JP2007163519A - Method of manufacturing grid polarizing film, grid polarizing film and liquid crystal display device - Google Patents

Method of manufacturing grid polarizing film, grid polarizing film and liquid crystal display device Download PDF

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Mitsugi Uejima
貢 上島
Toshihide Murakami
俊秀 村上
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a grid polarizing film which is excellent in polarization separating performance and has a high light transmittance through efficient, inexpensive and convenient processes. <P>SOLUTION: The grid polarizing film is obtained by; forming an alignment film on a substrate; applying a block copolymer made by connecting at least two polymer block chains incompatible to each other to form a resin layer in which phase separation structures of lamella type or cylinder type in the copolymer are arranged side by side in one direction; and forming a Z-layer comprising material Z in which the absolute value of difference between a real part n and an imaginary part κ of a complex refractive index (N=n-iκ) is at least 1.0 on the resin layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信、光記録、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の製造方法に関し、詳細には、効率的で、且つ簡便な工程で、偏光分離性能に優れ、高光線透過率を有するグリッド偏光フィルムを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a grid polarizing film used in optical communications, optical recording, sensors, image display devices, and the like, and in particular, it is excellent in polarization separation performance and high light efficiency in an efficient and simple process. The present invention relates to a method for producing a grid polarizing film having transmittance.

反射型偏光子の一種としてグリッド偏光子が知られている。これは、多数の線状金属を一定の周期で平行に配列したグリッド構造をもつ光部品である。このグリッド偏光子は、グリッド構造周期が入射光の波長より短い場合に、グリッド構造の線状金属に平行な偏光成分を反射し、垂直な偏光成分を透過するため、単一偏光を作りだす偏光子として機能する。このグリッド偏光子は、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。   A grid polarizer is known as a kind of reflective polarizer. This is an optical component having a grid structure in which a large number of linear metals are arranged in parallel at a constant period. This grid polarizer creates a single polarization because it reflects the polarized light component parallel to the grid metal and transmits the perpendicular polarized light component when the grid structure period is shorter than the wavelength of the incident light. Function as. It has been proposed that this grid polarizer is used as an optical component of an isolator in optical communication, and as a component for increasing light utilization and improving luminance in a liquid crystal display device.

樹脂フィルム基材上にグリッド構造を形成した、グリッド偏光フィルムの製法が種々提案されている。
例えば、特許文献1には、透明で柔軟な基板上に金属膜を形成し、金属膜の融点以下で基板と金属膜とを延伸することにより、延伸方向に直交する方向に金属膜の割れを発生させ、異方的な形状を有する金属部分と誘電体部分とからなる構造を形成するグリッド型偏光光学素子の製造方法が開示されている。
Various methods for producing a grid polarizing film in which a grid structure is formed on a resin film substrate have been proposed.
For example, in Patent Document 1, a metal film is formed on a transparent and flexible substrate, and the substrate and the metal film are stretched below the melting point of the metal film, thereby cracking the metal film in a direction perpendicular to the stretching direction. A method of manufacturing a grid-type polarizing optical element that is generated and forms a structure composed of a metal part having a anisotropic shape and a dielectric part is disclosed.

また、特許文献2には、結晶部及び非晶部が交互に連なる高次構造を有するフィルム、又はガラス転移温度が異なる二種の相が延伸方向に交互に連なる高次構造を有するフィルム、の片面又は両面の全面に、導電性薄膜を形成して複合膜を得、その複合膜を延伸し、熱固定することによって、異方的な導電性部分と高分子誘電体部分からなる構造を形成する、偏光光学素子の製造方法が開示されている。   Patent Document 2 describes a film having a higher order structure in which crystal parts and amorphous parts are alternately connected, or a film having a higher order structure in which two phases having different glass transition temperatures are alternately connected in the stretching direction. Forming a composite film by forming a conductive thin film on one or both sides, stretching the composite film, and heat-fixing it to form a structure consisting of anisotropic conductive portions and polymer dielectric portions A method of manufacturing a polarizing optical element is disclosed.

特開2001−74935号公報JP 2001-74935 A 特開2005−148416号公報JP 2005-148416 A

本発明者の検討によると、特許文献1に開示されている製造方法で得られる、偏光光学素子は、金属薄膜のひび割れに規則性が無く、基板から金属薄膜が剥がれ落ちることがあった。そのため、偏光分離性能を十分に発揮する偏光光学素子を得ることが困難であった。また、特許文献2に開示されている製法で得られる偏光光学素子は、光線透過率が低く、液晶表示装置などのような高輝度の要求に十分に応えることが困難であった。
本発明の目的は、効率的で、且つ簡便な工程で、偏光分離性能に優れた、高光線透過率を有するグリッド偏光フィルムを製造する方法を提供することにある。
According to the study of the present inventor, the polarizing optical element obtained by the manufacturing method disclosed in Patent Document 1 has no regularity in the cracks of the metal thin film, and the metal thin film sometimes peels off from the substrate. For this reason, it has been difficult to obtain a polarizing optical element that sufficiently exhibits polarization separation performance. In addition, the polarizing optical element obtained by the manufacturing method disclosed in Patent Document 2 has low light transmittance, and it has been difficult to sufficiently meet the demand for high luminance such as liquid crystal display devices.
The objective of this invention is providing the method of manufacturing the grid polarizing film which has the high light transmittance which was excellent in polarization | polarized-light separation performance by an efficient and simple process.

本発明者は、結晶部及び非晶部が交互に連なる高次構造を有するフィルム又はガラス転移温度が異なる二種の相が延伸方向に交互に連なる高次構造を有するフィルムを用いた場合、亀裂を比較的規則的に発生させるためには適しているが、樹脂の構造欠陥により光が散乱するため、フィルム自身の光線透過率が低いことに気づいた。
そこで、本発明者は、2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んている樹脂層の上に複素屈折率(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Zを含んでなるZ層を形成すると、材料Zからなる層が面内で一方向に並んでいるラメラ型又はシリンダ型の相分離構造の一方の相の上にだけ形成され、その結果、延伸することなしに、微細なグリッド構造を形成できることを見出し、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。
When the present inventors used a film having a higher-order structure in which crystal parts and amorphous parts are alternately connected, or a film having a higher-order structure in which two phases having different glass transition temperatures are alternately connected in the stretching direction, cracks occurred. Although it is suitable for relatively regular generation of light, it has been noticed that the light transmittance of the film itself is low because light is scattered by structural defects of the resin.
Therefore, the present inventor has developed a resin in which a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by bonding two or more mutually incompatible polymer block chains is aligned in one plane in a plane. When a Z layer including a material Z having a difference between the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index (N = n−iκ) is 1.0 or more is formed on the layer, the layer made of the material Z Is formed only on one phase of a lamellar or cylindrical phase separation structure aligned in one direction in the plane, and as a result, a fine grid structure can be formed without stretching. The present invention has been completed based on the findings.

かくして本発明によれば、
(1)2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んている樹脂層を形成し、
該樹脂層の上に複素屈折率(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Zを含んでなるZ層を形成することを含むグリッド偏光フィルムの製造方法。
(2)前記ブロック共重合体は、式1で表される各高分子ブロック鎖のドライエッチング耐性ERの差が0.1以上である高分子ブロック鎖を含むものであり、
式(1): ER=N/(Nc−No)
(式中、Nは高分子ブロック鎖のセグメント(モノマー単位に相当)当たりの原子の総数、Ncは炭素原子数、Noは酸素原子数を示す。)
前記樹脂層をドライエッチング処理する工程をさらに含む、前記(1)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(3)前記ブロック共重合体は、前記高分子ブロック鎖の少なくとも一つが、エネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むものであり、
前記樹脂層をエネルギー線照射処理する工程をさらに含む、前記(1)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(4)前記ブロック共重合体は、高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖であり、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖であり、
前記樹脂層を熱分解性高分子ブロック鎖の分解温度以上で熱処理Bする工程をさらに含む、前記(1)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(5)樹脂層が基材の上に形成されたものである前記(1)〜(4)のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(6)基材と樹脂層との間に構造周期を有する下地層を形成することを含む前記(5)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
Thus, according to the present invention,
(1) A resin layer is formed in which a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer obtained by bonding two or more mutually incompatible polymer block chains is aligned in one plane in a plane. ,
A grid including forming a Z layer including a material Z having an absolute value of a difference between a real part n and an imaginary part κ of a complex refractive index (N = n−iκ) of 1.0 or more on the resin layer. A method for producing a polarizing film.
(2) The block copolymer includes a polymer block chain in which a difference in dry etching resistance ER of each polymer block chain represented by Formula 1 is 0.1 or more,
Formula (1): ER = N / (Nc-No)
(In the formula, N represents the total number of atoms per segment (corresponding to the monomer unit) of the polymer block chain, Nc represents the number of carbon atoms, and No represents the number of oxygen atoms.)
The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (1) which further includes the process of dry-etching the said resin layer.
(3) The block copolymer includes a degradable polymer block chain in which at least one of the polymer block chains is decomposed by irradiation with energy rays.
The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (1) which further includes the process of irradiating an energy ray to the said resin layer.
(4) In the block copolymer, at least one of the polymer block chains is a heat-resistant polymer block chain, and at least one of the rest is a thermally decomposable polymer block chain,
The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (1) which further includes the process of heat-processing B the said resin layer above the decomposition temperature of a thermally decomposable polymer block chain.
(5) The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of said (1)-(4) whose resin layer is formed on a base material.
(6) The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (5) including forming the base layer which has a structural period between a base material and a resin layer.

(7)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Zを含んでなるZ層を基材の上に形成し、
該Z層の上に、2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んでいる樹脂層を形成し、
前記樹脂層を処理し、さらにZ層をエッチング処理することを含むグリッド偏光フィルムの製造方法。
(8)前記ブロック共重合体は、式1で表される各高分子ブロック鎖のドライエッチング耐性ERの差が0.1以上である高分子ブロック鎖を含むものであり、
式(1): ER=N/(Nc−No)
(式中、Nは高分子ブロック鎖のセグメント(モノマー単位に相当)当たりの原子の総数、Ncは炭素原子数、Noは酸素原子数を示す。)
前記樹脂層の処理がドライエッチング処理である、前記(7)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(9)前記ブロック共重合体は、前記高分子ブロック鎖の少なくとも一つがエネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むものであり、
前記樹脂層の処理がエネルギー線照射処理である、前記(7)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(10)前記ブロック共重合体は、高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖であり、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖であり、
前記樹脂層の処理が熱分解性高分子ブロック鎖の分解温度以上での熱処理Bである、前記(7)に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(11)Z層と樹脂層との間に構造周期を有する下地層を形成することを含む前記(7)〜(10)のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(7) forming a Z layer comprising a material Z having an absolute value of the difference between the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index (N = n−iκ) of 1.0 or more on the substrate;
A resin in which a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by bonding two or more incompatible polymer block chains on the Z layer is aligned in one direction in a plane. Forming a layer,
A method for producing a grid polarizing film, comprising: treating the resin layer; and etching the Z layer.
(8) The block copolymer includes a polymer block chain in which the difference in dry etching resistance ER of each polymer block chain represented by Formula 1 is 0.1 or more,
Formula (1): ER = N / (Nc-No)
(In the formula, N represents the total number of atoms per segment (corresponding to the monomer unit) of the polymer block chain, Nc represents the number of carbon atoms, and No represents the number of oxygen atoms.)
The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (7) whose process of the said resin layer is a dry etching process.
(9) The block copolymer includes a degradable polymer block chain in which at least one of the polymer block chains is decomposed by irradiation with energy rays.
The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (7) whose process of the said resin layer is an energy ray irradiation process.
(10) In the block copolymer, at least one of the polymer block chains is a heat-resistant polymer block chain, and at least one of the rest is a thermally decomposable polymer block chain,
The manufacturing method of the grid polarizing film as described in said (7) whose process of the said resin layer is the heat processing B above the decomposition temperature of a thermally decomposable polymer block chain.
(11) The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of said (7)-(10) including forming the base layer which has a structural period between Z layer and a resin layer.

(12)各高分子ブロック鎖のガラス転移温度のうちで最も高いガラス転移温度以上で且つ各高分子ブロック鎖の熱分解温度のうちで最も低い熱分解温度以下での温度で樹脂層を熱処理Aすることをさらに含む前記(1)〜(11)のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(13)材料Zが金属である、前記(1)〜(12)のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(14)長尺状のものである、前記(1)〜(13)のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
(12) A heat treatment of the resin layer at a temperature not lower than the highest glass transition temperature among the glass transition temperatures of each polymer block chain and not higher than the lowest pyrolysis temperature among the thermal decomposition temperatures of each polymer block chain A The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of said (1)-(11) further including doing.
(13) The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of said (1)-(12) whose material Z is a metal.
(14) The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of said (1)-(13) which is a long thing.

また、本発明によれば、
(15)前記(1)〜(14)のいずれかに記載の製造方法で得られたグリッド偏光フィルム。
(16)前記(14)に記載の製造方法で得られ、且つ偏光透過軸が幅方向と略平行であるグリッド偏光フィルムが提供され、
さらに、本発明によれば、
(17)前記(15)又は(16)に記載のグリッド偏光フィルムを備える液晶表示装置が提供される。
Moreover, according to the present invention,
(15) A grid polarizing film obtained by the production method according to any one of (1) to (14).
(16) A grid polarizing film obtained by the production method according to (14) and having a polarization transmission axis substantially parallel to the width direction is provided.
Furthermore, according to the present invention,
(17) A liquid crystal display device comprising the grid polarizing film according to (15) or (16) is provided.

本発明のグリッド偏光フィルムの製造方法は、従来の樹脂成形法と、金属膜等の製膜法を所定の条件で組み合わせたものであり、効率的で、簡便に行うことができる。そして、本発明の製造方法で得られるグリッド偏光フィルムは、光線透過率が高く、且つ自然光を、二種の直線偏光に分離し、一方を反射し、もう一方を透過させることができる。さらに、十分なフレキシビリティーと強度を有するので、グリッド偏光フィルムを液晶表示装置等に取り付ける際の取り扱いが楽である。また、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、バックライトからの出光を有効利用でき、表示画面の輝度を向上させることができる。   The manufacturing method of the grid polarizing film of this invention combines the conventional resin molding method and film forming methods, such as a metal film, on predetermined conditions, and can perform it efficiently and simply. And the grid polarizing film obtained with the manufacturing method of this invention has high light transmittance, can isolate | separate natural light into two types of linearly polarized light, can reflect one side, and can permeate | transmit another side. Furthermore, since it has sufficient flexibility and strength, it is easy to handle when attaching the grid polarizing film to a liquid crystal display device or the like. Further, when the grid polarizing film of the present invention is disposed between the liquid crystal cell of the liquid crystal display device and the backlight device, the light emitted from the backlight can be used effectively and the luminance of the display screen can be improved.

