JPH04280202A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に用いら
れる位相差補償シートとして良好に使用できる、レター
デーションの温度依存性に優れる異方性配向シートに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　　Ｔｗｉｓｔｅｄ
　　Ｎｅｍａｔｉｃ）の液晶ディスプレイに於て白黒表
示を実現するためには、ＳＴＮ液晶の複屈折性による着
色を除く必要性がある。この方法として、光学補償用の
液晶セルを更に重ねて液晶の着色を消す２層セル方式が
実用化されているが、光学補償用液晶セルは高価であり
、また装置が厚く重くなり、光線透過率が低下し、より
強い光源を必要とするなどの欠点を有する。

【０００３】このような２層セル方式の欠点を解決する
方法として、光学補償用の液晶セルの代替として精密に
延伸配向成形した透明高分子複屈折シート（以後、位相
差補償シートと呼ぶ）を用いる方法が実用化されている
。これまで、合成樹脂の異方性配向シートからなる位相
差補償シートについては、各種合成樹脂について報告さ
れており、例えば、ポリカーボネート樹脂の補償シート
については、特開昭６３−１８９８０４号、特開昭５６
−１３０７０３号、特開昭６３−２６１３０２号各公報
等に報告されている。これ等の既に報告されている位相
差補償シートの大きな問題は、面内主屈折率差（Δｎ）
とシートの厚みｄを掛けた数値、レターデーションＲ＝
Δｎ・ｄの温度変化率が補償する液晶と大きく異なるこ
とにあった。すなわち、液晶を良好に光学補償できる温
度範囲が著しく限定される問題点があった。

【０００４】例えば、ポリカーボネート樹脂、ＰＶＡ樹
脂からなる位相差補償シートは、温度によるリターデー
ション変化が小さく、０〜５０℃ではその値は殆ど変化
しない。一方、ＳＴＮ液晶セルの温度によるリターデー
ション変化は、液晶の種類によって若干異なるものの、
温度が上がれば、その値が下がる負の特性を有しており
、一般に−０．８〜−２．０ｎｍ／℃のものが多く用い
られている。

【０００５】そのため、合成樹脂製位相差補償シートを
用いた液晶表示装置は使用温度によって位相差補償性能
が変化し、広い温度環境下でコントラスト比（白黒比）
の高い表示画面を安定して得るのが困難とされてきた。 また、液晶表示装置の薄肉化に伴い、最近、表示光源と
液晶セルが益々、近接する傾向にあり、光源熱の影響に
よって液晶セルに温度むらが生じることによる画面の色
むら、コントラストむらが問題になっている。

【０００６】

【発明が解決すべき課題】本発明の目的は、上記のよう
な問題点を解決したＳＴＮ液晶セルとほぼ等しいレター
デーション（Ｒ）の温度依存性をもった位相差補償シー
トを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一枚、又は複
数枚の形態でＳＴＮ液晶セルの光学補償に使用される温
度補償特性に優れる位相差補償シートである。例えば、
レターデーションの温度依存性の大きい樹脂と小さい樹
脂とをブレンドしたポリマー、或はそれらの積層体から
なる上記位相差補償シートである。

【０００８】すなわち、本発明は（１）１枚又は複数枚
の延伸配向された透明熱可塑性樹脂シートを用いる位相
差補償シートであって、可視光域に於けるレターデーシ
ョンの値が１００〜１０００ｎｍの範囲にあり、かつ、
その温度変化率が−０．４〜−２．５ｎｍ／℃である位
相差補償シート （２）補償する液晶のレターデーションの温度変化率と
の差が１５％以内である前記第（１）項記載の位相差補
償シートである。

【０００９】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明者らは、各種ポリマーシートを用いて、延伸配向成
形したところ、ＳＴＮ液晶とほぼ等しいレターデーショ
ンの温度依存性を有する配向シートを得るには、レター
デーションの温度依存性、特性の異なるポリマーを最適
にブレンド、またはポリマー重合して素材に用いる方法
、或は異種の配向シートを積層組み合わせて用いる方法
が有効であることを見い出し、本発明に至った。

【００１０】本発明に述べるシートとは、シート或はフ
ィルムを意味し、一般には０．００５〜２ｍｍ厚程度の
シートであり、好ましくは０．０２〜０．５ｍｍ厚であ
る。本発明に述べる透明熱可塑性樹脂とはシートの全光
線透過率が８０％以上の透明熱可塑性樹脂であり、非結
晶性の熱可塑性樹脂、或は結晶粒が可視光より小さい透
明結晶性樹脂からなるポリマーブレンド、共重合、グラ
フト重合体であり、積層体である。

【００１１】配向シートのレターデーションの温度変化
率は素材ポリマーの分子構造に依存し、温度と分子運動
の関係が大きく作用する。例えば、零度以下の転移点を
含む複数の転移点をもつポリマー、例えばエステル基を
側鎖にもつＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）は主鎖
の分子運動が起こるガラス転移点の他に主鎖についたメ
チル基の回転が起こる転移点、更に側鎖についたメチル
基の回転が起こる転移点をもっており、この内、側鎖に
ついたメチル基が回転しうる温度は、零度以下であるこ
とが知られている。この側鎖についたメチル基の影響に
よって、ＰＭＭＡからなる配向シートは室温域で負の大
きなレターデーションの温度変化を示す。

