KR101176400B1 - Polarizing material, coating material for polarizing film production containing same, and polarizing film - Google Patents

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Abstract

본 발명은 색소를 대신하는 내열성이 양호한 편광성 재료 및 그것을 포함하는 편광막 제조용 도료 그리고 편광막을 제공한다. 본 발명은 구체적으로는 평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체로 이루어지는 나노 와이어의 표면에 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써 얻어지는 금속 도금 나노 와이어로 이루어지는 편광성 재료 및 그것을 포함하는 편광막 제조용 도료 그리고 편광막을 제공한다.The present invention provides a polarizing material having good heat resistance instead of a dye, a coating material for manufacturing a polarizing film comprising the same, and a polarizing film. The present invention specifically includes a polarizing material made of metal plated nanowires obtained by forming a metal plating layer having a thickness of 1 to 15 nm on the surface of a nanowire made of a dielectric having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 μm or more, and the same. It provides the coating material for polarizing film manufacture, and a polarizing film.

Description

편광성 재료 및 그것을 포함하는 편광막 제조용 도료 그리고 편광막{POLARIZING MATERIAL, COATING MATERIAL FOR POLARIZING FILM PRODUCTION CONTAINING SAME, AND POLARIZING FILM}POLARIZING MATERIAL, COATING MATERIAL FOR POLARIZING FILM PRODUCTION CONTAINING SAME, AND POLARIZING FILM}

본 발명은 특히 편광판 및 휘도 상승용 편광판의 용도에 유용한 편광성 재료 및 그것을 포함하는 편광막 제조용 도료 그리고 편광막에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the polarizing material useful for the use of a polarizing plate and a brightness raising polarizing plate especially, the coating material for polarizing film manufacture containing the same, and a polarizing film.

현재, 실온 부근에서 사용하는 편광자로서는 액정 표시용의 편광판 및 휘도 상승용 편광판 (휘도 상승 필름이라고도 한다) 이 실용화되어 있다. 또, 내열성이 요구되는 편광자로서는 광 통신에 사용하는 광섬유의 접속 계면에서 노이즈 제거 목적으로 사용하는 광 아이소레이터용의 편광자가 실용화되고 있다.Currently, as a polarizer used near room temperature, the polarizing plate for liquid crystal displays and the polarizing plate for luminance rise (also called a luminance rising film) are put into practical use. Moreover, as a polarizer for which heat resistance is requested | required, the polarizer for optical isolators used for the purpose of noise removal at the connection interface of the optical fiber used for optical communication is put to practical use.

상기 편광판은 이방성 색소를 필름 상에서 배향시킴으로써 얻어지고, 구체적으로는 수용성의 요오드 또는 수용성 염료를 흡수성 폴리비닐알코올 (PVA) 필름에 함침시킨 후에 연신함으로써 제작되고 있다.The said polarizing plate is obtained by orienting an anisotropic dye on a film, and is produced by extending | stretching after impregnating a water-soluble polyvinyl alcohol (PVA) film with water-soluble iodine or water-soluble dye specifically ,.

상기 휘도 상승용 편광판은 연신했을 때에, 비연신 방향의 굴절률이 같고 연신 방향의 굴절률이 상이한 2 종류의 폴리에스테르 필름을 100~200층 교대로 적층한 후에 연신함으로써 제작되고 있다. 이 휘도 상승용 편광판은 연신 방향으로 전기장(전기장 진동면)을 갖는 편광만을 반사시켜 재이용하여 광의 이용 효율을 높이는 작용을 갖는다.When extending | stretching the said polarizing plate for brightness rises, it is produced by extending | stretching after laminating | stacking two types of polyester films with the same refractive index in a non-stretching direction, and a different refractive index in a stretching direction alternately in 100-200 layers. This brightness raising polarizing plate reflects only polarized light having an electric field (electric field oscillating surface) in the stretching direction and reuses it to increase light utilization efficiency.

상기 광 아이소레이터용의 편광자는 납땜 등을 위하여 일시적으로 260℃ 정도에서 견디는 내열성이 요구된다. 광 아이소레이터용의 편광자로서는 이른바 라미폴이 사용되고 있다. 라미폴은 막두께 1㎛ 정도의 실리카막에 10 nm 정도의 알루미늄을 증착한 막을 제작하고, 이것을 적층하여 실리카와 알루미늄의 교호 다층막으로 한 후, 얇게 잘라냄으로써 제작되고 있다.The polarizer for the optical isolator is required to have heat resistance that temporarily withstands about 260 ° C for soldering or the like. As a polarizer for light isolators, so-called lamipoles are used. Lamipol is produced by producing a film in which about 10 nm of aluminum is deposited on a silica film having a film thickness of about 1 μm, laminating it into an alternating multilayer film of silica and aluminum, and then cutting it thinly.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2008-279434 호Patent document 1: Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-279434 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2006-201540 호Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-201540 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2008-83656 호Patent document 3: Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-83656 특허문헌 4: 일본 특허 2005-097581 호Patent Document 4: Japanese Patent 2005-097581

비특허문헌 1: 닛케이 BP 사, 닛케이 마이크로 디바이스, 2005 년 12 월호, 156~157 페이지[Non-Patent Document 1] Nikkei BP, Nikkei Micro Devices, December 2005, pages 156-157. 비특허문헌 2: Applied Optics, vol.22, No.16, 2426~2428 페이지Non-Patent Document 2: Applied Optics, vol. 22, No. 16, pages 2426-2428 비특허문헌 3: IEEE 출판, IEEE Journal of Quantum Electronics, 29 권, 175~181 페이지, 1993 년Non-Patent Document 3: IEEE Publishing, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 29, pp. 175-181, 1993 비특허문헌 4: IEEE/OSA 출판, Journal of Lightwave Technology, 15권, 1042~1050 페이지Non-Patent Document 4: IEEE / OSA Publication, Journal of Lightwave Technology, 15, 1042-1050 비특허문헌 5: American Chemical Society 출판, Langmuir, 2004 년, 20 권, 11 호, 4784~4786 페이지Non-Patent Literature 5: American Chemical Society Publications, Langmuir, 2004, 20, 11, 4784-4786 비특허문헌 6: American Chemical Society 출판, Crystal Growth and Design, 2006 년, 6 권, 6 호, 1504~1508 페이지Non-Patent Document 6: Published by American Chemical Society, Crystal Growth and Design, 2006, Volume 6, Issue 6, pages 1504-1508 비특허문헌 7: American Chemical Society 출판, Crystal Growth and Design, 2006 년, 6 권, 11 호, 2422~2426 페이지Non Patent Literature 7: Published by American Chemical Society, Crystal Growth and Design, 2006, Volume 6, Issue 11, pages 2422-2426 비특허문헌 8: American Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry B, 2006 년, 110 권, 2 호, 807~811 페이지Non Patent Literature 8: Published by American Chemical Society, Journal of Physical Chemistry B, 2006, 110, No. 2, pages 807-811 비특허문헌 9: American Chemical Society 출판, Journal of the American Chemical Society, 2005 년, 127 권, 46 호, 16040~16041 페이지Non-Patent Document 9: Published by American Chemical Society, Journal of the American Chemical Society, 2005, 127, 46, 16040-16041 비특허문헌 10: American Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry B, 2005 년, 109 권, 1 호, 151~154 페이지Non-Patent Document 10: American Chemical Society Publishing, Journal of Physical Chemistry B, 2005, 109, No. 1, pages 151-154 비특허문헌 11: American Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry B, 2006 년, 110 권, 2 호, 807~811 페이지Non-Patent Document 11: Published by American Chemical Society, Journal of Physical Chemistry B, 2006, 110, No. 2, pages 807-811 비특허문헌 12: American Chemical Society 출판, ACS Nano, 2009 년, 3 권, 5 호, 1077~1084 페이지Non-Patent Document 12: American Chemical Society Publishing, ACS Nano, 2009, Vol. 3, No. 5, pages 1077-1084 비특허문헌 13: American, Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry C, 2008 년, 112 권, 5 호, 1645~1649 페이지Non-Patent Document 13: American, Chemical Society Publishing, Journal of Physical Chemistry C, 2008, Vol. 112, No. 5, pages 1645-1649 비특허문헌 14: American Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry B, 2004 년, 108 호, 28 권, 9745~9751페이지Non-Patent Document 14: American Chemical Society Publishing, Journal of Physical Chemistry B, 2004, No. 108, 28, pp. 9745-9751 비특허문헌 15: American Chemical Society 출판, Chemistry of Materials, 2006 년, 18 권, 1634 페이지Non-Patent Document 15: American Chemical Society Publishing, Chemistry of Materials, 2006, 18, 1634 pages 비특허문헌 16: American Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry B, 2004 년, 108 권, 28 호, 9745~9751 페이지Non-Patent Document 16: Published by American Chemical Society, Journal of Physical Chemistry B, 2004, Vol. 108, No. 28, pages 9745-9751 비특허문헌 17: American Chemical Society 출판, Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112 (11), 4042~4048 페이지Non-Patent Document 17: American Chemical Society Publications, Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112 (11), 4042-4048 비특허문헌 18: IEEE 출판, IEEE Journal of Quantum Electronics, 29 권, 175~181 페이지, 1993년Non-Patent Document 18: IEEE Publishing, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 29, pp. 175-181, 1993

상기 종래의 편광자에는 다음과 같은 문제가 있다.The conventional polarizer has the following problems.

(1) 종래의 편광판에 사용하는 요오드, 염료 등의 색소는 내열성이 낮다. 또, 기재가 되는 PVA 의 연신 필름도 습열에 의해 치수 변화되고, 그럼으로써 위상차가 생겨 편광도가 저하된다는 문제가 있다.(1) Pigments, such as iodine and dye used for the conventional polarizing plate, have low heat resistance. Moreover, the stretched film of PVA used as a base material also changes dimension by wet heat, and there exists a problem that a phase difference arises and a polarization degree falls.

(2) 종래의 휘도 상승용 편광판은 상기 2 종류의 폴리에스테르 필름을 100~200 층 교대로 첩합 (貼合) 하여 연신하기 때문에 균일한 연신이 어려워 생산성이 나쁘다. 또, 비연신 방향의 광 투과율이 낮다는 문제가 있다.(2) In the conventional polarizing plate for luminance rise, the two kinds of polyester films are bonded to each other by 100 to 200 layers alternately and stretched, so uniform stretching is difficult and productivity is poor. Moreover, there exists a problem that the light transmittance of a non-stretching direction is low.

(3) 광 아이소레이터용의 편광자에 사용하는 상기 라미폴은 제작을 위한 작업성과 생산성이 나쁘고, 취급중에 깨지기 쉽다는 문제도 있다. 그러나, 다른 재료로 이루어지는 편광자에서는 내열성이 낮기 때문에 대체 재료가 없다는 문제가 있다.(3) The lamipole used for the polarizer for an optical isolator has a problem that workability for production and productivity are bad, and it is fragile during handling. However, the polarizer made of another material has a problem that there is no substitute material because of its low heat resistance.

이들 문제는 색소를 대신하는 내열성이 양호한 편광성 재료와 그것을 생산성 좋게 기재 상에 배향시키는 기술이 있으면 해결할 수 있다.These problems can be solved if there is a polarizing material having good heat resistance instead of a dye and a technique for orientating it on a substrate with good productivity.

따라서, 본 발명은 색소를 대신하는 내열성이 양호한 편광성 재료 및 그것을 포함하는 편광막 제조용 도료 그리고 편광막을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.Therefore, a main object of the present invention is to provide a polarizing material having good heat resistance instead of a dye, a coating material for producing a polarizing film and a polarizing film comprising the same.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 특정 금속 도금 나노 와이어를 편광성 재료로서 사용할 수 있고, 내열성이 양호하고, 게다가 생산성 좋게 기재 상에 배향시킬 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to achieve the said objective, the present inventors found out that the specific metal plating nanowire can be used as a polarizing material, it is good in heat resistance, and can be orientated on a base material with high productivity. Came to complete.

즉, 본 발명은 하기 편광성 재료, 편광막 제조용 도료 및 편광막에 관한 것이다.That is, this invention relates to the following polarizing material, the coating material for polarizing film manufacture, and a polarizing film.

