JPH06222213A - 光学異方素子の製造方法及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
光学異方素子の製造方法及びそれを用いた液晶表示素子Info
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- JPH06222213A JPH06222213A JP5153266A JP15326693A JPH06222213A JP H06222213 A JPH06222213 A JP H06222213A JP 5153266 A JP5153266 A JP 5153266A JP 15326693 A JP15326693 A JP 15326693A JP H06222213 A JPH06222213 A JP H06222213A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
- G02F2413/10—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 TN型液晶表示素子の表示コントラスト及び
表示色の視角特性を改善するために用いられる光学異方
素子の製造方法。 【構成】 周速v1 、周速v2 に差があるか又は逆方向
に回転する2つのロール1、2間に熱可塑性樹脂からな
り光透過性を有するフィルムFを挟み込んで、このフィ
ルムFを二重矢印で示した方向に引き出し、その両面に
剪断力差を付与してフィルムF内に変形を与え、主屈折
率の方向をフィルムFの面から傾斜させることにより、
負の一軸性を示し光学軸がフィルム面の法線方向から傾
いた光学異方素子を製造することができる。
表示色の視角特性を改善するために用いられる光学異方
素子の製造方法。 【構成】 周速v1 、周速v2 に差があるか又は逆方向
に回転する2つのロール1、2間に熱可塑性樹脂からな
り光透過性を有するフィルムFを挟み込んで、このフィ
ルムFを二重矢印で示した方向に引き出し、その両面に
剪断力差を付与してフィルムF内に変形を与え、主屈折
率の方向をフィルムFの面から傾斜させることにより、
負の一軸性を示し光学軸がフィルム面の法線方向から傾
いた光学異方素子を製造することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学異方素子の製造方
法及びそれを用いた液晶表示素子に関し、特に、ツイス
トネマティック型液晶表示素子の表示コントラスト及び
表示色の視角特性の改善に用いられる光学異方素子の製
造方法それを用いた液晶表示素子に関する。
法及びそれを用いた液晶表示素子に関し、特に、ツイス
トネマティック型液晶表示素子の表示コントラスト及び
表示色の視角特性の改善に用いられる光学異方素子の製
造方法それを用いた液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】日本語ワードプロセッサやデスクトップ
パソコン等のOA機器の表示装置の主流であるCRT
は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持った液
晶表示素子に転換されてきている。現在普及している液
晶表示素子(以下、LCDと称す。)の多くは、ねじれ
ネマティック液晶を用いている。このような液晶を用い
る表示方式としては、複屈折モードと旋光モードの2つ
の方式に大別できる。
パソコン等のOA機器の表示装置の主流であるCRT
は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持った液
晶表示素子に転換されてきている。現在普及している液
晶表示素子(以下、LCDと称す。)の多くは、ねじれ
ネマティック液晶を用いている。このような液晶を用い
る表示方式としては、複屈折モードと旋光モードの2つ
の方式に大別できる。
【0003】複屈折モードを用いたLCDは、液晶分子
配列のねじれ角が90°より大きくねじれたもので、急
崚な電気光学特性を持つため、能動素子(薄膜トランジ
スタやダイオード)がなくても、単純なマトリックス状
の電極構造でも時分割駆動により大容量の表示が得られ
る。しかし、応答速度が遅く(数百ミリ秒)、階調表示
が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶表示素
子(TFT−LCDやMIM−LCD等)の表示性能を
越えるまでには到らない。
配列のねじれ角が90°より大きくねじれたもので、急
崚な電気光学特性を持つため、能動素子(薄膜トランジ
スタやダイオード)がなくても、単純なマトリックス状
の電極構造でも時分割駆動により大容量の表示が得られ
る。しかし、応答速度が遅く(数百ミリ秒)、階調表示
が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶表示素
子(TFT−LCDやMIM−LCD等)の表示性能を
越えるまでには到らない。
【0004】TFT−LCDやMIM−LCDには、液
晶分子の配列状態が90°ねじれた旋光モードの表示方
式(ツイストネマティック(以下、TNと称す。)型液
晶表示素子)が用いられている。この表示方式は、応答
速度が速く(数十ミリ秒)、容易に白黒表示が得られ、
高い表示コントラストを示すことから、他の方式のLC
Dと比較して最も有力な方式である。しかし、ねじれネ
マティック液晶を用いているために、表示方式の原理
上、見る方向によって表示色や表示コントラストが変化
するといった視角特性があり、CRTの表示性能を越え
るまでには到らない。
晶分子の配列状態が90°ねじれた旋光モードの表示方
式(ツイストネマティック(以下、TNと称す。)型液
晶表示素子)が用いられている。この表示方式は、応答
