(57)【要約】【課題】  熱可塑性樹脂フィルムを縦延伸した後に横延伸をする逐次二軸延伸において、ボーイングが少なく、光軸角度の精度がよい位相差補償フィルムを安価に製造する方法を提供する。【解決するための手段】  横延伸工程において熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に変形する際に、横延伸の延伸温度を縦延伸の延伸温度より高くし、かつ、横延伸の予熱ゾーン及び延伸ゾーンの風速を８ｍ／秒〜３０ｍ／秒とする。この方法によれば、ボーイングが少なく、光軸角度の精度がよい位相差補償フィルムを安価に製造することが可能となる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶性の熱可塑性樹脂フィルムを縦延伸した後に横延伸する逐次二軸延伸による位相差補償フィルムの製造方法であって、横延伸時の延伸温度を縦延伸時の延伸温度より高くし、かつ、横延伸の予熱ゾーン及び延伸ゾーンの風速を８ｍ／秒〜３０ｍ／秒とすることを特徴とする位相差補償フィルムの製造方法。
【請求項２】
上記非晶性の熱可塑性樹脂として、イミド樹脂又はイミド樹脂を含有する樹脂組成物が用いられることを特徴とする、請求項１に記載の位相差補償フィルムの製造方法。
【請求項３】
上記イミド樹脂が、下記の一般式（１）で表される単位と、下記の一般式（２）で表される単位及び／又は（３）で表される単位とを有するイミド樹脂であることを特徴とする、請求項２に記載の位相差補償フィルムの製造方法。
【化１】
2006309029.tif 000008
（ただし、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ3は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、または炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基示す。）
【化２】
2006309029.tif 000009
（ただし、Ｒ4およびＲ5は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ6は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、または炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【化３】
2006309029.tif 000010
（ただし、Ｒ7は、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ8は、炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の視野角改善やコントラスト改善に使用される位相差補償フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の大画面化に伴い、液晶表示装置の視野角改善やコントラスト改善に使用される位相差補償フィルムへの要求品質は、急速に高まってきている。特に、光軸角度精度や位相差バラツキがフィルム大面積にわたり良好であることが求められている。また、液晶表示装置が世の中に広く普及していくためには、液晶表示装置に使用される部材の革新的低コスト化、すなわち、構造・材料・作り方・供給等の革新や、標準化による生産性の向上が必要である。
【０００３】
位相差補償フィルムが液晶表示装置の視野角やコントラストを適切に改善するためには、高度に制御されたフィルム面内およびフィルム厚み方向の複屈折が要求される。上記フィルムの複屈折を高度に制御しつつ付与する方法としては、縦横の逐次延伸からなる逐次二軸延伸が一般的である。
【０００４】
しかし、逐次二軸延伸法によって位相差補償フィルムを製造すると、横延伸をする際に、いわゆる、ボーイングと呼ばれる、フィルムの端部と中心部での進行速度が異なることにより、幅方向に分子の配向方向の不均一化が起こる。このボーイング現象のため、液晶配向を精緻に補償しうる位相差補償フィルムを得ることは難しかった。
【０００５】
この問題点を解決するために、例えば、特許文献１に開示されている、横延伸をする際にテンターを用い、テンターのレールの開き角度を１０度以内にする低角度拡幅法が提案されている。しかし、この方法ではボーイング対策は不充分であり、光軸方向精度が±１度以内に収まる範囲は横延伸後のフィルム幅の６０〜６５％程度であった。
【０００６】