1. 평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체로 이루어지는 나노 와이어의 표면에 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써 얻어지는 금속 도금 나노 와이어로 이루어지는 편광성 재료.1. Polarizing material consisting of metal plated nanowires obtained by forming a metal plating layer having a thickness of 1 to 15 nm on the surface of a nanowire made of a dielectric having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 µm or more.

2. 상기 유전체는 굴절률 1.47~2.2 인 상기 항 1 에 기재된 편광성 재료.2. Said dielectric material is light-polarizing material of said claim | item 1 whose refractive index is 1.47-2.2.

3. 상기 유전체는 코어층과 그 표면에 형성된 코트층을 가지고, 상기 코어층의 굴절률은 1.47~2.2 이며, 상기 코트층의 굴절률은 상기 코어층의 굴절률을 nc 로 하여 nc±0.4 이내인 상기 항 1 에 기재된 편광성 재료.3. The dielectric has a core layer and a coat layer formed on the surface thereof, wherein the refractive index of the core layer is 1.47 to 2.2, and the refractive index of the coat layer is within nc ± 0.4 using the refractive index of the core layer as nc. The polarizing material of 1 item.

4. 상기 금속 도금층은 니켈, 크롬, 아연, 탄탈, 니오브, 은, 철 및 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속의 도금층인 상기 항 1 에 기재된 편광성 재료.4. The polarizing material according to item 1, wherein the metal plating layer is a plating layer of at least one metal selected from the group consisting of nickel, chromium, zinc, tantalum, niobium, silver, iron, and aluminum.

5. 상기 항 1 에 기재된 편광성 재료를 함유하는 편광막 제조용 도료.5. Paint for polarizing film manufacture containing the polarizing material of said claim | item 1.

6. 상기 도료는 수지를 함유하고, 상기 수지의 굴절률은 상기 유전체의 굴절률을 nd 로 하여 nd±0.4 이내인 상기 항 5 에 기재된 도료.6. The paint according to item 5, wherein the paint contains a resin, and the refractive index of the resin is within nd ± 0.4 using the refractive index of the dielectric as nd.

7. 상기 항 3 에 기재된 편광성 재료 및 수지를 함유하고, 상기 수지의 굴절률은 상기 코어층의 굴절률을 nc 로 하여 nc±0.4 이내인 편광막 제조용 도료.7. Coating material for polarizing film containing polarizing material and resin of said claim | item 3, and the refractive index of the said resin is within nc ± 0.4 using refractive index of the said core layer as nc.

8. 상기 도료는 (메타) 아크릴 수지 및 가교제를 포함하는 상기 항 5 에 기재된 도료.8. The said coating material is a coating material of the said Item 5 containing a (meth) acrylic resin and a crosslinking agent.

9. 기재 필름의 표면에 상기 항 5 에 기재된 도료를 도공한 후, 건조시킴으로써 얻어지는 편광막.9. Polarizing film obtained by drying, after coating the coating material of said claim | item 5 on the surface of a base film.

10. 상기 도공은 도공 바를 사용한 바 코트법에 의한 도공이고,10. The coating is a coating by a bar coat method using a coating bar,

(1) 상기 도공은 상기 도공 바의 원주부와 상기 기재 필름의 접촉 길이 P 가, P

Figure 112012005776293-pct00001
1000×L (L:금속 도금 나노 와이어의 평균 길이) 이 되는 조건하에서의 도공이며,(1) As for the said coating, the contact length P of the circumferential part of the said coating bar and the said base film is P,
Figure 112012005776293-pct00001
It is coating under conditions to be 1000 * L (L: average length of metal plating nanowire),

(2) 상기 도공 바는 적어도 상기 도공 바와 상기 기재 필름이 접촉하는 영역에 균등하게 홈이 형성되어 있고, 상기 홈의 폭 W 가, 50×φ

Figure 112012005776293-pct00002
W
Figure 112012005776293-pct00003
10000×φ (φ: 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기) 인 상기 항 9 에 기재된 편광막.(2) As for the said coating bar, the groove | channel is equally formed at least in the area | region which the said coating bar and the said base film contact, and the width W of the said groove | channel is 50xφ
Figure 112012005776293-pct00002
W
Figure 112012005776293-pct00003
The polarizing film of said claim | item 9 which is 10000 * φ ((phi): average thickness of a metal plating nanowire).

11. 편광판 또는 휘도 상승용 편광판으로서 사용하는 상기 항 9 에 기재된 편광막.11. The polarizing film of said claim | item 9 used as a polarizing plate or a polarizing plate for luminance rise.

본 발명의 금속 도금 나노 와이어이면, 평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체는 직선성이 좋은 것을 생산성 좋게 제조할 수 있기 때문에, 직선성 및 배향성이 좋은 금속 도금 나노 와이어를 생산성 좋게 제조할 수 있다. 또, 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써, 두께 방향의 광을 투과하고, 길이 방향의 광을 흡수하는 편광판으로 하거나 또는, 두께 방향의 광을 투과하고, 길이 방향의 광을 반사 (일부 반사도 포함) 하는 휘도 상승용 편광판으로 하거나 할 수 있어, 편광성 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 금속 도금층이 종래의 색소 (편광성을 발현하는 수단) 대신이고, 내열성이 우수한 편광판 또는 휘도 상승용 편광판을 제공할 수 있다.In the metal plated nanowire of the present invention, since the dielectric having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 μm or more can be produced with good linearity, the metal plated nanowire with good linearity and orientation can be produced with good productivity. can do. Further, by forming a metal plating layer having a thickness of 1 to 15 nm, a polarizing plate that transmits light in the thickness direction and absorbs light in the longitudinal direction or transmits light in the thickness direction and reflects light in the longitudinal direction (partly It can also be set as the polarizing plate for luminance rise which also includes reflection, and can be used as a polarizing material. In addition, the metal plating layer can provide a polarizing plate excellent in heat resistance or a polarizing plate for luminance rise instead of a conventional dye (means for expressing polarization).

도 1 은 광의 진행 방향과 직각으로 사각 기둥 형상의 금속 나노 와이어를 나열한 경우에 있어서의 s 편광 및 p 편광의 전기장의 진동 방향과 금속 나노 와이어의 길이 방향, 폭방향 및 두께 방향과의 관계를 나타내는 도면이다.
구체적으로는, s 편광은 흡수 또는 반사되고, p 편광은 투과되어, 편광성 재료로 되는 것을 나타내는 도면이다.
도 2 는 수지층 (1) → 금속 도금층 (2) → 유전체층 (3) 을 지나는 p 편광의 진행 방향과 그 전기장을 나타내는 도면이다. p 편광의 전기장은 지면과 평행이며 진행 방향과 직각 방향으로 진동하고, 이 전기장에서 도금층 내의 자유 전자는 w 방향으로 운동하고, w 가 짧을수록 p 편광의 투과성이 좋아지는 것을 설명하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 편광막 (일례) 의 편광성을 유한 차분 시간 영역법에 의해 시뮬레이션하기 위한 모델을 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows the relationship between the oscillation direction of an electric field of s-polarized and p-polarized light and the longitudinal direction, width direction, and thickness direction of a metal nanowire in the case of arranging rectangular pillar-shaped metal nanowires at right angles to the traveling direction of light. Drawing.
Specifically, it is a figure which shows that s-polarized light is absorbed or reflected, p-polarized light is transmitted, and it becomes a polarizing material.
FIG. 2: is a figure which shows the advancing direction of p-polarized light passing through the resin layer 1 → metal plating layer 2 → dielectric layer 3, and its electric field. The electric field of the p-polarized light is parallel to the ground and vibrates in a direction perpendicular to the traveling direction. In this electric field, the free electrons in the plating layer move in the w-direction, and the shorter the w, the better the transmittance of the p-polarized light.
It is a figure which shows the model for simulating the polarization property of the polarizing film (an example) of this invention by a finite difference time domain method.

이하, 먼저 금속 나노 와이어와 편광성의 관계에 대해 설명하고, 이어서 본 발명의 편광성 재료 (금속 도금 나노 와이어) 및 편광막 제조용 도료 그리고 편광막에 대해 설명한다.Hereinafter, first, the relationship between the metal nanowires and the polarization properties will be described, and then the polarizing material (metal plated nanowires), the coating material for manufacturing the polarizing film, and the polarizing film of the present invention will be described.

금속 나노 Metal nano 와이어와With wire 편광성의Polar 관계 relation

광은 진행 방향으로 수직인 면내에서 서로 직각인 방향으로 진동하는 2개의 편광 (본 명세서에서는 p 편광 및 s 편광이라고 한다) 으로 나눌 수 있다. 편광막은 2개의 편광 가운데, 일방의 편광을 투과하고 타방의 편광을 차단 (흡수 또는 반사) 하는 기능을 갖는다.Light can be divided into two polarizations (hereafter referred to as p-polarized light and s-polarized light) which vibrate in directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the advancing direction. The polarizing film has a function of transmitting one polarized light and blocking (absorbing or reflecting) the other polarized light among two polarized light.

최근, 폭 및 길이가 나노미터 사이즈인 막대 모양 금속이 광 등의 전자파에 대해 이방성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 또한, 길이 1㎛ 이상의 막대 모양 금속을 금속 나노 와이어, 길이 1㎛ 미만의 막대 모양 금속을 금속 나노 로드라고 부르는 경우가 있지만, 이하의 본 명세서에서는 양자 통틀어 길이가 0.4 ㎛ 이상인 막대 모양 금속을 금속 나노 와이어라고 부른다.Recently, rod-shaped metals having a width and length of nanometer size have been reported to exhibit anisotropy against electromagnetic waves such as light. In addition, although the rod-shaped metal of 1 micrometer or more in length may be called a metal nanowire, and the rod metal of less than 1 micrometer in length may be called a metal nanorod, in the following specification, the rod-shaped metal which is 0.4 micrometer or more in length is used as metal nano It is called a wire.

이하, 전자파의 예로서 광을 들어 설명한다.Hereinafter, light will be described as an example of electromagnetic waves.

금속 나노 와이어의 길이가 광의 파장보다 길고, 폭이 광의 파장보다 충분히 가는 경우를 생각한다. 금속 나노 와이어에 광이 입사하면, 금속 나노 와이어의 길이 방향으로 전기장 진동면을 가지는 편광은, 금속 나노 와이어의 자유 전자를 진동시킴으로써 흡수 또는 반사된다. 한편, 금속 나노 와이어의 폭방향으로 전기장 진동면을 가지는 편광은, 금속 나노 와이어의 자유 전자가 광에 공명한 진동을 일으키기 어렵기 때문에 투과되는 (정확하게는 「전방 산란한다」 라는 표현이 올바르지만, 이하, 간략하게 「투과된다」라고 한다.) 것으로 알려져 있다.Consider the case where the length of the metal nanowire is longer than the wavelength of light and the width is sufficiently smaller than the wavelength of light. When light enters the metal nanowire, the polarized light having the electric field oscillating surface in the longitudinal direction of the metal nanowire is absorbed or reflected by vibrating the free electrons of the metal nanowire. On the other hand, polarized light having an electric field oscillation plane in the width direction of the metal nanowire is transmitted (because it is precisely "scattered forward") because the free electrons of the metal nanowire are unlikely to cause resonance oscillating to light. Is simply known as being "transmitted."

금속이 광을 흡수 또는 반사하는 것은, 광이 전자파이며, 금속 중의 자유 전자가 광의 전기장에 공명하여 진동하고, 광의 에너지가 운동 에너지로 바뀌기 때문이다. 따라서, 금속이 광을 흡수 또는 반사하기 위해서는, 광의 진행 방향과 수직인 방향으로, 금속 중의 자유 전자가 진동할 수 있는 만큼의 금속의 폭이 필요하다.The reason why the metal absorbs or reflects light is that light is an electromagnetic wave, free electrons in the metal resonate and vibrate in an electric field of light, and the energy of the light is changed into kinetic energy. Therefore, in order for a metal to absorb or reflect light, the width | variety of metal as much as the free electron in a metal can vibrate in the direction perpendicular | vertical to the advancing direction of light is required.

