JP4677999B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関するものである。

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り、そして、特に、薄型化が可能であることから、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等の表示装置として広く採用されている。この液晶表示装置は、基本的な構成は、例えば液晶セルの両側に偏光板を設けたものである。

このような液晶表示装置において、コントラスト等の観点から、ツイスト角が９０度のツイステッドネマティツク（ＴＮ）を用いた液晶表示装置からツイスト角が１６０度以上のスーパーツイステッドネマティツク（ＳＴＮ）を用いた液晶表示装置に移行して来ている。

しかし、ＳＴＮを用いた液晶表示装置は、液晶の復屈折を利用したものであることから、ＴＮを用いた液晶表示装置におけるノ−マリ−ホワイトでは白だった背景が青色あるいは黄色に着色する問題があり、この為、白黒表示ではコントラスト、視野角が狭く、又、カラー化が困難と言った問題がある。

この問題を解決する為、すなわち複屈折分を補償してやる為、上の偏光板の下に位相差板を用いる技術が提案された。この技術によれば、前記着色の問題は解決されるものの、視野角については殆ど改善されていない。

この問題を解決する為、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な複屈折フィルムを作成し、これを位相差板として用いる技術が提案された。更には、固有複屈折値が正と負とのフィルムを各々−枚ずつ、或いは積層したものを位相差板として用いる技術が提案された。

特許文献１に示される如く、偏光子の少なくとも一方の保護フィルムが、波長５９０ｎｍの光で測定した面内のレタデーション値が３０〜７０ｎｍトリアセチルセルロースからなるプラスチックフィルムである偏光板が提案された。

これら提案の技術によって、視野角によるコントラストの変化が小さくなり、視角特性が向上した。

ところで、低電圧、低消費電力、薄型化の上で他の表示装置には無い大きな特長を奏する液晶表示装置におけ最大の問題、つまり視野角が狭い問題の改善に対する要求は益々強まる一方であり、更なる研究が押し進められている。

このような研究開発の１つとして、ＴＮやＳＴＮタイプとは異なるタイプの液晶が提案されるに至った。すなわち、ＴＮやＳＴＮタイプの液晶セルは、電圧オフ時に、液晶分子が配向板に平行で、電圧オン時に、液晶分子が配向板に垂直に配向するタイプであるのに対し、電圧オフ時に、液晶分子が配向板に垂直で、電圧オン時に平行のタイプ、例えば誘電異方性が負のネガ型液晶を用いた、所謂、バ−ティカルアライアメント型のものが開発されるに至った。

このバ−ティカルアライアメント（ＶＡ）型液晶表示装置は、電圧オフ時に液晶分子が配向板に垂直で、電圧オン時に液晶分子が配向板に平行に配向させる垂直配向モードの液晶セルであることから、黒がしっかり黒として表示され、コントラストが高く、ＴＮやＳＴＮ型のものに比べて、視野角が比較的広い。

しかしながら、液晶画面が大きくなるに従って、更に視野角を広げる要望が高まっている。
特開平７−２１８７２４号公報

従って、本発明が解決しようとする課題は、電圧オフ時に、液晶分子が配向板に垂直であるバ−ティカルアライアメント（ＶＡ）型液晶表示装置において、更に、視野角向上の特長が奏される液晶表示装置の製造方法を提供することである。

