JPH0667023A - 複屈折フイルムの製造方法、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改善する
複屈折フィルムを、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】熱可塑性樹脂より成るプラスチックフィルム
を、搬送方向に対して幅方向に圧縮ひずみを与えるロー
ラーを経由させることにより該プラスチックフィルムを
幅方向に収縮させ、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フィルムの製造方法。ローラーとし
て例えば図１の（１）に示される軸１、ゴム２、ベアリ
ング３、角度調整器４からなるローラーを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複屈折フィルムの製造
方法、および当該複屈折フィルム、偏光板および液晶セ
ルを少なくとも含む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号公報等の明細書に記載
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、その効果は未だ小さく、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。また、ＥＰ−０４８２６２０
Ａ２に、ポリカーボネートフィルムの表面に熱収縮フィ
ルムを貼り付け延伸し、その後、該熱収縮フィルムを剥
がして得られる該ポリカーボネートフィルムを位相差板
として用いる方法が提案されているが、この方法だとポ
リカーボネートフィルムの他に熱収縮フィルム及び粘着
剤が必要であり低コストで生産する事は難しい。

【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なく、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】上記課題は、（１）熱可
塑性樹脂より成るプラスチックフィルムを、搬送方向に
対して幅方向に圧縮ひずみを与えるローラーに通すこと
を特徴とする、複屈折性フィルムの製造方法、（２）
（１）に記載の製造方法において、該プラスチックフィ
ルムを一軸延伸する工程を含むことを特徴とする複屈折
フィルムの製造方法、（３）液晶セルを挟んでその両側
に配置された一対の偏光板と、液晶セルと偏光板との間
の少なくとも一方に、（１）または（２）に記載の製造
方法によって得られた複屈折フィルムを設けたことを特
徴とする液晶表示装置により達成された。

【００１０】本発明の熱可塑性樹脂は、特に制限はない
が、本発明の複屈折フィルム中で配向した分子が、ＬＣ
Ｄの製造工程や加熱により配向緩和するのを防ぐため
に、本発明の複屈折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９０℃以上、より好ましくは１１
０℃以上であり、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７
０万の範囲である。このポリマーの重合方法には通常行
われる方法が適用可能である。

【００１１】本発明の複屈折フィルムに用いる熱可塑性
樹脂としては、複屈折発現性を有するものが好ましく、
その固有複屈折値は正あるいは負であってもよい。正の
固有複屈折値を有するポリマーの具体例としては、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、ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエチレン
ナフタレート、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、ポリスルホン等、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。

【００１２】また、負の固有複屈折値を有するポリマー
具体例としては、スチレン系重合体、アクリル酸エステ
ル系重合体、メタアクリル酸エステル系重合体、アクリ
ロニトリル系重合体及びメタアクリロニトリル系重合体
が好ましく、ポリスチレン系重合体が３つの観点即ち、
固有複屈折値の絶対値が大きいこと、透明性に優れ着色
がないこと、溶液製膜が可能であることから最も好まし
い。

【００１３】ここでスチレン系重合体とは、スチレン及
びスチレン誘導体のホモポリマー、スチレン及びスチレ
ン誘導体のコポリマー、主鎖または側鎖に少なくとも不
飽和二重結合を有するポリマーに対して、少なくともス
チレンあるいはスチレン誘導体を含むモノマーを付加重
合したグラフト重合体、およびブレンド物等を含む。ス
チレン誘導体とは例えば、α−メチルスチレン、ｏ−メ
チルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレ
ン、ｐ−ニトロスチレン、ｐ−アミノスチレン、ｐ−カ
ルボキシルスチレン、ｐ−フェニルスチレン、２，５−
ジクロロスチレン等が挙げられるが上記に制限されるも
のではない。