速度が速く(数十ミリ秒)、容易に白黒表示が得られ、
高い表示コントラストを示すことから、他の方式のLC
Dと比較して最も有力な方式である。しかし、ねじれネ
マティック液晶を用いているために、表示方式の原理
上、見る方向によって表示色や表示コントラストが変化
するといった視角特性があり、CRTの表示性能を越え
るまでには到らない。
【0005】この問題点を解決するために、特開平4−
229828号、特開平4−258923号等に見られ
るように、一対の偏光板とTN液晶セルの間に、位相差
フィルムを配置することによって、視野角を拡大しよう
とする方法が提案されている。
229828号、特開平4−258923号等に見られ
るように、一対の偏光板とTN液晶セルの間に、位相差
フィルムを配置することによって、視野角を拡大しよう
とする方法が提案されている。
【0006】上記公開公報で提案された位相差フィルム
は、液晶セルの表面に対して垂直な方向に位相差がほぼ
ゼロのものであり、真正面からは何ら光学的な作用を及
ぼさず、斜めから見たときに位相差が発現し、液晶セル
で生じる位相差を補償しようというものである。しか
し、これらの方法によっても、LCDの視野角はまだ不
十分であり、更なる改良が望まれている。
は、液晶セルの表面に対して垂直な方向に位相差がほぼ
ゼロのものであり、真正面からは何ら光学的な作用を及
ぼさず、斜めから見たときに位相差が発現し、液晶セル
で生じる位相差を補償しようというものである。しか
し、これらの方法によっても、LCDの視野角はまだ不
十分であり、更なる改良が望まれている。
【0007】特に、車載用や、CRTの代替として考え
た場合には、現状の視野角では全く対応できないのが実
情である。
た場合には、現状の視野角では全く対応できないのが実
情である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】液晶分子において、液
晶分子の長軸方向と短軸方向とに異なる屈折率を有する
ことは、一般に知られている。この様な屈折率の異方性
を示す液晶分子にある偏光光が入射すると、その偏光光
は液晶分子の角度に依存して偏光状態が変化する。ねじ
れネマティック液晶の液晶セルの分子配列は、液晶セル
の厚み方向に液晶分子の配列がねじれた構造を有してい
るが、液晶セル中を透過する光は、このねじれた配列の
液晶分子の個々の液晶分子の向きによって逐次偏光して
伝搬する。したがって、液晶セルに対し光が垂直に入射
した場合と斜めに入射した場合とでは、液晶セル中を伝
搬する光の偏光状態は異なり、その結果、見る方向によ
って表示のパターンが反転して見えたり、表示のパター
ンが全く見えなくなったりするという現象が生じ、実用
上好ましくない。
晶分子の長軸方向と短軸方向とに異なる屈折率を有する
ことは、一般に知られている。この様な屈折率の異方性
を示す液晶分子にある偏光光が入射すると、その偏光光
は液晶分子の角度に依存して偏光状態が変化する。ねじ
れネマティック液晶の液晶セルの分子配列は、液晶セル
の厚み方向に液晶分子の配列がねじれた構造を有してい
るが、液晶セル中を透過する光は、このねじれた配列の
液晶分子の個々の液晶分子の向きによって逐次偏光して
伝搬する。したがって、液晶セルに対し光が垂直に入射
した場合と斜めに入射した場合とでは、液晶セル中を伝
搬する光の偏光状態は異なり、その結果、見る方向によ
って表示のパターンが反転して見えたり、表示のパター
ンが全く見えなくなったりするという現象が生じ、実用
上好ましくない。
【0009】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、TN型液晶表示素子の表示
コントラスト及び表示色の視角特性を改善するために用
いられる光学異方素子の製造方法を提供することであ
る。
たものであり、その目的は、TN型液晶表示素子の表示
コントラスト及び表示色の視角特性を改善するために用
いられる光学異方素子の製造方法を提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光学異方素子の製造方法は、フィルム状に構成され
光学軸がフィルム面に対して垂直でも平行でもないよう
に配置されている光学異方素子の製造方法において、熱
可塑性樹脂からなり光透過性を有するフィルムの両面に
剪断力差を付与することによってフィルムに変形を与え
る工程を含むことを特徴とする方法である。
明の光学異方素子の製造方法は、フィルム状に構成され
光学軸がフィルム面に対して垂直でも平行でもないよう
に配置されている光学異方素子の製造方法において、熱
可塑性樹脂からなり光透過性を有するフィルムの両面に
剪断力差を付与することによってフィルムに変形を与え
る工程を含むことを特徴とする方法である。
【0011】この場合、この光学異方素子は負の一軸性
を示すことが望ましい。
を示すことが望ましい。
【0012】また、フィルムの3軸主屈折率をそれぞ
れ、フィルム長手方向をnMD、幅方向をnTD、厚さ方向
をnNDとするとき、剪断力差の付与による変形を加える
前の3軸屈折率特性が、nTD≧nMDの関係、又は、nTD
≧nMD>nNDの関係を満たしているのが望ましい。
れ、フィルム長手方向をnMD、幅方向をnTD、厚さ方向
をnNDとするとき、剪断力差の付与による変形を加える
前の3軸屈折率特性が、nTD≧nMDの関係、又は、nTD
≧nMD>nNDの関係を満たしているのが望ましい。
【0013】このような剪断力差の付与によるフィルム
の変形は、周速が異なるロール間に上記の熱可塑性樹脂
からなり光透過性を有するフィルムを挟み込んで行うの
が望ましい。
の変形は、周速が異なるロール間に上記の熱可塑性樹脂
からなり光透過性を有するフィルムを挟み込んで行うの
が望ましい。
【0014】なお、本発明は、上記のようにして製造し
