(57)【要約】【課題】  液晶表示器の位相補償装置の視野角度に対する性質を改良する。【解決手段】高分子ポリマーとｎｍ仕様の微粒子とを選択することによって溶液システムを形成させる工程１と、反応終了後の溶液システムを基板に塗布することによって薄膜を形成させる工程２と、前記の薄膜を乾燥化する工程３と、前記の薄膜を加熱する工程４と、それぞれ異なる引っ張り条件に合せてそれぞれ異なる複屈折率係数値を有する光学補償膜を作製する工程５とを備える。【選択図】図３
2005346030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液薄膜鋳造製造プロセスを合せて使用することによって、高複屈折率を有する光学膜を作製するための、光学膜の複屈折率を向上する方法において、前記方法が、
一組の相互に組み合わされた高分子ポリマーとｎｍ仕様の微粒子とを選択し使用することにより、溶液システムを形成する工程１と、
反応終了後の前記溶液システムを基板に塗布することにより薄膜を形成する工程２と、
前記薄膜を乾燥化する工程３と、
前記薄膜を加熱する工程４と、
前記薄膜をそれぞれ異なる引っ張り条件に合せて引っ張って、それぞれ異なる複屈折率係数値を有した光学補償膜を作製する工程５と、
を備えることを特徴とする光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項２】
前記方法によって向上する複屈折率には、プラス・タイプとマイナス・タイプの二種類があることを特徴とする請求項１記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項３】
前記溶液システムの形成方法として、溶剤溶解技術または溶融分散技術のいずれか一方を利用することを特徴とする請求項１記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項４】
前記工程１は、ｎｍ仕様の微粒子が集結して溶液システムの均一性を低下するということを防止するために、分散剤を添加してｎｍ仕様の微粒子を表面改質することを好適に採用することを特徴とする請求項１記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項５】
前記マイナス・タイプの場合、前記ステップ１の高分子ポリマーはマイナス・タイプ複屈折率の高分子ポリマーを使用し、前記のｎｍ仕様の微粒子もマイナス・タイプ二重屈折率のｎｍ仕様の微粒子を含有していることを特徴とする請求項２記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項６】
前記マイナス・タイプ複屈折率を有する高分子ポリマーは、ＰＭＭＡや、ＰＳを好適に使用できることを特徴とする請求項５記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項７】
前記マイナス・タイプ複屈折率を有するｎｍ仕様の微粒子は、棒状構造や針状構造を好適に採用できることを特徴とする請求項５記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項８】
前記プラス・タイプの場合、前記ステップ１の高分子ポリマーはプラス・タイプの複屈折率を有する高分子ポリマーを使用し、また、前記のｎｍ仕様の微粒子もプラス・タイプの複屈折率を有するｎｍ仕様の微粒子を含有していることを特徴とする請求項２に記載光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項９】
前記プラス・タイプの複屈折率を有する高分子ポリマーは、ＴＡＣ、ＰＣ、ＰＶＡ、ＰＥＳ、ＰＥＴ、ＣＯＰ、ＣＯのいずれか一種を好適に使用することを特徴とする請求項８記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【請求項１０】
前記工程５の引張り方式には、シングル・シャフト引っ張りと、ダブル・シャフト引っ張りとを含むことを特徴とする請求項１記載の光学膜の複屈折率を向上する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学膜の複屈折率を向上する方法に係わる。複屈折率にはプラス・タイプのものとマイナス・タイプのものとがある。更に具体的に言うと、本発明は、溶液薄膜鋳造製造プロセスが合せて使用され、高分子ポリマーにｎｍ仕様の微粒子を添加することによって、高い複屈折率を有する光学混成膜を製造し、その光学混成膜を液晶表示器の位相補償装置に応用することができるようにした、光学膜の複屈折率を向上する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ関連設備産業分野では、軽量化、薄型化、電力節約、輻射低下などを求めることがこの十年来の趨勢であり、この趨勢が、オプトエレクトロニクス産業（optoelectronics field：光電子産業）に大いなる発展をもたらしてきた。従来のＣＲＴ表示器（cathode ray tube: ブランウン管）は、その体積が大きくて重すぎ、且つ輻射問題を有するため、時代遅れの過去のものとなっている。近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）は、その表示品質がだんだんと改善されて来て注目を集めており、低電力消費特性や省エネルギー特性があり、持ち運びが簡単で、高解像度であって、画面表示連続性が優れるなど、ＣＲＴ表示器に比較して格段に有利であるため、急速にその応用範疇を拡大させて、これらの特性を次々と社会に浸透させてきており、２１世紀に嘱望される理想的なディスプレイ製品となっている。