【００１２】ＰＭＭＡからなる配向シートが、ＳＴＮ液
晶と同じ負のレターデーション温度変化率を示す理由は
、この様な大きな側鎖をもつポリマーは、延伸すると、
主鎖と側鎖の分極率の異方性により、延伸軸方向の屈折
率（ｎＭ）がこれに直角方向の屈折率（ｎＴ）に比べ小
さい負の１軸性を示すが、ｎＴの大きさを決定する主因
子である側鎖のメチル基が室温域で回転可能なため、ガ
ラス転移点以下で、温度の上昇と共にｎＭは変わらず、
ｎＴだけが小さくなり、面内主屈折率差（Δｎ＝ｎＴ−
ｎＭ）が温度上昇と共に小さくなるからであると考えら
れる。

【００１３】レターデーションの温度変化率が、負で且
つ大きいポリマーは、零度以下の副転移点を有する長い
側鎖をもつ負の１軸性を示すポリマーに代表され、透明
性非結晶性ポリマーでは一般式（Ｉ）で示されるメタク
リル酸エステル、及びまたはアクリル酸エステルからな
る（メタ）アクリル酸エステル重合体と一般式（ＩＩ）
で示されるクロルアクリル酸エステル、及びまたはこれ
らを含む重合体等がある。ポリメタクリル酸メチル、ポ
リメタクリル酸フェニル、ポリメタクリル酸シクロヘキ
シル、ポリクロルアクリル酸メチル、ポリクロルアクリ
ル酸プロピル、ポリクロルアクリル酸シクロヘキシル等
が良好に使用でき、このうちポリメタクリル酸メチルは
耐熱性、汎用性の観点から特に好ましい。

【００１４】また、透明性結晶性ポリマーとしてはＴＰ
Ｘ（ポリメチルペンテン）等が良好に使用できる。

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】レターデーションの温度変化率がないか、
或いは小さいポリマーは、一般に正の１軸性を示すポリ
マー、或いは負の１軸性を示すが、低い副転移点をもた
ないポリマーに代表される。例えば透明非結晶性ポリマ
ーとして、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＳＡＮ（スチレ
ン、アクリロニトリル共重合体）等が使用でき、透明結
晶性ポリマーとしては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶ
Ｆ２　（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）等が使用できる。

【００１８】ポリマーブレンド、ポリマー重合は、前述
したレターデーションの温度依存性、特性の異なるポリ
マー系で行うのが好ましい。ポリマーブレンドとして、
例えばＰＭＭＡとＳＡＮ、ＰＭＭＡとＰＶＦ２　等は、
相溶するポリマー系として特に好ましい。ポリマー重合
として、例えばメタクリル酸エステル、及びまたはアク
リル酸エステルからなる重合体とスチレンのような芳香
族ビニル、及びまたはアクリロニトリル、またはメタク
リルニトリルのような不飽和ニトリル、及びまたは無水
マレイン酸のようなα、β−不飽和酸無水物等とからな
る共重合体等が良好に使用できる。

【００１９】ポリマーのブレンド比、或いは重合比は、
配向シートを位相差補償シートにした際のレターデーシ
ョン値、及びその使用形態で異なり、位相差補償シート
を１枚構成で用いる場合は、１枚で、複数構成で用いる
場合は複数重ねた状態で、レターデーションの温度変化
率が光学補償するＳＴＮ液晶セルの特性にほぼ合うよう
に最適に設定される必要がある。

【００２０】ポリマーブレンド、或いは重合成分として
ゴム成分も可能であるが、不透明にならないように設計
する必要がある。例えば、ポリマーブレンドでは、ゴム
成分の屈折率をマトリックスと同じに設計する必要があ
る。積層体としては、ＰＭＭＡ／ＰＣ、ＰＭＭＡ／ＰＶ
Ａ等の組合せが良好に使用できる。積層体は正の１軸性
と負の１軸性を示すポリマーの組合せが特に好ましい。 お互いの遅相軸、または進相軸をほぼ合わせて貼合わせ
た形態に於いて、レターデーションの仰角依存性がお互
いに逆の特性になるため、キャンセル効果により、レタ
ーデーションの仰角依存性の小さい、ＳＴＮ液晶の特性
に近い位相差補償シートが得られ、液晶表示画面を斜め
から見た時の表示性能改善にも効果があるからである。

【００２１】本発明の位相差補償シートは、従来のブル
ーモード、イエローモードのＳＴＮ液晶表示を白黒モー
ドにするための光学補償素子として用いられ、レターデ
ーション値は１００〜１０００ｎｍの範囲にあり、４０
０〜６００ｎｍが良好に用いられる。レターデーション
の温度変化率は、補償するＳＴＮ液晶の温度変化率との
差が，少なくとも使用温度０〜５０℃に於いて１５％以
下が好ましく、更に好ましくは１０％以下であり、広温
度環境化で高品位の表示画面が得られる。

