JPH05297224A - 複屈折性フィルムの製造方法、それを用いた位相差板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＳＴＮ−ＬＣＤの着色および視角特性を大幅に
改善しうる複屈折性フィルムを、簡単な工程により、低
コストでかつ高い生産性のもとに製造する。 【構成】疎水性基と親水性基、または水酸基と反応しう
る官能基とを有する化合物で表面処理した支持体上で製
膜し、得られるフィルムの厚み方向の主屈折率を、面に
平行な主屈折率のいずれか一方よりも大きくする事を特
徴とする複屈折性フィルムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製造が簡単な複屈折性
フィルムの製造方法、それを用いる位相差板ならびに液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、低電圧、低消費電力で
ＩＣ回路への直結が可能であること、表示機能が多様で
あること、軽量化が可能であること等多くの特徴を有し
ており、ワードプロセッサやパーソナルコンピューター
等の表示装置として広く使用されている。その中で、液
晶分子のツイスト角が１６０°以上のツイステッドネマ
ティック液晶表示装置（以後ＳＴＮ−ＬＣＤ）は従来の
ツイスト角が９０°のツイステッドネマティック液晶表
示装置（ＴＮ−ＬＣＤ）に比べ、大容量表示が可能であ
り、高速応答性に優れている事から、現在液晶表示装置
の主流となっている。

【０００３】しかしながらＳＴＮ−ＬＣＤには、表示画
像が青色あるいは黄色に着色する（ブルーモードあるい
はイエローモード）という問題があり、このため白黒表
示ではコントラスト、視認性が低く、またカラー化が極
めて困難であった。そこでこの着色を補償するために、
逆ねじりのＳＴＮ液晶セルを用いる二層液晶方式の白
黒、あるいは、カラー表示が提案されたが、複数の液晶
セルを用いるため、表示装置の重量、容積が大きくな
る、あるいはコストが高くなる等の問題点、また視角の
僅かな変化でコントラストが急激に低下する、あるいは
背景色が変化する等の、視角特性の劣化という別の問題
があった。

【０００４】この問題を解決するために、特開昭６３−
１６７３０３号、同６３−１６７３０４号、同６３−１
８９８０４号、同６３−２６１３０２号、同６３−１４
９６２４号、特開平１−２０１６０７号、同１−２０１
６０８号、同１−１０５２１７号、特開平２−２８５３
０３号、同２−５９７０２号、同２−２４４０６号、同
２−１４６００２号、同２−２５７１０３号、特開平３
−２３４０４号、同３−１２６０１２号、同３−１８１
９０５号、同３−１９４５０３号等の公報に記載されて
いる様に、逆ねじりのＳＴＮ液晶のかわりに、位相差板
を用いる方法が提案された。

【０００５】これらの方法によれば、ＳＴＮ−ＬＣＤの
着色が大幅に改善され、表示装置自身の重量、容積も著
しく小さくなり、コストも安くなるが、ＳＴＮ−ＬＣＤ
の視角特性についてはほとんど改良されなかった。

【０００６】そこで、この視角特性を改良するために、
特開平２−２８５３０３号公報に電場配向によって、厚
さ方向の屈折率が複屈折の光軸に垂直な方向の屈折率よ
りも大きい複屈折性フィルムを作成し、これを位相差板
として用いる方法が提案された。この方法によれば視角
によるコントラストの変化が小さくなり、視角特性が改
良されるが、その効果は末だ十分でなく、また溶融した
ポリカーボネートに高電圧を長時間にわたって印加する
必要があり、その製造工程も複雑になるため、生産性を
高くして、コストを低下させる事が難しかった。また、
特開平２−１６０２０４号広報に、押し出し成形によっ
て得られる棒状のポリカーボネートを板状でに切り取
り、研磨したものを位相差板として用いる方法が提案さ
れているが、この方法では大面積の位相差板を低コスト
で生産する事が極めて難しかった。

【０００７】さらに特開平２−２５６０２３号、特開平
３−１４１３０３号、同３−１４１２２号、同３−２４
５０２号公報に、固有複屈折率が正と負のフィルムを各
々１枚づつ、あるいは積層したものを位相差板として用
いる方法が提案された。この方法によれば液晶セルの特
性に合わせて２枚のフィルムの複屈折性を調整できるの
で、視角特性をより緻密に改良する事ができるが、別個
に作成した複屈折性フィルムを２枚以上使う事が必要で
あり、それだけにコストも高くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＳＴ
Ｎ−ＬＣＤの着色および視角特性を大幅に改善しうる複
屈折性フィルムを、簡単な工程により、低コストでかつ
高い生産性のもとに製造する製造方法を提案する事にあ
る。また、本発明の別の目的は、表示画像における着色
が少く、コントラスト、視認性に優れ、視角特性が良好
な液晶表示装置を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち上記の目的は、
厚み方向の主屈折率が、面に平行な主屈折率のいずれか
一方よりも大きい複屈折性フィルムにおいて、該フィル
ムが疎水性基と親水性基を有する化合物、または疎水性
基を有し、かつ水酸基と反応しうる官能基とを有する化
合物で表面処理した支持体上で製膜された事を特徴とす
る複屈折性フィルムの製造方法、およびこの方法に従っ
て製造される複屈折性フィルムとフィルム支持体から成
る位相差板、および該複屈折性フィルムを複屈折性の液
晶セルの少なくとも片側に配置していることを特徴とす
る液晶表示装置により達成された。

