TW201204545A - Polarizing material, coating material for polarizing film production containing same, and polarizing film - Google Patents

Description

201204545 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明特別係關於一種於偏光板及亮度提升用偏光板 之用途有用之偏光性材料及含其之偏光膜製造用塗料及偏 光膜。 【先前技術】 田别，於室溫附近使用之偏光元件實際使用有液晶顯 不用偏光板及亮度提升用偏光板（亦稱為亮度提升膜 又要求耐熱性之偏光元件，使目的在於在光通信所使用 之光纖之連接界面去除雜訊而使用之光隔離器用偏光元件 實用化。 上述偏光板係使異向性之色素於膜上配向而獲得，且 體而言係藉由使水溶性碘或水溶性染料含浸於吸水性聚乙 烯醇（PVA )膜後進行拉伸而製作。 上述亮度提升用偏光板係藉由於拉伸時，將非拉伸方 向之折射率相同、拉伸方向之折射率不…種聚醋膜交 替積層刚〜·層後進行拉伸而製作。該亮度提升用偏光 板具有僅反射並再利用於拉伸方向具有電場（電場振動面) 之偏光，而提高光之利用效率之作用。 上述光隔離器用偏光元件，為 局了烊接專，而要求一時承受 2 6 0 °C左右之耐埶性。佶用碎μ 之積層型偏光元件作為光隔 離裔用偏光元件。積層彻伧出_ 積曰i偏先兀件係藉由製作於膜厚 左右之矽石膜蒸鍍1〇11111左 ,.与 之鋁而成之膜，將其積層而製 成石夕石與銘之交替多層腹祛 夕層膜後，較溥地切取而製作。 201204545 [專利文獻1]日本特開2008 - 279434號公報 [專利文獻2]日本特開2〇〇6 — 201540號公報 [專利文獻3]日本特開2008 - 83 656號公報 [專利文獻4]日本特開2005 — 097581號公報 [非專利文獻 1]NIKKEI BP 公司，NIKKEI MICRODEVICES，2005 年 12 月號，156〜157 頁 [非專利文獻 2]Applied Optics，vol. 22, No.16，2426〜 2428 頁 [非專利文獻 3]IEEE 出版，IEEE Journal of Quantum

Electronics，29 卷，175 〜181 頁，1993 年 [非專利文獻 4]IEEE/OSA 出版，Journal of Lightwave Technology，15 卷，1042〜1050 頁 [非專利文獻 5]American Chemical Society 出 版，Langmuir，2004 年，20 卷，11 號，4784 〜4786 頁 [非專利文獻 6]American Chemical Society 出版，Crystal Growth and Design，2006 年，6 卷，6 號，1504〜1 508 頁 [非專利文獻 7]American Chemical Society 出版，Crystal Growth and Design，2006 年，6 卷，11 號，2422〜2426 頁 [非專利文獻 8]American Chemical Society 出版 Journal of Physical Chemistry B，2006 年，110 卷，2 號，807〜811 頁 [非專利文獻 9]American Chemical Society 出版，Journal of the American Chemical Society, 2005 年，127 卷，46 號，16040 〜16041 頁 [非專利文獻 l〇]American Chemical Society 出 201204545 版，Journal of Physical Chemistry B，2005 年，109 卷，1 號，151 〜154頁 [非專利文獻 ll]American Chemical Society 出 版，Journal of Physical Chemistry .B，2006 年，110 卷，2 號，807 〜811頁 [非專利文獻 12]American Chemical Society 出版，ACS Nano, 2009 年，3 卷，5 號，1077〜1084 頁 · [非專利文獻 13]American Chemical Society 出 版，Journal of Physical Chemistry C，2008 年，112 卷，5 號，1645 〜1649頁 [非專利文獻 14]American Chemical Society 出 版，Journal of Physical Chemistry B，2004 年，108 號，28 卷，9745〜975 1頁 [非專利文獻 15]American Chemical Society 出 版，Chemistry of Materials, 2006 年，18 卷，1634 頁 [非專利文獻 16]American Chemical Society 出 版，Journal of Physical Chemistry B，2004 年，108 卷，28 號，9745〜975 1頁 [非專利文獻 17]American Chemical Society 出 版，Journal of Physical Chemistry C，2008，112 (11)，4042〜 4048 頁 [非專利文獻 18]IEEE 出版，IEEE Journal of Quantum Electronics, 29 卷，175〜181 頁，1993 年 【發明内容】 5 201204545 於上述先前之偏光元件，存在如下問題。 (1) 先前之偏光板所使用之碘' 染料等色素之耐熱性 低。又，存在成為基材之PVA之拉伸膜亦由於濕熱而發生 尺寸變化，藉此產生相位差而使偏光度下降之問題。 (2) 先前之亮度提升用偏光板係將上述2種聚酯膜交 替貼合100〜200層而進行拉伸，因此難以均勻拉伸，生產 性差·。又，存在非拉伸方向之透光率低之問題。 (3) 於光隔離器用偏光元件所使用之上述積層型偏光 元件亦存在製作所需之作業性與生產性差，操作中易破裂 之問題。然而’於由其他材料構成之偏光元件，耐熱性低， 因此存在無替代材料之問題。 若有代替色素之耐熱性良好之偏光性材料與使其生產 良好地於基材上配向之技術，則可解決該等問題。 藉此，本發明之主要目的在於提供一種代替色素之耐 熱丨生良好之偏光性材料及含其之偏光膜製造用塗料及偏光 膜。 本發明人為達成上述目的而反覆潛心研究，結果發現 特疋之金屬錄敷奈米線（metal plating nano wire)可用作偏光 !·生材料’耐熱性良好，而且可生產性良好地於基材上配向， 從而完成本發明。 I3本發明係關於下述偏光性材料、偏光膜製造用塗 料及偏光膜。 1 ·種偏光性材料，其係由金屬鍍敷奈米線構成，該金 屬鍍敷奈米線係藉由於由平均粗度2〇〜3〇〇nm、平均長度 201204545 0.4//m以上之介電體構成之奈米線的表面形成厚度1〜 15nm之金屬鍍敷層而獲得。 2. 士上述第1項之偏光性材料’其中，上.述介電體之折 射率為1.47〜2.2。 3. 士上述第1項之偏光性材料，其中，上述介電體具有 核心層及形成於其表面之塗層，上述核心層之折射率為^ 47 〜2.2上述塗層之折射率，於將上述核心層之折射率設為 nc時，為nc±0.4以内。 4·如上述第1項之偏光性材料，其中，上述金屬鍍敷層 為選自由錄、鉻 '鋅、钽、錕、銀、鐵及銘構成之群中: 至少1種的金屬锻敷層。 —種偏光膜製造用塗料’含有上述第丨項之偏光性材 料。 6_如上述第5項之塗料’其中，上述塗料含有樹脂，上 述樹脂之折射率’於將上述介電體之折射率設為加 nd±0.4以内。 场 7· 一種偏光膜製造用塗料，含有上述第3項之偏光性材 料及樹脂，上述樹脂之折射率，於將上述核心層之折 設為nc時，為nc±0.4以内。 8. 如上述第5項之塗料’其中，上述塗料包含（甲基 稀酸樹脂及交聯劑。 9. 一種偏光膜’其係藉由於基材# 刊联之表面塗佈上述 項之塗料後，使其乾燥而獲得。 10·如上述第9項之偏光膜，其中， 201204545 上述塗佈係使用塗佈棒之棒式塗佈法來進行：

