JPH05313014A - 複屈折性フィルムの製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＳＴＮ−ＬＣＤの着色及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】乾燥速度の速いポリマー溶液Ａを、正の固有複
屈折を有するポリマー溶液Ｂと共流延するか、該ポリマ
ー溶液Ｂを流延し、得られるフィルムの乾燥終了前に該
フィルムの片面、又は両面に該ポリマー溶液Ａを塗布
し、乾燥収縮させることにより、正の固有複屈折性を有
するフィルムの厚み方向の屈折率を大きくすることを特
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、および当該フィルムを用いる液晶
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°以上のスパーツイステッ
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、その効果はいまだ小さく、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号公報に、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に切り取って、研
磨したものを位相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枚つづ、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位以上使う事が必要で
あり、それだけコストも高くなる。

【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
装置を提供する事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、視角特性に優
れる複屈折フィルム、即ち、該複屈折フィルムの厚み方
向の主屈折率が、面に平行な主屈折率の少なくともいず
れか一方よりも大きいことを特徴とする前記の複屈折性
フィルムを得るために、下記ポリマー溶液Ａ、Ｂを共流
延した後、乾燥、延伸するか、又はポリマー溶液Ｂを流
延し、得られるフィルムの乾燥終了前に該フィルムの片
面、又は両面にポリマー溶液Ａを塗布し、乾燥、延伸す
ることに特徴がある。 ポリマー溶液Ａ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ｂよりも速い。 ポリマー溶液Ｂ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ａよりも遅く、ポリマ
ーが正の固有複屈折を有する。

【００１０】すなわち本発明は下記(1) 〜(5) である。 (1) 下記のポリマー溶液Ａ，Ｂを共流延することによ
り、乾燥、延伸後ポリマー溶液Ｂから得られる複屈折性
フィルムの厚み方向の主屈折率が面に平行な主屈折率の
少なくともいずれか一方よりも大きくなることを特徴と
する複屈折性フィルムの製造方法。 ポリマー溶液Ａ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ｂよりも速い。 ポリマー溶液Ｂ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ａよりも遅く、ポリマ
ーが正の固有複屈折を有する。 (2) 前記(1) 記載の製造方法において、ポリマー溶液を
Ａ，Ｂ，Ａの順に３層を共流延することを特徴とする複
屈折性フィルムの製造方法。

【００１１】(3) 下記のポリマー溶液Ｂを流延し、得ら
れるフィルムの乾燥終了前に該フィルムの片面、又は両
面にポリマー溶液Ａを塗布、乾燥することによりポリマ
ー溶液Ｂから得られる複屈折性フィルムの厚み方向の主
屈折率が面に平行な主屈折率の少なくともいずれか一方
よりも大きくなることを特徴とする複屈折性フィルムの
製造方法。 ポリマー溶液Ａ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ｂよりも速い。 ポリマー溶液Ｂ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ａよりも遅く、ポリマ
ーが正の固有複屈折を有する。 (4) 前記(1),(2) または(3) 記載の製造方法において、
複屈折性フィルムの共流延又は塗布後に、膨潤性の貧溶
媒に浸漬した後乾燥することを特徴とする複屈折性フィ
ルムの製造方法。 (5) 前記(1),(2),(3) または(4) 記載載の製造方法によ
る複屈折性ィルムを複屈折性の液晶セルの少なくとも片
側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置。

【００１２】本発明で共流延又は、塗布されたポリマー
溶液Ａは、乾燥後、フィルムとして剥離回収し、再利用
できるため、低コスト、高生産性のもとに、複屈折性フ
ィルムを製造することができる。また、本発明により該
複屈折性フィルムの厚み方向の屈折率を大きくできたこ
とについては、片面又は、両面に設けた溶媒の乾燥速度
のポリマー溶液（Ａ）が、急速に乾燥し、フィルムを形
成する過程で収縮することにより、ポリマー溶液Ｂから
得られる該複屈折性フィルムに強い面内収縮力を与え、
そのため厚みが増大し、厚み方向へポリマー鎖が配向す
るために、厚み方向の屈折率が大きくなるものと推定し
ている。

【００１３】本発明の乾燥速度の速いポリマー溶液
（Ａ）について説明する。これに用いるポリマーの光学
特性、Ｔｇ、分子量に特に制限はなく、フィルムは透明
である必要もない。乾燥中は、該複屈折性フィルムに密
着し、乾燥後該複屈折性フィルムの表面を荒らすことな
く容易に除けることが望ましい。具体的にはセルロース
トリアセテート、セルロースジアセテート、セルロース
プロピオネート、セルロースブチレート等のセルロース
誘導体は比較的乾燥速度が速く、好ましい。溶媒はポリ
マーの良溶媒であればよいが、メチレンクロライト、ア
セトン、メタノール等の低沸点のものが好ましい。又、
更に、乾燥速度を速めるために、他のポリマーをブレン
ドしたり、可塑剤等の添加を行ってもよい。また乾燥前
に、潤滑性の貧溶媒に浸漬した後、乾燥すると、その効
果は、更にあがる。又、本発明の乾燥速度の速いポリマ
ー溶液は、該複屈折性フィルムの片面だけに設けた場合
よりも、両面に設けた方が、製膜後の複屈折性フィルム
の平面性がよく好ましい。