【００１４】スチレン及びスチレン誘導体（以下ＳＴと
略す）とのコポリマー、ブレンド物はＳＴと適度な成膜
性を有するものであれば特に限定されるものではなく、
相分離構造を有していても透明性等が損われなければ本
発明の対象となるものであり、例えば、コポリマーとし
てはＳＴ／アクリロニトリル、ＳＴ／メタアクリロニト
リル、ＳＴ／メタアクリル酸メチル、ＳＴ／メタアクリ
ル酸エチル、ＳＴ／α−クロロアクリロニトリル、ＳＴ
／アクリル酸メチル、ＳＴ／アクリル酸エチル、ＳＴ／
アクリル酸ブチル、ＳＴ／アクリル酸、ＳＴ／メタクリ
ル酸、ＳＴ／ブタジエン、ＳＴ／イソプレン、ＳＴ／無
水マレイン酸、ＳＴ／Ｎ−フェニルマレイミド、ＳＴ／
イタコン酸、ＳＴ／ビニルカルバゾール、ＳＴ／ｎ−フ
ェニルアクリルアミド、ＳＴ／ビニルピリジン、ＳＴ／
ビニルナフタレン、α−メチルスチレン／アクリルニト
リル、α−メチルスチレン／メタクリロニトリル、ＳＴ
／酢酸ビニルコポリマー及びスチレン／スチレン誘導体
コポリマー等が挙げられる。もちろん、以上に挙げた二
元コポリマー以外に、ＳＴ／α−メチルスチレン／アク
リロニトリル、ＳＴ／Ｎ−フェニルマレイミド／アクリ
ロニトリル、ＳＴ／α−メチルスチレン／メチルメタク
リレート等の三元以上のコポマリーも使用することが出
来る。

【００１５】また主鎖または側鎖に少なくとも不飽和二
重結合を有するポリマーに対して、少なくともスチレン
あるいはスチレン誘導体を含むモノマーを付加重合した
グラフト重合体としては、ＳＢＲ、ＳＢＳ、ＢＲ等のラ
バーに、スチレンあるいはスチレン誘導体を含むモノマ
ーを付加重合したグラフト重合体を挙げる事ができる。
このグラフト重合体の具体例としては、ＳＢＲにスチレ
ン−アクリロニトリルをグラフトしたグラフト重合体、
ＢＲにスチレン−アクリロニトリルをグラフトしたグラ
フト重合体、ＳＢＳにスチレンをグラフトしたグラフト
重合体等が挙げられる。

【００１６】又、ブレンド物は上記のスチレンホモポリ
マー、スチレン誘導体ホモポリマー、スチレン及びスチ
レン誘導体コポリマーおよびグラフト重合体間のブレン
ドはもちろんとして、スチレン及びスチレン誘導体から
なるポリマー（以下ＰＳＴと略す）と、ＰＳＴを含まな
いポリマーとのブレンド物も使用できる。これらのブレ
ンドは一例としてＰＳＴ／ブチルセルロース、ＰＳＴ／
クマロン樹脂がある。本発明における負の固有複屈折を
有するポリマーとしては、脆性の点から、主鎖または側
鎖に、少なくともスチレンあるいはスチレン誘導体を含
むモノマーを付加重合したグラフト重合体が好ましい。

【００１７】これらの熱可塑性樹脂を用い、溶融押出
法、溶融流延法、あるいはカレンダー法などにより、ま
ずプラスチックフィルムを作る。このプラスチックフィ
ルムをさらに１軸延伸すると、延伸した方向（Ｘ方向）
にポリマー主鎖が配向し、それと垂直な幅方向（Ｙ方
向）および厚み方向（Ｚ方向）では、Ｘ方向へのポリマ
ーの配向に伴い、ポリマー鎖のＹおよびＺ方向への配向
が減少し、結果として正の固有複屈折を有するポリマー
は延伸方向の主屈折率（ｎｘ）がそれと垂直な方向の主
屈折率ｎｙ，ｎｚよりも大きいフィルムが得られ、この
場合、一般的に厚み方向の主屈折率ｎｚは、面に平行な
主屈折率ｎｘ、ｎｙのいずれよりも小さい。また、負の
固有複屈折を有するポリマーの場合には、延伸方向への
ポリマー主鎖の配向により、一般的に厚み方向の主屈折
率ｎｚは、面に平行な主屈折率ｎｘ、ｎｙのいずれより
も大きくなる。

