JP2007298647A - ロール状反射型偏光素子、ロール状反射吸収一体型偏光素子、ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子、ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子、それらの製造方法及びそれらを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光子との接着性が良好で、大量生産性に適し、部材の低減が可能で、偏光板に一体化したとき輝度が向上し、位相差フィルムとの組み合わせにより液晶パネルの視野角が拡大されるロール状反射型偏光素子、ロール状反射吸収一体型偏光素子、ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子、ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子、それらの製造方法及びそれらを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】ナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を有し、該ナノワイヤの平均短軸径をＸｎｍ、ナノワイヤ間の平均距離をＺｎｍとした時、Ｘ及びＺが下記条件を満足し、かつナノワイヤの長軸方向がロール長手方向に対して０±１０度以内であるナノワイヤが９０％以上であることを特徴とするロール状反射型偏光素子。
（３／７）Ｘ≦Ｚ≦（７／３）Ｘ、５０≦Ｘ≦１４０、Ｘ＋Ｚ≦２００
【選択図】なし

Description

本発明は、ロール状反射型偏光素子、ロール状反射吸収一体型偏光素子、ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子、ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子、それらの製造方法及びそれらを用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置には輝度向上フィルムとして反射型偏光子が広く使用されている。液晶表示装置は、バックライト、吸収型偏光板Ｂ、液晶セル、吸収型偏光板Ａの順に配置されている。バックライトと吸収型偏光板Ｂの間に反射型偏光素子を適当な角度で配置することにより、吸収型偏光板で吸収されていた光を反射型偏光子により反射させ再利用することにより輝度向上することができる。現在、広く使用されている輝度向上フィルムの代表として、住友３Ｍ社製のＤＢＥＦがある。これはＰＥＴ、ＰＥＮ等の複屈折の大きなポリエステルからなり、偏光板とは別部材として供給されている。

吸収型偏光板としては、偏光子であるヨウ素を吸着させたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）に接着性の良好なケン化したセルロースエステルフィルムを貼合したものが広く使用されている。ＰＶＡフィルムとケン化したセルロースエステルフィルム以外の素材との接着は経時での膜はがれ等の問題が起こり易く耐久性に課題がある。従って、ＰＥＮやＰＥＴ等を用いた輝度向上フィルムを直接偏光子に貼合するのは困難であった。

反射型偏光素子のひとつとして金属細線を周期的に配列したワイヤグリッド偏光素子が知られている。ワイヤグリッド偏光素子は、図１に模式的に示されるように金属細線を周期的に配列した構造からなる。図１中、１１０は金属グリッド、１２０はロール基板、ｔは金属グリッド高さ、ｗは金属グリッド幅、ｐは金属グリッドピッチを表す。

従来、ワイヤグリッド偏光素子は高い偏光分離能を持つことが知られているが、可視光域での用途には金属細線の間隔（ｐ）を非常に細密にする必要があり工業的な生産においては大きな課題となっていた。ワイヤグリッド偏光素子を作製する一般的な方法として、フォトリソグラフィー法があるが、この方法により可視光域で使用できる偏光分離素子を作製するには電子線や紫外線等非常に短波の光を用いてパターン描画をする必要がありこれが大きな課題となっていた。また、金属グリッド作製の際には真空もしくは減圧条件下での蒸着を用いるのが一般的な手法であり、連続的な大量生産には向かなかった（例えば、特許文献１参照）。

また、異方性金属粒子を用いて偏光素子を作製する方法が公開されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では金属粒子の平均長軸長さが１０〜２００ｎｍであり、平均短軸長さが１〜１０ｎｍと規定されている。金属粒子は粒径が５０ｎｍ以下であるとプラズモン吸収といわれる特異な吸収を持つ。例えば、Ａｇであれば約４００ｎｍ、Ａｕであれば約５２０ｎｍに非常に大きな吸収を持つことになる。このようなプラズモン吸収を可視光に持つ偏光素子を液晶表示素子に組み込むとバックライト光を吸収し輝度向上フィルムとしての機能を果たさない。また、特許文献２では金属の異方性によるプラズモン吸収のシフトを利用した吸収型偏光素子であり、本発明の反射型偏光素子とは原理的に異なる。
特開２００５−１９５８２４号公報 特開平９−４３４２９号公報

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、偏光子との接着性が良好で、大量生産性に適し、部材の低減が可能で、偏光板に一体化したとき輝度が向上し、位相差フィルムとの組み合わせにより液晶パネルの視野角が拡大されるロール状反射型偏光素子、ロール状反射吸収一体型偏光素子、ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子、ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子、それらの製造方法及びそれらを用いた液晶表示装置を提供することにある。

