JPH05196819A - 位相差板 - Google Patents
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- JPH05196819A JPH05196819A JP4238280A JP23828092A JPH05196819A JP H05196819 A JPH05196819 A JP H05196819A JP 4238280 A JP4238280 A JP 4238280A JP 23828092 A JP23828092 A JP 23828092A JP H05196819 A JPH05196819 A JP H05196819A
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Abstract
る。 【構成】 面内の屈折率と厚み方向の屈折率が異なる無
機層状化合物層を用いた位相差板は、単独で又は他のフ
ィルム等と組み合わせて、種々の液晶表示装置の表示特
性の改良に使用することができる。
Description
ある。
配向性を有する高分子フィルムを用いた位相差板は、液
晶表示装置の表示品質を向上させるための光学補償板と
して用いられている。
補償板として用いたSTN型液晶表示装置は、光学補償
板として液晶セルを用いた二層式STN型液晶表示装置
に比べ、軽い、薄い、安価である等の長所を持つ反面、
視野角特性が悪い、白黒のレベルが劣っているなどの欠
点を有している。白黒のレベルが劣るという点について
は、位相差板を2枚積層するなどの方法によりかなり改
良されているが、視野角特性についてはいまだ十分とは
言い難い。
複屈折性フィルムの場合、視野角が用いられる。視野角
は、セナルモンコンペンセーターを装備した偏光顕微鏡
において、正の屈折率異方性を有する複屈折フィルムの
場合には遅相軸を、また負の屈折率異方性を有する複屈
折性フィルムの場合には進相軸をそれぞれ回転軸とし、
フィルムを傾斜させた状態で測定したレターデーション
(R)と水平な状態で測定したレターデーション
(R0 )の比(R/R0 )が1.10となるときの傾斜
角(θ1.10)として定義され、視野角が大きいほど視野
角特性が良いことを示している。
延伸時に延伸軸に垂直な方向にフィルムを収縮させる方
法(特開平2−191904号公報)、ポリマーの液状
物を電界の印加下で製膜したフィルムを延伸することに
より複屈折率特性を制御する方法(特開平2−2853
03号公報)、電界の印加下で製膜したフィルムを従来
の位相差板に積層する方法(特開平3−85519号公
報)などが提案されているが、いずれも量産性が優れて
いるとは言いがたい。
等の表示特性改良のため、STN方式以外にも種々の液
晶表示方式(例えば、複屈折補償層を有するTN液晶表
示方式(英国特許第1462978公報)や複屈折補償
層を有するホメオトロピック液晶表示方式:特開平2−
15239号公報))が開発されているが、これらの液
晶表示方式では、フィルム面内には屈折率の異方性がな
く(R0 =0)フィルム面内の屈折率とフィルムの厚み
方向の屈折率が異なる位相差板が光学補償板として求め
られている。
課題を解決するため鋭意検討した結果、無機層状化合物
を用いることにより優れた性能を有する新規な位相差板
が得られることを見出し、そして種々工夫を加えること
により本発明を完成した。
屈折率が異なる無機層状化合物層を用いることを特徴と
する位相差板に関するものである。
結晶層が互いに積み重なった層状構造をなしており、単
位結晶層同士の結合が比較的弱いため、単位結晶層の構
造を破壊する事なく、単位結晶層間に種々の物理・化学
的方法でイオンや分子を挿入させることができるものを
いい、面内の屈折率と厚み方向の屈折率が異なるという
性質を有している。
物の開発と応用」(加藤忠蔵、黒田一幸編 株式会社シ
ーエムシー 1985年発行)に記載されており、例え
ば、粘土系鉱物、カルコゲン化物、リン酸ジルコニウム
系化合物、遷移金属酸素酸塩、層状ポリケイ酸塩、金属
