d＜λ₀/n₀，和

(4)0.1d＜t＜0.8d。

另外，z是以沟槽底面为0时高度方向的距离(h₀为在沟槽的最上部)。另外，θ(z)可以表示在距离z上与沟槽侧面对应的直线和表示基板表面的直线构成的沟槽侧的角度。在沟槽的侧面部分不是直线时，倾斜度θ是如下算出的角度：将侧面分割成微小部分，将各微小部分的切线(接)和在该位置上表示基板表面和直线的夹角，从沟槽底面(高度0)到沟槽最上部(高度h₀)沿高度方向进行积分，将其除以h₀来计算出角度。

另外，沟槽的侧面部分为近似直线的形状时，倾斜度θ是，在垂直截面形状中连接侧面部分的最下部和侧面部分的最上部的直线与基板表面的夹角。

沟槽的深度h₀优选比由材料G构成的薄膜的膜厚h₁大。并且，在波长λ₀下，材料G的复折射率N₁的虚部κ₁优选为2以上，更优选3以上。h₀、h₁、κ₁控制在该范围内时，能提高偏振光分离性能。

并且，倾斜度θ优选70°～90°，更优选为80°～90°。并且，沟槽的宽度t优选0.2d＜t＜0.7d，更优选0.25d＜t＜0.6d。

通过将倾斜度θ和沟槽的宽度t控制在上述范围内，具有以下优点，可以谋求提高偏振光分离性能，同时容易制造栅格分离膜。

并且，沟槽可以是相同形状，但从偏振光性能的均匀性、稳定性等考虑，优选严密平行地并以相同间隔并列，可以分别有10～20％左右的形状误差。

沟槽的形状包含误差时，上述h₀、h₁、θ、d、t等以全部沟槽的平均值表示。

另外，照射的光包含多个波长时，照射光的全部波长都满足上述关系的栅格偏振膜可以良好地保持偏振光分离性能，即对比度(コントラスト)性能，故优选。

图3是第二实施方案的栅格偏振膜11的截面图。如图3所示，栅格偏振膜11包括在其表面上形成有相互大致平行延伸(图3中垂直于纸面的)的多条沟槽X的树脂膜42和在树脂膜42的图中上侧形成的薄膜43、44。图3中，沟槽X的截面是形成为长方形的。沟槽X的断面是长方形，因而，从法线方向(图3中是与纸面平行的上方)观察树脂膜时，薄膜覆盖包括沟槽X在内的树脂膜的全部表面，即，薄膜形成在树脂膜42上的沟槽底面和垄顶面上。

如图3所示，在树脂膜42上形成沟槽X时，沟槽的深度h₀、薄膜的膜厚h₁、沟槽的宽度t、相邻沟槽间的间隔d各值由图3所示各位置的尺寸来表示。薄膜的膜厚h₁是以叠层在沟槽底面上的薄膜43和叠层垄顶面上的薄膜44的各膜厚的平均值的方式求出。图3所示的栅格偏振膜的倾斜度θ为90°。

图5是第三实施方案的栅格偏振膜12的截面图。如图5所示，栅格偏振膜12包括在其表面上形成有相互大致平行延伸(图5中垂直于纸面)的多条沟槽Y的树脂膜52，和形成在树脂膜52的图中上侧的薄膜53、54、55。图5中，沟槽Y形成为顶边比底边大的截面倒等腰梯形。因为沟槽Y的截面是倒等腰梯形，从法线方向(图5中是与纸面平行的上方)观察树脂膜时，为覆盖包括沟槽Y在内的树脂膜的全部表面，即，在树脂膜52上形成的沟槽底面和侧面以及垄顶面全体连续形成薄膜。

在树脂膜52上形成如图5所示的截面为倒等腰梯形的沟槽Y时，沟槽的深度h₀、倾斜度θ的各值表示为图5所示的各位置的尺寸。薄膜的厚度h₁以叠层在沟槽底面上的薄膜53和叠层在垄顶面上的薄膜54的各膜厚的平均值的方式求出。并且，沟槽的宽度t由下式(B)表示。

$t=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}t\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

这里，t(z)表示位置z处的沟槽两侧面间的距离。

图5所示的截面是倒等腰梯形的沟槽Y中，在相当于沟槽深度h₀的1/2深的位置处的两侧面间距离等于沟槽的宽t。

相邻沟槽间的间隔d(间距)是相邻沟槽的特定位置间的距离。图5中表示相当于沟槽深度h₀的1/2深的位置间的距离。

本发明中，例如，如图2所示，薄膜优选形成在沟槽的侧面上，更优选在树脂膜上形成的垄顶面和沟槽侧面以及沟槽底面全体连续地形成薄膜。通过在沟槽的侧面上形成薄膜，可以具有充分的偏振光分离功能，且可使膜的平均厚度变薄。由于膜厚变薄也可以发挥效果，因而由蒸镀等制膜的时间能够得以缩短，容易制造栅格偏振膜。并且，通过连续形成膜，树脂膜和膜的粘合性变高，在栅格偏振膜的各个区域都可以发挥同样的偏振光分离性能，品质稳定。另外，由于容易大面积均匀地制膜，因此在制造上也是优选的。