また、例えば、特許文献２に開示されている、横延伸工程の後に緩和工程を設けて光軸精度を向上する方法や、例えば、特許文献３に開示されている、テンターのレールの開き角度を８〜２０度以内とし、かつ、その状態を拡幅前のフィルム幅の２倍以上の距離保持し続ける方法等が提案されている。これらの方法によれば、光軸方向精度が±１度以内に収まる範囲は横延伸後のフィルム幅の８０％以上と良好な位相差補償フィルムが得られるものの、これらの方法は、高価なノルボルネン系樹脂を使用する必要があり、得られる位相差補償フィルムの品質は十分であるものの、コスト的に高価なフィルムとなってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１４８４３８公報
【特許文献２】特開２００２−１９６１３５公報
【特許文献３】特開２００４−１４４９４２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、熱可塑性樹脂フィルムを縦延伸した後に横延伸をする逐次二軸延伸において、ボーイングが少なく、光軸角度の精度がよい位相差補償フィルムを安価に製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究の結果、横延伸工程において熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に変形する際に、横延伸時の延伸温度を縦延伸時の延伸温度より高くし、かつ、横延伸の予熱ゾーン及び延伸ゾーンの風速を８ｍ／秒〜３０ｍ／秒とすることにより、ボーイングが少なく、光軸角度の精度がよい位相差補償フィルムを安価に製造することが可能となることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
具体的には、本発明によれば、非晶性の熱可塑性樹脂フィルムを縦延伸した後に横延伸する逐次二軸延伸による位相差補償フィルムの製造方法であって、横延伸時の延伸温度を縦延伸時の延伸温度より高くし、かつ、横延伸の予熱ゾーン及び延伸ゾーンの風速を８ｍ／秒〜３０ｍ／秒とすることを特徴とする位相差補償フィルムの製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、上記非晶性の熱可塑性樹脂として、イミド樹脂を含有する樹脂組成物が用いられることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、上記イミド樹脂が、下記の一般式（１）で表される単位と、下記の一般式（２）で表される単位及び／又は（３）で表される単位と、を有するイミド樹脂であることが好ましい。
【００１２】
【化１】
2006309029.tif 000002
【００１３】
（ただし、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜８のアルキル基を
示し、Ｒ3は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、また
は炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【００１４】
【化２】
2006309029.tif 000003
【００１５】
（ただし、Ｒ4およびＲ5は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ6は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、または炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【００１６】
【化３】
2006309029.tif 000004
【００１７】
（ただし、Ｒ7は、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ8は、炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【発明の効果】
【００１８】
本発明の位相差補償フィルムの製造方法の構成は上述の通りであるから、熱可塑性樹脂フィルムを縦延伸した後に横延伸をする逐次二軸延伸において、ボーイングが少なく、光軸角度がよい位相差補償フィルムを安価に製造する方法を提供することができ、有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔フィルムの組成〕
まず、本発明に係る光学用フィルムの製造方法において用いられるフィルムについて説明する。本発明において、フィルムは少なくとも非晶性の熱可塑性樹脂からなる。この非晶性の熱可塑性樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、マレイミド・オレフィン系樹脂、グルタルイミド系樹脂などの単独樹脂、あるいはこれらを混合してなる樹脂組成物が挙げられる。
【００２０】
