偏振片及其制造方法、介质与流程

本发明涉及偏振片及其制造方法、和具有使用偏振片的全息图像功能(Hologram function)的介质。

背景技术：

在专利文献1中，公开了一种在树脂基材上的树脂皮膜上形成周期非常短的凹凸图案，在图案之上蒸镀金属膜，从而制造线栅偏振片的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第4824068号公报

技术实现要素：

在专利文献1中，凹凸图案为了在同一面内以向一定的方向延伸的方式形成，透过专利文献1的偏振片的偏振分量在偏振片的整个面中会相同。但是，如果可以使设置于偏振片的面内的每个区域透过不同的偏振分量，则偏振片可以比以往更广泛地应用。

本发明是鉴于这样的问题而完成的，提供一种可以使设置于偏振片的面内的每个区域透过不同的偏振分量的偏振片。

根据本发明，提供一种偏振片，该偏振片具有透明基材、形成在透明基材之上、且具有凹凸图案的透明树脂层、以及在所述透明树脂层上形成的偏振层，并且所述透明树脂层具有所述凹凸图案延伸的方向相互不同的多个凹凸区域。

本发明的偏振片具有凹凸图案延伸的方向相互不同的多个凹凸区域，因此可以使设置在偏振片的面内的每个区域透过不同的偏振分量。

以下，示例出本发明的各种实施方式。以下所示的实施方式可以相互组合。

优选所述多个凹凸区域设置于相互不同的高度位置。

优选所述凹凸图案是线与间隙形状。

优选所述偏振层由导电性的金属或金属氧化物构成。

优选所述透明树脂层通过使光固化性树脂组合物固化而形成。

根据本发明的另一观点，提供一种具有使用上述记载的偏振片的全息图像功能的介质。

根据本发明的另一观点，提供一种偏振片的制造方法，该方法包含如下工序：在透明基材上涂布光固化性树脂组合物来形成被转印树脂层，相对于所述被转印树脂层，以按压具有转印在所述被转印树脂层上的凹凸图案的反转图案的模具的状态，向所述被转印树脂层照射活性能量线，使所述被转印树脂层固化，形成透明树脂层，在所述透明树脂层上形成由导电性的金属或金属氧化物构成的偏振层；所述模具具有所述反转图案延伸的方向相互不同的多个反转图案区域。

优选所述多个反转图案区域设置于相互不同的高度位置。

优选所述模具是树脂制模具。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的偏振片1的立体图。

图2(a)～(c)是与图1中的I-I剖面对应的图，表示在透明树脂层7上形成有偏振层9的状态。

图3(a)～(c)表示偏振片1的制造工序，是与图1中的II-II剖面对应的剖面图。其中，为了便于图示，示意性地表示凹凸图案5以及反转图案15的形状。图4～图7也相同。

图4是表示接着图3的、偏振片1的制造工序的剖面图。

图5是表示偏振片1的制造所使用的模具13的制造工序的剖面图。

图6是表示接着图5的、偏振片1的制造所使用的模具13的制造工序的剖面图。

图7是表示接着图6的、偏振片1的制造所使用的模具13的制造工序的剖面图。

图8是在实施例中制作的转印体的SEM图像，(a)为剖面图，(b)为顶视图。

具体实施方式

以下，参照附图，针对本发明的优选的实施方式，具体地进行说明。

1.偏振片

本发明的一实施方式的偏振片1具备：透明基材3；透明树脂层7，形成在透明基材3之上，且具有凹凸图案5；以及偏振层9，形成在透明树脂层7上，并且透明树脂层7具有与凹凸图案5延伸的方向相互不同的多个凹凸区域11a，11b，11c。

＜透明基材＞

透明基材3由树脂基材、石英基材等透明材料形成，但其材质并没有特别地限定，优选为树脂基材。作为构成树脂基材的树脂，例如为选自于由聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚酯、聚烯烃、聚酰亚胺、聚砜、聚芳醚砜、环状聚烯烃以及聚萘二甲酸乙二醇酯构成的组中的一种。另外，透明基材3优选为具有可挠性的膜状，其厚度优选为25～500μm的范围。

