JP2007057971A - グリッド偏光フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置の輝度を向上させることができ、且つ高温高湿環境下でも光学特性劣化のないグリッド偏光フィルムを提供する。
【解決手段】 波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において±１０ｎｍ以内であり且つ光軸のばらつきが±１５°以内である樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの表面及び／又は内部に、互いに略平行に配置される複数のグリッド線と形成して、グリッド偏光フィルムを得る。
【選択図】 なし。

Description

本発明は、光通信装置、光記録装置、センサー、画像表示装置等に使用されるグリッド偏光フィルムに関し、詳細には、例えば液晶表示装置などの表示装置の輝度を向上させることができ、且つ高温高湿環境下でも光学特性の劣化のないグリッド偏光フィルムに関する。

偏光面を自由に設定することができる偏光部材としてグリッド偏光フィルムが知られている。これは、多数の線状金属（ワイヤ）を一定の周期で平行に配列したグリッド構造をもつ光学部品である。このような金属グリッドを形成すると、グリッド周期が入射光の波長より短い場合に、金属グリッドを形成している線状金属に対して平行な偏光成分は反射し、垂直な偏光成分は透過するため、単一偏光を作りだす偏光フィルムとして機能する。このグリッド偏光フィルムは、光通信ではアイソレーターの光部品として、液晶表示装置では光の利用率を高め輝度を向上させるための部品として、利用することが提案されている。

特許文献１には、ポリマーフィルムの上に金属膜を形成し、このポリマーフィルム／金属膜の積層体を一軸延伸することにより、延伸方向と直交する方向に金属の割れを発生させて、金属の付いている部分とポリマーフィルムが露出した部分がストライプ状に交互に配置された異方的な構造を有する、グリッド偏光フィルムを得る方法が開示されている。ポリマーフィルムに用いる樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、２酢酸セルロース、及び３酢酸セルロース等の熱可塑性樹脂や、ポリメチルメタクリレートや、アートン、及びゼオネックスなどの商標で知られる光弾性係数の小さい熱可塑性樹脂などが開示されている。しかしながら、この特許文献１に記載の方法は金属膜に生じる割れの幅、形状などをコントロールすることが極めて困難であることから、面内で均一な光学特性を得ることが難しいという問題があった。また、この方法で得られるグリッド偏光フィルムは高温高湿環境下に放置しておくと、ポリマーフィルムがわずかに収縮し、偏光特性に変化が生じることがあった。

特開２００１−７４９３５号公報

本発明の目的は、液晶表示装置などの表示装置の輝度を面内で一様に向上させることができ、且つ高温高湿環境下でも光学特性の劣化のないグリッド偏光フィルムを提供することにある。

本発明者らは、特許文献１に記載のグリッド偏光フィルムを詳細に分析した結果、該グリッド偏光フィルムでは、金属膜に生じる割れの幅、形状などの不均一性から、液晶表示装置などに搭載すると色ムラや輝度ムラが生じることに気づいた。そこで、本発明者らは、面内のレターデーション値（Ｒｅ）のばらつき及び光軸のばらつきが小さい樹脂フィルムの表面及び／又は内部に、互いに略平行に配置される複数のグリッド線を形成することによって、液晶表示装置の輝度を面内で一様に輝度ムラ・色ムラを生じることなく向上させることができ、且つ高温高湿環境下でも光学特性が劣化しないグリッド偏光フィルムが得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。

かくして本発明によれば、（１）波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において±１０ｎｍ以内であり、且つ光軸のばらつきが±１５°以内である樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの表面及び／又は内部に、互いに略平行に配置される複数のグリッド線とを有する、グリッド偏光フィルムが提供される。

さらに好適な態様として（２）樹脂フィルムは、温度６０℃及び相対湿度９０％の環境下に５００時間放置したときのフィルムの線膨張率が０．０３％以下である前記グリッド偏光フィルム、
（３）樹脂フィルムが、脂環式構造含有重合体のフィルムである前記グリッド偏光フィルム、及び／又は
（４）表裏面のうち少なくとも一方の面に、さらに透明保護層が積層されてなる前記グリッド偏光フィルムが提供される。

また本発明によれば、（５）前記グリッド偏光フィルムとその他の偏光光学フィルムとが積層されてなる光学積層体が提供され、好適な態様として、（６）他の偏光光学フィルムが、吸収型偏光フィルムである光学積層体が提供される。
さらに本発明によれば、（７）前記グリッド偏光フィルム又は前記光学積層体を備える液晶表示装置が提供される。

本発明のグリッド偏光フィルムを液晶表示装置の液晶セルとバックライト装置との間に配置すると、高温高湿下に放置した後の白表示において額縁部の表示が着色することなく、輝度を向上させることができる。さらに、高温高湿下に放置した後でも、輝度向上効果は変わらず、色むら・輝度ムラも生じない。

本発明のグリッド偏光フィルムは、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において±１０ｎｍ以内であり、且つ光軸のばらつきが±１５°以内である樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの表面及び／又は内部に互いに略平行に配置される複数のグリッド線とを有するものである。
本発明において、グリッド線は、フィルムの表面にあっても、内部に埋め込まれた状態であってもよい。また、樹脂フィルム上に形成された微細な凹凸形状の凸部の頂面及び／又は凹部の底面に設けられた膜で形成されているものであってもよい。

本発明のグリッド偏光フィルムを構成する樹脂フィルムは、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで定義される値、ｄはフィルム厚、ｎｘ，ｎｙはフィルム面内において直交する主屈折率）のばらつきがその幅方向及び長手方向において±１０ｎｍ以内、好ましくは±５ｎｍ以内であり、且つ光軸のばらつきが±１５°以内、好ましくは±１０°以内である。

