(57)【要約】【課題】溶融押出フイルムを位相差フィルムとして加工した際に位相差ムラが実質的に発生せず、また液晶表示装置に組み込んだ場合に面内で実質的な表示ムラ等が発生しない光学フィルム、及びそのフィルムから得られる位相差フィルムを提供する。【解決手段】溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸したフィルムであって、幅方向の、厚みバラツキが１．４５μｍ以下、厚みムラが０．２μｍ／５ｍｍ以下であって、且つ正面位相差値が２０ｎｍ以下である光学フィルム、位相差フィルム製造用光学フィルム、並びに、これらの光学フィルムを一軸延伸又は二軸延伸することによって得られる位相差フィルム、及び、上記熱可塑性高分子がノルボルネン系樹脂である位相差フィルム。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸したフィルムであって、幅方向の、厚みバラツキが１．４５μｍ以下、厚みムラが０．２μｍ／５ｍｍ以下であって、且つ正面位相差値が２０ｎｍ以下であることを特徴とする光学フィルム。
【請求項２】
溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸したフィルムであって、幅方向の、厚みバラツキが１．４５μｍ以下、厚みムラが０．２μｍ／５ｍｍ以下であって、且つ正面位相差値が２０ｎｍ以下であることを特徴とする位相差フィルム製造用光学フィルム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学フィルムを一軸延伸又は二軸延伸することによって得られることを特徴とする位相差フィルム。
【請求項４】
熱可塑性高分子がノルボルネン系樹脂であることを特徴とする請求項３記載の位相差フィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に適用しうる位相差フィルム等の作製用フィルム（原反）として好適な光学フィルム、及びその光学フィルムから得られる位相差フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイの表示品質は著しく向上している。
それは、液晶分子のもつ複屈折性を位相差フィルムによって打ち消していることが大きく寄与している。
近年、液晶ディスプレイ方式として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式や反射型液晶ディスプレイが主流を占めることによって、それらの液晶の複屈折を打ち消す為に、様々な材料が検討されるようになっており、特に低波長分散性（入射光波長に対する位相差の、波長による依存性が少ない）、低光弾性係数（応力に対する位相差の変化が小さい）、薄膜（３０〜６０μｍが主流）、高Ｔｇ（１３０℃以上が主流）等の特性が重要視されるようになってきた。
【０００３】
これらの特性を満足させる樹脂として、これまでポリカーボネート等、種々の樹脂が検討されてきたが、近年、ノルボルネン系樹脂が注目されるようになってきている。
【０００４】
また、フィルムの製造方法としては表示装置の低価格化に寄与する為に高生産性が求められ、近年の環境負荷低減に対する要求からも、製膜工程は従来主流とされてきた溶剤キャスト法から溶融押出法が主流と目されるようになってきた。
【０００５】
ところが、溶融押出法で成膜したフィルムはダイのリップ部の精度により、現状では、通常、１０００ｍｍ程度の幅のフィルムを製造しようとすると、フィルム厚みに対して約±２％程度の凹凸が発生する。この凹凸は隣りあう山の間隔が５〜５０ｍｍ程度のものが一般的で、リップ部の精度に対応した幅方向の位置において流れ方向に沿って連続して存在するのが特徴的である。
このようなフィルムをそのまま次工程で延伸し、位相差フィルムとした場合、その凹凸がそのまま位相差ムラに反映され、それを用いた液晶表示装置の表示品質を著しく落とすことになる。
このために、現在でも上記問題によって、溶融押出法では位相差フィルムの原反として用いることができるような光学フィルムは工業的には未だ製造されていない。
【０００６】