た光学異方素子を少なくとも1枚、2枚の電極基板間に
ツイストネマティック型液晶を挟持してなる液晶セル
と、その両側に配置された2枚の偏光素子とからなる液
晶表示素子であって、その液晶セルと偏光素子の間に配
置してなる液晶表示素子を含むものである。
た光学異方素子を少なくとも1枚、2枚の電極基板間に
ツイストネマティック型液晶を挟持してなる液晶セル
と、その両側に配置された2枚の偏光素子とからなる液
晶表示素子であって、その液晶セルと偏光素子の間に配
置してなる液晶表示素子を含むものである。
【0015】
【作用】以下、TN型液晶表示素子を例にとり、図面を
参照にして本発明の作用を説明する。図1、図2、図3
は、液晶セルにしきい値電圧以上の電圧を印加した場合
の液晶表示素子中を伝搬する光の偏光状態を示したもの
であり、この液晶表示素子は電圧無印加時には明状態を
示すものである。
参照にして本発明の作用を説明する。図1、図2、図3
は、液晶セルにしきい値電圧以上の電圧を印加した場合
の液晶表示素子中を伝搬する光の偏光状態を示したもの
であり、この液晶表示素子は電圧無印加時には明状態を
示すものである。
【0016】図2は、液晶セルCEに光が垂直に入射し
た場合の光の偏光状態を示した図である。自然光L0が
偏光軸PAを持つ偏光板Aに垂直に入射したとき、偏光
板Aを透過した光は、直線偏光L1となる。図中、LC
は、TN液晶セルCEに十分に電圧を印加した時の液晶
セルCE中の液晶分子の配列状態を概略的に1つの液晶
分子モデルで示したものである。液晶セルCE中の液晶
分子LCの分子長軸が光の進路PSと平行な場合、光の
進路PSに垂直な面内で屈折率の差が生じないので、液
晶セルCE中を伝搬する常光と異常光の間に位相差が生
じず、直線偏光L1は液晶セルCEを透過すると直線偏
光のまま伝搬する。偏光板Bの偏光軸PBを偏光板Aの
偏光軸PAと垂直に設定すると、液晶セルCEを透過し
た光L2は偏光板Bを透過することができず暗状態とな
る。
た場合の光の偏光状態を示した図である。自然光L0が
偏光軸PAを持つ偏光板Aに垂直に入射したとき、偏光
板Aを透過した光は、直線偏光L1となる。図中、LC
は、TN液晶セルCEに十分に電圧を印加した時の液晶
セルCE中の液晶分子の配列状態を概略的に1つの液晶
分子モデルで示したものである。液晶セルCE中の液晶
分子LCの分子長軸が光の進路PSと平行な場合、光の
進路PSに垂直な面内で屈折率の差が生じないので、液
晶セルCE中を伝搬する常光と異常光の間に位相差が生
じず、直線偏光L1は液晶セルCEを透過すると直線偏
光のまま伝搬する。偏光板Bの偏光軸PBを偏光板Aの
偏光軸PAと垂直に設定すると、液晶セルCEを透過し
た光L2は偏光板Bを透過することができず暗状態とな
る。
【0017】図3は、液晶セルCEに光L0が斜めに入
射した場合の光の偏光状態を示した図である。入射光の
自然光L0が斜めに入射した場合、偏光板Aを透過した
偏光光L1はほぼ直線偏光になる(実際の場合、偏光板
Aの特性により楕円偏光になる。)。この場合、液晶セ
ルCE中の液晶分子LCの分子長軸が光の進路PSと角
度をなすので、光の進路PSに垂直な面内で屈折率の差
が生じ、液晶セルCEを透過した光L2は楕円偏光とな
って偏光板Bに達し、一部の光が偏光板Bを透過してし
まう。この様な斜方入射における光の透過は、液晶表示
素子のコントラストの低下を招き、好ましくない。
射した場合の光の偏光状態を示した図である。入射光の
自然光L0が斜めに入射した場合、偏光板Aを透過した
偏光光L1はほぼ直線偏光になる(実際の場合、偏光板
Aの特性により楕円偏光になる。)。この場合、液晶セ
ルCE中の液晶分子LCの分子長軸が光の進路PSと角
度をなすので、光の進路PSに垂直な面内で屈折率の差
が生じ、液晶セルCEを透過した光L2は楕円偏光とな
って偏光板Bに達し、一部の光が偏光板Bを透過してし
まう。この様な斜方入射における光の透過は、液晶表示
素子のコントラストの低下を招き、好ましくない。
【0018】この様な斜方入射におけるコントラストの
低下を防ぎ、視角特性を改善するためには、図1に示す
ように、偏光板Bと液晶セルCEとの間に、光学軸が液
晶セルCEの法線方向に向いた負の一軸性の光学異方素
子RFを配置することが考えられる。この一軸性の光学
異方素子RFは、光学軸に対して光が入射する角度が大
きくなる程大きい位相差を示す複屈折体である。この様
な構成の液晶表示素子に、図3の場合と同様に、斜方入
射し液晶セルCEを透過して楕円偏光となった光L2
は、光学異方素子RFを透過する時の位相遅延作用によ
って、楕円偏光が元の直線偏光に変換され、偏光板Bで
遮断されるはずである。
低下を防ぎ、視角特性を改善するためには、図1に示す
ように、偏光板Bと液晶セルCEとの間に、光学軸が液
晶セルCEの法線方向に向いた負の一軸性の光学異方素
子RFを配置することが考えられる。この一軸性の光学
異方素子RFは、光学軸に対して光が入射する角度が大
きくなる程大きい位相差を示す複屈折体である。この様
な構成の液晶表示素子に、図3の場合と同様に、斜方入
射し液晶セルCEを透過して楕円偏光となった光L2
は、光学異方素子RFを透過する時の位相遅延作用によ
って、楕円偏光が元の直線偏光に変換され、偏光板Bで
遮断されるはずである。
【0019】しかしながら、実際の視角特性の改善効果
は十分ではない。その理由を検討する。TN−LCDの
多くは、ノーマリーホワイトモードが採用されている。
このモードにおける視角特性は、視角を大きくすること
に伴って、黒表示部からの光の透過率が著しく増大し、
結果としてコントラストの急激な低下を招いている。黒
表示は電圧印加時の状態であるが、この時には、TN液
晶セルCEは正の一軸性光学異方体とみなすことができ
