JPH11223727A - 位相差板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶表示装置に組み込んだ際に表示画面の色ム
ラを全く生じさせない位相差板を提供する。 【解決手段】押出機で熱可塑性樹脂を混練し、金型１か
ら吐出させる。吐出直後の膜厚精度にある程度のばらつ
きがある、溶融状の熱可塑性樹脂フィルムをエアー等の
冷却装置５により冷却しながら、ピンチロール２，３で
引き取る。この金型リップからピンチロール２，３まで
の引き取り時に、フィルムを（熱可塑性樹脂フィルムの
ガラス転移点温度−３０℃）〜（熱可塑性樹脂フィルム
のガラス転移点温度＋４０℃）に冷却しながら延伸させ
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、特に溶融押出法における均一な位相差板の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、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が
各種ＯＡ機器や表示装置に用いられている。しかしなが
ら、これらの液晶表示装置では、液晶表示素子が位相差
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、正常な表示画面を得るために液晶
表示画面に位相差板が取り付けられている。

【０００３】かか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。

【０００４】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ｄと屈折率差Δｎ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。

【０００５】従来、位相差板の製造方法として、熱可塑
性樹脂フィルムを一軸延伸する方法が挙げられ、延伸方
法として縦一軸延伸（特開平２−１９１９０４号公
報）、横一軸延伸（特開平２−４２４０６号公報）など
がある。また、レタデーション値が極めて均一な位相差
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ある（特開平８−
１２２５２６号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１２２５２６号公報記載の方法により位相差板を製
造するには、高い膜厚精度の維持管理が要求されてお
り、汎用の装置で製造される厚みむらが大きいフィルム
を用いると、フィルムを延伸した時に位相差板に厚みむ
らに比例したレタデーション値のばらつきが生じてしま
う。すなわち、液晶表示装置に位相差板を組み込んだ際
に、目視で判別しうる程度の色むらが存在してしまう。

【０００７】また、特開平２−１９１９０４号公報や、
特開平２−４２４０６号公報記載の位相差板の製造方法
でも、上述と同様の理由から厚みむらに比例した延伸む
らが生じるためレタデーション値がばらついてしまう。
このように、従来の位相差板の製造方法では精度のよい
成膜設備と煩雑な設備管理が必要であった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、これらの問題点
に鑑み、延伸前のフィルムに厚みむらがあっても、液晶
表示画面全体にわたってレタデーション値が均一である
位相差板を製造することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
溶融押出法で、金型より押出された溶融状の熱可塑性樹
脂フィルムを、該金型と該金型より押出方向下流側に配
置されているピンチロールとの間に配置されている冷却
手段で、該熱可塑性樹脂を（Ｔｇ−３０℃）〜（Ｔｇ＋
４０℃）の温度範囲まで冷却しながら、前記ピンチロー
ルで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】請求項１記載の発明において用いられる熱
可塑性樹脂としては、延伸により複屈折性を示す限り、
適宜の熱可塑性樹脂を用いることができ、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、アクリロニトリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリ
メタクリル酸メチル系樹脂、ポリアリレート系樹脂など
が挙げられる。

【００１１】これら熱可塑性樹脂の中でも特に、ポリサ
ルホン樹脂とポリカーボネート系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、液晶表示のコントラストが向上するので
好ましい。

【００１２】請求項１記載の発明において、熱可塑性樹
脂は成膜工程でフィルムに成形される。なお、ここでい
う「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。

【００１３】熱可塑性樹脂フィルムの成膜工程は、押出
機で熱可塑性樹脂を溶融混練し、金型でフィルム状に吐
出させる公知の溶融押出法が用いられる。ここで、吐出
方向は、地面に対して水平方向であっても、あるいは垂
直方向であってもよい。

【００１４】金型より押出された溶融状の熱可塑性樹脂
フィルムを、金型とその押出方向の下流側に配置されて
いるピンチロールとの間に配置されている冷却手段で冷
却する。なお、以下、Ｔｇとは熱可塑性樹脂フィルムの
ガラス転移点温度のことである。

