JP4520445B2 - Wire grid polarizer - Google Patents
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Description
本発明は、150nm以下のピッチの微細凹凸格子を有するワイヤグリッド偏光板に関する。 The present invention relates to a wire grid polarizer having a fine concavo-convex grating with a pitch of 150 nm or less.
近年のフォトリソグラフィー技術の発達により、非常に狭いピッチのパターンを形成することができるようになってきている。このように狭いピッチ、特に光の波長レベルのピッチのパターンを形成することができると、このような狭ピッチパターンを有する部材や製品は、半導体分野だけでなく、光学分野においても利用することができる。特に、光学分野においては、150nm以下のピッチの微細凹凸格子を有する部材や製品は、利用範囲が広く、このような部材や製品に対する要求が高くなってきている。 With the recent development of photolithography technology, it has become possible to form patterns with a very narrow pitch. If a pattern having such a narrow pitch, particularly a light wavelength level pitch, can be formed, members and products having such a narrow pitch pattern can be used not only in the semiconductor field but also in the optical field. it can. In particular, in the optical field, members and products having a fine concavo-convex lattice with a pitch of 150 nm or less have a wide range of applications, and there is an increasing demand for such members and products.
例えば、光学分野においては、金属線間の間隔を光の波長よりもかなり小さくすることができれば、反射型偏光板として利用することが考えられる。このような偏光板は、透過しない光を反射して再利用することができるので、光の有効利用の点からも望ましいものである。しかしながら、150nm以下のピッチの微細凹凸格子を実現することができないのが現状であった。 For example, in the optical field, if the distance between metal lines can be made considerably smaller than the wavelength of light, it can be considered to be used as a reflective polarizing plate. Such a polarizing plate is desirable also from the viewpoint of effective use of light because it can reflect and reuse light that does not transmit. However, at present, it is impossible to realize a fine concavo-convex lattice having a pitch of 150 nm or less.
近年、非常に狭いピッチの微細凹凸格子を有するワイヤグリッド偏光子が開発されている(特許文献1)。このワイヤグリッド偏光子は、複数の凸部を有するガラス基板の凸部上に、透明誘電体膜を介して導電素子を形成することにより構成されている。しかしながら、上述したワイヤグリッド偏光子は、非常に狭いピッチの微細凹凸格子を有するので、取り扱いにおいて微細凹凸格子に何かが触れてしまうと微細凹凸格子が変形してしまい、偏光子としての光学的特性に影響を及ぼしてしまうことが考えられる。 In recent years, a wire grid polarizer having a fine concavo-convex grating with a very narrow pitch has been developed (Patent Document 1). This wire grid polarizer is configured by forming a conductive element on a convex portion of a glass substrate having a plurality of convex portions via a transparent dielectric film. However, since the above-described wire grid polarizer has a fine concavo-convex grid with a very narrow pitch, if something touches the fine concavo-convex grid in handling, the fine concavo-convex grid is deformed, and the optical as a polarizer It is possible that the characteristics will be affected.
そこで、微細凹凸格子を保護する目的で、埋め込み型のワイヤグリッド偏光子として、ワイヤ間の空間の屈折率を低く保ったまま、表面をガラスなどの保護板で覆うことが検討されている(特許文献2)。
しかしながら、上述したような埋め込み型のワイヤグリッド偏光子は、埋め込みによる偏光性能の低下が大きく、最適に使用するためには構成上の制約がある。また、ワイヤと保護板の間の結合方法については何ら開示されていない。 However, the embedded wire grid polarizer as described above has a large decrease in polarization performance due to the embedded, and there are structural limitations in order to use it optimally. In addition, there is no disclosure about a method for coupling between the wire and the protective plate.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、150nm以下のピッチの微細凹凸格子を有し、構成上の制約がなく、しかも可視光領域の広帯域にわたって優れた偏光度を発揮すると共に、微細凹凸格子を保護することができるワイヤグリッド偏光板及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, has a fine concavo-convex grating with a pitch of 150 nm or less, has no structural limitation, exhibits an excellent degree of polarization over a wide band in the visible light region, and is fine. It is an object of the present invention to provide a wire grid polarizing plate capable of protecting an uneven grating and a liquid crystal display device using the same.
本発明のワイヤグリッド偏光板は、格子状凸部を有する透明な基材と、前記基材の前記格子状凸部を含む領域上に設けられた金属ワイヤ層と、前記金属ワイヤ層の先端部と密着する粘着剤層を有する保護フィルムと、を具備し、前記基材のピッチが150nm以下であり、前記粘着剤層の前記金属ワイヤ層に対する密着力が平滑面に対する180度方向の剥離力で0.02N/25mm〜1N/25mmであり、前記粘着剤層は波長500nmの直線偏光に対する直交ニコル時の透過光強度が、前記保護フィルムを設けない場合の2倍以下となるような流動性を有する弾性材料で構成されていることを特徴とする。 The wire grid polarizing plate of the present invention includes a transparent base material having a grid-like convex portion, a metal wire layer provided on a region of the base material including the grid-like convex portion, and a tip portion of the metal wire layer A protective film having a pressure-sensitive adhesive layer that is in close contact with the substrate, wherein the pitch of the base material is 150 nm or less, and the adhesive force of the pressure-sensitive adhesive layer to the metal wire layer is a peel force in a direction of 180 degrees with respect to a smooth surface. 0.02 N / 25 mm to 1 N / 25 mm, and the pressure-sensitive adhesive layer has a fluidity such that the transmitted light intensity at the time of crossed Nicols with respect to linearly polarized light having a wavelength of 500 nm is twice or less that when the protective film is not provided. It is comprised with the elastic material which has .
