JPH11167022A

JPH11167022A - 位相差板の製造方法

Info

Publication number: JPH11167022A
Application number: JP33211297A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Tsuboi; 康太郎坪井; Akihisa Miura; 明久三浦
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】押出成膜法により製造される位相板の位相差を
均一にする。【解決手段】熱可塑性樹脂と揮発性可塑剤を混練し、金
型から吐出されたフィルムは可塑剤の（沸点−５０）℃
〜沸点になるように金属ロール３に接触するまでは遠赤
外線ヒーター１により、金属ロール３に接触した後、フ
ィルムの剥離性が悪化しない地点までは熱風吹き出し装
置２により加熱し、加熱終了地点からフィルムの剥離地
点までは金属ロール３でニップ冷却し、次いでロール延
伸機５により、縦一軸延伸する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相差板の製造方
法に関し、詳しくは金型よりフィルム状に吐出された直
後から別途設けた熱源により該フィルムを加熱して揮発
性可塑剤を十分に揮発させるようにした位相差板の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ツイステッドネマティック液晶やスーパ
ーツイステッドネマティック液晶表示装置の液晶表示素
子はそれ自身が位相差を発生させるため、白黒の液晶表
示画面に着色や濃淡を発生する問題があり、均一な表示
画面を得るために液晶表示画面には位相差板が取り付け
られている。位相差板は厚みむらや屈折率差むらがある
と、位相差板の全面に渡って均一な位相差が得られず、
表示画面に色むらやコントラストむらを発生してしま
う。

【０００３】位相差板の位相差を均一にする性能は、位
相差板のレタデーション値のばらつきで評価され、レタ
デーション値は位相差板の厚みと屈折率差の積で決ま
る。そこで、位相差板には高い厚みの均一性と屈折率差
の均一性が要求されている。従来、位相差板の製造方法
として樹脂に溶剤を含有させ、成膜すると共に溶剤を揮
発させる流延成膜法が主に用いられている（特開平８−
１２２５２６号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レタデーシ
ョン値を１ｃｍ間隔で測定した場合、一般に隣り合う２
点間のレタデーション値の差が３ｎｍ以下、望ましくは
１ｎｍ以下であれば液晶画面を均一であるとして認識で
きるといわれている。従って、例えば７００ｎｍの光源
の位相差を均一にするには、厚み７０μｍの位相差板で
は、厚みむらが０．３μｍ以下、望ましくは、０．１μ
ｍ以下である必要がある。

【０００５】つまり十分均一な位相差補償を実現できる
位相差板には、非常に高い厚み精度が必要であるが、流
延成膜法でもこのような高精度の厚み制御は容易ではな
い。また、流延成膜法は一般に製造設備が高く、生産性
が悪いという問題もある。これに対して、本出願人は別
の製造方法として揮発性可塑剤と熱可塑性樹脂を押出機
で混練させ、金型から吐出させた後に可塑剤を揮発させ
ながら所定厚さのフィルムに賦形し、その後延伸する押
出成膜法を提案している（特願平９−１３１２３４号公
報）。

【０００６】本押出成膜法では可塑剤をフィルム表面か
ら均一に揮発させると表面から一定の深さの可塑剤濃度
の低い層が形成され、かつこの層はフィルムの中心部か
ら表面に向かって可塑剤の濃度が低くなる分布となる。
フィルムの薄い部分では、可塑剤濃度の低い層がフィル
ム中心部近くにまで達し、フィルム中心部近くの可塑剤
が表面まで拡散して揮発するのでフィルムの厚み方向で
可塑剤の濃度を平均すると可塑剤濃度は低くなる。フィ
ルムの厚い部分では、表層付近に可塑剤濃度の低い層が
形成されるが中心部近くの可塑剤が表面までは拡散しな
いので厚み方向で平均した可塑剤の濃度は高く保たれ
る。

【０００７】そして、可塑剤の濃度が低いと可塑化し難
くなり高いと可塑化し易くなるのであるから、延伸工程
を経ることで厚みの薄い部分は配向が高くなり、厚い部
分は配向が低くなる。配向が高いと屈折率差が大きく、
低いと屈折率差は小さいから、厚みむらのある位相差板
であっても、厚みむらは対応する屈折率差の違いで相殺
されてレタデーション値は一定になり、位相差を均一に
できる。従って、厚みむらが大きくても対応する屈折率
差の違いで相殺するように大きくすれば、結局、厚みむ
らと屈折率差の積であるレタデーション値は一定にでき
る。