この問題を解決するために、押出成形方法や射出成形方法により得たノルボルネン系樹脂製成形品を、表面研磨することによって平滑化し好ましい光学部材とする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この方法を適用するとしても幅の広いフィルムを均一に研磨することは困難であるばかりか、研磨粉の付着が新たな光学欠点となる可能性があるので、現実的ではない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−５９１９６号公報（特許請求の範囲の請求項３、及び段落００１５）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の光学フィルムにおける問題点に鑑み、高生産性と環境負荷の観点から最も好ましい溶融押出フイルムを用いて、その厚みのバラツキ、ムラと残留する位相差を最適化することにより、問題解決を図ることが出来るとの知見を得て完成されたもので、溶融押出フイルムを位相差フィルムとして加工した際に位相差ムラが実質的に発生せず、また液晶表示装置に組み込んだ場合に面内で実質的な表示ムラ等が発生しない光学フィルム、及びそのフィルムから得られる位相差フィルムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸したフィルムであって、幅方向の、厚みバラツキが１．４５μｍ以下、厚みムラが０．２μｍ／５ｍｍ以下であって、且つ正面位相差値が２０ｎｍ以下である光学フィルムを提供する。
また、請求項２記載の発明は、溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸したフィルムであって、幅方向の、厚みバラツキが１．４５μｍ以下、厚みムラが０．２μｍ／５ｍｍ以下であって、且つ正面位相差値が２０ｎｍ以下である位相差フィルム製造用光学フィルムを提供する。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光学フィルムを一軸延伸又は二軸延伸することによって得られる位相差フィルムを提供する。
更に、請求項４記載の発明は、熱可塑性高分子がノルボルネン系樹脂である請求項３記載の位相差フィルムを提供する。
【００１０】
本発明の光学フィルムに用いられる熱可塑性高分子としての熱可塑性樹脂は、高透明性であることが重要であり、例えばノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、ポリスチレン系樹脂等が挙げられ、特に液晶とのマッチング性や耐久性に優れ、波長分散性が低く、光弾性係数が小さいノルボルネン系樹脂、中でも熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂が好適に用いられる。
【００１１】
上記ノルボルネン系樹脂としては、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂が好ましく、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体の水素添加物、ノルボルネン系モノマーと他のオレフィン系モノマーとの付加共重合体、ノルボルネン系モノマー同士の付加共重合体及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらのノルボルネン系樹脂は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。
【００１２】
上記ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を有するものであれば特に限定されないが、耐熱性、低線膨張率等に優れた成形品が得られることから、三環体以上の多環ノルボルネン系モノマーを用いることが好ましい。
【００１３】
上記ノルボルネン系モノマーの具体例としては、例えば、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体；ジシクロペンタジエン、ジヒドロキシペンタジエン等の三環体；テトラシクロドデセン等の四環体；シクロペンタジエン三量体等の五環体；テトラシクロペンタジエン等の七環体；これらのメチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル、ビニル等のアルケニル、エチリデン等のアルキリデン、フェニル、トリル、ナフチル等のアリール等の置換体；さらにこれらのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、ピリジル基、水酸基、カルボン酸基、アミノ基、無水酸基、シリル基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基等の炭素、水素以外の元素を含有する基、いわゆる極性基を有する置換体等が挙げられ、なかでも、入手が容易であり、反応性に優れ、得られる成形品の耐熱性が優れることから、三環体、四環体及び五環体のノルボルネン系モノマーが好適に用いられる。これらのノルボルネン系モノマーは、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。
