JPH0798411A - 光学補償フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置の着色、視角特性、着色ムラ、
及びコントラストムラを大幅に改善しうる光学補償フィ
ルムを提供する。 【構成】 光学的等方性フィルム上に、配向膜を設置
し、その上に液晶を含む層を形成したフィルムであり、
式（１）で示されるＲｅ値の該フィルム面内のバラツキ
が標準偏差で３．０％以内である光学補償フィルム。式
（１） Ｒｅ＝｜ｎｅ−ｎｏ｜×ｄ（ｎｅは光軸方向の
屈折率を、ｎｏは光軸に対して垂直方向の屈折率を、ｄ
は液晶を含む層の厚み（ｎｍ）を表わす。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な光学補償フィル
ムに関するものである。

【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、特開平２−１６０２０４
号、ＥＰ−０４８２６２０Ａ２、特開平５−１５７９１
１号公報に厚さ方向の屈折率がフィルム面内の少なくと
も一方向の屈折率よりも大きい複屈折フィルムを作製
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は小さく
なり、視角特性は改良されるが、その効果は未だ小さ
く、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必要がある。

【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。また、特開平４−５
１１０１号公報には、固有複屈折値が負のフィルムのみ
を位相差板として用い、視野角の問題を改良する方法に
ついて開示されている。

【０００８】これらの厚み方向の屈折率を制御する方法
は、視角特性を大幅に改良することができるが、正面か
ら見た場合のコントラストは十分に高いとは言えず、改
良の余地があった。これに対し、特開平３−９３２５
号、同３−９３２６号及び同５−５３１０４号、同５−
５３０１６号、同５−６１０３９号公報には支持体基盤
上に液晶性高分子を設置し、位相差板として用いる記載
がある。これにより正面から見た場合のコントラストの
改善されるが、着色ムラ、コントラストムラといった問
題点があった。

【０００９】これら複屈折モードを用いたＳＴＮ−ＬＣ
Ｄは、急峻な電器光学特性をもつ為、能動素子（薄膜ト
ランジスタやダイオード）が無くても単純なマトリクス
状の電極構造で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など）の表示性能
を越えるまでにはいたらない。

【００１０】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ツイス
トネマチック液晶表示装置（ＴＮ−ＬＣＤ）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ＬＣＤと比較しても最も有力
な方式である。しかし、ねじれネマティック液晶を用い
ている為、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上の問
題点があり、ＣＲＴの表示性能を越えるまでにはいたら
ない。

【００１１】特開平４−２２９８２８号、特開平４−２
５８９２３号公報などに見られるように、一対の偏光板
とＴＮ型液晶セルの間に、位相差板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。

【００１２】また、特開平４−３６６８０８号、特開平
４−３６６８０９号公報では、光学軸が傾いたカイラル
ネマチック液晶を含む液晶セルを位相差板として用い、
視野角を改良しているが、２層液晶方式となりコストが
高く、非常に重いものとなっている。これに対し特開平
５−８０３２３号に、液晶セルに対して、光軸が傾斜し
ている位相差板を用いる方法が提案されているが、一軸
性のポリカーボネートを斜めにスライスして用いるた
め、大面積の位相差板を、低コストで得難いという問題
点があった。

【００１３】すなわち、ＳＴＮ−ＬＣＤ、あるいはＴＮ
−ＬＣＤの視角特性改良に用いられる位相差板について
は、それが延伸されたプラスチックフィルムである場合
には、ＬＣＤにおける、視角による着色ムラ、コントラ
ストムラをなくすため、特開平２−５９７０３号、同２
−８９００７号公報等では、延伸条件を最適化すること
により、位相差板内のレタ−デ−ション値のバラツキを
抑えることが開示されている。

【００１４】一方、前述した支持体上に液晶性高分子を
含む層を設けた位相差板、あるいは後述する支持体上に
配向膜および液晶を含む層を設けた位相差板などの、液
晶を用いた位相差板については、それを用いたＬＣＤに
おける、視角による着色ムラ、コントラストムラがやは
り大きな問題となっていた。

【００１５】延伸されたプラスチックフィルムからなる
位相差板内のレタ−デ−ション値のバラツキは主に、該
位相差板の厚みムラに起因するものであり、上述の延伸
条件により、厚みが均一になるように延伸して、レタ−
デ−ションムラを抑えることができた。一方、支持体上
に液晶層を有する位相差板については、該液晶層の厚み
を均一にしても、レタ−デ−ションムラが抑えられない
のが現状である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は液晶を
用いた光学補償フィルムを組み込んだ液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ）において、視角による着色ムラ、コントラストム
ラを改善することができる光学補償フィルムを提供する
ことである。