(第一製造方法)
本発明のグリッド偏光フィルムの第一の製造方法は、2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んでいる樹脂層を形成し、該樹脂層の上に複素屈折率(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Zを含んでなるZ層を形成することを含むものである。
(First manufacturing method)
In the first method for producing a grid polarizing film of the present invention, a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by bonding two or more mutually incompatible polymer block chains is in-plane. A resin layer arranged in one direction is formed, and a material Z in which the absolute value of the difference between the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index (N = n−iκ) is 1.0 or more is formed on the resin layer. Forming a Z layer comprising the same.

本発明の第一の製造方法では、まず、2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んでいる樹脂層を形成する。
該樹脂層を形成するために用いるブロック共重合体は2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖が結合してなるものである。殆どの高分子ブロック鎖は、混合によるエントロピーの変化が小さくなるため、高分子ブロック鎖同士は互いに溶け合わず、結果として互いに非相溶な状態となる。2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合したブロック共重合体の場合、ブロック共重合体を構成している高分子ブロック鎖は互いに非相溶であるため相分離しようとするが、共有結合で互いに結び付いているので巨視的に相分離することができず、その結果数nmから数百nm程度の周期構造体(相分離構造)を形成する。最も単純なAB型二元ブロック共重合体の相分離構造の形態は高分子ブロック鎖の体積分率に依存し、球型、シリンダ型、ジャイロイド型、ラメラ型の相分離構造を形成する。これら相分離構造の中でもシリンダ型、ラメラ型は、3次元的に異方性を有する相分離構造であるため、本発明においてはこれら相分離構造を用いることができる。該ブロック共重合体としては、高分子ブロック鎖の結合形態によって、線状ブロック共重合体、分岐グラフト共重合体、星型グラフト共重合体等が挙げられる。ブロック共重合体は、対応するモノマー成分を、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、リビングラジカル重合などの手法により各ブロックの順番に重合していくことによって得られる。また、ブロック共重合体は、高分子鎖の末端に重合開始基が付加したマクロ開始剤を用いて、他のモノマーを更に重合することによって、又は高分子鎖の末端に反応性基が付加したマクロマー同士を反応させ結合させることによっても得ることができる。さらに、前記の方法などによって合成したブロック共重合体を更に化学的に修飾した樹脂も本発明で用いることができる。
In the first production method of the present invention, first, a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by bonding two or more mutually incompatible polymer block chains is unidirectional in a plane. A resin layer arranged in a row is formed.
The block copolymer used to form the resin layer is formed by bonding two or more incompatible polymer block chains. In most polymer block chains, the change in entropy due to mixing is small, so the polymer block chains do not melt together, resulting in an incompatible state. In the case of a block copolymer in which two or more mutually incompatible polymer block chains are bonded, the polymer block chains constituting the block copolymer are incompatible with each other, so that phase separation is attempted. Since they are connected to each other by covalent bonds, they cannot be macroscopically separated, and as a result, a periodic structure (phase separation structure) of about several nm to several hundred nm is formed. The form of the phase separation structure of the simplest AB type binary block copolymer depends on the volume fraction of the polymer block chain, and forms a spherical, cylindrical, gyroidal, or lamellar phase separation structure. Among these phase separation structures, the cylinder type and lamellar type are three-dimensionally anisotropic phase separation structures, and therefore these phase separation structures can be used in the present invention. Examples of the block copolymer include a linear block copolymer, a branched graft copolymer, and a star graft copolymer, depending on the bonding form of the polymer block chains. The block copolymer is obtained by polymerizing the corresponding monomer components in the order of each block by a technique such as radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, and living radical polymerization. The block copolymer is prepared by further polymerizing another monomer using a macroinitiator having a polymerization initiator added to the end of the polymer chain, or by adding a reactive group to the end of the polymer chain. It can also be obtained by reacting and bonding macromers. Furthermore, a resin obtained by further chemically modifying a block copolymer synthesized by the above-described method can be used in the present invention.

本発明においてブロック共重合体は、ブロック共重合体を構成する互いに非相溶な高分子ブロック鎖間の極性差が大きいものが好ましい。
極性差は溶解性パラメーター差(SP値差)で数値表現することができる。SP値は、分子構造から推算でき、Small、Hoy、Fedorsの理論SP値等多くの推算法が提案されている。この中で、Fedorsの理論SP値は、重合体の密度のパラメーターが不要のため、新規構造のポリマーに対しても有効な計算法である(日本接着協会誌、vol.22、no.10、564−567(1986)等参照)。Fedors推算法では、重合体を構成している原子もしくは極性基などの原子団が有する結合エネルギーおよび分子運動エネルギーΔei、重合体を構成する繰り返し単位の結合エネルギーおよび分子運動エネルギーΣΔei、重合体を構成している原子もしくは極性基などの原子団の占有体積Δvi、重合体を構成する繰り返し単位の占有体積ΣΔviによって、下記式2で理論SP値(単位は(cal/cm1/2である)を求めることができる。
式(2): SP=(ΣΔei/ΣΔvi)1/2
In the present invention, the block copolymer preferably has a large polarity difference between the incompatible polymer block chains constituting the block copolymer.
The polarity difference can be numerically expressed by a solubility parameter difference (SP value difference). The SP value can be estimated from the molecular structure, and many estimation methods such as the theoretical SP values of Small, Hoy, and Fedors have been proposed. Among them, the theoretical SP value of Fedors is an effective calculation method even for a polymer having a new structure because the parameter of the density of the polymer is unnecessary (Japan Adhesion Association Journal, vol. 22, no. 10, 564-567 (1986) etc.). In the Fedors estimation method, the bond energy and molecular kinetic energy Δei possessed by an atomic group such as atoms or polar groups constituting the polymer, the bond energy and molecular kinetic energy ΣΔei of the repeating unit constituting the polymer, and the polymer The theoretical SP value (unit: (cal / cm 3 ) 1/2 in the following equation 2) by the occupied volume Δvi of atomic groups such as atoms or polar groups and the occupied volume ΣΔvi of the repeating unit constituting the polymer ).
Formula (2): SP = (ΣΔei / ΣΔvi) 1/2

例えば、ポリスチレンの理論SP値は14.09(cal/cm1/2、ポリメチルメタクリレートの理論SP値は10.55(cal/cm1/2と推算される。従って、ポリスチレンブロック鎖とポリメチルメタクリレートブロック鎖とからなるブロック共重合体の極性差(SP値差)は、3.54(cal/cm1/2ということになる。 For example, the theoretical SP value of polystyrene is estimated to be 14.09 (cal / cm 3 ) 1/2 , and the theoretical SP value of polymethyl methacrylate is estimated to be 10.55 (cal / cm 3 ) 1/2 . Therefore, the polarity difference (SP value difference) of the block copolymer composed of polystyrene block chains and polymethylmethacrylate block chains is 3.54 (cal / cm 3 ) 1/2 .

本発明においては、SP値差がFedorsの理論SP値で0.5(cal/cm1/2以上となるブロック共重合体を用いることが好ましい。このようなSP値差を持つブロック共重合体は、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Zとの親和性において、重合体ブロック鎖の相間で大きな差が生じるようになり、蒸着等による膜の形成が親和性の高いブロック鎖の相側で選択的に行われるようになる。例えば、ポリスチレンブロック鎖とポリメチルメタクリレートブロック鎖とからなるブロック共重合体に銀を蒸着すると、ポリスチレンブロック鎖の相に選択的に銀が積層される。このような選択的な積層によってラメラ型又はシリンダ型の相分離構造に由来する構造でZ層(上記では銀層)が形成される。 In the present invention, it is preferable to use a block copolymer having an SP value difference of 0.5 (cal / cm 3 ) 1/2 or more in terms of Fedors theoretical SP value. The block copolymer having such an SP value difference has an affinity for a material Z having an absolute value of the difference between the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index (N = n−iκ) of 1.0 or more. A large difference occurs between the phases of the polymer block chains, and film formation by vapor deposition or the like is selectively performed on the phase side of the block chains with high affinity. For example, when silver is deposited on a block copolymer composed of polystyrene block chains and polymethylmethacrylate block chains, silver is selectively laminated on the phase of the polystyrene block chains. By such selective lamination, a Z layer (in the above, a silver layer) is formed with a structure derived from a lamellar or cylindrical phase separation structure.

なお、高分子ブロック鎖の一方に濡れ性を変化させる添加剤を添加することによって、理論SP値差以上に、高分子ブロック鎖間の極性差(濡れ性の差)を大きくすることもできる。   By adding an additive that changes wettability to one of the polymer block chains, the polarity difference (wetability difference) between the polymer block chains can be increased more than the theoretical SP value difference.

本発明で用いるブロック共重合体は、それを構成する2以上の非相溶な重合体ブロック鎖間で、物理的耐性に差があることが好ましい。重合体ブロック鎖間で物理的耐性に差があると、例えば、光、熱などに対する耐性の弱い重合体ブロック鎖が分解されて、その部分のみが樹脂層から取り除かれ、耐性の強い重合体ブロック鎖だけが樹脂層に残り、微細な凹凸形状が形成できる。   The block copolymer used in the present invention preferably has a difference in physical resistance between two or more incompatible polymer block chains constituting the block copolymer. If there is a difference in physical resistance between polymer block chains, for example, the polymer block chain having low resistance to light, heat, etc. will be decomposed, and only that part will be removed from the resin layer, resulting in a polymer block with high resistance. Only the chain remains in the resin layer, and a fine uneven shape can be formed.

物理的耐性に差があるブロック共重合体としては、1)ドライエッチング速度が他の高分子ブロック鎖に比べて大きい高分子ブロック鎖を含むもの、2)高分子ブロック鎖の一方がエネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むもの、3)高分子ブロック鎖として耐熱性高分子ブロック鎖及び熱分解性高分子ブロック鎖を含むものなどがある。   Block copolymers with different physical resistances include 1) those containing polymer block chains that have a higher dry etching rate than other polymer block chains, and 2) one of the polymer block chains has energy rays. There are those containing a degradable polymer block chain whose main chain is decomposed by irradiation, and 3) those containing a heat-resistant polymer block chain and a thermally decomposable polymer block chain as the polymer block chain.

1)ドライエッチング速度が他の高分子ブロック鎖に比べて大きい高分子ブロック鎖を含むブロック共重合体
ドライエッチング速度が他の高分子ブロック鎖に比べて大きい高分子ブロック鎖を含むブロック共重合体からなる樹脂層をドライエッチング処理すると、ラメラ型又はシリンダ型の相分離構造に由来した微細な凹凸形状を形成させることができる。
1) A block copolymer containing a polymer block chain having a higher dry etching rate than other polymer block chains A block copolymer containing a polymer block chain having a higher dry etching rate than other polymer block chains When the resin layer made of is dry-etched, a fine concavo-convex shape derived from a lamellar or cylindrical phase separation structure can be formed.

高分子ブロック鎖のドライエッチング耐性ERは式1で表すことができる。
式(1): ER=N/(Nc−No)
ここで、Nは高分子ブロック鎖のセグメント(モノマー単位に相当)当たりの原子の総数、Ncは炭素原子数、Noは酸素原子数である。このパラメーターERが大きいほどドライエッチング速度が大きくなる(ドライエッチング耐性が低下する)ことを示している。
The dry etching resistance ER of the polymer block chain can be expressed by Equation 1.
Formula (1): ER = N / (Nc-No)
Here, N is the total number of atoms per segment (corresponding to a monomer unit) of the polymer block chain, Nc is the number of carbon atoms, and No is the number of oxygen atoms. It is shown that the larger the parameter ER, the higher the dry etching rate (the dry etching resistance decreases).

例えば、ポリスチレンのモノマー単位はCであるから16/(8−0)=2である。ポリイソプレンのモノマー単位はCであるから13/(5−0)=2.6である。ポリメタクリル酸メチルのモノマー単位はCであるから15/(5−2)=5である。したがって、ポリスチレンブロック鎖とポリメチルメタクリレートブロック鎖とからなるブロック共重合体では、ドライエッチング耐性ERの差が3となり、該ブロック共重合体を構成している高分子ブロック鎖はドライエッチング耐性が大きく異なることを示している。ERから判断すると、ポリスチレンブロック鎖に比べ、ポリメチルメタクリレートブロック鎖のドライエッチング速度は大きくなることが予想される。実際に、CFを30sccmの流量で流し、圧力を0.01torrに設定し、進行波150W、反射波30W、の条件でポリスチレンブロック鎖とポリメチルメタクリレートブロック鎖とからなるブロック共重合体をリアクティブイオンエッチング(RIE)すると、ポリメチルメタクリレートブロック鎖はポリスチレンブロック鎖に比べて4±0.3倍程度大きいエッチング速度を示す。 For example, since the monomer unit of polystyrene is C 8 H 8 , 16 / (8-0) = 2. Since the monomer unit of polyisoprene is C 5 H 8 , 13 / (5-0) = 2.6. Since the monomer unit of polymethyl methacrylate is C 2 O 2 H 8 , 15 / (5-2) = 5. Therefore, in a block copolymer composed of polystyrene block chains and polymethylmethacrylate block chains, the difference in dry etching resistance ER is 3, and the polymer block chains constituting the block copolymer have high dry etching resistance. It shows different things. Judging from ER, it is expected that the dry etching rate of the polymethylmethacrylate block chain is higher than that of the polystyrene block chain. Actually, CF 4 was allowed to flow at a flow rate of 30 sccm, the pressure was set to 0.01 torr, and a block copolymer composed of polystyrene block chains and polymethylmethacrylate block chains under the conditions of traveling wave 150 W and reflected wave 30 W was obtained. When active ion etching (RIE) is performed, the polymethylmethacrylate block chain exhibits an etching rate that is about 4 ± 0.3 times greater than the polystyrene block chain.

一般に芳香環を含み二重結合が多いポリマーは相対的に炭素の比率が高くなるため、上記のERが小さくなる。ERからわかるように、ポリマー中の炭素が多い(ERが小さい)ほどドライエッチング耐性は向上し、酸素が多い(ERが大きい)ほどドライエッチング耐性は低下する。このことは、定性的には以下のように説明できる。炭素はラジカルに対する反応性が小さく、化学的に安定である。したがって、炭素が多いポリマーは各種ラジカルと反応しにくく、エッチング耐性が向上する。これに対し、酸素はラジカルに対する反応性が高いため、ポリマー中の酸素が多いとエッチング速度が速くエッチング耐性が低い。さらにポリマー中に酸素が含まれると酸素ラジカルが発生しやすい。このため、例えばCFなどのフッ素系のエッチングガスを用いると、酸素ラジカルの作用によりFラジカルが増殖し、エッチングに関与するラジカルが増加するためエッチング速度が増加する。アクリル系ポリマーは酸素含有率が高く、二重結合が少ないため、ERが大きくなり、エッチングされやすくなる。 In general, a polymer including an aromatic ring and having a large number of double bonds has a relatively high carbon ratio, and thus the ER is reduced. As can be seen from ER, the dry etching resistance improves as the carbon in the polymer increases (smaller ER), and the dry etching resistance decreases as oxygen increases (larger ER). This can be explained qualitatively as follows. Carbon has low reactivity to radicals and is chemically stable. Therefore, a polymer rich in carbon hardly reacts with various radicals, and etching resistance is improved. On the other hand, since oxygen is highly reactive to radicals, if the amount of oxygen in the polymer is large, the etching rate is high and the etching resistance is low. Furthermore, oxygen radicals are easily generated when oxygen is contained in the polymer. For this reason, for example, when a fluorine-based etching gas such as CF 4 is used, the F radicals proliferate due to the action of oxygen radicals, and the number of radicals involved in the etching increases, thereby increasing the etching rate. Acrylic polymers have a high oxygen content and few double bonds, so the ER is large and they are easily etched.