【０００３】
従って、コントラストや、カラーの再現や、グレー・スケール（gray scale：階調）の安定的強度は、液晶表示器の重要な性質となる。液晶表示器のコントラスト性質を制限する主な要素は、液晶素子から光線が“漏れる”傾向にあることであり、いわゆる「ゴースト：ghosting」と呼ばれ、暗黒に現われる画素状態が表示されるようになる。光線漏れが発生した場合、ＬＣＤに表示された色彩が相互に混ざり合ってしまい、即ち、元々の画像の色彩が偏差され、その表示が著しくひずんでしまう。また、前述の光線漏れやコントラストは、使用者がその液晶表示器を観る角度にも関係があり、一般的に、完全なコントラストが得られるのは、表示器に対し垂直に入射する狭小な範囲に限られていて、使用者が画面を観る時の画面に対する視野角度が、垂直位置から開いて大きくなるにつれて、画像コントラストは急速に低下する。
【０００４】
上記説明から分かるように、狭い視野角度と色彩偏差の現象こそが、液晶表示器産業界の早急に改善したい課題であって、現在、表示器のサイズが益々大型化しているので、それに伴い、特に視野角度の課題が一層重大になってきている。
【０００５】
画面に対して垂直になる狭い視野角度で観る場合にしか良好なコントラストを得られないということの課題に対する現行の解決方法は、主に、液晶ケーシング内部に対する改良と、液晶ケーシング外部に対する改良である。
前者には、例えば、画素分割や方向配分分割などの複数域式（Multi domain）の技術と、ＩＰＳ（In Plane Switching），ＶＡ（Vertically Aligned），ＯＣＢ（Optical Compensation Birefringence）などの新しいタイプの液晶表示モードがある。
また、後者には、例えば、光学補償膜（optical compensation film）や、他の表面特徴膜（surface feature films）を適用するものがある。
【０００６】
液晶ケーシング内部に対する改良は、複雑な液晶ケーシングの製造プロセスと深い関係があり、優れた視野角度を取得するには、大部分の製品には依然として別に光学補償膜を適用する必要があるので、普及させることがなかなか困難である。
【０００７】
液晶ケーソング外部に対する改良は、単に光学補償膜を貼り付ければよいのであるから、利用するのがずっと容易であり、従来のＬＣＤ製造プロセスに影響を与えないので、現在は、この方法が広範にＬＣＤの視野角度の課題を解消する技術方法として適用されている。
【０００８】
図１（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、光学異方性（Optical Anisotropy）を有しない光学膜の場合について言及すると、その屈折率、ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚは、図１（Ａ）に示すようになる。ここで、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚはそれぞれ、三つの軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）に沿った屈折率を表す。従来形の光学補償膜は光学異方性を有しており、光軸の分布に従って、Ａ−ｐｌａｔｅタイプ、Ｃ−ｐｌａｔｅタイプ、二軸延伸膜、の三種類に区分される。
【０００９】
光線がＡ−ｐｌａｔｅタイプの光学補償膜を通過する場合、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ｘ軸およびｙ軸の方向に沿って相異なる屈折率を有する（即ち、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚまたはｎｘ＜ｎｙ＝ｎｚになり、ここで、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは三軸方向における屈折率を表す）。
【００１０】
また、Ｃ−ｐｌａｔｅタイプの光学補償膜を通過する場合は、図１の（Ｄ）と（Ｅ）に示すように、ｘ軸およびｚ軸の方向に沿っては相異なる屈折率を有する（即ち、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚまたはｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚになり、ここで、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは三軸方向における屈折率を表す）。
【００１１】
更にまた、二軸延伸膜を通過する場合、図１の（Ｆ）に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の三方向に沿ってそれぞれ異なる屈折率を有し（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、且つｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）、これにより、平面屈折率、ｎｅ＝ｎｘ−ｎｙ（平行膜面）と、厚さ屈折率、ｎｔｈ＝ｎｘ−ｎｚ（垂直膜面）とが定義される。