本発明のワイヤグリッド偏光板においては、前記弾性材料は、架橋したシリコーンゴムもしくはアクリル系粘着剤であることが好ましい。 In the wire grid polarizer of the present invention, before Symbol elastic material is preferably a crosslinked silicone rubber or acrylic adhesive.
本発明のワイヤグリッド偏光板においては、前記粘着剤層の厚さが1μmから10μmであることが好ましい。 In the wire grid polarizing plate of the present invention, the pressure-sensitive adhesive layer preferably has a thickness of 1 μm to 10 μm.
本発明のワイヤグリッド偏光板においては、前記保護フィルムは、20nm又はそれ以下の位相差を有することが好ましい。 In the wire grid polarizing plate of the present invention, the protective film preferably has a phase difference of 20 nm or less.
本発明のワイヤグリッド偏光板においては、前記保護フィルムは、80nm又はそれ以上の位相差を有し、前記保護フィルムが位相差フィルムを兼ねることが好ましい。また、本発明のワイヤグリッド偏光板においては、前記保護フィルムが、COP、PC、PS、TAC、PETからなる群から選択されることが好ましい。また、本発明のワイヤグリッド偏光板においては、前記粘着剤層の前記金属ワイヤ層に対する密着力が、0.02N/25mm〜1N/25mmであることが好ましい。 In the wire grid polarizing plate of the present invention, it is preferable that the protective film has a retardation of 80 nm or more, and the protective film also serves as a retardation film. Moreover, in the wire grid polarizing plate of this invention, it is preferable that the said protective film is selected from the group which consists of COP, PC, PS, TAC, and PET. Moreover, in the wire grid polarizing plate of this invention, it is preferable that the adhesive force with respect to the said metal wire layer of the said adhesive layer is 0.02N / 25mm-1N / 25mm.
本発明によれば、格子状凸部を有する透明な基材と、前記基材の前記格子状凸部を含む領域上に設けられた金属ワイヤ層と、前記金属ワイヤ層の先端部と密着する粘着剤層を有する保護フィルムと、を具備するので、150nm以下のピッチの微細凹凸格子を有し、構成上の制約がなく、しかも可視光領域の広帯域にわたって優れた偏光度を発揮すると共に、微細凹凸格子を保護することができるワイヤグリッド偏光板を得ることができる。 According to the present invention, the transparent base material having the lattice-shaped convex portions, the metal wire layer provided on the region including the lattice-shaped convex portions of the base material, and the tip portion of the metal wire layer are in close contact with each other. And a protective film having a pressure-sensitive adhesive layer, so that it has a fine concavo-convex lattice with a pitch of 150 nm or less, has no structural restrictions, exhibits an excellent degree of polarization over a wide band in the visible light region, and is fine. A wire grid polarizing plate that can protect the uneven grating can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の一部を示す概略断面図である。図1に示すワイヤグリッド偏光板は、格子状凸部1aを有する透明な基材1と、この基材1の格子状凸部1aを含む領域上に設けられた金属ワイヤ層2と、この金属ワイヤ層2の先端部と接触する粘着剤層3bを有する保護フィルム基材3aを備えた保護フィルム3とから主に構成されている。ここでは、基材1は、ベース基材11と、ベース基材11上に、格子状凸部1aを有するように設けられた紫外線硬化型樹脂層12とから構成されている。なお、基材1は、金属ワイヤ層2を設けるための格子状凸部1aを有するものであれば、単層で構成されていても良く、樹脂基材、ガラス基板などを好適に用いることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of a wire grid polarizer according to an embodiment of the present invention. The wire grid polarizing plate shown in FIG. 1 includes a transparent base material 1 having a grid-
ベース基材11を構成するものとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、PS(ポリスチレン)樹脂、COP(シクロオレフィンポリマー)などの熱可塑性樹脂やTAC(トリアセチルセルロース)樹脂などの樹脂、ガラスなどを挙げることができる。紫外線硬化型樹脂層12を構成する紫外線硬化型樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線硬化型樹脂を用いることができる。
The
基材1を単層で構成する場合、基材1を構成するものとしては、PET樹脂、PMMA樹脂、PC樹脂、PS樹脂、COPなどの熱可塑性樹脂やTAC樹脂などの樹脂、ガラスなどを挙げることができる。 When the base material 1 is constituted by a single layer, examples of the base material 1 include thermoplastic resins such as PET resin, PMMA resin, PC resin, PS resin, and COP, resins such as TAC resin, and glass. be able to.
