JP2007079538A - 光学補償フィルムの作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】費用効率がよく、処理が簡単な作成方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、コーティングによってフッ素を含まないビフェニル環構造のＰＩ光学補償ネガティブＣプレートを得るための、従来技術における複雑な伸張ステップと、伸張比および方向を精密に制御するステップとを利用する代わりに、費用効率がよく、処理が簡単な作成方法、およびＴＦＴ−ＬＣＤの視野角補償フィルムとして有用なＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムを提供する。
【選択図】 図１

Description

発明の分野

本発明は、光学補償フィルム、および光学補償フィルムを作成する方法に関するものである。特に本発明は、コーティングによりフッ素を含まないビフェニル環構造のＰＩ光学補償ネガティブＣプレートを得るための、費用効率がよく、処理が簡単な作成方法、およびＴＦＴ−ＬＣＤの視野角補償フィルムとして有用なＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムに関する。

関連技術の説明

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、液晶素子スピン−偏光方向および複屈折の特徴を利用することによって明暗効果を示し、表示品質は見る人の角度に応じて変化する。大型画面液晶ディスプレイの開発に伴って、視野角を拡大することが重要になる。

視野角を改良する多くの新しい工程、例えば（１）光学補償フィルム工程、（２）マルチドメイン垂直配向工程、（３）インプレイン・スイッチング（ＩＰＳ）工程、が近年提案されている。液晶ディスプレイの視野角を拡大するための上記工程（２）および（３）は、液晶セルを作成する複雑な方法を含むことから幅広くは使用されておらず、それらがより優れた視野角を得るために光学補償フィルムを追加することが必要である。これに対して、光学補償フィルム工程（１）は、従来のＬＣＤ製造工程を変更せずに、光学補償フィルムの追加によってのみ容易に実施されるため、ＬＣＤの視野角の改良に一般に使用される。したがって、広視野角の現在の液晶ディスプレイは主に、「光学補償フィルム工程」に基づいている。

一般的に言えば、従来の光学補償フィルムは光軸分布に従って（ａ）Ｃプレート、（ｂ）回転構造を持つ光学補償フィルム、（ｃ）デュアル光学特性を持つ光学補償フィルム、および（ｄ）ディスコティック（円盤状）液晶光学補償フィルムなどに分類され、通常、２種類の光学補償フィルム、すなわちポジティブとネガティブがある。従来、両方の種類を液晶パネルに付着させて使用する。ポジティブ光学補償フィルムは、ロッド形状分子より成り、またはポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）およびポリカーボネート（ＰＣ）などの高分子を伸張させることによって作成され、主に液晶パネルの動作電圧を低下させるために利用される。これに対して、ネガティブ光学補償フィルムは主にポリアミド（ＰＩ）またはディスコティック液晶より成り、主にディスプレイの視野角を改良するために使用される。

通例、Ｃプレート光学補償フィルムは、Ｈａｒｒｉｓ，”Ｐｏｌｙｍｅｒｓ”，３７，ｐｐ．５３２１ ａｎｄ ａｆｔｅｒ，１９９６で開示されているように、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの光学特性を有する。このＣプレート光学補償フィルムは、ｎｘ＝ｎｙを特徴としており、垂直方向の液晶ディスプレイの表示品質に影響は及ばない。さらにそれは、正の符号を持つロッド形状液晶の正の複屈折と等しい負の複屈折を有することを特徴とするので（Δｎ＝ｎｚ−ｎｘ＜０）、ＴＮおよび垂直配向モードのディスプレイの視野角を向上させるために、基材に垂直に配向された液晶素子によって引き起こされた光漏出問題を補償することが適切である。