本発明は、以下の構成によって達成された。
（１） ノーマリーブラック型のバーティカルアライアメント型液晶表示装置の製造方法において、下記（１）式で定義するレタデーション値（Ｒｔ値）が９０〜１７５ｎｍであり、その材料が、ポリカーボネートまたはセルロースの低級脂肪酸エステルを主成分としたものである偏光板保護フィルムを偏光子の少なくとも片面に貼り合わせて偏光板としたのち、別の光学補償シートを介することなく、該偏光板を液晶セルの両側に設けることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
Ｒｔ値＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ （式１）
（ｎｘはフィルムの製膜方向に平行な方向でのフィルムの屈折率、ｎｙは製膜方向に垂直な方向でのフィルムの屈折率、ｎｚは厚み方向でのフィルムの屈折率、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）をそれぞれ表す）
（２）前記偏光板保護フィルムのレタデーション値が１１０〜１７５ｎｍであることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置の製造方法。
（３）前記偏光板保護フィルムの材料がセルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートセルロースから選択されるセルロース低級脂肪酸エステルを主成分としたものであることを特徴とする（１）または（３）に記載の液晶表示装置の製造方法。
（４）前記偏光板保護フィルムの材料がセルローストリアセテートを主成分としたものであり、前記セルローストリアセテートは綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートの比率が６０％以上であることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置の製造方法。
（５）前記セルローストリアセテートは結合酢酸量が５８〜６２．５％の範囲であることを特徴とする（３）又は（４）に記載の液晶表示装置の製造方法。
（６）前記セルロース低級脂肪酸エステルはアセチルセルロースであり、有機溶媒に溶解してドープを形成し、ベルトまたはドラム支持体上に流延伸し、該支持体からフィルムを剥離し、乾燥する製膜法により前記偏光板保護フィルムを製造することを特徴とする（３）〜（５）のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
（７）前記支持体からフィルムを剥離する時のフィルム中の残留溶媒量は５〜８０％であることを特徴とする（６）に記載の液晶表示装置の製造方法。
（８）前記支持体からフィルムを剥離する時の剥離張力は１０〜３０ｋｇ／ｍの範囲であることを特徴とする（６）又は（７）に記載の液晶表示装置の製造方法。
（９）前記支持体からフィルムを剥離した後の乾燥ゾーン内の搬送張力は、５〜２０ｋｇ／ｍの範囲であることを特徴とする（６）〜（８）のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。

このＶＡ方式液晶において視野角を更に広げるために、偏光板保護フィルムについての研究を押し進めているうちに、本発明者は、ＶＡ型液晶表示装置においては、特開平７−２１８７２４号公報に示されているような、面内方向のリタデーションをコントロールしたフィルムを用いても、その効果は低いことに気づいた。

そして、偏光板保護フィルムに対する研究を更に押し進めて行った結果、これまでの面内のレタデ−ション値ではなく、面方向と厚み方向の異方性を表す値であるレタデーション値（Ｒｔ値；上記式１）を正の値でコントロールしたフィルムを使用した場合において、ＶＡ型液晶表示装置の視野角が一層広くなることが見出された。

本発明の製造方法によれば、低電圧、低消費電力で、薄型化が可能で、視野角が広いノーマリーブラック型のＶＡ型液晶表示装置が得られる。

以下、本発明を詳細に説明する。

先ず、本発明のレタデーション値（Ｒｔ値）が７０〜２００ｎｍのフィルムの製造方法について述べる。尚、セルロースの低級脂肪酸エステルを主成分、特にアセチルセルロースを主成分とした場合で説明するが、これに限定されるものではない。

アセチルセルロースをメチレンクロライド、エタノール、アセトン、メタノール等の有機溶媒に溶解してドープを形成する。ドープ中のアセチルセルロースの濃度は１０〜３５質量％程度である。尚、これにフクル酸エステル、リン酸エステル等を可塑剤をアセチルセルロースに対して３〜２０質量％添加してもよい。

更に、必要に応じて、紫外線吸収剤、滑剤などの添加剤を加えてもよい。そして、得られたドープを支持体上に流廷し、製膜する。製膜方法としてはバンド法やドラム法を用いることが出来る。

次に、このようにして得られたフィルムを支持体から剥ぎ取る。その後、張力をかけて乾燥ゾンーン中を搬送させながら、乾燥する。

この時、本発明のレタデーション値（Ｒｔ値）のフィルムを得るには、以下のような方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
（１）フィルムをベルト又はドラムから剥離するまでの工程においては、剥離時の残留溶媒量を少なくするとレタデーション値（Ｒｔ値）は増加し、多くすると減少する。この場合、好ましい剥離時の残留溶媒量としては、５％〜１００％、より好ましくは、５％〜８０％、更に好ましくは、１０％〜４５％である。