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。

１．ロール基板の上に、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を設けたロール状反射型偏光素子であり、該ナノワイヤの平均短軸径をＸｎｍ、ナノワイヤ間の平均距離をＺｎｍとした時、Ｘ及びＺが下記式（１）〜（４）を満足し、かつナノワイヤの長軸方向がロール長手方向に対して０±１０度以内であるナノワイヤが９０％以上であることを特徴とするロール状反射型偏光素子。

（１） Ｚ≦（７／３）Ｘ
（２） （３／７）Ｘ≦Ｚ
（３） ５０≦Ｘ≦１４０
（４） Ｘ＋Ｚ≦２００
２．前記ナノワイヤが、銀、アルミ、ニッケル、ロジウム、白金から選ばれる金属であることを特徴とする前記１に記載のロール状反射型偏光素子。

３．４００〜７００ｎｍにおける波長領域での透過率の最小値が最大値の９０％以上であることを特徴とする前記１または２に記載のロール状反射型偏光素子。

４．前記反射型偏光分離層の膜厚が５０〜５００ｎｍであることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。

５．前記反射型偏光分離層に隣接して硬度が２Ｈ以上である層を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。

６．前記ロール基板がセルロースエステルフィルムであることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。

７．下記式（４）で表される基材の面内リタデーションＲｏが−１０〜１０ｎｍであり、下記式（５）で表される基材の厚み方向リタデーションＲｔｈが−１０〜８０ｎｍであることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。

（４） Ｒｏ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄ
（５） Ｒｔｈ＝｛（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ｝×ｄ
（式中、Ｎｘはフィルム面内における最大屈折率方向の屈折率、Ｎｙはフィルム面内における最小屈折率方向の屈折率、Ｎｚはフィルム厚み方向の屈折率、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）を表す。）
８．偏光子と２枚の保護フィルムからなるロール状反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの１枚が前記１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子であることを特徴とするロール状反射吸収一体型偏光素子。

９．偏光子と２枚の保護フィルムからなるロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの１枚が前記１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子であり、もう一枚の保護フィルムの前記式（４）で表される面内方向のリタデーションＲｏが４０〜６０ｎｍであり、前記式（５）で表される厚み方向のリタデーションＲｔｈが１００〜１５０ｎｍであることを特徴とするロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子。

１０．偏光子と２枚の保護フィルムからなるロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの１枚が前記１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子で、かつセルロースエステルフィルムの位相差フィルムであり、もう一枚の保護フィルムの前記式（４）で表される面内方向のリタデーションＲｏが４０〜６０ｎｍであり、前記式（５）で表される厚み方向のリタデーションＲｔｈが１００〜１５０ｎｍであることを特徴とするロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子。

１１．偏光板Ａ、液晶セル、偏光板Ｂ、バックライトユニットがこの順に配列されている液晶表示装置において、該偏光板Ｂが前記８に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子、前記９に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子または前記１０に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子であり、反射型偏光分離層が、前記ロール状反射吸収一体型偏光素子、前記ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子または前記ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の吸収型偏光素子よりもバックライト側にあることを特徴とする液晶表示装置。

１２．前記１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状反射型偏光素子の製造方法。

１３．前記８に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

１４．前記９に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

１５．前記１０に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

１６．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする前記１２に記載のロール状反射型偏光素子の製造方法。

１７．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする前記１３に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

１８．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする前記１４に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

１９．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする前記１５に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

２０．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする前記１２または１６に記載のロール状反射型偏光素子の製造方法。

２１．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする前記１３または１７に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

２２．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする前記１４または１８に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

２３．バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする前記１５または１９に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

本発明によれば、偏光子との接着性が良好で、大量生産性に適し、部材の低減が可能で、偏光板に一体化したとき輝度が向上し、位相差フィルムとの組み合わせにより液晶パネルの視野角が拡大されるロール状反射型偏光素子、ロール状反射吸収一体型偏光素子、ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子、ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子、それらの製造方法及びそれらを用いた液晶表示装置を提供することができる。

本発明者は、上記課題鑑み鋭意検討を行った結果、ロール基板上に、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を設けたロール状反射型偏光素子であり、該ナノワイヤの平均短軸径をＸｎｍ、ナノワイヤ間の平均距離をＺｎｍとした時、Ｘ及びＺが前記式（１）〜（４）を満足し、かつナノワイヤの長軸方向がロール長手方向に対して０±１０度以内であるナノワイヤが９０％以上であることを特徴とするロール状反射型偏光素子により、偏光子との接着性が良好で、大量生産性に適し、部材の低減が可能で、偏光板に一体化したとき輝度が向上し、位相差フィルムとの組み合わせにより液晶パネルの視野角が拡大されるロール状反射型偏光素子を実現できることを見出し、本発明に至った。

本発明では、偏光板保護フィルムにセルロースエステルフィルムを用いることにより、偏光子であるＰＶＡフィルムとの接着も容易であり、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を塗布する簡易な手法により輝度向上機能を発現させることができる。