紫外線硬化型樹脂に格子状凸部1aを設ける場合には、例えば、熱可塑性樹脂基材に格子状凸部形状を付与した後に基材に延伸加工を施して、150nm以下のピッチを有する格子状凸部を有する基材を得る。そして、このようにして得られた格子状凸部を有する基材を用いて型を作製し、その型を紫外線硬化型樹脂に押し当てながら紫外線硬化型樹脂を紫外線硬化して、型の格子状凸部を紫外線硬化型樹脂に転写して格子状凸部1aを設ける。
In the case where the grid-like
また、熱可塑性樹脂に格子状凸部1aを設け、単層の基材とする場合には、150nm以下のピッチを有する格子状凸部を有する型を用いて熱可塑性樹脂に格子状凸部形状を熱転写するか、熱可塑性樹脂に延伸加工を施して、150nm以下のピッチを有する基材を得る方法が挙げられる。なお、このような熱可塑性樹脂基材の延伸については、本出願人の特願2006−2100号に記載されている。この内容はすべてここに含めておく。また、ガラス基板などに格子状凸部1aを設ける場合には、例えばフォトリソグラフィー、エッチングなどの通常のパターニング方法を用いればよい。
In addition, when the lattice-
基材1の格子状凸部1aのピッチは、可視光領域の広帯域にわたる偏光特性を考慮すると、120nm以下であり、好ましくは80nm〜120nmである。ピッチが小さくなるほど偏光特性が良くなるが、可視光に対しては80nm〜120nmのピッチで十分な偏光特性が得られる。また、400nm近傍の短波長光の偏光特性を重視しない場合は、ピッチを150nm程度まで大きくすることもできる。格子状凸部1aのピッチは、熱可塑性樹脂を基材1に用いた場合、基材1に格子状凸部形状を付与した後に施す延伸加工の条件を調整することにより制御することができる。
The pitch of the grid-like
また、格子状凸部1a上に誘電体層を設けてもよい。特に、基材として樹脂基材を用いる場合、誘電体層を設けることが好ましい。誘電体層が格子状凸部1aの側面を覆うことにより、格子状凸部1aと誘電体層との間の接触面積が増加する。これにより、格子状凸部1aと誘電体層との間の密着性を向上させることができる。そして、このように格子状凸部1aと誘電体層との間の密着性が向上することにより、金属ワイヤ層2を強固に格子状凸部1a上に立設することができるので、金属ワイヤ層2を厚く設けてワイヤ全体(格子状凸部1a+金属ワイヤ層2)の高さを高くしても、ワイヤの外力に対する強度を高く保つことが可能となる。格子状凸部1aの高さは、誘電体層との密着強度を高め、誘電体層を格子状凸部1a上に選択的に高く積層することを考慮すると、格子状凸部間のピッチの0.5〜1.5倍、特に、格子状凸部間のピッチの0.8〜1.5倍であることが好ましい。格子状凸部1aと誘電体層の合計の高さは、強度、偏光性能などを考慮すると、100nm〜300nmであることが好ましく、特に、150nm〜250nmであることが好ましい。
In addition, a dielectric layer may be provided on the lattice-
金属ワイヤ層2を構成する金属としては、光の反射率が高い素材が好ましく、アルミニウム、銀などを挙げることができる。金属ワイヤ層2の高さは、偏光度、透過率などを考慮すると、120nm〜220nm、特に、140nm〜200nmであることが好ましい。また、ワイヤの幅は、偏光度、透過率などを考慮すると、格子状凸部間のピッチの35%〜60%であることが好ましい。ワイヤの高さと幅の比(アスペクト比)としては2〜5が好ましく、特に2〜3.5が好ましい。なお、金属ワイヤ層2を形成する方法としては、金属ワイヤ層2を構成する材料と基材を構成する材料とを考慮して適宜選択する。例えば、真空蒸着法などを用いることができる。
The metal constituting the
格子状凸部1aや、複数の格子状凸部によって形成される微細凹凸格子の凹部の断面形状に制限はない。これらの断面形状は、例えば台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状であってもよい。ここで、正弦波状とは凹部と凸部の繰り返しからなる曲線部をもつことを意味する。なお、曲線部は湾曲した曲線であればよく、例えば、凸部にくびれがある形状も正弦波状に含める。
There is no limitation on the cross-sectional shape of the concave portions of the fine concavo-convex lattice formed by the lattice-like
基材が樹脂基材である場合、基材と金属層との間に誘電体層を設けることが好ましく、格子状凸部及びその側面の少なくとも一部を誘電体層が覆い易くする観点から、前記断面形状の端部、頂点、谷は相対的に大きな曲率を持つ緩やかな湾曲形状を有することが好ましい。また、樹脂基材を用いた場合、樹脂基材と誘電体層との間の密着強度を高くする観点から、前記断面形状は正弦波状であることがより好ましい。 When the base material is a resin base material, it is preferable to provide a dielectric layer between the base material and the metal layer, from the viewpoint of facilitating the dielectric layer to cover at least part of the lattice-shaped convex portions and the side surfaces thereof, It is preferable that the end portion, apex, and valley of the cross-sectional shape have a gently curved shape having a relatively large curvature. When a resin base material is used, the cross-sectional shape is more preferably a sine wave shape from the viewpoint of increasing the adhesion strength between the resin base material and the dielectric layer.