【００１４】
上記ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体の水素添加物としては、上記ノルボルネン系モノマーを公知の方法で開環重合させた後、残留している二重結合が水素添加されているものが広く用いられる。これは、ノルボルネン系モノマーの単独重合体であっても良いし、異種のノルボルネン系モノマーの共重合体であっても良い。
【００１５】
上記開環重合は、例えば、重合触媒としてＩｒ、Ｏｓ、Ｒｕの三塩化物の含水塩、ＭｏＣｌ５、ＷＣｌ６、ＲｅＣｌ５　、（Ｃ２　Ｈ５　）３　Ａｌ、（Ｃ２　Ｈ５　）３　Ａｌ／ＴｉＣｌ４　、（π−Ｃ４　Ｈ７　）４　Ｍｏ／ＴｉＣｌ４　、（π−Ｃ４　Ｈ７　）４　Ｗ／ＴｉＣｌ４　、（π−Ｃ３　Ｈ５　）３　Ｃｒ／ＷＣｌ６　等を用いて、常法により行うことができる。
【００１６】
また、上記ノルボルネン系モノマーと他のオレフィン系モノマーとの付加共重合体としては、ノルボルネン系モノマーとα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。上記α−オレフィンとしては、炭素数２〜２０、好ましくは２〜１０のα−オレフィン、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン等が挙げられ、なかでも、共重合性が高いことから、エチレンが好ましく、他のα−オレフィンをノルボルネン系モノマーと共重合させる場合にも、エチレンが存在している方が共重合性が高められる。
【００１７】
上記熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂の数平均分子量（ＧＰＣ測定；標準ポリスチレン換算、溶媒；ＴＨＦ系或いはシクロヘキサン系）は、特に限定されず、通常は５０００〜４００００、好ましくは７０００〜３５０００、更に好ましくは８０００〜３００００の範囲とされる。数平均分子量が５０００未満であると、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂フィルムの力学強度が不十分となり、また、４００００を越えると成形性が悪くなり、何れも好ましくない。
【００１８】
これらのノルボルネン系樹脂は公知であり、商業的に入手できる。公知のノルボルネン系樹脂の具体例としては、例えば、特開平１−２４０５１７号公報に記載されているものが挙げられ、商業的に入手できるノルボルネン系樹脂の具体例としては、例えば、ジェイエスアール社製の商品名「アートン」シリーズ、日本ゼオン社製の商品名「ゼオノア」シリーズ、三井化学社製の商品名「アペル」シリーズ等が挙げられる。
【００１９】
本発明の光学フィルムは、先ず、溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸されたものであることを必要とする。溶融押出法とは、密閉雰囲気下で当該樹脂を融点を超える温度で溶融した後、スクリューをもってダイからシート状に押し出す成膜方法であり、Ｔダイを用いた方法やインフレーション法などがある。
溶融押出法によるフィルム原反の成形は、一般的に押出機内で熱可塑性樹脂を高温で溶融し、ダイスロットから均一に押し出してフィルム化することによって行われる。その際に、必要に応じ焼結フィルター等を用いて未溶解成分や炭化成分の除去等が行われる。
押出機は一軸スクリューのものでも二軸スクリューのものでも構わない。
【００２０】
上記溶融押出法は溶剤を使用しないので、溶液キャスティング法に比較して揮発成分を乾燥する時間が不要であるためにライン速度を大幅に高めることが可能であると共に、無溶剤という環境共生的な面もある点で、好ましい製造方法である。
しかし、押出成膜されたフィルムは吐出口のクリアランスの凹凸の影響を大きく受け、押出時の流れ方向に沿った厚みムラが発生してしまう。これは一般的には「ダイライン」と称される場合が多い。
ダイラインのあるフィルムを延伸した場合、特に流れ方向に一軸延伸する所謂「縦一軸延伸」の場合においてダイラインは消失することなく、そのまま位相差ムラとして発現し、フィルムの幅方向（ＴＤ）に位相差を測定した場合、厚みムラパターンと同様の位相差ムラパターンが発現してしまう。即ち、高厚み部は高位相差部に、低厚み部は低位相差部になってしまうのである。