る。図4(a)に示すように、液晶セルCEの光学軸が
液晶セルCEの法線方向を向いていれば、光学軸が液晶
セルCEの法線方向に向いた負の一軸性の光学異方素子
RFを液晶セルCEの入射側又は出射側に配置すること
により、斜方入射光に対する液晶セルCEによる位相差
を光学異方素子RFの位相差で補償して、楕円偏光L2
を元の直線偏光L3に変換でき、偏光板Bで遮断でき
る。
は十分ではない。その理由を検討する。TN−LCDの
多くは、ノーマリーホワイトモードが採用されている。
このモードにおける視角特性は、視角を大きくすること
に伴って、黒表示部からの光の透過率が著しく増大し、
結果としてコントラストの急激な低下を招いている。黒
表示は電圧印加時の状態であるが、この時には、TN液
晶セルCEは正の一軸性光学異方体とみなすことができ
る。図4(a)に示すように、液晶セルCEの光学軸が
液晶セルCEの法線方向を向いていれば、光学軸が液晶
セルCEの法線方向に向いた負の一軸性の光学異方素子
RFを液晶セルCEの入射側又は出射側に配置すること
により、斜方入射光に対する液晶セルCEによる位相差
を光学異方素子RFの位相差で補償して、楕円偏光L2
を元の直線偏光L3に変換でき、偏光板Bで遮断でき
る。
【0020】しかしながら、電圧印加時の液晶分子LC
は、実際には、液晶セルCEの基板に対して完全に垂直
にはならず、基板の法線方向から若干傾いており、その
ため、液晶セルCEは光学軸がセルCEの表面に対する
法線方向から若干傾いた正の一軸性光学異方体とみなす
ことができる。中間階調の場合には、その光学軸の傾き
角は更に大きくなる。したがって、光学軸が液晶セルC
Eの法線方向に向いた負の一軸性の光学異方素子RFを
組み合わせても、その補償は不十分となる。
は、実際には、液晶セルCEの基板に対して完全に垂直
にはならず、基板の法線方向から若干傾いており、その
ため、液晶セルCEは光学軸がセルCEの表面に対する
法線方向から若干傾いた正の一軸性光学異方体とみなす
ことができる。中間階調の場合には、その光学軸の傾き
角は更に大きくなる。したがって、光学軸が液晶セルC
Eの法線方向に向いた負の一軸性の光学異方素子RFを
組み合わせても、その補償は不十分となる。
【0021】そこで、図4(b)に示すように、液晶セ
ルCEの光学軸の傾きに合わせて、負の一軸性の光学異
方素子RFの光学軸も液晶セルCEの法線方向から傾け
ることにより、斜方入射光に対する液晶セルCEによる
位相差を光学異方素子RFの位相差で補償して、図1に
示すように、斜方入射し液晶セルCEを透過して楕円偏
光となった光L2を元の直線偏光L3に変換し、種々の
斜方入射においても同一の透過率が得られ、視角依存性
のない良好な液晶表示素子を実現することができる。
ルCEの光学軸の傾きに合わせて、負の一軸性の光学異
方素子RFの光学軸も液晶セルCEの法線方向から傾け
ることにより、斜方入射光に対する液晶セルCEによる
位相差を光学異方素子RFの位相差で補償して、図1に
示すように、斜方入射し液晶セルCEを透過して楕円偏
光となった光L2を元の直線偏光L3に変換し、種々の
斜方入射においても同一の透過率が得られ、視角依存性
のない良好な液晶表示素子を実現することができる。
【0022】このように、光学軸が液晶セルCEの法線
方向から傾いた負の一軸性光学異方体RFを用いること
によって大幅な視野角特性が改善される。この光学軸が
傾斜した負の一軸性光学異方体RFとは、光学異方性を
有するシートの3軸方向屈折率を、その値が小さい順に
nα、nβ、nγとしたとき、nα<nβ=nγの関係
を有するものである。光学軸はnαの方向に定義される
ので、光学軸方向の屈折率が最も小さいという特性を有
するものである。ただし、nβとnγの値は厳密に等し
い必要はなく、ほぼ等しければ十分である。具体的に
は、|nβ−nγ|/|nβ−nα|≦0.2であれ
ば、実用上問題はない。また、TFT−TN液晶セルの
視野角特性を大幅に改良する条件としては、光学軸、す
なわち、屈折率nαの方向が液晶セルCEの法線方向
(シート面の法線方向)から10°〜40°の範囲で傾
いていることが好ましく、10°〜30°の範囲がより
好ましい。さらに、シートの厚さをDとしたとき、10
0≦(nβ−nα)×D≦400nmの条件を満足する
ことが好ましい。
方向から傾いた負の一軸性光学異方体RFを用いること
によって大幅な視野角特性が改善される。この光学軸が
傾斜した負の一軸性光学異方体RFとは、光学異方性を
有するシートの3軸方向屈折率を、その値が小さい順に
nα、nβ、nγとしたとき、nα<nβ=nγの関係
を有するものである。光学軸はnαの方向に定義される
ので、光学軸方向の屈折率が最も小さいという特性を有
するものである。ただし、nβとnγの値は厳密に等し
い必要はなく、ほぼ等しければ十分である。具体的に
は、|nβ−nγ|/|nβ−nα|≦0.2であれ
ば、実用上問題はない。また、TFT−TN液晶セルの
視野角特性を大幅に改良する条件としては、光学軸、す
なわち、屈折率nαの方向が液晶セルCEの法線方向
(シート面の法線方向)から10°〜40°の範囲で傾
いていることが好ましく、10°〜30°の範囲がより
好ましい。さらに、シートの厚さをDとしたとき、10
0≦(nβ−nα)×D≦400nmの条件を満足する
ことが好ましい。
【0023】このような負の一軸光学異方体RFは、例
えば、負の一軸性を示すように構成されたバルク状のポ
リマーから、光学軸が表面に対して所定の方向に向くよ
うにフィルム形状又は板状に斜めに切り出して形成する
ことができるが、この方法では、大面積のフィルムを作
ることは難しい。
えば、負の一軸性を示すように構成されたバルク状のポ
リマーから、光学軸が表面に対して所定の方向に向くよ
うにフィルム形状又は板状に斜めに切り出して形成する