以下に、本発明について詳細に説明する。

〔反射型偏光分離層〕
本発明に係る反射型偏光分離層はバインダ及びナノワイヤを含有する。

（バインダ）
本発明に用いられるバインダとしては、基材との接着性が良好であることが好ましく、セルロースエステル樹脂（ＴＡＣ、ＣＡＰ、ＤＡＣ、ＣＡＢ等）、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂や紫外線硬化樹脂等を用いることができる。

ロール基板はセルロースエステルが好ましく、ロール基板にセルロースエステルを用いる場合は、反射型偏光分離層のバインダはセルロースエステル樹脂やアクリル樹脂等が好ましく用いられる。

（ナノワイヤ）
本発明に用いられるナノワイヤとしては、可視光での反射率の高いものが好適で、銀、アルミニウム、ニッケル、ロジウムまたは白金の金属が好ましい。可視光の反射率が平坦で、高い反射率であることを考慮すると銀またはアルミニウムがより好ましい。

本発明に用いられるナノワイヤの平均短軸径（Ｘｎｍ）は金属の反射率を高めるため５０ｎｍ以上が好ましい。偏光分離機能を考慮すると１４０ｎｍ以下が好ましい。

また、本発明に用いられるナノワイヤの平均長軸径（Ｙｎｍ）は可視光での使用を考慮すると１．４μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは２μｍ以上が好ましい。

ナノワイヤの作製には、例えば特開２００４−２３８５０３号に記載のように界面活性剤、高分子分散剤の存在下で電気分解による方法等を用いて製造することができる。

輝度向上機能を発現させるために、ナノワイヤの長軸方向がロール長手方向に対して０±１０度以内であるナノワイヤが９０％以上であることが好ましい。さらに好ましくは、０±５度以内、最も好ましくは０±１度以内である。

ナノワイヤの配向度を高める要素としては、反射型偏光分離層を塗布時のシェアを高めることが有効である。そのため、塗布時の速度を高めることや高粘度な塗布液となるものを選択することが好ましい。

金属の種類によっては、可視域にプラズモン吸収を持つものがある。ナノワイヤ作製時に球状の金属微粒子が混入することがあり、これにより可視域で不要な吸収が起こることがある。このような状態が起こると可視域での色味に変化を与えるだけでなく、輝度向上機能の低下も引き起こす。この課題を解決するために、反射型偏光分離層にＭＤ方向に電場振動をもった偏光を照射することが好ましい。

偏光を照射することにより、金属に異方的な電荷を作製することができ、金属粒子の異方的な成長を促すことができる。また、偏光照射することによりＭＤ配向していない異方性粒子を球状に変形させる効果も同時に引き起こし、輝度向上機能を発現させることができる。

反射型偏光分離層は、液晶表示装置の色味の観点から４００〜７００ｎｍにおける波長領域での透過率が平坦であることが好ましい。上記の波長領域において透過率の最小値が最大値の９０％以上であることが好ましい。さらに好ましくは９５％以上、最も好ましくは９９％以上である。

輝度向上の観点から、ナノワイヤ間の平均距離も重要な要素となってくる。平均距離Ｚはバインダと金属の体積比率を適宜選択することにより調整することができる。

液晶表示装置の色味を考慮すると、反射型偏光分離層の４００〜７００ｎｍにおける最大透過率が最小透過率に対して９０％以上であることが好ましい。また、バインダとしては、この領域における透過率が８０％以上であることが好ましい。

偏光分離能の観点からＺ及びＸの関係は下記式（１）〜（４）を満足することが必要である。

（１） Ｚ≦（７／３）Ｘ
（２） （３／７）Ｘ≦Ｚ
（３） ５０≦Ｘ≦１４０
（４） Ｘ＋Ｚ≦２００
式（１）及び（２）はナノワイヤの平均短軸径とナノワイヤの平均距離の関係を示しており、これらの条件を外れると偏光分離機能が低下する。具体的には、式（１）の条件を外れるとフィルム幅手方向の偏光透過率が低下し、式（２）の条件を外れるとフィルム長手方向の偏光透過率が上昇するため輝度向上機能が低下する。このため、輝度向上のためにはＸ及びＺが式（１）及び（２）の範囲であることが必要である。

式（３）において、Ｘが５０未満になると金属によっては可視域でのプラズモン吸収によるロス大きくなり、また、ＭＤ方向の偏光も透過するためバックライトからの光がロスする。また、Ｘが１４０を超えると反射率は高いが金属間の平均距離が狭くなり透過率が小さくなる。このため、光はバックライトと反射板との間を長距離往復することとなり、樹脂や反射板での光量ロスが大きくなり輝度向上効果が小さくなる。この観点からＭＤ偏光の反射率を高めるためＸは５０ｎｍ以上が必要で、ＴＤ透過率を高めるために１４０ｎｍ以下が必要である。