【００２１】
本発明の光学フィルムにおいては、このダイラインを消滅させるために、以下の方法が採用されている。
具体的には、樹脂のＴｇ（ガラス転移点）＋１０℃〜Ｔｇ＋６０℃、望ましくはＴｇ＋３０℃〜Ｔｇ＋５０℃の雰囲気下で、押出成膜方向に対し垂直方向に引っ張る（延伸する）方法が採用されている。
延伸温度は低すぎると、変形時にフィルムに応力が発生し、分子が配向してしまい複屈折性（位相差）が発現してしまう可能性が大きい。この発生する位相差の遅相軸方向は一定方向を向かず、次工程での位相差を均一に発現させる延伸での大きな障害となる。逆に延伸時の温度が高すぎるとフィルム自体の強度がなくなり、熱風や、自重の影響を受け易く、フィルムの搬送が非常に困難となり、現実的でない。
【００２２】
この際に発現する正面位相差値は２０ｎｍ以下であることを必要とする。
ここに、正面位相差値Ｒｅは、Ｒｅ＝｜ｎｘ−ｎｙ｜・ｄとして算出される値であり、ｎｘは、フィルム平面内の分子の配向方向（ｘ方向）に入光する光の屈折率を表し、ｎｙは、フィルム平面内の分子の配向方向に直交する方向（ｙ方向）に入光する光の屈折率を表し、ｄはフィルムの厚さを表す。
この正面位相差値Ｒｅが２０ｎｍを越えると、次工程での位相差発現においてその均一性に悪影響を及ぼすからである。より具体的には、例えば、Ｒｅが２０ｎｍを越える（この場合、光軸は幅方向を向いている）と、次工程の延伸工程における再配向時に元の配向が残り、位相差が二軸性を持つ可能性があるからである。
【００２３】
その際の延伸倍率は高ければ高い程良いが、厚みは平均的に、延伸倍率をｎとすると（１／√ｎ）となるために、通常は１．５倍〜３倍程度の延伸が好ましいが、基本的には原反（溶融押出フィルム）の厚み精度に依存する。
延伸倍率が低すぎると厚みの平坦化効果は薄く、逆に高すぎると原反の厚みを厚くしなければ所定の厚みとならず、また、広い幅のフィルムを均一に搬送するのもかなりの困難を伴う為、あまり好ましくないものとなる。
この操作後のフィルムの厚み精度は、幅方向全体のバラツキ（幅方向全体に亘る測定範囲における最大値と最小値の差、以下適宜「バラツキ」という）が１．４５μｍ以下、幅方向の微小範囲のムラ、即ち、幅方向に１ｍｍ間隔で測定範囲内の任意の５ｍｍを単位として測定した際の差の最大値（以下適宜「ムラ」という）が、０．２μｍ／５ｍｍ以下であることが重要である。
【００２４】
これは、そのフィルムそのままで位相差を発現させた場合でも、例えば１／４波長の位相差を生じる機能を有するいわゆる１／４波長板（位相差値１３７．５ｎｍ）を４０μｍ厚みで発現させようとした場合、１μｍ当たりの発現位相差が約３．４４ｎｍとなるので、幅方向の厚みバラツキを１．４５μｍ以下に抑えることにより位相差バラツキとしては約５ｎｍ程度となるため、位相差バラツキによる液晶パネルの表示品位低下を回避することができるからである。
また幅方向の微小範囲の近接ムラも、位相差に換算すると０．７ｎｍ／５ｍｍとなり、この程度の位相差ムラであれば目視で確認することはできない。
【００２５】
このようにして得られた、厚みが均一で正面位相差値が極めて小さい本発明の光学フィルムは、そのまま、例えば偏光子やディスク基板の保護フィルムとして用いることも可能であり、また、各種光学部材として更に延伸工程に供されてもよい。
工業的には、請求項２記載の位相差フィルム製造用光学フィルムとして用いられて延伸工程に供されるのに適している。
【００２６】
請求項３記載の位相差フィルムは、上記光学フィルムを一軸延伸又は二軸延伸することによって得られるものであり、この場合、一軸延伸としては流れ方向（ＭＤ）に延伸する方法、幅方向（ＴＤ）に延伸する方法があり、それぞれ、一般的には、ロール法、テンター法が用いられる。
二軸延伸法としては同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法があり、通常、テンター法、ロール法を組み合わせて使用される。
二軸延伸法で得られた位相差フィルムは、フィルムの幅方向、流れ方向、及び厚さ方向の屈折率がそれぞれ異なるために、垂直配向等、特殊な配向をした液晶分子の光学補償に好適に使用し得る。
【００２７】
何れにせよ樹脂のＴｇ±１０℃付近で変形させるのが一般的である。
本発明においては、変形を伴う延伸であれば、その方式は問わない。
変形は分子を配向させる為のもので、配向した分子は樹脂のＴｇ以下の温度に急冷されることにより配向が固定され、位相差フィルムとしての機能を発現することができる。