保護フィルム3の粘着剤層3bは、金属ワイヤ層2と保護フィルム基材3aとを結合するために必要な結合力を有すると共に、金属ワイヤ層2のワイヤの頂部の形状に追従してワイヤの頂部に選択的に接触する。すなわち、粘着剤層3bは、保護フィルム3を金属ワイヤ層2上に設ける際に、金属ワイヤ層2のワイヤ間に入り込むことなしに、金属ワイヤ層2と密着し、保護フィルム3を金属ワイヤ層2から外す際に、金属ワイヤ層2のワイヤを基材1から剥離させることなしに、保護フィルム3を外す機能を持つ。また、粘着剤層3bは、このような機能により長時間放置しても、金属ワイヤ層2との間の密着態様が変わらない性質を持つ。したがって、粘着剤層3bの金属ワイヤ層2に対する密着力は、保護フィルム3を設けた際に保護フィルム3を確実に固定するために十分な力であり、粘着剤層3bの金属ワイヤ層2からの剥離力は、格子状凸部1a上に形成された金属ワイヤ層2に影響を与えることなく、例えばワイヤを変形させたり、ワイヤを基材1から剥離させることなく、金属ワイヤ層2から離すために十分な力である。例えば、粘着剤層3bの金属ワイヤ層2に対する密着力は、ガラスのような平滑面に対する180度方向の剥離値で0.02N/25mm〜1N/25mm、好ましくは、0.03N/25mm〜0.5N/25mmである。これにより、本発明のワイヤグリッド偏光板においては、金属ワイヤ層2を有する基材1上に対して保護フィルム3を多数回にわたって貼付・剥離することが可能となる。
The pressure-
このような粘着剤層3bを構成する材料としては、かなり低い流動性を有する弾性材料が挙げられる。ここで、かなり低い流動性とは、保護フィルム3を金属ワイヤ層2上に設けた際に、粘着剤層3bを構成する材料がワイヤ間に入り込まない程度の流動性をいう。このようないわゆる低流動性弾性材料としては、低流動性ゴム系弾性材料が挙げられる。具体的には、ポリアクリル酸エステルを主成分とするアクリル系粘着剤、架橋したシリコーンゴム(ポリオルガノシロキサン)、天然ゴム、ポリイソブチレンなどが挙げられる。また、このような粘着剤層3bを構成する材料は、低分子量成分(揮発成分)が少ないことが好ましい。このようなゴム系材料に、本発明の効果を損なわない質的、量的範囲内で、粘着性付与剤、オイル、ガラス転移温度シフト剤などの添加剤を付与しても良い。このような材料で構成された粘着剤層3bは、金属ワイヤ層2と主にファンデルワールス力で結合する。これにより、上述したように、金属ワイヤ層2を有する基材1上に対して保護フィルム3を多数回にわたって貼付・剥離することが可能となる。
Examples of the material constituting the pressure-
上記のような粘着剤層3bを有する保護フィルム3を、金属ワイヤ層2を有する基材1上に設けた際には、波長500nmの直線偏光に対する直交ニコル時の透過光強度が、保護フィルム3を設けない場合の2倍以下であることが好ましい。これにより、視感度が低下する400nm程度までのより短波長可視光に対し、実用上の性能低下を防ぐことができる。例えば、金属ワイヤ層2のワイヤ間の空間において、空気などの屈折率が1.0に近い媒体が介在することにより、500nm程度の短波長の光に対しても高い偏光度を示して金属ワイヤ層2の偏光性能を十分に発揮させることが可能となる。このため、粘着剤層3bの流動性をできるだけ低くして粘着剤層3bがワイヤ間の空間に入り込まなくすることが、500nm程度以下の短波長の光に対して高い偏光度を保持するために必要である。特にワイヤピッチが大きい場合、ワイヤ間の空間に粘着剤層3bが入り込み易くなるのを防ぐため、粘着剤層3bの流動性をより低くすることが好ましい。また、金属ワイヤ層2のワイヤは、150nm以下のピッチを有するので、可視光領域の広帯域にわたって優れた偏光度を発揮することができる。さらに、保護フィルム3を設けているので、金属ワイヤ層2が露出せずに、保護フィルム3により保護される。
When the
粘着剤層3bの厚さは、金属ワイヤ層2のワイヤの頂部を通る仮想面の凹凸形状(ワイヤグリッドの微細構造を含まないマクロな偏光板の表面凹凸形状)、基材1のベース基材11の剛性(厚さ、弾性率)、金属ワイヤ層2と保護フィルム3との間に必要とされる結合力、低流動性弾性材料がワイヤの頂部を追従して接触することなどを考慮して、適宜決定する。例えば、前記仮想面が平坦である場合や、ベース基材11が10μm又はそれ以下の厚さを有するように比較的薄い場合などには、粘着剤層3bの厚さは、1μm〜10μmであることが好ましく、ベース基材11の厚さが10μm又はそれ以上の場合には、5μmから50μmであることが好ましい。
The thickness of the pressure-
保護フィルム基材3aは、透明であり、金属ワイヤ層2のワイヤを保護するために十分な剛性を有する。このような保護フィルム基材3aを構成する材料としては、COP、PC、PS、TACなどを挙げることができる。また、保護フィルム3は、液晶表示デバイスに組み込まれることを考慮すると、複屈折が少ないことが好ましく、位相差が20nm又はそれ以下であることが好ましい。一方で、保護フィルム3は、位相差フィルムを兼ねる構成とすることができ、この場合、保護フィルム3の位相差は80nm又はそれ以上であることが好ましい。このように保護フィルム3が位相差フィルムを兼ねることにより、構成部材を少なくして液晶表示デバイスなどの薄型化を図ることができる。
The
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
(格子状凸部の形成)
まず、本出願人の特願2006−2100号に記載された方法を用いて、ピッチが230nmで、微細凹凸格子の高さが350nmである微細凹凸格子から、表面の微細凹凸格子のピッチと高さが140nm/162nmで、厚さ0.3mm、縦300mm、横180mmのニッケルスタンパを作製した。
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
(Formation of grid-shaped convex part)
First, using the method described in Japanese Patent Application No. 2006-2100 of the present applicant, the pitch and height of the fine concavo-convex lattice on the surface are changed from the fine concavo-convex lattice having a pitch of 230 nm and the fine concavo-convex lattice height of 350 nm. A nickel stamper having a thickness of 140 nm / 162 nm, a thickness of 0.3 mm, a length of 300 mm, and a width of 180 mm was produced.