之接觸p述塗佈係於上述塗佈棒之11周部與上述基材膜 之接觸長度P成為pg 1〇〇〇xL 長度)之條件下進行； .金屬錢敷奈米線之平均 述塗佈棒係至少於上述塗佈棒與上述基材膜接 觸之區域均等地設置溝，上述溝之寬纟w 4 100004 Μ:金屬鍍敷奈米線之平均粗度）。 U·如上述第9項之偏光膜’係使用為偏光板或亮度提 升用偏光板》 以下，首先對金屬奈米線與偏光性之關係加以說明， 其次對本發明之偏光性材料（金屬鍍敷奈米線）及偏光膜 製造用塗料及偏光膜加以說明。 金屬奈来綿盥偏先性之㈣4 光可分為於垂直於行進方向之面内，在互成直角之方 向振動之2種偏光（於本說明書中稱為ρ偏光及s偏光）。 偏光膜具有透身"種偏光中之一種偏光，而阻斷（吸收或 反射）另一種偏光之功能。 最近，報告有寬度及長度為奈米尺寸之棒狀金屬對光 等電磁波顯示出異向性。再者，有時將長度1 y m以上之棒 狀金屬稱為金屬奈米線，將長度未達i从m之棒狀金屬稱為 金屬奈米棒，但以下’於本說明書，將兩者匯總而將長度 0.4 μ m以上之棒狀金屬稱為金屬奈米線。 以下’列舉以光為電磁波之例加以說明。 考慮到金屬奈米線之長度長於光之波長，寬度充分地 201204545 細於光之波長之情形。若光入射至金屬奈米線，則金屬奈 米線之長度方向具有電場振動面之偏光係藉由使金屬奈米 線之自由電子振動而吸收或反射。另-方面，e知金：： 米線之寬度方向具有電場振動面之偏光，因為難以引起： 屬奈米線之自由電子與光共振之振動故會透射（準確而 S，表不為「前方散射」較正確，但以下簡稱為「透射」）。 金屬吸收或反射光之原因在於，光為電磁波，金屬中 之自由電子與光之電場共振而振動，光能轉變為動能。藉 此，金屬為吸收或反射光，於與光之行進方向垂直之方向， 必須要有金屬中之自由電子會儘可能振動之金屬之寬度。 於Mie理論及瑞利（Rayleigh)散射理論，認為若金屬之 寬度成為l〇nm左右以下，則自由電子會無法振動，並在不 引起光之吸收或反射的情況下透射。又，認為反之若金屬 之寬度為光之波長以上，則會良好效率地吸收或反射。萨 此’認為於金屬奈米線之情形時，若長度長於光之波長， 寬度為1 Oiim左右以下，則成為良好之偏光性材料。 其次，一面參照圖1 一面對金屬奈米線之長度長於光 之波長，寬度為1 Onm左右之情形時的光之吸收、反射的不 同加以說明。再者，將電場振動面與金屬奈米線之長度方 向—致的光設為s偏光，將電場振動面與金屬奈米線之寬度 方向一致的光設為p偏光。與光之行進方向成直角地排列 有四角柱狀之金屬奈米線之情形時的s偏光及p偏光之電場 的振動方向’與金屬奈米線之長度方向、寬度方向及厚度 方向的關係示於圖1。 201204545 若金屬奈米線之寬度為1 〇nm左右以下，則P偏光不會 使金屬奈米線之自由電子振動。藉此，無論金屬奈米線之 長度、厚度如何’ P偏光均未吸收或反射而透射。 右金屬奈米線之長度長於光之波長，則s偏光會使金屬 奈米線之自由電子振動。此時，即便寬度為1〇nm以下，光 亦經吸收或反射。再者，光經吸收或反射由金屬奈米線之 厚度決定》 將入射之光之強度成為自然對數之1 / 2次方（=約^ /7.5 )之厚度稱為「表皮深度」，表皮深度為（2/ ω） 之1/2次方。再者，ω為光之角頻率，以為金屬之磁導率， σ為金屬之導電率》 藉此’於波長50〇nm之可見光之情形時，ω “大致固 定為4.8M0-9 ’金屬之導電率σ (S/m)為，銀：61x1〇6、 鋁：4〇xl〇6、鎳：i5x106、钽：8x1〇6，因此表皮深度分別 成為’銀：2.7nm、鋁：3.5nm、鎳：4.1nm、鈕：5.3nm。 即’於使光入射至導電率為8x1 〇6 S/m左右以上之導 電性良好之金屬之情形時’若厚度為4〜5nm左右，則光經 吸收。又’若厚度為其2倍以上（1 〇nrn以上），則於表面吸 收光後’電磁場引起與金屬之下層相反之電流，而產生反 射光，因此引起光之反射。即，若金屬奈米線之厚度為5nm 左右則經吸收’右厚度為1 〇nm左右則經反射。該情況，於 金屬奈米線之形狀由四角柱變為多角柱之情形時亦相同。 若一併考慮金屬之表皮深度，則可知若金屬奈米線之 長度為400nm ( 〇.4以m)以上且厚度為5ηηι以下則p偏光