【００１０】本発明の複屈折性のフィルムは、疎水性基
と親水性基、または疎水性基を有し、かつ水酸基と反応
しうる官能基とを有する化合物で表面処理した支持体上
で製膜される事に特徴がある。一般にプラスチックフィ
ルムは、溶液流延法、溶融押出法、カレンダー法等によ
って製造されるが、これらは、すべてプラスチックフィ
ルムの原料であるポリマーを溶剤、熱、圧力によって流
動性のある状態とし、これを平らな支持体上に広げる事
でフィルムとする方法である。従って、得られるフィル
ムの性質は、用いる支持体の表面の影響を受ける。

【００１１】本発明者は、用いる支持体の表面の性質を
変える事によって、支持体表面とは直角の方向にポリマ
ー分子を配向させる事を検討して来たが、支持体表面を
疎水性基と親水基、または疎水性基を有し、かつ水酸基
と反応しうる官能基とを有する化合物で処理する事によ
り、ポリマー分子が支持体に対し直角の方向に配向する
事を見出し、本発明を成すに至った。

【００１２】この理由については、詳らかではないが、
一般に、製膜に用いる支持体は、ガラス板、金属板ある
いは金属の帯（例えばアルミニウム、ニッケル、ステン
レス、銅、鉄、クロムメッキしたニッケル、銅およびニ
ッケルメッキした鉄などから成る金属板、あるいは金属
の帯）、プラスチックフィルム（例えばポリスルホン、
ポリエステル、ナイロン、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン
などから成るフィルム）等から成っており、これらの表
面は原料ポリマーと比べると親水的であり、また水酸基
を有している事が多く、親水性基、または水酸基と反応
しうる官能基は支持体表面に吸着あるいは反応し、残さ
れた疎水性基が支持体と直角の方向に配向するために、
流動性のあるポリマーがそれに従って配向し、結果とし
て厚み方向に配向したプラスチックフィルムが得られる
ものと推定している。

【００１３】したがって、本発明に用いられる化合物に
おいて、疎水性基とは、後述する原料ポリマーと類似の
構造、すなわち、ポリマーと同様の繰り返し単位を有す
る事が好ましく、具体的には長鎖アルキル基（ｎ−ヘキ
シル基、２−エチルヘキシル基、ドデシル基、ヘキサデ
シル基、オクタデシル基、エイコシル基など）、アラル
キル基（ベンジル基、フェネチル基など）、アリール基
（フェニル基、ｐ−ドデシルフェニル基、ｐ−フェニル
フェニル基、ｐ−フェニルオキシフェニル基など）など
の、界面活性剤における疎水性基と同じものを表す。

【００１４】また、親水性基としては、１、２、３、４
級アンモニウム塩、グアニジン塩、アミジン塩、スルホ
ン酸塩、カルボン酸塩、リン酸塩、ベタイン構造、水酸
基、アミノ基などの基が挙げられる。さらに、水酸基と
反応しうる官能基としは、イソシアナート基、エポキシ
基、ビニルスルホン基、酸クロライド、酸無水物、シラ
ンカップリング剤などが挙げられる。

【００１５】本発明に用いられる、疎水性基と親水性基
とを有する化合物の好ましい例としては、ヘキサデシル
トリメチルアンモニウム ブロマイド、オクタデシルト
リメチルアンモニウム ブロマイド、スルホコハク酸ジ
オクチルエステルのナトリウム塩、ドデシルベンセンス
ルホン酸ソーダ、ドデシルベンジルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ノニルフェニルオキシ酢酸のナトリウ
ム塩、フェニルスルホニルフェニルスルホニル酢酸のア
ンモニウム塩などを挙げる事が出来る。

【００１６】また、疎水基と、水酸基と反応しうる官能
基とを有する化合物の好ましい例としては、ドデシルグ
リシジルエーテル、ノニルフェニルイソシアナート、パ
ルミチン酸クロライド、ステアリン酸クロライド、デシ
ルトリメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、
オクタデシルトリメトキシシランなどを挙げる事出来
る。