式（４）はワイヤーグリッドの可視域におけるレイリー共鳴を抑制する条件である。Ｘ＋Ｚが２００を超えると可視域に金属グリッドによる特異な吸収が見られるため、２００以下が必要である。

反射型偏光分離層の膜厚はナノワイヤーが１層以上配列していることが必要であるため、５０ｎｍ以上が好ましい。また、偏光分離機能を高めるためワイヤが数層積層した構造がより好ましい。反射型偏光分離層は層数を増加させると金属固有の吸収が大きくなるため、吸収ロスを考慮すると５００ｎｍ以下であることが好ましい。

反射型偏光分離層の作製には、ナノワイヤ、バインダ及び塗布溶媒からなる塗布液を塗布することにより形成することができる。

本発明に用いられる良溶媒、貧溶媒、非溶媒とは、単独で溶解するものを良溶媒、単独では溶解しないものを貧溶媒、非溶媒と定義している。

反射型偏光分離層におけるナノワイヤの長軸方向をロール状フィルムの長手方向と一致させるために、バインダの濃度、良溶媒と貧溶媒及び／または非溶媒の比率を適宜調整することができる。

混合溶媒系においては、一般的に良溶媒の比率が高いほどその溶液は高粘度になり、逆に貧溶媒及び／または非溶媒の比率を高めることにより低粘度となる。

本発明においては、良溶媒及び貧溶媒もまたは非溶媒が少なくとも１種以上含まれていることが好ましい。

本発明に係る反射型偏光分離層を塗布する方法として、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、押し出しコーター、あるいはスプレー塗布、インクジェット塗布等等がある。配向制御の観点から、押し出しコーター、リバースコーターによる塗布が好ましい。

本発明の反射型偏光素子において、ナノワイヤ平均距離を調整する目的でバインダ及びナノワイヤの体積比率を調整することができる。

本発明の反射型偏光素子において、ナノワイヤの長軸方向がフィルム長手方向に対して０±１０度以内であることが好ましい。ナノワイヤの長軸方向を調整する意味において、反射型偏光分離層を塗布したフィルムを延伸することができる。

本発明の反射型偏光素子は大量生産適性の観点からロール状であることが望ましい。液晶表示装置に用いられる吸収型偏光子はロール状で製造されるため、ロールｔｏロールでの貼合プロセスにより連続的に生産が可能となる。

（保護層等）
本発明に係る反射型偏光分離層に隣接する層に、硬度が２Ｈ以上である層を設けることが、反射型偏光分離層の保護の観点から好ましい。保護層にはＵＶ吸収剤、酸化防止剤を含有することにより経時での耐久性を向上させることができる。

〔ロール基板〕
本発明の各種偏光素子はロール基板上に前記反射型偏光分離層を有する。

本発明に用いられるロール基板（以下、基材フィルムともいう）にはセルロース系、ノルボルネン系、ポリエステル系等の種々の樹脂フィルムを使用することができる。偏光板との接着性を考慮するとセルロースエステル系樹脂が好ましい。また、偏光子保護フィルムの少なくとも一方はセルロースエステル系樹脂であることが好ましい。

本発明に用いられる基材フィルムの面内方向リタデーション（Ｒｏ）及び厚み方向リタデーション（Ｒｔｈ）が大きいと、偏光分離層で分離された直線偏光を楕円偏光へと変換する。吸収型偏光子に到達する時点での光は直線偏光であることが好ましいため、基材フィルムのＲｏ及びＲｔｈは小さい方が好ましい。具体的には、Ｒｏ及びＲｔｈが−１０〜１０ｎｍであることが好ましい。

本発明のロール状反射吸収一体型偏光素子は、吸収型偏光素子と保護フィルムから構成される。既存の接着工程ではＰＶＡのりを使用し、ＰＶＡ偏光子をケン化したセルロースエステルフィルムと接着する。ＰＶＡのりは水に溶解されており、接着の過程で水が蒸発する必要がある。既存の接着工程を有効活用するためには、保護フィルムのうち少なくとも一枚はセルロースエステルフィルムと略同等の透湿性を持つことが好ましい。

本発明の反射吸収一体型偏光素子においては、反射型偏光分離層が吸収型偏光素子の吸収型偏光素子よりもバックライト側に配置されていることが好ましい。

本発明の反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの少なくとも１枚が位相差フィルムであることが、液晶表示装置の視野角を拡大する効果を持つため好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。

実施例１
〔ナノワイヤー溶液の調製〕
以下の組成で溶液Ａ、Ｂを調製した。

（溶液Ａ）
１，３−ブタンジオール ６７００質量部
ポリビニルピロリドン（Ｋ３０） １４質量部
（溶液Ｂ）
硝酸銀 １００質量部
純水 １５０質量部
溶液Ａを５０℃に保ちながら攪拌し、溶液Ｂを滴下した。滴下終了後、反応液を１５０℃に昇温し３０分反応を継続し、ロッド状銀のナノワイヤー溶液Ｃを調製した。

