JP2004185034A - 光学補償フィルムおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、フィルム１枚で視角特性を改善することのできる量産性に優れた光学補償フィルム、およびそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】 面配向パラメータとして定義される値が０．００６５以上となる高分子樹脂を溶液流延法により製膜した、液晶表示装置の視野角補償板として用いるための光学補償フィルムであって、該フィルムは、波長５５０ｎｍの光で測定した膜面内方向の屈折率をｎｘ（遅相軸）とｎｙ（進相軸）、それらに直交する方向である膜厚方向の屈折率をｎｚ、膜厚をｄ（ｎｍ）とした場合に、Ｒ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄおよびＫ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで表される光学特性が、０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）かつ−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）となる特性を有する光学補償フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、高分子樹脂を溶液流延法により製膜した液晶表示装置の視野角補償板として用いられる光学補償フィルムに関する。

近年、液晶表示素子は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持つため、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ、携帯型電子手帳等の表示装置に積極的に用いられている。液晶表示素子の原理は数多く提案されているが、現在普及している液晶表示素子のほとんどは、ねじれネマチック型の液晶を用いている。このような液晶を用いた表示方式は、複屈折モードと旋光モードの２つの方式に大別される。

複屈折モードであるスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）方式は急峻な電気光学特性を持つことにより、単純マトリックスで駆動できるため、比較的低価格で市場に供給されているが、かかる方式では偏光板を介して直線偏光とした入射光が液晶セルによる複屈折で楕円偏光となり、それを偏光板を介して見た場合にはデイスプレイが着色して見えるといった問題がある。そのため、液晶セル透過後の楕円偏光を直線に戻して着色を防止すべく、液晶セルと偏光板の間に延伸フィルム等からなる位相差板を介在させるＦ−ＳＴＮ方式が提案されている。

一方、旋光モードであるツイストネマチック（ＴＮ）方式は９０゜のねじれネマチック液晶からなり、応答速度が数十ミリ秒と速く、高いコントラスト比と良好な階調表示性を示すことから、薄膜トランジスター等のスイッチング素子を各画素ごとに配備した液晶表示素子として、液晶テレビ等の高精細、高速性が要求される用途で使用されている。

しかし、このようなスイッチング素子と組み合わせたＴＮ方式の液晶表示素子でも、見る方向によってはコントラスト比が変化するといった視角依存性を持つという難点があった。

ＴＮ方式の液晶表示素子の視角特性を改善する多くの方法が提案されている。例えば、特許文献１では、２枚の偏光板の間にＴＮ方式液晶セルと、光学軸が液晶セルの表示面に対して略垂直である光学異方素子を配置することにより、視角特性を改善する方法が提案されている。また、かかる光学異方素子に対し、より具体的に提案している例としては、非特許文献１の記載がある。ここでは２枚の偏光板の間にＴＮ方式液晶セルと、ポリカーボネートを材質とした一軸性位相差フィルムを、光学軸が直交するように２枚積層されたものを配置することにより、視角特性を改善する方法を提案している。面内の屈折率が厚み方向の屈折率より大きなフィルムを得る方法としては、特許文献２に示されるように、無機層状化合物を用いる方法が開示されている。

これら膜厚方向に光学軸を有する位相差板を用いて視角特性を改善する方式の特徴は、液晶セルに対して正面から入射した光に液晶セルが与える位相差と、斜め方向から入射した光に液晶セルが与える位相差とが、液晶セル中の液晶配向のため異なりこれが視角特性を決定する原因である点に注目し、位相差板により特に斜め方向から液晶セルに入射した光の位相差を補償するところにある。

一方、液晶セルの１つの画素を複数に分割し、視角特性を向上させる画素分割法も提案されている。１つの画素を複数に分割する方法としては、電界制御によるものや配向膜の工夫によるもの等各種提案されている。さらに、このような画素分割されたセルと光学補償フィルムを組み合わせてさらに表示品位を向上させる方法も提案されている。

以上、述べてきたように、９０゜ＴＮ方式の視角特性を光学補償板により改善するための光学特性については開示されているものの、現実にその光学補償フィルムの光学特性、量産性等を同時に満足するフィルムは得られていないのが現状であった。

