高レタデーション偏光板保護フィルム
High Retardation Protective Film for Polarizer

矢島孝

敏＊

Yajima, Takatoshi

藤花

憲一郎＊

Fujihana, Kenichiro

田坂公Tasaka, Koji志＊

渋江

俊明＊

Shibue, Toshiaki

To reduce the number of retardation films in a vertical-alignment-mode liquid crystal display, we developed
a new protective film for the polarizer by using a newly designed cellulose ester material. This film has a higher
retardation value in the thickness direction with the same properties of transparency and adhesion to a poly(vinyl alcohol) film as a conventional cellulose triacetate film. We discuss the characteristics of this new protective film in this paper.
されており、片側の偏光板と液晶セルの間に正の屈折率

１ はじめに異方性を有する位相差板と負の屈折率異方性を有する位

液晶表示装置（LCD）は、CRTに比べて省スペースで相差板とが配置され、反対側の偏光板と液晶セルの間にあること、消費電力が低いことなどの特徴から、コン負の屈折率異方性を有する位相差板が配置された構成とピューターなどのモニターとして広く使われている。特なっている。にデスクトップ型モニターでは、画面が大きく広い視野

文献［２］によれば、負の屈折率異方性を有する位相差板のレタデーションは、液晶セルのレタデーションより角が得られることが要求される。
K.Ohmuro等［１］は、偏光板と液晶セルの間に負の屈やや小さい値とし、正の屈折率異方性を有する位相差板

折率異方性を有する位相差板２枚と正の屈折率異方性をのレタデーションは、 20nmから60nmの範囲とすること有する位相差板１枚を用いた広い視野角を有する垂直配で液晶表示装置の視野角が広くなることが示されてい向（VA）モードの液晶表示装置を提案している。また、る。液晶セルのレタデーションは 80nm から 400nm の範液晶セルとその両側に偏光板を配置し、両偏光板と液晶囲が好ましいとしており、 241nmと287nmの場合が実施

セルの間に光学的２軸性の位相差板を配置する方法も提例の中で例示されている。偏光板は液晶セルの両側に配案されている［２］［３］。ところが、これらの方法は、従置されるので、それぞれの液晶セル側に位置する偏光板来の偏光板に加えて、更に位相差板を２枚または３枚使保護フィルムに上記負の屈折率異方性を有する位相差板用するので、偏光板との積層工程が煩雑になったり、表と同等のレタデーションを持たせることを目標とした。

示装置が厚くなってしまうという問題があった。
ところで、偏光板はポリビニルアルコール（PVA）
フィ
ルムの両面に保護フィルムを張り合わせた構成となっている。保護フィルムには、透明でレタデーションの小さいこと、PVAフィルムとの接着性に優れることなどの理由から、セルローストリアセテート（TAC）フィルムが使用されている。
従って、従来のTACフィルムに代えて上記位相差板と同等のレタデーションを有する保護フィルムを提供できれば、位相差板の使用枚数を削減でき、液晶表示装置の厚みを薄くすることにも寄与できると考えられる。今回開発した偏光板保護フィルムは、厚み方向に高いレタデーションを有する新規な偏光板保護フィルム（HRPFと略記する）である。

２ 位相差板に求められるレタデーション
Fig. １は K.Ohmuro等［１］の提案した液晶表示装置の構成を示している。 液晶セルとその両側に偏光板が配置＊ OPT ＆ EM カンパニー

EM 事業部LM 開発センター

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Fig.1 Panel structure73

３ 偏光板保護フィルムに求められる特性

偏光板は表示装置の大きさに合わせて打ち抜きされる。この時フィルムが脆い性質だと、割れが生じる場合今回開発した偏光板保護フィルム（HRPF）の開発に際がある。また、液晶セルと貼合後に不良が確認された場しては、前述したレタデーションを付与させると同時に、合、偏光板を液晶セルから剥がし取ることがある。この偏光板保護フィルムに求められる特性も満足させなくて時フィルムが裂け易いと剥がし作業が困難になる。従っはならない。以下に偏光板保護フィルムに求められる特て、偏光板保護フィルムには、適度な破断伸度、高い引性について述べる。

き裂き強度が求められる。

偏光板の役割は偏光方向の光を通過させ、偏光方向以外の光を遮断することであり、ヨウ素染色させた延伸
P V A フィルムが偏光子としてその役割を担っている。
PVA フィルムは、それ単独では水分や紫外線の影響を受けやすく、分解したり寸法が変化したりして、偏光板としての性能が劣化してしまう。
偏光板は、 Fig.２に示した様に、上記PVAフィルムの両面に保護フィルムを貼り合わせた構成となっている。
偏光板保護フィルムに求められる主な特性は次の通りである（Fig. ３）。
a

PVA フィルムを保持することs

PVA フィルムを水分や紫外線から保護することd

透明であることf

加工性に優れること

PVAフィルムは温度や湿度により収縮や膨張するので、PVA フィルムをしっかりと保持することが必要である。
収縮や膨張する力に耐えるのに十分な腰の強さがあること、寸法変化しても PVA フィルムが剥がれないように、PVAフィルムに対する十分な接着性があることが求められる。
PVA フィルムを水や紫外線から保護するには、吸水率が小さく、有害な紫外線をカットできることが必要であFig.3 Functional analysis systems of the protective film forpolarizer