すなわち、前記ブロック共重合体の具体例としては、エッチング耐性のある高分子ブロック鎖として芳香環含有高分子ブロック鎖を、エッチングされやすい高分子ブロック鎖としてはアクリル系高分子ブロック鎖やポリエーテル鎖、あるいはポリシラン鎖を有するブロック共重合体あるいはグラフト共重合体が好適に用いることができる。
芳香環含有高分子ブロック鎖としては、例えばビニルナフタレン、スチレンまたはこれらの誘導体から選択される少なくとも1種のモノマーが重合した高分子ブロック鎖などが、アクリル系高分子ブロック鎖としては、例えばポリアクリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリt−ブチルメタクリレートなどアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸またはこれらの誘導体から選択される少なくとも1種のモノマーが重合した高分子ブロック鎖が用いられる。ポリエーテル鎖としてはポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポリアルキレンオキシド鎖が、またポリシラン鎖としてはポリジブチルシランなどのジアルキルポリシラン誘導体などが用いられる。
That is, specific examples of the block copolymer include an aromatic ring-containing polymer block chain as an etching resistant polymer block chain, and an acrylic polymer block chain or a polyether chain as an easily etched polymer block chain. Alternatively, a block copolymer or a graft copolymer having a polysilane chain can be preferably used.
Examples of the aromatic ring-containing polymer block chain include a polymer block chain obtained by polymerizing at least one monomer selected from vinyl naphthalene, styrene, or a derivative thereof, and examples of the acrylic polymer block chain include polyacrylic polymers. A polymer block chain obtained by polymerizing at least one monomer selected from acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid or derivatives thereof such as acid, polymethyl methacrylate, poly t-butyl methacrylate and the like is used. As the polyether chain, polyalkylene oxide chains such as polyethylene oxide and polypropylene oxide are used, and as the polysilane chain, dialkyl polysilane derivatives such as polydibutylsilane are used.

前記ブロック共重合体における高分子ブロック鎖の組み合わせの具体例としては、ポリスチレン鎖+ポリメチルメタクリレート鎖、ポリスチレン鎖+ポリアクリル酸鎖、ポリスチレン鎖+ポリエチレンオキシド鎖、ポリスチレン鎖+ポリプロピレンオキシド鎖、ポリスチレン鎖+ポリフェニルメチルシラン鎖、ポリスチレン鎖+ポリジブチルシラン鎖、ポリビニルナフタレン鎖+ポリメチルメタクリレート鎖、ポリビニルナフタレン鎖十ポリアクリル酸鎖、ポリビニルナフタレン鎖+ポリエチレンオキシド鎖、ポリビニルナフタレン鎖+ポリプロピレンオキシド鎖、ポリビニルナフタレン鎖+ポリフェニルメチルシラン鎖、ポリビニルナフタレン鎖+ポリジブチルシラン鎖などが挙げられる。   Specific examples of combinations of polymer block chains in the block copolymer include polystyrene chain + polymethyl methacrylate chain, polystyrene chain + polyacrylic acid chain, polystyrene chain + polyethylene oxide chain, polystyrene chain + polypropylene oxide chain, polystyrene chain. + Polyphenylmethylsilane chain, polystyrene chain + polydibutylsilane chain, polyvinyl naphthalene chain + polymethyl methacrylate chain, polyvinyl naphthalene chain + polyacrylic acid chain, polyvinyl naphthalene chain + polyethylene oxide chain, polyvinyl naphthalene chain + polypropylene oxide chain, polyvinyl Examples include naphthalene chain + polyphenylmethylsilane chain, polyvinylnaphthalene chain + polydibutylsilane chain, and the like.

また、ドライエッチングするためのドライエッチングガスとしては、Ar、O、CF、H、C、CHF、CH、CFBr、N、NF、Cl、CCl、HBr、SFなどを用いることができる。また、エッチング条件は使用するドライエッチングガスによって適宜調整できるが、エッチングガスの流量は5〜200sccm、エッチングガスの圧力は1〜200mTorr、高周波電力は100〜20,000W、そしてエッチング時の温度は−60〜90℃程度の範囲でそれぞれ設定して行うことが一般的である。エッチング処理はZ層を形成する工程の前に行うことが好ましい。 As dry etching gas for dry etching, Ar, O 2 , CF 4 , H 2 , C 2 F 6 , CHF 3 , CH 2 F 2 , CF 3 Br, N 2 , NF 3 , Cl 2 , CCl 4 , HBr, SF 6 or the like can be used. Etching conditions can be adjusted as appropriate according to the dry etching gas used. The etching gas flow rate is 5 to 200 sccm, the etching gas pressure is 1 to 200 mTorr, the high frequency power is 100 to 20,000 W, and the etching temperature is − It is common to carry out by setting each in the range of about 60 to 90 ° C. The etching process is preferably performed before the step of forming the Z layer.

2)高分子ブロック鎖の少なくとも一つがエネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むブロック共重合体
高分子ブロック鎖の少なくとも一つがエネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むブロック共重合体からなる樹脂層をエネルギー線照射処理すると、分解性高分子ブロック鎖が分解され、分解性高分子ブロック鎖の相を除去することができ、これによりラメラ型、シリンダー型の相分離構造に由来した微細な凹凸形状を形成させることができる。
2) Block copolymer including a degradable polymer block chain in which at least one of the polymer block chains is decomposed by irradiation with energy rays. At least one of the polymer block chains is decomposed by irradiation with energy rays. When a resin layer made of a block copolymer containing a degradable polymer block chain is treated with energy rays, the degradable polymer block chain is decomposed, and the phase of the degradable polymer block chain can be removed. A fine uneven shape derived from a lamellar or cylinder type phase separation structure can be formed.

このブロック共重合体は、エネルギー線照射によって主鎖の切断反応が進行する分解性高分子ブロック鎖を持つ。一方、残りの高分子ブロック鎖はエネルギー線照射によって主鎖が三次元架橋するものであることが好ましい。
前記エネルギー線としては可視光線、紫外線、X線、電子線(β線)等の電磁波又は粒子線が挙げられる。電子線、X線及びγ線、特に電子線及びX線は樹脂層の内部深くまで透過する上に、照射設備が比較的低コストであるので好ましく用いられる。さらにこれらの中で、高分子ブロック鎖の分解効率が高いという観点から電子線が最も好ましい。
This block copolymer has a degradable polymer block chain in which a main chain cleavage reaction proceeds by irradiation with energy rays. On the other hand, the remaining polymer block chain is preferably one in which the main chain is three-dimensionally crosslinked by irradiation with energy rays.
Examples of the energy rays include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, X-rays, and electron beams (β rays) or particle beams. Electron beams, X-rays and γ-rays, particularly electron beams and X-rays are preferably used because they penetrate deep inside the resin layer and the irradiation equipment is relatively low in cost. Among these, an electron beam is most preferable from the viewpoint of high decomposition efficiency of the polymer block chain.

紫外線照射によって主鎖の切断反応が起きる高分子ブロック鎖としては、ポリ(フェニルイソプロベニルケトン)鎖などのNorrishType1反応により主鎖の切断反応が起きるものや、ボリジブチルシランなどのポリシラン鎖を挙げることができる。   Examples of the polymer block chain in which the main chain is cleaved by ultraviolet irradiation include those in which the main chain is cleaved by a NorrishType 1 reaction such as a poly (phenylisoprobenyl ketone) chain, and polysilane chains such as boridibutylsilane. be able to.

電子線(β線)照射によって主鎖の切断反応が起きる高分子ブロック鎖としては、ポリプロピレン、ポリイソブチレンなどのポリオレフィン類、ポリ−α−メチルスチレン類、ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリレートなどのポリメタクリル酸エステル類、ポリメタクリルアミド類、ポリブテン−1−スルフォン、ポリスチレンフルフォン、ポリ−2−ブチレンスルフォンなどのポリオレフェンスルフォン類、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリメタクリロニトリルなどが挙げられる。また、フッ素を導入したポリメタクリル酸エステル類である、ポリヘキサフルオロブチルメタクリレート、ポリテトラフルオロプロピルメタクリレート、またポリメタクリル酸エステルのα位のメチル基が塩素で置換されたポリトリフルオロエチル−α−クロロアクリレート等が挙げられる。   Polymer block chains that undergo main chain cleavage reaction upon electron beam (β-ray) irradiation include polyolefins such as polypropylene and polyisobutylene, polymethacrylates such as poly-α-methylstyrenes, polymethacrylic acid, and polymethylmethacrylate. Examples include acid esters, polymethacrylamides, polybutene-1-sulfone, polystyrene furphone, polyolefins sulfones such as poly-2-butylene sulfone, polymethylisopropenyl ketone, polymethacrylonitrile and the like. Further, polymethacrylic acid esters into which fluorine is introduced, polyhexafluorobutyl methacrylate, polytetrafluoropropyl methacrylate, or polytrifluoroethyl-α- in which the methyl group at the α-position of the polymethacrylic acid ester is substituted with chlorine. A chloroacrylate etc. are mentioned.

電子線(β線)照射によって三次元架橋する高分子ブロック鎖としては、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリメチルアクリレートなどのポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリメチルビニルケトン、あるいは側鎖にグリシジル基等のエポキシ基や二重結合、あるいは三重結合などの電子線照射によって架橋しやすい構造を有する高分子ブロック鎖が挙げられる。また、フッ化ビニリデンホモポリマーやフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンとの共重合体等のフッ化ビニリデン系樹脂等も挙げられる。   Polymer block chains that are three-dimensionally cross-linked by electron beam (β-ray) irradiation include polystyrene, polyacrylic acid, polyacrylic esters such as polymethyl acrylate, polyacrylamide, polymethyl vinyl ketone, or glycidyl groups in the side chain And a polymer block chain having a structure that can be easily cross-linked by irradiation with an electron beam such as an epoxy group, a double bond, or a triple bond. In addition, vinylidene fluoride homopolymers and vinylidene fluoride resins such as copolymers of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride are also included.

X線を照射することによって主鎖の切断反応が起きる分解性高分子ブロック鎖及び架橋反応を起こす架橋性ブロック鎖としては、基本的に電子線(β線)照射によって主鎖切断反応を起こす高分子ブロック鎖及び架橋反応を起こす高分子ブロック鎖とそれぞれ同様のものを用いることができる。
さらには分解性高分子ブロック鎖として、ポリメタクリル酸のTiなどの金属塩、ポリジメチルメチレンマロネート、ポリクロロアセトアルデヒドなども用いられる。架橋性高分子ブロック鎖としては例えば、ポリアクリル酸のBa,Pb,Ndなどの金属塩や、クロロエチルビニルエーテルなどの含ハロゲンポリビニルエーテルなどを用いることができる。
As a degradable polymer block chain that undergoes a main chain scission reaction upon irradiation with X-rays and a crosslinkable block chain that undergoes a cross-linking reaction, basically a main chain scission reaction is caused by electron beam (β-ray) irradiation. The same molecular block chain and polymer block chain that causes a crosslinking reaction can be used.
Furthermore, metal salts such as Ti of polymethacrylic acid, polydimethylmethylene malonate, polychloroacetaldehyde and the like are also used as the degradable polymer block chain. As the crosslinkable polymer block chain, for example, metal salts of polyacrylic acid such as Ba, Pb and Nd, halogen-containing polyvinyl ethers such as chloroethyl vinyl ether, and the like can be used.

紫外線源としては、高圧水銀燈、超高圧水銀燈、低圧水銀燈、カーボンアーク、ブラックライト、メタルハライドランプ、などの光源か使用できる。また、電子線源としては、コックロフトワルトン型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、あるいは、直線型、ダイナミトロン型、高周波型などの各種電子線加速器を用いることができる。また、電子線の照射量は特に制限されないが、100Gy〜10MGy、さらに1kGy〜1MGy、特に10kGy〜200kGyに設定することが好ましい。照射量が少ないと分解性高分子ブロック鎖が十分に分解しない。照射量が多すぎると分解性高分子ブロック鎖の分解生成物が三次元架橋して硬化するおそれがあるうえに、難分解性の高分子ブロック鎖も分解するおそれがある。電子線の加速電圧は樹脂層の厚さによって異なるが、10nm〜数十μm程度の厚さでは20kV〜2MV程度、100μm以上の厚さでは500kV〜10MV程度が好ましい。また、加速電圧の異なる複数の電子線を照射してもよいし、電子線の照射中に加速電圧を変化させてもよい。
エネルギー線照射後、分解した高分子ブロック鎖の相は、ドライエッチングによる方法、溶剤洗浄などのウエットエッチングによる方法、若しくは熱処理Bによって分解物を揮発させる方法などによって除去することが好ましい。エネルギー線照射はZ層を形成する工程の前に行うことが好ましい。
As an ultraviolet ray source, a light source such as a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a carbon arc, a black light, or a metal halide lamp can be used. Further, as the electron beam source, various electron beam accelerators such as a Cockloft Walton type, a bandegraft type, a resonant transformer type, an insulated core transformer type, a linear type, a dynamitron type, and a high frequency type can be used. . The amount of electron beam irradiation is not particularly limited, but is preferably set to 100 Gy to 10 MGy, more preferably 1 kGy to 1 MGy, and particularly preferably 10 kGy to 200 kGy. When the irradiation amount is small, the degradable polymer block chain is not sufficiently decomposed. When the irradiation amount is too large, the decomposition product of the degradable polymer block chain may be three-dimensionally crosslinked and cured, and the hardly decomposable polymer block chain may be decomposed. Although the acceleration voltage of the electron beam varies depending on the thickness of the resin layer, it is preferably about 20 kV to 2 MV for a thickness of about 10 nm to several tens of μm, and about 500 kV to 10 MV for a thickness of 100 μm or more. Further, a plurality of electron beams having different acceleration voltages may be irradiated, or the acceleration voltage may be changed during the electron beam irradiation.
After the energy beam irradiation, the decomposed polymer block chain phase is preferably removed by a dry etching method, a wet etching method such as solvent cleaning, or a method of volatilizing decomposition products by heat treatment B. The energy beam irradiation is preferably performed before the step of forming the Z layer.

3)高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖であり、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖であるブロック共重合体
高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖であるブロック共重合体からなる樹脂層を熱処理Bすることにより、熱分解性高分子ブロック鎖を選択的に除去することができ、これによりラメラ型、シリンダ型の相分離構造に由来した微細な凹凸形状を形成させることができる。
3) Block copolymer in which at least one of the polymer block chains is a heat-resistant polymer block chain and at least one of the rest is a thermally decomposable polymer block chain. At least one of the polymer block chains is highly heat-resistant. The heat decomposable polymer block chain can be selectively removed by heat-treating a resin layer made of a block copolymer in which at least one of the molecular block chain and the rest is a heat decomposable polymer block chain. This makes it possible to form a fine irregular shape derived from a lamellar or cylinder phase separation structure.