特開平４−１６１９２８号公報 特開平６−８２７７９号公報 第１６回液晶討論会講演予稿集Ｐ２３６

前述の特許文献１では、かかる光学異方素子の材質や製造方法については詳細に言及していない。また、前述の非特許文献１記載の方法では、位相差フィルムを２枚使うことから、透過率をロスし、かつコストもかかるといった課題を有する。さらに、フィルムを２軸延伸することにより、膜平面方向には光学軸が存在しないが、膜厚方向には光学軸が存在するといったフィルムを得ることは、現状ではプロセス上困難であり、生産性に劣るといった課題を有する。また、特許文献２で開示されているような無機層状化合物をフィルム上に形成する方法では、コストがかかることが課題である。

さらに、高分子樹脂を適当な溶媒に溶かし、キャスト法により製膜して透明性、平滑性、光学的均一性に優れたフィルムを光学用途に応用することはすでに公知であるが、量産性に問題のあるような特殊なキャスト製膜条件を採用せずに、本発明の光学特性を有する光学補償フィルムを得ることは困難であった。

透明なフィルムを用いた場合、面内の屈折率だけならば、延伸により制御することは可能であり、さらに、膜厚方向の屈折率を大きくする方法についても開示されているが、９０゜ツイストネマチックモードの視野角改善用フィルムとして必要とされる光学的に負であり膜厚方向の屈折率を小さく制御する方法については、いまだ光学特性および量産性等の点で満足したものが無いのが現状であった。

このように従来の光学補償フィルムでは、旋光モードツイストネマチック型液晶表示装置において、フィルム１枚で視角特性改善用光学補償板として必要な特性を有するものを得ることが困難であった。すなわち測定光５５０ｎｍにおける光透過率が８０％以上、かつ、測定光５５０ｎｍで測定した膜面内方向の屈折率をｎｘ（遅相軸），ｎｙ（進相軸）、それらに直交する方向である膜厚方向の屈折率をｎｚ、膜厚をｄ（ｎｍ）とした場合、Ｒ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄおよびＫ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで表される光学特性が、０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）かつ−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）である光学補償フィルムを得ることが困難であった。

本発明はかかる課題を解決して、前記特性を有し、液晶表示装置において、フィルム１枚で視角特性を改善することのできる量産性に優れた光学補償フィルム、およびそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の光学補償フィルムは、面配向パラメータとして定義される値が０．００６５以上となる高分子樹脂を溶液流延法により製膜した、液晶表示装置の視野角補償板として用いるための光学補償フィルムであって、該フィルムは、波長５５０ｎｍの光で測定した膜面内方向の屈折率をｎｘ（遅相軸）とｎｙ（進相軸）、それらに直交する方向である膜厚方向の屈折率をｎｚ、膜厚をｄ（ｎｍ）とした場合に、Ｒ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄおよびＫ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで表される光学特性が、０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）かつ−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）となる特性を有する光学補償フィルムであることを特徴としている。

本発明は、旋光モードのツイストネマチック型液晶表示装置において用いられる、０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）かつ−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）の特性を有する視野角補償板として用いられる光学補償フィルムにおいて、特定された面配向パラメータを有する高分子樹脂を用いかつ溶液流延法により製膜されたフィルムを用いることにより、高品質でかつ生産性に優れた視野角補償板を提供することができるといった効果を有する。

さらにこうした本発明の光学補償フィルムを視野角補償板として用いた旋光モードツイストネマチック型の液晶表示装置において、従来複数の一軸延伸位相差フィルムを使用しても得ることが困難であった光学特性を、光学補償フィルムを１枚だけ使用することで得ることができるため、低コストの液晶表示装置を生産性良く得ることができる。

９０゜ツイストネマチックモードでは、偏光板配置により電圧非印加状態で光透過状態となるノーマリーホワイトモードと、電圧非印加状態で暗状態となるノーマリーブラックモードがある。液晶テレビやノートブックタイプのパーソナルコンピュータ等において用いられる薄膜トランジスター付９０゜ツイストネマチック型高精細液晶表示装置では、広視野角と高速応答性の観点から、液晶材料の複屈折率ΔｎＬＣとセルギャップｄ（μｍ）との積ΔｎＬＣ・ｄが、比較的小さい値において決定される。ノーマリーブラックモードは低電圧駆動が利点であるが、暗状態における着色やコントラストの低さから現状の表示装置ではあまり採用されておらず、現在の表示装置の多くはノーマリーホワイトモードである。前述した高品位が要求される９０゜ツイストネマチックセルのΔｎＬＣ・ｄは、ノーマリーホワイトモード、ノーマリーブラックモードで値が異なるが、前者では０．４μｍ、後者では０．４８μｍ近傍で決定される。これらは９０゜ツイストネマチックモードの画素分割法でもほぼ同様である。ΔｎＬＣには測定波長による分散があるが、通常人間の視感度の最も高い５５０ｎｍまたはその近傍の波長の光で測定した値を採用する場合が多い。