【００１２】
光線が異方向性を有する光学補償膜を貫通する場合、それぞれの方向にそれぞれ異なる程度の屈折を生成して、複屈折率（Birefringence）Δｎが定義され、光線の異なる方向に、Δｎ＝ｎｘ−ｎｙ、Δｎ＝ｎｙ−ｎｚ、Δｎ＝ｎｘ−ｎｚのような屈折率の差の程度を表すことができるようになる。Δｎの値は、大きければ大きいほど、光線が二つの異なる方向において生成される屈折の差の程度が大きくなることをと意味する。これが液晶表示器の位相補償装置に応用されることに利するのである。
【００１３】
従来の光学補償膜は、大体、高分子ポリマー薄膜（例えばＴＡＣなど）に対しシングル・シャフトまたはダブル・シャフトなどの引っ張り加工を利用して成形し、光学異方向性を有する光学膜を作製するものである。
【００１４】
図２の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、鎖状の高分子ポリマーはほとんどその化学構造が対称でないので、独立した光学異方向性を有するようになるが、その高分子ポリマー２１の形成する鎖状状態が乱れた無定形な配列（アモルファス状態（amorphous state）とも称する）を呈するので、相互の間の異方向性が解消され、マクロ構造的に見ても、複屈折効果を有していない。高分子薄膜２１は、シングル・シャフトまたはダブル・シャフトなどの手段によって引っ張られた後、引っ張りストレス作用を受けてある方向へ配列されるようになる。これは、“オリエンテーション（Orientation）”作用と称する。この場合、異なる分子間の光学異方向性は全く解消されないので、マクロ構造的に見ると、再度、複屈折反応を呈している。材料の複屈折反応は、光線がその材料を貫通している間、それぞれに異なる方向（例えば、ｘ，ｙ，ｚ軸方向など）においてそれぞれ異なる屈折率を有するようにさせるので、この反応が光線の前進方向を修正できるようになり、そのため、この手段を光学補償膜に応用すると、視野角度における修正を実行できるようになる。
【００１５】
最近ＬＣＤの位相補償装置でよく使用されるのが、この種の高分子ポリマーのＴＡＣ（Triactyl Cellulose）である。このＴＡＣ膜は、プラス・タイプ二重屈折率（Δｎ＞０）を有する光学膜であり、高光学異方向性（Optical Anisotropy）と、高二重屈折率と、高耐熱性とを有する。しかし、現在、このような光学膜を自国で作製するための原材料および核心技術がないために、ＴＡＣ膜の入手源は輸入に頼っており、これが、位相補償装置の非常な高価格を招き、長期的に応用可能な有効な位相補償装置材料とは言えない。そのため、経済的で高応用性を有する光学膜材料とその作製方式を研究開発することが大きな課題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記それぞれの課題を解決するために、本発明は開発されてきた。本発明は、光学膜の複屈折率を向上するための方法を提供し、溶液薄膜鋳造製造プロセスを合せて使用することによって、高複屈折率を有する光学膜を作製し、その光学膜を液晶表示器の位相補償装置に応用できるように形成させるものである。
【００１７】
本発明は、溶液薄膜鋳造製造プロセスを合せて使用することによって、液晶表示器の位相補償装置に応用できる高複屈折率を有する光学膜を作製ために、光学膜の複屈折率を向上する方法を提供することをその主要な目的とする。
【００１８】
また、本発明は、低コストの高分子ポリマー樹脂を基本的な原料とし、ｎｍ仕様の微粒子を添加することによって、混成材料を作製し、それらの作法によって前記の混成材料の複屈折率を応用可能な範囲まで向上させるようにした、光学膜の複屈折率を向上する方法を提供することをその第二の解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を図るために、本発明は、一種の光学膜の複屈折率を向上する方法を提供し、その複屈折率には、プラス・タイプのものとマイナス・タイプのものとがあり、前記の方法は、溶液薄膜鋳造製造プロセスを合せて使用することによって、高複屈折率を有する光学膜を作製し、且つその光学膜を液晶表示器における位相補償装置に応用できるように設定する。
また、本発明は、従来の補償膜の複屈折率を向上することによって位相補償装置における応用性を向上させるようにする発明を提案しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の目的と特徴とその効果を明らかに説明するために、以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施可能な優れる実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
本発明は、溶液薄膜鋳造製造プロセスを合せて使用することによって、高い複屈折率を有する光学膜を作製するものであり、図３に、本発明の光学膜作製方法のフローチャートを示す。
【００２２】
まず、一セットの相互に組み合わされ適用される、高分子ポリマーとｎｍ仕様の微粒子とを選択する。（ステップ３０１）。
【００２３】