このブロック共重合体は、高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖であり、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖である。
熱分解性高分子ブロック鎖と耐熱性高分子ブロック鎖との熱分解温度の差は、通常10℃以上、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。ここで、熱分解温度とは、1気圧、不活性ガス気流下で30分間加熱したときに重量が半減する温度である。
In this block copolymer, at least one of the polymer block chains is a heat-resistant polymer block chain, and at least one of the rest is a thermally decomposable polymer block chain.
The difference in thermal decomposition temperature between the thermally decomposable polymer block chain and the heat resistant polymer block chain is usually 10 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher. Here, the thermal decomposition temperature is a temperature at which the weight is reduced by half when heated at 1 atm and an inert gas stream for 30 minutes.

熱分解性高分子ブロック鎖は、加熱によって主鎖が切断されるものが好ましい。
熱分解性高分子ブロック鎖としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポリエーテル類、α−ポリメチルスチレン類、ポリアクリル酸エステルやポリメタクリル酸エステルなどのアクリル樹脂類、ポリフタルアルデヒド類などが挙げられる。なかでもポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、α−ポリメチルスチレン、アクリル樹脂類などはリビング重合によって分子量分布の狭い高分子ブロック鎖を合成可能であるため優れている。
The thermally decomposable polymer block chain is preferably one in which the main chain is cleaved by heating.
Examples of thermally decomposable polymer block chains include polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, α-polymethylstyrenes, acrylic resins such as polyacrylic acid esters and polymethacrylic acid esters, and polyphthalaldehydes. It is done. Among them, polyethylene oxide, polypropylene oxide, α-polymethylstyrene, acrylic resins, and the like are excellent because a polymer block chain having a narrow molecular weight distribution can be synthesized by living polymerization.

一方、耐熱性高分子ブロック鎖は、ガラス転移温度が熱分解性高分子ブロック鎖の熱分解温度以上であるか、熱分解性高分子ブロック鎖の熱分解温度以下で架橋反応または分子内環化反応を起こして三次元架橋構造またはラダー構造などの耐熱性構造に転化するポリマーからなることが好ましい。   On the other hand, the heat resistant polymer block chain has a glass transition temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the thermally decomposable polymer block chain, or a crosslinking reaction or intramolecular cyclization at a temperature lower than the thermal decomposition temperature of the thermally decomposable polymer block chain It is preferably made of a polymer that reacts to convert to a heat-resistant structure such as a three-dimensional crosslinked structure or a ladder structure.

耐熱性高分子ブロック鎖としては、Si−Si結合の連鎖からなるポリシラン鎖、ポリシロキサン鎖、ポリアクリロニトリル鎖、ポリメタクリロニトリル鎖、ポリイミド鎖、ポリアニリン誘導体鎖、ポリパラフエニレン誘導体鎖、化1で表される繰り返し単位を有するポリシクロヘキサジエン誘導体などが挙げられる。(化1中、Rは置換基があってもよいアルキル基、アリール基、若しくはアラルキル基である。)   Examples of the heat-resistant polymer block chain include a polysilane chain composed of a Si-Si bond chain, a polysiloxane chain, a polyacrylonitrile chain, a polymethacrylonitrile chain, a polyimide chain, a polyaniline derivative chain, a polyparaphenylene derivative chain, And polycyclohexadiene derivatives having a repeating unit represented by the formula: (In Chemical Formula 1, R is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group which may have a substituent.)

Figure 2007163519
Figure 2007163519

これらのうち、リビング重合可能であり、分子量分布の狭い良好なブロック共重合体を形成することが可能な、ポリアクリロニトリル鎖、ポリメタクリロニトリル鎖、からなる高分子ブロック鎖が好ましい。   Among these, a polymer block chain composed of a polyacrylonitrile chain and a polymethacrylonitrile chain that can be polymerized by living and can form a good block copolymer having a narrow molecular weight distribution is preferable.

また、耐熱性高分子ブロック鎖としては、側鎖あるいは主鎖中に熱によって架橋して、耐熱性の分子構造を形成する部位を有する高分子鎖も良好に用いることが出来る。例えば側鎖あるいは主鎖にペリレン骨格を有するものが好適に用いることが出来る。また側鎖あるいは主鎖にPOSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane:ポリシロキサンT8立方体)などのシロキサンクラスターなどを有する高分子鎖を用いてもよく、例えば、化2に示されるようなメタクリレートT8立方体などを重合したものが良い。(化2中、Rは、H、または置換基があってもよいアルキル基、アリール基、アラルキル基を示し、たとえばメチル基、エチル基、ブチル基、イソプロピル基、フェニル基などを示す。)   In addition, as the heat-resistant polymer block chain, a polymer chain having a site that forms a heat-resistant molecular structure by crosslinking in the side chain or main chain with heat can also be used favorably. For example, those having a perylene skeleton in the side chain or main chain can be suitably used. Further, a polymer chain having a siloxane cluster such as POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane: polysiloxane T8 cube) in the side chain or main chain may be used. For example, a methacrylate T8 cube as shown in Chemical Formula 2 is polymerized. Things are good. (In Chemical Formula 2, R represents H or an alkyl group, aryl group or aralkyl group which may have a substituent, for example, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, an isopropyl group, or a phenyl group.)

Figure 2007163519
Figure 2007163519

また、耐熱性高分子ブロック鎖としては、ポリシラン鎖を用いても良い。ポリシラン鎖は、少なくとも一部分に化3に示される繰り返し単位を有するポリシラン構造を含有すれば特に限定は無い。(化3中、R1,R2,R3,R4は、それぞれ独立に、置換があってもよい炭素数1−20のアルキル基、アリール基、アラルキル基を示す)   Further, as the heat resistant polymer block chain, a polysilane chain may be used. The polysilane chain is not particularly limited as long as it contains a polysilane structure having a repeating unit represented by Chemical Formula 3 at least in part. (In Chemical Formula 3, R1, R2, R3 and R4 each independently represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, aryl group or aralkyl group)

Figure 2007163519
Figure 2007163519

ポリシラン鎖は単独重合体でも共重合体でもよく、2種以上のポリシランが酸素原子、窒素原子、脂肪族基、芳香族基を介して互いに結合した構造を有するものでもよい。
こうしたポリシラン鎖としては、ポリ(メチルフェニルシラン)、ポリ(ジフェニルシラン)、ポリ(メチルクロロメチルフェニルシラン)、ポリ(ジヘキシルシラン)、ポリ(プロピルメチルシラン)、ポリ(ジブチルシラン)、ポリ(メチルシラン)、ポリ(フェニルシラン)などやこれらのランダム、あるいはブロック共重合体などが挙げられる。
The polysilane chain may be a homopolymer or a copolymer, and may have a structure in which two or more kinds of polysilanes are bonded to each other via an oxygen atom, a nitrogen atom, an aliphatic group, or an aromatic group.
These polysilane chains include poly (methylphenylsilane), poly (diphenylsilane), poly (methylchloromethylphenylsilane), poly (dihexylsilane), poly (propylmethylsilane), poly (dibutylsilane), poly (methylsilane) ), Poly (phenylsilane) and the like, and random or block copolymers thereof.

また、ポリシラン鎖は空気中あるいは酸素含有雰囲気中で紫外線を照射することによって光酸化され、主鎖の開裂や、酸素の挿入によるシロキサン結合の生成などが起こる。この光酸化によってポリシラン相のエッチング特性を大幅に変化させることが可能である。また光酸化後の熱処理Bによってシロキサン結合を主体とした架橋反応が起こり、SiO類似の構造へと変化するため耐熱性を向上させることが出来る。特にフェニルメチルポリシランは紫外線照射による架橋皮応が起こりやすく好ましい。 In addition, the polysilane chain is photooxidized by irradiation with ultraviolet rays in air or in an oxygen-containing atmosphere, and the main chain is cleaved or a siloxane bond is generated by insertion of oxygen. This photo-oxidation can significantly change the etching characteristics of the polysilane phase. Further, the heat treatment B after the photo-oxidation causes a crosslinking reaction mainly composed of siloxane bonds to change to a structure similar to SiO 2 , so that the heat resistance can be improved. In particular, phenylmethylpolysilane is preferable because it easily undergoes crosslinking reaction due to ultraviolet irradiation.

ケイ素系高分子ブロック鎖としてはポリシラン鎖以外にもポリシロキサン鎖を用いても良い。ポリシロキサン鎖も環状のオリゴシロキサン類からリビング重合法により分子量分布の小さなポリマーを合成することが可能である。ポリシロキサン鎖としては、ポリ(ジ−i−プロポキシシロキサン)やポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)などの側鎖にアルコキシル基を有するものが良い。こうした側鎖にアルコキシル基を有するポリシロキサン鎖は好ましくは酸触媒などの存在下、熱処理Bによってアルコキシル基同士がシロキサン結合によって三次元架橋して耐熱性や機械的強度が向上するので好ましい。
またポリ(ペンタメチルジシリリルスチレン)の様な含ケイ素ポリマーでも良く、これらを好ましくはオゾン酸化または/および紫外線照射などしてシリコンオキシカーバイト類似の耐熱性構造としてもよい。
As the silicon-based polymer block chain, a polysiloxane chain may be used in addition to the polysilane chain. It is possible to synthesize a polymer having a small molecular weight distribution from a cyclic oligosiloxane having a polysiloxane chain by a living polymerization method. As the polysiloxane chain, those having an alkoxyl group in the side chain such as poly (di-i-propoxysiloxane) and poly (di-t-butoxysiloxane) are preferable. Such a polysiloxane chain having an alkoxyl group in the side chain is preferable because the heat resistance and mechanical strength are improved by the three-dimensional crosslinking of the alkoxyl groups by a siloxane bond in the presence of an acid catalyst.
Further, it may be a silicon-containing polymer such as poly (pentamethyldisyryl styrene), and these may be preferably formed into a heat resistant structure similar to silicon oxycarbite by ozone oxidation or / and ultraviolet irradiation.

耐熱性高分子ブロック鎖と熱分解性高分子ブロック鎖の組み合わせの具体例としては、ポリアクリロニトリル鎖+ポリエチレンオキシド鎖、ポリアクリロニトリル鎖+ポリプロピレンオキシド鎖、ポリメタクリロニトリル鎖+ポリエチレンオキシド鎖、ポリメタクリロニトリル鎖+ポリプロピレンオキシド鎖、ポリメチルフェニルシラン鎖+ポリスチレン鎖、ポリメチルフェニルシラン鎖+α−ポリスチレン鎖、ポリメチルフェニルシラン鎖+ポリメタクリル酸メチル、ポリメチルフェニルレシラン鎖+ポリエチレンオキシド鎖などが挙げられる。いずれも前者が耐熱性高分子ブロック鎖、後者が熱分解性高分子ブロック鎖を示す。   Specific examples of combinations of heat-resistant polymer block chains and thermally decomposable polymer block chains include polyacrylonitrile chains + polyethylene oxide chains, polyacrylonitrile chains + polypropylene oxide chains, polymethacrylonitrile chains + polyethylene oxide chains, polymethacrylates. Ronitrile chain + polypropylene oxide chain, polymethylphenylsilane chain + polystyrene chain, polymethylphenylsilane chain + α-polystyrene chain, polymethylphenylsilane chain + polymethyl methacrylate, polymethylphenylressilane chain + polyethylene oxide chain, etc. Can be mentioned. In either case, the former indicates a heat-resistant polymer block chain, and the latter indicates a thermally decomposable polymer block chain.

熱処理Bは、熱分解性高分子ブロック鎖の分解温度以上の温度で行うことが好ましい。熱分解性高分子ブロック鎖の分解温度以上の温度で熱処理Bすることにより、該ブロック鎖の部分を除去することができ、微細な形状を形成することができる。熱処理Bの時間は、熱分解性高分子ブロック鎖の構造、処理温度によって適宜調整することができる。熱処理BはZ層を形成する工程の前に行うことが好ましい。   The heat treatment B is preferably performed at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the thermally decomposable polymer block chain. By performing the heat treatment B at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the thermally decomposable polymer block chain, the block chain portion can be removed and a fine shape can be formed. The time of the heat treatment B can be appropriately adjusted depending on the structure of the thermally decomposable polymer block chain and the treatment temperature. The heat treatment B is preferably performed before the step of forming the Z layer.

前記ブロック共重合体は相分離構造を有する。本発明の製法では、樹脂層として、ラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んているものを形成する。
相分離構造を面内で一方向に並べる方法は、特に制限されないが、例えば、配向性を持つ基材の上に、前記ブロック共重合体の溶液を塗布する方法、Science,273,931−933(1996)記載の電場により配向を制御する方法等が挙げられるが、生産性の観点から、配向性を持つ基材の上に、前記ブロック共重合体の溶液を塗布する方法が好ましい。
The block copolymer has a phase separation structure. In the production method of the present invention, a lamellar or cylinder-type phase separation structure is formed in one plane in a plane as the resin layer.
The method for arranging the phase separation structures in one direction in the plane is not particularly limited. For example, a method of applying a solution of the block copolymer on a substrate having orientation, Science, 273, 931-933. (1996) describes a method of controlling the orientation by an electric field, and the method of applying the block copolymer solution on a substrate having orientation is preferable from the viewpoint of productivity.

基材は、ガラス、透明樹脂などから選択できるが、透明樹脂が好ましい。透明樹脂としては、加工性の観点から樹脂のガラス転移温度が60〜200℃であることが好ましく、100〜180℃であることがより好ましい。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。   The substrate can be selected from glass, transparent resin and the like, and transparent resin is preferable. As a transparent resin, it is preferable that the glass transition temperature of resin is 60-200 degreeC from a viewpoint of workability, and it is more preferable that it is 100-180 degreeC. The glass transition temperature can be measured by differential scanning calorimetry (DSC).

透明樹脂の具体例としては、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、脂環式オレフィンポリマーなどが挙げられる。これらのうち、透明性、低吸湿性、寸法安定性、加工性の観点から脂環式オレフィンポリマーが好適である。脂環式オレフィンポリマーとしては、特開平05−310845号公報、米国特許第5179171号公報に記載されている環状オレフィンランダム多元共重合体、特開平05−97978号公報、米国特許第5202388号公報に記載されている水素添加重合体、特開平11−124429号公報、国際公開99/20676号公報に記載されている熱可塑性ジシクロペンタジエン系開環重合体及びその水素添加物等が挙げられる。   Specific examples of the transparent resin include polycarbonate resin, polyethersulfone resin, polyethylene terephthalate resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate resin, polysulfone resin, polyarylate resin, polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, cellulose diacetate, and cellulose triacetate. And alicyclic olefin polymers. Of these, alicyclic olefin polymers are preferred from the viewpoints of transparency, low hygroscopicity, dimensional stability, and processability. Examples of the alicyclic olefin polymer include cyclic olefin random multicomponent copolymers described in JP-A No. 05-310845, US Pat. No. 5,179,171, JP-A No. 05-97978, and US Pat. No. 5,202,388. Examples thereof include the hydrogenated polymers described, the thermoplastic dicyclopentadiene ring-opening polymers described in JP-A-11-124429, and WO99 / 20676, and hydrogenated products thereof.