〔反射型偏光分離層塗布液の調製〕
以下の組成で溶液Ｄを調製した。

（溶液Ｄ）
アセトン（良溶媒） ８５質量部
メチルエチルケトン（良溶媒） ４０質量部
メタノール（貧溶媒） ３５質量部
ジアセチルセルロース（Ｌ５０） １質量部
ナノワイヤ溶液Ｃを遠心分離操作することによりナノワイヤを分級し、溶液Ｄ中に添加し反射型偏光分離層塗布液を調製した。添加するナノワイヤ量と溶液Ｄの比率を調整することにより反射型偏光分離層塗布液Ｆ１を作製した。

同様にして反射型偏光分離層塗布液Ｆ２〜Ｆ１２を調製した。

〔ロール状反射型偏光素子の作製〕
ロール状基板として、コニカミノルタ社製８ＵＸ２ＭＷを用いた。８ＵＸ２ＭＷの面内リタデーションＲｏは３ｎｍであり、厚み方向リタデーションＲｔｈは４０ｎｍであった。

反射型偏光分離層塗布液Ｆ１〜Ｆ１２を押し出しコーターを用いてロール状基板に連続的に塗布することにより、それぞれロール状反射型偏光素子Ｆ１〜Ｆ１２を得た。

なお、比較例のロール状反射型偏光素子Ｆ１２は反射型偏光分離層をロール状基板に塗布した後、幅手方向にテンターを用いて延伸し、ナノワイヤの長軸方向とロール長手方向の角度を乱す目的で作製した。

〔ロール状反射型偏光素子の測定と評価〕
得られたロール状反射型偏光素子Ｆ１〜Ｆ１２について、以下の測定と評価を行った。

（ナノワイヤ平均短軸径Ｘ、ナノワイヤ平均距離Ｚの測定）
電子顕微鏡によりナノワイヤ平均短軸径Ｘ、ナノワイヤ平均距離Ｚを測定した。

（ロッド長軸方向とロール長手方向が０±１０度以内である割合Ｒの測定）
電子顕微鏡によりロッド長軸方向とロール長手方向が０±１０度以内である割合Ｒ（％）の観察を行った。

（偏光分離能の評価）
〈透過率測定〉
分光光度計Ｕ−３３１０（日立製作所（株））に６０φ積分球ユニットをセットした。光源側に市販の吸収型偏光素子を挿入し、入射光を偏光光とした。積分球ユニットの光源入射口にロール状反射型偏光素子の試料を配置し、試料のＭＤ方向が入射光の偏光面に対して０及び９０度となるように角度を調整し、透過光量の測定を行った。測定の範囲は可視光域の４００〜７００ｎｍとし、偏光分離能は５５０ｎｍでの透過率から以下の式に従って算出した。

Ｍ（％）＝Ｔ（９０度）／〔Ｔ（０度）＋Ｔ（９０度）〕×１００
（式中、Ｔ（９０度）は入射光の偏光面と試料のＭＤ方向が９０度である配置の時の透過光量であり、Ｔ（０度）は入射光の偏光面と試料のＭＤ方向が０度である配置の時の透過光量である。）
Ｍが１００に近いほど偏光素子としての性能が優れていることを表し、５０では偏光分離能はないことを意味する。

以上の測定と評価の結果を表１に示す。

ロール状反射型偏光素子Ｆ１〜Ｆ１２の試料は、目視観察の結果、全ての試料で可視光域での反射が認められた。表１に示されるように、ナノワイヤの平均短軸径Ｘ、ナノワイヤの平均距離Ｚ、ナノワイヤ長軸方向とロール長手方向との角度、及び前記式（１）〜（４）を満たすことにより良好なロール状反射型偏光分離素子が作製できた。

実施例２
実施例１で作製したロール状反射型偏光素子Ｆ１の試料に、ＭＤ方向に偏光面を持つ４００ｎｍ（８０ｍＪ／ｐｕｌｓ）の偏光を照射し、ロール状反射型偏光素子の試料Ｆ１３を作製した。

実施例１と同様にして、偏光分離能を評価した。また、可視光域（４００〜７００ｎｍ）での透過率を分光光度計Ｕ３３１０（日立製作所（株）製）を用いて測定し、最小値と最大値の比を求めた。

測定及び評価の結果を表２に示す。

表２に示されるように、反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することにより、偏光分離能が１．１０倍となりプラズモン吸収による影響を小さくすることができた。また、偏光を照射することにより、４００〜７００ｎｍにおける波長領域での透過率が平坦となり、この反射型偏光分離素子を用いた液晶表示装置の色味が向上する。