10 S 201204545 了知右長度為400nm (0.4#m) P偏光透射，s偏光經反射。藉 線進行配向，則可獲得偏光板 透射’ S偏光經吸收。又， 以上且厚度為1 Onm左右則 此’若將該尺寸之金屬奈米 及亮度提升用偏光板。 ’，、、而’為提高偏光性及配向性，而要求金屬奈米線為 直線，但寬度為數nm且直線性良好、生產性良好之金屬奈 米線之製造方法幾乎仍為未知。χ，金屬奈米線之寬度越 細’操作中越易f曲或凝聚，因此生產上亦存在問題。 ，藉此，於本發明中’代替金屬奈米線，使用金屬鍍敷 奈米線作為偏光性材料，該金屬声敷奈米線係藉由於由平 均粗度20〜3〇〇nm、平均長度〇々m以上之介電體構成之 奈米線之表面形成厚度丨〜1511111之金屬鍍敷層而獲得。若 為該金屬鍍敷奈米線，則平均粗度2〇〜3〇〇nm、平均長度 0.4 // m以上之介電體可生產性良好地製造直線性良好者， 因此可生產性良好地製造直線性及配向性良好之金屬鍍敷 奈米線。又，藉由形成厚度1〜15nm之金屬鍍敷層，可製 成使厚度方向之光透射，而吸收長度方向之光的偏光板， 或可製成使厚度方向之光透射，而反射（亦包含一部分反 射）長度方向之光的亮度提升用偏光板，而可作為偏光性 材料使用。進而’可提供一種金屬鍍敷層代替先前之色素 (表現偏光性之手段），耐熱性優異之偏光板或亮度提升用 偏光板。 本發明之低光性衬料 本發明之偏光性材料係藉由於由平均粗度20〜 201204545 30〇nm、平均長度〇 4 乂上I ;丨電體構成之奈米線之表 面形成厚度1〜1 5rm之金厲鑛敷層 線。 m级增而摱侍的金屬鍍敷奈米 於本發明中，使用由 田十均粗度20〜3〇0nm、平均長茂 0.4 // m以上之介電體所構 再成之奈未線。再者，「平均」係妒 電子顯微鏡像中任意選出1 〇舻太 疋® 10根奈未線時之粗度及長度 別的平均值。 介電體之平均粗度為2〇〜3〇〇nm，較佳為5〇〜__。 再者，於介電體為圓柱狀或仿圓柱狀之情形時粗度=厚 度’但於非此情形日寺’例如’於多角柱狀或多角柱彎曲之 形狀之情形時’亦設為粗度=厚纟。再者，較佳為多角枝 之一邊之長度充分地短於光之波長。 介電體之縱橫比雖無限定，但較佳為1〇以上。於介電 體之長度超過20" m之情形時，有介電體之直線性變得易 失去之虞。又，於縱橫比未達1〇之情形時，有偏光性與配 向性下降之虞。 ' 由介電體構成之奈米線，係以藉由電紡絲 (electrospinning)法獲得之奈米線，合成有（甲基）丙烯酸樹脂 之奈米線、矽石之奈米線等。又，以藉由氣相法獲得之奈 米線，合成有氧化鋁等之奈米線。又，於Langmuir，2〇〇4, (11)，4784〜4786 頁及 Crystal Growth and Design，2006 6 (6)，1504〜1508頁，以藉由水熱法獲得之奈米線，報告有 粗度為30〜1 20nm、長度為數“爪〜5〇ym之經磷灰石戍氟 磷灰石之奈米線（任一者之折射率均為1.64左右）。進而，