本発明に用いる好適な樹脂フィルムは、温度６０℃及び相対湿度９０％の環境下に５００時間放置したときのフィルムの線膨張率が０．０３％以下、好ましくは０．０１％以下である。
前記線膨張率が上記範囲を超える場合、液晶表示装置に使用した時にフィルムの変形によりグリッド線が略平行を保てなくなり液晶表示装置の周辺部などに輝度ムラや色むらが生じる恐れがある。なお、前記線膨張率は、ＪＩＳ Ｋ２７７２に準じて測定する。

さらに樹脂フィルムは、水蒸気などを吸収して変形しないものが好ましい。具体的には吸水率が好ましくは０．３重量％以下、より好ましくは０．１重量％以下である。測定はＪＩＳ Ｋ７２０９に準じて、２３℃、２４時間で測定する。

本発明のグリッド偏光フィルムを構成する樹脂フィルムは、透明な樹脂からなるフィルムであることが好ましい。透明樹脂フィルムは、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が、８０％以上で、表面が平滑であるものが好ましい。樹脂フィルムを構成する透明樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、及び脂環式構造含有重合体などが挙げられる。これらのうち、脂環式構造含有重合体が好適である。樹脂フィルムの平均厚みは、通常５μｍ〜１ｍｍ、好ましくは２０〜２００μｍである。樹脂フィルムの厚みが厚過ぎたり薄過ぎたりすると加工性が悪くなり好ましくない。

本発明に好適に用いられる脂環式構造含有重合体は、主鎖及び／または側鎖にシクロアルカン構造を有する重合体である。機械的強度や耐熱性などの観点から、主鎖にシクロアルカン構造を含有する重合体が好適である。また、シクロアルカン構造としては、単環、多環（縮合多環、橋架け環など）が挙げられる。シクロアルカン構造の一単位を構成する炭素原子数は、格別な制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個の範囲であるときに、樹脂フィルムの機械的強度、耐熱性、及び成形性の諸特性が高度にバランスされ好適である。また、本発明で使用される脂環式構造含有重合体は、通常、熱可塑性の樹脂である。

脂環式構造含有重合体は、通常、シクロアルカン構造を有する繰り返し単位を脂環式構造含有重合体の主鎖における全繰り返し単位中に通常３０〜１００重量％、好ましくは５０〜１００重量％、より好ましくは７０〜１００重量％有する。シクロアルカン構造を有する繰り返し単位の割合がこれらの範囲にあれば樹脂フィルムの耐熱性に優れる。

本発明に好適に用いられる脂環式構造含有重合体は、実質的に疎水性であることが望ましい。脂環式構造含有重合体は、実質的に疎水性であれば極性基を有するものであってもよい。極性基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシル基、エポキシ基、グリシジル基、オキシカルボニル基、カルボニル基、アミノ基、エステル基、カルボン酸無水物残基、アミド基、イミド基などが挙げられる。
脂環式構造含有重合体が実質的に疎水性であり得るように、脂環式構造含有重合体中の極性基の含有量は、通常０．８ｍｍｏｌ／ｇ以下、好ましくは０．５ｍｍｏｌ／ｇ以下、更に好ましくは０．１ｍｍｏｌ／ｇ以下である。

脂環式構造含有重合体は、通常、環構造を有するオレフィンを付加重合又は開環重合し、そして必要に応じて不飽和結合部分及び芳香環部分を水素化することによって得られる。

脂環式構造含有重合体を得るために使用される環構造を有するオレフィンとしては、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、エチルテトラシクロドデセン、エチリデンテトラシクロドデセン、テトラシクロ〔７．４．０．１^{１０，１３}．０^２，７〕トリデカ−２，４，６，１１−テトラエンなどの多環構造の不飽和炭化水素及びその誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、３，４−ジメチルシクロペンテン、３−メチルシクロヘキセン、２−（２−メチルブチル）−１−シクロヘキセン、シクロオクテン、３ａ，５，６，７ａ−テトラヒドロ−４，７−メタノ−１Ｈ−インデン、シクロヘプテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエンなどの単環構造の不飽和炭化水素及びその誘導体；スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル化合物；ビニルシクロヘキサン、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロペンタン、ビニルシクロペンテンなどの脂環族ビニル化合物等が挙げられる。環構造を有するオレフィンは、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

環構造を有するオレフィンと共重合可能な単量体を必要に応じて付加共重合させることができる。その具体例として、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−エチル−１−ヘキセン、３−エチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどの炭素数２〜２０のエチレンまたはα−オレフィン；１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、１，７−オクタジエンなどの非共役ジエン；１，３−ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン等が挙げられる。これらの単量体は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。

環構造を有するオレフィンの重合は公知の方法に従って行うことができる。重合温度、圧力等は特に限定されないが、通常−５０℃〜１００℃の重合温度、０〜５ＭＰａの重合圧力で重合させる。水素化反応は、公知の水素化触媒の存在下で、水素を吹き込んで行う。

脂環式構造含有重合体の具体例としては、ノルボルネン系単量体の開環重合体及びその水素化物、ノルボルネン系単量体の付加重合体及びその水素化物、ノルボルネン系単量体とビニル化合物（エチレンや、α−オレフィンなど）との付加重合体及びその水素化物、単環シクロアルケンの重合体及びその水素化物、脂環式共役ジエン系単量体の重合体及びその水素化物、ビニル脂環式炭化水素系単量体の重合体及びその水素化物、芳香族ビニル化合物の重合体の芳香環を水素化した物などが挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン系単量体の開環重合体の水素化物、ノルボルネン系単量体の付加重合体、ノルボルネン系単量体とビニル化合物（＝エチレンやα−オレフィンなど）との付加重合体、芳香族オレフィン重合体の芳香環水素化物が好ましく、特にノルボルネン系単量体の開環重合体の水素化物が好ましい。前記の脂環式構造含有重合体は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、ここでノルボルネン系単量体とは化１に示すようなノルボルネン構造を有する単量体のことである。ノルボルネン系単量体を開環重合すると化２のような繰り返し単位を持つポリマーが得られ、これを水素化すると化３に示すような繰り返し単位を持つポリマーが得られる。なお、化１〜化３中のＲ１及びＲ２は、置換基を示し、Ｒ１とＲ２とが結合して環を形成してもよい。