＜透明树脂层、凹凸图案、凹凸区域＞

如图1所示，在透明树脂层7上形成有凹凸图案5。凹凸图案5是细长形状的凹凸图案，在第1～第3凹凸区域11a～11c中，凹凸图案5延伸的方向相互不同。具体而言，在第1凹凸区域11a中，凹凸图案5向箭头A方向延伸，在第2凹凸区域11b中，凹凸图案5向箭头B方向延伸，在第3凹凸区域11c中，凹凸图案5向箭头C方向延伸。箭头B方向是与箭头A方向正交的方向，箭头C方向是相对于箭头A方向偏移45度的方向。第1～第3凹凸区域11a～11c中的凹凸图案5的形状和间距可以相同，也可以不同。

凹凸图案5的周期例如为10nm～1μm，优选30～500nm，更优选50～200nm。优选地，凹凸图案5为线与间隙(Line-and-space)形状。(间隙宽度)/(线宽度)的值没有特别地限定，例如为0.2～5，优选为0.5～4，更优选为1～3。如果过小，则线宽度变宽，如果过大，则间隙宽度变宽，因此，与线与间隙的延伸方向垂直、平行的偏振分量的电场均与金属内的自由电子进行相互作用，从而进行反射，不作为偏振层而发挥作用。

第1～第3凹凸区域11a～11c也可以形成为高度位置相同，如图1所示，优选为形成为高度位置相互不同。此时，可以获得相邻的凹凸区域的边界清晰的优点。

透明树脂层7可以通过使光固化性树脂组合物固化而形成。该工序的细节后述。

＜偏振层＞

如图2所示，偏振层9形成在透明树脂层7上。偏振层9形成为具有使入射光偏振的功能即可，其材料、厚度、形状等没有特别地限定。偏振层9例如可以由导电性的金属(Ni、Al等)或金属氧化物(ITO等)形成。偏振层9可以如图2(a)所示，形成为按照凹凸图案5的形状，也可以如图2(b)所示，只在凹凸图案5的凸部7a的上部形成，也可以如图2(c)所示，只在凹凸图案5的凸部7a的侧面形成。即，偏振层9可以如图2(a)所示，形成为膜状，也可以如图2(b)～(c)所示，形成为细线状。

＜本实施方式的偏振片的作用·用途＞

偏振片1是线栅偏振片，具有使具备与凹凸图案5延伸的垂直的振动面(由振动的电场形成的面)的偏振分量的透过的性质。从而，如果无偏振的入射光L向偏振片1入射，则在第1凹凸区域11a中透过具有与箭头A垂直的振动面的偏振分量，在第2凹凸区域11b中，透过具有与箭头B垂直的振动面的偏振分量，在第3凹凸区域11c中，透过具有与箭头C垂直的振动面的偏振分量。因此，如果使无偏振的入射光L入射至偏振片1，则可以一次取出多种(在本实施方式中，三种)偏振分量。

另外，如果使具有与箭头A垂直的振动面的偏振P入射至偏振片1，则偏振P在第1凹凸区域11a中大致全部透过，在第3凹凸区域11c中只透过一部分(具有与箭头C垂直的振动面的偏振分量)，在第2凹凸区域11b中，大致全部被遮断。如果不改变偏振P的振动面的方向而使偏振片1旋转45度，则偏振P在第3凹凸区域11c中大致全部透过，在第1以及第2凹凸区域11a，11b中只透过一部分。如果不改变偏振P的振动面的方向而使偏振片1再旋转45度，则偏振P在第2凹凸区域11b中大致全部透过，在第3凹凸区域11c中只透过一部分，在第1凹凸区域11a中，大致全部被遮断。这样，根据本实施方式，仅仅通过使偏振片1旋转，就可以改变每个区域的偏振P的透过状态。

如后述那样，本实施方式的偏振片1可以通过纳米压印法来有效地制造，当形成用于赋予偏振功能的凹凸图案时，可以同时形成用于赋予偏振功能以外的功能(基于结构颜色的装饰性等)的凹凸图案。另外，通过形成用于对本实施方式的偏振片1赋予全息图像功能的凹凸图案，也可以形成具有全息图像功能的介质。

2.偏振片的制造方法

接着，针对偏振片1的制造方法进行说明。本实施方式的偏振片1的制造方法具备被转印树脂层形成工序、转印及固化工序、以及偏振层形成工序。

以下，使用图3～图4，针对各工序详细地进行说明。

(1)被转印树脂层形成工序

首先，如图3(a)所示，在透明基材3上涂布光固化性树脂组合物来形成被转印树脂层19。

构成被转印树脂层19的光固化性树脂组合物含有单体和光引发剂，具有通过照射活性能量线来固化的性质。“活性能量线”是UV光、可见光、电子线等、可以使光固化性树脂组合物固化的能量线的总称。