本发明的优选的长带状栅格偏振膜的偏振光透过轴的方向与膜的宽度方向大致平行。通过使偏振光透过轴与膜的宽度方向大致平行，与其他长带状的偏振光学膜、特别是长带状吸收型偏振膜的叠层可以按照长带状原样、不分成单张来进行，因而生产性优异。这里大致平行是指偏离平行方向在±5°范围内。另外，本发明优选的长带状栅格偏振膜中，将该栅格线设置为与膜的长方向上大致平行延伸。由此，可以表现出以下效果，反射与由上述材料形成的栅格线平行的偏振光，而透过与该栅格线垂直的偏振光透过，因而能制成在膜的宽方向上具有偏振光透过轴的长带状栅格偏振膜。

(栅格偏振膜的制造方法)

本发明的长带状栅格偏振膜的优选制法包括：使用转印模或转印辊在长带状树脂膜的表面上形成相互大致平行延伸的多条沟槽，接着在该沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间存在的垄的顶面上叠层由复折射率(N₁＝n₁-iκ₁)的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上的材料G构成的膜，从而形成栅格线。

另外，提供一种栅格偏振膜的制造方法，该方法包括，在对于真空中波长为λ₀的光的复折射率为N₀(＝n₀-iκ₀)透明树脂膜表面上，通过压花加工法形成相互大致平行延伸的多条沟槽，并使沟槽的宽度t、相邻沟槽间的间隔d、沟槽侧壁的倾斜度θ、沟槽的深度h₀满足下列关系：

(1)-0.1δ＜(h₀-h₁)；其中，δ＝λ₀/(2π²n₁ ²κ₁)^1/2

$\left(2\right)\mathrm{\θ}=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}\mathrm{\θ}\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

60°≤θ≤90°；其中，z是沟槽深度方向上的距离；θ(z)是在距离z上的侧面相对于与沟槽深度方向垂直的方向的倾斜角度；

(3)d＜λ₀/n₀，和

(4)0.1d＜t＜0.8d，

并在沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上以膜厚h₁叠层由材料G构成的膜，该材料G对于真空中波长为λ₀的光的复折射率为N₁(＝n₁-iκ₁；n₁≥2.5或κ₁≥1.5)。

在本发明方法中使用的转印模或转印辊只要是能形成上述沟槽和/或垄即可，对于采用该制法没有特别的限制，可以举出以下方法，例如使用高能量线加工莫氏硬度为9以上的材料，制造在前端形成与上述沟槽和/或垄的形状对应的突起的工具，使用该工具，切削模部件或辊部件等，在其表面上形成上述沟槽和/或垄。

图6是表示用于制造本发明的制法中使用的转印辊的工具10的一个例子的图。莫氏硬度9以上的立方体a用高能量线加工，在前端面上雕刻沟槽b，在前端以一定间隔形成多条平行的宽600nm以下，优选300nm以下的直线状突起33。

在前端形成的突起形状没有特别限制，例如，可以列举，在与直线状突起的长方向垂直的面上进行切断形成的断面为长方形、三角形、半圆形、梯形或这些形状的某种变形的形状等。使用具有断面为长方形的突起的工具，能获得图3所示形状的栅格偏振膜，使用具有断面为梯形的突起的工具，能获得如图5所示形状的栅格偏振膜。在工具前端形成的突起的算术平均粗糙度(Ra)优选为10nm以下，更优选为3nm以下。

工具的突起在模部件或辊部件的表面形成凹部，工具的凹部在模部件或辊部件的表面上形成凸起。使用图9所示突起断面形状为长方形的切削工具(宽W1、间隔P1、高H1)时，模部件或辊部件表面的凸部的宽W2为P1-W1，凸部的间距P2为P1，凸部的高度H2为H1以下。考虑该关系和转印时的热膨胀等，可以确定与想要在模部件或辊部件的表面上形成的纳米级凹凸形状对应的工具形状。从可以将加工接合部分的间距也控制为设定的值来看，优选工具的两侧端的突起的宽e为W1-25＜e＜W1+25(单位nm)或e＝0。

作为在工具中使用的莫氏硬度为9以上的材料，可以列举，金刚石、立方晶氮化硼、金钢砂等。这些材料优选单结晶或烧结体。如果是单结晶，从加工精度和工具寿命方面上是优选的，更优选单结晶金刚石或立方晶氮化硼，因为其硬度高，特别优选单结晶金刚石。作为烧结体，例如，可以列举，钴、钢、钨、镍、青铜等作为烧结材料的金属结合材料(metal bond)；长石、可熔性粘土、耐火粘土、釉料(frit)等为烧结材料的陶瓷结合材料(vitrified bond)等。它们中适合的是金刚石金属结合材料。