【００１５】冷却手段としては、溶融状の熱可塑性樹脂
フィルムを（Ｔｇ−３０℃）〜（Ｔｇ＋４０℃）の範囲
まで冷却できるものなら特に限定されず、例えば、冷風
等の冷媒を利用した冷却装置の他に、フィルムとの熱伝
達性に優れた熱媒を用いた装置であってもよい。例え
ば、熱可塑性樹脂のＴｇにあたる温度の熱風を、フィル
ム面に対して２０ｍ／秒以上の速度で流した熱風装置で
あっても所望の冷却が可能である。冷却手段により冷却
した熱可塑性樹脂を（Ｔｇ−３０℃）〜（Ｔｇ＋４０
℃）の温度範囲内まで冷却しながら、ピンチロールで延
伸する。

【００１６】熱可塑性樹脂フィルムの温度が（Ｔｇ−３
０℃）より低いと、フィルムは延伸されるのに十分な柔
軟性を持たないため、フィルムが破断しやすくなるから
である。また、熱可塑性樹脂フィルムの温度が（Ｔｇ＋
４０℃）より高いと、延伸後の熱可塑性樹脂フィルムの
レタデーション値が小さくなり、所望のレタデーション
値を有する位相差板が得られなくなるからである。

【００１７】冷却延伸工程の延伸倍率は、特に限定され
ないが、３〜３０倍に延伸することが好ましい。延伸倍
率が３倍に満たないと、所望の位相差が発現できなかっ
たり、引っ張りが不十分となって熱可塑性樹脂フィルム
が垂れる場合がある。また、延伸倍率が３０倍以上であ
ると、膜切れが起きたり、ネックインが大きくなって、
熱可塑性樹脂フィルムの幅の長さが短くなり、生産性が
悪くなる場合があるからである。

【００１８】なお、ここでいう延伸倍率とは、「（ピン
チロール出口での熱可塑性樹脂フィルムの厚み）／（金
型から吐出直後の熱可塑性樹脂フィルムの厚み）」のこ
とである。

【００１９】ところで、冷却延伸工程においては、熱可
塑性樹脂フィルムに対する、雰囲気温度の変動の影響を
相殺するために、冷却及び延伸を温度制御が可能な部屋
内で行うことが好ましい。

【００２０】熱可塑性樹脂フィルムは、周囲の雰囲気温
度の変動に応じて、位相差板のレタデーション値も変動
するので、金型からピンチロールまでの間の溶融状の熱
可塑性樹脂に接する雰囲気温度のばらつきは、小さけれ
ば小さいほど良い。雰囲気温度のばらつき量として、好
ましくは設定温度からの誤差範囲が±０．５℃以内、よ
り好ましくは±０．２５℃以内であることが好ましい。

【００２１】請求項２記載の発明は、熱可塑性樹脂フィ
ルムがポリサルホン系樹脂からな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。熱可塑性樹脂
の中でも特に、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、液晶表示のコントラストが向上するので好ま
しい。

【００２２】（作用）請求項１記載の発明により、冷却
延伸工程で熱可塑性樹脂フィルムのレタデーション値を
極めて均一とすることができる。

【００２３】冷却延伸工程で、面内のフィルム温度が均
一な熱可塑性樹脂フィルムを冷却すると、フィルム膜厚
の厚みむらによって熱容量に違いが生じる。そこで、膜
厚が厚い箇所は冷却がされにくく、膜厚が薄い箇所は冷
却がされやすい。そのため、厚みの厚い箇所の方が厚み
の薄い箇所に比べて膜温が高くなる。一般に、膜温が高
い状態のフィルムを延伸した時の屈折率差Δｎは、低い
状態のフィルムを延伸した場合に比べ小さくなることが
知られている。レタデーション値は厚みと屈折率差Δｎ
の積であるので、厚みの厚い箇所のレタデーション値と
厚みの薄い箇所のレタデーション値とはほぼ等しくな
る。

【００２４】もし、延伸工程で冷却を行わないと、熱可
塑性樹脂フィルムはフィルム温度が等温の状態で延伸さ
れるので、厚みの厚い箇所のレタデーション値と厚みの
薄い箇所のレタデーション値の差は、厚みむらの割合に
比例して大きくなってしまう。したがって、延伸工程で
冷却を行うことにより、厚みの厚い箇所を厚みの薄い箇
所より温度を高くする状態が作られるので、レタデーシ
ョン値にばらつきのない位相差板を得ることができる。