非晶性の熱可塑性樹脂としては、下記一般式（１）で表される単位を有するイミド樹脂が好ましく、下記一般式（１）で表される単位と下記一般式（２）で表される単位とが共重合したイミド樹脂、下記一般式（１）で表される単位と下記一般式（３）で表される単位とが共重合したイミド樹脂、又は、下記一般式（１）で表される単位と下記一般式（２）で表される単位と下記一般式（３）で表される単位とが共重合したイミド樹脂がより好ましい。
【００２１】
【化４】
2006309029.tif 000005
【００２２】
（ただし、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ3は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、または炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【００２３】
【化５】
2006309029.tif 000006
【００２４】
（ただし、Ｒ4およびＲ5は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ6は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、または炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【００２５】
【化６】
2006309029.tif 000007
【００２６】
（ただし、Ｒ7は、水素または炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ8は、炭素数５〜１５の芳香環を含む置換基を示す。）
【００２７】
イミド樹脂は、通常、上記一般式（１）で表される単位を有する樹脂である。この一般式（１）で表される単位からなる樹脂は、正の固有複屈折を有している。一方、上記一般式（２）で表される単位からなる樹脂はゼロ近傍の固有複屈折を有し、式（３）で表される単位からなる樹脂は負の固有複屈折を有している。従って、上記一般式（１）で表される単位と上記一般式（２）及び／又は（３）で表される単位とが適切な比率で共重合したイミド樹脂を用いれば、光学用途に好適なゼロ複屈折のフィルム、又はそれに近いフィルムを実現することができる。
【００２８】
上記一般式（１）で表される単位を有する樹脂としては、例えば、グルタルイミド樹脂等が挙げられる。また、上記一般式（１）で表される単位と上記一般式（２）で表される単位とを有する樹脂としては、例えば、イミド化ポリメタクリル酸メチル樹脂（イミド化ＰＭＭＡ樹脂）等が挙げられる。また、上記一般式（１）で表される単位と上記一般式（３）で表される単位とを有する樹脂としては、例えば、イミド化スチレン樹脂等が挙げられる。また、上記一般式（１）で表される単位と上記一般式（２）で表される単位と上記一般式（３）で表される単位とを有する樹脂としては、例えば、イミド化メタクリルスチレン樹脂（イミド化ＭＳ樹脂）等が挙げられる。なお、これらの樹脂の合成方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いて合成することができる。
【００２９】
また、非晶性の熱可塑性樹脂としては、樹脂組成物であってもよい。本発明において、非晶性の熱可塑性樹脂として用いることができる樹脂組成物の具体的な組成は特に限定されるものではなく、上述した各種熱可塑性樹脂（好ましくは上記イミド樹脂）と、本発明の技術分野で公知の他の成分とを公知の比率で含有していればよい。他の成分としては、他の樹脂成分であってもよいし、以下の押出工程で一般的に用いられている安定剤や滑剤等、及び／又は紫外線吸収剤等であってもよい。
【００３０】
〔フィルムの成形方法〕
フィルムを成形する方法としては、従来公知の任意の方法が可能であり、たとえば、溶液流延法や溶融押出法などが挙げられる。そのいずれをも採用することができるが、地球環境上や作業環境上、あるいは製造コストの観点から、溶剤を使用しない溶融押出法が好ましい。
【００３１】
本発明にかかるフィルムの製造方法においては、少なくとも縦延伸した後に横延伸する逐次二軸延伸工程が含まれていればよく、他の工程については特に限定されるものではないが、好ましい実施形態としては、さらに、予備乾燥工程、押出工程、冷却工程の各工程を含む製造方法を挙げることができる。
【００３２】
予備乾燥工程は、フィルム化の前に、用いる熱可塑性樹脂を予備乾燥しておく工程である。予備乾燥は、例えば原料をペレットなどの形態にして、熱風乾燥機などを用いることによって行われる。以上の予備乾燥によって、押し出される樹脂の発泡を防ぐことができる。本工程を採用することによって、特に光学用フィルムを製造する場合には、発泡に伴う光学用フィルムの品質低下を回避できるため好ましい。予備乾燥の具体的な条件は特に限定されるものではなく、本発明の技術分野で公知の条件を採用することができる。なお、予備乾燥の際の温度は、水を充分に気化させられる程度に高温であり、かつ、原料ペレットがブロッキングしない程度に低温であることが好ましい。