在制作工具中使用的高能量线例如，可举出，激光束、离子束、电子束等。它们中优选离子束和电子束。优选采用离子束进行加工时边向材料表面吹送溴、氯等活性气体，边照射离子束的方法(称为离子束辅助化学加工(イオンビ一ム援用化学加工))。在电子束加工中，优选边对材料表面吹氧气等活性气体边照射电子束的方法(称为电子束辅助化学加工(電子ビ一ム援用化学加工))。通过使用这些能量束辅助化学加工，能加快蚀刻速度，防止溅射的物质再附着，且能以纳米程度的高精度高效地进行精细加工。

将上述获得的工具按压在模部件或辊部件的表面上，切削或研磨表面，获得转印模或转印辊。

模部件或辊部件的切削或研磨优选使用精密微细加工机。精密微细加工机的X、Y、Z轴的移动精度优选100nm以下，更优选50nm以下，特别优选10nm以下。精密微细加工机优选设置在0.5Hz以上的振动的位移控制在50μm以下的室内，更优选设置在0.5Hz以上的振动的位移控制在10μm以下的室内，进行上述加工。并且，模部件或辊部件的切削或研磨优选在温度变化控制为±0.5℃以内的恒温室内，更优选控制为±0.3℃以内的恒温室内进行。

在微细加工中使用的模部件或辊部件没有特别限制，模部件或辊部的表面优选由具有形成微细格子形状所需的适当硬度的材料形成，例如通过电镀或非电解镀形成的金属膜来形成。构成金属膜的材料优选能获得维卡硬度为40～350，更优选为200～300的金属膜的材料，具体地，可以列举，铜、镍、镍-磷合金、钯等，它们中优选铜、镍、镍-磷合金。

可以在上述的辊部件上直接按压工具，形成纳米级的凹凸形状，也可以通过以下方法制作转印模或转印辊，即，用上述工具在模部件上形成纳米级的凹凸形状，在该模部件上用电铸等制作金属版，从该模部件剥离该金属版，在模部件或辊部件表面贴附该金属版的方法。

使用由上述方法等获得的转印模或转印辊，在树脂膜表面上进行压花加工，形成沟槽，获得微细的凹凸形状。图7是表示使用本发明的制法中所用的转印辊22在树脂膜30的表面形成凹凸形状的工序的一个例子的图。图7是用转印辊22和夹住树脂膜且位于相反侧的辊压接并夹住树脂膜30，将转印辊周面上的凹凸形状转印到树脂膜上。转印辊和位于其相反侧的辊产生的夹持压力优选几MPa～几十MPa。另外，将构成树脂膜的透明树脂的玻璃化转变温度记为Tg时，转印时的温度优选Tg～(Tg+100)℃。树脂膜和转印辊的接触时间可以根据树脂膜的输送速度即辊的旋转速度来调整，优选为5～600秒。

作为在树脂膜表面上连续形成微细的凹凸形状的其他方法，可以列举，在转印辊上按压感光性透明树脂，曝光，从而转印凹凸形状的方法。具体地，该方法是，流延感光性透明树脂溶液，除去溶剂，接着按压到上述转印辊上，同时照射光，使感光性透明树脂固化，固定凹凸形状的方法。

接着，在该凹凸表面上叠层由材料G构成的薄膜，如上所述，以膜厚h₁叠层在沟槽的底面和/或垄顶面上。如图5所示，在断面为梯形的凹凸表面的情况下，侧面也叠层薄膜。在侧面形成的薄膜的膜厚比在沟槽底面和垄顶面形成的薄膜的膜厚小。

成膜的方法没有特别限制。根据使用的材料，可以使用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等真空成膜工艺、或微照相凹版法、丝网印刷法、浸涂法、非电解镀法、电解镀等湿法工艺等各种涂布法。这些方法中从栅格结构均匀性考虑，优选真空蒸镀法、溅射法。

图8是表示连续溅射装置的一个例子的图。图8的装置500是直流磁控管溅镀装置，其中，在开卷辊501上装填形成上述纳米级凹凸形状的树脂膜，在靶506上装填想要蒸镀的金属材料。将真空室抽真空，从开卷辊501陆续拉出膜，将膜卷绕在干净的成膜辊503上，通过来自靶506的溅射，在膜表面形成金属膜。形成了金属膜的膜卷到卷取辊504上。另外，510-1和510-2是防护板，是用于防止蒸镀膜附着在目的外的场所的防护板。

