JP2001215332A - 位相差フィルム及びその連続製造法 - Google Patents

位相差フィルム及びその連続製造法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相差が80nm以下の位相差フィルム及びそ
れを配向角のバラツキ少なく安定に効率よく製造できる
方法の開発。 【解決手段】 ノルボルネン系ポリマーフィルムからな
り、面内の屈折率をnx、ny、厚さ方向の屈折率をnz
としたとき、nx≧ny>nzであり、その任意な二方向
の屈折率差とフィルム厚との積が80nm以下であると共
に、式:(nx−nz)/(nx−ny)で定義されるNz
が1〜4である位相差フィルム及びノルボルネン系ポリ
マーからなる長尺フィルムをそのポリマーのガラス転移
温度よりも30℃以上高い温度で幅方向に1.1〜3倍
の倍率にて一軸延伸する位相差フィルムの連続製造法。 【効果】 低位相差で耐熱性にも優れ、液晶セルの視角
による表示特性の変化を高度に補償できる位相差フィル
ムが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、低位相差で配向角のバラ
ツキが少なく、液晶セルの光学補償による視角特性の改
善などに好適な位相差フィルム及びその連続製造法に関
する。
【0002】
【発明の背景】TN型液晶セル等の複屈折性による位相
差を補償するために低位相差、就中80nm以下の位相差
を示す位相差フィルムが求められている。従来、位相差
が約80〜200nmの正の遅延素子としてポリカーボネ
ートやポリビニルアルコールからなる延伸フィルムが提
案されているが(特開平7−171177号公報、特開
平7−199176号公報)、80nm以下の位相差の達
成は困難とされている。
【0003】ちなみに周速差のあるニップロールの二対
を用いた縦延伸法、周速差のある数本のロールを用いた
多段縦延伸法、テンターを用いた横延伸法等の種々の方
法を適用して小さい延伸倍率による微延伸にて低位相差
化を試みても僅かな応力で高度に配向して80nm超の位
相差となる。また微延伸ではボーイング現象にてフィル
ム幅方向での配向角が大きくバラツキやすい難点もあ
る。配向角、すなわち面内最大屈折率方向と延伸方向が
なす角のバラツキは、液晶表示のコントラストを低下さ
せる原因となる。
【0004】
【発明の技術的課題】本発明は、位相差が80nm以下の
位相差フィルム及びそれを配向角のバラツキ少なく安定
に効率よく製造できる方法の開発を課題とする。
【0005】
【課題の解決手段】本発明は、ノルボルネン系ポリマー
フィルムからなり、面内の屈折率をnx、ny、厚さ方向
の屈折率をnzとしたとき、nx≧ny>nzであり、その
任意な二方向の屈折率差とフィルム厚との積が80nm以
下であると共に、式:(nx−nz)/(nx−ny)で定
義されるNzが1〜4であることを特徴とする位相差フ
ィルム、及びノルボルネン系ポリマーからなる長尺フィ
ルムをそのポリマーのガラス転移温度よりも30℃以上
高い温度で幅方向に1.1〜3倍の倍率にて一軸延伸す
ることを特徴とする位相差フィルムの連続製造法を提供
するものである。
【0006】
【発明の効果】本発明によれば、ノルボルネン系ポリマ
ーフィルムを用いたことにより位相差が80nm以下で耐
熱性にも優れる位相差フィルムを得ることができ、また
1〜4のNz特性にて液晶セルの複屈折に基づく視角に
よる表示特性の変化を高度に補償でき、広い視角範囲で
コントラスト等の視認性に優れる液晶表示装置を形成で
きる位相差フィルムを得ることができる。さらに本発明
方法によれば高温による延伸処理にてその冷却過程で配
向角のバラツキが緩和され、延伸処理後に再加熱してそ
の延伸倍率を緩和し配向角を再調整する必要なく配向角
のバラツキの少ない位相差フィルムを安定に効率よく製
造することができる。
【0007】
【発明の実施形態】本発明による位相差フィルムは、ノ
ルボルネン系ポリマーフィルムからなり、面内の屈折率
をnx、ny、厚さ方向の屈折率をnzとしたとき、nx≧
ny>nzであり、その任意な二方向の屈折率差とフィル
ム厚との積が80nm以下であると共に、式:(nx−n
z)/(nx−ny)で定義されるNzが1〜4であるも
のからなり、その製造は例えばノルボルネン系ポリマー
からなるフィルムをそのポリマーのガラス転移温度より
も30℃以上高い温度で一方向に1.1〜3倍の倍率に
て一軸延伸する方法などにより行うことができる。
【0008】フィルムを形成するノルボルネン系ポリマ
ーについては、特に限定はなく市販物等の適宜なものを
単独で、又は2種以上を混合して用いうる。ノルボルネ
ン系ポリマーからなるフィルムの使用により通例、ポリ
カーボネートの約1/10程度の光弾性係数による低い
配向性に基づき位相差を容易に制御できて80nm以下の
低位相差を達成でき、耐熱性にも優れている。