オキシハロゲン化物およびそれらの単位結晶層間にイオ
ンや分子を挿入した層間修飾体を挙げることができ、面
内の屈折率が厚み方向の屈折率よりも大きい無機層状化
合物を用いた場合、面内の屈折率が厚み方向の屈折率よ
りも大きい無機層状化合物層を得ることができる。本発
明では粘土系鉱物が好ましく使用されるが、粘土系鉱物
は2つのタイプに分類される。
にアルミニウムやマグネシウムなどを中心金属にした8
面体層を有する2層構造より構成される単位結晶層を有
するタイプであり、第2のタイプは、シリカの4面体層
がアルミニウムやマグネシウムなどを中心金属にした8
面体層の両側をサンドイッチした3層構造より構成され
る単位結晶層を有するタイプである。第1のタイプとし
てはカオリナイト族、アンチゴライト族をあげることが
でき、第2のタイプとしてはイオン交換カチオンの数に
よって、スメクタイト族、バーミキュライト族、マイカ
族などをあげることができる。
ト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、アンチ
ゴライト、クリソタイル、パイロフィライト、モンモリ
ロナイト、ヘクトライト、ナトリウム4珪素雲母、ナト
リウムテニオライト、白雲母、マーガライト、タルク、
バーミキュライト、金雲母、ザンソフィライト、緑泥石
などがあげられる。
の少ないナトリウム4珪素雲母やスメクタイト族は透明
性などに優れるため好ましく、スメクタイト族に属する
ものとしては、モンモリロナイト、バイデライト、ノン
トロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト
およびそれらと類似の結晶構造を持つ化学合成品等が例
示できる。
のを離型性のある基板、例えば表面に離型処理を施した
ポリエステルフィルム、に塗布等の方法で積層し、乾燥
した後に剥離することにより、面内には屈折率の異方性
がなくR0 =0であり、面内の屈折率が厚み方向の屈折
率と異なる屈折率構造を有している無機層状化合物層を
容易に製造することができ、本発明の位相差板として用
いることができる。
に用いる溶媒としては、無機層状化合物の各単位結晶層
の層間を膨潤させるもの、なかでもコロイド状を呈する
まで単位結晶層間を膨潤させ得るものが好ましく、単位
結晶層間が有機物で修飾されてない粘土系鉱物の場合を
例にとれば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シド、ニトロメタン、水、メタノール、エチレングリコ
ール等を用いることができる。
には、不純物を含まず、粒径が5μm 以下の無機層状化
合物を用いるのが好ましい。粒径を可視光線波長以下に
制御した合成スメクタイト族は、これらの点で好まし
く、中でも合成ヘクトライトが好ましい。
位相差板を製造するにあたり、光学的に透明な樹脂を無
機層状化合物に混合することは、製膜性だけでなく、力
学的性質及び耐久性が向上し好ましい。
は、特に限定はなく、無機層状化合物の種類により疎水
性樹脂や親水性樹脂から適宜選択でき、単独でも複数の
樹脂のブレンド物でもよく、少量であれば樹脂添加剤を
含有していても差し支えない。
比は特に限定されないが、無機層状化合物/光学的に透
明な樹脂の体積比が0.1〜10の範囲であることが、
製膜性及び無機層状化合物層の割れ防止など力学的性質
向上のため好ましい。
混合したものの製膜方法としては、製膜後に無機層状化
合物の単位結晶層間が広がり、単位結晶層間を樹脂が占
めている構造をとることができる方法であれば特に限定
はない。
樹脂を熱混練し押し出し成形する方法、無機層状化合物
を溶媒に膨潤又は分散させたものと光学的に透明な樹脂
を混合し押し出し成形する方法、無機層状化合物を溶媒
に膨潤又は分散させたものと光学的に透明な樹脂を溶解
した溶液とを均一混合したものをキャスト法により製膜
する方法等があげられるが、中でも無機層状化合物を溶
媒に膨潤又は分散させたものと光学的に透明な樹脂を溶
解した溶液とを均一混合したものを塗布、乾燥すること
により製膜する方法が好ましい。
散させることができる粘土系鉱物を用いる場合、親水性