通过将溅射或蒸镀金属时的方向朝向形成在膜上的凹凸形状的方向，可以获得形成有金属膜的部分和未形成金属膜的部分。例如，如图3所示，在形成有凹凸形状的树脂膜上，从树脂膜的法线方向进行溅镀等时，在凸部顶面和凹部底面上形成金属膜，而在凸部侧面上不形成金属膜。另外，在同样的树脂膜中，沿与凹凸形状的长方向垂直且斜向地对膜面进行溅镀等时，凸部顶面和凸部一侧面的上半部面上形成金属膜，但是在凹部底面、凸部侧面下半部和另一侧面上未形成金属膜。这样利用通过溅射飞来的金属的直线性和凹凸形状，能容易地获得相互大致平行排列的栅格线。

另外，如图3所示，在凸部顶面和凹部底面上形成薄膜后，通过蚀刻处理等将树脂膜的凸部切削到与凹部底面一样的高度，可以形成如图1所示的第一实施方案的栅格结构。

本发明中，为了防止栅格线的腐蚀或维持沟槽形状，优选在长带状栅格偏振膜上进一步叠层透明保护膜。

透明保护膜根据其目的可以只在长带状栅格偏振膜的一面(可以是形成栅格线的面，也可以是未形成栅格线的面)上形成，也可以两面都形成。作为透明保护膜只要是能透过光的膜即可，没有特别限制，可以列举，由脂环式烯烃聚合物；聚乙烯或聚丙烯等链状烯烃聚合物；三乙酰基纤维素、纤维素乙酸酯丁酸酯、纤维素丙酸酯等纤维素酯类；聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、无定型聚烯烃、改性丙烯酸类聚合物、环氧树脂等制成的透明塑料膜，或由有机烷氧基硅烷、分散有无机微粒的丙烯酸类等制得的有机、无机复合膜、或氮化硅、氮化铝、氧化硅等；石英、各种光学玻璃等制得的透明无机膜等。

将透明保护膜的叠层方法没有特别限制，可以列举，使用层压机叠层长带状栅格偏振膜和透明保护膜的方法、在长带状栅格偏振膜上涂布含有形成透明保护膜的组合物的涂布剂，并干燥，从而叠层透明保护膜的方法，通过上述方法在长带状栅格偏振膜上形成涂层，再通过热或光固化的方法，在长带状栅格偏振膜上由真空蒸镀法、离子镀法、溅射法等叠层透明保护膜的方法等。

再有，在本发明中可以在树脂膜的背面(即与叠层有薄膜的面相反侧的面)设置防反射膜。作为防反射膜，优选MgF₂膜、SiO₂膜和TiO₂膜，更优选包含多个这样的膜的叠层膜，只要对波长为400～700nm范围的光透过率为99％以上就优选。

光入射到本发明的栅格偏振膜上时，与沟槽长方向平行的方向的偏振光以栅格偏振膜作为近似吸光性介质，与沟槽长方向垂直的方向的偏振光以栅格偏振膜作为近似介电体。由此，表现出入射光中一部分偏振光被反射和/或吸收，另一部分偏振光透过的偏振光分离功能。

本发明的栅格偏振膜能用于各种用途。特别适合用于液晶显示装置的亮度提高膜。如果用于亮度提高膜，则可以制造出对各种波长的光的亮度或对比度高的优良的液晶显示装置，并且可以使用于以个人电脑、电视为代表的多种显示装置中。

(光学叠层体)

本发明的长带状光学叠层体包括上述长带状栅格偏振膜和其他长带状偏振光学膜。作为其他偏振光学膜，可以列举，吸收型偏振膜、相位差膜、偏振光衍射膜等。特别在用作液晶显示装置的亮度提高膜时，其他的偏振光学膜优选吸收型偏振膜。

适合用于本发明的长带状光学叠层体的吸收型偏振膜是可以透过垂直相交的二种直线偏振光中的一种而吸收另一种的膜，例如，可以列举，在聚乙烯醇膜或乙烯醋酸乙烯酯部分皂化膜等亲水性高分子膜上吸附碘或双色性染料(二色性染料)等双色性物质，并进行单向拉伸的膜；将上述亲水性高分子膜单向拉伸，吸附双色性物质的膜；聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等多烯取向膜等。吸收型偏振膜的厚度通常为5～80μm。

用于得到本发明的长带状光学叠层体的优选制造方法包括：将卷成辊状的上述长带状栅格偏振膜和卷成辊状的其他长带状偏振光学膜同时从辊中陆续拉出，同时将该栅格偏振膜和其他该偏振光学膜贴合(密着)。可以在栅格偏振膜和其他偏振光学膜的贴合面上夹入粘合剂。作为将栅格偏振膜和其他偏振光学膜贴合的方法，可以列举，将栅格偏振膜和其他偏振光学膜一起通过二个平行排列的辊的间隙(ニツプ)并进行夹压的方法。

