JPH063524A - 光学位相差板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】一塩化三弗化エチレン８０〜９８重量％と弗化
ビニリデン２〜２０重量％からなる結晶性共重合体から
なる実質的に一軸方向に配向したフィルム 【効果】位相差斑が一塩化三弗化エチレンホモポリマー
に比べ小さい。且つ複屈折率波長分散性はポリカーボネ
ートのより劣るものの、応答動作速度が中速度以上で用
いられる液晶との組み合わせでは複屈折率波長分散性に
起因する表示色の着色を防止できる。また光弾性係数は
ポリカーボネートのの１／４程度であり、偏光板、液晶
板との貼り合わせの際に生じる残留応力による色斑の発
生も小さく押さえることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に用いられ
る新規な位相差板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＮ液晶は液晶分子の複屈折に起因す
る着色が生じ、白黒表示ができないという欠点を有す
る。一例を示せば、背景色が白色で表示色が青色であ
る。この着色があるためＳＴＮ液晶表示素子のコントラ
ストが悪いとか、マルチカラー、フルカラーといったカ
ラー表示が難しい。

【０００３】ところで位相差板とは複屈折性を有するフ
ィルム状のものである。位相差板の互いに直交する二方
向の屈折率が異なるため、位相差板を通過した光は通過
後において偏光面の直交する光線の間に位相差が生ず
る。その性質を利用して熱可塑性樹脂を一軸延伸したフ
ィルムを位相差板として用い、ＳＴＮ型液晶表示素子の
表示色を白黒化することが特開平２ー４２４０６号にお
いて提案されている。

【０００４】現在、このような位相差板に用いられる一
軸延伸フィルムの樹脂材料としては、ポリビニルアルコ
ール又はポリカーボネートが一般的に用いられている
が、これらをもってしても満足するものは得られていな
い状況である。その理由を概略的に説明すると以下の通
りである。

【０００５】位相差板に用いられる熱可塑性樹脂一軸延
伸フィルムに要求される特性としては、種々あるが、大
別すれば、光学的特性と機械的特性に分けられる。その
うち、光学的特性として要求されるのは、少ない位相差
斑、広い視野角特性、液晶の複屈折率波長分散性と用い
る位相差板のそれとのマッチング性、耐温度特性及び耐
湿度特性、光軸乱れ並びに異物等の光学的欠陥のないこ
と、高い光線透過率、小さい光弾性係数、紫外線による
光透過率耐劣化特性等の特性を有することが挙げられ
る。また、機械的特性として要求されるのは、弾性率、
引張強度、腰の強さ等が挙げられる。更に、位相差フィ
ルムの製造性を考えた場合には、延伸性等の加工特性も
重要である。

【０００６】中でも実用上重視される特性としては、少
ない位相差斑、液晶の複屈折率波長分散性とのマッチン
グ性、小さい光弾性係数が挙げられる。

【０００７】位相差斑は一枚の位相差板内での位相差値
のばらつきを示す数値である。位相差斑は位相差板内の
配向度及び厚みのばらつきから生じるものであり、位相
差斑が大きいと液晶板と組み合わせた場合、位相差ずれ
のある部分で白黒の補償がうまくいかないために着色し
てしまう現象が生じる。そのため位相差斑はできるだけ
小さい値であることが要求される。ポリカーボネートも
ポリビニルアルコールもこの位相差斑については実用上
支障のないものが得られている。

【０００８】位相差板の複屈折率波長分散性と液晶の複
屈折率波長分散性とのマッチング性とは以下のような意
味である。応答動作速度が中速度以上で用いられる液
晶、例えばＳＴＮ液晶を用いる場合において、複屈折率
波長分散性の小さいポリビニルアルコールを位相差板と
して組み合わせるとＳＴＮ液晶自体の複屈折率波長分散
性とのマッチングがとれず、完全な白黒のコントラスト
が得られず、表示色に僅かに紫色の着色が生じてしまう
という問題があった。そのため、応答動作速度が中速度
以上で用いられる液晶と組み合わせる場合、位相差板と
してはポリビニルアルコールよりも複屈折率波長分散性
の大きいポリカーボネートが主として用いられている。