【００１７】

【問題を解決するための手段】上記課題は、 （１）光学的等方性フィルム上に、配向膜を設置し、そ
の上に液晶を含む層を形成したフィルムであり、下式
（１）で示されるＲｅ値の該フィルム面内のバラツキが
標準偏差で１０％以内であることを特徴とする光学補償
フィルム。 式（１） Ｒｅ＝｜ｎｅ−ｎｏ｜×ｄ ｎｅ：光軸方向の屈折率 ｎｏ：光軸に対して垂直方向の屈折率 ｄ ：液晶を含む層の厚み（ｎｍ） （２）液晶が高分子液晶であることを特徴とする前記
（１）に記載の光学補償フィルム。 （３）液晶が低分子液晶であることを特徴とする前記
（１）に記載の光学補償フィルム。 （４）低分子液晶がディスコティック液晶であることを
特徴とする前記（３）に記載の光学補償フィルム。 （５）負の一軸性光学異方体であり、光軸がフィルムの
法線方向から５から５０度の角度で傾いている事を特徴
とする前記（４）に記載の光学補償フィルム。 （６）光学的等方性フィルムの配向パラメーターが０．
０１以下であり、該フィルム面内での厚みバラツキが５
μｍ以内であることを特徴とする前記（１）に記載の光
学補償フィルム。 （７）液晶を含む層を配向膜上に形成する際に、該液晶
の液晶転移点以上、等方相転移点以下の温度で熟成させ
ることを特徴とする前記（１）に記載の光学補償フィル
ムにより達成された。

【００１８】本発明の光学的等方性フィルムは、光透過
率が良好であることが好ましく、ゼオネックス（日本ゼ
オン）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム）、フジタック（富
士フィルム）などの商品名で売られている固有複屈折値
が小さい素材から形成された支持体が好ましい。しか
し、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン
等の固有複屈折値が大きい素材であっても製膜時に配向
パラメ−タ−が０．０１以下となるようにすれば、それ
らも好適に利用できる。上記配向パラメ−タ−が０．０
１以下とするには溶剤キャスト法が適しており、溶剤キ
ャスト法において、フィルム製造過程における配向を助
長する諸因子を取り除き、配向パラメーターが０．０１
以下のフィルムを製造出来る。次に本発明の配向膜は、
金属蒸着膜、あるいは特定の有機高分子膜をラビングし
たものが用いられるが、これに限定されるものではな
く、既知のものはすべて用いることが出来き、本発明に
おいてディスコティック液晶を用いる場合は斜め配向膜
を用いることが好ましい。

【００１９】本発明における斜め配向膜とは、液晶分子
を配向膜面に対し垂直でも平行でもない、０＜Θ＜９０
°のある角度Θに傾けて配向させることが可能な薄膜の
ことで、金属斜方蒸着膜、或いは特定の有機高分子膜を
ラビングした配向膜がこれにあたる。

【００２０】金属斜方蒸着膜の代表的なものはＳｉＯ斜
方蒸着膜で、図１の様な基盤固定型の形成方法と図２の
ような可とう性基盤（フィルム）への連続蒸着型の形成
方法の両方が使える。連続蒸着型のほうが均一な膜が得
られやすく、また製造コストも格段に小さい。尚、この
斜方蒸着により基盤面から蒸着源方向に向かって棒状蒸
着粒子が成長形成されるが、ディスコティック液晶はそ
の蒸着粒子カラムの方向に従って配向する。

【００２１】また、有機配向膜としては代表的なものと
してフッ素化ポリイミド膜がある。これはフッ素化ポリ
アミック酸（例えば、日立化成製ＬＱ１８００）を基盤
面に塗布し２００から３００℃で焼成後ラビングするこ
とにより、斜め配向の角度を調整することができる。そ
の他の素材としては、ポリスチレン誘導体などがあげら
れる。

【００２２】本発明の液晶は、高分子液晶でも低分子液
晶でも良い。高分子液晶としては、特に制限はないが、
コレステリック液晶、あるいは後述のディスコティック
液晶を主鎖または側鎖に導入した高分子液晶が好まし
い。