【００１７】本発明の製造方法においては、まずこれら
の化合物を適当な溶媒に溶解したものをあらかじめ製膜
する支持体上に塗布し、その後原料ポリマーを流動性の
ある状態にしてその上に展開する、あるいは、フィルム
の原料ポリマー中にこれらの化合物を、溶媒または熱に
よって溶解させて、それを支持体上に展開する等の方法
がとられる。本発明の表面処理の効果を最も良く発見し
うるのは、支持体上に原料ポリマーを溶液流延する方法
である。

【００１８】本発明の複屈折性フィルムに用いる原料ポ
リマ−としては、正の固有複屈折を有するものが好まし
く、具体的には、ポリカ−ボネ−ト、ポリアリレ−ト、
ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエ−テルスルホン、
ポリフェニレンスルファイド、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイミド、ポリイミ
ド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、セルロ−ス、ポ
リエステル系高分子等が好ましく、特にポリカ−ボネ−
ト系高分子、ポリアリレ−ト系高分子、ポリエステル系
高分子等、固有複屈折値が大きく溶液製膜により面状の
均質なフィルムを作りやすい高分子が好ましい。又、上
記ポリマ−は、単にホモポリマ−だけでなく、コポリマ
−、それらの誘導体、ブレンド物等であってもよい。

【００１９】また、本発明の複屈折性のフィルムは、光
の透過性が７０％以上で、実質的に透明で無彩色である
ことが好ましく、更に光の透過性が９０％以上で、実質
的に透明で無着色であることが好ましい。ここで、固有
複屈折（Δｎ）は分子が理想たときの複屈折値を意味
し、近似的に下記数式（１）で表される。

【００２０】

【数１】

【００２１】また、本発明の複屈折性のフィルム中で配
向した分子が、ＬＣＤの製造工程や熱による配向緩和を
防ぐために本発明の複屈折性フィルムに用いるポリマー
のガラス転移点は、好ましくは１０５℃以上、より好ま
しくは１１０°℃以上である。ポリマーの分子量は特別
に小さいものでなければ特に大きな制約はないが、好ま
しくは重量平均分子量が１万から１００万の範囲で、特
に好ましくは３万から７０万の範囲である。ポリマーの
合成方法は通常行われるどんな方法でも適用可能であ
る。

【００２２】本発明の位相差板には、厚み方向の主屈折
率が、面に平行な主屈折率のいずれか一方よりも大きい
複屈折性フィルムを用いるが、該複屈折性フィルムを面
に平行に延伸して、厚さ方向の主屈折率が面に平行な方
向の一つの屈折率よりも小さく、面に平行なもう一つの
屈折率よりも大きい複屈折性フィルムを用いるようにす
る事もできる。さらに位相差板は、必要に応じ偏光膜、
保護膜など他の一軸延伸フィルムや、二軸延伸フィルム
等の公知のフィルムをフィルム支持体として積層しても
よい。積層により、各複屈折性フィルムにおける複屈折
率の波長特性を制御することができ、複屈折性の液晶セ
ルにおける位相差の高度な補償が可能になる。図１に、
複屈折性フィルムを積層して成る位相差板を例示した。
１が複屈折性フィルム、２が接着層である。積層する複
屈 性フィルムの組み合わせや積層数、光軸の交差角度
などにより、位相差板における複屈折の波長特性等を変
えることができる。従って、積層数等については必要
な複屈折率の波長特性、ないし補償すべき位相差などに
応じ適宜に決定してよい。しかしながら、吸収損失や積
層界面における反射損失などによる透過率や視認性や視
認性の低下を抑制する点からは、積層数が少ないほど有
利である。

【００２３】本発明の液晶パネルは、本発明の複屈折性
フィルムから成る位相差板を、複屈折性の液晶セルの片
側又は両側に配置したものである。図２にその構成を例
示した（片側にのみ位相差板を設けたタイプ）。３が偏
光板、４が位相差板、５が複屈折性の液晶セルである。
なお、図２に示した液晶パネルの上部が視認側である

【００２４】液晶パネルの形成に用いる位相差板は、複
屈折性の液晶セルにおける位相差を補償するものであ
る。これにより、着色が防止されてコントラスト、視角
特性が改良された白黒表示およびカラー表示が達成され
る。その場合、液晶セルの複屈折率の波長特性も含め、
高度な補償を達成しうる位相差板が好ましく用いられ
る。以下、実施例によって発明を詳細に説明する。