かかる光学補償フィルムの光学的異方性は三次元屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚで表現される。ここでｎｘ，ｎｙはそれぞれ面内方向の遅相軸、進相軸方向の屈折率とし、ｎｚは膜厚方向の屈折率とする。また、これらｎｘ，ｎｙ，ｎｚの屈折率を有する軸はそれぞれ直交し、ｎｘ，ｎｙはほぼフィルム面内方向と平行であるとする。フィルム製膜条件によって、ｎｘ，ｎｙ方向とフィルム面内方向が完全に平行とならない場合もあるが、ここではそのなす角は±１０゜以内であるとする。

三次元屈折率を用いると、本発明の光学補償フィルムの異方性を記述する上で重要なＲ（ｎｍ），Ｋ（ｎｍ）の値は、それぞれＲ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ、Ｋ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで表される。Ｒ値はフィルム面内垂直方位から入射した光で測定した一般にリタデーションと呼ばれる値であり、これにより面内の異方性が表現される。また、Ｋ値は膜厚方向の屈折率と、面内屈折率の平均との差であるので、面内方向に対する膜厚方向の異方性の大きさを表現することができる。

三次元屈折率はアッベ屈折率計等によっても直接求められるが、本発明で用いる値は、フィルムを光学的に三次元屈折率楕円体であると仮定して、レターデーションの入射角依存性から計算で求める方法を採用した。すなわち、上記の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚを用いると、

であるが、光学補償フィルムの平均屈折率ｎ＝（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３を他の方法で決定した後、入射角θにおけるリタデーションＲ（θ）を入射角を変えて測定し、式（１）と式（２）より屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを決定する。Δｎ（θ）は、入射角θにおけるみかけの複屈折率、ｄは膜厚（ｎｍ）である。

リタデーションの測定方法は数多く提案されている。本発明においては、正確にリタデーション値を求められる方法であれば、いかなる原理に基づくものであっても構わないが、正確に測定できるリタデーションの範囲は、測定方法によって異なっているのが現状であるので注意を要する。三次元屈折率は測定波長により異なるが、ここでは波長５５０ｎｍで測定した値を用いる。

本発明における光学補償フィルムの光学補償機構はＫとＲで効果が異なる。実際のフィルムはＲ，Ｋ値ともに０では無い値を有するので、この２つの効果を完全に分離することは困難な場合もあるが、ここでは２つの値による効果の違いを説明する。

Ｋ値の効果、特にＫ値が負の値を取るときの効果は、電圧印加状態において、液晶が電場に応答して立ち上がった状態で膜厚方向に屈折率が大きい光学的に正となった液晶セルに対して、膜厚方向の屈折率が面内方向の屈折率に対して小さい、光学的に２軸性かつ負である光学補償フィルムにより、特に斜め方向から入射した光に対して光学補償し視角特性を改善するものである。

また、本発明の光学補償フィルムを９０゜ツイストネマチックモード液晶表示装置に用いれば、Ｒ値と液晶セルおよび偏光板との貼り合わせ角度を最適化することにより、視角補償だけでなく駆動電圧も低下させることができる。これは、通常の９０゜ツイストネマチック液晶セルを用いたときのみならず、画素分割法セルとの組み合わせにおいても有効である。特にノーマリーホワイトモードにおいて、ある電圧では、膜厚方向に立ち上がらない液晶が存在することにより十分な黒レベルが得られないとき、それをＲ値によって光学的に補償することにより正面での黒レベルを改良、すなわち、駆動電圧を下げることが可能である。

本発明の光学補償フィルムの光学的異方性は、波長５５０ｎｍの光で測定した０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）かつ−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）であることが必要である。