本発明に用いる透明樹脂は、顔料や染料のごとき着色剤、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。
透明樹脂からなる基材は、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。成形法としては、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。
The transparent resin used in the present invention contains coloring agents such as pigments and dyes, fluorescent brighteners, dispersants, heat stabilizers, light stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antioxidants, lubricants, solvents, etc. An agent may be appropriately blended.
A base material made of a transparent resin can be obtained by molding the transparent resin by a known method. Examples of the molding method include a cast molding method, an extrusion molding method, and an inflation molding method.

基材は、通常、板状、シート状又はフィルム状を成しており、400〜700nmの可視領域の光の透過率が80%以上で、平滑な面を有するものが好ましい。また基材の平均厚みは、取り扱い性の観点から通常5μm〜1mm、好ましくは20〜200μmである。
また、基材は、その波長550nmで測定したレターデーションRe(Re=d×(n−n)で定義される値、n、nは基材の面内主屈折率;dは基材の平均厚みである)によって特に制限されない。面内の任意2点のレターデーションReの差(レターデーションむら)が好ましくは10nm以下であり、より好ましくは5nm以下である。レターデーションむらが大きいと、液晶表示装置に用いた場合に表示面の明るさにバラツキが生じやすくなる。
The substrate usually has a plate shape, a sheet shape, or a film shape, and preferably has a light transmittance in the visible region of 400 to 700 nm of 80% or more and a smooth surface. Moreover, the average thickness of a base material is 5 micrometers-1 mm normally from a viewpoint of handleability, Preferably it is 20-200 micrometers.
The substrate is a value defined by the retardation Re (Re = d × measured at that wavelength 550nm (n x -n y), n x, plane principal refractive index of n y the substrate; d is The average thickness of the base material) is not particularly limited. The difference in retardation Re (retardation unevenness) at any two points in the plane is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less. When the retardation unevenness is large, the brightness of the display surface tends to vary when used in a liquid crystal display device.

本発明においては、シリンダ型、ラメラ型の相分離構造が面内で一方向に並んでいる樹脂層を用いる。相分離構造を面内で一方向に並べる方法としては、基材に配向性を持たせるために配向膜(構造周期を有する下地層)を基材の上に形成させる手法が好ましい。この配向膜は、ブロック共重合体中の相分離構造を一方向に調整できるものであれば、特に制限されない。例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等の一般的な配向膜、及び相分離構造を形成するブロック共重合体の高分子ブロック鎖を構成するモノマーからなるランダム共重合体からなる配向膜が挙げられる。特に、配向性の観点から、相分離構造を形成するブロック共重合体の高分子ブロック鎖を構成するモノマーからなるランダム共重合体を含む配向膜が好ましい。前記ランダム共重合体を用いることにより、配向膜とブロック共重合体を形成する各高分子ブロック鎖間の界面での表面エネルギー差を相殺することができ、結果として相分離構造を形成するブロック共重合体の配向性が大きく向上する。また、前記配向膜は樹脂を主成分とする塗布液を支持基材に膜状に積層し、乾燥させ、次いで一方向にラビングすることによって得られる。膜状に積層した塗布層を一方向にラビングすることで、配向膜上に周期構造を形成することができ、結果として樹脂層を一方向に配向規制することが可能な配向膜になる。   In the present invention, a resin layer in which cylinder-type and lamellar-type phase separation structures are arranged in one direction in a plane is used. As a method of arranging the phase separation structures in one direction in the plane, a method of forming an alignment film (underlayer having a structural period) on the substrate in order to give the substrate orientation is preferable. The alignment film is not particularly limited as long as the phase separation structure in the block copolymer can be adjusted in one direction. For example, a random copolymer composed of a general alignment film such as polyimide, polyvinyl alcohol, polyester, polyarylate, polyamideimide, and polyetherimide, and a monomer that constitutes a polymer block chain of a block copolymer that forms a phase separation structure. An alignment film made of a polymer may be mentioned. In particular, from the viewpoint of orientation, an alignment film containing a random copolymer composed of monomers constituting a polymer block chain of a block copolymer forming a phase separation structure is preferable. By using the random copolymer, the surface energy difference at the interface between the polymer block chains forming the alignment film and the block copolymer can be offset, and as a result, the block copolymer forming the phase separation structure can be offset. The orientation of the polymer is greatly improved. The alignment film can be obtained by laminating a coating solution containing a resin as a main component in a film form on a support substrate, drying the film, and then rubbing it in one direction. By rubbing the coating layers laminated in a film in one direction, a periodic structure can be formed on the alignment film, and as a result, an alignment film capable of regulating the alignment of the resin layer in one direction is obtained.

ラビングの方法は、特に制限されないが、例えばナイロンなどの合成繊維、木綿などの天然繊維からなる布やフェルトを巻き付けたロールで一定方向に配向膜を擦る方法が挙げられる。ラビングした時に発生する微粉末(異物)を除去して配向膜の表面を清浄な状態とするために、形成された配向膜をイソプロピルアルコールなどによって洗浄することが好ましい。なお、基板の特性表面粗さは原子間力顕微鏡(AFM)により測定することができる。
配向膜の厚さは0.01〜5μmであることが好ましく、0.05〜1μmであることがさらに好ましい。
The rubbing method is not particularly limited, and examples thereof include a method of rubbing the alignment film in a fixed direction with a roll made of a synthetic fiber such as nylon or a natural fiber such as cotton or a felt. In order to remove fine powder (foreign matter) generated during rubbing and to clean the surface of the alignment film, it is preferable to clean the formed alignment film with isopropyl alcohol or the like. The characteristic surface roughness of the substrate can be measured with an atomic force microscope (AFM).
The thickness of the alignment film is preferably 0.01 to 5 μm, and more preferably 0.05 to 1 μm.

前記ブロック共重合体の溶液を塗布する方法としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延製膜法、バーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法などが挙げられる。   Examples of the method of applying the block copolymer solution include spin coating, roll coating, flow coating, printing, dip coating, casting film formation, bar coating, die coating, and gravure printing. Is mentioned.

ブロック共重合体を溶解するために用いる溶媒は、特に制限されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系;ヘプタン、シクロヘキサン等の鎖状又は環状の脂肪族炭化水素系;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素系;ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル系;シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケトン系;エチルアセテート、プロピオラクトン等のエステル系;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類系;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール等のアルコール系;その他ニトロベンゼン、スルホラン等を挙げることが出来る。これらは単独で用いるか又は混合物として使用できる。   The solvent used for dissolving the block copolymer is not particularly limited. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; chain or cyclic aliphatic hydrocarbons such as heptane and cyclohexane; chlorobenzene Halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, trichlorobenzene and dichloromethane; ethers such as dioxane and diethyl ether; ketones such as cyclohexanone and acetophenone; esters such as ethyl acetate and propiolactone; acetonitrile and benzonitrile Nitriles: alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol; other nitrobenzenes, sulfolanes, and the like. These can be used alone or as a mixture.

ブロック共重合体溶液を塗布し乾燥させて得られる膜は、しばしば無秩序で熱的に不安定な構造を示す。これは該溶液を塗布し乾燥させる工程で、各成分間の相分離過程を完了させ秩序だった相分離構造を形成させるのに必要な時間が不足するためによる。このため、樹脂層を基板上に載置した後、必要に応じて前記膜を熱処理Aすることが好ましい。この熱処理A工程により相分離構造をより成長させることができる。前記熱処理Aは樹脂層を構成するブロック共重合体の高分子ブロック鎖のうち、ガラス転移温度が最も高い高分子ブロック鎖のガラス転移温度以上、熱分解温度が最も低い高分子ブロック鎖の熱分解温度以下で行うことが好ましい。例えば、ポリスチレンとポリメチルメタクリレートからなるブロック共重合体で形成された膜では、温度140℃以上で、更に好適には190〜230℃で、10分以上、熱処理Aする。また、加熱によるブロック共重合体膜の酸化劣化を防ぐため、不活性雰囲気または真空中において熱処理Aするのが好適である。   Films obtained by applying a block copolymer solution and drying often exhibit a disordered and thermally unstable structure. This is because in the process of applying and drying the solution, the time required to complete the phase separation process between the components and form an ordered phase separation structure is insufficient. For this reason, after placing the resin layer on the substrate, it is preferable to heat-treat the film as necessary. By this heat treatment A step, the phase separation structure can be further grown. The heat treatment A is the thermal decomposition of the polymer block chain having the lowest thermal decomposition temperature above the glass transition temperature of the polymer block chain having the highest glass transition temperature among the polymer block chains of the block copolymer constituting the resin layer. It is preferable to carry out below the temperature. For example, in a film formed of a block copolymer made of polystyrene and polymethyl methacrylate, the heat treatment A is performed at a temperature of 140 ° C. or higher, more preferably 190 to 230 ° C. for 10 minutes or longer. In order to prevent oxidative deterioration of the block copolymer film due to heating, it is preferable to perform the heat treatment A in an inert atmosphere or vacuum.

本発明においては、樹脂層に酸化防止剤、光劣化防止剤、有機微粒子、無機微粒子、可塑剤、架橋剤等の添加剤が含まれていてもよい。添加剤としては、互いに相分離する高分子ブロック鎖の一方と特異的に親和性が高いものを用いることが好ましい。この場合、相分離構造が形成される過程で、添加剤を親和性の良好なブロック相に容易に偏在させることができる。この結果、添加剤を含有する相のエッチング耐性を向上させることができる。特に、耐熱性相に添加剤を偏在させることによって、より良好なパターニングが可能になる。   In the present invention, the resin layer may contain additives such as an antioxidant, a photodegradation inhibitor, organic fine particles, inorganic fine particles, a plasticizer and a crosslinking agent. As the additive, it is preferable to use an additive having a specific high affinity with one of the polymer block chains that are phase-separated from each other. In this case, the additive can be easily unevenly distributed in the block phase with good affinity in the process of forming the phase separation structure. As a result, the etching resistance of the phase containing the additive can be improved. In particular, better patterning is possible by making the additive unevenly distributed in the heat resistant phase.

樹脂層の平均厚みは、通常0.1〜500μm、好ましくは1〜50μmである。樹脂層の平均厚みをこの範囲にすることによって、光線透過率の高いグリッド偏光フィルムが得られやすい。   The average thickness of the resin layer is usually 0.1 to 500 μm, preferably 1 to 50 μm. By setting the average thickness of the resin layer within this range, a grid polarizing film having a high light transmittance can be easily obtained.

形成された樹脂層の上に、そのまま次のZ層形成工程でZ層を形成してもよいが、前述したように樹脂層をドライエッチング処理、エネルギー線照射処理又は熱処理Bして、相分離構造に由来した微細な凹凸形状を形成させることができる。本発明において、熱処理A及び熱処理Bを行う場合には、熱処理Aを行った後に、熱処理Bを行うことが好ましい。   On the formed resin layer, the Z layer may be formed as it is in the next Z layer forming step. However, as described above, the resin layer is subjected to dry etching treatment, energy ray irradiation treatment or heat treatment B, and phase separation is performed. A fine uneven shape derived from the structure can be formed. In the present invention, when the heat treatment A and the heat treatment B are performed, it is preferable to perform the heat treatment B after the heat treatment A is performed.

本発明の第一の製造方法では、次に、該樹脂層の上に複素屈折率(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Zを含んでなるZ層を形成する。なお、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。   In the first production method of the present invention, next, the material Z having an absolute value of the difference between the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index (N = n−iκ) is 1.0 or more on the resin layer. Forming a Z layer comprising The complex refractive index N is a theoretical relational expression of electromagnetic waves, and is expressed by N = n−iκ using the refractive index n of the real part and the extinction coefficient κ of the imaginary part.

該材料Zは、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。材料Z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。   The material Z can be appropriately selected from materials in which either the real part or the imaginary part of the complex refractive index is large and the absolute value of the difference is 1.0 or more. Specific examples of the material Z include metals; inorganic semiconductors such as silicon and germanium; conductive polymers such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, and poly-p-phenylene; and conductive resins such as iodine, boron trifluoride, and five fluorine. Organic conductive materials doped with dopants such as arsenic phosphide and perchloric acid; organic-inorganic composite conductive materials obtained by drying a solution in which conductive metal fine particles such as gold and silver are dispersed in an insulating resin Materials, etc. Among these, a metal material is preferable from the viewpoints of productivity and durability of the grid polarizing film. In order to efficiently separate polarized light in the visible range, each of the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index at a temperature of 25 ° C. and a wavelength of 550 nm is preferably such that n is 4.0 or less and κ is 3. 0 or more and the absolute value of the difference | n−κ | is 1.0 or more, more preferably n is 2.0 or less, κ is 4.5 or more, and | n−κ | .0 or more. Examples of the preferable range include silver, aluminum, chromium, indium, iridium, magnesium, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, antimony, and tin. Examples of the more preferable range include aluminum, indium. , Magnesium, rhodium, tin and the like. In addition to the above, a material in which n is 3.0 or more and κ is 2.0 or less, preferably a material in which n is 4.0 or more and κ is 1.0 or less is also preferably used. be able to. Examples of such a material include silicon.

Z層は、一方向に並んだ相分離構造のうちの一方の相の上に優先的に形成されるようにする。このようなZ層を形成させる方法は特に制限されない。用いる材料に応じて、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を用いることができる。また、特開2004−6197号公報、特開2004−303783号公報、特開2005−146308号公報、特開2005−206925号公報に記載されているように、アミン化合物とアランとの錯体を塗布し、さらに熱および/ または光処理することによりアルミニウムを形成する方法を用いることもできる。これらのうち、真空蒸着法、スパッタリング法が好ましい。   The Z layer is preferentially formed on one phase of the phase separation structures arranged in one direction. The method for forming such a Z layer is not particularly limited. Depending on the materials used, various coatings by vacuum deposition processes such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating, and wet processes such as microgravure, screen coating, dip coating, electroless plating, and electrolytic plating Can be used. In addition, as described in JP-A-2004-6197, JP-A-2004-303783, JP-A-2005-146308, and JP-A-2005-206925, a complex of an amine compound and alane is applied. In addition, a method of forming aluminum by further heat and / or light treatment can be used. Of these, vacuum deposition and sputtering are preferred.