・紫外線硬化樹脂を用いた格子状凸部転写フィルムの作製
厚さ100μmのCOPフィルム(JSR株式会社製、アートン)に中心波長173nmの紫外線を100mJ/cm2照射し、シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製、KBM-5103)0.5重量%、酢酸0.1重量%、水20重量%、エタノール89.7重量%からなるシランカップリング剤溶液をスピンコートして乾燥した。その後、紫外線硬化樹脂(東洋合成工業株式会社製、PAK01)を約0.03mm塗布し、塗布面を下にして上記140nmピッチの微細凹凸格子を有するニッケルスタンパ上に、それぞれ端部からニッケルスタンパとフィルム間に空気が入らないように載せ、PETフィルム側から中心波長365nmの紫外線ランプを用いて紫外線を1000mJ/cm2照射して紫外線硬化樹脂を硬化させた。そして、ニッケルスタンパからCOPフィルムを剥離し、縦300mm、横180mmの格子状凸部転写フィルムを作製した。
-Production of lattice-shaped convex transfer film using ultraviolet curable resin A COP film (Arton) with a thickness of 100 μm was irradiated with 100 mJ / cm 2 of ultraviolet light having a central wavelength of 173 nm to produce a silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical). Kogyo Co., Ltd., KBM-5103) A silane coupling agent solution consisting of 0.5 wt%, acetic acid 0.1 wt%, water 20 wt%, ethanol 89.7 wt% was spin-coated and dried. Thereafter, an ultraviolet curable resin (Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd., PAK01) was applied by about 0.03 mm, and the nickel stamper was applied from the end to the nickel stamper having the fine concavo-convex grating with the 140 nm pitch with the coating surface down. The film was placed so that air did not enter between the films, and the ultraviolet curable resin was cured by irradiating with 1000 mJ / cm 2 of ultraviolet rays from the PET film side using an ultraviolet lamp having a central wavelength of 365 nm. Then, the COP film was peeled from the nickel stamper to produce a lattice-shaped convex transfer film having a length of 300 mm and a width of 180 mm.
(ワイヤグリッド偏光板の作製)
・スパッタリング法を用いた誘電体層の形成
得られた紫外線硬化樹脂格子状凸部転写フィルムに、スパッタリング法を用い無機透明誘電体を被着した。本実施例では、無機透明誘電体としてSi3N4を用い、上記方法で作製した格子状凸部転写フィルムにSi3N4を被着した。この場合、層厚み比較用サンプルとして、表面が平滑なガラス基板を格子状凸部転写フィルムと共に装置に挿入し、Arガス圧力0.70Pa、スパッタリングパワー4W/cm2、積層速度0.20nm/sにて平滑ガラス基板へのSi3N4積層厚みが7nmとなるように成膜を行った。
(Production of wire grid polarizer)
-Formation of dielectric layer using sputtering method An inorganic transparent dielectric material was applied to the obtained ultraviolet curable resin lattice-shaped convex transfer film using a sputtering method. In this example, Si 3 N 4 was used as the inorganic transparent dielectric, and Si 3 N 4 was deposited on the lattice-shaped convex transfer film produced by the above method. In this case, as a layer thickness comparison sample, a glass substrate having a smooth surface is inserted into the apparatus together with a lattice-shaped convex transfer film, Ar gas pressure is 0.70 Pa, sputtering power is 4 W / cm 2 , and lamination speed is 0.20 nm / s. The film was formed so that the Si 3 N 4 lamination thickness on the smooth glass substrate was 7 nm.