従来の位相差フィルムは、主として、ＴＡＣ、ＰＣ、ＣＯＰなどの高分子フィルムを伸張することによって得られる（例えば特願平３−３３７１９，特願平３−２４５０２，特願平４−１９４８２０，米国特許第２００４−００４６２７２号，特願平１５−２５５１０２，特願平１３−２１５３３２，特願平１０−０４５９１７，特願平１−１３２６２５，特願平１−１３２６２６，特願平２−１３３４１３，特願平６３−２１８７２６，特願昭６１−１１５９１２など）。ネガティブＣプレートとして使用できるポリマー材料については、主鎖に平面フェニル環を持つポリアミドが開示される（例えば米国特許第５３４４９１６号，米国特許第５３９５９１８号，米国特許第５４８０９６４号，米国特許第５５８０９５０号，米国特許第６０７４７０９号，米国特許第６３４３７４３号，特願平８−５１１８１２，国際公開公報第２００３１０７１３１９号、国際公開公報第２００４−０１１９７０号、国際公開公報第２００４−０２８１１０号、日本国特許第２００３−００９５６８号）。ネガティブＣプレートの特徴は、視野角を向上させるために、ＳＴＮ、ＴＮ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＯＣＢ、およびＡＳＭモードのＬＣＤに適用できることにある。

上記材料の中で、セルロースアセテートフィルムは、ポリオレフィンと比較して、高い水分吸収のために形状安定性および付着に問題があり、低分子量位相遅延剤化合物の含有量が多いために耐久性が不十分である。加えて、この芳香族相遅延剤化合物を含む樹脂は、可視光線を吸収するために波長分布がより大きい。

さらにディスコティック液晶は単独で使用できず、透明基材上に精密に塗布された最大厚のコーティング層が必要である。精密な塗布工程の費用に加えて、複屈折がより高いディスコティック液晶では、コーティング層の厚さが小さく相違することでも、より大きな位相差を引き起こす。加えて、塗布フィルムの表面上またはディスコティック液晶溶液中に残存するほこりなどの汚染物質による光学的損失を引き起こすがありうる。

従って、補償フィルムの作成のために芳香族化合物を含むポリマー材料では、位相差が波長によって著しく変化するため、波長分布の補償を考慮することが必要となる。すなわち、これらの材料を含む補償フィルムが、最高の光学効率で光学補償を得るために最適に処理された５５０nm付近の波長を補償する場合でも、それらは他の波長を光学補償するための要件を十分に満足させることができず、配色上の問題を引き起こす。この問題のためにディスプレイの色を制御することは困難である。

これらの問題に基づいて、本発明は、従来技術における上記の欠点を含まず、ＴＦＴ−ＬＣＤ用視野角補償フィルムとして使用される、ＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルム、および光学補償フィルムを作成する方法を提供する。

発明の概要

本発明者らは、従来技術の上記の欠点を解決する可能な解決策を見出すために、包括的な研究を実施した。結果として、以下の構成要素を備えたネガティブ複屈折Ｃプレートを含む光学補償フィルム、および光学補償フィルムを作成する方法が、上記問題を解決できることが見出される。これにより、本発明は完成に至るものである。

すなわち本発明は、
（１）溶液を生成するために、フッ素を含まないビフェニル環構造を溶媒に溶解させるステップと、
基材に溶液を塗布するステップと、
厚さ５μm〜２５μmの、ネガティブ複屈折Ｃプレートを含む光学補償フィルムを形成するために、温度上昇工程によって溶液を乾燥させるステップと、
を備える、光学補償フィルムを作成する方法。
（２）溶媒がハロアルカン化合物、芳香族化合物、シクロケト化合物、エーテル化合物、ケト化合物、およびそれらの混合物から成る群より選択される少なくとも１つの化合物である、上記（１）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
（３）ハロアルカン化合物がメチレンクロライド、ジクロロエタン、トリクロロエタン、およびテトラクロロエタンから選択される少なくとも１つの化合物である、上記（２）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
（４）芳香族化合物がトルエンである、上記（２）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
（５）シクロケト化合物がシクロペンタノンまたはシクロヘキサノンである、上記（２）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
（６）エーテル化合物がテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）である、上記（２）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
（７）ケト化合物がアセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ＭＩＢＫ、ＭＩＰＫ、１−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）から選択される少なくとも１つの化合物である、上記（２）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
（８）上記（１）に記載の光学補償フィルムを作成する方法によって作成される、ＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルム。
（９）光電子パネルディスプレイ用の機能性光学フィルムとして使用できる、上記（８）に記載の光学補償フィルム。
（１０）視野角を向上させるためにＬＣＤのＳＴＮ、ＴＮ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＯＣＢ、およびＡＳＭタイプに利用できる、上記（８）に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
を提供する。