【0009】ノルボルネン系ポリマーからなるフィルム
は、例えば流延法等のキャスティング法や、押出法など
の適宜な方式で形成することができる。厚さムラや配向
歪ムラ等の少ないフィルムを得る点よりはキャスティン
グ法等の溶液製膜法によるフィルム形成が好ましい。ま
た透明性に優れ、殊に光透過率が75%以上、就中80
%以上、特に85%以上のフィルムであることが好まし
い。フィルム厚は、目的とする位相差などにより適宜に
決定しうるが、一般には5〜500μm、就中10〜4
00μm、特に20〜300μmの厚さとされる。なお位
相差は、屈折率差(△n)とフィルム厚(d)との積
(△n・d)として求められる。
【0010】位相差フィルムは、ノルボルネン系ポリマ
ーフィルムを一方向に一軸延伸することにより製造で
き、その製造は単品フィルムを用いたバッチ方式であっ
てもよいし、長尺フィルムを用いた連続製造方式などで
あってもよい。位相差フィルムの製造効率等の点よりは
長尺フィルムを用いた連続製造法が好ましい。長尺フィ
ルムを用いた位相差フィルムの連続製造は、例えば長尺
フィルムを連続搬送しつつ、そのフィルムの一部を加熱
しその加熱部分においてテンター等を介し幅方向に一軸
延伸する方法などにより行うことができる。
【0011】位相差フィルムは、面内の屈折率をnx、
ny、厚さ方向の屈折率をnzとしたとき、nx≧ny>n
z、その任意な二方向の屈折率差すなわちnx−ny(△
nxy)、ny−nz(△nyz)及びnx−nz(△nxz)と
フィルム厚(d)との積(△n・d)が80nm以下、並
びに式:(nx−nz)/(nx−ny)にて定義されるN
zが1〜4を満足するものであるが、前記の製造方法に
おいてかかる特性は、ノルボルネン系ポリマーフィルム
の延伸倍率を1.1〜3倍、就中2.5倍以下、特に
1.2〜2倍に制御することにより与えるができる。
【0012】また延伸処理の際におけるフィルムの加熱
温度は、ノルボルネン系ポリマーのガラス転移温度近傍
であってもよいが、配向角のバラツキを抑制する点より
はガラス転移温度よりも30℃以上高い温度、就中32
〜60℃高い温度とすることが好ましい。これにより高
温下での延伸処理にてその冷却過程で配向角のバラツキ
が緩和されそのバラツキの少ない位相差フィルムを安定
に製造することができる。
【0013】本発明による位相差フィルムは、各種の用
途に好ましく用いうる。就中、上記した屈折率関係や低
位相差やNz特性を示すことよりTNモードのTFT型
液晶表示装置における視野角によるコントラストの低下
や表示色の変化の補償などに有利に用いうる。その補償
効果の点より好ましい位相差フィルムは、上記した任意
な二方向の屈折率の組合せによる位相差(△n・d)が
70nm以下、就中60nm以下、特に55nm以下であり、
Nzが1.1〜3のものである。また面内の最大屈折率
方向が一方向を基準に±5度、就中±3度の範囲にある
位相差フィルム、特に配向角のバラツキが±5度、就中
±3度の範囲にある位相差フィルムが好ましい。
【0014】液晶表示装置等への適用に際して位相差フ
ィルムは、単層物や同種又は異種の積層物などとして用
いることができる。位相差フィルムの積層は、補償効果
の向上等を目的としその場合、本発明によるものとそれ
以外の位相差層との積層物とすることもできる。補償効
果の点より好ましく用いうる積層物は、本発明による位
相差フィルムとnx>ny>nzを満足する位相差層
(A)と、nx≧ny>nzを満足しその光学軸が層平面
の法線方向に対し傾斜する位相差層(B)とをそれぞれ
少なくとも1層含む状態に積層したものである。
【0015】前記のnx>ny>nzを満足する位相差層
(A)、すなわち面内に屈折率異方性を有して(nx>
ny)、その面内の屈折率よりも厚さ方向の屈折率が小
さい(ny>nz)特性を示す位相差層(A)は、例えば
各種の透明ポリマーからなるフィルムやそのフィルムを
一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理して高分子を配向
させてなる延伸フィルムなどとして得ることができ、就
中、光透過率に優れて配向ムラや位相差ムラの少ないも
のが好ましい。
【0016】ちなみに前記位相差層(A)を形成するポ
リマーの例としては、ポリカーボネートやポリアリレー
ト、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタ
レート、ポリスルホンやポリオレフィン、アクリル系ポ
リマーやスチレン系ポリマー、セルロース系ポリマーな
どがあげられる。補償効果の点より好ましい位相差層
(A)は、△nxy・dが5〜50nmであり、式:{(n
x+ny)/2−nz}dで定義されるRthが30〜10
0nmである複屈折特性を示すものである。
【0017】一方、nx≧ny>nz(負の屈折率異方
性)を満足し、かつその光学軸が層平面の法線方向に対