【００２５】次に、熱可塑性樹脂フィルムがピンチロー
ルにより延伸され、屈折率差が付与される。この工程に
おいては、金型から吐出された溶融状の熱可塑性樹脂フ
ィルムが、冷却装置で冷却されながらピンチロールで延
伸されると、フィルムの押出方向において、金型に近い
領域の方が、ピンチロールに近い領域より、大きな歪み
が付与される。

【００２６】なぜなら、金型吐出口とピンチロールの間
のフィルムに張力が働くと、金型に近い領域の方が、樹
脂温度が高く、粘度が小さいため、より大きな歪みが加
わるからである。しかし、金型に近い領域では粘度が小
さいため、分子の歪みがただちに緩和され、配向が形成
されないので屈折率差を十分に付与されない。一方、ピ
ンチロールに近い樹脂温度が低い領域でも、金型に近い
領域よりは小さいけれども歪みが加わる。樹脂温度が低
く、粘度が大きい領域では歪みは熱可塑性樹脂フィルム
に配向を付与したまま緩和せずに残るので、フィルムに
屈折率差を与える。

【００２７】このような理由から、金型吐出直後の溶融
状のフィルムに対して屈折率差を付与できる。例えば、
延伸倍率が５倍で、金型から吐出された溶融状の熱可塑
性樹脂フィルム（Ｔｇ＝１９０℃）の温度が３００℃、
ピンチロールに食い込む際のフィルム温度が２２０℃の
場合、フィルム温度が２６０℃〜３００℃の範囲の金型
に近い領域では、約４倍に延伸され、フィルム温度が２
２０℃〜２６０℃のピンチロールに近い領域では、約
１．２５倍程度に延伸される。

【００２８】ここで、フィルム温度が２６０℃〜３００
℃の範囲の領域では、４倍に延伸されても、応力の緩和
が強く配向が形成されない。しかし、フィルム温度が２
２０℃〜２６０℃の領域では、１．２５倍に延伸される
と、配向が形成され屈折率差Δｎの発現が可能となる。
このように、請求項１記載の発明は、付加的な延伸機を
用いずに位相差板を製造できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】実施例及び比較例では図１に示す
製造装置を用いた。図１に示す製造装置は、押出機（図
示しない）、Ｔダイ金型１、ピンチロール２，３、エア
ー冷却装置５から構成されている。そして、エアー冷却
装置５は、延伸冷却室６内部に設置されている。延伸冷
却室６を設けることにより、雰囲気温度の変動の影響を
相殺させることができる。

【００３０】この製造装置を用いて、Ｔダイ金型１から
熱可塑性樹脂フィルム４を吐出させた後、ピンチロール
２，３によりフィルムを引き取りながらエアー冷却装置
５から冷風を吹き付け、その後放冷により室温（２５
℃）まで冷却させた後、ロール（図示しない）で巻き取
ることによりレタデーション値の極めて均一な位相差板
を製造できる。

【００３１】（実施例１）ポリカーボネート樹脂（帝人
化成社製 商品名「パンライト」 ガラス転移点温度：
１５０℃）を一軸押出機のホッパに投入し、押出機内温
度２６０℃で溶融樹脂を混練し、金型温度２６０℃に設
定したＴダイ金型１から吐出させた。そして、Ｔダイ金
型１から吐出されたポリカーボネートからなる熱可塑性
樹脂フィルム４をエアー冷却塑装置５で発生させた冷風
により、フィルム温度を１５５℃まで冷却させながら、
ピンチロール２，３により、４倍に延伸して平均厚み６
７μｍ±５μｍのポリカーボネート延伸フィルムを作製
した。

【００３２】このようにして得られたポリカーボネート
延伸フィルムの中央部から幅１００ｍｍ、長さ１０００
ｍｍの位相差板サンプルを切り出した。このサンプルを
６３３ｎｍにおいて、幅方向、長さ方向にそれぞれ１ｃ
ｍ間隔でレタデーション値を測定したところ、レタデー
ション値の平均値は３８０ｎｍであった。また、フィル
ム面内でのレタデーション値の最大値からレタデーショ
ン値の最小値を差し引いた値、すなわち、レタデーショ
ン値のばらつきの最大値は２．３ｎｍであった。さら
に、隣り合う測定点のレタデーション値の差は最大０．
９ｎｍであった。