미 (Mie) 의 이론 및 레일리 (Rayleigh) 의 산란 이론에서는, 금속의 폭이 10 nm 정도 이하가 되면 자유 전자를 진동할 수 없게 되어, 광의 흡수 또는 반사가 일어나지 않아 투과되는 것으로 생각되고 있다. 또, 반대로 금속의 폭이 광의 파장 이상이면 효율적으로 흡수 또는 반사되는 것으로 생각되고 있다. 따라서, 금속 나노 와이어의 경우에는, 길이가 광의 파장보다 길고, 폭이 10 nm 정도 이하이면 양호한 편광성 재료가 된다고 생각된다.In Mie's theory and Rayleigh's scattering theory, it is thought that when the width of the metal is about 10 nm or less, free electrons cannot be vibrated, and light absorption or reflection does not occur and is transmitted. On the contrary, if the width of the metal is greater than or equal to the wavelength of light, it is considered to be efficiently absorbed or reflected. Therefore, in the case of a metal nanowire, when length is longer than the wavelength of light and width is about 10 nm or less, it is thought that it is a favorable polarizing material.

다음으로, 금속 나노 와이어의 길이가 광의 파장보다 길고, 폭이 10 nm 정도인 경우에 있어서의, 광의 흡수?반사의 차이에 대해 도 1 을 참조하면서 설명한다. 또한, 전기장 진동면이 금속 나노 와이어의 길이 방향과 일치하는 광을 s 편광으로 하고, 전기장 진동면이 금속 나노 와이어의 폭방향과 일치하는 광을 p 편광으로 한다. 도 1 에는, 광의 진행 방향과 직각으로 사각 기둥 형상의 금속 나노 와이어를 나열한 경우에 있어서의 s 편광 및 p 편광의 전기장의 진동 방향과 금속 나노 와이어의 길이 방향, 폭방향 및 두께 방향과의 관계가 나타나 있다.Next, the difference in absorption and reflection of light when the length of the metal nanowire is longer than the wavelength of light and the width is about 10 nm will be described with reference to FIG. 1. Further, light whose electric field vibrating surface coincides with the longitudinal direction of the metal nanowire is s-polarized light, and light whose electric field vibrating surface coincides with the width direction of the metal nanowire is p-polarized light. Fig. 1 shows the relationship between the oscillation direction of the electric field of s-polarized light and p-polarized light and the longitudinal direction, width direction, and thickness direction of the metal nanowire when the metal nanowires having a rectangular columnar shape are arranged at right angles to the traveling direction of light. Is shown.

p 편광은, 금속 나노 와이어의 폭이 10 nm 정도 이하이면, 금속 나노 와이어의 자유 전자를 진동시키지 않는다. 따라서, 금속 나노 와이어의 길이, 두께에 관계없이, p 편광은 흡수도 반사도 되지 않고 투과된다.p-polarized light does not vibrate free electrons of the metal nanowire when the width of the metal nanowire is about 10 nm or less. Therefore, regardless of the length and thickness of the metal nanowires, p-polarized light is transmitted without being absorbed or reflected.

s 편광은 금속 나노 와이어의 길이가 광의 파장보다 길면, 금속 나노 와이어의 자유 전자를 진동시킨다. 이 때, 폭이 10 nm 이하에서도 광은 흡수 또는 반사된다. 또한, 광이 흡수될지 반사될지는, 금속 나노 와이어의 두께에 의해 정해진다.s polarization vibrates the free electrons of the metal nanowires if the length of the metal nanowires is longer than the wavelength of light. At this time, even if the width is 10 nm or less, the light is absorbed or reflected. Further, whether light is absorbed or reflected is determined by the thickness of the metal nanowires.

입사한 광의 강도가 자연대수의 2 승분의 1 (= 약 1/7.5) 이 되는 두께는 「표피 깊이」 라고 불리고 표피 깊이는 (2/ωμσ) 의 1/2 승이다. 또한, ω 은 광의 각진동수, μ 는 금속의 투자율, σ 은 금속의 도전율이다.The thickness at which the intensity of incident light is one-half (= about 1 / 7.5) of the natural logarithm is called "epidermal depth" and the epidermal depth is 1/2 power of (2 / ωμσ). Ω is the angular frequency of light, μ is the permeability of the metal, and σ is the electrical conductivity of the metal.

따라서, 파장 500 nm 의 가시광의 경우에는,ωμ 는 4.8×10 9 로 거의 일정하고, 금속의 도전율 σ(S/m) 은, 은:61×106, 알루미늄:40×106, 니켈:15×106, 탄탈:8×106 이기 때문에, 표피 깊이는 각각, 은:2.7 nm, 알루미늄:3.5 nm, 니켈:4.1 nm, 탄탈:5.3 nm 가 된다.Therefore, in the case of a wavelength of 500 nm visible light, ωμ is 4.8 × 10 - Conductivity σ (S / m) of substantially constant, and the metal to 9, is: 61 × 10 6, aluminum: 40 × 10 6, Ni: Since it is 15 * 10 <6> and tantalum: 8 * 10 <6> , skin depths become silver: 2.7 nm, aluminum: 3.5 nm, nickel: 4.1 nm, tantalum: 5.3 nm, respectively.

즉, 도전율이 8×106 S/m 정도 이상인 도전성이 좋은 금속에 광을 입사시켰을 경우, 두께가 4~5 nm 정도이면 광은 흡수된다. 또, 두께가 이 2 배 이상 (10 nm 이상) 이면 표면에서 광을 흡수한 후, 전자기장이 금속의 하층에 반대의 전류를 일으켜, 반사광을 일으키기 때문에 광의 반사가 일어난다. 즉, 금속 나노 와이어의 두께가 5 nm 정도이면 흡수되고, 두께가 10 nm 정도이면 반사되게 된다. 이것은 금속 나노 와이어의 형상이 사각기둥에서 다각 기둥으로 바뀌었을 경우에서도 마찬가지이다.That is, when light enters into a metal with good conductivity whose electrical conductivity is about 8 * 10 <6> S / m, light is absorbed when thickness is about 4-5 nm. If the thickness is two times or more (10 nm or more), after absorbing light from the surface, light reflection occurs because the electromagnetic field generates a current opposite to the lower layer of the metal and generates reflected light. That is, when the thickness of the metal nanowire is about 5 nm, it is absorbed, and when the thickness is about 10 nm, it is reflected. This is true even when the shape of the metal nanowire is changed from a square pillar to a polygonal pillar.

금속의 표피 깊이를 함께 고려하면, 금속 나노 와이어의 길이가 400 nm (0.4 ㎛) 이상이고 두께가 5 nm 이하이면 p 편광은 투과되고, s 편광은 흡수되는 것을 알 수 있다. 또, 길이가 400 nm (0.4 ㎛) 이상이고 두께가 10 nm 정도이면 p 편광은 투과되고, s 편광은 반사되는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 사이즈의 금속 나노 와이어를 배향하면, 편광판 및 휘도 상승용 편광판이 얻어진다.Considering the skin depth of the metal, it can be seen that when the length of the metal nanowire is 400 nm (0.4 μm) or more and the thickness is 5 nm or less, p-polarized light is transmitted and s-polarized light is absorbed. In addition, when the length is 400 nm (0.4 m) or more and the thickness is about 10 nm, it can be seen that p-polarized light is transmitted and s-polarized light is reflected. Therefore, when the metal nanowire of this size is oriented, a polarizing plate and a polarizing plate for luminance rise are obtained.

그러나, 편광성 및 배향성을 높게 하기 위해서는 , 금속 나노 와이어는 직선인 것이 요구되지만, 폭이 수 nm 로 직선성이 좋고, 생산성이 좋은 금속 나노 와이어의 제조법은 거의 알려져 있지 않다. 또, 금속 나노 와이어의 폭이 가늘수록 취급중에 구부러지거나 응집되거나 하기 때문에 생산 상에도 문제가 있다.However, in order to make polarization and orientation high, the metal nanowire is required to be straight, but the manufacturing method of the metal nanowire which is good in linearity by several nm in width and high productivity is hardly known. Further, the narrower the width of the metal nanowire, the more it bends or aggregates during handling, which causes problems in production.

따라서, 본 발명에서는 금속 나노 와이어 대신에, 평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체로 이루어지는 나노 와이어의 표면에, 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써 얻어지는 금속 도금 나노 와이어를 편광성 재료로 사용한다. 이 금속 도금 나노 와이어이면, 평균 굵기 20~300 nm 이고 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체는 직선성이 좋은 것을 생산성 좋게 제조할 수 있기 때문에 직선성 및 배향성이 좋은 금속 도금 나노 와이어를 생산성 좋게 제조할 수 있다. 또, 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써, 두께 방향의 광을 투과하고, 길이 방향의 광을 흡수하는 편광판으로 하거나 또는, 두께 방향의 광을 투과하고, 길이 방향의 광을 반사 (일부 반사도 포함하는) 하는 휘도 상승용 편광판으로 하거나 할 수 있어, 편광성 재료로 사용할 수 있다. 또한, 금속 도금층이 종래의 색소 (편광성을 발현하는 수단) 대신이며, 내열성이 우수한 편광판 또는 휘도 상승용 편광판을 제공할 수 있다.Therefore, in the present invention, instead of the metal nanowire, the metal-plated nanowire obtained by forming a metal plating layer having a thickness of 1 to 15 nm on the surface of the nanowire made of a dielectric having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 µm or more is prepared. Used as photonic material. In this metal plated nanowire, a dielectric material having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 µm or more can be produced with good linearity, so that a metal plated nanowire with good linearity and orientation can be produced with good productivity. . Further, by forming a metal plating layer having a thickness of 1 to 15 nm, a polarizing plate that transmits light in the thickness direction and absorbs light in the longitudinal direction or transmits light in the thickness direction and reflects light in the longitudinal direction (partly It can also be set as the polarizing plate for luminance rise (including reflection), and can be used as a polarizing material. In addition, the metal plating layer can replace the conventional pigment | dye (means which express polarization property), and can provide the polarizing plate excellent in heat resistance, or the polarizing plate for luminance rise.

본 발명의 The 편광성Polarization 재료 material

본 발명의 편광성 재료는, 평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체로 이루어지는 나노 와이어의 표면에, 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써 얻어지는 금속 도금 나노 와이어인 것을 특징으로 한다.The polarizing material of the present invention is a metal plated nanowire obtained by forming a metal plating layer having a thickness of 1 to 15 nm on the surface of a nanowire made of a dielectric having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 µm or more. .

본 발명에서는, 평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체 로 이루어지는 나노 와이어를 사용한다. 또한, 「평균」 은 전자현미경 이미지에 있어서 나노 와이어를 임의로 10 개 골라냈을 때의 굵기 및 길이의 각각의 평균치이다.In the present invention, a nanowire made of a dielectric having an average thickness of 20 to 300 nm and an average length of 0.4 µm or more is used. In addition, "average" is the average value of each thickness and length when 10 nanowires are arbitrarily picked out in an electron microscope image.

유전체의 평균 굵기는 20~300 nm 이며, 바람직하게는 50~200 nm 이다. 또한, 유전체가 원기둥 형상 또는 유사 원기둥 형상인 경우에는 굵기 = 두께이지만, 그렇지 않은 경우, 예를 들어, 다각 기둥 형상 또는 다각 기둥이 비틀어진 형상인 경우에도 굵기 = 두께로 한다. 또한, 다각 기둥의 한 변의 길이는 광의 파장보다 충분히 짧은 것이 바람직하다.The average thickness of the dielectric is 20 to 300 nm, preferably 50 to 200 nm. In addition, when dielectric is a cylindrical shape or a pseudo-cylindrical shape, it is thickness = thickness, but when it is not, for example, even when it is a polygonal column shape or a polygonal twisted shape, it is set as thickness = thickness. Moreover, it is preferable that the length of one side of a polygonal pillar is short enough than the wavelength of light.