樹脂としては、非イオン性親水性樹脂(ポリビニルアル
コール、エチレン−ビニルアルコ−ル共重合体、ポリ酢
酸ビニル部分ケン化物等のポリビニルアルコール系重合
体、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボ
メトキシセルロース等のセルロース系重合体、ポリビニ
ルピロリドン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、
ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール等)、カ
チオン性親水性樹脂(ポリエチレンイミン、ポリアリル
アミン、ポリビニルピリジンのN−アルキル化物、キト
サン等)及びアニオン性親水性樹脂(ポリアクリル酸、
ポリアクリル酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸、
ポリスチレンスルホン酸ナトリウム等)等を用いること
ができる。
防止等の力学的性質の向上のためには、非イオン性親水
性樹脂、なかでもポリビニルアルコール系重合体を用い
ることが好ましく、ケン化度70%以上でかつ重合度2
00〜1800のポリビニルアルコールは、水に膨潤ま
たは分散することができる粘土系鉱物との混合性や製膜
後の透明性に優れており、特に好ましい。
脂とを混合したものは、製膜時に光学的に透明な樹脂の
配向が起こり複屈折を生じることがあるが、面内のレタ
─デ─ション値を50nm以下に調整するのが好まし
い。
板は、取り扱いの点から、面内の複屈折性を持たないか
又は面内の複屈折性の非常に小さい透明基板上に製膜さ
せて、透明基板上に積層された形態の位相差板としても
よい。透明基板としては、可視光線領域で透明性に優
れ、面内の複屈折性を持たないか又は面内の複屈折性が
非常に小さく、例えば面内のレタ−デ─ション値が50
nm以下であって、光学的に均一で、無機層状化合物を
膨潤または分散した液を均一に製膜できるものが使用さ
れる。
ス基板、キャスト製膜法により作製された透明樹脂基
板、表面ケン化処理を行ったセルロース系フィルムが例
示でき、中でも表面ケン化処理を行ったセルロース系フ
ィルムが好ましい。
板と透明基板の積層方法としては、例えば、表面シリコ
ン処理したポリエステルフィルムやフッ素加工されたス
テンレス板などの離型性ある基板上で製膜した後剥離
し、次に基板から剥離した無機層状化合物層と種々の透
明基板を接着剤、粘着剤などで貼合して積層する方法、
無機層状化合物を溶媒に膨潤または分散させたものを透
明基板上でキャスト製膜して無機層状化合物層を透明基
板に積層する方法、無機層状化合物を溶媒に膨潤又は分
散させたものと光学的に透明な樹脂を溶解した溶液とを
均一混合したものをキャスト法により製膜する方法や無
機層状化合物層を種々の透明基板上に押し出しラミネー
トする方法が例示できるが、中でも、無機層状化合物を
溶媒に膨潤又は分散させたものと光学的に透明な樹脂を
溶解した溶液とを均一混合したものを、塗布、乾燥して
製膜する方法が好ましい。
は、そのまま、もしくは光学的に透明な樹脂に積層され
た形態で、面内には屈折率の異方性がなく面内の屈折率
と厚み方向の屈折率が異なる光学補償板を必要とする型
式の液晶表示装置に好適に使用できる。
位相差板は、負の屈折率異方性を有する複屈折性フィル
ムに積層することにより、視野角特性の良好な位相差板
となる。負の屈折率異方性を有する複屈折性フィルムは
負の固有複屈折を有する樹脂からなるフィルムを延伸す
ることにより容易に得られる。延伸方法はレターデーシ
ョンの均質性が得られる延伸方法であればよく、テンタ
ー延伸法、ロール間延伸法、ロール間圧縮延伸法など公
知の方法を用いることができる。積層の方法としては、
例えば、前述の透明基板へ積層する方法と同様の方法を
用いることができる。
が、側鎖に誘電率の高い置換基を有するビニル系樹脂が
好ましく、そのなかでも、芳香族ビニル系樹脂やアクリ
ル系樹脂が光学特性に優れ好ましい。これらの具体例と