実施例３
実施例１のロール状反射型偏光素子Ｆ４、Ｆ５の作製時に、反射型偏光分離層塗布後に１４０℃雰囲気下でロール長手方向に１．１倍延伸を行いロール状反射型偏光素子Ｆ１４、Ｆ１５を作製した。

Ｆ１４、Ｆ１５について、実施例１と同様にして、電子顕微鏡によりロッド長軸方向とロール長手方向が０±１０度以内である割合Ｒ（％）の観察を行ったところ、Ｆ４、Ｆ５のそれぞれ９０％、９１％に対し、Ｆ１４、Ｆ１５はそれぞれ９５％、９５％と高い値を示した。

実施例４
実施例３のロール状反射型偏光素子Ｆ１４及びＦ１５の製造において、反射型偏光分離層を塗布後、１４０℃雰囲気下でロール長手方向に１０％の１軸延伸を行い、それぞれロール状反射型偏光素子Ｆ１４−２及びＦ１５−２を作製した。

実施例３と同様に透過率を評価した。その結果を表３に示す。

延伸することにより、反射型偏光分離層の膜厚とナノワイヤ間の平均距離を調整し、透過率を調整できることを示している。

実施例５
（ハードコート層の塗設）
実施例１に記載のロール状反射型偏光素子Ｆ２上に下記ハードコート層塗布組成物をダイコートし、８０℃で５分間乾燥した後、１６０ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射し、乾燥膜厚が５μｍとなるようにハードコート層を設け、ハードコートフィルムを作製した。

〈ハードコート層塗布組成物〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ７０質量部
トリメチロールプロパントリアクリレート ３０質量部
光反応開始剤（イルガキュア１８４（チバスペシャルティケミカルズ（株）製））
４質量部
酢酸エチル １５０質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル １５０質量部
シリコン化合物（ＢＹＫ−３０７（ビックケミージャパン社製）） ０．４質量部
ハードコート層の鉛筆硬度を測定したところ３Ｈの硬度を示し、耐擦り傷性効果を示した。

実施例６
（基材フィルムの作製）
〈ポリマーＸの合成〉
攪拌機、２個の滴下ロート、ガス導入管及び温度計の付いたガラスフラスコに、モノマーＸａ、Ｘｂ混合液４０ｇ、連鎖移動剤のメルカプトプロピオン酸２ｇ及びトルエン３０ｇを仕込み、９０℃に昇温した。その後、一方の滴下ロートから、モノマーＸａ、Ｘｂ混合液（混合比９０：１０）６０ｇを３時間かけて滴下すると共に、同時にもう一方のロートからトルエン１４ｇに溶解したアゾビスイソブチロニトリル０．４ｇを３時間かけて滴下した。その後さらに、トルエン５６ｇに溶解したアゾビスイソブチロニトリル０．６ｇを２時間かけて滴下した後、さらに２時間反応を継続させ、ポリマーＸを得た。得られたポリマーＸは常温で固体であった。ここで、ＸａはＭＭＡ／ＭＡ＝８０／２０のモノマー、ＸｂはＨＥＡ＝１００のモノマーである。

ＭＡ、ＭＭＡ及びＨＥＡはそれぞれ以下の化合物の略称である。

ＭＡ ：メチルアクリレート
ＭＭＡ：メタクリル酸メチル
ＨＥＡ：２−ヒドロキシエチルアクリレート
〈ポリマーＹの合成〉
特開２０００−１２８９１１号公報に記載の重合方法により塊状重合を行った。すなわち、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、投入口及び環流冷却管を備えたフラスコにメチルアクリレートを投入し、窒素ガスを導入してフラスコ内を窒素ガスで置換したチオグリセロールを攪拌下添加した。

チオグリセロール添加後、内容物の温度を適宜変化させ４時間重合を行い、内容物を室温に戻し、それにベンゾキノン５質量％テトラヒドロフラン溶液を２０質量部添加し、重合を停止させた。内容物をエバポレーターに移し、８０℃で減圧下、テトラヒドロフラン、残存モノマー及び残存チオグリセロールを除去し、ポリマーＹを得た。得られたポリマーＹは常温で液体であった。