【００３３】
押出工程は、熱可塑性樹脂を押出機に供給してシート状に押出し、フィルムとして成膜する工程である。押出機の種類および押出条件は特に限定されるものではなく、本発明の技術分野で公知の条件を採用することができる。例えば、押出機内で加熱溶融された熱可塑性樹脂を、ギヤーポンプやフィルターを通して、Ｔダイに供給する構成の押出機を好ましく用いることができる。ギヤーポンプを用いることによって、樹脂の押出量の均一性を向上させ、厚みむらを低減させることができる。また、フィルターを用いることによって、樹脂中の異物を除去し、欠陥の無い外観に優れたフィルムを得ることができる。このような構成を採用することによって、得られる光学用フィルムの品質をより向上させることができる。
【００３４】
冷却工程は、押し出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ドラムで挟み込んで冷却する工程である。冷却工程を採用することによって、光学用フィルムを効率的かつ高品質に成膜することができる。ここで、２つの冷却ドラムのうち、一方は表面が平滑な剛体製の金属ドラムであり、もう一方は表面が平滑な弾性変形可能な金属製弾性外筒を備えたフレキシブルなドラムであることが特に好ましい。剛体製のドラムとフレキシブルなドラムとで、押し出されるシート状の溶融樹脂を挟み込んで冷却して成膜することにより、表面の微小な凹凸やダイラインなどが矯正されて、表面の平滑な、厚みむらが５μｍ以下であるフィルムを得ることができる。
【００３５】
上記剛体製ドラムおよびフレキシブルドラムの具体的な材質や形状、大きさ等は特に限定されるものではなく、押し出されたシート状の溶融樹脂を十分に冷却できるようなドラムとなっていればよい。なお、本明細書において「冷却ドラム」とは、いわゆる「タッチロール」および「冷却ロール」をも包含するものである。
【００３６】
本冷却工程では、たとえ一方のドラムが弾性変形可能であったとしても、通常いずれのドラム表面も金属であるために、ドラムの面同士が接触してドラム外面に傷がつきやすく、また、ドラムそのものが破損しやすい。従って、成形するフィルムの厚みは１０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましく、８０μｍ以上であることがさらに好ましく、１００μｍ以上であることが特に好ましい。
【００３７】
また、本冷却工程では、フィルムが厚いと、フィルムの冷却が不均一になりやすく、光学的特性が不均一になりやすい。従って、フィルムの厚みは２００μｍ以下であることが好ましく、１７０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３８】
本発明の好ましい実施態様として、上記予備乾燥工程、押出工程、冷却工程、および後述する延伸工程を含む製造方法を例示したが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて一部の工程を省略してもよいし、本発明の技術分野で公知の他の工程を追加してもよい。他の工程としては、後述する表面処理工程等を挙げることができるが、特に限定されるものではない。
【００３９】
〔フィルムの延伸方法〕
本発明では、上記のようにして得られたフィルムに対して延伸工程を施すことにより延伸フィルムを得る。すなわち、延伸フィルムは、上記〔フィルムの成形方法〕において説明した方法などによって得られた未延伸状態のフィルムに対して、縦延伸した後に横延伸する逐次二軸延伸を行うことにより得られる（但し、未延伸状態のフィルムに代えて、延伸済みのフィルムに適用することも可能である。）。これらの延伸を行うことにより、フィルム面内およびフィルム厚み方向の複屈折を適度に付与することができる。なお、原料フィルムを成形した後、必要に応じて一旦フィルムを保管もしくは移動して、その後にフィルムの延伸を行ってもよい。
【００４０】
縦延伸には、従来公知の任意の延伸方法が採用されてよく、一般に、ゾーン延伸またはロール縦延伸が一般的である。ゾーン延伸法は、２つのニップロール間に加熱ゾーンを有する縦一軸延伸であり、ロール縦延伸法は、所定の温度に設定された延伸ロール間で、入口側のロール回転数より出口側のロール回転数を大きくすることによって延伸する方法である。延伸温度は、使用する熱可塑性樹脂により異なるが、一般に、熱可塑性樹脂のガラス転移温度〜ガラス転移温度＋１０℃の範囲が好ましい。
【００４１】