【００３３】（実施例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ス社製商品
名「ＵＤＥＬ Ｐ３５００」 ガラス転移点温度：１９
０℃）を一軸押出機のホッパに投入し、押出機内温度３
４０℃で溶融樹脂を混練し、金型温度３４０℃に設定し
たＴダイ金型１から吐出させた。そして、Ｔダイ金型１
から吐出されたポリサルホンからなる熱可塑性樹脂フィ
ルム４をエアー冷却塑装置５で発生させた冷風により、
フィルム温度を１９０℃まで冷却させながら、ピンチロ
ール２，３により、５倍に延伸して平均厚み６５μｍ±
５μｍのポリサルホン延伸フィルムを作製した。

【００３４】このようにして得られたポリサルホン延伸
フィルムの中央部から幅１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ
の位相差板サンプルを切り出した。このサンプルを６３
３ｎｍ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
ン値の平均値は４２６ｎｍであった。また、フィルム面
内でのレタデーション値の最大値からレタデーション値
の最小値を差し引いた値、すなわち、レタデーション値
のばらつきの最大値は３．０ｎｍであった。さらに、隣
り合う測定点のレタデーション値の差は最大０．８ｎｍ
であった。

【００３５】（比較例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ス社製商品
名「ＵＤＥＬ Ｐ３５００」 ガラス転移点温度：１９
０℃）を一軸押出機のホッパに投入し、押出機内温度３
４０℃で溶融樹脂を混練し、金型温度３４０℃に設定し
たＴダイ金型１から吐出させた。そして、Ｔダイ金型１
から吐出されたポリサルホンからなる熱可塑性樹脂フィ
ルム４をエアー冷却塑装置を使用せず、放冷（室温２５
℃）により、ポリサルホンフィルムを２７０まで冷却さ
せながら、５倍に延伸して、厚み６０±７μｍのポリサ
ルホンフィルムを作製した。

【００３６】このようにして得られたポリサルホン延伸
フィルムの中央部から幅１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ
の位相差板サンプルを切り出した。このサンプルを６３
３ｎｍ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
ン値の平均値は５０ｎｍであった。また、フィルム面内
でのレタデーション値の最大値からレタデーション値の
最小値を差し引いた値、すなわち、レタデーション値の
ばらつきの最大値は８ｎｍであった。さらに、隣り合う
測定点のレタデーション値の差は最大３ｎｍであった。

【００３７】実施例および比較例の製造条件を表１にま
とめ、製造された位相差板の性能評価を表２にまとめ
た。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】請求項１及び請求項２記載の発明によ
り、延伸工程を行う前に熱可塑性樹脂フィルムに厚みむ
らがあっても、延伸後のフィルムの略全域にわたりレタ
デーション値が均一な位相差板を提供できる。したがっ
て、液晶表示装置に組み込んだ際に表示画面の色むらを
全く生じさせなくすることができる。また、延伸工程を
行う前に熱可塑性樹脂フィルムに厚みむらがあってもよ
いので、煩雑な設備管理が必要ない。

【００４１】さらに、熱可塑性樹脂フィルムの成膜工程
と延伸工程を直結させ、さらに、フィルムの延伸を特別
な延伸機を必要としない簡易な装置で行えることとした
ので、容易に導入でき、かつ安価な設備で位相差板を製
造できる。

【００４２】また、請求項２記載の発明により、位相差
板の液晶表示装置のコントラストを効果的に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明を実施するにあたって使用された製造装置
の概要を示す概略図である。

【符号の説明】

１ Ｔダイ金型 ２ ピンチロール ３ ピンチロール ４ 熱可塑性樹脂フィルム ５ エアー冷却塑装置 ６ 冷却延伸室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 81:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 11:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融押出法で、金型より押出された溶融
   状の熱可塑性樹脂フィルムを、該金型と該金型より押出
   方向下流側に配置されているピンチロールとの間に配置
   されている冷却手段で、該熱可塑性樹脂を（Ｔｇ−３０
   ℃）〜（Ｔｇ＋４０℃）の温度範囲内まで冷却しなが
   ら、前記ピンチロールで延伸することを特徴とする位相
   差板の製造方法。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂フィルムがポリサルホン系
   樹脂からな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。