本発明に用いる透明樹脂は、その分子量によって特に制限されない。透明樹脂の分子量は、シクロヘキサンまたはトルエンを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定される、ポリスチレン（溶媒がトルエンの場合）換算又はポリイソプレン（溶媒がシクロヘキサンの場合）換算の重量平均分子量（Ｍｗ）で、通常１，０００〜１，０００，０００、好ましくは５，０００〜５００，０００、より好ましくは１０，０００〜２５０，０００の範囲である。透明樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）がこの範囲にあるときには、耐熱性、接着性、表面平滑性などがバランスされ好適である。
透明樹脂の分子量分布は、ＧＰＣで測定される重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）で、通常５以下、好ましくは４以下、より好ましくは３以下である。
透明樹脂のガラス転移温度は、好ましくは６０〜２００℃、より好ましくは１００〜１８０℃である。なお、ガラス転移温度は示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により測定することができる。
本発明に用いる透明樹脂は、顔料や染料などの着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤が適宜配合されたものであってもよい。
樹脂フィルムは前記透明樹脂を公知の方法で成形することによって得られる。例えば、キャスト成形法、押出成形法、インフレーション成形法などが挙げられる。

本発明のグリッド偏光フィルムを構成するグリッド線は、互いに略平行な線状に配置されるものである。ここで、略平行とは、複数のグリッド線の中の任意の２点（同一のグリッド線上でも良いし、異なるグリッド線上でもよい）における互いの接線の交差角が、平均１０°以内、好ましくは５°以内であることをいう。

グリッド線に用いられる材料は、複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が１．０以上の材料であることが好ましい。複素屈折率の実部と虚部のいずれかが大きく、その差の絶対値が１．０以上の材料の中から適宜選択することができる。

複素屈折率の実部と虚部の差の絶対値が１．０以上の材料の具体例としては、金属；シリコン、ゲルマニウム等の無機半導体；ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ−ｐ−フェニレン等の導電性ポリマー、及びこれら導電性樹脂をヨウ素、三フッ化ホウ素、五フッ化ヒ素、過塩素酸等のドーパントを用いてドーピングした有機系導電性材料；絶縁性樹脂に金、銀などの導電性金属微粒子を分散した溶液を乾燥して得られる有機−無機複合系導電性材料、などが挙げられる。これらの中でも、グリッド偏光フィルムの生産性、耐久性の観点からは金属材料が好ましい。可視域の光を効率よく偏光分離するためには、温度２５℃、波長５５０ｎｍにおける複素屈折率の実部ｎ及び虚部κのそれぞれは、好ましくはｎが４．０以下で、κが３．０以上で且つその差の絶対値｜ｎ−κ｜が１．０以上のものであり、より好ましくはｎが２．０以下で、κが４．５以上で且つ｜ｎ−κ｜が３．０以上のものである。前記好ましい範囲にあるものとしては、銀、アルミニウム、クロム、インジウム、イリジウム、マグネシウム、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、アンチモン、スズ等が挙げられ、前記より好ましい範囲にあるものとしては、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、ロジウム、スズ等が挙げられる。また上記以外に、ｎが３．０以上で且つκが２．０以下の範囲にある材料、好ましくはｎが４．０以上で且つκが１．０以下の範囲にある材料も好適に用いることができる。このような材料としてはシリコンなどが挙げられる。複素屈折率Ｎは、電磁波の理論的関係式であり、実部の屈折率ｎと虚部の消衰係数κを用いて、Ｎ＝ｎ−ｉκで表現されるものである。屈折率ｎの媒体中では真空中よりも光が速く進み、大きい消衰係数κの媒体中では光の強度が減衰することが知られている。

詳細は不明であるが｜ｎ−κ｜の値は次のような意義を持つ。まず、ｎ＜κの場合においては、κがより大きく、ｎがより小さいものほど好ましいということ示している。κが大きいものほど導電性が大きく、グリッド線が伸びる方向に振動できる自由電子が多くなるため、偏光（グリッド線に（電場が）平行な方向の偏光）の入射により発生する電界が強くなり、前記偏光に対する反射率が高まる。グリッド線の幅が小さいので、グリッド線と直交する方向には電子は動けず、グリッド線と直交する方向の偏光に対しては上記の効果は生じず、透過する。またｎが小さい方が入射した光の媒質中での波長が大きくなるため、相対的に微細凹凸構造のサイズ（線幅、ピッチ等）が小さくなり、散乱、回折等の影響を受け難くなり、光の透過率（グリッド線に直交する方向の偏光）、反射率（グリッド線に平行な方向の偏光）が高まる。ここで｜ｎ−κ｜が１．０以上というのは、κがより大きく、ｎがより小さいものほど好ましいということ示している。

一方ｎ＞κの場合においては、ｎがより大きく、κがより小さいものほど好ましいということを示している。ｎが大きいものほど、グリッド線とそれに隣接する部分との屈折率ｎの差が大きくなり、構造複屈折が発現しやすくなる。一方κが大きいと光の吸収が大きくなるため、光の損失を防ぐ意味でκは小さいほど好ましい。ここで｜ｎ−κ｜が１．０以上というのは、ｎがより大きく、κがより小さいものほど好ましいということを示している。