・真空蒸着法を用いた金属の蒸着
格子状凸部転写フィルムにSi3N4を積層した後、電子ビーム真空蒸着法(EB蒸着法)を用いて金属を被着した。本実施例では、金属としてアルミニウム(Al)を用い、真空度2.5×10-3Pa、蒸着速度4nm/s、常温下においてアルミニウムを蒸着した。この場合、層厚み比較用サンプルとして、表面が平滑なガラス基板を格子状凸部転写フィルムと共に装置に挿入し、平滑ガラス基板へのアルミニウム蒸着厚みが200nmとなるように蒸着を行った。
-Metal vapor deposition using vacuum vapor deposition After laminating Si 3 N 4 on the grid-like convex transfer film, metal was deposited using electron beam vacuum vapor deposition (EB vapor deposition). In this example, aluminum (Al) was used as a metal, and aluminum was deposited at a vacuum degree of 2.5 × 10 −3 Pa, a deposition rate of 4 nm / s, and at room temperature. In this case, as a layer thickness comparison sample, a glass substrate having a smooth surface was inserted into the apparatus together with a lattice-shaped convex transfer film, and vapor deposition was performed so that the aluminum deposition thickness on the smooth glass substrate was 200 nm.
・エッチングによる不要金属の除去
格子状凸部転写フィルムにAlを被着した後、フィルムを室温下の0.1重量%水酸化ナトリウム水溶液中で55秒及び80秒の2条件で洗浄し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。その後、フィルムを乾燥して、金属ワイヤ層を有する格子状凸部転写フィルムを作製した。この格子状凸部転写フィルムの大きさは、縦300mm、横180mmであった。格子状凸部転写フィルムの断面を、電界放出型走査型電子顕微鏡にて観察したところ、格子状凸部のピッチ、形成したアルミニウムの高さ、及び幅はそれぞれ、140nm/162nm/63nm、140nm/130nm/55nmであった。
・ Elimination of unnecessary metal by etching After depositing Al on the lattice-shaped convex transfer film, the film was washed in 0.1 wt% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature under two conditions of 55 seconds and 80 seconds, and immediately The etching was stopped by washing with water. Thereafter, the film was dried to produce a lattice-shaped convex transfer film having a metal wire layer. The size of the lattice-shaped convex transfer film was 300 mm long and 180 mm wide. When the cross section of the lattice-shaped convex portion transfer film was observed with a field emission scanning electron microscope, the pitch of the lattice-shaped convex portions, the height of the formed aluminum, and the width were 140 nm / 162 nm / 63 nm, 140 nm / It was 130 nm / 55 nm.
(保護フィルムの作製)
実施例1,4に用いるPET基材保護フィルムは、厚さ50μmのPET製基材に、厚さ25μmのシリコーンゴム製の粘着剤層を設けたフィルム(フジコピアン株式会社製、FIXFILM HG2)を、ヘキサン中に1時間浸漬した後、80℃の熱風乾燥機中で3時間乾燥し、低分子量溶出物を取り除くことにより作製した。
(Preparation of protective film)
The PET base material protective film used in Examples 1 and 4 is a film (Fujiko Pian Co., Ltd., FIXFILM HG2) provided with a 25 μm thick silicone rubber adhesive layer on a 50 μm thick PET base material. After being immersed in hexane for 1 hour, it was dried in a hot air dryer at 80 ° C. for 3 hours to remove the low molecular weight eluate.
実施例2,5に用いるCOP基材保護フィルムは、厚さ100μmのCOPフィルム(JSR株式会社製、アートン)に、中心波長173nmの紫外線を100mJ/cm2照射し、シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製、KBM-5103)0.5重量%、酢酸0.1重量%、水20重量%、エタノール89.7重量%からなるシランカップリング剤溶液をスピンコートして乾燥し、ポリオルガノシロキサン(信越化学工業株式会社製、KNS−316)98重量%、触媒(信越化学工業株式会社製、PL−50T)2重量%からなる溶液をグラビアコータで25μm塗布し、150℃で3分間加熱してシリコーンゴムを架橋させることにより、保護フィルム基材上に粘着剤層を形成した後、PET基材保護フィルムと同様に低分子量溶出物を取り除くことにより作製した。 The COP base material protective film used in Examples 2 and 5 was irradiated with 100 mJ / cm 2 of ultraviolet light having a center wavelength of 173 nm on a COP film having a thickness of 100 μm (manufactured by JSR Corporation, Arton), and a silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Kogyo Co., Ltd., KBM-5103) A silane coupling agent solution consisting of 0.5% by weight, acetic acid 0.1% by weight, water 20% by weight and ethanol 89.7% by weight is spin-coated and dried, and polyorgano A solution consisting of 98% by weight of siloxane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KNS-316) and 2% by weight of a catalyst (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., PL-50T) was applied by 25 μm with a gravure coater and heated at 150 ° C. for 3 minutes. After forming a pressure-sensitive adhesive layer on the protective film substrate by crosslinking the silicone rubber, the low molecular weight is similar to that of the PET substrate protective film. Prepared by removing the volume eluate.