フィルム中の残留溶媒量は次式で表される。
残留溶媒量＝残存揮発分質量／加熱処理後フィルム質量×１００％
なお残存揮発分質量はフィルムを１１５℃で１時間加熱処理したとき、加熱処理前のフィルム質量から加熱処理後のフィルム質量を引いた値である。
（２）剥離する際の張力ならびに、乾燥ゾーン内を搬送する際の張力は、大きくくるとレタデーション値（Ｒｔ値）は減少し、小さくすると増加する。好ましい剥離張力としては、５〜４０ｋｇ／ｍ、より好ましくは、１０〜３０ｋｇ／ｍ、更に好ましくは、１０〜２５ｋｇ／ｍである。また、乾燥ゾーン内の搬送張力として、好ましくは５〜２０ｋｇ／ｍ、より好ましくは、８〜１５ｋｇ／ｍ、更に好ましくは、８〜１２ｋｇ／ｍである。
（３）又は、フィルムをベルト又はドラムから剥離後の乾燥工程で、ピンテンター方式または、クリップテンター方式でフィルムを延伸しながら乾燥する方式が挙げられる。この場合、延伸倍率が大きくなると、レタデーション値（Ｒｔ値）は増加し、小さくすると減少する。

好ましい延伸倍率としては、２〜５０％、より好ましくは５〜４０％、更に好ましくは１０〜３０％である。

本発明のレタデーション値（Ｒｔ値）は正の値であり、７０〜２００ｎｍであることが好ましい、より好ましくは９０〜１７５ｎｍ、更に好ましくは１１０〜１７５ｎｍである。

レタデーション値（Ｒｔ値）の測定には、自動複屈折計ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ（王子計測機器（株）製）を用いて、２３℃−５５％ＲＨの環境下で、波長が５９０ｎｍにおいて、３次元屈折率測定を行い、屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを求めることにより得られる。

又、本発明の偏光板板保護フィルムは、その厚さが７５〜１９０μｍのものが好ましい。より好ましくは１００〜１７５μｍ、更に好ましくは、１２０〜１６０μｍである。

セルロースの低級脂肪酸エステルとしては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。

セルローストリアセテートの場合は、特に重合度２５０〜４００、結合酢酸量が５４〜６２．５％のセルローストリアセテートが好ましく、結合酢酸量が５８〜６２．５％がベース強度が強くより好ましい。セルローストリアセテートは綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートと木材パルプから合成されたセルローストリアセテートのどちらかを単独あるいは混合して用いることができる。

ベルトやドラムからの剥離性が良い綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートを多く使用した方が生産性効率が高く好ましい。綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートの比率が６０質量％以上で、剥離性の効果が顕著になるため６０質量％以上が好ましく、より好ましくは８５質量％以上、更には、単独で使用することが最も好ましい。

フィルム材料としては各種のポリマーを使用できる。中でも、ポリカーボネートやセルロースの低級脂肪酸エステルを主成分としたものが好ましい。特に、セルロースの低級脂肪酸エステルを主成分としたものが好ましい。

セルロースの低級脂肪酸エステルとしては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。セルローストリアセテートの場合は、特に重合度２５０〜４００、結合酢酸量が５４〜６２．５％のセルローストリアセテートが好ましく、結合酢酸量が５８〜６２．５％であることでベース強度が強くより好ましい。

セルローストリアセテートは綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートと木材パルプから合成されたセルローストリアセテートのどちらかを単独あるいは混合して用いることができる。

ベルトやドラムからの剥離性が良い綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートを多く使用した方が生産性効率が高く好ましい。綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートの比率が６０質量％以上で、剥離性の効果が顕著になるため６０質量％以上が好ましく、より好ましくは８５質量％以上、更には、単独で使用することが最も好ましい。

本発明ポリマーフィルム中には可塑剤を混入してもよい。用いることのできる可塑剤としては特に限定しないが、リン酸エステル系では、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系では、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート等、グリコール酸エステル系では、トリアセチン、トリブチリン、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等を単独あるいは併用するのが好ましい。

可塑剤は必要に応じて、２種類以上を併用して用いてもよい、セルロースエステルに用いる場合、リン酸エステル系の可塑剤の使用比率は５０％以下が、セルロースエステルフィルムの加水分解を引き起こしにくく、耐久性に優れるため好ましい。

リン酸エステル系の可塑剤比率は少ない方がさらに好ましく、フタル酸エステル系やグリコール酸エステル系の可塑剤だけを使用することが特に好ましい。

本発明のフィルムには、紫外線吸収剤を用いることが好ましく、紫外線吸収剤としては、液晶の劣化防止の点より波長３７０ｎｍ以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の点より波長４００ｎｍ以上の可視光の吸収が可及的に少ないものが好ましく用いられる。