グリッド線は、例えば図８に示すような公知の構造をなしていれば特に制限は無い。グリッド線のピッチは使用する光の波長の１／２以下とすることが好ましい。グリッド線の線幅は細いほど透過方向の偏光成分の吸収が小さくなり、特性上好ましい。可視光線に用いるグリッド偏光フィルムでは、ピッチが通常５０〜１０００ｎｍであり、線幅が通常２５〜６００ｎｍ、高さは通常１０〜８００ｎｍである。

本発明において好適なグリッド線は、樹脂フィルム上に形成された細長く線状に伸びた微細な凹凸形状の凸部の頂面４１及び／又は凹部の底面４２に設けられた膜で形成されているものである。この膜は複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が１．０以上の材料で形成されていることが好ましい。例えば、図１及び図２に示すように、樹脂フィルム３０表面上に形成された細長く線状に伸びた微細な凹凸形状４０の凸部の頂面４１及び／又は凹部の底面４２に膜が設けられて、該膜によって互いに略平行な線状に配置される構造４０を有する。

微細な凹凸形状のピッチは好ましくは５０〜１０００ｎｍであり、凸部又は凹部の巾は、通常光の波長よりも短く、好ましくは２５〜６００ｎｍであり、凸部の高さ又は凹部の深さは好ましくは５０〜８００ｎｍである。凹凸形状は格子長手方向に伸びており、その長さは、通常光の波長より長く、通常８００ｎｍ以上である。微細な凹凸形状を上記範囲とすることにより、可視光領域の光に対し効率的な輝度向上効果が期待できる。

樹脂フィルム上に形成された微細な凹凸形状の凸部の頂面４１及び／又は凹部の底面４２に設けられた膜で形成されているグリッド線の好適な製法は、微細な凹凸形状を有する転写用の型、好適には転写ロールを用いて長尺の樹脂フィルム表面に微細な凹凸形状を形成し、次いで、該凹凸に膜を形成して、膜によって互いに略平行な線状に配置される構造を形成することを含むものである。

この製法に用いられる、微細な凹凸形状を有する転写用の型又は転写ロールは、微細な凹凸を有するものであればその製法によって特に限定されないが、例えば、モース硬度９以上の材料を高エネルギー線を用いて加工し、先端に巾６００ｎｍ以下の突起を形成してなる工具を作製し、該工具を用いて型部材又はロール部材の表面にピッチが好ましくは５０〜１０００ｎｍで、凸部又は凹部の巾が好ましくは２５〜６００ｎｍで、凸部の高さ又は凹部の深さが好ましくは５０〜８００ｎｍである凹凸形状を形成する方法が挙げられる。

図３は工具１０の一例を示す図である。モース硬度９以上の直方体を高エネルギー線で加工し、先端の面に溝を彫り込み、先端に巾６００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以下の直線状の突起１１を形成している。図３では直線状突起が一定のピッチで複数本平行に並んでいる。
先端に形成される突起の形状は特に制限されず、例えば、直線状突起の長手に垂直な面で切断した断面が、長方形、三角形、半円形、台形、又はこれらの形状を若干変形させたような形状などを挙げることができる。これらの中で断面が長方形のものはグリッド線を容易に形成できるので好適である。
工具の先端に形成される突起の算術平均粗さ（Ｒａ）は好ましくは１０ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以下である。

工具の突起（凸部）が型部材又はロール部材の表面では凹部となり、工具の凹部が型部材又はロール部材の表面では凸部となって形成される。図７に示す突起断面形状が長方形である切削工具１０（巾Ｗ１、ピッチＰ１、高さＨ１）を用いた場合、型部材又はロール部材の表面の突起１１の巾Ｗ２はＰ１−Ｗ１、突起１１のピッチＰ２はＰ１、突起１１の高さＨ２はＨ１以下となる。この関係と転写時の熱膨張などを考慮して、型部材又はロール部材の表面に形成したいナノオーダーの凹凸形状に対応する工具形状を決めることができる。工具の両側端の突起の巾ｅは、Ｗ１−２５＜ｅ＜Ｗ１＋２５（単位ｎｍ）又はｅ＝０であることが、加工継ぎ目部分のピッチを設定どおりの値にすることができることから好ましい。

工具に用いられるモース硬度９以上の材料としては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、コランダムなどが挙げられる。これらの材料は単結晶又は焼結体であることが好ましい。単結晶であれば、加工精度と工具寿命の面で好ましく、単結晶ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素が硬度が高いためにより好ましく、単結晶ダイヤモンドが特に好ましい。焼結体としては、例えば、コバルト、スチール、タングステン、ニッケル、ブロンズなどを焼結材とするメタルボンド；長石、可溶性粘土、耐火粘土、フリットなどを焼結材とするビトリファイドボンドなどを挙げることができる。これらの中でダイヤモンドメタルボンドが好適である。

工具の作製に用いられる高エネルギー線としては、例えば、レーザービーム、イオンビーム、電子ビームなどが挙げられる。これらの中でイオンビームと電子ビームが好適である。イオンビームによる加工では材料の表面にフロン、塩素などの活性ガスを吹き付けながらイオンビームを照射する方法（イオンビーム援用化学加工という。）が好ましい。電子ビーム加工では、材料の表面に酸素ガスなどの活性ガスを吹き付けながら電子ビームを照射する方法（電子ビーム援用化学加工という。）が好ましい。これらビーム援用化学加工によって、エッチング速度を速め、スパッタされた物質の再付着を防ぎ、且つナノオーダーの高精度で微細加工を効率よく行うことができる。