【０００８】ところが、実際には金型から吐出されたフ
ィルム表面は外気と接触して直ちに空冷され、短時間で
可塑剤が揮発できる温度以下に低下するので、可塑剤を
十分に揮発させることは必ずしも容易ではなかった。そ
のため、フィルム厚みの薄い部分と厚い部分の間で厚み
方向で平均した可塑剤濃度に大きな違いを生じさせるこ
とができず、厚みむらに対応する可塑剤の濃度分布差を
大きくできない場合があった。その結果、厚みむらを対
応する屈折率差により効果的に相殺してレタデーション
値を一定にすることに限界があった。そこで、本発明の
目的は押出成膜法においてフィルムの厚みむらに対応す
る可塑剤の濃度分布差を確実に大きくでき、均一な位相
差が得られる位相差板の製造方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は熱
可塑性樹脂と揮発性可塑剤を混練し、金型からフィルム
状に吐出し、金型吐出口からロールに接触後所定の長さ
だけ該ロールに巻き取らせた地点までの間を、可塑剤の
（沸点−５０℃）〜沸点の温度範囲に加熱し、次いで前
記ロールから前記フィルムを熱変形温度以下で剥離し、
その後延伸することを特徴とする位相差板の製造方法で
ある。

【００１０】「フィルム」とは、厚さによって規定され
る厳密な意味でのフィルムを指すのではなく、いわゆる
シートであってもよく、巻き取りが可能な平面状素材か
ら板状物までを含む。熱可塑性樹脂としては、延伸して
位相差板として要求される位相差１００〜１０００ｎｍ
を発現する樹脂材料が用いられる。例えば、セルロース
系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリ
カーボネート系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ポリオ
レフィン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリア
リレート系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂が好ま
しく、特に、ポリサルホン樹脂は光の波長分散性が液晶
に近い特性であり、各波長で異なる楕円偏光を良好に補
償できるのでより好ましい。

【００１１】揮発性可塑剤としては、使用する熱可塑性
樹脂と相溶性の良いものを使用する。例えばアジピン酸
エステル、アゼライト酸エステル、安息香酸エステル、
イソブチル酸エステル、チオブチル酸エステル、ブラシ
リック酸エステル、クエン酸エステル、グリコール酸エ
ステル、イタコン酸エステル、オレイン酸エステル、リ
ン酸エステル、ホスフィン酸エステル、フタル酸エステ
ル、フタル酸異性体エステル、テトラヒドロフタル酸エ
ステル、ヘキサヒドロフタル酸エステル、ピロメリット
酸エステル、リシノール酸エステル、セバシン酸エステ
ル、コハク酸エステル、スルホンアミドトリアセチレ
ン、トリメリット酸エステル等が好ましい。

【００１２】熱可塑性樹脂と揮発性可塑剤を混練した
後、金型からフィルム状に吐出させる方法としては例え
ば、一軸又は二軸押出機を用いて押出機シリンダーの途
中部位より揮発性可塑剤を注入し、可塑剤が混練中に揮
発しないように可塑剤を添加部位前後の樹脂圧力を添加
部位圧力より高く保ちながら混練した後、金型からフィ
ルム状に吐出する。金型吐出口からの吐出フィルムは、
ロールへ接触させてから巻き取らせるが、吐出口より所
定の長さだけロールに巻き取らせた地点までは別途設け
た熱源により加熱する。なお、熱源としては熱風や遠赤
外線ヒーター等が使用できる。熱源によるフィルムの加
熱温度は可塑剤の（沸点−５０℃）〜沸点とする。可塑
剤の（沸点−５０℃）に満たないと、可塑剤の揮発が十
分に起こらない。また、沸点を越えるとフィルムに発泡
が生じる。なお、可塑剤の（沸点−２０℃）〜沸点の温
度範囲で加熱するのが、揮発を十分させる点でより好ま
しい。

【００１３】熱源によるフィルムの加熱時間は０．５秒
以上であることが好ましく、加熱時間が長いほど可塑剤
の揮発量を増やすことができる。ただし、加熱時間が長
すぎるとほとんどの可塑剤が揮発してしまい可塑剤の濃
度分布差がなくなったり、ロールに接触するまでに、フ
ィルムの膜だれが発生したり、ロールと接触している部
分での剥離性が悪くなるので、生産条件を考慮して設定
するのが好ましい。所定の長さだけロールに巻き取らせ
た地点については、フィルムから可塑剤を十分に揮発さ
せることができ、かつフィルムをロールから熱変形温度
以下で剥離できる地点に設定する。なお、所定の長さだ
けロールに巻き取られた地点からはフィルムを冷却すれ
ば、短時間でフィルムを熱変形温度以下まで冷却できる
ので好ましい。ちなみに、冷却は空冷による自然冷却で
あっても、フィルム温度より低温の媒体による強制冷却
であってもよい。