し傾斜する位相差層(B)は、例えば熱可塑性ポリマー
からなるフィルムを周速の異なるロールで圧延処理する
方式、液晶ポリマーを電場や磁場等の印加下に、あるい
は配向膜等を介して配向させる方式などの適宜な方式に
より分子が層面に対し傾斜配向したものとして得ること
ができ、ディスコチィク液晶を傾斜配向させた市販物
(富士写真フィルム社製、ワイドビューフィルム)など
もある。
【0018】前記の位相差層(B)が負の屈折率異方性
と光学軸の傾斜配向性を示すことで、TN液晶の補償を
効率よく行うことができる。すなわち負の屈折率異方性
のみを満足する位相差層では、その法線方向を基準(入
射角0度)として単色光の入射角を基準から面内の最大
屈折率方向に傾けるとその△nxy・dは、0度入射の場
合を最大値としてそれを中心に対称形をなし、入射角を
面内最大屈折率方位に直交する方向に傾けたときの△n
xy・dは、0度入射の場合を最小値としてそれを中心に
対称形をなし、補償効果に不足する。
【0019】前記に対し光学軸が法線より傾斜する特性
を付加することで、0度入射のときに△nxy・dが最大
値及び最小値となることを回避できて補償効果の向上を
図ることができる。なお負の屈折率異方性の傾斜タイプ
がハイブリッド配向をなす場合には△nxy・dの最小値
は0とならないが、チルト配向をなす場合には△nxy・
dの最小値が0となるときもある。
【0020】位相差フィルム等の積層には粘着剤等の適
宜な接着剤を用いることができ、特にアクリル系粘着層
が好ましく用いうる。また位相差フィルムや上記積層物
の実用に際しては、例えば位相差フィルム等の片面又は
両面に粘着層を設けたものや、その粘着層を介して偏光
板又は等方性の透明な樹脂層やガラス層等からなる保護
層を接着積層したものなどの適宜な形態のものとして用
いることもできる。
【0021】前記した偏光板等との積層は、液晶表示装
置等の製造過程で順次別個に積層する方式にても行いう
るが、予め積層することにより品質の安定性や積層作業
性等に優れて液晶表示装置の製造効率を向上させうる利
点などがある。なお偏光板としては、ポリビニルアルコ
ール等の親水性高分子からなるフィルムをヨウ素や二色
性染料等で染色して延伸処理した偏光フィルムやその片
側又は両側に透明保護層を接着したものなどの適宜なも
のを用いうる。偏光板のセル側の透明保護層は、上記し
た位相差層(A)を兼ねてもよい。また偏光板のセル側
とは反対側の透明保護層は、防眩処理や反射防止処理な
どが施されたものであってもよい。
【0022】
【実施例】実施例1 厚さ100μmの長尺ノルボルネン系ポリマーフィルム
(JSR社製、アートン、ガラス転移温度171℃)を
テンターにて210℃で幅方向を2倍に延伸処理して位
相差フィルムを連続して得た。
【0023】比較例 厚さ80μmの長尺ポリカーボネートフィルム(鐘淵化
学社製、ガラス転移温度155℃)をテンターにて19
0℃で幅方向を2倍に延伸処理して位相差フィルムを連
続して得た。
【0024】評価試験 実施例、比較例で得た位相差フィルムについて自動複屈
折計(王子計測機器社製、KOBRA−21ADH)に
て屈折率及び位相差を調べ、Nzを算出した。その結果
を次表に示した。なおいずれの位相差フィルムもnx>
ny>nzの特性を示した。 位相差(nm) Nz △nxy・d △nyz・d △nxz・d 実施例1 20 12 32 1.6 比 較 例 90 54 144 1.6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA06 BB48 BC03 BC22 2H091 FA11X FA11Z FB02 FC08 FC22 KA02 LA19 4F210 AA12 AG01 AH73 AR06 QA02 QC01 QC03 QD13 QG01 QG18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノルボルネン系ポリマーフィルムからな
    り、面内の屈折率をnx、ny、厚さ方向の屈折率をnz
    としたとき、nx≧ny>nzであり、その任意な二方向
    の屈折率差とフィルム厚との積が80nm以下であると共
    に、式:(nx−nz)/(nx−ny)で定義されるNz
    が1〜4であることを特徴とする位相差フィルム。
  2. 【請求項2】 請求項1において、面内の最大屈折率方
    向が一方向を基準に±5度の範囲にある位相差フィル
    ム。
  3. 【請求項3】 ノルボルネン系ポリマーからなる長尺フ
    ィルムをそのポリマーのガラス転移温度よりも30℃以
    上高い温度で幅方向に1.1〜3倍の倍率にて一軸延伸
    することを特徴とする位相差フィルムの連続製造法。
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