前述したように、高品位な９０゜ツイストネマチックモード表示装置は、そのΔｎＬＣ・ｄが測定光５５０ｎｍでおよそ４００〜５００ｎｍに設定される。この値は電圧印加状態において液晶が完全に垂直方向に配向した場合においては、液晶セルのＫ値となるが、実際には完全に垂直配向しないので電圧印加状態のＫ値はこれよりも小さい値となる。通常、高品位な９０゜ＴＮモードでは階調表示も行うので、光学補償フィルムのＫ値の最適化は単純ではない。しかし、階調表示も考慮に入れて検討した結果、光学補償フィルムのＫ値範囲が、−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）の範囲であれば前述のΔｎＬＣ・ｄを有する液晶セルの視角特性を改善する効果の大きいことが判った。Ｋ値がこの範囲を逸脱すると補償効果は小さくなる。厳密に言うならば、ΔｎＬＣ・ｄの値により目的に応じて上記範囲内でＫ値を最適化することが好ましい。

一方、Ｒ値であるが、視野角補償だけを目的とするならば、Ｒ値はできるだけ小さい方が好ましい。具体的には０≦Ｒ＜２０（ｎｍ）であることが好ましい。２０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）であっても、偏光板の偏光軸または吸収軸と、光学補償フィルムの遅相軸をできるだけ平行になるように設置すれば、正面コントラストの低下等の問題は防ぐことができる。もちろん、０≦Ｒ＜２０（ｎｍ）であってもできるだけ偏光板の偏光軸または吸収軸と光学補償フィルムの遅相軸は平行である方が好ましい。Ｒ≧８０（ｎｍ）の場合にはこの貼り合わせ角度がわずかにずれた場合でも、貼り合わせ角度によっては正面コントラスト低下等の問題が生じるため生産性において好ましくない。

また、特にノーマリーホワイトモードにおいて、視角補償だけでなく、正面の黒レベル改善による駆動電圧の低下効果と視角特性改善を目的とする場合には、２０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）の範囲にＲがあることが好ましい。この範囲以下では補償効果は小さく、これ以上の値は必要がない。これは画素分割法でもノーマリーホワイトであれば同様である。ただしこの場合には偏光板、液晶セルのラビング方向との貼り合わせ角度が重要であり、Ｒ値が上記範囲であっても最適化されなくては駆動電圧低下効果は得られず、むしろコントラスト等の低下を引き起こす場合もある。Ｒ値が上記範囲にあれば、貼り合わせ角度の最適化による駆動電圧低下効果は得られる。

また、以上の三次元屈折率はすべて波長５５０ｎｍの光で測定した値について述べてきたが、本用途に用いられるような透明性の高い樹脂でも、三次元屈折率の波長分散はあるものの、複屈折モードで問題となる液晶材料と位相差板の複屈折率波長分散性のマッチングについてはそれほど問題とならない。すなわち、本用途では人間の視感度が最も高い５５０ｎｍで、三次元屈折率および貼り合わせ角度等を最適化しておけばよく、樹脂の三次元屈折率波長分散による影響は小さい。より具体的には、４５０，５５０ｎｍで測定したＫ，Ｒ値をそれぞれＫ（４５０ｎｍ），Ｋ（５５０ｎｍ），Ｒ（４５０ｎｍ），Ｒ（５５０ｎｍ）とした場合、０．９０＜Ｋ（４５０ｎｍ）／Ｋ（５５０ｎｍ）＜１．２５、０．９０＜Ｒ（４５０ｎｍ）／Ｒ（５５０ｎｍ）＜１．２５であることが好ましく、より好ましくは０．９５＜Ｋ（４５０ｎｍ）／Ｋ（５５０ｎｍ）＜１．１０、０．９５＜Ｒ（４５０ｎｍ）／Ｒ（５５０ｎｍ）＜１．１０である。

また、偏光板には偏光度の入射角度依存性があるが、これを補償するため、位相差フィルムを偏光板に貼り合わせ、偏光特性の入射角度依存性を補償するという技術が開示されている。このような偏光板の偏光度入射角度依存性を補償した位相差フィルムを偏光板に貼り合わせた状態の偏光板を、本発明の光学補償フィルムを用いた液晶表示装置で偏光板として使用しても良い。

さらに、本発明の光学補償フィルムは透明でなくてはならない。ヘーズは１％以下であることが必要で好ましくは０．６％以下である。また、透過率は５５０ｎｍの測定光で８０％以上であることが必要であり、４００〜７００ｎｍの範囲で透過率８０％以上であることが好ましい。人間の目で観察して着色のないフィルムを使うことが好ましい。

また、フィルムの膜厚は５０μｍから１８０μｍの範囲で設定され、厚みムラは光学的不均一性の原因の１つであるから±５％以内であることが好ましく、より好ましくは±３％以内である。