しては、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、ポリ
ビニルピリジン、ポリビニルナフタレン、ポリメチルメ
タクリレート等が挙げられる。
特性が優れており、視野角特性が必要とされる型式の液
晶表示装置の光学補償板として好適に使用できる。
ィルムに積層した位相差板2枚を光軸をずらし貼合して
用いる代わりに、厚みを厚めに調製した無機層状化合物
層を負の屈折率異方性を有する複屈折性フィルムに積層
した位相差板1枚を準備し、無機層状化合物層が2枚の
負の屈折率異方性を有する複屈折性フィルムの中間に配
置されるよう、もう1枚の負の屈折率異方性を有する複
屈折性フィルムをこれに積層した位相差板を作製し、用
いてもよい。
る方法は特に限定されるものではなく、位相差板の片面
または両面に粘着剤などを施し、液晶セルおよび/また
は偏光板と貼合するなどの方法を用いればよい。位相差
板のどちらの面が液晶セル側に配置されてもよく、また
上偏光板と液晶セルの間または下偏光板と液晶セルの間
のどちらに配置されてもよい。
面内の複屈折性がなく、面内の屈折率と厚み方向の屈折
率が異なる位相差板として、単独で又は他のフィルム等
と組み合わせて、種々の液晶表示装置の表示特性の改良
に使用することができる。
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以
下の実施例において粒径の測定には、ブルックヘブン社
製超微粒子粒度分析計BI−90を用いた。
(株)製)を粉砕し、15%ジクロロエタン溶液を作り
キャスト法により製膜した。このキャストフィルムをテ
ンター延伸法により135℃で2.8倍延伸して、R0
=512nm、θ1. 10=35度、厚み28μmの複屈折
性フィルムを得た。このフィルムをコロナ処理機(MM
電極式コロナ処理テスト機、(株)ソフタル社製)によ
り処理エネルギー400W・min/m2 の条件でコロ
ナ処理を行い、表面張力54dyn/cm以上としたのち、粘
土系鉱物である合成スメクタイト(商品名 スメクトン
SA、クニミネ工業製:平均粒径 108nm)の1%
水分散液を塗布し、約28℃で12時間乾燥して合成ス
メクタイト層(膜厚3.8μm)を複屈折性ポリスチレ
ンフィルムに積層した位相差板を得た。この位相差板
は、R0 =512nmでθ 1.10=59度と良好な視野角
特性を示した。
ルムをテンター延伸法により135℃で2.8倍延伸し
て、R0 =503nm、θ1.10=35度、厚み28μm
の複屈折性フィルムを得た。このフィルムを実施例1と
同様の条件によりコロナ処理して表面張力54dyn/cm以
上としたのち、粘土系鉱物である合成ヘクトライト(商
品名 ラポナイトXLG(LaponiteXLG)、
Laporte社製:平均粒径 35nm)の2%水分
散液を塗布し、約28℃で12時間乾燥して合成ヘクト
ライト層(膜厚10μm)を複屈折性ポリスチレンフィ
ルムに積層した位相差板を得た。この位相差板は、R0
=506nmでθ1.10=80度以上と良好な視野角特性
を示した。
品名 フジタック・クリアー、富士写真フィルム(株)
製)の表面ケン化処理を行ったもの(面内のレターデー
ションが6nm)に、粘土系鉱物である合成スメクタイ
ト(商品名 スメクトンSA、クニミネ工業製:平均粒
径 108nm)の1%水分散液を塗布し、約28℃で
12時間乾燥して合成スメクタイト層(膜厚3.8μ
m)をトリアセチルセルロース・フィルムに積層した位
相差板を得た。合成スメクタイト層は、面内の屈折率と
厚み方向の屈折率の差が1.12×10-1であり、積層
した位相差板の面内の複屈折性はきわめて小さかった
(面内のレターデーション6nm)。
折性のきわめて小さいポリスチレン・キャストフィルム
を得た。このフィルムを実施例1と同様の条件によりコ
ロナ処理して表面張力54dyn/cm以上としたのち、粘土
系鉱物であるナトリウム4珪素雲母(商品名 Na−T
s、トピー工業製:平均粒径 977nm)の0.65
%水分散液を塗布し、約28℃で12時間乾燥してナト