【００２５】

【実施例】

実施例１ 複屈折性フィルム（Ｌ）、（Ｍ）の作成 十分に洗滌したガラス板（Ｇ）上に、ヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムブロマイドの０．５％メタノール溶
液を、＃４のロッド棒で塗布し、８０℃で３０分乾燥し
て表面処理を行なったガラス板（Ｈ）を作成した。別に
ポリカーボネート（重量平均分子量約５．５万）１５ｇ
を塩化メチレン８５ｇに溶解した塗布液（Ａ）を作成
し、上記水平にしたガラス板（Ｇ）および、（Ｈ）上を
枠で囲み、その中にこの塗布液（Ａ）を６５０ｍｌ／ｍ
² になる様に流し込み、３０分間室温で乾燥した後、塗
布膜をガラス板からはずし、金属の枠にはりつけて、１
１０℃で４時間乾燥を行ない、さらにこれを１５８℃の
温度条件下で１２０％延伸し、比較例のフィルム（Ｌ）
および本発明のフィルム（Ｍ）を作成した。

【００２６】実施例２ 複屈折性フィルム（Ｎ）の作成 実施例１で用いたポリカーボネート１５ｇ、Ｐ−ドデシ
ルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド ０．０
１ｇを塩化メチレン８５ｇに溶解した塗布液（Ｂ）を作
成し、実施例１で用いたガラス板（Ｇ）を水平に置き、
枠で囲んだ中に、塗布液（Ｂ）を４５０ｍｌ／ｍ² にな
る様に流し込み、３０分間室温で乾燥した後、塗布膜を
ガラス板からはずし、金属の枠にはりつけて、１１０℃
で４時間乾燥を行ない、さらにこれを１５８℃の温度条
件下で、１２０％延伸し、本発明のフィルム（Ｎ）を作
成した。

【００２７】実施例３ 複屈折性フィルム（Ｏ）の作成 十分に洗滌したガラス板（Ｇ）上に、ドデシルトリメト
キシシランの１％（水／イソプロピルアルコール＝１／
１）溶液を、＃４のロッド棒で塗布し、１１０℃で２時
間乾燥して、表面処理を行なったガラス板（Ｉ）を作成
した。このガラス板（Ｉ）を水平に置き、枠で囲んだ中
に、実施例１で用いた塗布液Ａを、４８０ｍｌ／ｍ２に
なる様に流し込み、３０分室温で乾燥した後、塗布膜を
ガラス板からはずし、金属の枠にはりつけて、１１０℃
で５時間乾燥を行ない、さらにこれを１５５℃の温度条
件で１２５％延伸し、本発明のフィルム（Ｏ）を作成し
た。

【００２８】複屈折の評価 前記の複屈折性フィルム（Ｌ）、（Ｍ）、（Ｎ）、及び
（Ｏ）における波長５９０μｍの光についての光軸方向
の屈折率（ｎｘ）、面内における光軸に垂直な方向の屈
折率（ｎｙ）、及び厚さ方向の屈折率（ｎｚ）を表１に
示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１より ｎｘ，ｎｙ, ｎｚの関係におい
て、本発明のフィルム（Ｍ）、（Ｎ及び（Ｏ）はｎｘ＞
ｎｚ＞ｎｙとなっていることがわかる。一方、比較例
のフィルム（Ｌ）においては ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚであ
る。

【００３１】液晶パネルにおける視野角依存性の評価 前記の複屈折性フィルムを位相差板としてＳＴＮ液晶セ
ルの片側に適用し（図２）、白黒ディスプレイの液晶パ
ネルを作製した。得られた、液晶パネルの駆動状態と非
駆動状態におけるコントラスト比が７．５：１以上とな
る視野角を表２に示した。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から、本発明の複屈折性フィルムから
なる位相差板を用いて補償した液晶パネルは、視角によ
るコントラストの変化が小さく、大きな視野角を有して
いる事がわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複屈折性フィルムを積層した位相差板の断面を
示す。

【図２】位相差板を用いた液晶表示装置の断面を示す。

【符号の説明】

１：複屈折性フィルム ２：接着層 ３：偏光板 ４：位相差板 ５：複屈折性の液晶セル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向の主屈折率が、面に平行な主屈
   折率のいずれか一方よりも大きい複屈折性フィルムにお
   いて、該フィルムが疎水性基と親水性基を有する化合
   物、または疎水性基を有し、かつ水酸基と反応しうる官
   能基とを有する化合物で表面処理した支持体上で製膜さ
   れた事を特徴とする複屈折性フィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の製造方法による複屈折
   性フィルムとフィルム支持体より成ることを特徴とする
   位相差板。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の製造方法による複屈折
   性フィルムを、複屈折性の液晶セルの少なくとも片側に
   配置していることを特徴とする液晶表示装置。