(第二製造方法)
本発明のグリッド偏光フィルムの第二の製造方法は、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Zを含んでなるZ層を基材の上に形成し、該Z層の上に、2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んでいる樹脂層を形成し、前記樹脂層を処理し、さらにZ層をエッチング処理することを含むものである。
(Second manufacturing method)
The second manufacturing method of the grid polarizing film of the present invention includes a material Z containing a material Z in which the absolute value of the difference between the real part n and the imaginary part κ of the complex refractive index (N = n−iκ) is 1.0 or more. A lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by forming a layer on a substrate and bonding two or more mutually incompatible polymer block chains on the Z layer The method includes forming a resin layer arranged in one direction in the plane, treating the resin layer, and further etching the Z layer.

Z層及びその形成法、樹脂層及びその形成法は第一の製造方法と同様に行うことができる。Z層の上に樹脂層を形成する前に、Z層の表面に配向膜(構造周期を有する下地層)を形成することが好ましい。配向膜及びその形成法は、第一の製造方法において説明した配向膜及び形成法と同様である。   The Z layer and its formation method, and the resin layer and its formation method can be performed in the same manner as in the first production method. Before forming the resin layer on the Z layer, it is preferable to form an alignment film (underlayer having a structural period) on the surface of the Z layer. The alignment film and the formation method thereof are the same as the alignment film and the formation method described in the first manufacturing method.

第二の製造方法では、樹脂層を形成した後、該樹脂層を処理することにより、相分離構造に由来した微細なパターンを形成させる。さらに得られた微細パターンをマスクとして用い、Z層をエッチング処理することにより、Z層からなるグリッド構造を得ることができる。
ブロック共重合体からなる樹脂、及び樹脂層を処理する手法としては、第一の製造方法において説明した組成、処理法を用いることができる。
第二の製造方法におけるZ層のエッチング処理は、ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いることができる。
ドライエッチングは、特に限定は無く常法を用いることができる。例えば、エッチングガスとしてF、Cl、NF、CF、SF、SF、SiF、BF、HF、WF、MoF、PF、PF、AsF、AsF、BCl、C等を用いたリアクティブイオンエッチング(RIE)、Arガスを用いたスパッタエッチング等を用いることができる。
ウエットエッチングは、特に限定は無く常法を用いることができる。例えば、エッチング液として、硝酸、リン酸、及びこれら酸の混合物等を用いた手法を用いることができる。
In the second manufacturing method, after the resin layer is formed, the resin layer is processed to form a fine pattern derived from the phase separation structure. Furthermore, by using the obtained fine pattern as a mask and etching the Z layer, a grid structure composed of the Z layer can be obtained.
As a method for treating a resin comprising a block copolymer and a resin layer, the composition and treatment method described in the first production method can be used.
The etching process of the Z layer in the second manufacturing method can use wet etching or dry etching.
Dry etching is not particularly limited, and a conventional method can be used. For example, F 2, Cl 2, NF 3, CF 4, SF 4, SF 6, SiF 4, BF 3, HF, WF 6, MoF 6, PF 3, PF 5, AsF 3 as the etching gas, AsF 5, BCl 3 , reactive ion etching (RIE) using C 5 F 8 or the like, sputter etching using Ar gas, or the like can be used.
The wet etching is not particularly limited, and a conventional method can be used. For example, a technique using nitric acid, phosphoric acid, a mixture of these acids, or the like as an etchant can be used.

本発明の製造方法で得られたグリッド偏光フィルムは、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。この性質を利用して液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
例えば、本発明の製造方法で得られたグリッド偏光フィルムを他の光学フィルムと重ね合わせることによって、様々な機能を持たせることができる。他の光学フィルムとしては、吸収型偏光フィルム、位相差素子、偏光回折素子などが挙げられる。特に、本発明のグリッド偏光フィルムを液晶表示装置の輝度向上のために用いる場合には、他の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。
The grid polarizing film obtained by the production method of the present invention has a property of transmitting one of orthogonal linearly polarized light and reflecting the other. By utilizing this property, the luminance of the liquid crystal display device can be improved.
For example, various functions can be provided by superimposing the grid polarizing film obtained by the production method of the present invention on another optical film. Examples of other optical films include an absorbing polarizing film, a retardation element, and a polarizing diffraction element. In particular, when the grid polarizing film of the present invention is used for improving the luminance of a liquid crystal display device, the other optical film is preferably an absorption polarizing film.

本発明に用いられる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る。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。   The absorptive polarizing film used in the present invention transmits one of two linearly polarized light intersecting at right angles and absorbs the other. For example, a hydrophilic polymer film such as a polyvinyl alcohol film or an ethylene vinyl acetate partially saponified film adsorbed a dichroic substance such as iodine or a dichroic dye and uniaxially stretched, the hydrophilic polymer film Examples include uniaxially stretched and dichroic substances adsorbed, and polyene oriented films such as polyvinyl alcohol dehydrated products and polyvinyl chloride dehydrochlorinated products. The thickness of the absorptive polarizing film is usually 5 to 80 μm.

グリッド偏光フィルムと吸収型偏光フィルムは、グリッド偏光フィルムの透過軸と吸収型偏光フィルムの透過軸とが略平行になるように重ね合わせることが好ましい。このような配置にすることによって、自然光を効率的に直線偏光に変換することができる。   The grid polarizing film and the absorption polarizing film are preferably overlapped so that the transmission axis of the grid polarizing film and the transmission axis of the absorption polarizing film are substantially parallel. With such an arrangement, natural light can be efficiently converted into linearly polarized light.

グリッド偏光フィルムと他の光学フィルムとを重ね合わせる方法は、特に限定されない。例えば、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引き出しながら、該グリッド偏光フィルムと該他の光学フィルムとを密着させることを含む方法が挙げられる。グリッド偏光フィルムと他の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光学フィルムを一緒に通し圧し挟む方法が挙げられる。   The method for superimposing the grid polarizing film and another optical film is not particularly limited. For example, while simultaneously pulling out the long grid polarizing film wound in a roll shape and another long polarizing optical film wound in a roll shape from the roll, the grid polarizing film and the other optical film are The method including making it closely_contact | adhere is mentioned. An adhesive may be interposed between the grid polarizing film and another optical film. As a method for bringing the grid polarizing film and another optical film into close contact with each other, there is a method in which the grid polarizing film and the other optical film are pressed together and sandwiched between nips of two parallelly arranged rolls.

本発明の液晶表示装置は、前記のグリッド偏光フィルム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二枚の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。   The liquid crystal display device of this invention is equipped with the said grid polarizing film. The liquid crystal display device includes a liquid crystal cell whose polarization transmission axis can be changed by adjusting a voltage, and two absorptive polarizing films arranged so as to sandwich the liquid crystal cell. In order to send light to the liquid crystal cell, a backlight device is provided for the transmissive liquid crystal display device and a reflector is provided for the reflective liquid crystal display device on the back side of the display surface.

本発明の透過型液晶表示装置において、本発明のグリッド偏光フィルムを、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。その結果、バックライトなどの光を効率的に液晶表示装置の画像の表示に使用でき、画面を明るくすることができる。また反射型液晶表示装置において、同様の原理で画面を明るくすることができる。   In the transmission type liquid crystal display device of the present invention, when the grid polarizing film of the present invention is disposed between the backlight device and the liquid crystal cell, the light emitted from the backlight device is separated into two linearly polarized light by the grid polarizing film. Then, one linearly polarized light returns in the direction of the liquid crystal cell, and the other linearly polarized light returns in the direction of the backlight device. The backlight device is usually provided with a reflecting plate, and the linearly polarized light returning to the direction of the backlight device is reflected by the reflecting plate and returns to the grid polarizing film again. The returned light is again separated into two polarized light by the grid polarizing film. By repeating this, the light emitted from the backlight device is effectively used. As a result, light such as a backlight can be efficiently used for displaying images on the liquid crystal display device, and the screen can be brightened. In the reflective liquid crystal display device, the screen can be brightened by the same principle.

つぎに実施例を示しながらさらに本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。部及び%は特に断りが無い限り質量基準である。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to these examples. Parts and% are based on mass unless otherwise specified.

(輝度向上効果測定)
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、前記グリッド偏光素子を順次積層し、偏光光源装置を作製した。さらに、吸収型偏光板の透過軸がグリッド偏光素子の透過軸と同じになるように吸収型偏光板を積層し、透過型のTN液晶表示素子、吸収型偏光板を液晶表示素子下の吸収型偏光板の透過軸と直交する方向になるように順次配置し、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の明表示時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。
(Brightness improvement effect measurement)
A light diffusion sheet and the grid polarizing element were sequentially stacked on the light exit surface side of the light guide plate in which the cold cathode tube was disposed on the incident end surface side and the light reflecting sheet was provided on the back surface side, thereby producing a polarized light source device. Further, the absorption type polarizing plate is laminated so that the transmission axis of the absorption type polarizing plate is the same as the transmission axis of the grid polarizing element, and the transmission type TN liquid crystal display element and the absorption type polarizing plate are absorbed under the liquid crystal display element. A liquid crystal display device was manufactured by sequentially arranging the polarizing plates in a direction perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate. The front luminance at the time of bright display of the obtained liquid crystal display device was measured using a luminance meter (trade name: BM-7, manufactured by Topcon Corporation).

製造例1 (スチレン−メチルメタクリレートランダム共重合体の製造)
スチレン104部、メチルメタクリレート100部及びアゾビスイソブチロニトリル5部を、酢酸ノルマルブチルエステル200部に溶解して滴下成分を得た。
温度計、還流冷却器および攪拌機を備えた4つ口フラスコにキシレンを200部仕込み、攪拌下で100℃に加温した。上記4つ口フラスコに前記滴下成分を2時間かけて滴下漏斗により等速滴下し、滴下終了後さらに1時間攪拌した。次にアゾビスイソブチロニトリル1.0部を酢酸ノルマルブチルエステル15部に溶解した追加触媒成分を添加し、添加後100℃の温度で2時間攪拌して樹脂溶液を得た。
得られた樹脂溶液を円筒型濃縮乾燥機(日立製作所製)を用いて、温度180℃、圧力1kPa以下で、キシレン、酢酸ノルマルブチルエステル及び他の揮発成分を除去した。得られた樹脂を融解状態で押出機からストランド状に押出し、冷却後ペレット化してスチレン−メチルメタクリレートランダム共重合体ペレットを得た。
得られたランダム共重合体の重量平均分子量は30,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.89であった。
Production Example 1 (Production of styrene-methyl methacrylate random copolymer)
104 parts of styrene, 100 parts of methyl methacrylate and 5 parts of azobisisobutyronitrile were dissolved in 200 parts of normal butyl acetate to obtain a dropping component.
A four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a stirrer was charged with 200 parts of xylene and heated to 100 ° C. with stirring. The dropping component was dropped into the four-necked flask at a constant rate with a dropping funnel over 2 hours, and stirred for another hour after the dropping was completed. Next, an additional catalyst component in which 1.0 part of azobisisobutyronitrile was dissolved in 15 parts of normal butyl acetate was added, and after the addition, the mixture was stirred at a temperature of 100 ° C. for 2 hours to obtain a resin solution.
The obtained resin solution was subjected to removal of xylene, normal butyl ester and other volatile components at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 1 kPa or less using a cylindrical concentration dryer (manufactured by Hitachi, Ltd.). The obtained resin was extruded into a strand form from an extruder in a melted state, cooled and pelletized to obtain styrene-methyl methacrylate random copolymer pellets.
The random copolymer obtained had a weight average molecular weight of 30,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.89.

製造例2 (ラメラ構造を形成するスチレン−メチルメタクリレートブロック共重合体の製造)
モノマーであるスチレンおよびメチルメタクリレートは、モルキュラーシーブスと活性アルミナを投入して2日間放置し、水分と禁止剤を取り除いた。その後、減圧蒸留したものを、重合用モノマーとして使用した。溶媒であるテトラヒドロフラン(THF)は、金属ナトリウムを入れて2日間還流して、脱水したものを使用した。
加圧反応器(耐圧ガラス社製)内を4気圧のアルゴンガス雰囲気にし、反応器に外気が入らないようにアルゴンガスを流しながら、前記脱水THFと重合開始剤(sec−ブチルリチウム)を投入した。次に、反応器をドライアイス・エタノールで−78℃に冷却した。この反応器にスチレンを少量添加した。反応溶液が橙色を呈するのを確認し、その後30分間反応を行った。反応溶液を少量抜き出してゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により分子量を測定し、その測定分子量値に基づいて所望の分子量を有するポリスチレンのブロックを得るのに必要なスチレンモノマーの追加添加量を計算した。この計算によって求められた量のスチレンを反応器に添加して30分間さらに反応させた。反応溶液を少量抜き出し、GPCにより所望の分子量が得られたことを確認した。
少量の1,1’−ジフェニルエチレンを添加し、次いで所望の分子量を有するポリメチルメタクリレートのブロックを得るのに必要な量のメチルメタクリレートを滴下して30分間反応させた。反応溶液を少量抜き出し、GPCにより所望の分子量が得られたことを確認した。メタノールを少量滴下して反応を停止させ、反応器を開放した。反応液をメタノール中に滴下して固形物を析出させ、ろ過し、乾燥してブロック共重合体1を得た。
ブロック共重合体1の重量平均分子量は、ポリスチレンユニットが65,000、ポリメチルメタクリレートユニットが65,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.04であった。また、得られたブロック共重合体の各高分子ブロック鎖のERはそれぞれ、ポリスチレンユニットは2、ポリメチルメタクリレートユニットは5となり、各高分子ブロック鎖のER値の差は3である。
得られたブロック共重合体1の相分離構造を小角X線散乱装置(Nano−Viewer、理学電気製)を用いて測定したところ、該ブロック共重合体はラメラ構造を形成するブロック共重合体であった。
Production Example 2 (Production of styrene-methyl methacrylate block copolymer forming a lamellar structure)
The monomers styrene and methyl methacrylate were charged with molecular sieves and activated alumina and allowed to stand for 2 days to remove moisture and inhibitors. Then, what was distilled under reduced pressure was used as a monomer for polymerization. Tetrahydrofuran (THF) as a solvent was dehydrated by adding metal sodium and refluxing for 2 days.
The atmosphere inside the pressurized reactor (made by pressure-resistant glass) is set to 4 atmospheres of argon gas, and the dehydrated THF and the polymerization initiator (sec-butyllithium) are added while flowing argon gas so that outside air does not enter the reactor. did. The reactor was then cooled to -78 ° C with dry ice / ethanol. A small amount of styrene was added to the reactor. After confirming that the reaction solution was orange, the reaction was performed for 30 minutes. A small amount of the reaction solution was extracted and the molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC). Based on the measured molecular weight value, the additional amount of styrene monomer required to obtain a polystyrene block having the desired molecular weight was calculated. . The amount of styrene determined by this calculation was added to the reactor and allowed to react further for 30 minutes. A small amount of the reaction solution was extracted, and it was confirmed by GPC that the desired molecular weight was obtained.
A small amount of 1,1′-diphenylethylene was added, and then the amount of methyl methacrylate necessary to obtain a block of polymethyl methacrylate having the desired molecular weight was added dropwise and allowed to react for 30 minutes. A small amount of the reaction solution was extracted, and it was confirmed by GPC that the desired molecular weight was obtained. A small amount of methanol was added dropwise to stop the reaction, and the reactor was opened. The reaction solution was dropped into methanol to precipitate a solid, filtered and dried to obtain block copolymer 1.
The weight average molecular weight of the block copolymer 1 was 65,000 for the polystyrene unit, 65,500 for the polymethyl methacrylate unit, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.04. Further, the ER of each polymer block chain of the obtained block copolymer is 2 for the polystyrene unit and 5 for the polymethyl methacrylate unit, and the difference in the ER value of each polymer block chain is 3.
When the phase-separated structure of the obtained block copolymer 1 was measured using a small-angle X-ray scattering device (Nano-Viewer, manufactured by Rigaku Denki), the block copolymer was a block copolymer forming a lamellar structure. there were.