作为单体，例如有用于形成(甲基)丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、硅树脂(Silicone resin)等的光聚合性的单体，优选光聚合性的(甲基)丙烯酸类单体。另外，在本说明书中，所谓(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。

光引发剂是为了促进单体的聚合而添加的成分，优选相对于所述单体100质量份含有0.1质量份以上。光引发剂的含量的上限没有特别地限定，例如相对于所述单体100质量份为20质量份。

光固化性树脂组合物在不会对光固化性树脂组合物的性质产生影响的范围内，也可以包含溶剂、聚合抑制剂、链转移剂、抗氧化剂、光敏剂、填充剂、均化剂等成分。

光固化性树脂组合物通过按照已知的方法将所述分量混合来制造。光固化性树脂组合物通过旋转涂布、狭缝涂布、刮棒涂布、浸渍涂布、模涂布以及喷涂等方法涂布在透明基材3上来形成被转印树脂层19。

(2)转印以及固化工序

接着，如图3(a)～(b)所示，相对于被转印树脂层19，以按压具有转印在被转印树脂层19上的凹凸图案5的反转图案15的模具13的状态，向被转印树脂层19照射活性能量线21来使被转印树脂层19固化，形成透明树脂层。

模具13在透明基材23上的树脂层31上具有反转图案15。透明基材23由树脂基材、石英基材、有机硅基材等构成，优选树脂基材。模具13优先为树脂制模具。模具13的制造方法的细节在下文中进行说明。

反转图案15具有图1所示的凹凸图案5反转的形状，因此，如与第1～第3凹凸区域11a～11c对应的那样，具有反转图案15延伸的方向相互不同的多个反转图案区域(第1～第3反转图案区域)17a～17c。第1～第3反转图案区域17a～17c与第1～第3凹凸区域11a～11c相同，设置在相互不同的高度位置。将模具13按压在被转印树脂层19上的压力是可以将反转图案15的形状转印在被转印树脂层19上的压力即可。

向被转印树脂层19照射的活性能量线21以能够将被转印树脂层19充分固化的程度的累积光量进行照射即可，累积光量例如为100～10000mJ/cm²。通过照射活性能量线21，被转印树脂层19被固化。在本实施方式中，在模具13的透明基材23上形成有遮光图案25，因此，从透明基材3侧来进行活性能量线21的照射，当使用在形成凹凸图案5的区域不具有遮光图案的模具时，也可以从模具侧来进行活性能量线21的照射。

接着，取下模具13，以溶剂冲洗未固化的光固化性树脂组合物，从而，如图3(c)所示，得到在透明基材3上形成有具有凹凸图案5的透明树脂层7的结构。

接着，如图4所示，在透明树脂层7上形成偏振层9，完成偏振片1的制造。偏振层9例如可以通过溅射作为材料的导电性的金属或金属氧化物附着在透明树脂层7上而形成。

3.模具的制造方法

针对适合用于本实施方式的偏振片1的制造的模具13的制造方法进行说明。模具13可以通过重复多次被转印树脂层的形成和图案的转印以及固化工序来形成。被转印树脂层的形成和图案的转印以及固化工序的说明与关于“偏振片的制造方法”的说明相同，适当地省略说明。

＜第一层＞

首先，如图5(a)所示，在形成有遮光图案25的透明基材23上涂布光固化性树脂组合物而形成被转印树脂层27。

接着，如图5(a)～(b)所示，以将具有凹凸图案5c的模具29按压在被转印树脂层27上的状态向被转印树脂层27照射活性能量线21来使被转印树脂层27固化，如图5(c)所示，形成具有反转图案15c的透明树脂层31a。活性能量线21从模具29侧来照射，使被转印树脂层27的整个面固化。

凹凸图案5c具有与形成于第3凹凸区域11c的凹凸图案5相同的形状，反转图案15c具有与形成于第3反转图案区域17c的反转图案15相同的形状。

＜第二层＞

接着，如图6(a)所示，在透明树脂层31a上涂布光固化性树脂组合物来形成被转印树脂层33。

接着，如图6(a)～(b)所示，以将具有凹凸图案5b的模具35按压在被转印树脂层33上的状态下向被转印树脂层33照射活性能量线21来使被转印树脂层33固化，如图6(c)所示，形成具有反转图案15b，15c的透明树脂层31b。