유전체의 애스펙트비는 한정적이지는 않지만, 10 이상이 바람직하다. 유전체의 길이가 20 ㎛ 를 초과하는 경우에는, 유전체의 직선성이 상실되기 쉬워질 우려가 있다. 또, 애스펙트비가 10 미만인 경우에는, 편광성과 배향성이 저하될 우려가 있다.The aspect ratio of the dielectric is not limited, but 10 or more is preferable. If the length of the dielectric exceeds 20 µm, there is a fear that the linearity of the dielectric tends to be lost. Moreover, when aspect ratio is less than 10, there exists a possibility that polarization property and orientation property may fall.

유전체로 이루어지는 나노 와이어로는, 일렉트로 스피닝법에 의해 얻어지는 나노 와이어로서, (메타)아크릴 수지의 나노 와이어, 실리카의 나노 와이어 등이 합성되어 있다. 또, 기상법에 의해 얻어지는 나노 와이어로서, 알루미나 등의 나노 와이어가 합성되어 있다. 또, Langmuir, 2004, 20(11), 4784 ~ 4786 페이지 및 Crystal Growth and Design, 2006, 6(6), 1504 ~ 1508 페이지에는, 수열법에 의해 얻어지는 나노 와이어로서, 굵기 30 ~ 120 nm 이고 길이 수 ㎛ ~ 50 ㎛ 의 하이드록시아파타이트 또는 플루오로아파타이트의 나노 와이어 (모두 굴절률은 1.64 정도) 가 보고되어 있다. 또한, Langmuir, 2007, 23(19), 9850 ~ 9859 페이지에는, 베이마이트의 나노 와이어 (굴절률 1.7 정도) 의 합성법이 보고되어 있다.As a nanowire which consists of a dielectric material, the nanowire obtained by the electro spinning method, the nanowire of (meth) acrylic resin, the nanowire of silica, etc. are synthesize | combined. Moreover, nanowires, such as alumina, are synthesize | combined as a nanowire obtained by a gas phase method. Langmuir, 2004, 20 (11), 4784-4786 pages, and Crystal Growth and Design, 2006, 6 (6), 1504-1508 pages, are nanowires obtained by hydrothermal methods and are 30 to 120 nm thick. Nanowires (all of which have a refractive index of about 1.64) of hydroxyapatite or fluoroapatite of several μm to 50 μm have been reported. In Langmuir, 2007, 23 (19), pages 9850-9859, a method of synthesizing boehmite nanowires (a refractive index of about 1.7) is reported.

그 밖에, 유전체로 이루어지는 나노 와이어로서, 규소, 알루미늄 등의 산화물 또는 수산화물로 이루어지는 나노 와이어, 마그네슘, 알루미늄, 칼슘, 아연 및 칼륨 중 어느 금속의 인산염, 황산염, 붕산염, 규산염 또는 페닐인산염으로 이루어지는 나노 와이어도 알려져 있다.In addition, as a nanowire made of a dielectric, a nanowire made of an oxide or hydroxide such as silicon, aluminum, or a nanowire made of phosphate, sulfate, borate, silicate, or phenyl phosphate of any metal of magnesium, aluminum, calcium, zinc and potassium Also known.

본 발명에서는, 이들 유전체에 한정되지 않고, 유전체의 굴절률 (nd) 이 1.47 ~ 2.2 인 나노 와이어라면 바람직하게 사용할 수 있다. 이 중에서도, 굴절률 (nd) 은 1.47 ~ 1.8 이 보다 바람직하다. 본 발명에서는, 이들 유전체 중에서도, 폴리(메타)아크릴산메틸 등의 (메타)아크릴 수지, 탄산칼슘, 플루오로아파타이트, 티탄산칼륨, 황산마그네슘 등을 특히 바람직하게 사용할 수 있다.In this invention, it is not limited to these dielectric materials, If it is a nanowire whose refractive index (nd) is 1.47-2.2, it can use preferably. Among these, 1.47-1.8 are more preferable for refractive index (nd). Among these dielectrics, (meth) acrylic resins such as methyl poly (meth) acrylate, calcium carbonate, fluoroapatite, potassium titanate, magnesium sulfate and the like can be particularly preferably used.

유전체가 결정으로 이루어지는 경우에는, 통상 다각 기둥 형상 또는 다각 기둥이 비틀어진 형상을 갖는다. 따라서, 필요에 따라, 유전체의 표면을 동일한 정도의 굴절률을 갖는 동일 또는 다른 유전체로 코트하고, 표면을 곡면으로 한 원기둥 형상 또는 유사 원기둥 형상의 나노 와이어로 하고 나서 사용해도 된다. 이 경우에는, 코트 후의 나노 와이어가, 평균 굵기 20 ~ 300 nm 이고 평균 길이 0.4 ㎛ 이상이며, 바람직하게는 애스펙트비가 10 이상이 되도록 설정한다.When a dielectric consists of crystal | crystallization, a polygonal pillar shape or a polygonal pillar is twisted normally. Therefore, if necessary, the surface of the dielectric may be coated with the same or different dielectric having the same degree of refractive index, and may be used after the cylindrical or pseudo-cylindrical nanowire having the curved surface. In this case, the nanowire after coating is 20-300 nm in average thickness, and is 0.4 micrometer or more in average length, Preferably it is set so that aspect ratio may be 10 or more.

구체적으로는, 유전체가 코어층과 그 표면에 형성된 코트층을 가지며, 코어층의 굴절률이 1.47 ~ 2.2 이고, 코트층의 굴절률은, 코어층의 굴절률을 nc 로 하고, nc±0.4 이내인 것이 바람직하다. 이 중에서도, 코어층의 굴절률 (nc) 은 1.47 ~ 1.8 이 보다 바람직하고, 코트층의 굴절률은 nc±0.2 이내인 것이 보다 바람직하다.Specifically, the dielectric has a core layer and a coat layer formed on the surface thereof, the refractive index of the core layer is 1.47 to 2.2, and the refractive index of the coat layer is preferably within nc ± 0.4, with the refractive index of the core layer being nc. Do. Among these, the refractive index nc of the core layer is more preferably 1.47 to 1.8, and more preferably the refractive index of the coat layer is within nc ± 0.2.

코트층으로는, 코어층과 동일한 화합물을 동일한 석출 반응으로 결정화 시간을 들이지 않도록 시간을 단축하여 석출시킨 것을 들 수 있는데, 이것에 한정되지 않는다.Examples of the coating layer include those in which the same compound as the core layer is shortened and precipitated so as not to have crystallization time in the same precipitation reaction, but is not limited thereto.

코어층으로는, 예를 들어 (메타)아크릴 수지, 실리콘 수지 등이 바람직하다. 또, 필요에 따라, (메타)아크릴 수지, 실리콘 수지 등에 가교제 (예를 들어, 티탄계 가교제, 지르코늄계 가교제) 를 첨가하여 코어층으로 해도 된다. 가교제를 첨가함으로써, 코어층의 굴절률을 조정하거나, 최종적으로 얻어지는 편광성 재료의 배향성을 높이거나 할 수 있다.As a core layer, (meth) acrylic resin, silicone resin, etc. are preferable, for example. Moreover, you may make a core layer by adding a crosslinking agent (for example, a titanium crosslinking agent and a zirconium crosslinking agent) to a (meth) acrylic resin and silicone resin as needed. By adding a crosslinking agent, the refractive index of a core layer can be adjusted, and the orientation of the polarizing material finally obtained can be raised.

상기 코어층의 표면에 (메타)아크릴 수지, 실리콘 수지 등의 비정성 수지로 코트층을 형성하여 표면이 곡면으로 이루어지는 나노 와이어를 제작하는 것이, J. Am. Chem. Soc., 2005년, 127(46), 16040 ~ 16041 페이지, Crystal Growth and Design, 2006년, 6(11), 2422 ~ 2426 페이지, J. Phys. Chem. B, 2006년, 110(2), 807 ~ 811 페이지 등에 기재되어 있다. 또, 실리카를 이용하여 코트층을 형성하는 것이, J. Phys. Chem. B, 2005년, 109(1), 151 ~ 154 페이지 및 J. Phys. Chem. B, 2006년, 110(2), 807 ~ 811 페이지 등에 기재되어 있다.Forming a coat layer with an amorphous resin such as a (meth) acrylic resin or a silicone resin on the surface of the core layer to produce a nanowire having a curved surface is described in J. Am. Chem. Soc., 2005, 127 (46), 16040 to 16041, Crystal Growth and Design, 2006, 6 (11), 2422 to 2426, J. Phys. Chem. B, 2006, 110 (2), pp. 807-811. Moreover, forming a coat layer using silica is J. Phys. Chem. B, 2005, 109 (1), pages 151-154 and J. Phys. Chem. B, 2006, 110 (2), pp. 807-811.

유전체로 이루어지는 나노 와이어의 표면에 형성하는 금속 도금층은, 무전해 도금에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 무전해 도금하는 금속은, 1) 액층 중의 반응에서 석출되기 쉬운 것, 2) 잘 부식되지 않는 것, 3) 표면에 부동태층 또는 그것에 준한 보호층을 형성함으로써 잘 부식되지 않는 것인 것이 바람직하다.It is preferable to form the metal plating layer formed on the surface of the nanowire which consists of a dielectric by electroless plating. The electroless plating metal is preferably one which is easy to precipitate in the reaction in the liquid layer, 2) which does not corrode well, and 3) which does not corrode well by forming a passivation layer or a protective layer corresponding thereto on the surface.

금속 도금층에 사용하는 금속으로는, 니켈, 크롬, 아연, 탄탈, 니오브, 은, 철 및 알루미늄 중 적어도 1 종이 바람직하다. 상기 중에서도, 금속 도금층의 무착색성을 확보하는 관점에서, 니켈, 크롬, 아연, 탄탈, 니오브 및 알루미늄 중 적어도 1 종이 보다 바람직하다. 특히 알루미늄 도금에 대해서는, 메시틸렌 중에서 시클로펜타디에닐알루미늄의 열분해에 의해 석출시키는 것이, Chem. Mater. 2006, 18, 1634 에 보고되어 있으며, 이 반응액 중에서 알루미늄 도금해도 된다.As a metal used for a metal plating layer, at least 1 sort (s) of nickel, chromium, zinc, tantalum, niobium, silver, iron, and aluminum is preferable. Among them, at least one of nickel, chromium, zinc, tantalum, niobium, and aluminum is more preferable from the viewpoint of securing the non-coloring property of the metal plating layer. Particularly, for aluminum plating, the precipitation by pyrolysis of cyclopentadienyl aluminum in mesitylene is performed by Chem. Mater. It is reported by 2006, 18, 1634, You may plate aluminum in this reaction liquid.

금속 도금층의 두께는 1 ~ 15 nm 이면 되고, 바람직하게는 1 ~ 10 nm 이다. 금속 도금층의 표면이 부동태 피막으로 덮여 있는 경우에는, 부동태 피막의 두께는 금속 도금층의 두께보다 얇은 것이 바람직하다. 또, 금속 도금층과 부동태 피막을 합한 두께는 금속 도금층 두께의 2 배 이하인 것이 바람직하다. 또한, 부동태 피막을 의도적으로 형성할 때는, 금속 도금 나노 와이어를 용제 중에서 가열하거나 또는 산화제로 표면 처리함으로써 형성할 수 있다.The thickness of the metal plating layer should just be 1-15 nm, Preferably it is 1-10 nm. When the surface of a metal plating layer is covered with a passivation film, it is preferable that the thickness of a passivation film is thinner than the thickness of a metal plating layer. Moreover, it is preferable that the thickness which combined the metal plating layer and a passivation film is 2 times or less of the thickness of a metal plating layer. In addition, when intentionally forming a passive film, it can form by heating a metal plating nanowire in a solvent, or surface-treating with an oxidizing agent.