横延伸は、テンター延伸が一般的である。すなわち、フィルムの幅方向端部をテンタークリップで保持し、次第に間隔が開くように設置されたテンターレールに沿って、フィルムの幅方向端部を保持したテンタークリップを前進させることにより、フィルムを横延伸するのが通常である。
【００４２】
本発明においては、横延伸時の延伸温度は縦延伸時の延伸温度より高くする必要がある。横延伸の延伸温度が縦延伸の延伸温度より低い場合、分子の配向方向の不均一化が起こり光軸角度精度が悪くなる。従って、横延伸の延伸温度は縦延伸の延伸温度より高い温度限定され、好ましくは、縦延伸の延伸温度＋５℃以上である。
【００４３】
横延伸の予熱ゾーン及び延伸ゾーンの風速は８ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲である必要がある。風速が遅い場合、フィルムの幅方向の温度分布が大きくなってしまうため、光軸角度精度が悪くなる。また、風速が速すぎる場合、フィルムが熱風に煽られて熱風吹き出しノズルと接触し、フィルムが破断する等の問題が発生する。従って、横延伸の予熱ゾーン及び延伸ゾーンの風速は８ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲に限定され、好ましくは、１０ｍ／秒〜２５ｍ／秒の範囲である。
【実施例】
【００４４】
本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。なお、以下の実施例および比較例で測定した光軸角度精度は、複屈折計（王子計測機器社製、商品名「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」）を用いてフィルム幅方向に３５ｍｍ間隔で光軸角度を測定し、各測定点における光軸角度が±１．０度以内に入っている比率を百分率で示した。
【００４５】
（製造例１）
ポリメタクリル酸メチル‐スチレン共重合体（ＭＳ）樹脂を、イミド化剤であるモノメチルアミンによりイミド化し、イミド化ＭＳ樹脂を製造した。このイミド化ＭＳ樹脂は、実施形態の〔フィルムの組成〕に記載した一般式（１）で表される単位と一般式（２）で表される単位と一般式（３）で表される単位とが共重合したイミド樹脂に相当する。得られたイミド樹脂を押出機にてペレットにし、得られたペレットを１４０℃で５時間乾燥した後、４０ｍｍ単軸押出機と４００ｍｍ幅のＴダイとを用いて２６０℃で押出し、厚み１５０μｍのフィルムを得た。
【００４６】
（製造例２）
アクリル酸エステル系樹脂であるポリメタクリル酸メチル（ＰＭＡＡ）樹脂を、イミド化剤であるモノメチルアミンによりイミド化し、イミド化ＰＭＡＡ樹脂を製造した。この、イミド化ＰＭＡＡ樹脂は、実施形態の〔フィルムの組成〕に記載した一般式（１）で表される単位と一般式（２）で表される単位とが共重合したイミド樹脂に相当する。得られたイミド樹脂を押出機にてペレットにし、得られたペレットを１００℃で５時間乾燥した後、４０ｍｍ単軸押出機と４００ｍｍ幅のＴダイとを用いて２３０℃で押出し、厚み１５０μｍのフィルムを得た。
【００４７】
〔実施例１〕
製造例１のフィルムを、延伸温度を１６０℃、延伸倍率を２．０倍の条件にて縦延伸した。次に、縦延伸フィルムをテンターに導き、延伸温度を１７０℃、予熱ゾーンと延伸ゾーンの風速を１２ｍ／秒、延伸倍率を２．１倍の条件にて横延伸した。そして、フィルムの耳をトリミングした後、厚み４０μｍの二軸延伸フィルムを得た。
【００４８】
得られたフィルムの光軸角度精度は８５％であり、ボーイングが少なく、光軸角度精度のよいフィルムであった。
【００４９】
〔実施例２〕
製造例２のフィルムを用い、かつ、縦延伸の延伸温度を１２０℃、横延伸の延伸温度を１３５℃とした以外は、実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを得た。
【００５０】
得られたフィルムの光軸角度精度は８２％であり、ボーイングが少なく、光軸角度精度のよいフィルムであった。
【００５１】
〔比較例１〕
横延伸の延伸温度を１５５℃とする以外の条件は実施例１と同様にして、厚み４０μｍの二軸延伸フィルムを得た。
【００５２】
得られたフィルムの光軸角度精度は６３％であり、ボーイングが大きく、光軸角度精度に劣るフィルムであった。
【００５３】
〔比較例２〕
横延伸の予熱ゾーンと延伸ゾーンの風速を５ｍ／秒とする以外の条件は実施例１と同様にして、厚み４０μｍの二軸延伸フィルムを得た。
【００５４】
得られたフィルムの光軸角度精度は５０％であり、ボーイングが大きく、光軸角度精度に劣るフィルムであった。
【００５５】
〔比較例３〕
横延伸の予熱ゾーンと延伸ゾーンの風速を４０ｍ／秒とする以外の条件は実施例１と同様にして、厚み４０μｍの二軸延伸フィルムを得ようとしたが、フィルムの破断が頻発し、二軸延伸フィルムを安定的に得ることができなかった。