【００２３】低分子液晶としては、ディスコティック液
晶が好ましいが、特に制限はなく、シッフ系液晶、アゾ
キシ系液晶、シアノビフェニル系液晶、シアノフェニル
シクロヘキサン系液晶、シアノフェニルエステル系液
晶、安息香酸フェニルエステル系液晶、シクロヘキサン
カルボン酸フェニルエステル系液晶、フェニルピリミジ
ン系液晶、フェニルジオキサン系液晶等の低分子液晶を
使うことも出来る。

【００２４】本発明のディスコティック液晶は、それ自
身光学的に負の一軸性を持ち、このディスコティック液
晶を含みその光学軸が法線方向から斜めに、好ましくは
法線方向から５乃至５０度傾斜している光学異方体は、
ＴＮ型液晶セルの視角特性改良に有効である。またディ
スコティック液晶相はＳｉＯ斜方蒸着膜などで配向させ
るとディスコティック液晶相・固相転移温度以下ではそ
の構造が安定に保たれるので、この光学異方体は熱的に
も安定である。

【００２５】本発明におけるディスコティック液晶と
は、下記に列挙するようなものであるが、特に下記物質
に限定されるものではない。

【００２６】

【化１】

【００２７】

【化２】

【００２８】

【化３】

【００２９】

【化４】

【００３０】

【化５】

【００３１】

【化６】

【００３２】

【化７】

【００３３】配向パラメーターが０．０１以下であり、
厚みのバラツキが５μｍ以内である光学等方性フィルム
上に、配向膜を設置し、更にその上に液晶を含む層を設
けた位相差板において、位相差板内のレタ−デ−ション
値のバラツキが標準偏差で３．０％以内になると、該フ
ィルムを液晶ディスプレイの位相差板として組み込んだ
場合の着色ムラ、コントラストムラが、視角によらず目
では確認できなった。

【００３４】以下、本発明と実施例に基づいて詳細に説
明する。

【実施例】光学補償フィルム（ＫＨ−１）の作製 ポリエーテルサルフォンのメチレンクロライド溶液（１
５ｗｔ％）をスチールドラム上に流延し、延伸を抑制し
つつ連続的に剥ぎ取って乾燥し、厚さ５０μｍのフィル
ムを得た。このフィルム上にＳｉＯと蒸着物質として斜
め蒸着を行った。この際、フィルム搬送速度は１０ｍ／
ｍｉｎ、蒸発源温度１８００Ｋ、最小蒸着角度７０°で
ある。更に、該蒸着膜上に、前記のディスコティック液
晶ＴＥ−１３のメチレンクロライドの１ｗｔ％溶液を
塗布し乾燥させ、２２０℃で熱処理することにより、
０．５μ厚のディスコティック液晶配向層を形成し、光
学補償フィルム（ＫＨ−１）を作製した。

【００３５】光学補償フィルム（ＫＨ−２）の作製 ポリエーテルスルフォンの５０μ厚フィルム（溶融押出
し品）を基盤とすること以外は、（ＫＨ−１）と同様に
して光学補償フィルム（ＫＨ−２）を作製した。

【００３６】光学補償フィルム（ＫＨ−３）の作製 液晶の熱処理温度を１４０℃とすること以外は（ＫＨ−
１）と同様にして光学補償フィルム（ＫＨ−３）を作製
した。

【００３７】光学補償フィルム（ＫＨ−４）の作製 ポリエーテルサルフォンのメチレンクロライド溶液（１
５ｗｔ％）をスチールドラム上に流延し、延伸を抑制し
つつ連続的に剥ぎ取って乾燥し、厚さ５０μｍのフィル
ムを得た。このフィルム上にポリイミド配向膜を形成
し、一方向にラビングを行った。この際、綿植毛布を用
いて約５０ｇ／ｃｍ² の加重を加えながら一方向にラビ
ングした。更に、該配向膜上に、下記に示す液晶性高分
子の1,1,2,2-テトラクロロエタン溶液（１５ｗｔ％）を
塗布し乾燥させ、１９０℃で熱処理することにより、
１．１μ厚の液晶配向層を形成し、光学補償フィルム
（ＫＨ−４）を作製した。

【００３８】

【化８】

【００３９】光学補償フィルム（ＫＨ−５）の作製 ポリエーテルスルフォンの５０μ厚フィルム（溶融押出
し品）を基盤とすること以外は、光学補償フィルム（Ｋ
Ｈ−５）と同様にして光学補償フィルム（ＫＨ−４）を
作製した。