【００１８】ところが、上記プラスチックフィルムを１
軸延伸の前の工程、後の工程、あるいは、該延伸工程中
にフィルムの搬送方向に対して幅方向に圧縮ひずみを与
えるローラーに通すことにより、正の固有複屈折値を有
するポリマーは厚み方向の主屈折率ｎｚが、面に平行な
屈折率の少なくともいずれか一方よりも大きくなり、負
の固有複屈折を有するポリマーは、厚み方向の主屈折率
ｎｚが、面に平行な屈折率の少なくともいずれか一方よ
りも小さくなることがわかった。すなわち、本発明によ
り該複屈折フィルムの厚み方向の屈折率を制御できたこ
とについては以下のように考えている。熱可塑性樹脂よ
り成るプラスチックフィルムを搬送方向に対して幅方向
に圧縮ひずみを与えるローラーに通すことにより、該フ
ィルムに面内圧縮力を与え、その結果、該フィルムの厚
みが増大し、厚み方向へポリマー主鎖が配向するため
に、正の固有複屈折値を有するポリマーにおいては厚み
方向の屈折率が大きくなり、負の固有複屈折値を有する
ポリマーにおいては、厚み方向の屈折率が小さくなる。

【００１９】本発明に用いられる、搬送方向に対して幅
方向に圧縮ひずみを与えるローラーは、特公平２−５６
５３、特公平２−５６５５、特開昭５９−２０９８３
０、特開昭５７−５１５７３号公報等に記載のエキスパ
ンダローラーが好ましく、特に制限はない。図１に主な
エキスパンダローラーの形状を例示する。該フィルムを
図２に示すようにローラーの湾曲の凸面から取り込んで
凹面側で搬出させるように使用するのが好ましい。図１
の（１）〜（４）に示されるローラーは、図３に示され
る回転角角度が０．５度以上が好ましい。また、上記ロ
ーラーを複数個、直列に並べ、フィルムを連続的に搬送
してもよい。又、該フィルムが該ローラーを経由する際
の温度は、複屈折性フィルムを構成する分子が動ける温
度以上が好ましい。

【００２０】また、本発明の複屈折のフィルムは、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
に透明で無彩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。

【００２１】

【数１】

【００２２】本発明の複屈折フィルムは、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
よりも大きい複屈折フィルム、あるいは該複屈折フィル
ムを更に一軸延伸して、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小さく他の
一方よりも大きい複屈折フィルムである。また本発明の
複屈折フィルムは、必要に応じ同種、あるいは他種の複
屈折フィルムおよび他の偏向フィルムや保護フィルム等
の一軸延伸フィルムや、二軸延伸フィルムの積層体を形
成してもよい。同種あるいは他の複屈折フィルムとの積
層により、各複屈折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４に、複屈折フィ
ルムを積層した例を示す。１１が複屈折フィルム、１２
が接着層、１３が同種または他種の複屈折フィルムであ
る。積層する複屈折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、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、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
も大きい複屈折フィルム、あるいは厚さ方向の屈折率が
複屈折フィルムの面に平行な方向の一方の屈折率よりも
小さく、もう一方の屈折率よりも大きい複屈折フィルム
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５にその構成を例示した
（両側に位相差板を設けたタイプ）。１４が偏光板、１
５が複屈折フィルム、１６が複屈折性の液晶セルであ
る。なお、図５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複屈折フィルム
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。

【００２５】

【実施例】 ポリカーボネートフィルム（ＰＣ−Ｆ１）の調製 重量平均分子量１０万のポリカーボネートの１７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３％になるまで乾燥させた後、剥離
し、更に乾燥することにより、残留揮発分が１％以下で
厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルム（ＰＣ−Ｆ
１）を調製した。

【００２６】ポリスチレン系グラフト重合体フィルム
（ＰＳｔ−Ｆ１）の調製 下記に示す重量平均分子量３８万の、ＳＢＲにスチレン
−アクリロニトリルをグラフトさせたグラフト重合体
（ＰＳｔ−Ｋ１）の１２．５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３
％の状態になるまで乾燥させた後、剥離し、更に乾燥す
ることにより残留揮発分が１％以下で厚さ１００μｍの
ポリスチレン系共重合体フィルム（ＰＳｔ−Ｆ１）を調
製した。

【００２７】

【化１】

【００２８】実施例１ 複屈折フィルム（ＣＮ−１）の調製 ポリカーボネートフィルム（ＰＣ−Ｆ１）を１５８℃で
回転角度２°のエキスパンダーローラー（図１：ＥＸ−
Ｒ１）の湾曲の凸面より取り込んで凹面側で搬出し、更
に搬送方向に１５８℃で２０％１軸延伸することにより
複屈折フィルム（ＣＮ−１）を得た。