【００１４】ロールから剥離されたフィルムはゴムロー
ル、金属ベルト等により片面または両面を冷却しつつ引
き取り、その後延伸する。延伸方法としては例えば、ロ
ールによる縦一軸延伸、テンターによる横一軸延伸、そ
れらを組み合せた縦横同時二軸延伸、毎葉のフィルムの
周辺部を握って一軸、又は二軸延伸する延伸方法などが
挙げられる。特に、縦一軸延伸は配向の一軸性が良好で
あり位相差板の視野角特性を上げることができ好まし
い。延伸温度は未延伸原反の熱可塑性樹脂のガラス転移
点温度を（Ｔｇ）℃とすると、（Ｔｇ−５℃）〜（Ｔｇ
＋３０℃）の温度範囲内で延伸するのが好ましい。延伸
温度が（Ｔｇ−５℃）より低いと、フィルムが十分な柔
軟性を持たないため、延伸時に破損しやすい。また、延
伸温度が（Ｔｇ＋３０℃）を越えると変形に伴う延伸応
力の増加が小さくなるため、一旦伸ばされ始めた部分だ
けが優先的に延伸され、延伸むらが生じやすくなる。

【００１５】請求項２記載の発明は熱可塑性樹脂がポリ
サルホン樹脂であり、揮発性可塑剤がフタル酸エステル
類であって、前記ポリサルホン樹脂１００重量部に前記
フタル酸エステル類を０．２〜１０重量部の範囲で添加
し混練することを特徴とする請求項１記載の位相差板の
製造方法である。

【００１６】ポリサルホン樹脂は光の波長分散性が液晶
に近い特性であり、各波長で異なる楕円偏光を良好に補
償できるので熱可塑性樹脂としては、特に好ましい。ポ
リサルホン樹脂との相溶性がよく、揮発性があるフタル
酸エステル類は可塑剤として特に好ましく、例えばフタ
ル酸エステル、イソフタル酸エステル、テレフタル酸エ
ステル、ピロメリット酸エステル、メリット酸エステル
が用いられる。

【００１７】揮発性可塑剤であるフタル酸エステル類は
熱可塑性樹脂であるポリサルホン樹脂１００重量部に対
して、０．２〜１０重量部を混練する。フタル酸エステ
ル類の添加量が０．２重量部未満であると揮発する可塑
剤量が少なくフィルムの厚み方向に揮発性可塑剤の濃度
分布をつけることができないので、位相差を均一化する
ことができない。また、１０重量部を越えるとフィルム
が軟化して耐熱性が不足する。なお、２０重量部以上と
しても位相差を均一化する効果は向上しない。より好ま
しくは１〜８重量部である。

【００１８】請求項１記載の発明と同様に押出機により
混練し、金型からフィルム状に吐出させた後、フィルム
を加熱して可塑剤を揮発させ延伸する。延伸温度はポリ
サルホン樹脂では１００℃から２７０℃の範囲が好まし
く、１４０℃から２４０℃であることがより好ましい。
１００℃未満では可塑剤が揮発せず、また、２７０℃を
越えるとポリサルホン樹脂の溶融温度近傍であるので搬
送が困難になる。

【００１９】（作用）金型吐出口から吐出されたフィル
ムのフィルム表面温度が可塑剤が揮発できる温度以上に
所定時間維持されるので十分な可塑剤の揮発が起こる。
その結果、フィルムの厚みむらに対応した可塑剤の十分
な濃度分布差が得られる。

【００２０】

【実施例】（実施例１）ポリサルホン樹脂ペレット（帝
人アモコエンジニアリングプラスチックＰ−１７０
０）１００重量部とフタル酸ジエチル（積水化学工業
沸点２９６℃）３重量部を、それぞれ異なる独立フェー
ダーで混入し、図１に示す同方向二軸押出機４（ＴＥＸ
−４４日本製鋼所製Ｌ／Ｄ＝３５）により押出機４
内温度２９０℃、金型温度２９０℃、金型先端温度３３
０℃に設定して金型（ＥＤＩ社面長５００）から吐出
した。

【００２１】そして、図１に示す通り金型から吐出され
たフィルムを金属ロール３に接触するまでは遠赤外線ヒ
ーター１を使用し、金属ロール３に接触させてからは熱
風吹き出し装置２を使用して、ロール速度３ｍ／分で巻
き取りつつ２９６℃で３．１４秒間加熱した。加熱終了
地点からフィルムの剥離まで１５０℃の金属ロール３で
ニップ冷却し、平均厚み７５μｍのポリサルホン未延伸
フィルムを作成した。さらに、ロール延伸機５により、
延伸温度１９５℃に設定し、延伸倍率１．３倍で縦一軸
延伸し平均厚み６８μｍのフィルムを得た。

【００２２】得られたフィルムの中央部から幅３００ｍ
ｍ、長さ１０００ｍｍの位相差フィルムサンプルを切り
出した。このサンプルを５９０ｎｍにおいて、幅方向、
長さ方向にそれぞれ１ｃｍ間隔でレタデーション値を測
定したところ、レタデーション値の最大ばらつきは０．
０５％であった。