本发明的长带状栅格偏振膜和长带状光学叠层体可以根据其使用形态切成期望大小，用作光学部件。

(液晶显示装置)

本发明的液晶显示装置包括从上述长带状偏振膜或长带状光学叠层体切取的光学部件。图12是示出包含本发明栅格偏振膜的液晶显示装置的模式图。液晶显示装置至少包括由能通过调整电压改变偏振光透过轴的液晶单元LC，和配置成夹住液晶单元的状态的吸收型偏振光膜P1和P2构成的液晶面板。吸收型偏振光膜P1和P2通常配置为各偏振光透过轴垂直或平行。并且，为了给该液晶单元输送光，在显示面背面侧，透过型液晶显示装置具有背灯装置，反射型液晶显示装置具有反射板。图12是表示包括反射板W、光源L和扩散板D的背灯装置。

本发明的长带状栅格偏振膜和长带状光学叠层体具有透过垂直的直线偏振光中的一种而反射其他偏振光的性质。透过性液晶显示装置中，将从本发明的长带状栅格偏振膜和长带状光学叠层体切取期望大小的光学部件(下面称切取的光学部件为“栅格偏振镜I”)配置在背灯装置和液晶板之间。并配置成栅格偏振镜I的沟槽的长方向与吸收型偏振镜P1的偏振光吸收轴平行。这样配置时，由背灯装置发出的光通过栅格偏振镜I分离成二个直线偏振光，一个直线偏振光射向液晶板方向，另一个直线偏振光返回背灯装置方向。背灯装置通常带有反射板，返回背灯装置方向的直线偏振光通过该反射板的反射，再回到栅格偏振镜I。返回的光由栅格偏振镜I再度分离成二个偏振光。重复该操作，能有效利用背灯装置发出的光。结果，可以将光线有效地利用在液晶显示装置的图像显示，并可以有效提高画面的明亮度。

实施例

下面示出实施例和比较例，更具体地说明本发明，但是本发明不限于下述实施例。

实施例1(长带状栅格偏振膜1的制造)

使用聚束离子束加工装置(集束イオンビ一ム加工装置)(SeikoInstruments(セイコ一インスツルメンツ)(株)，SMI3050)，对钎焊在8mm×8mm×60mm的SUS制造的模柄(shank)上的尺寸为0.2mm×1mm×1mm的立方体单晶金刚石的0.2mm×1mm面，通过氩离子束进行聚束离子束加工，在长1mm的边上以0.2μm的间距雕刻平行的宽为0.1μm、深0.1μm的沟槽，以0.2μm的间距形成宽0.1μm、高0.1μm的直线状凸起1000个，制作切削工具。

在直径200mm且长度为150mm的圆筒状不锈钢SUS430制造的辊的整个周面上实施厚度100μm的镍-磷非电解镀，接着，使用先前制造的形成有直线状凸起的切削工具和精密圆筒研磨盘(Studer(スチユ一ダ)公司，精密圆筒研磨机S30-1)，在镍一磷非电解镀面上，在与圆筒的圆周端面平行的方向(即圆周方向)上切削加工宽0.1μm、高0.1μm、间距0.2μm的直线状凸起，由此获得转印辊1。

另外，采用聚束离子束加工制作切削工具，以及镍-磷非电解镀面的切削加工可以在温度20.0±0.2℃，通过振动控制系统((株)昭和Science(サイエンス))将0.5Hz以上的振动位移控制在10μm以下的恒温低振动室内进行。

通过公知方法将三环[4.3.0.1^2，5]癸-3，7-二烯(二环戊二烯，下面简称为“DCP”)、7，8-苯并三环[4.4.0.1^2，5.1^7，10]癸-3-烯(桥亚甲基四氢化芴，下面简称为“MTF”)和四环[4.4.0.1^2，5.1^7，10]十二碳-3-烯(四环十二碳烯，下面简称为“TCD”)的混合物40/35/25(重量比)开环聚合，接着氢化，获得DCP/MTF/TCD开环聚合物氢化物。获得的该氢化物中各降冰片烯类单体的共聚合比例根据聚合后溶液中残留的降冰片烯类组成(根据气相色谱法)进行计算，DCP/MTF/TCD＝40/35/25几乎与加入组成相等。该氢化物的重均分子量(Mw)为35000，分子量分布为2.1，氢化率为99.9％，玻璃化转变温度Tg为134℃。

使用具有安装了65mmφ的螺杆的树脂熔融混炼机的T型模式膜熔融挤出成形机，熔融树脂温度为240℃下，将上述开环聚合物氢化物挤出成形为厚度100μm的膜，获得基材膜A。基材膜A在波长为550nm下的面内平均延迟为4.5nm，在宽方向和长度方向上面内的延迟偏差为±1.5nm，光轴的偏差为±7°。