凹凸图案5b具有与形成于第2凹凸区域11b的凹凸图案5相同的形状，反转图案15b具有与形成于第2反转图案区域17b的反转图案15相同的形状。

活性能量线21从透明基材23侧通过遮光图案25向被转印树脂层33照射，因此，被转印树脂层33中，只有没有覆盖遮光图案25的区域被固化。遮光图案25具有与第3反转图案区域17c相同的形状，因此如图6(c)所示，在第3反转图案区域17c中残留有反转图案15c，在其他的区域中，形成在高于第3反转图案区域17c的位置形成有反转图案15b的透明树脂层31b。

另外，也可以代替使用具有遮光图案25的透明基材23，而以将具有遮光图案25的其他的透明基材重叠于透明基材23的状态，通过遮光图案25来进行活性能量线21的照射。此时，可以形成不具有遮光图案25的模具13。

＜第三层＞

接着，如图7(a)所示，在透明树脂层31b上涂布光固化性树脂组合物来形成被转印树脂层37。

接着，如图7(a)～(b)所示，以将具有凹凸图案5a的模具39按压在被转印树脂层37上的状态下向被转印树脂层37照射活性能量线21来使被转印树脂层37固化，如图7(c)所示，形成具有反转图案15a，15b，15c的透明树脂层31。

凹凸图案5a具有与形成于第1凹凸区域11a的凹凸图案5相同的形状，反转图案15a具有与形成于第1反转图案区域17a的反转图案15相同的形状。

活性能量线21以将具有遮光图案43的其他的透明基材41重叠于透明基材23的状态，从透明基材41侧通过遮光图案43，25向被转印树脂层33照射，因此，被转印树脂层33中，只有没有覆盖遮光图案43，25的区域被固化。遮光图案43具有与第2反转图案区域17b相同的形状，因此如图7(c)所示，在第2以及第3反转图案区域17b，17c中，其余有反转图案15b，15c，在其他的区域中，形成在高于第2反转图案区域17b的位置形成有反转图案15a的透明树脂层31。形成有反转图案15a的区域成为第1反转图案区域17a。

通过以上的工序，完成模具13的制造。另外，反转图案15a～15c的凹凸形状可以相同，也可以不同。当反转图案15a～15c的凹凸形状相同时，通过使一个模具旋转，从而可以作为模具29、35、39来使用。

在所述实施方式中，针对具有三段结构的反转图案15的模具13的制造方法进行了说明，当想要增加反转图案15的段数时，与所述的第三层相同，重复如下的工序即可：形成被转印树脂层，转印所希望的反转图案，仅使所希望的区域固化。

【实施例】

1.偏振片的制造

通过在“3.模具的制造方法”中说明的方法来制作模具13。在第1～第3反转图案区域17a～17c中，使由相同的线与间隙形状构成的反转图案15相互偏移45度来形成。

使用所制作的模具13通过在“2.偏振片的制造方法”中说明的方法，通过UV纳米压印来制作转印品。图8(a)～(b)表示所得到的转印品的SEM图像。如图8(a)～(b)所示，确认线与间隙形状的合适的转印。在图8(a)的剖面图中，测定了线与间隙形状的周期、线宽度、以及形状高度，结果分别为117.0nm、33.5nm、142.9nm。

接着，对所得到的转印品的图案表面使用溅射装置来制得镍的薄膜(20nm)。

2.偏振片的功能观察

准备液晶显示器作为发出被直线偏振的偏振光的偏振光源。观察存在以及不存在偏振光源的情况下在该面内旋转时的外观图像。另外，从偏振片1的背面(不存在凹凸图案5的面)来照射偏振光。如果使偏振片1在面内旋转，则观察到第1～第3凹凸区域11a～11c的外观的变化。可以认为其原因是：根据因偏振片1的旋转而引起的各凹凸区域中的线栅图案的朝向的变化，各凹凸区域中的偏振光的透射性发生了变化。根据该结果可知，已经成功开发出了以同一面内的任意的位置和朝向配置偏振器的纳米压印用模具及由其转印品制作的偏振片。

符号说明

1：偏振片、3、23、41：透明基材、5：凹凸图案、7：透明树脂层、9：偏振层、11a～11c：第1～第3凹凸区域、13、29、35、39：模具、15：反转图案、17a～17c：第1～第3反转图案区域、19、27、33、37：被转印树脂层、21：活性能量线、25、43：遮光图案、31：透明树脂层。