JPH0769491B2 - 位相差板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、偏光状態を制御するために用いられる位相差
板の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

位相差板は、各種偏光状態にある光線の合成や分析に用
いられている光学部品であり、その材料として雲母や水
晶など無機結晶材料が広く利用されてきた。

最近では、位相差板を液晶表示素子の光学補償板として
用いることが提案されており、大面積にわたり均一な光
学特性を有する位相差板が要望されている。このような
用途の位相差板には、ポリカーボネートやポリスチレン
等の高分子フィルムがその素材として用いられている。
これらは、高分子フィルムを形成し、これを延伸処理し
た後に、基板に貼り合わせるという方法によって製造さ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の高分子フィルムからなる位相差板
は、大面積にわたり均一な位相差を得ることができなか
った。また、成膜、延伸、貼り付けの各工程において高
精度の技術が要求され、その製造は困難であった。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、大面積にわたり均一かつ高い位
相差を得ることができ、しかもその位相差を容易に制御
できる位相差板を製造する方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、このような目的を達成するため、基板上に液
晶高分子からなる薄膜を成膜し、該薄膜を配向処理した
後、前記液晶高分子の液晶性を示す温度範囲で加熱処理
して光学異方性膜を形成することを特徴とする位相差板
の製造方法である。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明は、基板と、この基板上に形成され、高度に配向
した液晶高分子膜によって構成される位相差板を製造す
る方法である。

液晶高分子膜には、サーモトロピック液晶高分子が使用
され、高温でネマチック相を示すサーモトロピック液晶
高分子が特に好ましく使用される。さらに好ましくは、
結晶性液晶高分子が使用される。このような液晶高分子
としては、ヘキスト・セラニーズ社とベクトラ系のよう
な全芳香族タイプでも良いし、またイーストマン・コダ
ック社のX7G系のような屈曲鎖が芳香環の間に挿入され
たタイプでも良い。これらのタイプの液晶高分子は、一
般には溶剤に溶解しにくいが、非直線分子、ハロゲン置
換基導入により溶解性が向上することが知られている。
また分子量の調節によっても溶解性を制御できる。

本発明において位相差板は、以下のように製造される。
まず、基板に液晶高分子の溶液を公知の塗布方法、たと
えばスピンコート法、ロールコート法、オフセット印刷
法、スクリーン印刷法で塗布し、溶媒を乾燥させること
により液晶高分子膜を得る。そして、このように塗布形
成した液晶高分子膜をラビング等の方法で配向処理す
る。もちろん、この配向処理に関しては、ラビング以外
にも流動、せん断応力、温度勾配法等も使用することが
可能である。その後、基板を好ましくは窒素還流下、液
晶高分子の液晶性を示す温度範囲で加熱する。この加熱
処理後、基板を徐冷することが好ましい。加熱時間は、
５〜10分程度で十分である。

液晶高分子膜はラビングなどの配向処理により、まず表
面層が延伸される。ここでは液晶高分子の配向度は小さ
く、しかも不均一である。ところが、引き続き行われる
液晶性を示す温度での加熱処理により、液晶高分子は流
動性を持つ。そして、配向した表面層の分子に追従し、
他の分子も配向性を増す。その結果、大きな位相差を均
一に得ることができると考えられる。なお加熱処理後は
冷却しても、液晶高分子は加熱時の状態のまま固定され
る。

配向処理として他の方法を用いた場合も同様であって、
初期配向は空間的に不均一な分布をしているが、液晶性
を示す温度範囲で加熱処理することにより、不均一性は
解消され、高度な配向を得ることができる。

第１図は、この現像を示す実験データであり、加熱処理
による位相差の変化を液晶高分子とポリイミドで比較し
たものである。液晶高分子はヘキスト・セラニーズ社の
ベクトル系材料であり、ポリイミドは日産化学社製の材
料である。ともにガラス基板上に50nmの膜厚に形成し、
ナイロン布でラビング処理し、その後、いくつかの処理
温度で各10分間熱処理し、徐冷したものである。

この２種の高分子膜について、加熱処理温度と波長633n
mにおける位相差との関係を示したものが第１図のグラ
フである。

第１図から明らかなように、297℃〜326℃の範囲で液晶
層を示すこの液晶高分子は、この温度範囲で位相差が急
増する。これより低温部では配向性を向上させ鋭る効果
は少なく、逆に高温部ではアイソトロピック状態になる
ため配向は乱れる。一方、ポリイミド膜の加熱処理して
も配向性に変化はない。本発明は、液晶高分子のもつこ
の特異な熱的挙動を利用するものである。

進相軸（遅相軸）の向きは、用いる液晶高分子の種類と
配向処理の方向により決定される。また位相差の大きさ
は、液晶高分子自体もつ光学異方性の大きさ他、膜厚、
配向処理の強さ、加熱処理温度等により決定される。膜
圧は、配向処理の前に制御しても良いし、前述した方法
を繰り返し積層する方法をとっても良い。配向処理の強
さは、ラビング法であればその密度や押し込み量等によ
り、また温度勾配法であればその大きさ等により制御で
きる。

このようにして配向性を向上させ、また制御することに
より、大面積で高品位の位相差板が得られる。

このような位相差板を液晶表示素子の光学補償板として
用いる場合には、液晶セルの外側にこれを配置してもよ
いが、液晶セルを構成する基板の液晶に面している面に
この発明での液晶高分子からなり、配向処理と加熱処理
が施された光学異方性膜を形成して位相差板とすること
もできる。この場合、液晶内での気泡の発生を防止で
き、さらに液晶セルと偏光板との接着に際しても、構造
が単純化され、作業性が良好となる。

以下、本発明につき実施例をあげて具体的に記述する
が、本発明はここに例示の実施例のみに限定されるもの
ではない。

〔実施例〕

液晶高分子としてヘキスト・ゼラニーズ社のベクトラ系
の材料を使用した。この高分子は297℃〜326℃まで液晶
相を示す。この高分子の2wt％Ｎメチルピロリドン溶液
を調製し、ガラス基板上にスピナーで回転数1500rpm、3
0秒間の条件で塗布した後、200℃で１時間乾燥したとこ
ろ、約100nm厚の液晶高分子膜を得ることができた。こ
れをナイロン布で一定方向にラビングした。その際ラビ
ングロールと基板の間の距離を1.0、1.1、1.2、1.3、1.
4mmと変化させた。そして一部の基板は300℃で10分間加
熱処理した。

徐冷後、（株）オーク製作所の複屈折測定装置で波長63
3nmにおける位相差を測定したところ、表−１のように
なった。この加熱処理により位相差は、いずれのラビン
グ条件によるものも処理前より10nm以上増大していた。
さらに、ラビング条件により位相差を変化させることが
できた。すなわち、ラビングロールと基板間の距離を小
さくし、ラビングを強くするほど大きな位相差が得られ
た。また、遅相軸の向き（屈折率の大きい方向）は、ラ
ビング処理の方向と一致した。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、大面積にわたり
均一でかつ高い位相差を有する位相差板が得られ、しか
も位相差の大きさを容易に制御することができる。

また、本発明における光学異方性膜の形成は、液晶高分
子からなる薄膜を配向処理後、熱処理するだけでよく、
生産性に富むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における作用を示す熱処理温度と位相
差との関係のグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に光学異方性膜が成膜されてなる位
   相差板の製造方法において、 基板上に液晶高分子からなる薄膜を成膜し、該薄膜を配
   向処理した後、前記液晶高分子の液晶性を示す温度範囲
   で加熱処理して光学異方性膜を形成することを特徴とす
   る位相差板の製造方法。