このステップ３０１の後、溶剤溶解技術または溶融分解技術（例えば、固形カッティング分散方法や、引っ張り流動分散方法や、静的分散方法や、動的分散方法など）によって両者を共に混合して、溶液システムを形成するのであるが、本発明の実施例では溶剤溶解技術を用いて説明する。
【００２４】
向上される複屈折率が、プラス・タイプのものか、マイナス・タイプのものかは、それぞれの条件によって決まる。
向上される複屈折率がプラス・タイプである場合には、プラス・タイプの複屈折率を有する高分子ポリマーを選択すると同時に、プラス・タイプの複屈折率を有するｎｍ仕様の微粒子を選択して使用する。
向上される複屈折率がマイナス・タイプである場合は、マイナス・タイプの複屈折率を有する高分子ポリマーを選択するとともに、マイナス・タイプの二重屈折率を有するｎｍ仕様の微粒子を選択して使用する。
【００２５】
上述のように、選択された高分子ポリマーとｎｍ仕様の微粒子とを、エチル・アセテート（Ethyl Acetate）やトルエン（toluene）やＴＨＦなどの溶剤で溶解させることによって、溶液システムを作製する（ステップ３０２）。
【００２６】
それから、前記ｎｍ仕様の微粒子の前記溶液システムにおける分散状況に従って、適切な分散剤或いはこれらｎｍ仕様の微粒子の表面改質用物質を前記の溶液システムに添加する（ステップ３０３）。
これにより、前記のｎｍ仕様の微粒子が凝結するのを防止し、溶液システムの反応を制御する。また、ステップ３０３においては、更に一種、或いは一種以上の製造プロセス補助用薬剤を添加してもよい。
【００２７】
次に、溶液システムの反応終了後、溶液システムを削りナイフによって基板に塗布して薄膜を作製する（ステップ３０４）。
【００２８】
それから、その薄膜を焼き付け乾燥させる（ステップ３０５）。
【００２９】
そして、溶液システムにおける溶剤分子を除去し、薄膜が作製されてから、ガラス転換温度（Ｔｇ）まで、その薄膜を加熱する（ステップ３０６）。
【００３０】
ガラス転換温度（Ｔｇ）程度の状況下で、前記薄膜を引っ張る。この引っ張り方式としては、シングル・シャフトや、ダブル・シャフトなどの方式を好適に使用できる。そして、最後に、異なる引っ張り条件に従ってそれぞれ異なる複屈折率を有する光学補償膜を作り出す。（ステップ３０７）
【００３１】
図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本発明は、高分子ポリマー４１（例えば、ＰＭＭＡなど）と、ｎｍ仕様の微粒子４２（例えば、ＳｒＣＯ３，ＢａＣＯ３，ＣａＣＯ３など）とを備えている。前記高分子ポリマー４１と前記ｎｍ仕様の微粒子４２が反応して薄膜を製作する工程が経過すると、混成膜（ＰＭＭＡ／ＳｒＣＯ３）が形成される。
【００３２】
この混成膜は引っ張り加工を実施する前には、前記高分子ポリマー４１と前記のｎｍ仕様の微粒子４２との配列が乱れて不規則な配列状態であるのだが、混成膜に引っ張り加工（例えば、ｘ軸方向への引っ張り加工）を実施すると、混成膜における高分子ポリマー４１とｎｍ仕様の微粒子４２は、引っ張りストレスの作用により、所定の方向へ配列されて整列するようになる。
【００３３】
また、前記ｎｍ仕様の微粒子４２には楕円形の偏極が存在するため、偏極光線のｙ軸における方向配置を改善することで、混成膜複屈折率値Δｎ（Δｎ＝ｎｘ−ｎｙ）を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
前記の説明から分かるように、混成膜が製作されると、その後に続くそれぞれ異なる引っ張り条件によって前記の混成膜に対し引っ張り加工することによって、それぞれ異なる複屈折率を有する光学膜を取得でき、且つその光学膜を液晶表示器の位相補償装置に応用することができる。
【００３５】
前記に本発明のそれぞれの技術の要旨を詳細且つ具体的に説明したが、これらの実施形態は単に本発明の実施可能な実施例に過ぎなく、当該分野における一般な知識を有する技術者はそれらのテクニックの要旨に基づいて修飾や改造などを実施できるものであり、本発明の達成しようとする目的とその機能が同等のものも、本発明の主張範囲内の他の変形例と認められるべきことが言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（Ａ）乃至（Ｆ）はそれぞれ異なる種類の光学膜の屈折率を示す説明図である。
【図２】（Ａ）は、従来の高分子ポリマーが引っ張り加工の実施する前の分子の配列様子を示す説明図、（Ｂ）は、従来の高分子ポリマーが引っ張り加工の実施する後の分子の配列様子を示す説明図である。
【図３】本発明の方法を実行する流れを示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は、本発明による方法によって作成された混成膜が引っ張り加工が実施される前の場合の分子の配列様子を示す説明図、（Ｂ）は、本発明による方法によって作成された混成膜が引っ張り加工が実施される後の場合の分子の配列様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
２１      高分子ポリマー
４１      高分子ポリマー
４２      ｎｍ仕様の微粒子
【図１】
2005346030.tif 000003
【図２】
2005346030.tif 000004
【図３】
2005346030.tif 000005
【図４】
2005346030.tif 000006