図４は、前記で得られた工具を用いてロール部材２０の周面にナノオーダーの凹凸形状２１を形成する方法の一例を示す図である。図４では、工具１０の直線状突起１１をロール部材２０周面に圧しあて、ロール部材を回転させて、ロール部材周面を切削又は研削している。
型部材又はロール部材の切削又は研削は、精密微細加工機を用いて行うことが好ましい。精密微細加工機は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の移動精度が、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、特に好ましくは１０ｎｍ以下のものである。精密微細加工機は、好ましくは０．５Ｈｚ以上の振動の変位が５０μｍ以下に管理された室内、より好ましくは０．５Ｈｚ以上の振動の変位が１０μｍ以下に管理された室内に設置して、上記加工を行う。また、型部材又はロール部材の切削又は研削は、好ましくは温度が±０．５℃以内に管理された恒温室、より好ましくは±０．３℃以内に管理された恒温室で行う。

微細加工に用いられる型部材又はロール部材は特に制限はないが型部材又はロール部材の表面は微細格子形状を形成するために適当な硬度のある材料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形成される。金属膜を構成する材料としてはビッカース硬度が好ましくは４０〜３５０、より好ましくは２００〜３００の金属膜を得ることができるものがよく、具体的には、銅、ニッケル、ニッケル−リン合金、パラジウムなどが挙げられ、これらのうち、銅、ニッケル、ニッケル−リン合金が好ましい。

図４では、ロール部材に直接工具を圧し付けて、微細な凹凸形状を形成させているが、金型に微細な凹凸形状を形成させ、その金型の上に電鋳などで金属版を作製し、金属版を金型から引き剥がし、その金属版をロール部材周面に貼り付ける方法で、転写ロールを作製してもよい。

上記の方法などで得られた転写用型又は転写ロールを用いて樹脂フィルム表面に微細な凹凸形状を形成する。図５は、転写ロールで樹脂フィルム３０表面に凹凸形状を形成する工程の一例を示す図である。図５では、転写ロール２０と、樹脂フィルムを挟んで反対側にあるロール２２とで、樹脂フィルム３０を圧し挟み、転写ロール周面の凹凸形状４０を樹脂フィルムに転写している。転写ロールとその反対側にあるロールによる挟み圧力は、好ましくは数ＭＰａ〜数十ＭＰａである。また転写時の温度は、好ましくは樹脂フィルムを構成している樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ〜（Ｔｇ＋１００）℃である。樹脂フィルムと転写ロールとの接触時間は樹脂フィルムの送り速度、すなわちロール回転速度によって調整でき、好ましくは５〜６００秒である。

樹脂フィルム表面に微細な凹凸形状を形成する別の方法としては、転写用型又は転写ロールに感光性透明樹脂を圧しあて、露光して、凹凸形状を転写する方法が挙げられる。具体的には感光性透明樹脂溶液を流延して、溶媒を除去し、次いで前記転写ロールを圧しあてると同時に光を照射して、感光性透明樹脂を硬化させ凹凸形状を固定する方法である。

次に、該凹凸に前記グリッド線形成材料からなる膜を形成し、該膜によって略平行な線状に配置されるグリッド構造を連続的に形成する。前記膜は、略平行な線状に配置されるグリッド構造を形成する形態であれば、特にその形成場所に制限はなく、例えば、図２に示すように凸部の頂面４１及び凹部の底面４２に形成させてもよいし、凸部頂面４１だけ、凹部底面４２だけでもよいし、凸部頂面４１と凸部の片側側面の上半分の面とに形成させてもよい。

前記膜を形成させる方法は特に制限されない。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜プロセスや、マイクログラビア法、スクリーンコート法、ディップコート法、無電解めっき、電解めっき等のウェットプロセスによる各種コーティング法が挙げられる。

図６は連続スパッタリング装置の一例を示す図である。この装置では金属を用いてグリッド線になる膜を形成している。
図６の装置５００は、巻き出しロ−ル５０１に前記ナノオーダー凹凸形状を形成させた樹脂フィルムを装填でき、タ−ゲット５０６に蒸着しようとする金属を装填できるようになった直流マグネトロンスパッタリング装置である。真空室を真空にして、巻き出しロール５０１からフィルムを巻き出し、ガイドロール５０２−１，５０２−２を経て、清浄な成膜ロ−ル５０３にフィルムを巻きつけ、タ−ゲット５０６からのスパッタリングにより、フィルム表面に金属膜を形成させる。金属膜を形成させたフィルムは、ガイドロール５０２−３、５０２−４を経て巻き取りロ−ル５０４に巻き取られる。なお、５１０−１及び５１０−２は防着板であり、蒸着膜が付着するのを防止する板である。

金属をスパッタリングや蒸着するときの方向とフィルムに形成された凹凸形状の方向とを傾けることによって、金属膜が形成される部分と金属膜が形成されない部分とができる。例えば、図２のような凹凸形状が形成された樹脂フィルムにおいて、樹脂フィルム法線方向からスパッタリング等を行うと凸部頂面４１と凹部底面４２に金属膜が形成されるが、凸部側面には金属膜が形成されない。また同じ樹脂フィルムで、凹凸形状長手方向に直角な方向から斜めにスパッタリング等を行うと、凸部頂面４１と凸部の片側面の上半分の面に金属膜が形成されるが、凹部底面４２、凸部の片側面の下半分及びもう一方の片側面には金属膜が形成されない。このようなスパッタリングにより飛来する金属の直線性と、凹凸形状とを利用して、格子状に分布する構造を容易に得ることができる。