S 12 201204545 於 Langmuir，2007, 23 (19)，985〇〜9859 頁報告有水銘礦 (boehmite)之奈米線（折射率為17左右）之合成法。 只 此外，由介電體構成之奈米線，亦已知有由矽、鋁等 之氧化物或氫氧化物構成之奈米線，或由鎂、鋁、鈣、鋅 及鉀中任一種金屬之磷酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、矽酸鹽或 苯基磷酸鹽所構成之奈米線。 於本發明，並不限定於該等介電體，若為介電體之折 射率（nd)為1.47〜2.2之奈米線，則可較佳地使用。其中， 折射率（nd)更佳為丄47〜18。於本發明，於該等介電體 之中，可尤佳地使用聚（曱基）丙烯酸甲酯等（甲基）丙烯醆樹 月曰、被酸每、氟磷灰石、鈦酸鉀、硫酸鎮等。 於介電體由結晶所構成之情形時，通常具有多角柱狀 或夕角柱彎曲之形狀。藉此，可視需要，以具有相同程度 之折射率之相同或其他之介電體塗佈介電體之表面，製成 使表面為曲面之圓柱狀或仿圓柱狀之奈米線而使用。於此 凊形時，塗佈後之奈米線係為平均粗度2〇〜3〇〇nm、平均長 度0.4# m以上，較佳為縱橫比成為1〇以上之方式進行設 定。 具體而言，介電體具有核心層及形成於其表面之塗 曰核〜層之折射率為1.47〜2.2，塗層之折射率較佳為於 將核〜層之折射率設為nc時，為nc±〇 4以内。其中，核心 層之折射率（nc)更佳為1.47〜1.8，塗層之折射率更佳為 nc±0.2 以内。 塗層’可列舉使與核心層相同之化合物於相同之析出 13 201204545 反應以不花費結晶化時間之方式縮短時間並使其析出，但 並不限定於此。 才 θ例如’較佳為（甲基）丙烤酸樹脂、石夕樹脂等。 又’亦可視需要’於（甲基）丙烯酸樹脂、矽樹脂等添加交聯 劑（例如’欽系交聯劑、錯系交聯劑）冑成核心層。藉由 添加父聯劑，可調整核心層之折射率，或提高最終所獲得 之偏光性材料之配向性。 於 J. Am· Chem. Soc.，2005 年，127 (46)，16040〜16041 頁，Crystal Growth and Design，2006 年，6 (11)，2422〜2426 頁，J_ Phys. Chem. B，2006 年，110 (2)，807〜811 頁等記載 有於上述核心層之表面以（甲基）丙烯酸樹脂、矽樹脂等非晶 性樹脂形成塗層，而製作表面為由曲面所構成之奈米線。 又，於 J. Phys. Chem· B，2005 年，109 (1)，151 〜154 頁及 J. Phys· Chem· B，2006 年，11〇 (2)，807〜811 頁等記載有使用 矽石形成塗層。 於由介電體構成之奈米線之表面形成之金屬鍍敷層較 佳為藉由無電電鍍形成。無電電鍍之金屬較佳為：1)於液 層中之反應易析出者、2)難以腐蝕者、3)利用於表面形 成鈍態層或依據其之保護層而難以腐蝕者。 於金屬鍍敷層所使用之金屬，較佳為鎳、鉻、辞、组、 銳、銀、鐵及紹中之至少1種。於上述之中，就確保金屬 鍍敷層之無著色性之觀點而言，更佳為鎳、鉻、飾、纽、 銳及铭中之至少1種。尤其是關於鍍鋁，於Chem. Matei·. 2006，18，1634報告有藉由於三曱苯中對環戊二

S 14 201204545 201204545 而析出’亦可於該 (cyclopentadienyl aiuminum)進行熱分解 反應液中鍍鋁。 金屬鑛敷層之厚度只要為卜15_即可較佳為卜 :〇麵。於金屬鑛敷層之表面以純態被膜被覆之情形時，純 態被膜之厚度較佳為薄於金屬鍍敷層之厚度。X，金屬铲 敷層與純態《合併之厚度較料金相敷層之厚度的又2 倍以下。再者，目的在形成純態被膜時，可藉由將金屬鑛 敷奈米線於溶财加熱或以氧化劑進行表面處理而形成。 已知於形成數nm左右之金相敷層之情料，若使用 與金屬之親和性高者為金屬鍍敷液之溶劑，則於溶劑中金 屬凝聚，而難以獲得均句之金屬鑛敷層。該方面於 Chem.Bs2〇〇4^5l〇8(28)s9745^ 975ii；j ^ ^ 謂年，112⑴），4〇42〜4〇48頁報告有於形成數麵左右之 金屬鍍敷層之情形時’較佳為使用配位性低之溶劑或於溶 劑之沸點附近進行反應。藉此，較佳為選擇此種溶劑，或 以偶合劑對奈米線之表面進行處理而提高與金屬之親和 性，再進行金屬鍍敷。 於本發明，亦T視需要，進而以5〇_以下之介電體被 \塗佈金屬鍍敷奈米線之表面。塗佈所使用之介電體較佳 為折射率相對於上述nd為±〇 4以内更佳為以±〇 2以内。 ^佈材料，例如，可列舉將炫氧基矽院與:)¾氧基#以酸或 鹼進行水解而獲得之烷氧基矽烷與烷氧基鈦之共聚物，或 將烷氧基矽烷與烷氧基錯以酸或鹼進行水解而獲得之烷氧 基矽烷與烷氡基錯之共聚物。如此，於進而以介電體被暝 15 201204545 塗佈金屬鍍敷奈米線之表面之情形時，可調整偏光性材料 之折射率，並且可進一步提高偏光性材料之配向性。 本發明之偏光性材料，藉由使其於折射率（π )為 〇·4以内之樹脂中分散、配向，可用作偏光板、亮度提升用 偏光板、光隔離器用偏光元件。折射率（nr)，更佳為 0.2以内。 一 分散於樹脂中之情形時之偏光性材料之含量，於將樹 脂及偏光性材料之合計量設為議重量％時較佳為ι〇〜 70重量％左右’更佳為3〇重量％〜5〇重量％左右。又於 分，於樹脂中後有效率地進行配向時，車交佳為於分散後進 行單軸拉伸。藉此可獲得偏光膜。 關於本發明之偏光性材料之光學行為，如下所述。 若偏光性材料之長度為光之波長以上，則s偏光藉由金 屬鍍敷層内之自由電子之振動而經吸收或反射而非透射。 若金屬鍍敷層之厚度足以短於光之波長，# p偏 起金屬鍍敷層内之自由電子之運動，金屬表現出與介電體 相同之光學行為，入射之光藉由束縛於分子之電子之偶極 振動而散射。力此情形時，必須確認散射是否為前方散射 (=透射）。又，該光於内部之介電體層亦同樣地散射，因 此亦必須確認該散射方向。以下，對散射方向進行驗證。 "於由分子令之電子引起之偶極振動，與入射光相同之 光發生彈性散射。於均勻層中光直線前進，但於介電常數 不同之物質之界面’於界面為充分地大於光之波長之平面 時，產生反射光或衰減波（evanescem wave)。其係美於夾持 201204545 界面且於相 振動。 μ於波長之長度之界面分子群共振而產生偶極 於金屬鍍敷奈米線之厚度 ’因此不會產生反射光及 要調整透射禽屬鑛敷奈米 然而’於Ρ偏光之情形時， 方向無相當於波長之界面之長度 衰減波。因此，關於Ρ偏光，只 線之光之方向即可。 以下，考慮於樹脂中分散、配向本發明之偏光性材料 金屬鑛敷奈米線），且偏光性材料為由介電體層（介電體 為1層）與金屬鑛敷層所構成，並藉由圖2來確認散射之 向波則法線之方向（以s表示單位向量）。 於圓2,光以樹脂層（1)〜邊界卜金屬鍍敷層（2) =界b〜介電體層⑺之順序行進，將樹脂層⑴内之 磁:暴設為，’光之速度設為νι，折射率設為…，波前法線 之早位向量設為Sl，金屬鍍敷層⑺内之磁場設為h2，光 '、又為V2 ’折射率没為，波前法線之單位向量設為 :/1包體層（3)内之磁場設為H3，光之速度設為^，折 率X為ns，波前法線之單位向量設為&，時間設為〖，邊 二a之位置向量設m界b之位置向量設為rb。此時， 方、邊界a之樹脂層（n内之磁場Hi，金屬鍍敷層（2)内 之磁場％分別為： hsHwexpiM (t-ra.Si/v丨）及 Η2〜Η026Χρίω (t-ra.s2/V2)。 由於邊界a中之磁場成分之切線成分及法線成分為 續，故而 17 201204545