本発明の詳細な説明

本発明により、フッ素を含まないビフェニル環構造のＰＩ光学補償ネガティブＣプレート、およびＴＦＴ−ＬＣＤ視野角補償フィルムとして有用なＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムが、従来技術における複雑な伸張するステップと、伸張比および方向を精密に制御するステップとを利用する代わりに、コーティングにより費用効率がよく、処理が簡単な作成方法によって得られる。

ＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折プレートの本光学補償フィルム、および光学補償フィルムを作成する方法を以下に述べる。

本発明による光学補償フィルムを作成する方法は、フッ素を含まないビフェニル環構造ＰＩを所望の特性に応じて任意の割合で溶媒中へ均一に溶解させるステップと、基材に溶液を塗布するステップと、溶媒の残存量が１％未満であり、ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムである、厚さ数μm〜１０μm超のフィルムを形成するために、オーブン内で段階的または連続的温度上昇工程によって乾燥させるステップと、を備える。

本発明において有用な溶媒は特に限定されず、例えばハロアルカン化合物、芳香族化合物、シクロケト化合物、エーテル化合物、ケト化合物、およびそれらの混合物である。それは単独で、または２つ以上組合せて使用される。

本発明において有用なハロアルカン化合物は特に限定されず、例えばメチレンクロライド、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、およびそれらの混合物である。それは単独で、または２つ以上組合せて使用される。

本発明において有用な芳香族化合物は特に限定されず、例えばトルエンである。本発明において有用なシクロケト化合物は特に限定されず、例えばシクロペンタノン、シクロヘキサノン、およびそれらの混合物である。それは単独で、または２つ以上組合せて使用される。

本発明において有用なエーテル化合物は特に限定されず、例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）である。本発明において有用なケト化合物は特に限定されず、例えばアセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ＭＩＢＫ、ＭＩＰＫ、１−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、およびそれらの混合物である。それは単独で、または２つ以上組合せて使用される。

本発明による光学補償フィルムを作成する方法であって、フッ素を含まないビフェニル環構造ＰＩを所望の特性に応じて任意の割合で上記の溶媒に中へ均一に溶解させるステップと、厚さ数μm〜１０μm超のフィルムを形成するために、基材に溶液を塗布するステップと、次に、上で作成した湿潤フィルムを１％未満の溶媒残存量になるまで、オーブン内での段階的または連続的温度上昇工程によって乾燥させるステップと、を備える方法は、光電子パネルディスプレイに利用できる機能性光学フィルム、特に、視野角を向上させるためにＬＣＤのＳＴＮ、ＴＮ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＯＣＢ、およびＡＳＭタイプに利用できるＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムを作成する。

本発明において有用なコーティング方法は、特に限定されず、本発明の範囲を損うことがない限り、均質な光学フィルムを形成可能ないずれの方法、例えばロールコーティング、スピンコーティング、ドクターナイフコーティングなどでもよい。

以下に本発明の実施形態を説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。また実施形態で実施される評価は、以下の試験手順および規格に従って行った。

２０％ポリアミド（ＰＩ）コーティングを、常温のシクロペンタノンに溶解させた表１に示す成分を十分に攪拌することによって調合して、得られた２０％ポリアミドコーティングの粘度（２５℃）を測定した。

次に、上で得た２０％ポリアミドコーティングを異なるサイズのドクターナイフを用いて、約１０×２０cm^２のコーティング面積でガラスに塗布した。その後、それらをオーブン内に１０分間立てた状態で放置し、順番に８０℃／３０分、１２０℃／３０分、および２００℃／２時間の連続温度上昇工程によって乾燥させた。乾燥したポリアミドフィルム／ガラスを水に１０分間浸漬した。ポリアミドフィルムおよびガラスを分離して、ポリアミドフィルムを得た。