【０００９】位相差板の光弾性係数に関していえば、光
弾性係数の小さいものほど外力に対する複屈折率の変化
が小さいため、製造工程中で生じた残留応力による位相
差斑が小さくなる。ポリカーボネートを用いた位相差板
の光弾性係数は、ポリビニルアルコールを用いた位相差
板と比較し数十倍と大きいため、製造工程中で生じた残
留応力による位相差斑が生じ易く、偏光板及び液晶板と
貼り合わせる際に色斑が生じ易いと云う欠点があった。

【００１０】位相差斑がポリカーボネートやポリビニル
アルコールと同程度に小さく、複屈折率波長分散性がポ
リビニルアルコールよりも大きく、且つ光弾性係数がポ
リカーボネートよりも小さい高分子延伸フィルムを用い
た位相差板が提供できれば、応答動作特性が中速度以上
で用いられる液晶と組み合わせる場合、表示色の斑がな
く、コントラストの良好な液晶表示素子を歩留まり良く
製造することが可能となるため、産業上の利益は大きな
ものとなる。

【００１１】特開平２ー４２４０６号には熱可塑性樹脂
の多くの例が示されているが、本発明者らの検討によれ
ば位相差斑、複屈折率波長分散性及び光弾性係数の三つ
の特性のいずれも満足できる材料はこの中にも見出され
なかった。例えば、一塩化三弗化エチレンホモポリマー
は複屈折率波長分散性及び光弾性係数の特性は良いので
あるが、位相差斑が大きいという欠点を有する。位相差
斑が大きいのは次の理由によるものと推定される。

【００１２】この樹脂は適当な溶媒がないのでキャスト
法での成形ができない。また、樹脂の分解温度未満では
溶融粘度が大き過ぎ、溶融押出することができず、分解
温度以上で押出成形せざるを得ない。分解温度以上であ
っても加工が不可能ではないが、溶融粘度の温度依存性
が大きく、制御が不能な僅かなダイス温度の減少でさえ
も、溶融粘度の増大による応力の増大の結果、フィルム
の厚さが薄くなるとともに、ダイス内の流動配向が増
す。前者はレタデーションを小さくし、後者はレタデー
ションを大きくする方向に作用するが、総合的には全く
相殺することにはならず、位相差斑の大きいものみにな
るものと考えられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、位相
差斑が一塩化三弗化エチレンホモポリマーよりも小さ
く、ポリカーボネートやポリビニルアルコールと同程度
に位相差斑が小さく、複屈折率波長分散性がポリビニル
アルコールよりもある程度大きく、且つ光弾性係数がポ
リカーボネートよりも小さい高分子延伸フィルムを用い
た位相差板を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は一塩化三弗化エ
チレンと弗化ビニリデンとからなる限られた構成からな
る共重合体において目的とするものが得られることを見
い出したことに基づく。即ち、本発明の要旨とするとこ
ろは一塩化三弗化エチレン８０〜９８重量％と弗化ビニ
リデン２〜２０重量％からなる結晶性共重合体からなる
実質的に一軸方向に配向したフィルムを用いた光学位相
差板にある。以下、本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明光学位相差板を構成する共重合体は
一塩化三弗化エチレン８０〜９８重量％と弗化ビニリデ
ン２〜２０重量％からなる。一塩化三弗化エチレンが９
８重量％を上回ったり、弗化ビニリデンが２重量％未満
では、位相差斑が大きく、実用に供し得る位相差板とな
り得ない。他方、一塩化三弗化エチレンが８０重量％未
満であると、結晶化度が低くなったり、ゴム状となり、
位相差板とした場合に高温下での位相差変化並びに寸法
変化が大きくなり実用に耐えない。好ましくは一塩化三
弗化エチレンが９０〜９７重量％と弗化ビニリデン３〜
１０重量％からなり、より好ましくは一塩化三弗化エチ
レンが９２〜９６重量％と弗化ビニリデン４〜８重量％
からなる。