수 nm 정도의 금속 도금층을 형성하는 경우에는, 도금액의 용제로서 금속과의 친화성이 높은 것을 사용하면, 용제 중에서 금속이 응집되어 균일한 금속 도금층이 얻어지기 어려운 것으로 알려져 있다. 이 점, J. Phys. Chem. B, 2004년, 108(28), 9745 ~ 9751 페이지, J. Phys. Chem. C, 2008년, 112(11), 4042 ~ 4048 페이지에는, 수 nm 정도의 금속 도금층을 형성하는 경우에는, 배위성이 낮은 용제를 사용하거나 또는 용제의 비점 부근에서 반응시키는 것이 바람직한 것으로 보고되어 있다. 따라서, 이와 같은 용제를 선택하거나, 또는 나노 와이어의 표면을 커플링제로 처리하여 금속과의 친화성을 높이고 나서 금속 도금하는 것이 바람직하다.When forming a metal plating layer of about several nm, when a thing with high affinity with a metal is used as a solvent of a plating liquid, it is known that a metal is aggregated in a solvent and it is difficult to obtain a uniform metal plating layer. This point, J. Phys. Chem. B, 2004, 108 (28), 9745-9751, J. Phys. Chem. C, 2008, 112 (11), pages 4042-4048, it is reported that when forming a metal plating layer of about several nm, it is preferable to use a solvent having a low coordination or to make it react near the boiling point of the solvent. . Therefore, it is preferable to select such a solvent or to treat the surface of the nanowires with a coupling agent to increase the affinity with the metal before metal plating.

본 발명에서는, 필요에 따라, 금속 도금 나노 와이어의 표면을 추가로 50 nm 이하의 유전체 피막으로 코트해도 된다. 코트에 사용하는 유전체는, 굴절률이 상기 nd 에 대해 ±0.4 이내인 것이 바람직하고, nd±0.2 이내인 것이 보다 바람직하다. 코트 재료로는, 예를 들어 알콕시실란과 알콕시지르코늄을 산 또는 알칼리로 가수분해하여 얻어지는 알콕시실란과 알콕시티탄과 공중합체나, 알콕시실란과 알콕시지르코늄을 산 또는 알칼리로 가수분해하여 얻어지는 알콕시실란과 알콕시지르코늄의 공중합체를 들 수 있다. 이와 같이, 금속 도금 나노 와이어의 표면을 추가로 유전체 피막으로 코트하는 경우에는, 편광성 재료의 굴절률을 조정할 수 있음과 함께, 편광성 재료의 배향성을 더욱 높일 수 있다.In the present invention, if necessary, the surface of the metal plated nanowire may be further coated with a dielectric film of 50 nm or less. It is preferable that the refractive index is within ± 0.4 with respect to said nd, and, as for the dielectric used for a coat, it is more preferable that it is within nd ± 0.2. As a coating material, for example, an alkoxysilane and an alkoxy titanium and copolymer obtained by hydrolyzing an alkoxysilane and an alkoxy zirconium with an acid or an alkali, or an alkoxysilane and alkoxy obtained by hydrolyzing an alkoxysilane and an alkoxy zirconium with an acid or an alkali The copolymer of zirconium is mentioned. As described above, when the surface of the metal plated nanowire is further coated with a dielectric film, the refractive index of the polarizing material can be adjusted, and the orientation of the polarizing material can be further improved.

본 발명의 편광성 재료는, 굴절률 (nr) 이 nd±0.4 이내인 수지 중에 분산?배향시킴으로써 편광판, 휘도 상승용 편광판, 광 아이솔레이터용 편광자로서 사용할 수 있다. 굴절률 (nr) 로는, nd±0.2 이내가 보다 바람직하다.The polarizing material of this invention can be used as a polarizing plate, a polarizing plate for luminance rise, and a polarizer for an optical isolator by disperse | distributing and orienting in resin with refractive index (nr) within nd ± 0.4. As refractive index nr, less than nd +/- 0.2 is more preferable.

수지 중에 분산시키는 경우의 편광성 재료의 함유량은, 수지 및 편광성 재료의 합계량을 100 중량% 로 하여, 10 ~ 70 중량% 정도가 바람직하고, 30 중량% ~ 50 중량% 정도가 보다 바람직하다. 또, 수지 중에 분산시킨 후에 효율적으로 배향시키려면, 분산 후에 1 축 연신하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 편광막이 얻어진다.As for content of the polarizing material in the case of disperse | distributing in resin, 10 to 70 weight% is preferable, and, as for the total amount of resin and a polarizing material, 100 weight% is more preferable, and about 30 to 50 weight% is more preferable. Moreover, in order to orientate efficiently after disperse | distributing in resin, it is preferable to uniaxially stretch after dispersion | distribution. Thereby, a polarizing film is obtained.

본 발명의 편광성 재료의 광학적 거동에 대해서는, 다음과 같다.The optical behavior of the polarizing material of the present invention is as follows.

s 편광은, 편광성 재료의 길이가 광의 파장 이상이면, 금속 도금층 내의 자유 전자의 진동에 의해 흡수 또는 반사되어 투과되지 않는다. p 편광은, 금속 도금층의 두께가 광의 파장보다 충분히 짧으면, 금속 도금층 내의 자유 전자의 운동이 일어나지 않아, 금속은 유전체와 동일한 광학적 거동을 나타내고, 입사된 광은 분자에 속박된 전자의 쌍극자 진동에 의해 산란된다. 이 경우, 산란이 전방 산란 (=투과) 이 되는지의 여부를 확인하는 것이 필요하다. 또, 이 광이 내부의 유전체층에서도 동일하게 산란되기 때문에, 이 산란 방향도 확인할 필요가 있다. 이하, 산란 방향을 검증한다.When the length of the polarizing material is equal to or greater than the wavelength of light, the s-polarized light is absorbed or reflected by the vibration of free electrons in the metal plating layer and is not transmitted. In p-polarized light, when the thickness of the metal plating layer is sufficiently shorter than the wavelength of light, the movement of free electrons in the metal plating layer does not occur, and the metal exhibits the same optical behavior as the dielectric, and the incident light is caused by dipole vibration of electrons bound to the molecule. Scattered. In this case, it is necessary to confirm whether the scattering is forward scattering (= transmission). Moreover, since this light is scattered similarly in the internal dielectric layer, it is also necessary to confirm this scattering direction. Hereinafter, the scattering direction is verified.

분자 중의 전자에 의한 쌍극자 진동에서는, 입사 광과 동일한 광이 탄성 산란된다. 균일층 중에서는 광은 직진하는데, 유전율이 상이한 물질의 계면에서는, 계면이 광의 파장보다 충분히 큰 평면일 때는 반사광 또는 에바네센트파 (波) 가 생긴다. 이것은, 계면을 사이에 두고, 파장에 상당하는 길이의 계면에서 분자군이 공명하여 쌍극자 진동하는 것에 기초한다.In dipole vibration caused by electrons in the molecule, light identical to incident light is elastically scattered. In the uniform layer, the light goes straight. At the interface of materials having different dielectric constants, reflected light or evanescent wave is generated when the interface is a plane sufficiently larger than the wavelength of the light. This is based on the fact that the molecular group resonates and dipoles oscillate at an interface having a length corresponding to the wavelength between the interfaces.

그러나, p 편광의 경우에는, 금속 도금 나노 와이어의 두께 방향으로 파장에 상당하는 계면의 길이가 없기 때문에, 반사광 및 에바네센트파는 생기지 않는다. 따라서, p 편광에 대해서는 금속 도금 나노 와이어를 투과하는 광의 방향을 조사하면 되게 된다.However, in the case of p-polarized light, since there is no length of an interface corresponding to the wavelength in the thickness direction of the metal-plated nanowires, the reflected light and the evanescent wave do not occur. Therefore, what is necessary is just to irradiate the direction of the light which permeate | transmits a metal plating nanowire about p-polarized light.

이하, 수지 중에 본 발명의 편광성 재료 (금속 도금 나노 와이어) 가 분산?배향되어 있고, 편광성 재료가 유전체층 (유전체는 1 층) 과 금속 도금층으로 이루어지는 것을 생각하여, 산란의 방향 = 파면 법선의 방향 (단위 벡터를 s 로 나타낸다) 을 도 2 에 의해 확인한다.Hereinafter, the polarizing material (metal plated nanowire) of this invention is disperse | distributed or oriented in resin, and it is considered that a polarizing material consists of a dielectric layer (one layer of dielectric) and a metal plating layer, and the direction of scattering = wavefront normal The direction (representing a unit vector by s) is confirmed by FIG.

도 2 에서, 수지층 (1) → 경계 a → 금속 도금층 (2) → 경계 b → 유전체층 (3) 의 순서로 광이 진행되고, 수지층 (1) 내의 자기장을 H1, 광의 속도를 v1, 굴절률을 n1, 파면 법선의 단위 벡터를 s1, 금속 도금층 (2) 내의 자기장을 H2, 광의 속도를 v2, 굴절률을 n2, 파면 법선의 단위 벡터를 s2, 유전체층 (3) 내의 자기장을 H3, 광의 속도를 v3, 굴절률을 n3, 파면 법선의 단위 벡터를 s3, 시간을 t, 경계 a 의 위치 벡터를 ra, 경계 b 의 위치 벡터를 rb 로 한다. 이 때, 경계 a 에서의 수지층 (1) 내의 자기장 H1, 금속 도금층 (2) 내의 자기장 H2 는 각각 In FIG. 2, light proceeds in the order of the resin layer 1 → boundary a → metal plating layer 2 → boundary b → dielectric layer 3, and the magnetic field in the resin layer 1 is H 1 , and the speed of light is v 1. The refractive index n 1 , the unit vector of wavefront normals s 1 , the magnetic field in the metal plating layer 2 H 2 , the speed of light v 2 , the refractive index n 2 , the unit vector of wavefront normals s 2 , the dielectric layer (3) The internal magnetic field is H 3 , the speed of light is v 3 , the refractive index is n 3 , the unit vector of the wavefront normal is s 3 , the time is t, the position vector of boundary a is r a , and the position vector of boundary b is r b . At this time, the magnetic field H 1 in the resin layer 1 at the boundary a and the magnetic field H 2 in the metal plating layer 2 are respectively.

H1 = H01expiω(t-ra?s1/v1) 및 H 1 = H 01 expiω (tr a ? S 1 / v 1 ) and

H2 = H02expiω(t-ra?s2/v2) 이다.H 2 = H 02 expiω (tr a ? S 2 / v 2 ).

경계 a 에 있어서의 자기장 성분의 접선 성분 및 법선 성분이 연속인 점에서,Since the tangent and normal components of the magnetic field component at the boundary a are continuous,

s1/v1 = s2/v2 이고, 이를 위해서는, s1x/v1 = s2x/v2 가 되고,s 1 / v 1 = s 2 / v 2 , for this purpose s 1x / v 1 = s 2x / v 2 ,

v1n1 = v2n2, s1x/s2x = sinθ1/sinθ2 로부터from v 1 n 1 = v 2 n 2 , s 1x / s 2x = sinθ 1 / sinθ 2

n1sinθ1 = n2sinθ2 가 되어, 진폭은 그대로이고, 진행 방향은 스넬의 법칙과 동일하게 굴절된다.n 1 sinθ 1 = n 2 sinθ 2 , the amplitude remains the same, and the advancing direction is refracted in the same manner as Snell's law.

경계 b 에서는 마찬가지로, 진폭은 바뀌지 않고,Similarly at boundary b, the amplitude does not change,

n3sinθ3 = n2sinθ2 = n1sinθ1 이 된다.n 3 sinθ 3 = n 2 sinθ 2 = n 1 sinθ 1 .

n3 = n1 이면, θ3 = θ1 이고, 금속 도금 나노 와이어에 입사된 광은, 금속 도금층 (2) 전후에서 광의 강도도 광의 진행 방향도 바뀌지 않게 된다. 마찬가지로, 유전체층 (3) → 금속 도금층 (2) → 수지층 (1) 의 순서로 나가는 광도, 강도도 진행 방향도 바뀌지 않는다. 따라서, p 편광은 진행 방향을 유지한 채 금속 도금 나노 와이어 중을 투과한다. 이것은, 반사가 일어나지 않음으로써 전방 산란이 일어나고 있는 것에 기초한다.When n 3 = n 1 , θ 3 = θ 1 , and the light incident on the metal-plated nanowires does not change the intensity of light or the traveling direction of the light before and after the metal plating layer 2. Similarly, the light intensity, intensity, and advancing direction of the dielectric layer 3 → metal plating layer 2 → resin layer 1 are not changed. Thus, p-polarized light is transmitted through the metal plated nanowires while maintaining the advancing direction. This is based on the fact that forward scattering is occurring because no reflection occurs.