Si/veh/h ’ 因此成為 S|x/Vi=s2x/V2， 由 νιΠι ν2η2，s 1 x/S2X = sin β 1 / sin 0 2 成為nlSin0|=n2Sin02’振幅不變，行進方向與斯夬 爾定律（Snell，s law)同樣地折射。 丁 於邊界b同樣振幅不變， 成為 n3sin 0 3 = n2sin 0 2 = msin Θ |。 右η3 = η丨，則0 3 = 0丨’入射於金屬鍍敷奈米線之光， 於金屬鑛敷層（2)左右’光之強度與光之行進方向均不變。 同樣，以介電體層（3 )—金屬鍍敷層（2)—樹脂層（1 ) 之順序出射之光，亦使強度與行進方向均不變。因此’ ρ偏 光以保持行進方向之狀態於金屬鍍敷奈米線中透射。其係 基於藉由不引起反射而引起前方散射。 進而，於金屬鍍敷層之表面存在光吸收度低之數nmi 鈍態被膜之情形時’認為被膜厚度為固定。若樹脂層與介 電體層之折射率相@ ’則同樣地光之振幅與行進方向不 變，P偏光透射。即，s偏光經吸收或反射，p偏光透射。 再者，為提高偏光度，於圖2中，ρ偏光之振動方向之 寬度w越短越好，根據之前揭示之日本特開2〇〇6—2〇154〇 號公報及 NIKKEI MICRODEVICE，2005 年 12 月號，156〜 157頁等，w較佳為1〇〇nm以下。其中，認為若考慮金屬鍍 敷層較薄，奈米線之側面朝向所有方向，則奈米線之粗度 為20〇nm以下，w之平均值充分地短於i〇〇nm，而達成作 為偏光膜所要求之偏光度。 造用塗料及偏光膜