【００２８】
請求項３記載の位相差フィルムは、その少なくとも１枚と偏光フィルムとを積層することにより、例えば楕円偏光フィルムとして使用し得る。
また、この位相差フィルムは、偏光フィルム、透明電極、透明基板等と積層して各種の液晶表示装置として用いられる。
【００２９】
（作用）
本発明は、溶融押出法で成膜されたフィルムの厚みバラツキ、厚みムラ、正面位相差値を最適化する工程（幅方向に対する延伸）を設けることによって、次工程で位相差フィルムとした場合でも、面内で均一に複屈折性を発現させ得るとの知見を得て完成されたものである。
従って、特に、溶融押出法によって得られた熱可塑性高分子フィルムを幅方向に延伸したフィルムであって、幅方向の、厚みバラツキが１．４５μｍ以下、厚みムラが０．２μｍ／５ｍｍ以下であって、且つ正面位相差値（Ｒｅ＝｜ｎｘ−ｎｙ｜・ｄ）が２０ｎｍ以下であるノルボルネン系樹脂製光学フィルムを一軸延伸又は二軸延伸することによって得られる位相差フィルムは、均一な複屈折性を発現し得るのである。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明の実施例をあげて更に詳細に説明するが、本発明は本実施例のみに限られるものではない。
（実施例１，２及び比較例１〜３）
１）原反の準備
熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂として、市販のゼオノア＃１６００（日本ゼオン社製）を、単軸溶融押出機にＴダイを配置してなる溶融押出成形機にて２３０℃の溶融温度で押出成形を行い、幅６００ｍｍ、平均厚み９０μｍのフィルムを得た。
２）物性の測定
セイコー電子工業社製ＤＳＣ２２０Ｃを用いて上記樹脂のＴｇを求めたところ１６１．０℃であった。また、上記フィルムについて連続厚み計を用いて幅方向に１ｍｍ間隔での厚みを測定し、厚みバラツキと厚みムラを求めた。
尚、バラツキは測定範囲における最大値と最小値の差を意味し、ムラは測定範囲内の任意の５ｍｍ間隔における差の最大値を意味する。
【００３１】
３）幅方向の延伸
テンター延伸機を用いて、押出方向に対し垂直方向（即ち幅方向）に延伸をおこなった（実施例１，２及び比較例１，２）。
尚、延伸ゾーンは長手方向に３分割され、予熱、延伸、冷却の３ゾーンに分かれ、それぞれで独立した温調制御が可能となっている延伸機を用いた。
設定温度は延伸温度を下表のように定め、予熱温度を延伸温度−１０℃、冷却温度を全て１２０℃とした。延伸倍率は全て１．５倍と２．５倍で延伸した。
この延伸後のサンプルについて、延伸方向に連続厚み計を用いて１ｍｍ間隔での厚みを測定し、厚みバラツキ、ムラを求めた。
また、王子計測機器社製複屈折計「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」を用いて正面位相差値も測定した。
【００３２】
４）位相差フィルムの作製
上記の作業で得られたサンプルと未処理の原反（比較例３）について、ロール間縦一軸延伸を行い位相差を発現させた。
その際の延伸温度は１６５℃、延伸倍率は１．５倍とした。
また、延伸後のサンプルは王子計測機器社製複屈折計「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」を用いて幅方向に１ｍｍ間隔でレタデーション値（位相差値）を測定した。位相差値のバラツキ及びムラの求め方は厚みの場合と同様とした。
以上の評価結果を表１に示した。
【００３３】
【表１】
2004126026.tif 000002
【００３４】
比較例１〜３、特に比較例３（溶融押出原反をそのまま延伸して位相差を発現させた）と比べて、実施例では位相差ムラ、バラツキとも格段に改善していることが明らかである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の光学フィルムは上述の通りの構成となされており、残留位相差を殆ど持たず、厚みが均一であるので、各種用途の光学フィルムとして好適であり、更に、高生産性であって且つ環境負荷の観点からも、工業的価値の高い光学フィルムである。
特に、一軸延伸又は二軸延伸することによって位相差ムラが実質的に発生しない光学フィルムや液晶表示装置に組み込まれた場合に面内で実質的な表示ムラ等が発生しない光学フィルムが得られるので、位相差フィルム製造用光学フィルムとして好適である。
実際に本発明の光学フィルムを一軸延伸又は二軸延伸して得られる位相差フィルム、特に、ノルボルネン系樹脂製の位相差フィルムは、上記効果を確実に奏し得るものである。