또한, 금속 도금층의 표면에 광 흡수도가 낮은 수 nm 의 부동태 피막이 있는 경우에는, 피막의 두께는 일정하다고 간주할 수 있다. 수지층과 유전체층의 굴절률이 동일하면, 마찬가지로 광의 진폭과 진행 방향은 바뀌지 않게 되어, p 편광은 투과하게 된다. 요컨대, s 편광은 흡수 또는 반사되고, p 편광은 투과하게 된다.In addition, when the passivation film of several nm with low light absorption is in the surface of a metal plating layer, it can be considered that the thickness of a film is constant. When the refractive indexes of the resin layer and the dielectric layer are the same, the amplitude and propagation direction of the light are not changed similarly, and the p-polarized light is transmitted. In short, s-polarized light is absorbed or reflected and p-polarized light is transmitted.

또한, 편광도를 높게 하기 위해서는, 도 2 에 있어서, p 편광의 진동 방향의 폭 w 가 짧을수록 바람직하며, 앞에 게재한 일본 공개특허공보 2006-201540호 및 NIKKEI MICRODEVICE, 2005년 12월호, 156 ~ 157 페이지 등으로부터, w 는 100 nm 이하가 바람직하다. 이 중에서도, 금속 도금층이 얇고, 나노 와이어의 측면이 모든 방향을 향한다고 생각하면, 나노 와이어의 굵기가 200 nm 이하이고 w 의 평균치는 100 nm 보다 충분히 짧아져, 편광막으로서 요구되는 편광도를 달성할 것으로 생각된다.In addition, in order to make a polarization degree high, the width | variety w of the oscillation direction of p-polarization is shorter in FIG. 2, and it is preferable, and Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-201540 and NIKKEI MICRODEVICE, December 2005, 156-157 From a page or the like, w is preferably 100 nm or less. Among these, considering that the metal plating layer is thin and the side surfaces of the nanowires face all directions, the thickness of the nanowires is 200 nm or less and the average value of w is sufficiently shorter than 100 nm to achieve the polarization degree required as the polarizing film. It is thought to be.

편광막Polarizer 제조용 도료 및  Manufacturing paints and 편광막Polarizer

본 발명에는, 상기 편광성 재료를 함유하는 편광막 제조용 도료가 포함된다. 편광막 제조용 도료는 상기 편광성 재료를 함유하고, 도료로서 사용하기 위해 수지 바인더, 용제 등 중 적어도 1 종을 함유한다.The coating material for polarizing film manufacture containing the said polarizing material is contained in this invention. The coating material for polarizing film manufacture contains the said polarizing material, and contains at least 1 sort (s) of a resin binder, a solvent, etc. in order to use as a coating material.

금속 나노 와이어를 생산성 좋게 배향시키는 방법으로서, 일본 공개특허공보 2008-279434호에 금속 나노 와이어의 배향 도공법이 공개되어 있으며, 본 발명에서는 이 도공법을 이용하여 도료를 도공하고, 편광성 재료를 기판 상에 배향시키는 것이 바람직하다.As a method for orientating the metal nanowires with good productivity, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-279434 discloses an orientation coating method of metal nanowires. In the present invention, a coating material is coated using this coating method and a polarizing material is used. It is preferable to orient on a substrate.

상기 도공법은, 편광성 재료를 함유하는 도료를 도공 바에 의해 도공하는 것이며, 편광성 재료를 배향시키기 위해서, 도공 중의 편광성 재료의 브라운 운동이 완만한 것이 필요하다. 여기서, 브라운 운동은 편광성 재료가 무겁고, 길수록 완만하다.The said coating method coats the coating material containing a polarizing material with a coating bar, and in order to orientate a polarizing material, it is necessary that the brown motion of the polarizing material in coating is gentle. Here, the Brownian motion is heavy the polarizing material, the longer the gentler.

본 발명의 편광성 재료는 크기, 비중 모두 작다. 그 때문에, 효율적으로 배향하려면, 브라운 운동을 억제할 목적으로 증점용 수지를 용해시킨, 적어도 수백 mPa?s 이상 점도의 도료로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 증점용 수지가, 도막 건조 후, 도막 중에서 편광성 재료를 둘러싸는 수지층이 된다. 이 수지층의 굴절률은, p 편광의 투과율을 양호하게 하기 위해, 상기한 바와 같이, 나노 와이어의 굴절률 nd 와의 차이가 ±0.4 이내인 것이 바람직하고, ±0.2 이내인 것이 보다 바람직하다. 수지층의 굴절률은, 예를 들어 (메타)아크릴 수지 또는 아크릴아미드 수지를 주성분으로 하고, 필요에 따라 가교제 (예를 들어 티탄계 가교제, 지르코늄계 가교제 등) 를 병용함으로써 1.47 ~ 2.2 로 조정할 수 있다.The polarizing material of this invention is small both in size and specific gravity. Therefore, in order to align efficiently, it is preferable to set it as the coating material of the viscosity of at least several hundred mPa * s or more which melt | dissolved the resin for thickening in order to suppress Brownian motion. In this case, thickening resin turns into a resin layer which encloses a polarizing material in a coating film after coating film drying. As for the refractive index of this resin layer, in order to make the transmittance | permeability of p-polarized light favorable, it is preferable that the difference with the refractive index nd of a nanowire is within ± 0.4, and it is more preferable that it is within ± 0.2. The refractive index of a resin layer can be adjusted to 1.47-2.2 by using a (meth) acrylic resin or an acrylamide resin as a main component, and using a crosslinking agent (for example, a titanium crosslinking agent and a zirconium crosslinking agent etc.) together as needed. .

바람직하게는, 비점 150 ℃ 이하의 용제에 (메타)아크릴 수지 또는 아크릴아미드 수지와, 필요에 따라 가교제 (예를 들어 티탄계 가교제, 지르코늄계 가교제 등) 를 첨가하여 점도 300 mPa?s 이상으로 한 수지 용액에 편광성 재료를 분산시켜 도료로 한다.Preferably, a (meth) acrylic resin or an acrylamide resin and a crosslinking agent (for example, a titanium crosslinking agent, a zirconium crosslinking agent, etc.) are added to a solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower to obtain a viscosity of 300 mPa · s or more. A polarizing material is dispersed in a resin solution to obtain a coating material.

그리고, 상기 도료를 도공 바를 사용한 바 코트법으로 기재 필름에 도공할 때,And when coating the said coating material to a base film by the bar coat method using a coating bar,

(1) 상기 도공은, 상기 도공 바의 원주부와 상기 기재 필름의 접촉 길이 P 가, P

Figure 112012005776293-pct00004
1000×L (L : 금속 도금 나노 와이어의 평균 길이) 이 되는 조건하에서의 도공이며,(1) As for the said coating, the contact length P of the circumference part of the said coating bar and the said base film is P
Figure 112012005776293-pct00004
Coating under the conditions of 1000 × L (L: average length of the metal-plated nanowires),

(2) 상기 도공 바는, 적어도 상기 도공 바와 상기 기재 필름이 접촉하는 영역에 균등하게 홈이 형성되어 있고, 상기 홈의 폭 W 가, 50×φ

Figure 112012005776293-pct00005
W
Figure 112012005776293-pct00006
10000×φ (φ : 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기) 인 것이 바람직하다.(2) As for the said coating bar, the groove | channel is equally formed in the area | region which the said coating bar and the said base film contact at least, The width W of the said groove | channel is 50 * φ
Figure 112012005776293-pct00005
W
Figure 112012005776293-pct00006
It is preferable that it is 10000xφ ((phi): average thickness of a metal plating nanowire).

홈의 폭 W 는 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기보다 충분히 넓을 필요가 있지만, 너무 홈의 폭이 넓거나, 접촉 길이 P 가 짧으면 배향성이 불충분해진다.The width W of the grooves needs to be sufficiently wider than the average thickness of the metal-plated nanowires, but when the width of the grooves is too wide or the contact length P is too short, the orientation becomes insufficient.

본 발명에 있어서, 홈을 형성한 도공 바로는, 일정한 직경을 갖는 와이어를 도공 바의 표면에 조밀하게 감은 것 (이른바 「와이어 바」), 또는 도공 바 자체의 표면에 일정한 폭, 깊이를 갖는 홈을 일정 피치로 형성한 것 (이른바 「메이어 바」) 이 사용된다. 또한, 와이어 바에 대해서는 인접하는 와이어의 간극이 홈이 된다.In the present invention, the coating bar in which the groove is formed is a dense wound of a wire having a constant diameter on the surface of the coating bar (so-called "wire bar"), or a groove having a constant width and depth on the surface of the coating bar itself. Formed at a constant pitch (so-called "meyer bar") is used. In addition, about the wire bar, the clearance gap between adjacent wires becomes a groove | channel.

상기 홈은, 홈의 폭 W 가 50×φ

Figure 112012005776293-pct00007
W
Figure 112012005776293-pct00008
10000×φ (φ : 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기) 가 되도록 설정한다. 50×φ>W 이면, 홈의 폭 W 보다 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기 φ×50 이 커져, 금속 도금 나노 와이어의 단축이 홈에 들어가지 않기 때문에 배향시킬 수 없다. 또, W>10000×φ 이면, 금속 도금 나노 와이어의 단축이 잘 배향되지 않게 된다. 홈의 폭 W 가 상기 조건을 만족시키면, 각 홈에 있어서 금속 도금 나노 와이어에 전단류가 일어나, 금속 도금 나노 와이어가 도공 방향으로 배향된다. 홈의 깊이에 대해서는, 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기 φ 보다 크면 특별히 한정되지 않는다.The groove has a width W of the groove 50 × φ
Figure 112012005776293-pct00007
W
Figure 112012005776293-pct00008
10000xφ (φ: average thickness of metal plating nanowires) is set. If it is 50 * phi> W, since the average thickness (phi) * 50 of a metal plating nanowire will become larger than the width | variety W of a groove | channel, since a short axis of a metal plating nanowire does not enter a groove | channel, it cannot orient. Moreover, if W> 10000xφ, the short axis of a metal plating nanowire will not be oriented well. When the width W of the groove satisfies the above conditions, shear flow occurs in the metal plated nanowires in each groove, and the metal plated nanowires are oriented in the coating direction. The depth of the groove is not particularly limited as long as it is larger than the average thickness φ of the metal-plated nanowires.

본 발명에 있어서, 도공 바의 원주부와 기재 필름의 접촉 길이 P 는, P

Figure 112012005776293-pct00009
1000×L (L : 금속 도금 나노 와이어의 평균 길이) 의 조건을 만족시키도록 설정한다. 접촉 길이 P 가 상기 조건을 만족시키지 않으면, 충분히 전단류가 일어나지 않아, 금속 도금 나노 와이어를 배향률 80 % 이상으로 배향시키기가 어렵다.In the present invention, the contact length P between the circumference of the coating bar and the base film is P
Figure 112012005776293-pct00009
It sets so that the conditions of 1000 * L (L: average length of metal plating nanowires) are satisfy | filled. If the contact length P does not satisfy the above conditions, shear flow does not sufficiently occur, and it is difficult to orient the metal plated nanowire at an orientation ratio of 80% or more.

상기 접촉 길이 P 는, 사용하는 도공 바의 직경 R 에 따라, 홀드각 θ 을 조정함으로써, 상기 조건을 만족시킬 수 있도록 설정한다. 요컨대, πR×θ/360

Figure 112012005776293-pct00010
150×L 를 만족시키도록 각각 조정하면 된다.The said contact length P is set so that the said conditions may be satisfy | filled by adjusting hold angle (theta) according to the diameter R of the coating bar to be used. In short, πR × θ / 360
Figure 112012005776293-pct00010
What is necessary is just to adjust each so that 150xL may be satisfied.