実施例3,6に用いるPET基材保護フィルムとしては、PETフィルムに流動性の低いアクリル系粘着剤を塗布した厚さ59μmのフィルム(日東電工株式会社製、RP301)を使用した。 As a PET base material protective film used in Examples 3 and 6, a 59 μm thick film (RP301, manufactured by Nitto Denko Corporation) obtained by applying an acrylic adhesive having low fluidity to a PET film was used.
これらの保護フィルムの粘着剤層が金属ワイヤ層と対向するようにして、保護フィルムを格子状凸部転写フィルムに密着させた。その後、保護フィルムを貼付した格子状凸部転写フィルムを80℃の熱風乾燥機中に1日放置し、熱風乾燥機から取り出して室温に戻した。このようにして実施例のワイヤグリッド偏光板を作製した。 The protective film was adhered to the lattice-shaped convex transfer film so that the pressure-sensitive adhesive layer of these protective films was opposed to the metal wire layer. Thereafter, the lattice-shaped convex transfer film with the protective film attached was left in a hot air dryer at 80 ° C. for 1 day, taken out of the hot air dryer, and returned to room temperature. Thus, the wire grid polarizing plate of the example was produced.
参考例1,2に用いるPET基材保護フィルムとして、厚さ38μmのPETフィルムに、軟質で流動性の高いアクリル系粘着剤を25μm塗布した厚さ63μmのフィルム(日東電工株式会社製、CS9621)を使用し、保護フィルムの粘着剤層が金属ワイヤ層と対向するようにして、保護フィルムを格子状凸部転写フィルムに密着させた。その後、保護フィルムを貼付した格子状凸部転写フィルムを80℃の熱風乾燥機中に1日放置し、熱風乾燥機から取り出して室温に戻した。このようにして参考例1,2のワイヤグリッド偏光板を作製した。 As a PET base material protective film used in Reference Examples 1 and 2, a film having a thickness of 63 μm obtained by applying 25 μm of an acrylic adhesive having a high fluidity to a PET film having a thickness of 38 μm (manufactured by Nitto Denko Corporation, CS9621) Was used, and the protective film was closely adhered to the lattice-shaped convex transfer film so that the adhesive layer of the protective film was opposed to the metal wire layer. Thereafter, the lattice-shaped convex transfer film with the protective film attached was left in a hot air dryer at 80 ° C. for 1 day, taken out from the hot air dryer, and returned to room temperature. Thus, the wire grid polarizing plates of Reference Examples 1 and 2 were produced.
(分光光度計による偏光性能評価と形状評価)
得られた実施例及び参考例のワイヤグリッド偏光板について、分光光度計を用い、直線偏光に対する平行ニコル時及び直交ニコル時の透過光強度を測定した。測定波長域は可視光として400nm〜780nmとし、偏光度と光線透過率は下記式より算出した。なお、PETフィルムを保護フィルム基材に含めたため、保護フィルム基材の複屈折の影響を除く目的で入光面は保護フィルム側とした。
偏光度=[(Imax−Imin)/(Imax+Imin)]×100(%)
光線透過率=[(Imax+Imin)/2]×100(%)
ここで、Imaxは平行ニコル時の透過光強度であり、Iminは直交ニコル時の透過光強度である。
About the obtained wire grid polarizing plate of an Example and a reference example, the transmitted light intensity at the time of the parallel Nicol with respect to linearly polarized light and the time of orthogonal Nicol was measured using the spectrophotometer. The measurement wavelength range was 400 nm to 780 nm as visible light, and the degree of polarization and light transmittance were calculated from the following equations. In addition, since the PET film was included in the protective film substrate, the light incident surface was set to the protective film side for the purpose of removing the influence of birefringence of the protective film substrate.
Polarization degree = [(Imax−Imin) / (Imax + Imin)] × 100 (%)
Light transmittance = [(Imax + Imin) / 2] × 100 (%)
Here, Imax is the transmitted light intensity at the time of parallel Nicols, and Imin is the transmitted light intensity at the time of crossed Nicols.