る。
もちろん光学フィルムとして透明であることが必要である。透過率が高いこと、ヘーズが小さいこと、傷や異物などの光学的欠陥のないことが求められる。

４ 高レタデーション偏光板保護フィルム
４．１

開発の考え方偏光板保護フィルムに負の屈折率異方性を有する位相差板と同等のレタデーションを付加することにより液晶表示装置に使用する位相差板を減らすことができる。
Fig. ４に HRPF を保護フィルムとした偏光板を用いた場合の液晶表示装置の構成を示した。
偏光板保護フィルムに求められる透明性やPVAとの接着性を得るにはTACなどのセルロースエステル系の樹脂を用いることが有効である。また、高いレタデーションを得るためには、例えば、レタデーション上昇剤を用いる方法［４］、アセチル基の置換度の低いTACを用いる方法［５］が提案されている。しかし、前者はレタデーション上昇剤を多く添加する必要があり着色等が懸念される。後者は高いレタデーションを得ることができるが、アセチル基の置換度を低くすると吸水率が大きくなり過ぎるとの課題がある。
Fig.2 Structure of polarizing film

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我々は、レタデーション上昇剤等を用いることなく、KONICA TECHNICAL REPORT VOL.16（2003）

TAC の分子設計を見直すことで TAC 本来の特性を損な

ここで、厚さ方向のレタデーション（Rt）及び面内のレわずに高いレタデーションを得る方法を見出し、今回タデーション（Ro）は、フィルム面内の主屈折率を nx、HRPF の開発に至った。

ny（但し、nx ≧ ny）、厚さ方向の屈折率を nz、フィルム厚さをｄとしたとき
Rt={(nx+ny)/2-nz}d・・・a

Ro=(nx-ny)d・・・sで定義される値である。nx，ny，nz のフィルムとの関係を Fig. ５に示す。

Fig.5 3-dimensional refractive indexes
Fig.4 New panel structure with HRPF-polarizing films

HRPF は高いレタデーションを有しているので、従来
なお、液晶セルから見て偏光板の外側にくる偏光板保の偏光板に更に位相差板を貼合した場合と同等の効果を

護フィルムのレタデーションは液晶表示装置の視野角に得ることができ、かつ、膜厚はその場合よりも薄くする

影響しないので従来の TAC フィルムを使用してもよいことが可能である。このフィルムを偏光板の片側の保護し、今回開発したフィルムを使用してもよい。

フィルムに使用することで文献［１］に記載された負の屈折率性を有する位相差板２枚が不要となると考えられ４．２

フィルム特性

４．２．１

る。

レタデーション

Table １に今回開発したフィルム（HRPF）の光学特性を示した。

Table1 Properties of HRPF and the conventional optical films

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４．２．２

透明性

今回開発したフィルムは、 TAC フィルムと同様に可Table2 Appearances of HRPF and TACfilm after treated byvarious solvents

視光域に吸収がなく、優れた透明性を有している。平均屈折率は他の光学フィルム材料と比べて小さく、高い透過率を得ることができた。また、ヘーズも小さく透明感も良好である。
４．２．３

紫外線カット性適切な紫外線吸収剤を添加することで、波長 365nm での透過率を 0.1％以下、 波長 380nm での透過率を 10％以下とし、 有害な紫外線をカットするのに十分な特性を得ることができる。
４．２．４

機械的物性

フィルムの腰の強さと関係する弾性率はTACフィルムと同等の値を示す。 また、打ち抜き性やリワーク性と関係する破断伸度、 引裂強度も TAC フィルムと同等特性を有している。
４．２．５

吸水率

５ フィルム製造
今回開発したフィルムは、TAC フィルムと同様にして吸水率は水分のバリアー性や吸湿膨張と関連する特性製造することができる。具体的には、樹脂を溶剤に溶解である。PVAフィルムを保護または保持する点からは吸する工程、ドープを支持体上に流延する工程、支持体か水率は小さい方が好ましいが、PVAフィルム貼合時の乾らはぎ取ったフィルムから溶剤を蒸発させる工程からな燥効率からは、ある程度水分が透過する必要があり、適る。このような製造方法により、フィルムのレタデー

度な吸水率であることが好ましい。今回開発したフィル

ションや膜厚のばらつきが小さく、面品質等の外観特性

ムはTACフィルムと同等の吸水率を示すように設計されにも優れた偏光板保護フィルムを得ることができる。ている。
４．２．６

接着性

PVAフィルムとの接着性は、保護フィルムを鹸化処理６ まとめした場合の純水に対する接触角で調べることができる。

今回開発したフィルムは、TAC フィルム同等の透明鹸化処理サンプルは、例えば、フィルムサンプルを 50℃性、機械的特性、 Ｐ VA フィルムとの接着性を有しながの水酸化ナトリウム水溶液（２mol/l）に２分間浸せき後、ら、かつ高いレタデーションも兼ね備えている偏光板保流水で洗浄し乾燥して得ることができる。今回開発した

護フィルムである。今後も液晶表示装置には高度な光学フィルムはTACフィルムと同等の接触角を示し、十分な補償が求められていくと思われる。従って偏光板保護接着性があることが確認されている。

フィルムにも偏光子を保護する役割のみならず光学補償

４．２．７

フィルムとしての役割の一部を担うことが益々求められ耐久性

60℃、90％RH で 1000 時間処理した場合のフィルム外てくるものと思われる。

観を目視で評価したところ、着色、表面の異常等は認められず十分な耐久性があることが確認された。

●参考文献：

４．２．８

１）K.Ohmuro, S.Kataoka, T.Sasaki, Y.Koike, SID International Sym-

耐溶剤性今回開発したフィルム表面を各種溶剤で拭いたときのposium Digest of Technical Papers, 845-848(1997)
２）特開平 10 − 153802

外観変化をTable２に示した。今回開発したフィルムは、

３）特開 2000 − 19518

TAC フィルム同等の特性を示した。

４）特開 2000 − 284124
５）特開 2001 − 100027

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