次に、基本的光学特性、例えば得られたポリアミドフィルムの曇りを、本明細書で述べる器具を用いて以下の方法によって評価した。結果を図１および２、ならびに表１に示す。

＜屈折計＞
波長５８９nmにフィルタを有するＤＲ−Ｍ２屈折計を使用して、波長５８９nmにおけるポリアミドフィルムの屈折率値を測定した。

＜曇り度計＞
ＮＤＨ ２０００曇り度計を使用して、ポリアミドフィルム（４×４cm^２）の曇り値を測定し、それによって測定するポリアミドフィルムを取付ける前にブランク較正を実施した。

＜光学的厚さ計＞
光学的厚さ計（ＥＴＡ−ＳＴＣ）を使用して、ポリアミドフィルムの厚さ値を光反射原理に基づいて、ポリアミドフィルムの屈折率値を入力することによって測定した。

＜光学複屈折解析装置＞
光学複屈折解析装置（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）を使用して、Ｒ０、Ｒｔｈ、座標角、ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚを、サイズが４×４cm^２のポリアミドフィルムを最初に測定位置に取付けて、ポリアミドフィルムの厚さを入力して、ポリアミドフィルムを−５０°〜５０°の角度範囲で、１０°間隔で測定して、次にポリアミドフィルムの屈折率値を入力することによって測定した。

＜分光光度計＞
Ｈｉｔａｃｈｉ Ｕ−４１００分光光度計を使用して、５５０nm可視でのポリアミドフィルムの透過値を、サイズが４×４cm^２のポリアミドフィルムを最初に分光光度計の測定位置に取付けて、３８０nm〜７００nmの範囲で走査することによって測定した。

産業上の利用性

本発明により、厚さ数μm〜１０μm超のフィルムを形成するために、ポリアミドを溶媒中に溶解し、ガラスまたは他の基材に塗布する。それにより、フッ素を含まないビフェニル環構造ポリアミドの光学補償ネガティブＣプレートが作成される。そしてフィルムは、ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムを有するために、ＴＦＴ−ＬＣＤ用の視野角補償フィルムとして有用である。

さらに本発明により、フッ素を含まないビフェニル環構造のＰＩ光学補償ネガティブＣプレート、およびＴＦＴ−ＬＣＤ、ＳＴＮ、ＴＮ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＯＣＢ、およびＡＳＭタイプのＬＣＤ用の視野角補償フィルムとして有用であるＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルムは、従来技術における複雑な伸張ステップと、伸張比および方向を精密に制御するステップとを利用する代わりに、コーティングを行い費用効率がよく、処理が簡単な作成方法によって得られる。

本方法による実施形態で得られた光学補償フィルムの厚さとＲｔｈとの関係を示す曲線である。 本方法による実施形態で得られた光学補償フィルムの厚さとｎｘ−ｎｚとの関係を示す曲線である。

符号の説明

ＢＢＴ…フッ素を含まない脂肪族／ビフェニル環Ａ、ＢＩＢＢ…フッ素を含まない脂肪族／ビフェニル環Ｂ。

Claims (4)

1. 光学補償フィルムを作成する方法であって、
   溶液を生成するために、フッ素を含まないビフェニル環構造を溶媒に溶解させるステップと、
   基材に溶液を塗布するステップと、
   厚さ５μm〜２５μmの、ネガティブ複屈折Ｃプレートを含む光学補償フィルムを形成するために、温度上昇工程によって溶液を乾燥させるステップと、
   を備える方法。
2. ビフェニル環構造がポリアミド（ＰＩ）である、請求項１に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
3. 溶媒がハロアルカン化合物、芳香族化合物、シクロケト化合物、エーテル化合物、ケト化合物、およびそれらの混合物から成る群より選択される少なくとも１つの化合物である、請求項１に記載の光学補償フィルムを作成する方法。
4. 請求項１に記載の光学補償フィルムを作成する方法によって作成される、ＰＩフィルム包含ネガティブ複屈折Ｃプレートの光学補償フィルム。
   
   

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