使用带有直径为70mm的橡胶制辊构成的牵引辊(nip roll)和上述转印辊1的转印装置，在转印辊的表面温度为160℃、牵引辊的表面温度为100℃、膜的运送张力为0.1kgf/mm²、牵引压力为0.5kgf/mm的条件下在厚度为100μm的基材膜A的表面上转印转印辊的表面形状，制造具有与膜传送方向平行的宽0.1μm、高0.1μm、间距0.2μm的直线状凸起的膜。接着，连续地从法线方向对凸起面真空蒸镀铝，在膜表面上形成栅格线。进而连续地用聚氨酯类粘接剂在栅格线形成侧上重叠由三乙酰基纤维素制成的保护膜，并供给在加压辊的间隙中，进行压合，并连续地贴合，获得长带状的栅格偏振膜1。将获得的栅格偏振膜1卷成辊状。长带状栅格偏振膜1的偏振光透过轴与长方向成直角。

将厚度为120μm的长带状的聚乙烯醇膜沿长方向单向拉伸，将该拉伸膜依次浸渍在含碘和碘化钾的水溶液及硼酸和碘化钾水溶液中，再连续进行水洗、干燥工序，获得厚度为20μm的长带状吸收型偏振膜，并卷曲成辊状。该长带状的吸收型偏振膜的偏振光透过轴与长方向垂直。

将上述吸收型偏振膜和上述获得的长带状栅格偏振膜1从辊中陆续拉出，同时通过使用聚氨酯类粘合剂形成的粘接层在上述吸收型偏振膜的一面上叠层长带状栅格偏振膜，再通过使用聚氨酯类粘接剂形成的粘接层在该吸收型偏振膜的另一个表面上叠层由三乙酰基纤维素制成的长带状保护膜，将该叠层体提供到加压辊的间隙中进行压合，从而连续地贴合，由此获得长带状光学叠层体1。将获得的光学叠层体1卷成辊状。

实施例2(长带状栅格偏振膜2的制造)

使用由流延法(キヤスト法)制造的聚碳酸酯(帝人化成公司，Panlite(パンライト)K-1300Y)制造的基材膜B代替基材膜A以外，与实施例1一样获得长带状栅格偏振膜2。另外，基材膜B在波长550nm处的面内平均延迟为8nm，宽方向和长方向上的面内延迟偏差为±2nm，光轴的偏差为±8°。

将实施例1获得的吸收型偏振膜和上述获得的长带状栅格偏振膜2从辊中陆续拉出，同时通过使用聚氨酯类粘合剂形成的粘接层在上述吸收型偏振膜的一面上叠层长带状栅格偏振膜，再通过使用聚氨酯类粘合剂形成的粘接层在吸收型偏振膜的另一个面侧叠层由三乙酰基纤维素制成的长带状保护膜，将该叠层体供给到加压滚筒的间隙中进行压合，进而连续贴合，由此获得长带状光学叠层体2。将获得的光学叠层体2卷成辊状。

[表1]

表1所示的上述实施例1～2的评价通过下面方法来进行。

(1)基材膜的宽方向和长方向的面内的延迟、光轴及其偏差

在树脂膜上沿宽方向的全宽等间隔选取5点，长方向上以100mm间隔选取5点作为测定点。该测定点为中心，从树脂膜上切取矩形片。使用自动复折射率仪(王子计测机器公司制造，KOBRA21-ADH)，测定切取的矩形片的中心(测定点)的面内延迟值和光轴。面内延迟值的偏差由与延迟测定值的平均值之差求出。光轴的偏差是以光轴测定值的平均值作为光轴方向0°，由与其所成的角度差求出。另外，测定波长为550nm。

(2)基材膜的线膨胀率

冲裁树脂膜，获得50mm×50mm的矩形片。测定矩形片的边长。将矩形片在温度60℃、相对湿度90％的环境下放置500小时。测定放置500小时的矩形片的边长，由高温高湿环境下放置前后的长度变化，按照下式计算出线膨胀率。

线膨胀率(％)＝|(高温高湿环境下放置后的长度)-(高温高湿环境放置前的长度)|/(高温高湿环境放置前的长度)×100

(3)显示性能

将光学叠层体切成期望大小，在光学叠层体的吸收型偏振膜一侧上依次叠放视场角扩大膜(商品名：WV膜，富士写真膜公司制造)、透过型TN液晶单元、吸收型偏振片(吸收型偏振片的透过轴垂直于上述吸收型偏振膜的透过轴)。用矩形外框束缚它们，一体化制作面板。

在下述背灯装置上叠放上述面板，获得液晶显示装置，所述背灯装置在导光板的出射面一侧设置有光扩散薄板，所述导光板在入射端面侧配置有冷阴极管，并且在背面侧设置有光反射片。