これら上記特性を満足する光学補償フィルムを作るためには、樹脂および製膜法の選択が重要である。本発明の光学補償フィルムは光学特性の均一性の点で、溶液流延法により製造される。透明フィルムを製膜する方法としてはその他に溶融押し出し法等が公知の技術として知られているが、光学的均一性、異物混入、ゲル状物質の発生等の問題のため好ましい方法ではない。

溶液流延法は、溶媒に樹脂を溶解しダイから平面基板上に流延し、乾燥させることによって製膜する方法であり、溶媒に可溶であればほとんどの樹脂をフィルム化することができる。本発明者らがこの製膜条件と樹脂の種類について鋭意検討したところ、製膜条件によっても前述のＫ，Ｒ値はある程度変化するが、特に今回の発明のような負のＫ値をもちその絶対値が比較的大きいものを量産性良く得るためには、樹脂の選択が非常に重要であることが判った。さらに言うならば、膜厚方向の屈折率ｎｚを面内方向の屈折率ｎｘ，ｎｙに近づけるというＫ値を大きくすることは、熱による配向緩和等製膜条件を工夫することにより可能であるが、ｎｚを小さくしてｎｘ，ｎｙとの差を大きくすることは溶液流延製膜方法の最適化だけでは困難であるが、樹脂の選択により容易に制御できることが判った。

本発明において樹脂の選択は面配向パラメータＺにより決定される。すなわちＺ≧０．００６５であることが必要である。このＺの決定法の一例を以下に示す。こうした方法を用いれば溶液流延法における樹脂の面配向し易さを表現可能で、目的のＫ値を得るためには樹脂の選択が重要な因子であり、Ｚを用いて樹脂の選択を行うことができる。
１． 溶媒をメチレンクロライドとし、樹脂を溶解させ濃度４．０ｇ／ｄｌ（グラム／デシリットル）の溶液を作成する。
２． １．の溶液をスピンコート法にてガラス基板上に流延させ樹脂薄膜を形成させる。スピンコート条件は温度２０℃でガラス基板上に０．５ｇ滴下後、４０００ｒｐｍで３０秒間回転させた後、３秒間の減速期間を設け停止させる。ガラス基板は良く洗浄したものを用い、そのリタデーションはガラス基板の垂直入射角度を０゜として、０゜から斜め入射５０゜までの範囲で０．１ｎｍ未満のものを用いる。測定波長は５５０ｎｍの光とする。
３． ２．のガラス基板上樹脂薄膜の膜厚ｄ（ｎｍ）を測定する。測定する点は次の４．でリタデーション測定する光のスポット径内の異なる点を３点測定し平均値を採用するものとする。
４． ガラス基板に垂直な方位を０゜とし、ガラス基板面内で直交するｘ，ｙ軸を任意に設定し、ｘ，ｙ軸を含みガラス基板と直交する平面内において、５０゜の斜め入射の際のリタデーション（ｎｍ）を測定し、それぞれの値をＲｘ（５０゜），Ｒｙ（５０゜）とする。測定光の波長は５５０ｎｍとする。
５． ３，４で測定した値を用い、面配向パラメータＺを、Ｚ＝｜（Ｒｘ（５０゜）＋Ｒｙ（５０゜））｜／（２ｄ）と定義する。

こうして定義された面配向パラメータＺを用いれば、樹脂固有の膜厚方向の配向のし易さ、すなわちｎｚの小さくなり易さ（本発明の光学補償フィルムにおいては前述したとおり、ｎｘ，ｎｙに比べて、ｎｚが小さい方が好ましい）を表現することができる。この方法を用いれば溶液流延法における樹脂の面配向し易さを表現可能で、目的のＫ値を得るためには樹脂の選択が重要な因子であり、Ｚを用いて樹脂の選択を行うことができる。

なおここで測定法は、樹脂薄膜の膜厚が１００〜６００ｎｍ程度、Ｒ（５０゜）が１〜５ｎｍ程度であるので、この程度の値を精度良く測定できることが必要である。膜厚測定法としては触針式表面形状測定法や光学的な手法、位相差測定法としては消光位置検出法であるセナルモン法や偏光変調法が好ましい。本発明での樹脂薄膜の膜厚測定は触針式表面形状測定装置であるテンコール・インスツルメント・ジャパン社製の商品名「ａｌｐｈａ−ｓｔｅｐ２００」、および位相差測定には偏光変調法を測定原理とする日本分光社製の商品名「Ｍ−１５０」を用いた。