도공 바의 직경 R 은 15 ~ 200 ㎜ 인 것이 바람직하다. 도공 바의 직경을 15 ㎜ 보다 가늘게 하면, 기재의 굽힘 탄성의 영향으로 도공 바와 기재 필름의 밀착이 불량해지기 쉽다. 또, 200 ㎜ 이상이면, 도공 바가 무거워져 도공기의 모터에 부하가 걸리기 때문에 바람직하지 않다.It is preferable that diameter R of a coating bar is 15-200 mm. When the diameter of the coating bar is thinner than 15 mm, the adhesion between the coating bar and the substrate film tends to be poor under the influence of the bending elasticity of the substrate. Moreover, if it is 200 mm or more, since a coating bar becomes heavy and a load is applied to the motor of a coating machine, it is not preferable.

홀드각 θ 에 대해서는, πR×θ/360

Figure 112012005776293-pct00011
150×L 을 만족시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 도공 장치 등에 맞춰 적절히 결정되면 된다.For the holding angle θ, πR × θ / 360
Figure 112012005776293-pct00011
It will not specifically limit, if it can satisfy | fill 150 * L, What is necessary is just to determine suitably according to a coating apparatus.

건조 도막의 두께는 한정적이지는 아니지만, 바람직한 편광 특성을 발휘시키기 위해서는, 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛ 정도가 바람직하다.Although the thickness of a dry coating film is not limited, In order to exhibit preferable polarizing characteristic, about 0.1 micrometer-about 10 micrometers are preferable.

배향 후의 편광성 재료 (금속 도금 나노 와이어) 는, 인접하는 편광성 재료 끼리의 간극이 광의 파장 미만이 되는 것이 바람직하다.As for the polarizing material (metal plating nanowire) after orientation, it is preferable that the clearance gap between adjacent polarizing materials becomes less than the wavelength of light.

또, 도료에 사용하는 용제는 비점이 150 ℃ 보다 낮은 것이 바람직하고, 지방족 알코올, 지방족 에테르, 지방족 케톤, 지방산 에스테르, 지방족 할로겐화물, 방향족 알코올, 방향족 에테르, 방향족 케톤, 방향족 에스테르, 방향족 할로겐화물 등 중에서 비점이 150 ℃ 이하인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the solvent used for a coating material has a boiling point lower than 150 degreeC, and is aliphatic alcohol, aliphatic ether, aliphatic ketone, fatty acid ester, aliphatic halide, aromatic alcohol, aromatic ether, aromatic ketone, aromatic ester, aromatic halide, etc. It is preferable that boiling point is 150 degrees C or less in it.

도료를 도공하는 기재 필름으로는 본 발명의 편광성 재료의 편광 특성을 발휘할 수 있는 것이면, 특별히 한정은 없지만, 예를 들어, 유리나 수지제 필름을 들 수 있다. 또, 배향성을 높이기 위해서, 도공 후, 필름을 2 배 이하에서 연신 해도 된다.There is no restriction | limiting in particular as a base film which coats coating material as long as it can exhibit the polarization characteristic of the polarizing material of this invention, For example, glass and a resin film are mentioned. Moreover, in order to improve orientation, you may extend | stretch a film after 2 times or less after coating.

기재가 되는 필름은 가시광 투과성이 높고, 내수, 내열성의 필름이 바람직하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 필름, 미비누화의 아세트산 셀룰로오스 등의 셀룰로오스에스테르 필름, 고리형 폴리올레핀 수지 필름, 폴리카보네이트 수지 필름, 폴리술폰 수지 필름, 폴리에테르술폰 수지 필름 등이 바람직하다.The film used as a base material has high visible light transmittance, preferably water resistant and heat resistant films, polyester films such as polyethylene terephthalate, cellulose ester films such as unsaponified cellulose acetate, cyclic polyolefin resin films, polycarbonate resin films, A polysulfone resin film, a polyether sulfone resin film, etc. are preferable.

또한, 편광성 재료에 대한 수분이나 산소의 영향을 없애는 목적이나, 필름의 컬을 방지하기 위해서, 도료를 도공하여 편광성 재료를 배향시킨 후, 수지계의 접착제를 사용하여 폴리에스테르 필름, 셀룰로오스에스테르 필름, 고리형 폴리올레핀 수지 필름, 폴리카보네이트 수지 필름, 폴리술폰 수지 필름, 폴리에테르술폰 수지 필름 등의 필름을 첩합하여 보호해도 된다. 또, 액정 셀 상에 부착하기 위해서, 이 필름에 무기산화물 등의 무기층과 유기 폴리머층을 적층시켜, 가스 배리어성의 필름으로 해도 된다.In addition, in order to eliminate the influence of moisture and oxygen on the polarizing material and to prevent curling of the film, coating the coating material and orientating the polarizing material, and then using a resin adhesive, a polyester film and a cellulose ester film You may bond together and protect films, such as a cyclic polyolefin resin film, a polycarbonate resin film, a polysulfone resin film, and a polyether sulfone resin film. Moreover, in order to adhere on a liquid crystal cell, you may laminate | stack an inorganic layer, such as an inorganic oxide, and an organic polymer layer on this film, and may make it a gas barrier film.

발명을 실시하기Carrying out the invention 위한 형태 Form for

이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다.An Example and a comparative example are shown to the following, and this invention is concretely demonstrated to it. However, this invention is not limited to an Example.

실시예Example 1 One

평균 굵기 100 ㎚, 평균 길이 2 ㎛ 의 원기둥 형상의 폴리메타크릴산메틸 (PMMA) 의 나노 와이어의 표면에 금속 도금층을 형성한 금속 도금 나노 와이어를 아크릴계 수지 (굴절률 1.49) 의 도막 중에 분산, 배향시켰다 (도 3 참조). 또한, PMMA 나노 와이어의 굴절률은 1.49 이다. 도막은 건조시켜 편광막으로 하였다. 이하, 「도막」으로 약기한다.Metal-plated nanowires in which a metal plating layer was formed on the surface of a nanowire of cylindrical polymethyl methacrylate (PMMA) having an average thickness of 100 nm and an average length of 2 μm were dispersed and oriented in a coating film of an acrylic resin (refractive index 1.49). (See Figure 3). In addition, the refractive index of PMMA nanowires is 1.49. The coating film was dried to obtain a polarizing film. Hereinafter, it abbreviates as "coating film."

도막의 편광 성능을 시판되는 유한 차분 시간 영역법 소프트로 계산한 결과를 표 1 에 나타낸다.Table 1 shows the results of calculating the polarization performance of the coating film by commercial finite difference time domain method software.

(단, 니켈 도금 나노 와이어에 대해서는, 도막 중에 니켈 도금 나노 와이어가 다량으로 겹친 경우의 계산은, 계산량이 방대해지기 때문에, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 평균 굵기 100 ㎚ 의 나노 와이어가, 200 ㎚ 두께의 도막에 평균 피치 200 ㎚ 로 평행하게 배향되어 있는 것을 1 층으로 하고, 유한 차분 시간 영역법으로 1 층의 투과율을 구하고, 그리고 Lambert-Beer 방법을 이용하여 2.6 ㎛=13 층분의 투과율을 구하였다.)(However, as for the nickel plated nanowires, the calculation in the case where a large amount of nickel plated nanowires are overlapped in the coating film has a large amount of calculation, and as shown in FIG. 3, the nanowire having an average thickness of 100 nm is 200 nm thick. The first film was oriented in parallel with an average pitch of 200 nm in one layer, the transmittance of one layer was determined by the finite difference time domain method, and the transmittance of 2.6 µm = 13 layer was determined by using the Lambert-Beer method. .)

금속 도금층Metal plating layer 금속 도금 나노 와이어의 충전율Filling Rate of Metal Plated Nanowires 도막
두께
Coating
thickness
p 편광p polarized light s 편광s polarized light 편광도
Polarization degree
금속metal 두께thickness 반사율reflectivity 투과율Transmittance 반사율reflectivity 투과율Transmittance NiNi 3.5㎚3.5 nm 도막 단면 중 25vol%25vol% in coating cross section 2.6㎛2.6 μm -- 97%97% ~0%~ 0% 0.01%0.01% 91.29%91.29% AlAl 13㎚13 nm 도막 단면 중 36vol%36vol% in coating cross section 0.28㎛ 0.28 μm 3%3% 94%94% 74%74% 10%10% 80.77%80.77%

표 1 중의 편광도는, p 편광의 투과율을 Tx 로 하고, s 편광의 투과율을 Ty 로 하고, 이들로부터 계산되는 단체 투과율 T, 파라 투과율 Tp 및 크로스 투과율 Tc를 이용하여 산출하였다. 구체적으로는, 다음과 같고, 다른 실시예 및 비교예에 대해서도 동일하다.Table 1 of the degree of polarization was calculated by using, for the p-polarized light transmittance of the transmittance to the T x, T y and s-polarized light into, and simple substance transmittance is calculated from these T, p T p transmittance and cross transmittance T c. Specifically, it is as follows and the same also about another Example and a comparative example.

ㆍ단체 투과율 T (%)=(Tx+Ty)/2ㆍ Temperature transmittance T (%) = (T x + T y ) / 2

ㆍ파라 투과율 Tp (%)=(Tx 2+Ty 2)/2ㆍ para-permeability T p (%) = (T x 2 + T y 2 ) / 2

ㆍ크로스 투과율 Tc (%)=TxㆍTy ㆍ cross transmittance T c (%) = T x and T y

[화학식 1] [Formula 1]

ㆍ편광도(%) =

Figure 112012005776293-pct00012
Polarization%
Figure 112012005776293-pct00012

표 1 결과로부터, 금속 도금층을 니켈 (3.5 ㎚ 두께) 로 했을 때의 도막의 편광판으로서의 성능, 금속 도금층을 알루미늄 (13 ㎚ 두께) 으로 했을 때의 도막의 휘도 상승 편광판으로서의 성능은 모두 양호하다.From the result of Table 1, the performance as a polarizing plate of the coating film when the metal plating layer is made into nickel (3.5 nm thickness), and the performance as a brightness rising polarizing plate of the coating film when the metal plating layer is made into aluminum (13 nm thickness) are all favorable.

실시예Example 2 ~ 4 및  2 to 4 and 비교예Comparative example 1 ~ 2 1 to 2

평균 굵기 100 ㎚, 평균 길이 20 ㎛ 의 원기둥 형상의 플루오로아파타이트 (굴절률 1.635) 의 나노 와이어의 표면에 금속 도금층으로서 크롬 도금층을 형성한 금속 도금 나노 와이어를 아크릴계 수지의 도막 (굴절률 1.49, 두께 0.2 ㎛) 중에 분산, 배향시켰다. 실시예 및 비교예마다 크롬 도금층의 두께를 변경하였다. 도막의 편광 성능을 시그마코키사 제조의 편광 해석 장치 (특주품) 를 사용하여 평가한 결과를 표 2 에 나타낸다.A metal-plated nanowire in which a chromium plating layer was formed as a metal plating layer on the surface of a nanowire of cylindrical fluoroapatite (refractive index 1.635) having an average thickness of 100 nm and an average length of 20 μm was coated with an acrylic resin coating film (refractive index of 1.49 and thickness of 0.2 μm). ) And dispersed. The thickness of the chrome plating layer was changed for every Example and comparative example. Table 2 shows the results of evaluating the polarization performance of the coating film using a polarization analyzer (special order product) manufactured by Sigma Koki.

크롬 도금층이 얇은 경우 (비교예 1) 에는, s 편광의 반사율이 낮아 충분한 편광 분리가 얻어지지 않는다. 또, 크롬 도금층이 두꺼운 경우 (비교예 2) 에는, s 편광의 반사율이 높고 또한 투과율이 낮아져 편광 분리는 충분히 얻어지지만, p 편광의 투과율이 저하되어 편광 소자로서의 손실이 커지므로 바람직하지 않다. 따라서, 금속 도금층의 두께는 2 ~ 15 ㎚ 로 설정하는 것이 바람직하다.When the chromium plating layer is thin (Comparative Example 1), the reflectance of s-polarized light is low and sufficient polarization separation cannot be obtained. In addition, when the chromium plating layer is thick (Comparative Example 2), the reflectance of the s-polarized light is high and the transmittance is low, and polarization separation is sufficiently obtained, but the transmittance of the p-polarized light is lowered, which is not preferable because the loss as the polarizing element becomes large. Therefore, it is preferable to set the thickness of a metal plating layer to 2-15 nm.