用亮度计(商品名：BM-7，TOPCON(トプコン)公司制造)对获得的液晶显示装置的正面亮度进行测定。另外，使背景呈黑显示和蓝显示时，从正面方向目视观察颜色不均和亮度不均。另外，表1中的“○”表示没有颜色不均或没有亮度不均的意思。

(4)高温高湿试验

测定上述(3)显示性能后，从液晶显示装置中取出面板。取出的面板在温度60℃、相对湿度90％的环境下放置500小时，接着在常温常湿的环境下放置24小时。再在背灯装置上叠放面板，重新组装液晶显示装置。使背景为黑显示和蓝显示，从正面方向目视观察颜色不均和亮度不均。另外，表1中的“○”表示没有颜色不均或没有亮度不均的意思。

实施例3(长带状的栅格偏振膜3的制造)

使用聚束离子束加工装置(Seiko Instruments(株)，SMI3050)，对钎焊在8mm×8mm×60mm的SUS制造的模柄(shank)上的尺寸为0.2mm×1mm×1mm的立方体单晶金刚石的0.2mm×1mm面，通过氩离子束进行聚束离子束加工，在长1mm的边上以130nm的间距雕刻平行的宽50nm、高60nm的沟槽，以130nm的间距形成宽80nm、高60nm的直线状凸起，制作切削工具。

对直径为80mm且长度为125mm的圆筒状不锈钢SUS430制造的辊的整个周面实施厚度100μm的镍-磷非电解镀，接着，使用先前制造的形成有直线状突起的切削工具和精密圆筒研磨盘(Studer公司，精密圆筒研磨机S30-1)，在镍-磷非电解镀面上，在与圆筒的圆周端面平行的方向上切削加工出宽50nm、高60nm、间距130nm的直线状凸起，获得转印辊2。

另外，采用聚束离子束加工制造切削工具，以及镍-磷非电解镀面的切削加工可以在温度20.0±0.2℃，且通过振动控制系统(昭和Science公司)将0.5Hz以上的振动位移控制在10μm以下的恒温低振动室内进行。

除使用上述转印辊2作为转印辊以外，与实施例1一样进行转印，由此在膜表面以130nm间距(凹部的间隔)形成宽50nm、高60nm的大致平行的多条凹部。

接着使用溅射装置在上述膜的凹部侧一面上以厚度30nm叠层铝。如上所述，制造图10所示的长带状栅格偏振膜3。并且，制造的栅格偏振膜的各尺寸等示于表2中。

[表2]

将获得的长带状栅格偏振膜冲裁成规定形状，获得单张的栅格偏振膜。使用依次在光路上排列光源、用于产生偏振光的偏振片、上述栅格偏振膜、光检测器的分光光度计(日本分光株式会社制造)，对该栅格偏振膜照射波长430nm、530nm、630nm的偏振光，评价该栅格偏振膜的性能。各测定波长中的薄膜层的复折射率等示于表3中。另外，对该栅格偏振膜测定最容易透过的偏振光即在垂直于沟槽长方向的方向上振动的光的透过率(偏振光透过率)和最难透过的偏振光即与沟槽长方向平行方向的方向上振动的光的透过率，求出它们的比即对比度。偏振光的透过率和对比度的结果示于表3中。

表3

在各测定波长下的栅格偏振膜的各部的复折射率测定中，另行准备同样材质的平板膜形状的膜，使用分光椭圆偏光计(J.A.Woollam公司制造)测定。

并且，栅格偏振膜的形状测定中，对栅格偏振膜的部分集束离子束(FIB)加工成薄壁状，并使截面露出，用透过型电子显微镜(TEM)测定形状。对10个周期分别测定沟槽的形状或铝膜厚度，将其平均值作为测定值。

实施例4(长带状的栅格偏振膜4的制造)

通过与实施例3同样的方法，制造如图11所示的栅格偏振膜，进行同样的评价。该栅格偏振膜与实施例3的栅格偏振膜的沟槽的形状不同，沟槽的截面形状是倒等腰梯形。这样的栅格偏振膜的各尺寸等示于表4中。另外，其评价结果示于表5中。

表4

表5

由实施例3和4所示可知，由于满足上述(1)～(4)的各条件，偏振光透过率和对比度值充分大，偏振光透过率和对比度优异。

Claims (14)

1.一种长带状的栅格偏振膜，其包括：长带状的树脂膜和设置在该树脂膜的表面和/或内部的相互大致平行延伸的多条栅格线；

上述树脂膜的表面上形成有相互大致平行延伸的多条沟槽；

所述栅格线由复折射率N₁的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上的材料G构成，其中，N₁＝n₁-iκ₁；

上述栅格线由叠层在沟槽的底面上和/或位于相邻的沟槽之间垄顶面上的材料G的薄膜构成。

2.一种长带状的栅格偏振膜，其包括：

透明的长带状的树脂膜，其表面上形成有相互大致平行延伸的多条沟槽，和

由材料G构成的薄膜，该薄膜叠层在沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上，所述材料G的复折射率N₁的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上，其中，N₁＝n₁-iκ₁；