なお、位相差測定の際のスポット径は垂直入射の状態で、ガラス基板上において直径７ｍｍ以下となることが好ましい。ガラス基板の位相差は樹脂薄膜の位相差とともに測定されてしまうため、上記条件を満足することが必要であり、できるだけ小さいことが好ましい。

本発明における光学補償フィルムを製膜するための溶液流延法の製膜条件としては、溶液をキャステイングドラムまたはキャステイングベルト等の支持体上に流延し、溶媒含有量が少なくとも２０重量％以下になるまで支持体上にてフィルムを乾燥させる工程１と、次に溶媒を含んだフィルムを剥離し、テンター式乾燥機等フィルムを支持体から剥がして搬送しながら乾燥させる工程２からなる溶液流延法において、工程１における雰囲気温度Ｔ１（℃）は１５≦Ｔ１≦５０の間で乾燥を行い、工程２においては、溶媒を含むことによる見かけの樹脂のガラス転移温度をＴｇ’（℃）とした場合、乾燥温度を溶媒含有量が５重量％以上までは（Ｔｇ’−５０）≦Ｔ２≦（Ｔｇ’＋５０）の温度範囲で、また、溶媒含有量が５重量％未満では（Ｔｇ’−５０）≦Ｔ３≦（Ｔｇ’＋２０）の温度範囲でそのＴｇ’の推移に合わせて連続的または逐次的に昇温して乾燥させることが必要である。溶液濃度は用いる樹脂により粘度が異なるので、その都度変更しなくてはならないが、濃度は３重量％から３０重量％の間で設定される。また、必要とするＲ値によっても異なるが、乾燥工程において生じるフィルムにかかる張力は０．５〜５ｋｇ／平方ｃｍの範囲であることが好ましい。

フィルム中に残留する溶媒量は１重量％以下であることが必要であり、より好ましくは０．５重量％以下である。上記製膜法における乾燥時間は最終的なフィルム残留溶媒量により決定される。残留溶媒量の測定法は乾燥重量法や核磁気共鳴スペクトル法等により決定される。

溶媒は特に限定しないが、メチレンクロライド、ジオキソラン等樹脂を溶解させ製膜性に問題がないならば利用できる。

必要とされるＲ，Ｋ値を得るためには、これらの範囲内において条件はより細かく設定されるが、本目的のＫ値を得るためには、面配向パラメータＺ≧０．００６５である樹脂を用いる必要がある。本発明で規定される面配向パラメータＺとフィルムのＫ値とは相関がある。

延伸工程を伴わない通常の溶液流延法においては、支持体上に溶液が流延され溶媒が蒸発する比較的早い段階ではＫ値が負に大きく、乾燥工程において配向緩和によりｎｚがｎｘ，ｎｙに近づく。従って面配向パラメータが上記条件を満足しない場合には−３００ｎｍ＜Ｋ＜−１４０ｎｍを得ることが困難となる。面配向パラメータが大きいほどＫ値は負でその絶対値は大きくなる傾向にあるが、Ｋ値が−３００ｎｍより小さくなってしまう場合には製膜工程において上記範囲内で乾燥温度を高く設定し、配向を緩和させることにより制御可能である。面配向パラメータが０．００６５よりも小さい領域では、Ｋ値を上記範囲で得ることは上記流延製膜法の条件下では困難であり、生産性に劣る特殊な条件や延伸工程を加える等の必要性が生じてしまう。

面配向パラメータＺは樹脂の骨格と分子量に大きく影響される。同じ分子骨格であれば分子量の高い方が、Ｚの大きい傾向にある。また、多くの樹脂について検討した結果、ポリアリレート骨格を有するものが、比較的大きなＺ値を取ることが判った。以下の構造式（１）〜（７）に本発明の光学補償フィルムにおいて好ましい樹脂骨格を示すが、構造はこれらに限定されない。これらは単独の重合体でも共重合体またはブレンドでもよい。以下の構造においても分子量が大きい方が好ましいが、分子量が大きくなりすぎると製膜性等に問題が生じる場合もあるので、製膜性についても勘案する必要がある。構造式（１）ではポリスチレン換算で分子量４．５万以上１０万以下が好ましい。構造式（２），（３）ではポリスチレン換算で分子量２万以上が好ましい。また、耐熱性の観点から、光学補償フィルムのガラス転移点温度は１３０℃以上であることが好ましい。