S 18 201204545 本fx月中包含含有上述偏光性材料之偏光膜製造用塗 料。偏光膜製造用塗料含有上述偏光性材料，且為用作塗 料而含有樹脂黏合劑、溶劑等之中的至少i種。. 使金屬奈米線生產性良好地配向之方法，於日本特開 2008— 279434號公報公開有金屬奈㈣之配向塗佈法，於 本發明較佳為使用該塗佈法塗佈塗料，使偏光性材料於基 板上配向。 上述塗佈法係藉由塗佈棒塗佈含有偏光性材料之塗料 者，為使偏光性材料配向，必須使佈敷中之偏光性材料之 布朗運動平穩。此處，偏光性材料越重越長，布朗運動越 平穩。 本發明之偏光性材料之大小、比重均小。因此，為有 放率地配向，較佳為製成以抑制布朗運動為目的而溶解有 增黏用樹脂而成之至少數百mpa.s以上之黏度的塗料。於 此情形時，增黏用樹脂，成為於塗膜乾燥後，於塗膜中包 圍偏光性材料之樹脂層。該樹脂層之折射率，為改善P偏 光之透射率，如上所述，較佳為與奈米線之折射率nd之差 為一0.4以内，更佳為±〇 2以内。例如，藉由以（曱基）丙烯酸 樹脂或丙稀醯胺樹脂為主成分，才見需要併用交聯劑（例如 鈦系交聯劑、鍅系交聯劑等），可將樹脂層之折射率調整至 1·47〜2.2。 適且為，於沸點i 50°c以下之溶劑添加（曱基）丙烯酸樹 脂或丙烯醯胺樹脂，視需要添加交聯劑（例如鈦系交聯劑、 系父聯劑等）成為黏度3〇〇mPa . s以上之樹脂溶液，使偏 19 201204545 光性材料分散於其中而製成塗料。 並且’以使用塗佈棒之棒式塗佈法將上述塗料塗佈於 基材膜上時， (1)上述塗佈係於上述塗佈棒之圓周部與上述基材膜 之接觸長度P成為P^1〇〇〇xL(L:金屬鍍敷奈来線之平均 長度）之條件下的塗佈； (2 )較佳為上述塗佈棒至少於上述塗佈棒與上述基材 膜接觸之區域中勾等地設置溝，上述溝之寬度w為5〇χβ 10000χ多（多：金屬鍍敷奈米線之平均粗度）。 溝之寬度W必須有充分地寬於金屬鍍敷奈米線之平均 粗度’但若溝之寬度過寬’或接觸長《"交短，則配向性 會變得不充分。 於本發明中，設置有溝之塗敷棒，使用將具有固定 徑之線緊密地捲繞於塗敷棒之表面而成者（所謂之「 棒」）Α於塗敷棒本身之表面以固定間距設置具有固定 度、深度之溝（所謂之「Meyer棒」）。再者，關於線棒， 接之線之間隙成為溝。 上述溝係以溝之寬度W成為，圆㈣㈠ 金屬鍍敷奈米線之平均粗度）之方4 m 又J之方式進行設定。若50x0 W，則金屬鍍敷奈米線之平均粗度# ΛΛ 7 Jυ變付大於溝之宽 W，金屬鍍敷奈米線之短軸無法 ^ Λ /再因此無法配向。又 右> 10000χ多，則金屬鍍敷奈米線之短舳襁Μ 达、'基> Ο κ <•短軸變得難以配向 溝之寬度W滿足上述條件，則於I、、巷上 31, jπ各溝中使金屬鍍敷奉 砵引起剪力流（shear flow)，金屬鍍敷太 ' ^'水線於塗佈方向丨

S 20 201204545 向關於溝之深度，若大於金Μ缺献太& 則無特別限定。 、金屬鑛敷奈米線之平均粗度f

於本發明中，塗佈棒之圓周部與基材膜 係以滿足, T . a 无啤長度P - (•金屬鍍敷奈米線之平均長戶） 條件之方式進行設定。芒蛀 又）之 未充分地弓I起煎力法而/ 不滿足上述條件，則 嶋以上進二Γ::，而難以使金屬鑛敷奈米線以配向率 上述接觸長度p係以藉由根據所使用之 U整夹角Θ，而滿足上述條件之方式進行設定。 以滿足7Γ RX Θ /36(^ 15〇xL之方式進行各種調整即可。 知执.佈棒之直<kR較佳為15〜_mm。若將塗佈棒之直 徑设為細於1 5mm，目丨丨田a 44· ^ — 基材之相彈性之影響，塗佈棒與 土 /、之密合易變得不良。又，若為200_以上，則塗佈 棒變重’塗佈機之馬達負載增加，因此欠佳。 ” 關於夹角沒，·^、、；^1? Tk y p 4足m/36(^l5()xL，則無特別 π ’只要配合塗佈I置等而適宜決定即可。 乾燥塗膜之厚度並無限定，但為發揮所欲 性，較佳為〇.l"m〜10//〇1左右。 配向後之偏光性材料（金屬鍵敷奈米線）較佳為鄰接 之偏光性材料彼此之間隙成為未達光之波長。 ，又’塗料所使用之溶劑，較佳為沸點低於150t者，較 :為月曰肪私醇、脂肪族喊、脂肪族酮、脂肪酸醋、脂肪族 化物、方香族醇、芳香族㈣、芳香族酮、料族醋、芳 香族_化物等中’沸點為150。。以下者。 21 201204545 塗佈塗料之基材膜，只要為可發揮本發明之偏光性材 科之偏光特性者，則無特別限定，例如可㈣：玻璃或 樹月曰製之膜。X，為提高配向性，可於塗佈後，將膜拉伸2 倍以下。 成為基材之膜，較佳為可見光透射性高’且对水、耐 熱f生之膜’較佳為聚對苯二曱酸乙二.酯等聚酯冑、未皂化 之醋酸纖維素等纖維素醋膜、環狀聚稀烴樹脂㈣y〇lefin Γ^ΐη)膜、聚碳酸酯樹脂膜、聚砜樹脂膜、聚醚砜樹脂膜等。 進而，為消除水分或氧對偏光性材料之影響，或防止 膜之捲曲’而可於塗佈塗料使偏光性材料配向&，使用樹 脂系黏著劑貼合聚S旨膜 '纖維素賴、環狀聚稀烴樹脂膜、 聚碳酸醋樹脂膜、聚砜樹脂膜、聚蝴砜樹脂膜等膜而進行 保護。又’為貼於液晶單元上，㈣機氧化物等之無機層 與有機聚合物層積層於該膜，而製成不透氣（糾以土⑺性 之膜。 若為本發明之金屬鍍敷奈米線，則平均粗度2〇〜 3〇〇nm、平均長度〇.4/Zm以上之介電體可生產性良好地製 造直線性良好I ’因此可生產性良好地製造直線性及配向 性良好之金屬鍍敷奈米線。又，藉由形成厚度丨〜丨5nm之 金屬鐘敷層’可製成使厚度方向的光透射，雨吸收長度方 向的光之偏光板，或使厚度方向的光透射，而反射（亦包 含一部分反射）長度方向的光之亮度提升用偏光板，而可 用作偏光性材料。進而，可提供一種金屬鍍敷層代替先前 之色素（表現偏光性之手段），耐熱性優異之偏光板或亮度