【００４０】光学補償フィルム（ＫＨ−６）の作製 液晶の熱処理温度を９０℃とすること以外は（ＫＨ−
１）と同様にして光学補償フィルム（ＫＨ−６）を作製
した。

【００４１】光学補償フィルムのＲｅ値のバラツキの評
価 Ｒｅ値の測定におけるサンプリングの方法は、１０ｃｍ
×１０ｃｍの面積内を縦横ほぼ等間隔に２０点以上測定
した。測定には、島津製作所製エリプリメーター（ＡＥ
Ｐ−１００）を用いた。

【００４２】ＬＣＤ上でのコントラストムラの評価 〔ＴＦＴ−ＬＣＤの補償〕液晶の異常光と常光の屈折率
の差と液晶セルのギャップサイズの積が４８０ｎｍでね
じれ角が９０度のＴＮ型液晶セルに実施例及び比較例で
得た光学補償フィルム（ＫＨ−１），（ＫＨ−２）及び
（ＫＨ−３）を装着し、液晶セルに対して０Ｖ〜５Ｖの
３０Ｈｚ矩形波におけるコントラストの角度依存性を大
塚電子製ＬＣＤ−５０００によって測定した。コントラ
スト比５の位置を視野角と定義し、上下左右の視野角を
求めた。更に、コントラストムラ、色ムラを官能評価に
より評価した。尚、この測定におけるＴＮ液晶セルの偏
光板の偏光軸、液晶セルのラビング軸、光学補償シート
の光軸の方向については図３に示す。 〔ＳＴＮ−ＬＣＤの補償〕市販の液晶ディスプレイを分
解し、既存の複屈折フィルムの代わりに、実施例及び比
較例で得た光学補償フィルム（ＫＨ−４），（ＫＨ−
５）及び（ＫＨ−６）を位相差板として、正面から見た
場合のコントラストが最大となるように光学軸を構成
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５：１以上となる上下左右の視野角を求めた。更
に、コントラストムラ、色ムラを官能評価により評価し
た。これらの結果を表１にまとめる。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から明らかなように、本発明の光学補
償シートを設けたＬＣＤにおいては、視野角特性の著し
く改善され、コントラストムラ、色ムラがないことがわ
かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基盤固定型の金属斜方蒸着法を示した図であ
る。

【図２】可とう性基盤への連続金属斜方蒸着法を示した
図である。

【図３】実施例における視角特性を測定した時の偏光板
の偏光軸、液晶セルのラビング軸、光学補償シ−トの光
軸の関係を示した図である。

【符号の説明】

α１：基盤固定型金属蒸着法における蒸着角度 α２：連続型金属蒸着法における蒸着角度 Ｔ ：蒸着物質の入ったルツボ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的等方性フィルム上に、配向膜を設
   置し、その上に液晶を含む層を形成したフィルムであ
   り、下式（１）で示されるＲｅ値の該フィルム面内のバ
   ラツキが標準偏差で３．０％以内であることを特徴とす
   る光学補償フィルム。 式（１） Ｒｅ＝｜ｎｅ−ｎｏ｜×ｄ ｎｅ：光軸方向の屈折率 ｎｏ：光軸に対して垂直方向の屈折率 ｄ ：フィルムの厚み（ｎｍ）
2. 【請求項２】 液晶が高分子液晶であることを特徴とす
   る請求項１に記載の光学補償フィルム。
3. 【請求項３】 液晶が低分子液晶であることを特徴とす
   る請求項１に記載の光学補償フィルム。
4. 【請求項４】 低分子液晶がディスコティック液晶であ
   ることを特徴とする請求項３に記載の光学補償フィル
   ム。
5. 【請求項５】 負の一軸性光学異方体であり、光軸がフ
   ィルムの法線方向から５から５０度の角度で傾いている
   事を特徴とする請求項４に記載の光学補償フィルム。
6. 【請求項６】 光学等方性フィルムの配向パラメーター
   が０．０１以下であり、該フィルム面内での厚みのバラ
   ツキが５μｍ以内であることを特徴とする請求項１に記
   載の光学補償フィルム。
7. 【請求項７】 液晶を含む層を配向膜上に形成する際
   に、該液晶の液晶転移点以上、等方相転移点以下の温度
   で熟成させることを特徴とする請求項１に記載の光学補
   償フィルム。