【００１６】本発明に用いられる共重合体としては一塩
化三弗化エチレンと弗化ビニリデンとの二元共重合体が
好ましいが、三元以上の多元共重合体であってもよい。
第三成分としては共重合体の複屈折率波長分散性の大幅
な低下と光弾性係数の大幅な増加を招かないよう、種類
と量を選択する限り、特に限定されるものではないが、
特に例示すればエチレン、弗化ビニル、三弗化エチレ
ン、四弗化エチレン、六弗化プロピレン等が挙げられ
る。

【００１７】本発明でいう結晶性共重合体とは、ＤＳＣ
測定を行った場合において、昇温時に認められる重合体
の融解に伴う吸熱ピークを示す共重合体を指す。本発明
に係る共重合体は通常の懸濁重合法、乳化重合法等、公
知の方法により製造される。

【００１８】また、本発明の配向としては、実質的に一
軸方向の配向である。ここで実質的に一軸方向の配向と
は、一方の配向がそれに垂直な方向であって厚さ方向と
は異なる方向の配向に比し、より一層配向した状態を指
す。好適には一軸延伸が用いられる。また、延伸機を用
いた延伸配向が好ましいが、押出の際の剪断等による流
動配向であってもよい。

【００１９】また、本発明でいうフィルムとは通常シー
トと呼ばれる程度の厚さのものから通常フィルムと呼ば
れる程度の薄膜のものまでを包含する広い意味で用いて
いる。

【００２０】本発明に係る共重合体を位相差板へ加工す
る方法としては、公知の方法が採用され、好適には加熱
板によるプレス法、カレンダー加工法、若しくは押出法
を用い原反フィルムを成形すると共に、又は成形後、延
伸配向させることにより位相差板が製造される。中でも
原反フィルムを得る方法としては押出法が好適に採用さ
れる。

【００２１】得られた原反フィルムを配向させる方法と
しては、公知の方法、例えばバッチ式一軸延伸装置、周
速度の異なるロールを利用する方法、ロール間圧縮延伸
法、テンタ−法、押出成形時での溶融延伸等を用いるこ
とができる。中でも周速度の異なるロールを利用する方
法が位相差斑を小さくし、且つ視野角の広い位相差板を
提供するので好ましく用いられる。

【００２２】延伸配向は共重合体のガラス転移温度以上
であれば良いが、好ましくは共重合体の結晶融点未満の
温度、より好ましくは１００〜１８０℃、より一層好ま
しくは１２０〜１６０℃でなされる。

【００２３】延伸配向後の処理としては、寸法安定性を
向上させ、位相差の温度変化を小さくするべく、延伸時
の温度よりも高温度において緊張状態で熱処理し、配向
緩和を防ぎながら結晶化を促進する方法が好適に採用さ
れる。

【００２４】また、特に高温環境下で顕著な、パラクリ
スタルの等温結晶化現象及びアモルファス部位の二次結
晶化による位相差の増加現象並びに時折認められる位相
差板の平面性の悪化の発生に対処すべく、特願平４−８
１４４８号に開示されるごとく、延伸温度より高く結晶
融点より低い温度で第一段熱処理し、次いで、加熱収縮
率が１〜６％であり、しかも上記フィルムと同一または
異なる耐熱性フィルムを、粘着材を介して位相差板の片
面もしくは両面に積層した状態で、第一段熱処理温度よ
りも低い温度で第二段熱処理する方法が好適に採用され
る。

【００２５】

【実施例】各例において示す位相差値は、偏光顕微鏡に
ベレク補償器を組み合わせて測定した。位相差斑の評価
は、位相差板のフィルムの中央部を延伸軸方向に１ｃｍ
おきに２０点の位相差を求め、白色光源を用いて行っ
た。また波長分散性の測定では、４５０ｎｍ、５５０ｎ
ｍのバンドパスフィルターを白色光源と組合わせ、５５
０ｎｍの波長で測定した位相差に対する４５０ｎｍの波
長で測定した位相差の比により評価した。