（セルロースエステルフィルムの作製）
〈ドープ液の調製〉
セルロースエステル（セルロースアセテートプロピオネート アセチル基置換度２．１、プロピオニル基置換度０．７５、Ｍｎ＝１０００００、Ｍｗ＝２２００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２） １００質量部
ポリマーＸ １２質量部
ポリマーＹ ５質量部
チヌビン１０９（チバスペシャルティケミカルズ（株）製） １．５質量部
チヌビン１７１（チバスペシャルティケミカルズ（株）製） ０．７質量部
酸化ケイ素微粒子（アエロジルＲ９７２Ｖ（日本アエロジル株式会社製））
０．１質量部
メチレンクロライド ３００質量部
エタノール ４０質量部
〈セルロースエステルフィルムの製膜〉
日本精線（株）製のファインメットＮＦで上記ドープ液を作製し、次いで濾過し、ベルト流延装置を用い、２２℃、２ｍ幅でステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶剤量が１００％になるまで溶媒を蒸発させ、剥離張力１６２Ｎ／ｍでステンレスバンド支持体上から剥離した。剥離したセルロースエステルのウェブを３５℃で溶媒を蒸発させ、１．６ｍ幅にスリットし、その後、テンターで幅方向に１．１倍に延伸しながら、１３５℃の乾燥温度で乾燥させた。このときテンターで延伸を始めたときの残留溶剤量は１０％であった。テンターで延伸後１３０℃で５分間緩和を行った後、１２０℃、１３０℃の乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させ、１．５ｍ幅にスリットし、フィルム両端に幅１０ｍｍ高さ５μｍのナーリング加工を施し、初期張力２２０Ｎ／ｍ、終張力１１０Ｎ／ｍで内径６インチコアに巻き取り、セルロースエステルフィルムを得た。ステンレスバンド支持体の回転速度とテンターの運転速度から算出されるＭＤ方向の延伸倍率は１．１倍であった。セルロースエステルフィルムの残留溶剤量は各々０．１％であり、膜厚は６０μｍ、巻数は４０００ｍであった。

（リターデーションＲｏ、Ｒｔｈの測定）
自動複屈折率計（王子計測機器（株）製、ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）を用いて、作製したセルロースエステルフィルムを２３℃、５５％ＲＨの環境下で、５９０ｎｍの波長において１０カ所、３次元屈折率測定を行い、屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを求めた。下記式（１）に従って面内方向のリターデーションＲｏを、また、式（２）に従って厚み方向のリターデーションＲｔｈを算出した。それぞれ１０カ所測定し、その平均値を算出した。

式（１） Ｒｏ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
式（２） Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
（ここで、セルロースエステルフィルムの面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ、面内で遅相軸に直交する方向の屈折率をｎｙ、フィルムの厚さ方向の屈折率をｎｚ、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）をそれぞれ表す。）
得られたフィルムのＲｏは１ｎｍであり、Ｒｔｈは０ｎｍであった。

得られたフィルムに実施例１に記載のロール状反射型偏光素子Ｆ４と同様にして反射型偏光分離層を設け、反射型偏光素子Ｆ１８を作製した。

Ｆ４及びＦ１８をケン化処理し、保護フィルムとして吸収型ＰＶＡ偏光素子にＰＶＡのりを用いて接着を行った。各々の偏光素子の保護フィルムとして、もう一枚はコニカミノルタ社製ＫＣ８ＵＸ２ＭＷをケン化して使用した。また、Ｆ４及びＦ１８と吸収型偏光素子との接着は反射型偏光分離素子と接しない面が接するように配置して接着を行った。上記のような方法で、Ｆ４及びＦ１８からそれぞれ反射吸収一体型偏光素子Ｇ１及びＧ２を作製した。

Ｇ１及びＧ２について分光光度計と積分球を使用して透過率の測定を行った。測定は入射光側に反射側偏光分離層がくるように配置して行った。

その結果、Ｇ１に比較しＧ２の透過率の方が高い透過率を示した。これは、基材フィルムの位相差が小さい方が斜め散乱された光に対して偏光状態を乱すことがないため、吸収型偏光素子でのロスを低減できたためであると考えている。

実施例７
実施例６に記載の反射吸収一体型ロール状偏光子Ｇ２の作製において、保護フィルムとして使用されているＫＣ８ＵＸ２ＭＷをＫＣ８ＵＣＲ３に変更して、ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子Ｇ３の作製を行った。なお、ＫＣ８ＵＣＲ３のリタデーション値はＲｏ＝４０ｎｍ、Ｒｔｈ＝１３０ｎｍであった。

（視野角拡大吸収型偏光板の作製）
ＫＣ８ＵＣＲ２ＭＷ及びＫＣ８ＵＣＲ３を偏光板保護フィルムとして、ＰＶＡ偏光子とＰＶＡ糊を用いて接着を行い視野角拡大吸収型偏光板を作製した。

下記の構成で液晶表示装置を作製した。

ＫＣ８ＵＣＲ２ＭＷ（保護フィルム）
ＰＶＡ偏光子（吸収型偏光子）
ＫＣ８ＵＣＲ３（視野角補償機能付セルロースエステルフィルム）
液晶セル
ＫＣ８ＵＣＲ３（視野角補償機能付セルロースエステルフィルム）
ＰＶＡ偏光子（吸収型偏光子）
基材フィルム（Ｒｏ＝１ｎｍ、Ｒｔｈ＝０ｎｍ（実施例６記載））
反射型偏光分離層
バックライトユニット
この液晶表示装置の輝度を測定したところ、反射型偏光分離層を設けない基材フィルムのみの構成に対して輝度が１．３倍に上昇した。