本発明では、さらに、グリッド線の防食、形状維持のために、表裏面のうち少なくとも一方の面に、透明保護層を積層することが好ましい。透明保護層は、その目的に応じて、グリッド偏光フィルムの片面（グリッド線が形成されている面でも、グリッド線が形成されていない面でもよい）のみに形成してもよいし、両面に形成してもよい。ここで、表裏面とは、グリッド線が形成されている面やグリッド線が形成されている面と反対側の面のことを意味する。透明保護層は光を透過できるものであれば特に限定は無く、例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート等のセルロースエステル類、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル等からなる透明フィルム、ウレタン、アクリル等からなる有機膜、オルガノアルコキシシラン、無機微粒子分散アクリル等からなる有機・無機複合膜、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化ケイ素等からなる無機膜等が挙げられる。

透明保護層を積層する手法は特に限定は無いが、例えば、長尺グリッド偏光フィルムと透明保護フィルムを貼りあわせて積層する方法、透明保護層を形成する組成物を含有するコーティング剤を長尺グリッド偏光フィルムに塗布し、乾燥することにより透明保護層を積層する方法、前記手法により長尺グリッド偏光フィルムにコーティング層を形成し、さらに熱又は光により硬化する方法、長尺グリッド偏光フィルムに真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法方式等の手法により透明保護層を積層する方法等が挙げられる。

本発明の光学積層体は、前記グリッド偏光フィルムと、他の偏光光学フィルムとを積層してなるものである。他の偏光光学フィルムとしては、吸収型偏光フィルム、位相差フィルム、偏光回折フィルムなどが挙げられる。特に他の偏光光学フィルムが吸収型偏光フィルムであることが好ましい。
吸収型偏光フィルムは、直角に交わる二つの直線偏光の一方を透過し、他方を吸収するものであり、例えばポリビニルアルコールフィルムやエチレン酢酸ビニル部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムにヨウ素や二色性染料などの二色性物質を吸着させて一軸延伸させたもの、前記親水性高分子フィルムを一軸延伸して二色性物質を吸着させたもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン配向フィルムなどが挙げられる。吸収型偏光フィルムの厚さは、通常５〜８０μｍである。

本発明の光学積層体を得るための好適な製造方法は、ロール状に巻かれた前記の長尺のグリッド偏光フィルム及びロール状に巻かれた他の長尺の偏光光学フィルムを同時にロールから巻き出しながら、該グリッド偏光フィルムと該他の偏光光学フィルムとを密着させることを含む方法である。グリッド偏光フィルムと他の偏光光学フィルムとの密着面には接着剤を介在させることができる。グリッド偏光フィルムと他の偏光光学フィルムとを密着させる方法としては、二本の平行に並べられたロールのニップにグリッド偏光フィルムと他の偏光光学フィルムとを一緒に通圧し挟む方法が挙げられる。

本発明の液晶表示装置は、前記のグリッド偏光フィルム又は積層体を備えるものである。液晶表示装置は、偏光透過軸を電圧の調整で変化させることができる液晶セルと、それを挟むように配置される吸収型偏光フィルムとで構成される。そして、この液晶セルに光を送りこむために、表示面の裏側に、透過型液晶表示装置ではバックライト装置が、反射型液晶表示装置では反射板が備えられる。

本発明のグリッド偏光フィルム及びこのグリッド偏光フィルムを積層した積層体は、直交する直線偏光のうちの一方を透過し、他方を反射する性質を持っている。透過型液晶表示装置において、このグリッド偏光フィルム又は積層体をバックライト装置と液晶セルとの間に配置すると、バックライト装置で発光した光が本発明のグリッド偏光フィルムによって、二つの直線偏光に分離され、一方の直線偏光は液晶セルの方向へ、他方の直線偏光はバックライト装置の方向へ戻る。バックライト装置には反射板が通常備わっており、バックライト装置の方向へ戻った直線偏光は、その反射板により反射され、再びグリッド偏光フィルムに戻ってくる。戻ってきた光はグリッド偏光フィルムで再度二つの偏光に分離される。これを繰り返すことでバックライト装置で発光した光が有効に利用されることになる。反射型液晶表示装置においても、同様の原理によって、液層パネルを透過して視認される光の量を多くすることができる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。また、部及び％は、特に記載のない限り重量基準である。
実施例１
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（セイコーインスツルメンツ（株）、ＳＭＩ３０５０）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０．１μｍ、深さ０．１μｍの溝をピッチ０．２μｍで彫り込み、幅０．１μｍ、高さ０．１μｍの直線状の突起１，０００本をピッチ０．２μｍで形成してなる切削工具を作製した。

直径２００ｍｍで長さ１５０ｍｍの円筒形状ステンレス鋼ＳＵＳ４３０の周面全面に、厚さ１００μｍのニッケル−リン無電解メッキを施し、次いで、先に作製した直線状突起を形成した切削工具と、精密円筒研削盤（スチューダ社、精密円筒研削機Ｓ３０−１）を用いて、ニッケル−リン無電解メッキ面に、円筒の周方向に平行な方向に幅０．１μｍ、高さ０．１μｍ、ピッチ０．２μｍの直線状の突起を切削加工することにより、転写ロールを得た。なお、集束イオンビーム加工による切削工具の作製と、ニッケル−リン無電解メッキ面の切削加工は、温度２０．０±０．２℃、振動制御システム（（株）昭和サイエンス）により０．５Ｈｚ以上の振動の変位が１０μｍ以下に管理された恒温低振動室内で行った。