【００１４】次に本発明の複屈折性フィルムに用いるポ
リマー溶液Ｂのポリマーについて述べる。これに用いる
ポリマーは、正の固有複屈折を有する、溶媒の乾燥速度
が比較的遅いポリマーが好ましく、具体的には、ポリカ
ーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリアミド、ポリイミド、等が好ましく、特にポ
リカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、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。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。重合方法は通常行
われるどんな方法でも適用可能であるが、乳化重合法に
より重合した共重合体は分子量を大きくしやすいので特
に好ましい。又、上記ポリマーは、単にホモポリマーだ
けでなく、コポリマー、それらの誘導体、ブレンド物等
であってもよい。溶媒はポリマーの良溶媒であり、ポリ
マー溶液（Ａ）の溶媒と同一であることが好ましい。ポ
リマー溶液Ａ、Ｂの濃度は、特に制約はないが、好まし
くは０．１〜７０重量％で、特に好ましくは３〜５０重
量％の範囲である。

【００１５】次に本発明のポリマー溶液の乾燥速度につ
いて述べる。ポリマー溶液Ａとポリマー溶液Ｂの、ポリ
マーや添加物を含む乾燥後固体になる、いわゆる固型分
の濃度を３〜５０重量％の範囲で同一溶媒を用いて同一
にしたポリマー溶液Ａ′、Ｂ′を作り、乾燥後同一厚み
になるよう同一面積に同一量をそれぞれガラス板上に流
延又は塗布する。同一乾燥条件で比較して固型分の濃度
が８０重量％から９５重量％になるまで乾燥するために
必要な時間を乾燥時間といいポリマー溶液Ａ′の乾燥時
間がポリマー溶液Ｂ′のそれよりも短い場合、ポリマー
溶液Ａがポリマー溶液Ｂより乾燥速度が速いと言う。本
発明においては、特に後者の乾燥時間より前者の乾燥時
間が３／４以下に短縮されることが好ましい。固型分濃
度は重量測定又はガスクロ法で容易に測定することがで
きる。

【００１６】以上のように乾燥速度は、相対的なもので
ある。従って前記したポリマー溶液Ａ、Ｂに用いるポリ
マーは代表的なものであり、これに限定されるものでは
ない。即ち、前述したポリマー溶液Ａのポリマーとして
セルロース誘導体、ポリマー溶液Ｂのポリマーとしてポ
リカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル系高分
子を用いる組み合わせ以外にも、例えばポリマー溶液Ａ
のポリマーとして、ポリカーボネートとポリエステルの
ブレンド物、ポリマー溶液Ｂのポリマーとしてポリカー
ボネートといった組み合わせでもよい。

【００１７】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（△ｎ）は分子が理想的に一方向に配向したとき
の複屈折値を意味し、近似的に下記数式(1) で表され
る。

【００１８】

【数１】

【００１９】本発明の複屈折性フィルムは、厚み方向の
主屈折率が面に平行な主屈折率の少なくともいずれか一
方よりも大きい事に特徴があるが、さらに該複屈折性フ
ィルムを延伸して、厚み方向の主屈折率が面に平行で、
かつ延伸方向に平行な主屈折率よりも小さく、延伸方向
に垂直な主屈折率よりも大きくする事ができる。本発明
の位相差板は、必要に応じ複屈折性フィルムおよび他の
偏光膜、保護膜など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
複屈折率の長波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
する複屈折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とによる透過率や視認性
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。

【００２０】本発明の液晶パネルは、厚さ方向の主屈折
率が面に平行な主屈折率の少なくともいずれか一方より
も大きい複屈折性フィルムあるいは厚さ方向の主屈折率
が複屈折フィルムの光軸に平行な方向の屈折率よりも小
さく複屈折フィルム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（片側にみの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。

【００２１】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よって生ず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ディスプレイおよびカラーデ
ィスプレイが達成される。その場合、液晶セルの複屈折
率の波長特性も含め、高度な補償を達成する位相差板が
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。

【００２２】

【実施例】 実施例１ 下記組成のポリマー溶液(a),(b) を調液し、図３(1) の
共流延ダイを用いて図３(2) のように、ステンレスバン
ド７上に共流延ダイ６からポリマー溶液を(a),(b),(a)
の順になるように共流延した。残留発揮分が(a),(b),
(a) 平均で２０％の時、バンドから剥し、巾方向を自由
に収縮させながら、残留揮発分が３％になるまで乾燥さ
せた後、１５８°で一軸延伸した。その後、(a) からな
る表裏のフィルムを剥取り、(b) らかなるポリカーボネ
ートの複屈折性フィルム（ＣＮ−１）を得た。 ポリマー溶液(a) セルローストリアセテート １７重量部 ポリウレタン（バイエル社製デスモコール １７６） ３重量部 メチレンクロライド ８０重量部 ポリマー溶液(b) ポリカーボネート ２０重量部 メチレンクロライド ８０重量部