特に、波長３７０ｎｍでの透過率が、１０％以下である必要があり、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下である。

一般に用いられるものとしては、例えばオキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などがあげられるが、これらに限定されない。

本発明においてはこれら紫外線吸収剤の１種以上用いていることが好ましく、異なる２種以上の紫外線吸収剤を含有してもよい。

紫外線吸収剤の添加方法はアルコールやメチレンクロライド、ジオキソランなどの有機溶媒に紫外線吸収剤を溶解してからドープに添加するか、または直接ドープ組成中に添加してもよい。無機粉体のように有機溶剤に溶解しないものは、有機溶剤とセルロースエステル中にデゾルバーやサンドミルを使用し、分散してからドープに添加する。

本発明における紫外線吸収剤の使用量はセルロースエステルに対する質量％で、０．１質量％〜２．５質量％、好ましくは、０．５質量％〜２．０質量％、より好ましくは０．８質量％〜２．０質量％である。紫外線吸収剤の使用量が２．５質量％より多いと透明性が悪くなる傾向があり好ましくない。

また本発明に係るフィルムには、他に必要ならマット剤として酸化珪素のような微粒子などを加えても支障はない。酸化珪素のような微粒子は有機物によって表面処理されていることが、フィルムのヘイズを低下できるため好ましい。

表面処理で好ましい有機物としては、ハロシラン類、アルコキシシラン類、シラザン、シロキサンなどがあげられる。微粒子の平均径が大きいほうがマット効果は大きく、平均径の小さいほうは透明性に優れるため、好ましい微粒子の一次粒子の平均径は５〜５０ｎｍでより好ましくは７〜１４ｎｍである。

酸化珪素の微粒子としてはアエロジル（株）製のＡＥＲＯＳＩＬ２００、３００、Ｒ９７２、Ｒ９７４、Ｒ２０２、Ｒ８１２，ＯＸ５０、ＴＴ６００などがあげられ、好ましくはＡＥＲＯＳＩＬＲ９７２、Ｒ９７４、Ｒ２０２、Ｒ８１２などがあげられる。

本発明において、バ−ティカルアライアメント（ＶＡ）型液晶表示装置とは、電圧オフ時に液晶分子が配向板に垂直で、電圧オン時に液晶分子が配向板に平行に配向させる垂直配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置をいう。

この偏光板保護フィルムが表面に設けられる偏光子は、従来から公知のものを用いることが出来る。例えば、ポリビニルアルコールの如きの親水怯ポリマーからなるフィルムを、沃素の如きのこ色性染料で処理して廷伸したものや、塩化ビニルの如きのプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向したものを用いるそして、偏光板は、上記偏光板保護フィルムを偏光子の少なくとも片面側に積層したものとして構成される。

このようにして得られた偏光板が、ＶＡ型液晶セルの一面側又は両面側に設けられる。これによって、本発明になる液晶表示装置が得られる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
〈試料１の作製〉
（ドープ組成物Ａ）
綿花リンターから合成されたセルローストリアセテート
（酢化度６１．０％） ８５質量部
木材パルプから合成されたセルローストリアセテート
（酢化度６１．０％） １５質量部
２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベゾトリアゾール
（紫外線吸収剤Ｉ） １質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤Ａ） １０質量部
メチレンクロライド ４７５質量部
エタノール ５０質量部
上記組成物を密閉容器に投入し、加圧下で８０℃に保温・撹拝しながら完全に溶解させた。

次に、このドープを濾過し、冷却して３３℃に保ち、二つのドラムに張られた回転する長さ６ｍ（有効長５．５ｍ）のエンドレスステンレスバンド上に均一に流廷し、剥離残留溶媒量が２０％になるまで溶媒を蒸発させた時点でステンレスバンド上から剥離張力１５ｋｇ／ｍで剥離し、多数のロールで搬送張力１３ｋｇ／ｍで搬送させながら乾燥させ、膜厚１５０μｍのセルロ−ストリアセテート（ＴＡＣ）フィルム１を得た。

このフィルムのレタデーション値（Ｒｔ値）は、１２０ｎｍであった。

このフィルム１を４０℃の２．５Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液で６０秒間アルカリ処理し、３分間水洗して鹸化処理層を形成し、アルカリ処理フィルムを得た。