本発明に係るワイヤグリッド偏光板(実施例1)は、保護フィルムがあっても可視光領域のほぼ全領域にわたって優れた偏光度を示した。これは、本発明のワイヤグリッド偏光板において、保護フィルムの粘着剤が金属ワイヤ層のワイヤ間にわずかしか入り込んでいないからであると考えられる。一方、参考例1のワイヤグリッド偏光板は、可視光領域の短波長側において、偏光度の低下率が顕著であり、波長500nmの直線偏光に対する直交ニコル時の透過光強度が、保護フィルムを設けない場合の2.8倍であった。これは、参考例のワイヤグリッド偏光板においては、保護フィルムの軟質で流動性の高い粘着剤が金属ワイヤ層のワイヤ間に入り込んでしまったことが原因と考えられる。このように、本発明に係るワイヤグリッド偏光板は、150nm以下のピッチの微細凹凸格子を有し、構成上の制約がなく、しかも可視光領域の広帯域にわたって優れた偏光度を発揮するものであることが分かった。 The wire grid polarizing plate (Example 1) according to the present invention showed an excellent degree of polarization over almost the entire visible light region even with a protective film. This is presumably because in the wire grid polarizing plate of the present invention, the adhesive of the protective film hardly penetrates between the wires of the metal wire layer. On the other hand, the wire grid polarizing plate of Reference Example 1 has a remarkable decrease in the degree of polarization on the short wavelength side in the visible light region, and the transmitted light intensity at the time of crossed Nicols with respect to linearly polarized light having a wavelength of 500 nm is provided with a protective film. It was 2.8 times that in the case of no. This is considered to be because, in the wire grid polarizing plate of the reference example, the soft and highly fluid adhesive of the protective film has entered between the wires of the metal wire layer. As described above, the wire grid polarizer according to the present invention has a fine concavo-convex grating with a pitch of 150 nm or less, has no structural limitation, and exhibits an excellent degree of polarization over a wide band in the visible light region. I understood that.
ここで、実施例1〜6、参考例1〜2の波長500nmにおける偏光度、光線透過率、直交ニコル時の透過光強度比を表1,2に示し、実施例1〜3、参考例1の波長400nm〜780nmの光に対する偏光度、直交ニコル時の透過光強度比をそれぞれ図3及び図4に示す。なお、保護フィルムのないワイヤグリッド偏光板の光線透過率よりも、実施例の光線透過率が低いのは、保護フィルム表面による反射によるものが主な原因であり、保護フィルム表面に反射防止処理をすることにより光線透過率は向上する。 Here, the polarization degree at the wavelength of 500 nm, the light transmittance, and the transmitted light intensity ratio at the time of crossed Nicols in Examples 1 to 6 and Reference Examples 1 and 2 are shown in Tables 1 and 2, and Examples 1 to 3 and Reference Example 1 are shown. FIGS. 3 and 4 show the degree of polarization for light having a wavelength of 400 nm to 780 nm and the transmitted light intensity ratio at the time of crossed Nicols, respectively. The light transmittance of the examples is lower than the light transmittance of the wire grid polarizing plate without the protective film, mainly due to reflection by the surface of the protective film, and the protective film surface is subjected to antireflection treatment. By doing so, the light transmittance is improved.
本発明のワイヤグリッド偏光板においては、図2に示すように、基材1のベース基材11のワイヤ側の反対側の主面に反射層5を設けても良い。また、保護フィルム3上に粘着剤層4を介して離型紙6を取り付けても良い。このような構成にすることにより、離型紙6を剥がして粘着剤層4によりワイヤグリッド偏光板をデバイスに装着することが可能となる。この場合において、粘着剤層4を構成する材料としては、通常の透明な粘着材料を用いることができる。また、ワイヤグリッド偏光板を装着するデバイスとしては、液晶表示装置などのディスプレイ装置を挙げることができる。
In the wire grid polarizing plate of the present invention, as shown in FIG. 2, a
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における寸法、材質などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態における偏光板については、板状の部材である必要はなく、必要に応じてシート状、フィルム状であっても良い。また、上記実施の形態においては、格子状凸部を有するフィルムを延伸した後に金属蒸着して得られた格子状凸部転写フィルムを用いた場合について説明しているが、本発明においては、他の方法で得られた狭ピッチの格子状凸部を有するワイヤグリッド偏光子を用いても良い。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. For example, the dimensions, materials, and the like in the above-described embodiment are illustrative, and can be changed as appropriate. Moreover, the polarizing plate in the said embodiment does not need to be a plate-shaped member, and may be a sheet form and a film form as needed. Further, in the above embodiment, a case is described in which a grid-like convex transfer film obtained by metal vapor deposition after stretching a film having a grid-like convex portion is used. You may use the wire grid polarizer which has the lattice-shaped convex part of the narrow pitch obtained by the method of this. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 基材
1a 格子状凸部
2 金属ワイヤ層
3 保護フィルム
3a 保護フィルム基材
3b,4 粘着剤層
5 反射層
6 離型紙
11 ベース基材
12 紫外線硬化型樹脂層
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