上述树脂膜的沟槽的宽度t、相邻的沟槽间的间隔d、沟槽侧壁的斜度θ、沟槽的深度h₀、叠层在底面和/或顶面上的薄膜的膜厚h₁、树脂膜对在真空中波长为λ₀的光的复折射率N₀、以及材料G对在真空中波长为λ₀的光的复折射率N₁，满足下列(1)～(4)的关系，其中，N₀＝n₀-iκ₀，N₁＝n₁-iκ₁且n₁≥2.5或κ₁≥1.5，

(1)-0.1δ＜(h₀-h₁)；其中，δ＝λ₀/(2π²n₁ ²κ₁)^1/2

$\left(2\right)\mathrm{\θ}=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}\mathrm{\θ}\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

60°≤θ≤90°；其中，z是沟槽深度方向的距离；θ(z)是在距离z上的侧面相对于与沟槽深度方向垂直的方向的倾斜角度；

(3)d＜λ₀/n₀，和

(4)0.1d＜t＜0.8d。

3.按照权利要求2所述的栅格偏振膜，其中，上述薄膜还形成在沟槽的侧面上。

4.按照权利要求2所述的栅格偏振膜，其中，上述薄膜连续地形成于沟槽的底面和侧面以及垄的顶面上。

5.按照权利要求1所述的长带状的栅格偏振膜，其中，上述栅格线在上述长带状树脂膜的长方向上大致平行地延伸，偏振光透射轴的方向和膜的宽方向大致平行。

6.按照权利要求1～5中任何一项所述的栅格偏振膜，其中，在上述树脂膜的宽方向和长方向上，波长为550nm时的面内延迟值Re的偏差在±10nm以内，且光轴的偏差在±15°以内。

7.按照权利要求1～5中任何一项所述的栅格偏振膜，其中，上述树脂膜在温度60℃和相对湿度90％的环境下放置500小时时的线膨胀率为0.03％以下。

8.按照权利要求1～5中任何一项中所述的栅格偏振膜，其中，在表面和背面中的至少一个面上还叠层有透明保护膜。

9.权利要求1所述的长带状栅格偏振膜的制造方法，该方法包括，使用转印模或转印辊在长带状树脂膜表面上形成相互大致平行延伸的多条沟槽，接着在该沟槽的底面上和/或位于相邻的沟槽间的垄的顶面上叠层由材料G构成的薄膜，由此形成栅格线，所述材料G的复折射率N₁的实部n₁和虚部κ₁之差的绝对值为1.0以上，其中，N₁＝n₁-iκ₁。

10.权利要求2所述的栅格偏振膜的制造方法，该方法包括，在对真空中波长为λ₀的光的复折射率为N₀的透明树脂膜表面上通过压花加工法形成相互呈大致平行延伸的多条沟槽，并使沟槽的宽度t、相邻沟槽间的间隔d、沟槽的侧壁倾斜度θ、沟槽的深度h₀满足下列关系：

(1)-0.1δ＜(h₀-h₁)；其中，δ＝λ₀/(2π²n₁ ²κ₁)^1/2

$\left(2\right)\mathrm{\θ}=\frac{1}{h_0}{\∫}_0^{h_0}\mathrm{\θ}\left(z\right)\mathrm{dz}......\left(A\right)$

60°≤θ≤90°；其中，z是沟槽深度方向上的距离；θ(z)是在距离z上的侧面相对于与沟槽深度方向垂直的方向的倾斜角度；

(3)d＜λ₀/n₀，和

(4)0.1d＜t＜0.8d，

再在沟槽的底面上和/或位于相邻沟槽间的垄的顶面上叠层膜厚为h₁的由材料G形成的薄膜，所述材料G是对真空中波长为λ₀的光的复折射率为N₁的材料，其中，N₀＝n₀-iκ₀，N₁＝n₁-iκ₁，且n1≥2.5或κ₁≥1.5。

11.一种长带状的光学叠层体，其包含权利要求1～8中任何一项所述的长带状的栅格偏振膜和其他长带状偏振光学膜。

12.按照权利要求11所述的长带状光学叠层体，其中，上述其他长带状偏振光学膜是吸收型偏振膜。

13.一种制造长带状的光学叠层体的方法，该方法包括，将卷成辊状的权利要求1～8中任何一项所述的长带状的栅格偏振膜和卷成辊状的其他长带状的偏振光学膜分别从辊中陆续拉出，同时将该栅格偏振膜和该其他偏振光学膜粘合而叠层。

14.一种液晶显示装置，其包括从权利要求1～8中任何一项所述的长带状栅格偏振膜切取的光学部件。

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