JPWO2011149020A1 - 偏光性材料及びそれを含む偏光膜製造用塗料並びに偏光膜 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)従来の偏光板に用いるヨウ素、染料等の色素は耐熱性が低い。また、基材となるPVAの延伸フィルムも湿熱により寸法変化し、それにより位相差が生じて偏光度が低下するという問題がある。
(2)従来の輝度上昇用偏光板は、前記2種類のポリエステルフィルムを100〜200層交互に貼り合わせて延伸するため、均一な延伸が難しく、生産性が悪い。また、非延伸方向の光透過率が低いという問題がある。
(3)光アイソレータ用の偏光子に用いる前記ラミポールは、作製のための作業性と生産性が悪く、取り扱い中に割れ易いという問題もある。しかしながら、他の材料からなる偏光子では耐熱性が低いために代替材料がないという問題がある。
1.平均太さ20〜300nmであり平均長さ0.4μm以上である誘電体からなるナノワイヤの表面に、厚さ1〜15nmの金属メッキ層を形成することにより得られる金属メッキナノワイヤからなる偏光性材料。
2.前記誘電体は、屈折率1.47〜2.2である、上記項1に記載の偏光性材料。
3.前記誘電体は、コア層とその表面に形成されたコート層とを有し、前記コア層の屈折率は1.47〜2.2であり、前記コート層の屈折率は、前記コア層の屈折率をncとし、nc±0.4以内である、上記項1に記載の偏光性材料。
4.前記金属メッキ層は、ニッケル、クロム、亜鉛、タンタル、ニオブ、銀、鉄及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種の金属のメッキ層である、上記項1に記載の偏光性材料。
5.上記項1に記載の偏光性材料を含有する、偏光膜製造用塗料。
6.前記塗料は、樹脂を含有し、前記樹脂の屈折率は、前記誘電体の屈折率をndとし、nd±0.4以内である、上記項5に記載の塗料。
7.上記項3に記載の偏光性材料及び樹脂を含有し、前記樹脂の屈折率は、前記コア層の屈折率をncとし、nc±0.4以内である、偏光膜製造用塗料。
8.前記塗料は、(メタ)アクリル樹脂及び架橋剤を含む、上記項5に記載の塗料。
9.基材フィルムの表面に上記項5に記載の塗料を塗工した後、乾燥させることにより得られる偏光膜。
10.前記塗工は塗工バーを用いたバーコート法による塗工であり、
(1)前記塗工は、前記塗工バーの円周部と前記基材フィルムとの接触長さPが、P≧1000×L(L:金属メッキナノワイヤの平均長さ)となる条件下での塗工であり、
(2)前記塗工バーは、少なくとも前記塗工バーと前記基材フィルムとが接触する領域に均等に溝が設けられており、前記溝の幅Wが、50×φ≦W≦10000×φ(φ:金属メッキナノワイヤの平均太さ)である、
上記項9に記載の偏光膜。
11.偏光板又は輝度上昇用偏光板として用いる、上記項9に記載の偏光膜。
光は、進行方向に垂直な面内で互いに直角な方向に振動する2つの偏光(本明細書ではp偏光及びs偏光と言う)に分けることができる。偏光膜は、2つの偏光のうち、一方の偏光を透過し、他方の偏光を遮断(吸収又は反射)する機能を有する。
本発明の偏光性材料は、平均太さ20〜300nmであり平均長さ0.4μm以上である誘電体からなるナノワイヤの表面に、厚さ1〜15nmの金属メッキ層を形成することにより得られる金属メッキナノワイヤであることを特徴とする。
H1=H01expiω(t−ra・s1/v1)及び
H2=H02expiω(t−ra・s2/v2)である。
s1/v1=s2/v2で、このためには、s1x/v1=s2x/v2になり、
v1n1=v2n2、s1x/s2x=sinθ1/sinθ2から
n1sinθ1=n2sinθ2となり、振幅はそのままで、進行方向はスネルの法則と同様に屈折する。
n3sinθ3=n2sinθ2=n1sinθ1となる。
n3=n1なら、θ3=θ1で、金属メッキナノワイヤに入射した光は、金属メッキ層(2)前後で光の強度も光の進行方向も変わらないことになる。同様に、誘電体層(3)→金属メッキ層(2)→樹脂層(1)の順に出て行く光も、強度も進行方向も変わらない。従って、p偏光は進行方向を保ったまま金属メッキナノワイヤ中を透過する。これは、反射が起こらないことで前方散乱が起きていることに基づく。
本発明には、上記偏光性材料を含有する偏光膜製造用塗料が包含される。偏光膜製造用塗料は上記偏光性材料を含有し、塗料として用いるために樹脂バインダー、溶剤等の少なくとも1種を含有する。
(1)前記塗工は、前記塗工バーの円周部と前記基材フィルムとの接触長さPが、P≧1000×L(L:金属メッキナノワイヤの平均長さ)となる条件下での塗工であり、
(2)前記塗工バーは、少なくとも前記塗工バーと前記基材フィルムとが接触する領域に均等に溝が設けられており、前記溝の幅Wが、50×φ≦W≦10000×φ(φ:金属メッキナノワイヤの平均太さ)であることが好ましい。