［実施例１］
構造式（１）の繰り返し構造を有し、ポリスチレン換算分子量が６７０００のポリカーボネート樹脂をメチレンクロライドに溶かして１５重量％溶液を作成し、キャステイングベルトの支持体上にダイより流延し、溶媒含有量が少なくとも１８重量％以下になるまで支持体上にてフィルムを乾燥させる工程１と、次に溶媒を含んだフィルムを剥離し、テンター式乾燥機によりフィルムを搬送しながら乾燥させる工程２からなる溶液流延法において、工程１における雰囲気温度Ｔ１（℃）は１８≦Ｔ１≦３５の間で乾燥を行い、工程２においては、溶媒を含むことによる見かけの樹脂のガラス転移温度をＴｇ’（℃）とした場合、乾燥温度を溶媒含有量が５重量％以上までは（Ｔｇ’−１０）≦Ｔ２≦（Ｔｇ’＋２０）の温度範囲で、また、溶媒含有量が５重量％未満では（Ｔｇ’−２０）≦Ｔ３≦（Ｔｇ’＋２０）の温度範囲でそのＴｇ’の推移に合わせて連続的または逐次的に昇温して乾燥させた。得られたフィルムの特性はＫ＝−１５０ｎｍ，Ｒ＝５０ｎｍであった。Ｒ，Ｋ値の決定に際し、位相差測定には日本分光社製の商品名「Ｍ−１５０」を、平均屈折率の測定はアタゴ社製のアッベ屈折率計商品名「２Ｔ」を用いた。また、ヘーズは０．３％、残留溶媒量は乾燥重量法で０．３重量％、膜厚は電子マイクロメータを用いて８５μｍであった。一方、この樹脂を用いて前記した方法で面配向パラメータを測定したところＺ＝０．００６８であった。

［実施例２］
構造式（２）の繰り返し構造を有し、ポリスチレン換算分子量が２２０００のポリアリレート樹脂をメチレンクロライドに溶かして１９重量％溶液を作成し、実施例１と同様の条件で溶液流延法によりフィルムを製膜した。実施例１と同様に測定した結果、得られたフィルムの特性はＫ＝−２５０ｎｍ，Ｒ＝２０ｎｍであった。また、ヘーズは０．３％，残留溶媒量は乾燥重量法で０．３重量％、膜厚は電子マイクロメータを用いて９０μｍであった。一方、面配向パラメータをこの樹脂を用いて測定したところＺ＝０．００９９であった。

［実施例３］
構造式（３）で、ｍ：ｎ＝３７：６３（モル％）の繰り返し構造を有し、ポリスチレン換算分子量が２７０００のポリアリレート、ポリカーボネート共重合樹脂をメチレンクロライドに溶かして２０重量％溶液を作成し、実施例１と同様の条件で溶液流延法によりフィルムを製膜した。実施例１と同様に測定した結果、得られたフィルムの特性はＫ＝−１９０ｎｍ，Ｒ＝８ｎｍであった。また、ヘーズは０．３％，残留溶媒量は乾燥重量法で０．３重量％、膜厚は電子マイクロメータを用いて９２μｍであった。一方、面配向パラメータをこの樹脂を用いて測定したところＺ＝０．００７４であった。

［比較例１］
ポリスチレン換算分子量が２００００のトリアセチルセルロース樹脂をメチレンクロライドに溶かして１０重量％溶液を作成し、実施例１と同様の条件で溶液流延法によりフィルムを製膜した。実施例１と同様に測定した結果、得られたフィルムの特性はＫ＝−４０ｎｍ，Ｒ＝５ｎｍであり、本発明の目的を満足するものが得られなかった。また、ヘーズは０．３％，残留溶媒量は乾燥重量法で０．４重量％、膜厚は電子マイクロメータを用いて８９μｍであった。一方、面配向パラメータをこの樹脂を用いて測定したところＺ＝０．００１４であった。

［実施例４］
液晶材料にはカイラル剤を少量ドープしたメルク社製の商品名「ＺＬＩ４７９２」を用い、セルギャップ４．８μｍ、プレチルト角２゜、ツイスト角９０゜の条件で液晶セルを作成し、偏光板をノーマリーホワイトモードとなるように設置し、液晶表示装置を作成した。観測側の反対側にはバックライトを配置し、透過にて評価したところ、正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は４．６Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ１０゜、１０゜、２５゜、２５゜であった。