S 22 201204545 « 提升用偏光板。 【實施方式】 以下表示實施例及比較例來具體地說明本發明。然 而’本發明並不限定於實施例。 實施例1 使於平均粗度1 〇〇nm、平均長度2/zm之圓柱狀之聚甲 基丙烯酸曱酯（PMM A )之奈米線的表面形成有金屬鐘敷層 之金屬鑛敷奈米線於丙稀酸系樹脂（折射率1 · 4 9 )之塗膜 中分散、配向（參照圖3 )。再者，PMMA奈米線之折射率 為1.49。使塗膜乾燥而製成偏光膜。以下，簡記為「塗膜」。 以市售之有限差分時域法（Finite-differenee time-domain method)軟體計算塗膜之偏光性能的結果示於 表1。 (其中，關於鍍鎳奈米線，於塗膜中鍍鎳奈米線大量 重疊之情形時之計算，計算量龐大，因此如圖3所示，將 平均粗度1 OOnm之奈米線’於200nm厚度之塗膜上以平均 間距200nm平行地配向者設為1層，以有限差分時域法长 出1層之透射率’進而使用Lambert — Beer之方法求出2 6 "m=13層之透射率）。 23 201204545 [表1] 金屬鍍敷層 金屬鍍敷奈米線之填充 率 塗膜厚 度 P偏光 s偏光 偏光度 金 屬 厚度 反射 率 透射 率 反射 率 透射 率 Ni 3.5nm 塗膜剖面中25 vol% 2.6μιη — 97% 〜0% 0.01% 91.29% A1 13nm 塗膜剖面中36 vol% 0.28/zm 3% 94% 74% 10% 80.77% 表1中之偏光度係將P偏光之透射率設為τχ，將s偏 光之透射率設為Ty’使用由該等計算之單體透射率T，平 行透射率τρ及正交透射率Tc而算出。具體而言如以下所 示，關於其他實施例及比較例亦相同。 .單體透射率T ( % ) = ( Τχ + Ty ) / 2 .平行透射率 Tp (%) = (Tx2+Ty2) /2 .正交透射率Te ( % ) = τχ .Ty •偏光度（％) = 7(τρ -τ〇)Λτρ ϊτΤ) 由表1之結果，將金屬鍍敷層設為鎳（厚度3 5nm)時 之塗膜之偏光板的性能，將金屬鍍敷層設為鋁（厚度13nm) 時之塗臈之亮度提升偏光板的性能均良好。 2 使於平均粗度1〇〇nm、平均長度2〇_之圓柱狀之氟 火石（折射率i .635 )之奈米線的表面形成有絡電鍵層作 ;金屬鍍敷層之金屬鍍敷奈米線於丙烯酸系樹脂之塗膜 :射率1.49,厚度〇 2"m)中分散、配向。於每施 例及比較例變更鉻電鍍層之厚度。使 製造之偏光分析裝置（特寸物。 I么司 結果示於表2。 〇评價塗膜之偏光性能之

S 24 201204545 於鉻電鑛層較薄之情形（比較例i)時，s偏光之反射 率低未彳乂得充刀之偏光分離。又，於鉻電鍍層較厚之情 形（比較例2)時， 獲得偏光分離，但 失變大’故而欠佳 定為2〜15nm。 s偏光之反射率高且透射率變低而充分 P偏光之透射率下降而為偏光元件之損 。藉此，較佳為將金屬鍍敷層之厚度設 [表2]

使於改變平均斗由 勺粗度之平均長度20 之圓柱狀的 PMMA (折射率1 40、 •)之示米線形成有7.5 A m厚之鋁電鍍 _成之金屬鍍敷.奈米線於丙烯酸系樹脂之塗膜（折射率 1.49)中分·％ jr-, ^ ° °使用上述偏光分析裝置評價塗膜之偏 光性能之結果示 太， 表3。基本上將塗膜之厚度設為0,2μ m， ;丁米線之平均粗度為2_m之情形時設為於 3〇〇nm之情形時設為0.35μιη。 、 計：tt線之平均粗度細之情形（比較例3)時，未充分 :于"义离隹。於平均粗度寬之情形（比較例4)時，s偏 之反射率大而獲得偏光分離，於粗度為3〇〇nm時亦發揮 25 201204545 偏光功能。其中，於比較例4某種程度上亦發現s偏光之透 射率，故而更佳之奈米線之粗度為100〜200nm。 [表3] 奈米線平 均粗度 塗膜厚度 p偏光 s偏光 偏光度 反射率 透射率 反射率 透射率 實施例5 lOOnm 0.2 〜0% 92% 68% 2% 95.98% 實施例6 200nm 0.3//m 4% 91% 37% 7% 85.72% 比較例3 15njm 0.2m 〜0% 99% 14% 75% 14.06% 比較例4 3 OOnm 0.35 〜0% 94% 53% 19% 65.82% 實方{歹1J 7〜8及比較你J 5 使於平均粗度1 OOnm，改變平均長度之圓柱狀之氟磷灰 石（折射率1.635 )之奈米線之表面形成有10nm厚之鉻電 鍍層而成的金屬鍍敷奈米線於丙烯酸系樹脂之塗膜（折射 率1.49，厚度0.2// m)中分散、配向。使用上述偏光分析 裝置評價塗膜之偏光性能之結果示於表4。 於奈米線之平均長度短之情形（比較例5 )時，s偏光 之透射率高於反射率，而未充分獲得偏光分離。若奈米線 之平均長度為2 # m以上，則發揮偏光分離功能。其中，就 奈米線之操作容易度而言，較佳為20 // m以下。 [表4]