【００２２】本発明に述べるレターデーション値は、偏
光干渉法等によって測定できる。偏光干渉法は、複屈折
性をもつシートを直交ニコル間に対位角に設置して分光
透過スペクトルを測定する方法で、シートに入射した直
線偏光の常光線成分と異常光線成分の間に位相差（レタ
ーデーション）が生じる結果として起こる干渉スペクト
ルから位相差を求める。シートの位相差をＲとすると下
式が得られる。

【００２３】 　　　　　　Ｉ２　＝Ｉｏ２　・ｓｉｎ２　（２θ）・
ｓｉｎ２　（πＲ／λ）ここでＩ２　は受光器に達する
光の強度、Ｉｏ２　はシートに入射する偏光波の強度、
θはシートの光軸と偏光子との角度、λは入射光の波長
を表している。本発明に述べるリターデーション（Ｒ）
値は、θ＝４５°で分光スペクトルを得る。例えば、ス
ペクトルがある波長λｍで極小を示す時は、 Ｒ／λｍ＝ｍ（ｍ＝０，１，２，・・・・）即ち、Ｒ＝
Δｎｄ＝ｍλで表される。ｍは干渉の次数である。

【００２４】なお、実施例におけるレターデーションの
測定は、オーク製作所製干渉微分偏光光度計ＴＥＭ−１
２０ＡＦＴ−ＰＣで行った。本発明の延伸配向シートを
得る方法としては、引張り延伸成形法、圧縮延伸成形法
、ロール圧延成形法、インフレーション成形法、ダイ内
押出成形法等が特に良好に使用できる。

【００２５】

【実施例】

【００２６】

【実施例１】レターデーションの温度変化率−１．１ｎ
ｍ／℃のＳＴＮ液晶セルの光学補償を２枚の位相差補償
シートで行うこととし、それに必要なレターデーション
Ｒ＝４５０ｎｍ位相差補償シートを得るために、次のポ
リマー、及びポリマーブレンド樹脂の１軸延伸シートを
成形した。

【００２７】樹脂（Ａ）：ＰＭＭＡ 樹脂（Ｂ）：ＳＡＮ／ＰＭＭＡ　　（重量比１０／９０
）樹脂（Ｃ）：ＳＡＮ／ＰＭＭＡ　　（重量比２０／８
０）樹脂（Ｄ）：ゴム成分／ＰＭＭＡ（重量比１０／９
０）樹脂（Ｅ）：ゴム成分／ＰＭＭＡ（重量比２０／８
０）ただし ＳＡＮ　　：旭化成工業（株）製「スタイラックＡＳ　
　Ｔ−８７０５」 ＰＭＭＡ：旭化成工業（株）製「デルペット　　ＬＰ−
１」 ゴム成分：ＢＡ（ブチルアクリレート）／ＰＳ（スチレ
ン）共重合体にメチルメタクリレートをグラフトした粒
径０．２〜０．３μｍのポリマー、重量比ＢＡ／ＰＳ＝
８２／１８ 各樹脂の無延伸シートを成形し、引張り延伸法により、
６倍に１軸延伸し、各配向シートのレターデーションの
温度依存性を測定し、表１に結果を示した。

【００２８】表１から明らかな様にある特定のポリマー
ブレンド組成、樹脂（Ｂ）、（Ｅ）のみ、が本発明の実
施例に相当するものであり、２枚合わせた形態でＳＴＮ
液晶セルに近い特性を示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【実施例２】実施例１と同様のＳＴＮ液晶セルを光学補
償するのに必要な位相差補償シートを得るために、表２
の樹脂のポリマーからなる１軸延伸シートを成形し、そ
れらを表３のように積層組合せて位相差補償シートとし
た。

【００３１】

【表２】

【００３２】ＰＣ：Ｂａｙｅｒ社製「マクロロン５９０
０」シートを１軸延伸 ＰＶＡ：電気化学工業株式会社製「デンカビニロンフイ
ルム」を１軸延伸 ＳＡＮ：実施例１と同じ ＰＭＭＡ：実施例１と同じ 表３からなる、正の複屈折性を有するＰＣ、ＰＶＡと負
の複屈折性を有するＰＭＭＡの１軸延伸シートの積層位
相差補償シートを用いたＳＴＮ液晶セルは斜めから見た
時に着色が小さく、コントラストの高い表示性能を示し
た。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【発明の効果】本発明により、高品位の表示性能を広い
温度環境下にわたって維持できる位相差補償シートを用
いた液晶表示装置が得られるようになった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１枚又は複数枚の延伸配向された透明
   熱可塑性樹脂シートを用いる位相差補償シートであって
   、可視光域に於けるレターデーションの値が１００〜１
   ０００ｎｍの範囲にあり、かつ、その温度変化率が−０
   ．４〜−２．５ｎｍ／℃である位相差補償シート。