トリシクロ［４．３．０．１^２，５］デカ−３，７−ジエン（ジシクロペンタジエン、以下「ＤＣＰ」と略記する。）、７，８−ベンゾトリシクロ［４．４．０．１^２，５．１^７，１０］デカ−３−エン（メタノテトラヒドロフルオレン、以下、「ＭＴＦ」と略記する。）、及びテトラシクロ［４．４．０．１^２，５．１^７，１０］ドデカ−３−エン（テトラシクロドデセン、以下、「ＴＣＤ」と略記する。）の混合物４０／３５／２５（重量比）を、公知の方法により開環重合し、次いで水素化してＤＣＰ／ＭＴＦ／ＴＣＤ開環重合体水素化物を得た。得られたこの水素化物中の各ノルボルネン系単量体の共重合比率を、重合後の溶液中の残留ノルボルネン類の組成（ガスクロマトグラフィー法による）から計算したところ、ＤＣＰ／ＭＴＦ／ＴＣＤ＝４０／３５／２５でほぼ仕込み組成に等しかった。この水素化物の重量平均分子量（Ｍｗ）は３５，０００、分子量分布は２．１、水素化率は９９．９％、ガラス転移温度Ｔｇは１３４℃であった。

前記開環重合体水素化物を６５ｍｍφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するＴダイ式フィルム溶融押出成形機を使用し、溶融樹脂温度２４０℃、厚さ１００μｍのフィルムを押出成形して、基材フィルムＡを得た。基材フィルムＡの波長５５０ｎｍでの平均レターデーションは４．５ｎｍ、幅方向及び長手方向におけるレターデーションのばらつきは±１．５ｎｍ、光軸ばらつきは±７°であった。

直径７０ｍｍのゴム製ロールからなるニップロール及び上記転写ロールを使用した転写装置を用い、転写ロールの表面温度１６０℃、ニップロールの表面温度１００℃、フィルムの搬送テンションを０．１ｋｇｆ／ｍｍ^２、ニップ圧が０．５ｋｇｆ／ｍｍの条件で厚さ１００μｍの基材フィルムＡの表面上に転写ロール表面の形状を転写することにより、フィルムの流れ方向と平行に幅０．１μｍ、高さ０．１μｍ、ピッチ０．２μｍの直線状の形状を有するフィルムを作製した。そして引き続き連続的に突起面上にアルミニウムを法線方向から真空蒸着することによりフィルム表面にグリッド線を形成した。さらに連続的に、トリアセチルセルロースからなる保護フィルムをウレタン系接着剤でグリッド線形成側に重ね、加圧ローラーのニップに供給し圧着して連続的に貼り合せることにより、長尺のグリッド偏光フィルムを得た。得られたグリッド偏光フィルムをロール状に巻き取った。結果を表１に示す。

実施例２
基材フィルムＡに代えて、キャスト法にて作製したポリカーボネート［帝人化成（株）、パンライトＫ−１３００Ｙ］製の基材フィルムＢを用いたほかは実施例１と同様にしてグリッド偏光フィルムを得た。なお、基材フィルムＢの波長５５０ｎｍでの平均レターデーションは８ｎｍ、幅方向及び長手方向におけるレターデーションのばらつきは±２ｎｍ、光軸のばらつきは±８°であった。結果を表１に示す。

比較例１
基材フィルムＡに代えて、溶融押出法にて作製したポリカーボネート［帝人化成（株）、パンライトＫ−１３００Ｙ］製の基材フィルムＣを用いたほかは実施例１と同様にしてグリッド偏光フィルムを得た。基材フィルムＣの波長５５０ｎｍでも平均レターデーションは１１ｎｍ、幅方向及び長手方向におけるレターデーションのばらつきは±１２ｎｍ、光軸のばらつきは±１４°であった。結果を表１に示す。

比較例２
窒素雰囲気下に、脱水したシクロヘキサン５００部、１−ヘキセン０．８２部、ジブチルエーテル０．１５部及びトリイソブチルアルミニウム０．３０部を反応器に入れ、室温で混合した。４５℃に加温し、その温度を保持して、８−メチル−テトラシクロ〔４．４．０．１^２，５．１^７，１０〕ドデカ−３−エン（以下、「ＭＴＣＤ」と略記する。）１００部及び六塩化タングステン（０．７％トルエン溶液）４０部を、２時間に亘り連続的に添加して重合した。得られた重合溶液にブチルグリシジルエーテル１．０６部及びイソプロピルアルコール０．５２部を加えて重合触媒を不活性化し、重合反応を停止させて、開環重合体を含有する重合反応溶液を得た。

次いで、開環重合体を含有する重合反応溶液１００部に、シクロヘキサン２７０部を加え、さらに水素化触媒として、ニッケル−アルミナ触媒（日揮化学社製）５部を加え、水素により５ＭＰａに加圧して、撹拌しながら２００℃まで加温し、４時間、反応させることにより、ＭＴＣＤ開環重合体水素化物を２０％含有する反応溶液を得た。得られた反応溶液をろ過して水素化触媒を除去した。酸化防止剤（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガノックス１０１０）を、ＭＴＣＤ開環重合体水素化物１００部に対して０．１部になるように添加、溶解させた。続いて、円筒型濃縮乾燥機（日立製作所製）を用い、２７０℃、１ｋＰａ以下で、シクロヘキサン及びその他の揮発成分を除去しつつ、ＭＴＣＤ開環重合体水素化物を溶融状態で押出機からストランド状に押出し、冷却し、ペレット化した。ＭＴＣＤ開環重合体水素化物の重量平均分子量は４０，０００、水素化率は９９．９％、ガラス転移点は１４８℃であった。

前記ＭＴＣＤ開環重合体水素化物１００部に、無水マレイン酸３０部、ジクミルパーオキシド１０部及びｔｅｒｔ−ブチルベンゼン３００部を混合し、オートクレーブ中で１３５℃、６時間、反応させた。反応液を多量のイソプロピルアルコール中に注ぎ、固形分を析出させ、ろ過して、樹脂を得た。