リウム4珪素雲母層(膜厚2.5μm)を複屈折性のき
わめて小さいポリスチレン・キャストフィルムに積層し
た位相差板を得た。ナトリウム4珪素雲母層は、面内の
屈折率と厚み方向の屈折率の差が2.14×10-1であ
り、積層した位相差板の面内の複屈折性はきわめて小さ
かった。
ルムをテンター延伸法により135℃で2.8倍延伸し
て、R0 =503nm、θ1.10=35度、厚み28μm
の複屈折性フィルムを得た。このフィルムを実施例1と
同様の条件によりコロナ処理して表面張力54dyn/cm以
上としたのち、粘土系鉱物である合成ヘクトライト(商
品名 ラポナイトXLG(LaponiteXLG)、
Laporte社製:平均粒径 35nm)の2%水分
散液とポリビニルアルコール(重合度500 ケン化度
98.5% 和光純薬製)の2%水溶液を1対1で混合
して得られた水分散液を塗布し、約28℃で30時間乾
燥してポリビニルアルコール含有合成ヘクトライト層
(膜厚18μm)を複屈折性ポリスチレンフィルムに積
層した位相差板を得た。この位相差板はR0 =503n
mでθ1.10=74度と良好な視野角特性を示し、製膜状
態は極めて良好であった。
品名 フジタック・クリアー、富士写真フィルム(株)
製)の表面ケン化処理を行ったもの(面内のレターデー
ション 6nm)に、粘土系鉱物である合成ヘクトライ
ト(商品名 ラポナイトXLS(LaponiteXL
S)、Laporte社製:平均粒径35nm)の5%
水分散液とポリビニルアルコール(重合度300 ケン
化度98.5% (株)クラレ製)の2.5%水溶液を
3対7で混合して得られた水分散液を塗布し、60℃で
1時間乾燥してポリビニルアルコール含有合成ヘクトラ
イト層(膜厚12μm)をトリアセチルセルロース・フ
ィルムに積層した位相差板を得た。ポリビニルアルコー
ル含有合成ヘクトライト層は、面内の屈折率と厚み方向
の屈折率の差が0.18×10-1であり、積層した位相
差板の面内の複屈折性はきわめて小さかった(面内のレ
ターデーション 6nm)。この位相差板の製膜状態は
極めて良好であった。
(商品名 ラポナイトXLS(LaponiteXL
S)、Laporte社製:平均粒径 35nm)の2
%水分散液とポリビニルアルコール(重合度1000
ケン化度98.5% (株)クラレ製)の1%水溶液を
3対7で混合して得られた水分散液を塗布し、60℃で
1時間乾燥してポリビニルアルコール含有合成ヘクトラ
イト層(膜厚8μm)をガラス板上に積層した位相差板
を得た。ポリビニルアルコール含有合成ヘクトライト層
は、面内の屈折率と厚み方向の屈折率の差が0.16×
10 -1であり、積層した位相差板の面内の複屈折性はき
わめて小さかった。この位相差板の製膜状態は極めて良
好であった。
品名 フジタック・クリアー、富士写真フィルム(株)
製)の表面ケン化処理を行ったもの(面内のレターデー
ション 6nm)に、粘土系鉱物である合成ヘクトライ
ト(商品名 ラポナイトXLS(LaponiteXL
S)、Laporte社製:平均粒径35nm)の1%
水分散液とポリビニルアルコール(重合度2400 ケ
ン化度98.5%(株)クラレ製)の0.5%水溶液を
3対7で混合して得られた水分散液を塗布し、60℃で
1時間乾燥して、ポリビニルアルコール含有合成ヘクト
ライト層(膜厚10μm)をトリアセチルセルロース・
フィルムに積層した位相差板を得た。ポリビニルアルコ
ール含有合成ヘクトライト層の面内の屈折率と厚み方向
の屈折率の差は0.16×10-1であり、積層した位相
差板の面内の複屈折性はきわめて小さかった(面内のレ
ターデーション6nm)。この位相差板の製膜状態は良
好であった。
系鉱物である合成ヘクトライト(商品名 ラポナイトX
LS(LaponiteXLS)、Laporte社
製:平均粒径 35nm)の2%水分散液とポリビニル
アルコール(重合度1000ケン化度88.5%
(株)クラレ製)の1%水溶液を3対7で混合して得ら
れた水分散液を塗布し、60℃で1時間乾燥した。離型
性のポリエステルフィルムからポリビニルアルコール含