なお、輝度の評価には積分球を用いて５５０ｎｍの値で評価を行った。

一般的なワイヤグリッド偏光素子の模式図である。

符号の説明

１００ ワイヤグリッド偏光子
１１０ 金属グリッド
１２０ ロール基板
ｔ 金属グリッド高さ
ｗ 金属グリッド幅
ｐ 金属グリッドピッチ

Claims (23)

1. ロール基板の上に、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を設けたロール状反射型偏光素子であり、該ナノワイヤの平均短軸径をＸｎｍ、ナノワイヤ間の平均距離をＺｎｍとした時、Ｘ及びＺが下記式（１）〜（４）を満足し、かつナノワイヤの長軸方向がロール長手方向に対して０±１０度以内であるナノワイヤが９０％以上であることを特徴とするロール状反射型偏光素子。
   （１） Ｚ≦（７／３）Ｘ
   （２） （３／７）Ｘ≦Ｚ
   （３） ５０≦Ｘ≦１４０
   （４） Ｘ＋Ｚ≦２００
2. 前記ナノワイヤが、銀、アルミ、ニッケル、ロジウム、白金から選ばれる金属であることを特徴とする請求項１に記載のロール状反射型偏光素子。
3. ４００〜７００ｎｍにおける波長領域での透過率の最小値が最大値の９０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のロール状反射型偏光素子。
4. 前記反射型偏光分離層の膜厚が５０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。
5. 前記反射型偏光分離層に隣接して硬度が２Ｈ以上である層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。
6. 前記ロール基板がセルロースエステルフィルムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。
7. 下記式（４）で表される基材の面内リタデーションＲｏが−１０〜１０ｎｍであり、下記式（５）で表される基材の厚み方向リタデーションＲｔｈが−１０〜８０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子。
   （４） Ｒｏ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄ
   （５） Ｒｔｈ＝｛（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ｝×ｄ
   （式中、Ｎｘはフィルム面内における最大屈折率方向の屈折率、Ｎｙはフィルム面内における最小屈折率方向の屈折率、Ｎｚはフィルム厚み方向の屈折率、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）を表す。）
8. 偏光子と２枚の保護フィルムからなるロール状反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの１枚が請求項１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子であることを特徴とするロール状反射吸収一体型偏光素子。
9. 偏光子と２枚の保護フィルムからなるロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの１枚が請求項１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子であり、もう一枚の保護フィルムの前記式（４）で表される面内方向のリタデーションＲｏが４０〜６０ｎｍであり、前記式（５）で表される厚み方向のリタデーションＲｔｈが１００〜１５０ｎｍであることを特徴とするロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子。
10. 偏光子と２枚の保護フィルムからなるロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子において、保護フィルムの１枚が請求項１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子で、かつセルロースエステルフィルムの位相差フィルムであり、もう一枚の保護フィルムの前記式（４）で表される面内方向のリタデーションＲｏが４０〜６０ｎｍであり、前記式（５）で表される厚み方向のリタデーションＲｔｈが１００〜１５０ｎｍであることを特徴とするロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子。
11. 偏光板Ａ、液晶セル、偏光板Ｂ、バックライトユニットがこの順に配列されている液晶表示装置において、該偏光板Ｂが請求項８に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子、請求項９に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子または請求項１０に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子であり、反射型偏光分離層が、前記ロール状反射吸収一体型偏光素子、前記ロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子または前記ロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の吸収型偏光素子よりもバックライト側にあることを特徴とする液晶表示装置。
12. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のロール状反射型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状反射型偏光素子の製造方法。
13. 請求項８に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
14. 請求項９に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
15. 請求項１０に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法において、該ナノワイヤと該バインダの体積比が３：７〜７：３であり、溶媒が前記バインダの良溶媒と貧溶媒もしくは非溶媒の各々１種以上の混合溶媒からなる塗布液をロール長手方向に連続的に塗布することにより、バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成することを特徴とするロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
16. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする請求項１２に記載のロール状反射型偏光素子の製造方法。
17. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする請求項１３に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
18. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする請求項１４に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
19. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層を形成した後、幅手方向、長手方向、または幅手方向及び長手方向にフィルムを延伸することにより、ナノワイヤ間の平均距離及びナノワイヤ長軸方向がロール長手方向となす角を調整することを特徴とする請求項１５に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
20. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする請求項１２または１６に記載のロール状反射型偏光素子の製造方法。
21. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする請求項１３または１７に記載のロール状反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
22. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする請求項１４または１８に記載のロール状視野角拡大反射吸収一体型偏光素子の製造方法。
23. バインダ及びナノワイヤを含有する反射型偏光分離層に、電場の振動方向がフィルム長手方向に平行な偏光を照射することを特徴とする請求項１５または１９に記載のロール状位相差補償反射吸収一体型偏光素子の製造方法。

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