次に実施例２で製膜した光学補償フィルムを、フィルムの遅相軸と液晶セルの観測側のラビング方向に合わせて、観測側偏光板と液晶セルとの間に配置し同様に評価した。正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は４．６Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ１０゜、１０゜、４０゜、４０゜であった。また、特に光学補償フィルムを用いたことによる色調の変化については問題ではなかった。

［実施例５］
実施例１で製膜した光学補償フィルムを用いる以外は実施例４と同様に、光学補償フィルムの効果を視野角の評価により行った。正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は４．６Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ１０゜、１０゜、３０゜、３０゜であった。また、特に光学補償フィルムを用いたことによる色調の変化については問題ではなかった。

［比較例２］
比較例１で製膜した光学補償フィルムを用いる以外は実施例４と同様に、光学補償フィルムの効果を視野角の評価により行った。正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は４．６Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ１０゜、１０゜、２５゜、２５゜であり、光学補償フィルムによる効果は確認されなかった。

［実施例６］
実施例４で作成した液晶セルを用い、バックライト側偏光板偏光軸、バックライト側液晶セルラビング方向をそれぞれ４５゜、観測側偏光板偏光軸、観測側液晶セルラビング方向をそれぞれ１３５゜として貼り合わせ、実施例１で製膜した光学補償フィルムを観測側偏光板と液晶セルの間に、光学補償フィルムの遅相軸が１５０゜となるように貼り合わせ、ノーマリーホワイト液晶表示装置を作成し、実施例４と同様に評価を行った。正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は３．８Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ１０゜、１０゜、３０゜、３０゜であった。低駆動電圧化と視野角補償効果を確認した。また、特に光学補償フィルムを用いたことによる色調の変化については問題ではなかった。

［実施例７］
バックライト側基板における配向膜のラビング方向をそれぞれ４５゜、２２５゜、観測側基板の配向膜のラビング方向をそれぞれ１３５゜、３１５゜と１つの画素を２つに分割し、貼り合わせ方法は、バックライト側基板のラビング方向４５゜と観測側の配向膜のラビング方向１３５゜を、また同様に２２５゜と３１５゜を合わせるよう貼り合わされる画素配向分割セルを作成した。液晶材料は実施例４と同様のものを用いた。ツイスト角は９０゜、プレチルト角は３゜とした。バックライト側偏光板偏光軸は４５゜、観測側偏光板偏光軸は１３５゜で貼り合わせたノーマリーホワイト液晶表示装置を作成し、実施例４と同様に評価した。正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は５Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ３０゜、３０゜、４０゜、４０゜であった。

また、この液晶表示装置の観測側偏光板と液晶セルの間に、実施例４で製膜した光学補償フィルムを、遅相軸が１５０゜となるように貼り合わせ実施例４と同様の方法で評価した。正面でのルミナンスによるコントラストが５０以上を得るために必要な電圧は４．５Ｖ以上であった。また、８階調表示を行い、階調反転、黒潰れ、白抜け等が比較的少なく、コントラストが１０以上の視野角範囲を測定したところ、上下左右方向でそれぞれ３０゜、３０゜、４５゜、４５゜であった。画素配向分割セルにおいても低駆動電圧化と視野角補償効果を確認した。また、特に光学補償フィルムを用いたことによる色調の変化については問題ではなかった。

本発明の光学補償フィルムは、視野角補償板として例えば旋光モードツイストネマチック型の液晶表示装置に有用である。

Claims (2)

1. 面配向パラメータとして定義される値が０．００６５以上となる高分子樹脂を溶液流延法により製膜した、液晶表示装置の視野角補償板として用いるための光学補償フィルムであって、該フィルムは、波長５５０ｎｍの光で測定した膜面内方向の屈折率をｎｘ（遅相軸）とｎｙ（進相軸）、それらに直交する方向である膜厚方向の屈折率をｎｚ、膜厚をｄ（ｎｍ）とした場合に、Ｒ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄおよびＫ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで表される光学特性が、０≦Ｒ＜８０（ｎｍ）かつ−３００＜Ｋ＜−１４０（ｎｍ）となる特性を有する光学補償フィルム。
2. 請求項１記載の光学補償フィルムを、視野角補償板として具備することを特徴とする液晶表示装置。