次に厚さ１２０μｍのポリビニルアルコールフィルムを沃素１質量部、ホウ酸４質量部を含む水溶液１００質量部に浸漬し、５０℃で４倍に延伸して偏光膜を作った。

この偏光膜の両面に前記アルカリ処理試料フィルムを完全鹸化型ポリビニルアルコール５％水溶液を粘着剤として各々貼り合わせ偏光板を作製し、これをＶＡ型液晶セルの両面側に設け、液晶表示装置試料１を得た。
（試料２〜１１の作製）実施例１において、剥離残留溶媒量とフィルムの膜厚を表１に示すように変化させた以外は、同様にしてフィルムを作製し、液晶装置試料２〜１１を作製した。
（評価方法）
（１）リタデーション値（Ｒｔ値）
自動複屈折計ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ（王子計測機器（株）製）を用いて、２３℃−５５％ＲＨの環境下で、波長が５９０ｎｍにおいて、３次元屈折率測定を行い、屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを求めた。下記（式１）に従って、リタデーション値（Ｒｔ値）を算出した。

Ｒｔ値＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ （式１）
（ｎｘはフィルムの製膜方向に平行な方向でのフィルムの屈折率、ｎｙは製膜方向に垂直な方向でのフィルムの屈折率、ｎｚは厚み方向でのフィルムの屈折率、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）をそれぞれ表す）
（２）視野角特性の評価
得られた液晶表示装置に、（株）エーエムティ製ＶＧ３６５Ｎビデオパターンジェネレーターにて、白色表示、黒色表示およびグレー８階調表示を行い、白色／黒色表示時のコントラスト比を大塚電子（株）製ＬＣＤ−７０００にて、上下左右角度６０度の範囲で測定した。コントラスト比≧１０を示す角度を視野角とした。

上記各例で得たＶＡ型液晶表示装置の視野角を調べたので、その結果を表１に示す。尚、名例における偏光板保護フィルムのレタデーション値（Ｒｔ）および厚さについても併記する。

これから判る通り、本発明になる偏光板保護フィルムを用いたＶＡ型液晶表示装置は視野角が広い。

偏光板の概略図

符号の説明

１ 偏光子
２ 偏光板保護フィルム

Claims (9)

1. ノーマリーブラック型のバーティカルアライアメント型液晶表示装置の製造方法において、下記（１）式で定義するレタデーション値（Ｒｔ値）が９０〜１７５ｎｍであり、その材料が、ポリカーボネートまたはセルロースの低級脂肪酸エステルを主成分としたものである偏光板保護フィルムを偏光子の少なくとも片面に貼り合わせて偏光板としたのち、別の光学補償シートを介することなく、該偏光板を液晶セルの両側に設けることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
   Ｒｔ値＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ （式１）
   （ｎｘはフィルムの製膜方向に平行な方向でのフィルムの屈折率、ｎｙは製膜方向に垂直な方向でのフィルムの屈折率、ｎｚは厚み方向でのフィルムの屈折率、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）をそれぞれ表す）
2. 前記偏光板保護フィルムのレタデーション値が１１０〜１７５ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記偏光板保護フィルムの材料がセルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートセルロースから選択されるセルロース低級脂肪酸エステルを主成分としたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記偏光板保護フィルムの材料がセルローストリアセテートを主成分としたものであり、前記セルローストリアセテートは綿花リンターから合成されたセルローストリアセテートの比率が６０％以上であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記セルローストリアセテートは結合酢酸量が５８〜６２．５％の範囲であることを特徴とする請求項３又は４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記セルロース低級脂肪酸エステルはアセチルセルロースであり、有機溶媒に溶解してドープを形成し、ベルトまたはドラム支持体上に流延し、該支持体からフィルムを剥離し、乾燥する製膜法により前記偏光板保護フィルムを製造することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記支持体からフィルムを剥離する時のフィルム中の残留溶媒量は５〜８０％であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記支持体からフィルムを剥離する時の剥離張力は１０〜３０ｋｇ／ｍの範囲であることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記支持体からフィルムを剥離した後の乾燥ゾーン内の搬送張力は、５〜２０ｋｇ／ｍの範囲であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。

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