この樹脂を１００℃、０．１ｋＰａ以下で４８時間、乾燥して、無水マレイン酸変性ＭＴＣＤ開環重合体水素化物を得た。この無水マレイン酸変性ＭＴＣＤ開環重合体水素化物の重量平均分子量は６５，５００、ガラス転移点は１４３℃、１Ｈ−ＮＭＲで測定した無水マレイン酸変性量は１．０ｍｍｏｌ／ｇであった。
無水マレイン酸変性ＭＴＣＤ開環重合体水素化物をキャスト法で成形してフィルムＤを作製した。フィルムＡに代えてフィルムＤを用いたほかは実施例１と同様にしてグリッド偏光フィルムを得た。基材フィルムＤの波長５５０ｎｍでの平均レターデーションは８．１ｎｍ、幅方向及び長手方向におけるレターデーションのばらつきは±６．０ｎｍ、光軸のばらつきは±１６．８°であった。結果を表１に示す。

（評価方法）
本実施例における評価は、以下の方法によって行った
（１）フィルムの幅方向及び長手方向におけるレターデーション・光軸及びそのばらつき
樹脂フィルムを幅方向の全幅に対して等間隔に５点、及び長手方向に１００ｍｍ間隔で５点を測定点として選択した。その測定点が中心になるように、樹脂フィルムから矩形片を切り出した。自動複屈折計（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ２１―ＡＤＨ）を用いて、切り出した矩形片の中心（測定点）のレターデーション値及び光軸を測定した。レターデーション値のばらつきは、レターデーションの測定値の平均との差から求めた。光軸のばらつきは、光軸の測定値の平均を光軸方向０°とし、それとの角度差から求めた。なお、測定波長は５５０ｎｍとした。

（２）フィルムの線膨張率
樹脂フィルムから５０ｍｍ×５０ｍｍの矩形片を打ち抜いた。矩形片の辺の長さを測定した。矩形片を温度６０℃、相対湿度９０％の環境下に５００時間放置した。５００時間放置した矩形片の辺の長さを測定し、高温高湿環境に放置前後の長さ変化から、線膨張率を下記の式に倣って計算した。
線膨張率（％）＝｜（高温高湿環境放置後の長さ）−（高温高湿環境放置前の長さ）｜
／（高温高湿環境放置前の長さ）×１００

（３）表示性能
グリッド偏光フィルムの上に、グリッド偏光フィルムの透過軸に偏光板の透過軸が平行になるよう偏光板を重ね置き、さらに視野角拡大フィルム（商品名：ＷＶフィルム、富士写真フィルム社製）、透過型のＴＮ液晶表示フィルム、偏光板を重ね置いた。これらを矩形の外枠で抑え、一体にし、パネルを作製した。
入射端面側に冷陰極管が配置され、かつ裏面側に光反射シートが設けられた導光板の出射面側に、光拡散シートを備えたバックライト装置の上に、上記パネルを重ね置いて、液晶表示装置を得た。
得られた液晶表示装置の正面輝度を輝度計（商品名：ＢＭ−７、トプコン社製）を用いて測定した。また、背景を黒表示及び青表示にさせたときの、正面方向からの色ムラと輝度ムラを目視により観察した。

（４）高温高湿試験
前記（３）表示性能を測定した後、液晶表示装置からパネルを取り外した。取り外したパネルを、温度６０℃、相対湿度９０％の環境下に５００時間放置し、次いで常温常湿環境下に２４時間放置した。パネルを再びバックライト装置の上に重ね置いて、液晶表示装置を組み直した。背景を黒表示及び青表示させ、正面方向からの色ムラと輝度ムラを目視により観察した。

本発明のグリッド偏光フィルムのナノサイズ凹凸形状の一例を示す図である。 図１のナノサイズ凹凸形状の拡大図である。 本発明の製法に用いる転写ロールを製造するために用いられる研削工具の一例を示す図である。 研削工具を用いてロールの周面にナノオーダーの凹凸形状を形成する方法の一例を示す図である。 転写ロールで樹脂フィルム表面に凹凸形状を形成する工程の一例を示す図である。 連続スパッタリング装置の一例を示す図である。 切削工具の先端構造の一例を示す図である。 本発明のグリッド偏光フィルムの一例を示す図である。

符号の説明

１：グリッド線
２、３０：樹脂フィルム（基材）
２１、４０：凹凸形状
４１：凸部頂面
４２：凹部底面
１０：工具
１１：直線状の突起
２０、２２：ロール部材，転写ロール
５００：連続スパッタリング装置
５０１：巻き出しロール
５０２−１、５０２−２、５０２−３、５０２−４：ガイドロール
５０３：成膜ロール
５０４：巻き取りロール
５０６：ターゲット
５１０−１、５１０−２：防着板

Claims (7)

1. 波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において±１０ｎｍ以内であり、且つ光軸のばらつきが±１５°以内である樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの表面及び／又は内部に、互いに略平行に配置される複数のグリッド線とを有する、グリッド偏光フィルム。
2. 樹脂フィルムは、温度６０℃及び相対湿度９０％の環境下に５００時間放置したときのフィルムの線膨張率が０．０３％以下である請求項１に記載のグリッド偏光フィルム。
3. 樹脂フィルムが、脂環式構造含有重合体のフィルムである請求項１〜２のいずれかに記載のグリッド偏光フィルム。
4. 表裏面のうち少なくとも一方の面に、さらに透明保護層が積層されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のグリッド偏光フィルム。
5. 請求項３または４に記載のグリッド偏光フィルムとその他の偏光光学フィルムとが積層されてなる光学積層体。
6. 他の偏光光学フィルムが、吸収型偏光フィルムである請求項５記載の光学積層体。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載のグリッド偏光フィルム又は請求項５〜６のいずれかに記載の光学積層体を含む液晶表示装置。

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