製造例3 (シリンダ構造を形成するスチレン−メチルメタクリレートブロック共重合体の製造)
モノマーの仕込み量、及び重合度を変えた以外は製造例2と同様の操作により、ポリスチレンユニットが22,000、ポリメチルメタクリレートユニットが55,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.09のブロック共重合体2を得た。また、得られたブロック共重合体の各高分子ブロック鎖のERはそれぞれ、ポリスチレンユニットは2、ポリメチルメタクリレートユニットは5となり、各高分子ブロック鎖のER値の差は3である。
また、得られたブロック共重合体2の相分離構造を小角X線散乱装置(Nano−Viewer、理学電気製)を用いて測定したところ、該ブロック共重合体はシリンダー構造を形成するブロック共重合体であった。
Production Example 3 (Production of Styrene-Methyl Methacrylate Block Copolymer Forming Cylinder Structure)
The polystyrene unit was 22,000, the polymethyl methacrylate unit was 55,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.09 by the same operation as in Production Example 2 except that the amount of monomer charged and the polymerization degree were changed. Block copolymer 2 was obtained. Further, the ER of each polymer block chain of the obtained block copolymer is 2 for the polystyrene unit and 5 for the polymethyl methacrylate unit, and the difference in the ER value of each polymer block chain is 3.
Further, when the phase separation structure of the obtained block copolymer 2 was measured using a small-angle X-ray scattering device (Nano-Viewer, manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.), the block copolymer was a block copolymer forming a cylinder structure. It was a coalescence.

製造例4 (シスー5,6−ビス(ピバロイロキシ)−1,3−シクロヘキサジエン−エチレンオキシドブロック共重合体の製造)
モノマーであるエチレンオキシドは、水素化カルシウムのカラムに通して乾燥し、n−ブチルリチウムを少量加えてから蒸留して使用した。溶媒であるテトラヒドロフラン(THF)は、金属ナトリウムを入れて2日間還流して、脱水したものを使用した。
加圧反応器(耐圧ガラス社製)を4気圧のアルゴンガス雰囲気にし、反応器に外気が入らないようにアルゴンガスを流しながら、脱水THFとシスー5,6−ビス(ピバロイロキシ)−1,3−シクロヘキサジエンを投入した。
次に、反応器をドライアイス・エタノールで−78℃に冷却した後、この反応器に重合開始剤(sec−ブチルリチウム)を加え、2日間攪拌し重合を行った。次に所定量のエチレンオキシドを添加し、さらに重合を行った。その後、少量の塩酸を含んだ2mLの2−プロパノールを加えて反応を停止させ、反応器を開放した。反応液を3倍に濃縮し、十分な量の石油エーテル中に滴下してポリマーを析出させた。ポリマーを濾別し、室温で真空乾燥させてブロック共重合体3を得た。
ブロック共重合体3の重量平均分子量は、ポリ(シス−5,6−ビス(ピバロイルオキシ)−2−シクロヘキセン−1,4−イルエン)のユニットが65,000、ポリエチレンオキシドのユニットが60,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。
また、ブロック共重合体3の相分離構造を小角X線散乱装置(Nano−Viewer、理学電気製)を用いて測定したところ、該ブロック共重合体はラメラ構造を形成するブロック共重合体であった。
Production Example 4 (Production of cis-5,6-bis (pivaloyloxy) -1,3-cyclohexadiene-ethylene oxide block copolymer)
Ethylene oxide as a monomer was dried by passing through a column of calcium hydride, and a small amount of n-butyllithium was added, followed by distillation. Tetrahydrofuran (THF) as a solvent was dehydrated by adding metal sodium and refluxing for 2 days.
Depressurized THF and cis-5,6-bis (pivalloyloxy) -1,3 while making the pressurized reactor (made by pressure glass) into an argon gas atmosphere of 4 atm and flowing argon gas so that outside air does not enter the reactor. -Cyclohexadiene was charged.
Next, after the reactor was cooled to −78 ° C. with dry ice / ethanol, a polymerization initiator (sec-butyllithium) was added to the reactor, and polymerization was carried out by stirring for 2 days. Next, a predetermined amount of ethylene oxide was added and further polymerization was performed. Thereafter, 2 mL of 2-propanol containing a small amount of hydrochloric acid was added to stop the reaction, and the reactor was opened. The reaction solution was concentrated 3 times and dropped into a sufficient amount of petroleum ether to precipitate a polymer. The polymer was separated by filtration and vacuum-dried at room temperature to obtain block copolymer 3.
The weight average molecular weight of the block copolymer 3 is 65,000 units of poly (cis-5,6-bis (pivaloyloxy) -2-cyclohexene-1,4-ylene), 60,000 units of polyethylene oxide, The molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.5.
Further, when the phase separation structure of the block copolymer 3 was measured using a small angle X-ray scattering device (Nano-Viewer, manufactured by Rigaku Denki), the block copolymer was a block copolymer forming a lamellar structure. It was.

実施例1 (構造周期を有する下地層→相分離構造形成→熱処理A→Z層形成→保護層形成)
製造例1で得たスチレン−メチルメタクリレートランダム共重合体20部をトルエン980部に溶解することにより、プライマー塗工液を作製した。得られたプライマー塗工液を乾燥膜厚が2μmになるように長尺の透明樹脂フィルム(商品名「ゼオノアフィルム」ZF−14、日本ゼオン社製)上に塗布し、次いで120℃、5分間乾燥した。形成したプライマー層をフィルムの流れ方向に対して平行にラビング処理して、ロール状に巻き取って、長尺状のプレコートフィルムを得た。該プレコートフィルムの一部を切り出し、走査型プローブ顕微鏡(Dimension3100、日本ビーコ社製)を用いて表面状態を観察したところ、深さ約5nmの微細な凹凸形状がフィルムの流れ方向と平行に形成されていた。すなわち、構造周期を有する下地層が形成されていることが確認された。
製造例2で得たブロック共重合体1 5部をトルエン995部に混合し、完全に溶解して塗布液を調製した。該塗布液を、乾燥膜厚が0.1μmになるように先に得た長尺状のプレコートフィルムのプライマー層側に塗布し、130℃で、10分間熱処理Aを行い、ロール状に巻き取って、長尺状の相分離構造を有するフィルムを得た。
得られた長尺状の相分離構造を有するフィルムの一部を切り出し、走査型プローブ顕微鏡(Dimension3100、日本ビーコ社製)を用いて表面状態を観察したところ、フィルムの流れ方向と平行にポリスチレン相とポリメチルメタクリレート相が約50nm間隔で並んだ構造を形成していた。
次いで、長尺状の相分離構造を有するフィルム上にアルミニウムを蒸着し、さらに連続的にアルミニウム膜表面にトリアセチルセルロースフィルムを重ね合わせ、加圧ローラーで圧着して貼り合せ、ロール状に巻き取って、長尺状のグリッド偏光フィルム1を得た。得られた長尺状のグリッド偏光フィルムを所定の形状に打ち抜いて枚葉のグリッド偏光素子1を得た。グリッド偏光素子1を用いた液晶表示装置の正面輝度は、181cd/mであった。
Example 1 (Underlayer having structure period → phase separation structure formation → heat treatment A → Z layer formation → protection layer formation)
A primer coating solution was prepared by dissolving 20 parts of the styrene-methyl methacrylate random copolymer obtained in Production Example 1 in 980 parts of toluene. The obtained primer coating solution was applied onto a long transparent resin film (trade name “ZEONOR FILM” ZF-14, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) so that the dry film thickness was 2 μm, and then 120 ° C. for 5 minutes. Dried. The formed primer layer was rubbed in parallel with the film flow direction and wound into a roll to obtain a long pre-coated film. When a part of the pre-coated film was cut out and the surface state was observed using a scanning probe microscope (Dimension 3100, manufactured by Nippon Beco Co., Ltd.), a fine uneven shape with a depth of about 5 nm was formed in parallel with the film flow direction. It was. That is, it was confirmed that an underlayer having a structural period was formed.
5 parts of the block copolymer 1 obtained in Production Example 2 was mixed with 995 parts of toluene and completely dissolved to prepare a coating solution. The coating solution is applied to the primer layer side of the long pre-coated film obtained in advance so that the dry film thickness becomes 0.1 μm, and heat treatment A is performed at 130 ° C. for 10 minutes, and it is wound into a roll. Thus, a film having a long phase separation structure was obtained.
A part of the obtained film having a long phase separation structure was cut out, and the surface state was observed using a scanning probe microscope (Dimension 3100, manufactured by Nippon Bico Co., Ltd.). As a result, the polystyrene phase was parallel to the film flow direction. And a polymethylmethacrylate phase were arranged at intervals of about 50 nm.
Next, aluminum is vapor-deposited on a film having a long phase separation structure, and a triacetyl cellulose film is continuously superposed on the surface of the aluminum film, bonded by pressing with a pressure roller, and wound into a roll. Thus, a long grid polarizing film 1 was obtained. The obtained long grid polarizing film was punched into a predetermined shape to obtain a single-wafer grid polarizing element 1. The front luminance of the liquid crystal display device using the grid polarizing element 1 was 181 cd / m 2 .

実施例2(構造周期を有する下地層→相分離構造形成→熱処理A→エッチング処理→Z層形成→保護層形成)
実施例1で得た長尺状の相分離構造を有するフィルムにCF、0.01torr、進行波150W、反射波30Wの条件でリアクティブイオンエッチング(RIE)を行った。このエッチング条件では、ミクロ相分離膜を構成するポリスチレン相のエッチング速度に対してポリメチルメタクリレート相のエッチング速度が4倍以上になり、ポリメチルメタクリレート相が選択的にエッチングされる。走査型プローブ顕微鏡(Dimension3100、日本ビーコ社製)を用いて表面状態を観察したところ、フィルムの流れ方向と平行に、幅約50nm、深さ約70nmのサイズのポリスチレン相が約50nm間隔で並んだ微細構造を形成していた。
次いで、前記長尺状の微細構造を有するフィルム上にアルミニウムを蒸着し、さらに連続的にアルミニウム膜表面にトリアセチルセルロースフィルムを重ね合わせ、加圧ローラーで圧着して貼り合せ、さらにロール状に巻き取って、長尺状のグリッド偏光フィルム2を得た。得られた長尺状のグリッド偏光フィルム2を所定の形状に打ち抜いて枚葉のグリッド偏光素子2を得た。グリッド偏光素子2を用いた液晶表示装置の正面輝度は203cd/mであった。
Example 2 (underlying layer having structure period → phase separation structure formation → heat treatment A → etching process → Z layer formation → protection layer formation)
The film having a long phase separation structure obtained in Example 1 was subjected to reactive ion etching (RIE) under the conditions of CF 4 , 0.01 torr, traveling wave 150 W, and reflected wave 30 W. Under this etching condition, the etching rate of the polymethyl methacrylate phase is four times or more than the etching rate of the polystyrene phase constituting the microphase separation film, and the polymethyl methacrylate phase is selectively etched. When the surface state was observed using a scanning probe microscope (Dimension 3100, manufactured by Nihon Beco), polystyrene phases having a width of about 50 nm and a depth of about 70 nm were arranged at intervals of about 50 nm in parallel with the flow direction of the film. A fine structure was formed.
Next, aluminum is vapor-deposited on the film having a long fine structure, and a triacetyl cellulose film is continuously laminated on the surface of the aluminum film, bonded by pressure bonding with a pressure roller, and further wound into a roll. The long grid polarizing film 2 was obtained. The obtained long grid polarizing film 2 was punched into a predetermined shape to obtain a single-piece grid polarizing element 2. The front luminance of the liquid crystal display device using the grid polarizing element 2 was 203 cd / m 2 .

実施例3 (構造周期を有する下地層→相分離構造形成→熱処理A→電子線照射→Z層形成→保護層形成)
実施例1で得た長尺状の相分離構造を有するフィルムに50kVの加速電圧、100μC/cmの照射量で電子線を一括全面照射することにより、ポリメチルメタクリレートの主鎖を切断した。次いで、得られたフィルムをメチルイソブチルケトンとイソプロピルアルコールの3:7混合溶液に浸漬し、ポリメチルメタクリレート相を除去した。走査型プローブ顕微鏡(Dimension3100、日本ビーコ社製)を用いて表面状態を観察したところ、フィルムの流れ方向と平行に、幅約50nm、深さ約70nmのサイズのポリスチレン相が約50nm間隔で並んだ微細構造を形成していた。
次いで、前記長尺状の微細構造を有するフィルム上にアルミニウムを蒸着し、さらに連続的にアルミニウム膜表面にトリアセチルセルロースフィルムを重ね合わせ、加圧ローラーで圧着して貼り合せ、さらにロール状に巻き取って、長尺状のグリッド偏光フィルム3を得た。得られた長尺状のグリッド偏光フィルム3を所定の形状に打ち抜いて枚葉のグリッド偏光素子3を得た。グリッド偏光素子3を用いた液晶表示装置の正面輝度は200cd/mであった。
Example 3 (Underlayer having structure period → phase separation structure formation → heat treatment A → electron beam irradiation → Z layer formation → protection layer formation)
The main chain of polymethylmethacrylate was cut by irradiating the entire surface of the film having the long phase separation structure obtained in Example 1 with an electron beam at an acceleration voltage of 50 kV and an irradiation amount of 100 μC / cm 2 . Next, the obtained film was immersed in a 3: 7 mixed solution of methyl isobutyl ketone and isopropyl alcohol to remove the polymethyl methacrylate phase. When the surface state was observed using a scanning probe microscope (Dimension 3100, manufactured by Nihon Beco), polystyrene phases having a width of about 50 nm and a depth of about 70 nm were arranged at intervals of about 50 nm in parallel with the flow direction of the film. A fine structure was formed.
Next, aluminum is vapor-deposited on the film having a long fine structure, and a triacetyl cellulose film is continuously laminated on the surface of the aluminum film, bonded by pressure bonding with a pressure roller, and further wound into a roll. The long grid polarizing film 3 was obtained. The obtained long grid polarizing film 3 was punched into a predetermined shape to obtain a sheet grid polarizing element 3. The front luminance of the liquid crystal display device using the grid polarizing element 3 was 200 cd / m 2 .