ことができるが、この方法では、大面積のフィルムを作
ることは難しい。
【0024】ところで、ポリマーには、固有複屈折が正
の場合と負の場合がある。これらのポリマーから負の一
軸性を示すフィルムを作製するには、固有複屈折が正の
ものの場合は当該フィルムを一定の方向に圧縮すればよ
く、逆に、固有複屈折が負のものの場合は当該フィルム
を一定の方向に延伸すればよい。このようにすると、圧
縮又は延伸した方向の屈折率がその方向に垂直な方向の
屈折率より小さくなり、その方向が光学軸となって負の
一軸性を示すようになる。
の場合と負の場合がある。これらのポリマーから負の一
軸性を示すフィルムを作製するには、固有複屈折が正の
ものの場合は当該フィルムを一定の方向に圧縮すればよ
く、逆に、固有複屈折が負のものの場合は当該フィルム
を一定の方向に延伸すればよい。このようにすると、圧
縮又は延伸した方向の屈折率がその方向に垂直な方向の
屈折率より小さくなり、その方向が光学軸となって負の
一軸性を示すようになる。
【0025】本発明においては、以上のような光学軸が
液晶セルCEの法線方向から傾いた負の一軸性光学異方
体RFを、熱可塑性樹脂からなり光透過性を有するフィ
ルムの両面に剪断力差を付与することによってこのフィ
ルムに変形を与えて製造する。
液晶セルCEの法線方向から傾いた負の一軸性光学異方
体RFを、熱可塑性樹脂からなり光透過性を有するフィ
ルムの両面に剪断力差を付与することによってこのフィ
ルムに変形を与えて製造する。
【0026】本発明における光透過性を有す熱可塑性樹
脂としては、フィルム又はシート形状での光の透過率が
70%以上、さらに好ましくは85%以上のものが全て
対象となる。具体的には、ポリカボネート、ポリアリレ
ート、ポリスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリ
フェニレンスルファインド、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリアリルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリ
アミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニ
ル、セルロース系重合体、ポリアクリロニトリル、ポリ
スチレン、また、二元系、三元系各種共重合体、グラフ
ト共重合体、ブレンド物等が好適に利用される。
脂としては、フィルム又はシート形状での光の透過率が
70%以上、さらに好ましくは85%以上のものが全て
対象となる。具体的には、ポリカボネート、ポリアリレ
ート、ポリスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリ
フェニレンスルファインド、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリアリルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリ
アミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニ
ル、セルロース系重合体、ポリアクリロニトリル、ポリ
スチレン、また、二元系、三元系各種共重合体、グラフ
ト共重合体、ブレンド物等が好適に利用される。
【0027】剪断を加える前のフィルムの3軸屈折率特
性は、特に制限はなく、光学的に等方的なものであって
も、非等方的であってもよい。ただし、剪断を加える前
のフィルムが光学的に等方的である場合、負の一軸性を
発現させるためには、剪断を加える前又は後において、
幅方向一軸延伸又は二軸延伸の工程を加えることが好ま
しい。この場合の二軸延伸の長手方向、幅方向の延伸倍
率に関しては、幅方向の延伸倍率が若干大きい方が好ま
しい。剪断変形後の延伸を省略するためには、剪断変形
を加える前の3軸方向屈折率特性が、フィルム長手方向
をnMD、幅方向をnTD、厚さ方向をnNDとするとき、n
TD≧nMD、又は、nTD≧nMD>nNDであることが好まし
い(固有複屈折が正の場合)。なお、固有複屈折が負の
場合は、nTD≦nNDであることが好ましい。
性は、特に制限はなく、光学的に等方的なものであって
も、非等方的であってもよい。ただし、剪断を加える前
のフィルムが光学的に等方的である場合、負の一軸性を
発現させるためには、剪断を加える前又は後において、
幅方向一軸延伸又は二軸延伸の工程を加えることが好ま
しい。この場合の二軸延伸の長手方向、幅方向の延伸倍
率に関しては、幅方向の延伸倍率が若干大きい方が好ま
しい。剪断変形後の延伸を省略するためには、剪断変形
を加える前の3軸方向屈折率特性が、フィルム長手方向
をnMD、幅方向をnTD、厚さ方向をnNDとするとき、n
TD≧nMD、又は、nTD≧nMD>nNDであることが好まし
い(固有複屈折が正の場合)。なお、固有複屈折が負の
場合は、nTD≦nNDであることが好ましい。
【0028】また、フィルム両面に剪断力差をつける方
法としては、フィルムを形成しているポリマーのガラス
転移温度Tg近傍か、Tg以上の熱変形が可能な温度に
加熱し、かつ、図5に示すように、周速v1 、周速v2
に差があるか又は逆方向にフィルムFを進ませるように
回転する2つのロール1、2間に上記のようなフィルム
Fを挟み込んで、このフィルムFを二重矢印で示した方
向に引き出すことによって可能となる(図5の場合は、
ロール1、2はそれぞれ矢印の方向に、v1 >v2 の関
係で回転する。)。剪断力差によって主屈折率nNDの方
向を傾斜させることができることについては、図5中に
フィルムF中の仮想的な立方体のa→b→cの変形とし
て示したような歪みがフィルムF内部に加わるために可
能になったと考えられる。図5において、フィルムF内