有合成ヘクトライト層は容易にはがれ、膜厚が15μm
であるポリビニルアルコール含有合成ヘクトライト層か
らなる位相差板を得た。この位相差板は、面内の屈折率
と厚み方向の屈折率の差が0.17×10-1であり、か
つ面内の複屈折性がきわめて小さく、製膜状態は極めて
良好であった。
品名 フジタック・クリアー、富士写真フィルム(株)
製)の表面ケン化処理を行ったもの(面内のレターデー
ション 6nm)に、粘土系鉱物である合成ヘクトライ
ト(商品名 ラポナイトXLG(LaponiteXL
G)、Laporte社製:平均粒径35nm)の2%
水分散液とポリビニルアルコール(重合度1000 ケ
ン化度88.5% (株)クラレ製)の2%水溶液を3
対7で混合して得られた水分散液を塗布し、約28℃で
30時間乾燥してポリビニルアルコール含有合成ヘクト
ライト層(膜厚10μm)をトリアセチルセルロース・
フィルムに積層した位相差板を得た。ポリビニルアルコ
ール含有合成ヘクトライト層の面内の屈折率と厚み方向
の屈折率の差は0.17×10-1であり、積層した位相
差板の面内の複屈折性はきわめて小さかった(面内のレ
ターデーションが6nm)。この位相差板の製膜状態は
極めて良好であった。
2.4μmである以外は実施例6と同様にして位相差板
を得た。次に、ポリスチレン樹脂(スミブライトE18
3 住友化学工業(株)製)25%ジクロロエタン溶液
を作り、キャスト法により製膜した。このキャストフィ
ルムをテンター延伸法により130℃で2.0倍延伸し
て、R0 =403nm、θ1.10=38度、厚み85μm
の複屈折性フィルムを得た。この位相差板とポリスチレ
ンを用いた複屈折フィルムとを粘着剤を用いて、ポリビ
ニルアルコール含有合成ヘクトライト層がトリアセチル
セルロース・フィルムとポリスチレンを用いた複屈折フ
ィルムとの間にくるように積層して位相差板を得た。こ
の位相差板は、R0 =403nmでθ1.10=51度と良
好な視野角特性を示した。
7.2μmである以外は実施例6と同様にして位相差板
を得た。この位相差板と実施例11で用いたものと同じ
ポリスチレンを用いた複屈折フィルムとを粘着剤を用い
て、ポリビニルアルコール含有合成ヘクトライト層がト
リアセチルセルロース・フィルムとポリスチレンを用い
た複屈折フィルムとの間にくるように積層して位相差板
を得た。この位相差板は、R0 =403nmでθ 1.10=
80度以上と良好な視野角特性を示した。
ルムをテンター延伸法により135℃で2.8倍延伸し
て得た位相差板は、R0 =503nm、θ1.10=35度
であった。
Claims (7)
- 【請求項1】面内の屈折率と厚み方向の屈折率が異なる
無機層状化合物層を用いることを特徴とする位相差板。 - 【請求項2】無機層状化合物層が、面内の屈折率と厚み
方向の屈折率が異なる無機層状化合物を溶媒に膨潤また
は分散させた後、塗布、乾燥させて得たものであること
を特徴とする請求項1記載の位相差板。 - 【請求項3】光学的に透明な樹脂を含有することを特徴
とする請求項1記載の位相差板。 - 【請求項4】光学的に透明な樹脂を含有する無機層状化
合物層が、面内の屈折率と厚み方向の屈折率が異なる無
機層状化合物を溶媒に膨潤または分散させたものと光学
的に透明な樹脂を溶解した液とを混合して得た分散液
を、塗布、乾燥させて得たものであることを特徴とする
請求項3記載の位相差板。 - 【請求項5】面内のレターデーション値が50nm以下
のフィルムに積層されていることを特徴とする請求項1
〜4記載の位相差板。 - 【請求項6】負の屈折率異方性を有する複屈折性フィル
ムに積層されていることを特徴とする請求項1〜4記載
の位相差板。 - 【請求項7】請求項1〜6記載の位相差板を光学補償板
として用いたことを特徴とする液晶表示装置。
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---|---|---|---|
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