実施例4 (構造周期を有する下地層→相分離構造形成→熱処理A→熱処理B→Z層形成→保護層形成)
実施例1で得たプライマー塗工液を用いて乾燥膜厚が2μmになるようにガラス基板上に塗布し、次いで120℃、5分乾燥した。形成したプライマー層をラビング処理することにより、ガラス基板上に配向膜を形成した。
次いで、製造例4で得たブロック共重合体2 5部、及びラジカル発生剤である4,4’−テトラキス(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン 0.25部をトルエン995部に混合し、完全に溶解して塗布液を調製した。該塗布液を、乾燥膜厚が0.1μmになるように先に得たガラス基板のプライマー層側に塗布し、130℃、10分間熱処理Aを行い、相分離構造を有するフィルムを得た。なお、ブロック共重合体3はラメラ構造を形成する共重合体である。
前記フィルムをオーブンに入れ、窒素雰囲気中において、150℃で5時間、200℃で5時間、300℃で2時間熱処理Bを行った。熱処理B後のフィルムの表面を走査型プローブ顕微鏡(Dimension3100、日本ビーコ社製)を用いて観察したところ、ラビング処理した方向と平行にシスー5,6−ビス(ピバロイロキシ)−1,3−シクロヘキサジエンの架橋部の相が並んだ構造を形成していた。
次いで、得られたフィルム上にアルミニウムを蒸着し、さらにアルミニウム膜表面にトリアセチルセルロースフィルムを重ね合わせ、加圧ローラーで圧着して貼り合せ、グリッド偏光素子4を得た。得られたグリッド偏光素子4を用いた液晶表示装置の正面輝度は190cd/mであった。
Example 4 (Underlayer having structure period → phase separation structure formation → heat treatment A → heat treatment B → Z layer formation → protection layer formation)
The primer coating solution obtained in Example 1 was applied onto a glass substrate so that the dry film thickness was 2 μm, and then dried at 120 ° C. for 5 minutes. By rubbing the formed primer layer, an alignment film was formed on the glass substrate.
Next, 5 parts of the block copolymer 2 obtained in Production Example 4 and 0.25 part of 4,4′-tetrakis (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, which is a radical generator, were mixed with 995 parts of toluene, and completely mixed. A coating solution was prepared by dissolving in The coating solution was applied to the primer layer side of the glass substrate obtained previously so that the dry film thickness was 0.1 μm, and heat treatment A was performed at 130 ° C. for 10 minutes to obtain a film having a phase separation structure. The block copolymer 3 is a copolymer that forms a lamellar structure.
The film was placed in an oven, and heat treatment B was performed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 5 hours, 200 ° C. for 5 hours, and 300 ° C. for 2 hours. When the surface of the film after the heat treatment B was observed using a scanning probe microscope (Dimension 3100, manufactured by Beiko Japan), cis-5,6-bis (pivaloyloxy) -1,3-cyclohexadiene was parallel to the rubbing direction. This formed a structure in which phases of the cross-linking part were aligned.
Subsequently, aluminum was vapor-deposited on the obtained film, and a triacetylcellulose film was further superimposed on the surface of the aluminum film and bonded by pressure bonding with a pressure roller to obtain a grid polarizing element 4. The front luminance of the liquid crystal display device using the obtained grid polarizing element 4 was 190 cd / m 2 .

実施例5 (Z層形成→構造周期を有する下地層→相分離構造形成→熱処理A→ドライエッチング処理→ウエットエッチング処理→蒸着→保護層形成)
長尺の透明樹脂フィルム(商品名「ゼオノアフィルム」ZF−14、日本ゼオン社製)上にアルミニウムを蒸着した。
前記フィルムのアルミニウム蒸着面に実施例1で調製したプライマー塗工液を用いて乾燥膜厚が0.1μmになるように塗布し、次いで120℃、5分間乾燥した。その後、プライマー層をフィルムの流れ方向に対して平行にラビング処理し、さらにロール状に巻き取ることにより、長尺状のプレコートフィルムを得た。
Example 5 (Z layer formation → underlying layer with structure period → phase separation structure formation → heat treatment A → dry etching treatment → wet etching treatment → deposition → protection layer formation)
Aluminum was vapor-deposited on a long transparent resin film (trade name “Zeonor film” ZF-14, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.).
The film was coated on the aluminum deposition surface of the film using the primer coating solution prepared in Example 1 so that the dry film thickness was 0.1 μm, and then dried at 120 ° C. for 5 minutes. Thereafter, the primer layer was rubbed in parallel to the film flow direction, and further rolled up to obtain a long pre-coated film.

製造例3で得たブロック共重合体2 5部をトルエン995部に混合し、完全に溶解することにより塗布液を調製した。該塗布液を乾燥膜厚が0.1μmになるように先に得た長尺状のプレコートフィルム上に塗布し、130℃、10分間熱処理Aを行い、ロール状に巻き取ることにより、長尺状の相分離構造を有するフィルムを得た。
得られた長尺状の相分離構造を有するフィルムにCF、0.01torr、進行波150W、反射波30Wの条件でリアクティブイオンエッチング(RIE)を行った。このエッチング条件では、ミクロ相分離膜を構成するポリスチレン相のエッチング速度に対してポリメチルメタクリレート相のエッチング速度が4以上になり、ポリメチルメタクリレート相が選択的にエッチングされる。次いで、走査型プローブ顕微鏡(Dimension3100、日本ビーコ社製)を用いて表面状態を観察したところ、フィルムの流れ方向と平行に、幅約50nm、深さ約70nmのサイズのポリスチレン相が約30nm間隔で並んだ構造を形成していた。
A coating solution was prepared by mixing 5 parts of the block copolymer 2 obtained in Production Example 3 with 995 parts of toluene and completely dissolving it. The coating solution is applied on the long pre-coated film obtained in advance so that the dry film thickness becomes 0.1 μm, heat-treated A at 130 ° C. for 10 minutes, and wound up into a roll shape. A film having a phase-separated structure was obtained.
The obtained film having a long phase separation structure was subjected to reactive ion etching (RIE) under the conditions of CF 4 , 0.01 torr, traveling wave 150 W, and reflected wave 30 W. Under this etching condition, the etching rate of the polymethyl methacrylate phase is 4 or more with respect to the etching rate of the polystyrene phase constituting the microphase separation film, and the polymethyl methacrylate phase is selectively etched. Next, when the surface state was observed using a scanning probe microscope (Dimension 3100, manufactured by Nippon Beco Co., Ltd.), a polystyrene phase having a width of about 50 nm and a depth of about 70 nm was parallel to the film flow direction at intervals of about 30 nm. Formed a side-by-side structure.

次に、硝酸5.2%、リン酸73.0%、酢酸3.4%、及び残部が水からなる組成(酸成分相当濃度81.6%)のエッチング液を1000部作製し、加熱装置と撹拌装置を備えたエッチング槽に溜め入れ、エッチング液の温度を33℃に調整した。前記乾式エッチング処理をした長尺状の微細構造を有するフィルムを、該エッチング槽に30秒間浸漬し、120℃、5分間乾燥し、ロール状に巻き取ることにより、長尺状のグリッド偏光フィルム5を得た。得られた長尺状のグリッド偏光フィルム5を所定の形状に打ち抜いて枚葉のグリッド偏光素子5を得た。グリッド偏光素子5を用いた液晶表示装置の正面輝度は204cd/mであった。 Next, 1000 parts of an etchant having a composition (acid component equivalent concentration 81.6%) composed of 5.2% nitric acid, 73.0% phosphoric acid, 3.4% acetic acid, and the balance water is prepared. And the temperature of the etching solution was adjusted to 33 ° C. The long grid polarizing film 5 is obtained by immersing the film having a long fine structure subjected to the dry etching treatment in the etching tank for 30 seconds, drying at 120 ° C. for 5 minutes, and winding up into a roll. Got. The obtained long grid polarizing film 5 was punched into a predetermined shape to obtain a single-piece grid polarizing element 5. The front luminance of the liquid crystal display device using the grid polarizing element 5 was 204 cd / m 2 .

比較例1
グリッド偏光素子を積層しない液晶表示装置を作成した。得られた液晶表示装置の正面輝度は170cd/mであった。
Comparative Example 1
A liquid crystal display device without a grid polarizing element was prepared. The front luminance of the obtained liquid crystal display device was 170 cd / m 2 .

Claims (17)

2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んている樹脂層を形成し、
該樹脂層の上に複素屈折率(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Zを含んでなるZ層を形成することを含むグリッド偏光フィルムの製造方法。
Forming a resin layer in which a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by bonding two or more incompatible polymer block chains is aligned in one plane in a plane;
A grid including forming a Z layer including a material Z having an absolute value of a difference between a real part n and an imaginary part κ of a complex refractive index (N = n−iκ) of 1.0 or more on the resin layer. A method for producing a polarizing film.
前記ブロック共重合体は、式1で表される各高分子ブロック鎖のドライエッチング耐性ERの差が0.1以上である高分子ブロック鎖を含むものであり、
前記樹脂層をドライエッチング処理する工程をさらに含む、請求項1に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
式(1): ER=N/(Nc−No)
(式中、Nは高分子ブロック鎖のセグメント(モノマー単位に相当)当たりの原子の総数、Ncは炭素原子数、Noは酸素原子数を示す。)
The block copolymer includes a polymer block chain in which the difference in dry etching resistance ER of each polymer block chain represented by Formula 1 is 0.1 or more,
The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 1 which further includes the process of dry-etching the said resin layer.
Formula (1): ER = N / (Nc-No)
(In the formula, N represents the total number of atoms per segment (corresponding to the monomer unit) of the polymer block chain, Nc represents the number of carbon atoms, and No represents the number of oxygen atoms.)
前記ブロック共重合体は、前記高分子ブロック鎖の少なくとも一つが、エネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むものであり、
前記樹脂層をエネルギー線照射処理する工程をさらに含む、請求項1に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
The block copolymer is one in which at least one of the polymer block chains includes a degradable polymer block chain in which a main chain is decomposed by irradiation with energy rays,
The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 1 which further includes the process of energy-beam irradiation processing of the said resin layer.
前記ブロック共重合体は、高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖であり、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖であり、
前記樹脂層を熱分解性高分子ブロック鎖の分解温度以上で熱処理Bする工程をさらに含む、請求項1に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
In the block copolymer, at least one of the polymer block chains is a heat-resistant polymer block chain, and at least one of the rest is a thermally decomposable polymer block chain,
The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 1 which further includes the process of heat-processing B the said resin layer above the decomposition temperature of a thermally decomposable polymer block chain.
樹脂層が基材の上に形成されたものである請求項1〜4のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。   The method for producing a grid polarizing film according to claim 1, wherein the resin layer is formed on a substrate. 基材と樹脂層との間に構造周期を有する下地層を形成することを含む請求項5に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。   The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 5 including forming the base layer which has a structure period between a base material and a resin layer. 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Zを含んでなるZ層を基材の上に形成し、
該Z層の上に、2以上の互いに非相溶な高分子ブロック鎖を結合してなるブロック共重合体中のラメラ型又はシリンダ型の相分離構造が面内で一方向に並んている樹脂層を形成し、
前記樹脂層を処理し、さらにZ層をエッチング処理することを含むグリッド偏光フィルムの製造方法。
Forming a Z layer comprising a material Z having a difference between a real part n and an imaginary part κ of a complex refractive index (N = n−iκ) of 1.0 or more on a substrate;
Resin in which a lamellar or cylindrical phase separation structure in a block copolymer formed by bonding two or more incompatible polymer block chains on the Z layer is aligned in one plane in a plane. Forming a layer,
A method for producing a grid polarizing film, comprising: treating the resin layer; and etching the Z layer.
前記ブロック共重合体は、式1で表される各高分子ブロック鎖のドライエッチング耐性ERの差が0.1以上である高分子ブロック鎖を含むものであり、
前記樹脂層の処理がドライエッチング処理である、請求項7に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
式(1): ER=N/(Nc−No)
(式中、Nは高分子ブロック鎖のセグメント(モノマー単位に相当)当たりの原子の総数、Ncは炭素原子数、Noは酸素原子数を示す。)
The block copolymer includes a polymer block chain in which the difference in dry etching resistance ER of each polymer block chain represented by Formula 1 is 0.1 or more,
The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 7 whose process of the said resin layer is a dry etching process.
Formula (1): ER = N / (Nc-No)
(In the formula, N represents the total number of atoms per segment (corresponding to the monomer unit) of the polymer block chain, Nc represents the number of carbon atoms, and No represents the number of oxygen atoms.)
前記ブロック共重合体は、前記高分子ブロック鎖の少なくとも一つがエネルギー線の照射により主鎖が分解する分解性高分子ブロック鎖を含むものであり、
前記樹脂層の処理がエネルギー線照射処理である、請求項7に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
The block copolymer includes a degradable polymer block chain in which at least one of the polymer block chains is decomposed by energy rays.
The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 7 whose process of the said resin layer is an energy ray irradiation process.
前記ブロック共重合体は、高分子ブロック鎖の少なくとも一つが耐熱性高分子ブロック鎖であり、残りのうちの少なくとも一つが熱分解性高分子ブロック鎖であり、
前記樹脂層の処理が熱分解性高分子ブロック鎖の分解温度以上での熱処理Bである、請求項7に記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。
In the block copolymer, at least one of the polymer block chains is a heat-resistant polymer block chain, and at least one of the rest is a thermally decomposable polymer block chain,
The manufacturing method of the grid polarizing film of Claim 7 whose process of the said resin layer is the heat processing B above the decomposition temperature of a thermally decomposable polymer block chain.
Z層と樹脂層との間に構造周期を有する下地層を形成することを含む請求項7〜10のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。   The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of Claims 7-10 including forming the base layer which has a structural period between Z layer and a resin layer. 各高分子ブロック鎖のガラス転移温度のうちで最も高いガラス転移温度以上で且つ各高分子ブロック鎖の熱分解温度のうちで最も低い熱分解温度以下での温度で樹脂層を熱処理Aすることをさらに含む請求項1〜11のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。   Heat-treating the resin layer A at a temperature not lower than the highest glass transition temperature among the glass transition temperatures of each polymer block chain and not higher than the lowest pyrolysis temperature among the thermal decomposition temperatures of each polymer block chain. Furthermore, the manufacturing method of the grid polarizing film in any one of Claims 1-11 containing. 材料Zが金属である、請求項1〜12のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。   The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of Claims 1-12 whose material Z is a metal. 長尺状のものである、請求項1〜13のいずれかに記載のグリッド偏光フィルムの製造方法。   The manufacturing method of the grid polarizing film in any one of Claims 1-13 which is a long thing. 請求項1〜14のいずれかに記載の製造方法で得られたグリッド偏光フィルム。   The grid polarizing film obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-14. 請求項14に記載の製造方法で得られ、且つ偏光透過軸が幅方向と略平行であるグリッド偏光フィルム。   A grid polarizing film obtained by the manufacturing method according to claim 14 and having a polarization transmission axis substantially parallel to the width direction. 請求項15又は16に記載のグリッド偏光フィルムを備える液晶表示装置。   A liquid crystal display device comprising the grid polarizing film according to claim 15 or 16.
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