部に仮想した立方体aは、2つのロール1、2の周速差
によって、変形が加えられ、斜方体bのように変形し、
更に斜方体cとなって送り出される。このとき、立方体
内部の分子も傾斜するため、主屈折率nNDの方向もフィ
ルムF法線方向から傾斜することになる。
法としては、フィルムを形成しているポリマーのガラス
転移温度Tg近傍か、Tg以上の熱変形が可能な温度に
加熱し、かつ、図5に示すように、周速v1 、周速v2
に差があるか又は逆方向にフィルムFを進ませるように
回転する2つのロール1、2間に上記のようなフィルム
Fを挟み込んで、このフィルムFを二重矢印で示した方
向に引き出すことによって可能となる(図5の場合は、
ロール1、2はそれぞれ矢印の方向に、v1 >v2 の関
係で回転する。)。剪断力差によって主屈折率nNDの方
向を傾斜させることができることについては、図5中に
フィルムF中の仮想的な立方体のa→b→cの変形とし
て示したような歪みがフィルムF内部に加わるために可
能になったと考えられる。図5において、フィルムF内
部に仮想した立方体aは、2つのロール1、2の周速差
によって、変形が加えられ、斜方体bのように変形し、
更に斜方体cとなって送り出される。このとき、立方体
内部の分子も傾斜するため、主屈折率nNDの方向もフィ
ルムF法線方向から傾斜することになる。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例1 ホスゲンとビスフェノールAの縮合によって得られたス
チレン換算重量平均分子量3万のポリカーボネートを二
塩化メチレンに溶解し、20%溶液とした。これをスチ
ールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、乾燥し、幅
15cm、厚さ120μmのフィルム(F−1)を得
た。このフィルムを図6に示す周速の異なるロール
R4 、R5 に挟み込んでフィルム(F−2)をロール形
状に200m作製した。
チレン換算重量平均分子量3万のポリカーボネートを二
塩化メチレンに溶解し、20%溶液とした。これをスチ
ールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、乾燥し、幅
15cm、厚さ120μmのフィルム(F−1)を得
た。このフィルムを図6に示す周速の異なるロール
R4 、R5 に挟み込んでフィルム(F−2)をロール形
状に200m作製した。
【0030】図6において、ロールR1 は送り出しロー
ル、R2 、R3 は駆動系を持たないニップロール兼余熱
ロールである。R4 とR5 はそれぞれに駆動系を有する
ロールであり、周速差を任意に制御できるロールであ
る。また、油圧によってR4 、R5 の間の圧力を制御で
きる構造になっている。R6 は駆動系を有する巻取りロ
ールであり、テンションコントロールで巻取り速度を制
御している。R2 からR5 のロールには内部にヒーター
を内蔵し、ロール表面に温度センサーが取り付けられて
おり、温度センサーからの温度をそのヒーターにフィー
ドバックし、PID制御によって±1℃の精度で温度コ
ントロールしている。
ル、R2 、R3 は駆動系を持たないニップロール兼余熱
ロールである。R4 とR5 はそれぞれに駆動系を有する
ロールであり、周速差を任意に制御できるロールであ
る。また、油圧によってR4 、R5 の間の圧力を制御で
きる構造になっている。R6 は駆動系を有する巻取りロ
ールであり、テンションコントロールで巻取り速度を制
御している。R2 からR5 のロールには内部にヒーター
を内蔵し、ロール表面に温度センサーが取り付けられて
おり、温度センサーからの温度をそのヒーターにフィー
ドバックし、PID制御によって±1℃の精度で温度コ
ントロールしている。
【0031】図6の装置におけるフィルムF−2の成形
条件は以下の通りである。 R4 、R5 の周速 :2.8m/min、1.9
m/min R4 、R5 の表面温度 :145℃ R4 、R5 に挟まれたフィルムに加わる力:2000k
g R4 、R5 のロール径 :150mm 次に、得られたフィルムF−2をテンターによって横一
軸延伸を行い、フィルム(F−3)を得た。延伸条件は
以下の通りである。
条件は以下の通りである。 R4 、R5 の周速 :2.8m/min、1.9
m/min R4 、R5 の表面温度 :145℃ R4 、R5 に挟まれたフィルムに加わる力:2000k
g R4 、R5 のロール径 :150mm 次に、得られたフィルムF−2をテンターによって横一
軸延伸を行い、フィルム(F−3)を得た。延伸条件は
以下の通りである。
【0032】 延伸温度 :160℃ 延伸倍率 :7% フィルム送り出し速度 :3m/min 〈光学特性の測定〉実施例1におけるフィルムF−1、
F−2及びF−3の光学異方素子について、(株)島津
製作所製エリプソメーターAEP−100を透過モード
で使用し、リターデイションRe値の斜め入射角度依存
性を求めた。また、幅方向の屈折率、フィルムの厚さ
は、それぞれアッベの屈折率計、マイクロメーターで測
定した。これらの測定値から、フィルムの3軸方向屈折
率及び主屈折率軸の傾斜角を計算により求めた。図7
に、計算で求めた3軸屈折率の関係を示す。ここで、最
も小さい屈折率をn1 、幅方向の屈折率をn2 、これら
n1 、n2 と直交するもう1つの主屈折率をn3 、n1
がフィルム法線方向から傾いた角度をβとした。結果を
表1に示す。
F−2及びF−3の光学異方素子について、(株)島津
製作所製エリプソメーターAEP−100を透過モード
で使用し、リターデイションRe値の斜め入射角度依存
性を求めた。また、幅方向の屈折率、フィルムの厚さ
は、それぞれアッベの屈折率計、マイクロメーターで測
定した。これらの測定値から、フィルムの3軸方向屈折