【００２３】（実施例２）金型から吐出されたフィルム
をロール速度５ｍ／分で巻き取り２９６℃で１．８８４
秒間加熱した以外は、実施例１と同様の条件で行った。
得られたフィルムを実施例１と同様に測定したところ、
レタデーション値の最大ばらつきは０．０８％であっ
た。

【００２４】（実施例３）ポリサルホン樹脂ペレット
（帝人アモコエンジニアリングプラスチックＰ−１７
００）１００重量部にフタル酸ジエチル（積水化学工業
沸点２９６℃）を０．５重量部添加した以外は、実施
例１と同様の条件で行った。得られたフィルムを実施例
１と同様に測定したところ、レタデーション値の最大ば
らつきは０．０７％であった。

【００２５】（実施例４）ポリサルホン樹脂ペレット
（帝人アモコエンジニアリングプラスチックＰ−１７
００）１００重量部にフタル酸ジエチル（積水化学工業
沸点２９６℃）を９重量部添加した以外は、実施例１
と同様の条件で行った。得られたフィルムを実施例１と
同様に測定したところ、レタデーション値の最大ばらつ
きは０．０７％であった。

【００２６】（実施例５）金型から吐出されたフィルム
を２７１℃で加熱した以外は、実施例１と同様の条件で
行った。得られたフィルムを実施例１と同様に測定した
ところ、レタデーション値の最大ばらつきは０．０９％
であった。

【００２７】（比較例１）金型から吐出されたフィルム
を加熱しないこと以外は、実施例１と同様の条件で行っ
た。得られたフィルムを実施例１と同様に測定したとこ
ろ、レタデーション値の最大ばらつきは０．１０％であ
った。

【００２８】（比較例２）ポリサルホン樹脂ペレット
（帝人アモコエンジニアリングプラスチックＰ−１７
００）１００重量部にフタル酸ジエチル（積水化学工業
沸点２９６℃）を０．１重量部添加した以外は、実施
例１と同様の条件で行った。得られたフィルムを実施例
１と同様に測定したところ、レタデーション値の最大ば
らつきは０．１５％であった。

【００２９】（比較例３）ポリサルホン樹脂ペレット
（帝人アモコエンジニアリングプラスチックＰ−１７
００）１００重量部にフタル酸ジエチル（積水化学工業
沸点２９６℃）を１２重量部添加した以外は、実施例
１と同様の条件で行った。得られたフィルムを実施例１
と同様に測定したところ、レタデーション値の最大ばら
つきは０．１２％であった。

【００３０】（比較例４）金型から吐出されたフィルム
をロール速度２０ｍ／分で巻き取り２９６℃で０．４７
１秒間加熱した以外は、実施例１と同様の条件で行っ
た。得られたフィルムを実施例１と同様に測定したとこ
ろ、レタデーション値の最大ばらつきは０．１０％であ
った。

【００３１】（比較例５）金型から吐出されたフィルム
を２４０℃で加熱した以外は、実施例１と同様の条件で
行った。得られたフィルムを実施例１と同様に測定した
ところ、レタデーション値の最大ばらつきは０．１０％
であった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】金型から吐出されたフィルムを所定時間
可塑剤の揮発できる温度に維持することでフィルム表面
からの可塑剤の揮発を必要十分だけ行わせることがで
き、厚みむらを屈折率差の差異により完全に相殺するこ
とができ、十分均一な位相差板を製造することができ
る。また、流延成膜法に比べて生産設備が安価であるが
膜厚精度が低くなりがちな押出成膜法によっても均一な
位相差が得られる位相差板が製造できるので、生産性が
優れている。さらに、溶剤を用いないので製造時に爆発
や溶剤による中毒などの危険がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を用いたフィルム製造装置

【符号の説明】

１遠赤外線ヒーター２熱風吹き出し装置３金属ロール４押出機５ロール延伸機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｌ 11:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂と揮発性可塑剤を混練し、
金型からフィルム状に吐出し、金型吐出口からロールに
接触後所定の長さだけ該ロールに巻き取らせた地点まで
の間を、可塑剤の（沸点−５０℃）〜沸点の温度範囲に
加熱し、次いで前記ロールから前記フィルムを熱変形温
度以下で剥離し、その後延伸することを特徴とする位相
差板の製造方法。
【請求項２】熱可塑性樹脂がポリサルホン樹脂であ
り、揮発性可塑剤がフタル酸エステル類であって、前記
ポリサルホン樹脂１００重量部と前記フタル酸エステル
類０．２〜１０重量部を混練することを特徴とする請求
項１記載の位相差板の製造方法。