Figure 112012005776293-pct00013
Figure 112012005776293-pct00013

실시예Example 5 ~ 6 및  5 to 6 and 비교예Comparative example 3 ~ 4 3 to 4

평균 굵기를 바꾼 평균 길이 20 ㎛ 의 원기둥 형상의 PMMA (굴절률 1.49) 의 나노 와이어에 7.5 ㎛ 두께의 알루미늄 도금층을 형성한 금속 도금 나노 와이어를 아크릴계 수지의 도막 (굴절률 1.49) 중에 분산, 배향시켰다. 도막의 편광 성능을 상기 편광 해석 장치를 사용하여 평가한 결과를 표 3 에 나타낸다. 도막의 두께는 기본적으로 0.2 ㎛ 로 하고, 나노 와이어의 평균 굵기가 200 ㎚ 인 경우에는 0.3 ㎛, 300 ㎚ 인 경우에는 0.35 ㎛ 로 하였다.The metal-plated nanowire in which the aluminum plating layer of 7.5 micrometers thickness was formed in the nanowire of cylindrical PMMA (refractive index 1.49) of 20 micrometers in average length which changed average thickness was disperse | distributed and orientated in the coating film (refractive index 1.49) of acrylic resin. Table 3 shows the results of evaluating the polarization performance of the coating film using the polarization analyzer. The thickness of the coating film was basically 0.2 μm, and the average thickness of the nanowires was 0.3 μm in the case of 200 nm, and 0.35 μm in the case of 300 nm.

나노 와이어의 평균 굵기가 가는 경우 (비교예 3) 에는, 편광 분리가 충분히 얻어지지 않는다. 평균 굵기가 굵은 경우 (비교예 4) 에는, s 편광의 반사율이 커 편광 분리가 얻어지고, 굵기 300 ㎚ 에서도 편광 기능은 발휘된다. 단, 비교예 4 에서는 s 편광의 투과율도 어느 정도 확인되므로, 보다 바람직한 나노 와이어의 굵기는 100 ~ 200 ㎚ 이다.In the case where the average thickness of the nanowires is thin (Comparative Example 3), polarization separation is not sufficiently obtained. When the average thickness is thick (Comparative Example 4), the reflectance of the s-polarized light is large, polarization separation is obtained, and the polarization function is exhibited even at a thickness of 300 nm. However, in the comparative example 4, since the transmittance | permeability of s-polarized light is also confirmed to some extent, the thickness of a more preferable nanowire is 100-200 nm.

Figure 112012005776293-pct00014
Figure 112012005776293-pct00014

실시예Example 7 ~ 8 및  7 to 8 and 비교예Comparative example 5 5

평균 굵기 100 ㎚ 이고 평균 길이를 바꾼 원기둥 형상의 플루오로아파타이트 (굴절률 1.635) 의 나노 와이어의 표면에 10 ㎚ 두께의 크롬 도금층을 형성한 금속 도금 나노 와이어를 아크릴계 수지의 도막 (굴절률 1.49, 두께 0.2 ㎛) 중에 분산, 배향시켰다. 도막의 편광 성능을 상기 편광 해석 장치를 사용하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.A metal-plated nanowire having a 10 nm-thick chromium plating layer formed on the surface of a nanowire of cylindrical fluoroapatite (refractive index 1.635) having an average thickness of 100 nm and an average length thereof was coated with an acrylic resin coating film (refractive index of 1.49 and thickness of 0.2 μm). ) And dispersed. Table 4 shows the results of evaluating the polarization performance of the coating film using the polarization analyzer.

나노 와이어의 평균 길이가 짧은 경우 (비교예 5) 에는, s 편광의 반사율보다 투과율이 높아져, 편광 분리가 충분히 얻어지지 않는다. 나노 와이어의 평균 길이가 2 ㎛ 이상이면 편광 분리 기능은 발휘된다. 단, 나노 와이어의 취급 용이성 면에서는 20 ㎛ 이하가 바람직하다.In the case where the average length of the nanowires is short (Comparative Example 5), the transmittance is higher than that of the s-polarized light, and polarization separation is not sufficiently obtained. When the average length of a nanowire is 2 micrometers or more, a polarization separation function is exhibited. However, 20 micrometers or less are preferable from the viewpoint of the ease of handling of a nanowire.

Figure 112012005776293-pct00015
Figure 112012005776293-pct00015

실시예Example 9 ~ 11 및  9 to 11 and 비교예Comparative example 6 6

평균 굵기 100 ㎚, 평균 길이 20 ㎛ 의 원기둥 형상의 나노 와이어에 7.5 ㎛ 두께의 알루미늄 도금층을 형성한 금속 도금 나노 와이어를 수지 도막 중에 분산, 배향시켰다. 도막의 편광 성능을 상기 편광 해석 장치를 사용하여 평가한 결과를 표 5 에 나타낸다. 각 실시예 및 비교예는 굴절률 차를 바꾼 것으로, 조합 (나노 와이어/수지) 은 이하와 같다.The metal plating nanowire which formed the aluminum plating layer of 7.5 micrometer thickness in the cylindrical nanowire of average thickness 100nm and the average length 20micrometer was disperse | distributed and orientated in the resin coating film. Table 5 shows the results of evaluating the polarization performance of the coating film using the polarization analyzer. Each Example and the comparative example changed the refractive index difference, and the combination (nano wire / resin) is as follows.

ㆍ실시예 9:황산마그네슘 (굴절률 1.53) / 아크릴계 (굴절률 1.49)Example 9 Magnesium Sulfate (Refractive Index 1.53) / Acrylic Type (Refractive Index 1.49)

ㆍ실시예 10:티탄산칼륨 (굴절률 2.2) / 에피술파이드계 (굴절률 1.8)Example 10 Potassium titanate (refractive index 2.2) / episulfide system (refractive index 1.8)

ㆍ실시예 11:티탄산칼륨 (굴절률 2.2) 에 10 ㎚ 두께의 에피술파이드계 (굴절률 1.8) 를 코트 / 티오우레탄계 (굴절률 1.65)Example 11: Coat 10-thick episulfide (refractive index 1.8) on potassium titanate (refractive index 2.2) / thiourethane (refractive index 1.65)

ㆍ비교예 6:티탄산칼륨 (굴절률 2.2) / 아크릴계 (굴절률 1.49)Comparative Example 6: Potassium titanate (refractive index 2.2) / acrylic type (refractive index 1.49)

실시예와 같이, 나노 와이어와 도막의 굴절률 차가 다소 커도 편광 분리 기능은 충분히 발휘되지만, 비교예와 같이 굴절률 차가 지나치게 크면 s 편광의 투과율이 증가하여 휘도 상승 편광판으로 했을 때의 성능이 저하된다.Although the polarization separation function is fully exhibited even if the refractive index difference between the nanowires and the coating film is somewhat large as in the example, if the refractive index difference is too large as in the comparative example, the transmittance of the s-polarized light increases and the performance when the luminance-enhanced polarizing plate is obtained is reduced.

Figure 112012005776293-pct00016
Figure 112012005776293-pct00016

Claims (11)

평균 굵기 20~300 nm 이며 평균 길이 0.4 ㎛ 이상인 유전체로 이루어지는 나노 와이어의 표면에 두께 1~15 nm 의 금속 도금층을 형성함으로써 얻어지는 금속 도금 나노 와이어로 이루어지는, 편광성 재료.The polarizing material which consists of metal plating nanowire obtained by forming the metal plating layer of 1-15 nm in thickness on the surface of the nanowire which consists of a dielectric whose average thickness is 20-300 nm and average length is 0.4 micrometer or more. 제 1 항에 있어서,
상기 유전체는 굴절률 1.47~2.2 인, 편광성 재료.
The method of claim 1,
And said dielectric has a refractive index of 1.47 to 2.2.
제 1 항에 있어서,
상기 유전체는 코어층과 그 표면에 형성된 코트층을 가지고, 상기 코어층의 굴절률은 1.47~2.2 이며, 상기 코트층의 굴절률은 상기 코어층의 굴절률을 nc 로 하여 nc±0.4 이내인, 편광성 재료.
The method of claim 1,
Wherein said dielectric has a core layer and a coating layer formed on the surface thereof, and the refractive index of the core layer is 1.47 to 2.2, and the refractive index of the coating layer is within nc ± 0.4 using the refractive index of the core layer as nc. .
제 1 항에 있어서,
상기 금속 도금층은 니켈, 크롬, 아연, 탄탈, 니오브, 은, 철 및 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속의 도금층인, 편광성 재료.
The method of claim 1,
The metal plating layer is a polarizing material which is a plating layer of at least one metal selected from the group consisting of nickel, chromium, zinc, tantalum, niobium, silver, iron and aluminum.
제 1 항에 기재된 편광성 재료를 함유하는, 편광막 제조용 도료.Coating material for polarizing film manufacture containing the polarizing material of Claim 1. 제 5 항에 있어서,
상기 도료는 수지를 함유하고, 상기 수지의 굴절률은 상기 유전체의 굴절률을 nd 로 하여 nd±0.4 이내인, 편광막 제조용 도료.
The method of claim 5, wherein
The said coating material contains resin, and the refractive index of the said resin is nd ± 0.4 within the refractive index of the said dielectric material, The coating material for polarizing film manufacture.
제 3 항에 기재된 편광성 재료 및 수지를 함유하고, 상기 수지의 굴절률은 상기 코어층의 굴절률을 nc 로 하여 nc±0.4 이내인, 편광막 제조용 도료.The coating material for polarizing film manufacture containing the polarizing material and resin of Claim 3, and the refractive index of the said resin is within nc ± 0.4 using the refractive index of the said core layer as nc. 제 5 항에 있어서,
상기 도료는 (메타) 아크릴 수지 및 가교제를 포함하는, 편광막 제조용 도료.
The method of claim 5, wherein
The said coating material is a coating material for polarizing film manufacture containing a (meth) acrylic resin and a crosslinking agent.
기재 필름의 표면에 제 5 항에 기재된 편광막 제조용 도료를 도공한 후, 건조시킴으로써 얻어지는, 편광막.The polarizing film obtained by drying, after coating the coating material for polarizing film manufacture of Claim 5 on the surface of a base film. 제 9 항에 있어서,
상기 도공은 도공 바를 사용한 바 코트법에 의한 도공이고,
(1) 상기 도공은 상기 도공 바의 원주부와 상기 기재 필름의 접촉 길이 P 가, P
Figure 112012005776293-pct00017
1000×L (L:금속 도금 나노 와이어의 평균 길이) 이 되는 조건하에서의 도공이며,
(2) 상기 도공 바는 적어도 상기 도공 바와 상기 기재 필름이 접촉하는 영역에 균등하게 홈이 형성되어 있고, 상기 홈의 폭 W 가, 50×φ
Figure 112012005776293-pct00018
W
Figure 112012005776293-pct00019
10000×φ (φ: 금속 도금 나노 와이어의 평균 굵기) 인, 편광막.
The method of claim 9,
The coating is a coating by a bar coat method using a coating bar,
(1) As for the said coating, the contact length P of the circumferential part of the said coating bar and the said base film is P,
Figure 112012005776293-pct00017
It is coating under conditions to be 1000 * L (L: average length of metal plating nanowire),
(2) As for the said coating bar, the groove | channel is equally formed at least in the area | region which the said coating bar and the said base film contact, and the width W of the said groove | channel is 50xφ
Figure 112012005776293-pct00018
W
Figure 112012005776293-pct00019
Polarizing film which is 10000 * φ (φ: average thickness of metal plating nanowire).
제 9 항에 있어서,
편광판 또는 휘도 상승용 편광판으로서 사용하는, 편광막.
The method of claim 9,
The polarizing film used as a polarizing plate or a polarizing plate for luminance rise.
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