率及び主屈折率軸の傾斜角を計算により求めた。図7
に、計算で求めた3軸屈折率の関係を示す。ここで、最
も小さい屈折率をn1 、幅方向の屈折率をn2 、これら
n1 、n2 と直交するもう1つの主屈折率をn3 、n1
がフィルム法線方向から傾いた角度をβとした。結果を
表1に示す。
【0033】 比較例1 実施例1で得たフィルムF−1を150℃に加熱したカ
レンダーロールに通して圧延することによって、面配向
フィルム(F−4)を作製した。実施例1と同様の方法
で光学特性を測定した。このフィルムF−4は光学軸が
フィルムの法線方向に向いた負の一軸性のフィルムであ
った。結果を表1に示す。
レンダーロールに通して圧延することによって、面配向
フィルム(F−4)を作製した。実施例1と同様の方法
で光学特性を測定した。このフィルムF−4は光学軸が
フィルムの法線方向に向いた負の一軸性のフィルムであ
った。結果を表1に示す。
【0034】実施例2 実施例1で得たフィルムF−1を160℃の温度条件で
テンターによる横一軸延伸を行い、フィルム(F−5)
を得た。このときの延伸倍率は7%であった。フィルム
F−5から実施例1の図6の装置で実施例1と同様の条
件でフィルムを成形し、フィルム(F−6)を得た。フ
ィルムF−5、F−6を実施例1と同様の方法で光学特
性を測定した。結果を表1に示す。フィルムF−5はn
TD≧nMDの関係を有するフィルムであり、フィルムF−
6は、実施例1で得たフィルムF−3とほぼ同様に光学
軸が傾斜した負の一軸性フィルムであった。
テンターによる横一軸延伸を行い、フィルム(F−5)
を得た。このときの延伸倍率は7%であった。フィルム
F−5から実施例1の図6の装置で実施例1と同様の条
件でフィルムを成形し、フィルム(F−6)を得た。フ
ィルムF−5、F−6を実施例1と同様の方法で光学特
性を測定した。結果を表1に示す。フィルムF−5はn
TD≧nMDの関係を有するフィルムであり、フィルムF−
6は、実施例1で得たフィルムF−3とほぼ同様に光学
軸が傾斜した負の一軸性フィルムであった。
【0035】実施例3 比較例1で得たフィルムF−4を図6の装置で成形を行
いフィルム(Fー7)を得た。そのときの条件は以下の
通りである。 R4 、R5 の周速 :2.0m/min、1.9
m/min R4 、R5 の表面温度 :148℃ R4 、R5 に挟まれたフィルムに加わる力:2000k
g R4 、R5 のロール径 :150mm 得られたフィルムF−7について、実施例1と同様の方
法で光学特性を測定した。結果を表1に示す。このフィ
ルムF−7は、光学軸が傾斜した負の一軸性のフィルム
であった。
いフィルム(Fー7)を得た。そのときの条件は以下の
通りである。 R4 、R5 の周速 :2.0m/min、1.9
m/min R4 、R5 の表面温度 :148℃ R4 、R5 に挟まれたフィルムに加わる力:2000k
g R4 、R5 のロール径 :150mm 得られたフィルムF−7について、実施例1と同様の方
法で光学特性を測定した。結果を表1に示す。このフィ
ルムF−7は、光学軸が傾斜した負の一軸性のフィルム
であった。
【0036】実施例4 〈視角特性の評価〉図1に示す光学異方素子RFとし
て、上記実施例及び比較例のF−3、F−4、F−6、
Fー7のフィルムをTN液晶セルCEに用いた場合、及
び、このようなフィルムを配置しない場合について、液
晶セルCEに30Hz矩形波の電圧を印加して、0V/
5Vのコントラストの視角特性を大塚電子(株)製LC
D−5000によって測定した。コントラスト10の位
置を視野角と定義し、上下左右の視野角特性の結果を表
2に示す。この際、TN液晶セルCEは、偏光板Aの側
のラビング軸をX軸に対してX−Y面内で45°となる
ように、また、偏光板Bの側のラビング軸をX軸に対し
て135°となるように配置し、偏光板Aの偏光軸PA
をX軸に対し45°、偏光板Bの偏光軸PBをX軸に対
し135°に配置した。ここで使用した液晶セルCEの
リターデーション値Re(すなわち、(ne −n0 )×
ギャップサイズ)は470nmで、ねじれ角は90°で
ある。
て、上記実施例及び比較例のF−3、F−4、F−6、
Fー7のフィルムをTN液晶セルCEに用いた場合、及
び、このようなフィルムを配置しない場合について、液
晶セルCEに30Hz矩形波の電圧を印加して、0V/
5Vのコントラストの視角特性を大塚電子(株)製LC
D−5000によって測定した。コントラスト10の位
置を視野角と定義し、上下左右の視野角特性の結果を表
2に示す。この際、TN液晶セルCEは、偏光板Aの側
のラビング軸をX軸に対してX−Y面内で45°となる
ように、また、偏光板Bの側のラビング軸をX軸に対し
て135°となるように配置し、偏光板Aの偏光軸PA
をX軸に対し45°、偏光板Bの偏光軸PBをX軸に対
し135°に配置した。ここで使用した液晶セルCEの
リターデーション値Re(すなわち、(ne −n0 )×
ギャップサイズ)は470nmで、ねじれ角は90°で
ある。
【0037】 以上の結果から、本発明によれば、TN型液晶表示素子
の視角特性が改善され、視認性に優れた高品位表示の液
晶表示素子を提供することができることが分かる。
の視角特性が改善され、視認性に優れた高品位表示の液
晶表示素子を提供することができることが分かる。
【0038】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によって製造された光学異方素子をTN型液晶表示素子
に用いると、その視角特性が改善され、視認性に優れた
高品位表示の液晶表示素子を提供することができる。ま
た、本発明によって製造された光学異方素子をTFTや
MIM等の3端子、2端子素子を用いたアクティブマト