【００２６】［比較例１〜２］一塩化三弗化エチレンホ
モポリマー・ペレット（ダイキン工業（株）製商品名
「ネオフロンＣＴＦＥモールディングパウダー Ｍ−３
００Ｐ」を用い、３４０℃でプレス法により、厚さ２０
０μｍの一塩化三弗化エチレンホモポリマーの原反フィ
ルムを作成した。次いで東洋精機製作所（株）ストログ
ラフ−Ｒ２を用い、表１に示す温度で１．２倍の一軸延
伸を行い、更に、延伸装置のチャックに試料をセットし
た状態で、それぞれ表１に示す温度で緊張熱処理を行っ
た。

【００２７】得られた位相差板の波長分散性及び光弾性
係数は延伸条件に無関係にそれぞれ１．０６、２０ｃｍ
²/dyneであった。また位相差斑に関する結果は、表１に
示す通りであった。表１中のＲは測定データの最大値と
最小値の差であり、Ｒ％は測定データの平均値に対する
Ｒの比と１００との積である。なお、ＤＳＣにより１０
℃／分で昇温して求めたホモポリマーの結晶融点は２１
５℃であり、弾性率の温度変化から求めたガラス転移温
度は８０℃であった。

【００２８】

【表１】

【００２９】［実施例１］懸濁重合法を用い、仕込比率
が一塩化三弗化エチレン９５重量部であり、弗化ビニリ
デン５重量部の組成からなる一塩化三弗化エチレン共重
合体を得た。比重法により、この組成を測定したところ
ほぼ仕込値通りの共重合比であった。ＤＳＣにより１０
℃／分で昇温して測定した結晶融点は１９５．４℃であ
り、弾性率の温度変化から求めたガラス転移温度は４５
℃であった。

【００３０】プレス法により２３０℃で厚さ２００μｍ
の一塩化三弗化エチレン共重合体の原反フィルムを作成
した。東洋精機製作所（株）製ストログラフ−Ｒ２を用
い１２０℃で１．２倍の一軸延伸を行い、更に、延伸装
置のチャックに試料をセットした状態で、１３０℃にて
緊張熱処理を行った。

【００３１】得られた位相差板の波長分散性は１．０
６、光弾性係数は１５ｃm²/dyneであり、いずれも一塩
化三弗化エチレンホモポリマーと同程度であった。位相
差斑は表１に示す通りであり、比較例と比べ位相差斑の
大きさを示すＲ値及びＲ値％が小さく、位相差斑が小さ
いことがわかる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば位相差斑が一塩化三弗化
エチレンホモポリマーに比べ小さい。且つ複屈折率波長
分散性は、その値を波長５５０ｎｍで測定した位相差に
対する波長４５０ｎｍで測定した位相差の比で示すと
１．０６付近であり、ポリカーボネートの１．１より劣
るものの、応答動作速度が中速度以上で用いられる液晶
との組み合わせでは複屈折率波長分散性に起因する表示
色の着色を防止できる。また光弾性係数はおよそ２０ｃ
ｍ²/dyneであり、ポリカーボネートの９０ｃｍ²/dyneの
１／４程度であり、偏光板、液晶板との貼り合わせの際
に生じる残留応力による色斑の発生も小さく抑えること
が可能となるため最終製品の液晶表示板の歩留まりが向
上するといった利点を有する。

【００３３】加えて、本発明を構成する全てではなく、
一部のものにおいて認められる特徴であるが、結晶化温
度が高く、ガラス転移温度が４５℃前後と高いものが得
られる。かかる場合においては、高温環境下で位相差の
経時変化が少なく、寸法変化の小さな耐温度性に優れた
位相差板が提供される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一塩化三弗化エチレン８０〜９８重量％
   と弗化ビニリデン２〜２０重量％からなる結晶性共重合
   体からなる実質的に一軸方向に配向したフィルムを用い
   た光学位相差板。
2. 【請求項２】 一塩化三弗化エチレン９０〜９７重量％
   と弗化ビニリデン３〜１０重量％であることを特徴とす
   る請求項１の光学位相差板。