平均太さ100nm、平均長さ2μmの円柱状のポリメタクリル酸メチル(PMMA)のナノワイヤの表面に金属メッキ層を形成した金属メッキナノワイヤをアクリル系樹脂(屈折率1.49)の塗膜中に分散、配向させた(図3参照)。なお、PMMAナノワイヤの屈折率は1.49である。塗膜は乾燥させて偏光膜とした。以下、「塗膜」と略記する。
(但し、ニッケルメッキナノワイヤについては、塗膜中にニッケルメッキナノワイヤが多量に重なった場合の計算は、計算量が膨大となるため、図3に示すように、平均太さ100nmのナノワイヤが、200nm厚みの塗膜に平均ピッチ200nmで平行に配向しているものを1層とし、有限差分時間領域法で1層の透過率を求め、更にLambert-Beerの方法を用いて2.6μm=13層分の透過率を求めた。)
・単体透過率T(%)=(Tx+Ty)/2
・パラ透過率Tp(%)=(Tx 2+Ty 2)/2
・クロス透過率Tc(%)=Tx・Ty
平均太さ100nm、平均長さ20μmの円柱状のフルオロアパタイト(屈折率1.635)のナノワイヤの表面に金属メッキ層としてクロムメッキ層を形成した金属メッキナノワイヤをアクリル系樹脂の塗膜(屈折率1.49、厚さ0.2μm)中に分散、配向させた。実施例及び比較例ごとにクロムメッキ層の厚さを変更した。塗膜の偏光性能をシグマ光機社製の偏光解析装置(特注品)を用いて評価した結果を表2に示す。
平均太さを変えた平均長さ20μmの円柱状のPMMA(屈折率1.49)のナノワイヤに7.5μm厚のアルミメッキ層を形成した金属メッキナノワイヤをアクリル系樹脂の塗膜(屈折率1.49)中に分散、配向した。塗膜の偏光性能を上記偏光解析装置を用いて評価した結果を表3に示す。塗膜の厚さは基本的に0.2μmとし、ナノワイヤの平均太さが200nmの場合は0.3μm、300nmの場合は0.35μmとした。
平均太さ100nmであり平均長さを変えた円柱状のフルオロアパタイト(屈折率1.635)のナノワイヤの表面に10nm厚のクロムメッキ層を形成した金属メッキナノワイヤをアクリル系樹脂の塗膜(屈折率1.49、厚さ0.2μm)中に分散、配向した。塗膜の偏光性能を上記偏光解析装置を用いて評価した結果を表4に示す。
平均太さ100nm、平均長さ20μmの円柱状のナノワイヤに7.5μm厚のアルミニウムメッキ層を形成した金属メッキナノワイヤを樹脂塗膜中に分散、配向した。塗膜の偏光性能を上記偏光解析装置を用いて評価した結果を表5に示す。各実施例及び比較例は屈折率差を変えたものであり、組み合わせ(ナノワイヤ/樹脂)は以下の通りである。
・実施例9:硫酸マグネシウム(屈折率1.53)/アクリル系(屈折率1.49)
・実施例10:チタン酸カリウム(屈折率2.2)/エピスルフィド系(屈折率1.8)
・実施例11:チタン酸カリウム(屈折率2.2)に10nm厚のエピスルフィド系(屈折率1.8)をコート/チオウレタン系(屈折率1.65)
・比較例6:チタン酸カリウム(屈折率2.2)/アクリル系(屈折率1.49)
Claims (11)
- 平均太さ20〜300nmであり平均長さ0.4μm以上である誘電体からなるナノワイヤの表面に、厚さ1〜15nmの金属メッキ層を形成することにより得られる金属メッキナノワイヤからなる偏光性材料。
- 前記誘電体は、屈折率1.47〜2.2である、請求項1に記載の偏光性材料。
- 前記誘電体は、コア層とその表面に形成されたコート層とを有し、前記コア層の屈折率は1.47〜2.2であり、前記コート層の屈折率は、前記コア層の屈折率をncとし、nc±0.4以内である、請求項1に記載の偏光性材料。
- 前記金属メッキ層は、ニッケル、クロム、亜鉛、タンタル、ニオブ、銀、鉄及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種の金属のメッキ層である、請求項1に記載の偏光性材料。
- 請求項1に記載の偏光性材料を含有する、偏光膜製造用塗料。
- 前記塗料は、樹脂を含有し、前記樹脂の屈折率は、前記誘電体の屈折率をndとし、nd±0.4以内である、請求項5に記載の塗料。
- 請求項3に記載の偏光性材料及び樹脂を含有し、前記樹脂の屈折率は、前記コア層の屈折率をncとし、nc±0.4以内である、偏光膜製造用塗料。
- 前記塗料は、(メタ)アクリル樹脂及び架橋剤を含む、請求項5に記載の塗料。
- 基材フィルムの表面に請求項5に記載の塗料を塗工した後、乾燥させることにより得られる偏光膜。
- 前記塗工は塗工バーを用いたバーコート法による塗工であり、
(1)前記塗工は、前記塗工バーの円周部と前記基材フィルムとの接触長さPが、P≧1000×L(L:金属メッキナノワイヤの平均長さ)となる条件下での塗工であり、
(2)前記塗工バーは、少なくとも前記塗工バーと前記基材フィルムとが接触する領域に均等に溝が設けられており、前記溝の幅Wが、50×φ≦W≦10000×φ(φ:金属メッキナノワイヤの平均太さ)である、
請求項9に記載の偏光膜。 - 偏光板又は輝度上昇用偏光板として用いる、請求項9に記載の偏光膜。
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