【００２３】実施例２ 実施例１で用いたポリカーボネートの２０重量％メチレ
ンクロライド溶液を、ステンレスバンド上に流延し、残
留揮発分が２０％の時、バンドから剥し、巾方向を自由
に収縮させながら、残留揮発分が１０％になるまで乾燥
させた後、下記組成のポリマー溶液(c) を両面に１００
cc／m²づつ塗布し、乾燥し、残留揮発分が３％になった
後、１５８℃で一軸延伸をした。その後、(c) からなる
表裏のフィルムを剥取り、ポリカーボネートの複屈折性
フィルム（ＣＮ−２）を得た。 ポリマー溶液(c) セルローストリアセテート ９重量部 ポリウレタン（バイエル社製デスモコール １７６） １重量部 メチレンクロライド １９０重量部

【００２４】比較例１ 実施例１を用いたポリカーボネートの２０％メチレンク
ロライド溶液をステンレスバンド上に流延し、残留揮発
分が２０％の時、バンドから剥し実施例と同様に巾方向
に自由に収縮させながら残留揮発分が３％になるまで乾
燥させた後、該フィルムを１５８℃の温度条件で一軸延
伸することによりポリカーボネートの複屈折性フィルム
（ＣＯ−１）を得た。又、前記ポリマー溶液(a),(b),
(c) を固型分濃度が１５重量％になるよう同一組成比で
それぞれ調液したポリマー溶液（a)′，（b)′, （c)′
をガラス板上に乾燥後１００μになるように流延し、前
記した方法に従って同一条件で乾燥時間を測定するとそ
れぞれ２５分、５５分、３０分であり、ポリマー溶液
(a),(c) の乾燥速度はポリマー溶液(b) のそれより速か
った。

【００２５】複屈折の評価 前記の複屈折性フィルム（ＣＮ−１）、（ＣＮ−２）、
及び（ＣＯ−１）における波長６３３μm 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（ｎ
ｚ）を表１に示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】ｎｘ、ｎｙ、ｎｚての関係において、（Ｃ
Ｎ−１）及び（ＣＮ−２）はｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなって
いることがわかる。一方、（ＣＯ−１）においてはｎｘ
＞ｎｔ＞ｎｚである。

【００２８】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６：１以上となる視
野角を表２に示した。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２より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、視角特性が改良されてい
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】位相差板に用いた液晶表示装置の断面を示す。

【図３】(1) はポリマー溶液Ａとポリマー溶液Ｂを共流
延するときの共流延ダイを示す。(2) はポリマー溶液
Ａ、ポリマー溶液Ｂ、ポリマー溶液Ｃの順に共流延して
製膜する状況を示す。

【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 ６：共流延ダイ ７：ステンレスバンド ８：ドラム (a)：ポリマー溶液Ａの供給部 (b)：ポリマー溶液ｂの供給部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記のポリマー溶液Ａ，Ｂを共流延する
   ことにより、乾燥、延伸後ポリマー溶液Ｂから得られる
   複屈折性フィルムの厚み方向の主屈折率が面に平行な主
   屈折率の少なくともいずれか一方よりも大きくなること
   を特徴とする複屈折性フィルムの製造方法。 ポリマー溶液Ａ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
   の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ｂよりも速い。 ポリマー溶液Ｂ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
   の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ａよりも遅く、ポリマ
   ーが正の固有複屈折を有する。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法において、ポリ
   マー溶液をＡ，Ｂ，Ａの順に３層を共流延することを特
   徴とする複屈折性フィルムの製造方法。
3. 【請求項３】 下記のポリマー溶液Ｂを流延し、得られ
   るフィルムの乾燥終了前に該フィルムの片面、又は両面
   にポリマー溶液Ａを塗布、乾燥することによりポリマー
   溶液Ｂから得られる複屈折性フィルムの厚み方向の主屈
   折率が面に平行な主屈折率の少なくともいずれか一方よ
   りも大きくなることを特徴とする複屈折性フィルムの製
   造方法。 ポリマー溶液Ａ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
   の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ｂよりも速い。 ポリマー溶液Ｂ：ポリマーを含有する溶液であって、そ
   の溶媒の乾燥速度がポリマー溶液Ａよりも遅く、ポリマ
   ーが正の固有複屈折を有する。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の製造方法に
   おいて、複屈折性フィルムの共流延又は塗布後に、膨潤
   性の貧溶媒に浸漬した後乾燥することを特徴とする複屈
   折性フィルムの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４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なることを特徴とする液晶表示装
   置。