リクス型液晶表示素子に応用しても、同様の優れた効果
が得られることは言うまでもない。
によって製造された光学異方素子をTN型液晶表示素子
に用いると、その視角特性が改善され、視認性に優れた
高品位表示の液晶表示素子を提供することができる。ま
た、本発明によって製造された光学異方素子をTFTや
MIM等の3端子、2端子素子を用いたアクティブマト
リクス型液晶表示素子に応用しても、同様の優れた効果
が得られることは言うまでもない。
【図1】本発明によって製造された光学異方素子を用い
た液晶表示素子の構成の1例を説明するための図である
た液晶表示素子の構成の1例を説明するための図である
【図2】従来のTN型液晶表示素子の構成と表示面に垂
直に光が入射する場合の光の透過状態を説明するための
図である。
直に光が入射する場合の光の透過状態を説明するための
図である。
【図3】従来のTN型液晶表示素子の表示面に斜めに光
が入射する場合の光の透過状態を説明するための図であ
る。
が入射する場合の光の透過状態を説明するための図であ
る。
【図4】負の一軸性光学異方素子の光学軸の向きと液晶
セルの光学軸の向きの関係を説明するための図である。
セルの光学軸の向きの関係を説明するための図である。
【図5】本発明により剪断力差を付与するための配置と
光学軸が傾くメカニズムを説明するための図である。
光学軸が傾くメカニズムを説明するための図である。
【図6】本発明の製造方法を実施するための異周速ロー
ル装置の配置を示す図である。
ル装置の配置を示す図である。
【図7】3軸屈折率の関係を示すための図である。
CE…液晶セル A、B…偏光板 PA、PB…偏光軸 L0…自然光 L1、L2、L3…偏光光 LC…電圧印加時の液晶分子 PS…光の進路 RF…光学異方素子 F…フィルム a…立方体 b、c…斜方体 1、2、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 …ロール
Claims (6)
- 【請求項1】 フィルム状に構成され光学軸がフィルム
面に対して垂直でも平行でもないように配置されている
光学異方素子の製造方法において、熱可塑性樹脂からな
り光透過性を有するフィルムの両面に剪断力差を付与す
ることによってフィルムに変形を与える工程を含むこと
を特徴とする光学異方素子の製造方法。 - 【請求項2】 前記光学異方素子は負の一軸性を示すこ
とを特徴とする請求項1記載の光学異方素子の製造方
法。 - 【請求項3】 フィルムの3軸主屈折率をそれぞれ、フ
ィルム長手方向をnMD、幅方向をnTD、厚さ方向をnND
とするとき、剪断力差の付与による変形を加える前の3
軸屈折率特性が、nTD≧nMDの関係を満たしていること
を特徴とする請求項1又は2記載の光学異方素子の製造
方法。 - 【請求項4】 剪断力差の付与による変形を加える前の
3軸屈折率特性が、nTD≧nMD>nNDの関係を満たして
いることを特徴とする請求項3記載の光学異方素子の製
造方法。 - 【請求項5】 周速が異なるロール間に前記熱可塑性樹
脂からなり光透過性を有するフィルムを挟み込んで、該
フィルム両面に剪断力差を付与することによってフィル
ムに変形を与えることを特徴とする請求項1から4の何
れか1項記載の光学異方素子の製造方法。 - 【請求項6】 2枚の電極基板間にツイストネマティッ
ク型液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置さ
れた2枚の偏光素子とからなる液晶表示素子において、
前記液晶セルと前記偏光素子の間に請求項1から5の何
れか1項記載の製造方法によって製造された光学異方素
子が少なくとも1枚配置されていることを特徴とする液
晶表示素子。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5153266A JPH06222213A (ja) | 1992-12-03 | 1993-06-24 | 光学異方素子の製造方法及びそれを用いた液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (3)
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JP4-324116 | 1992-12-03 | ||
JP32411692 | 1992-12-03 | ||
JP5153266A JPH06222213A (ja) | 1992-12-03 | 1993-06-24 | 光学異方素子の製造方法及びそれを用いた液晶表示素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06222213A true JPH06222213A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=26481946
Family Applications (1)
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JP5153266A Pending JPH06222213A (ja) | 1992-12-03 | 1993-06-24 | 光学異方素子の製造方法及びそれを用いた液晶表示素子 |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH06222213A (ja) |
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- 1993-06-24 JP JP5153266A patent/JPH06222213A/ja active Pending
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