S 奈米線平均長度 ρ偏光 s偏光 偏光度 反射率 透射率 反射率 透射率 實施例7 2 μτη 〜0% 84% 12% 10% 78.01% 實施例8 10"m 〜0% 84% 13% 5% 88.55% 實施例5 0.3 /zm 〜0% 87% 9% 20% 62.95% 26 201204545 實施例9〜11及比較例6 使於平均粗度100nm、平均長度20/zm之圓柱狀之奈 米線形成有7.5#πι厚之紹電鍍層而成的金屬鍍敷奈米線於 樹脂塗膜中分散、配向。使用上述偏光分析裝置評價塗膜 之偏光性能之結果示於表5。各實施例及比較例為改變折射 率差者，組合（奈米線/樹脂）如下所示。 •實施例9 :硫酸鎮（折射率1.5 3 )/丙烯酸系（折射 率 1.49) .實施例10:欽酸鉀（折射率2.2) /環硫（episulfide) 系（折射率1 · 8 ) •實施例9 :於鈦酸鉀（折射率2.2)塗佈i〇nm厚之環 硫系（折射率1.8) /硫胺曱酸乙酯（thi〇urethane)系㈠斤射 率 1.65 ) •比較例6 :鈦酸鉀（折射率2.2 )/丙烯酸系（折射率 1.49) 如實施例所示，即便奈米線與塗膜之折射率差稍微大 一些’亦充分發揮偏光分離功能，但如比較例所示，若折 射率差過大，則s偏光之透射率增加，製成亮度提升偏光板 時之性能下降。 [表5] 奈米線 塗膜 P偏光 s偏光 偏光度 反射率 透射率 反射率 透射率~ 貫施例9 硫酸錢 丙烯酸 〜0% 91% 65% 2% ας 實施例10 鈦酸卸 環硫 4% 81% 57% 4% 90 38% 比較例11 鈦酸鉀/環硫 硫胺甲酸酯 4% 70% 67% 1% 07 Sfi% 比較例6 鈦酸鉀 丙稀酸 1% 89% 49% 6% 86.41% 27 201204545 【圖式簡單說明】 圖1係表示與光之行進方向成直角地排列有四角柱狀 之金屬奈米線之情形時的s偏光及p偏光之電場的振動方 向，與金屬奈米線之長度方向 '寬度方向及厚度方向之關 係圖。具體而言，係表示S偏光經吸收或反射，p偏光透射， 而成為偏光性材料之圖。 圖2係表示通過樹脂層（1) —金屬鑛敷層（2)〜介 電體層（3)之p偏光之行進方向與其電場的圖。係說明 偏光之電場於與紙面平行、與行進方向成直角之方向^ 動，於該電場金屬鍍敷層内之自由電子於w之方向運動，二 越短P偏光之透射性越良好的圖。 圖3係表示用以藉由有限差分時域法模擬本發 光膜（一例）之偏光性的模型圖。 【主要元件符號說明】 無

S 28

Claims (1)

1. 201204545 % 七、申請專利範圍： 1. 一種偏光性材料，其係由金屬鍍敷奈米線構成，該金 屬鑛敷奈米線係藉由於由平均粗度20〜3〇〇nm、平均長度 0.4ym以上之介電體構成之奈米線的表面形成厚度1〜 1 5nm之金屬鍵敷層而獲得。 2·如申請專利範圍第1項之偏光性材料，其中，該介電 體之折射率為1.47〜2.2。 3. 如申請專利範圍第1項之偏光性材料，其中，該介電 體具有核心層及形成於其表面之塗層，該核心層之折射率 為 2 · 2，邊塗層之折射率，於將該核心層之折射率設 為nc時’為nc±0.4以内。 4. 如申w專利範圍第1項之偏光性材料，其中，該金屬 錢敷層為選自由鎳、鉻、辞、组、銳、銀、鐵及㈣成之 群中之至少1種的金屬鍍敷層。 5 · —種偏光膜製造用塗料，含有申請專利範圍第丨項之 偏光性材料。 」.如申請專利範圍第5項之塗料’其中，該塗料含有樹 脂’錢脂之折射率，於將該介電體之折射率設為Μ時， 為nd±0.4以内。 7.-種偏光膜製造用塗料’含有申請專利範圍第3項之 偏光性材料及樹脂，該樹 I町手，於將該核心層之 射率設為nc時，為nc±0.4以内。 8·如申__ 5項之塗料，其中，該塗料包含(甲 基）丙烯酸樹脂及交聯劑。 29 201204545 Ο _ 仏"

   長度Ρ成為Pg 1000xL ( L · 之表面塗佈尹請專利 範圍 币棒之圓周部與該基材膜之接觸 ••金屬鍍敷奈米線之平均長度） 之條件下進行； (2 )該塗佈棒係至少於該塗佈棒與該基材膜接觸之區 域均荨地6又置溝，該溝之寬度W為5〇χ多$Ws1〇〇〇〇x多 (沴：金屬鍍敷奈米線之平均粗度）。 11 ·如申請專利範圍第9項之偏光膜，係使用為偏光板 或亮度板升用偏光板。 30 S