【００２９】実施例２ 複屈折フィルム（ＤＮ−１）の調製 ポリスチレン系グラフト重合体フィルム（ＰＳｔ−Ｆ
１）を１１５℃で回転角度３°のエキスパンダーローラ
ー（ＥＸ−Ｒ１）の湾曲の凸面より取り込んで凹面側で
搬出し、更に搬送方向に１１５℃で１２０％１軸延伸す
ることにより複屈折フィルム（ＤＮ−１）を得た。 実施例３ 複屈折フィルム（ＣＮ−２）の調製 ポリカーボネートフィルム（ＰＣ−Ｆ１）を１６５℃で
回転角度３°のエキスパンダーローラー（ＥＸ−Ｒ２）
の湾曲の凸面より取り込んで凹面側で搬出し、更に１５
８℃で搬送方向に２０％１軸延伸することにより複屈折
フィルム（ＣＮ−２）を得た。

【００３０】実施例４ 複屈折フィルム（ＤＮ−２）の調製 ポリスチレン系グラフト重合体フィルム（ＰＳｔ−Ｆ
１）を１１０℃で回転角度２．５°のエキスパンダーロ
ーラー（ＥＸ−Ｒ２）の湾曲の凸面より取り込んで凹面
側で搬出し、更に１１０℃で搬送方向に１２０％１軸延
伸することにより複屈折フィルム（ＤＮ−２）を得た。

【００３１】比較例１ 複屈折フィルム（ＣＯ−１）の調製 ポリカーボネートフィルム（ＰＣ−Ｆ１）を１５８℃で
搬送方向に２０％１軸延伸することにより複屈折フィル
ム（ＣＯ−１）を得た。

【００３２】比較例２ 複屈折フィルム（ＤＯ−１）の調製 ポリスチレン系グラフト重合体フィルム（ＰＳｔ−Ｆ
１）を１１５℃で搬送方向に１２０％１軸延伸すること
により複屈折フィルム（ＤＯ−１）を得た。

【００３３】

【表１】

【００３４】複屈折の評価 前記の複屈折フィルム（ＣＮ−１）、（ＣＮ−２）、
（ＤＮ−１）、（ＤＮ−２）、（ＣＯ−１）、及び（Ｄ
Ｏ−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（ｎｚ）をフィ
ルムの幅方向に等間隔で１０点測定（Ａｂｂｅ屈折計及
びエリブソメトリー使用）し、その平均値であるｎｘ、
ｎｙ、ｎｚを表２に示した。

【００３５】

【表２】

【００３６】ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係において、（ＣＮ
−１）、及び（ＣＮ−２）はｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなって
おり、（ＤＮ−１）、及び（ＤＮ−２）はｎｙ＞ｎｚ＞
ｎｘとなっていることがわかる。一方、（ＣＯ−１）、
及び（ＤＯ−１）においてはｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚである。

【００３７】液晶パネルにおける視野角依存性の評価 市販のワープロ（東芝：Ｒｕｐｏ）に装着してある液晶
ディスプレイを分解し、ＳＴＮ液晶セルの視認側の光学
補償フィルムの代わりに、偏光板前記の複屈折フィルム
とを粘着剤で貼合せたものを商品と同じ光学軸構成で適
用し、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１０：１以上となる上／下方向の視野角を
表３に示した。

【００３８】

【表３】

【００３９】以上から本発明の複屈折フィルムからなる
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
ことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるローラーの具体例を示す。

【図２】ローラーの凸面にフィルムの搬送する方法を示
す。

【図３】ローラーの回転角角度を示す。

【図４】本発明の複屈折フィルムを積層した。

【図５】本発明の液晶表示装置の具体例を示す。

【符号の説明】

１：軸 ２：ゴム ３：ベアリング ４：角度調整器 ５：ロール子 ６：小間隙 １１：複屈折性フィルム １２：接着層 １３：１１と同種または異種の複屈折フィルム １４：偏光フィルム １５：複屈折フィルム １６：複屈折性の液晶セル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂より成るプラスチックフィ
   ルムを、搬送方向に対して幅方向に圧縮ひずみを与える
   ローラーに通す工程を含むことを特徴とする複屈折フィ
   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おいて、該
   プラスチックフィルムを一軸延伸する工程を含むことを
   特徴とする複屈折フィルムの製造方法。
3. 【請求項３】 液晶セルを挟んでその両側に配置された
   一対の偏光板と、液晶セルと偏光板との間の少なくとも
   一方に、請求項１または２に記載の製造方法によって得
   られた複屈折フィルムを設けたことを特徴とする液晶表
   示装置。