(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の複屈折フィルムからなり、遅相軸又は進相軸の一方又は両方の軸上の法線面を基準とした傾斜角４０度において、当該法線面の左右の斜め透過光における位相差の差が、１０ｎｍ以上である傾斜型位相差フィルムの製造方法であって、透光性樹脂（ただし、前記透光性樹脂が、ポリスルホンの場合を除く）を溶融押し出し法によってフィルム状に押し出した後、該フィルムを平板ベルトと平板ベルトとの間に通し（ただし、前記平板ベルトは、それぞれ、複数本の回転するロールに装着され、一方の平板ベルトのロールと他方の平板ベルトのロールとは、表面硬度が異なる）、冷却硬化させることを特徴とする傾斜型位相差フィルムの製造方法。
【請求項２】
請求項１の方法により製造された傾斜型位相差フィルムに、さらに、縦一軸延伸処理、横一軸延伸処理、厚み方向配向処理から選ばれる少なくとも一つの処理を施すことを特徴とする傾斜型位相差フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記表面硬度の異なる２本のロールが、シリコーンゴムをコートしたロールとメタルロールである請求項１または２に記載の傾斜型位相差フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記透光性樹脂が、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンないしポリプロピレン、セルロース系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミドおよびポリノルボルネンからなる群から選択される１以上である請求項１〜３のいずれかに記載の傾斜型位相差フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶セルの表示コントラストや表示色の視角特性等の改善に好適な光学フィルム、特に傾斜型位相差フィルムの製造方法、及びそれを用いた積層偏光板、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ツイストネマチック（ＴＮ）型やスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）型の液晶セルを用いたＴＦＴ（Thin Film Transistor）型やＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型等の液晶表示装置が、応答速度性や表示コントラスト性等に着目されて、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器など、種々の装置の表示手段として広く普及しているが、見る角度（視角）、特に斜めからの視角でのコントラストの低下や画面の着色化等による視認性の低下が大きく、その視角特性の改善が強く要望されている。従来、前記の視角特性の改善方法としては、位相差板を配置する方法が知られている（特開平４−２２９８２８号公報、特開平４−２５８９２３号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記位相差板を用いた場合、全方位での視角特性の改善が困難で、特定方位での視角特性の改善効果に乏しいという問題点があった。
【０００４】
一方、屈折率楕円体の主屈折率方向を法線方向に対し傾斜させて、液晶分子のチルトに対処しうるようにした位相差板を配置する方法も提案されている（特開平６−７５１１６号公報）。しかしながら、その位相差板の形成が困難という問題点があった。また、押出し成形のロッドを中心軸に沿って斜めに切り出した主軸方向の三屈折率が全て異なる位相差板を配置する方法も提案されている（特開平６−１７４９２０号公報）。しかしながら、液晶表示装置等に必要な面積を有するものが得られにくいという問題点があった。
【０００５】
さらに、周速の異なるロールを介した剪断力で延伸処理してなる、光学軸が法線方向に対して傾斜した位相差板を配置する方法も提案されている（特開平６−２２２２１３号公報）。しかしながら、付与できる剪断力や延伸配向温度に乏しいため、前記光学軸の傾斜角度が小さく、かつその角度のバラツキが大きいため視角特性の改善効果に乏しく、表面にロールとの接触傷が発生しやすく、表示品位を低下させる問題点などがあった。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、液晶表示装置における視認性の視角変化による低下を広範囲の方位で防止でき、品質に優れる大面積物も容易に安定して形成できる光学フィルムの製造方法、およびこれを用いた偏光板、ならびに広い視角範囲でコントラストや白黒表示等の視認性に優れる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の光学フィルムの製造方法は、透光性の複屈折フィルムからなり、法線面を基準とした左右対象の斜め透過光における位相差値が互いに異なる光学フィルムの製造方法であって、透光性樹脂を溶融押し出し法によってフィルム状に押し出した後、該フィルムを回転する表面硬度の異なる２本のロール間を通し、冷却硬化させることを特徴とする。本発明の光学フィルムの製造方法においては、前記ロールに、平板ベルトが装着されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の光学フィルムの製造方法は、前記方法により製造された光学フィルムに、さらに、縦一軸延伸処理、横一軸延伸処理、厚み方向配向処理から選ばれる少なくとも一つの処理を施すことを特徴とする。
【０００９】
次に、本発明の積層偏光板は、前記の方法により製造された光学フィルムから選ばれる少なくとも１枚の光学フィルムと、偏光板とを、感圧接着剤を介して積層したこと特徴とする。これにより、広視野角偏光板が得られる。
【００１０】
さらに、本発明の液晶表示装置は、前記の方法により製造された光学フィルムから選ばれる少なくとも１枚の光学フィルムを、液晶表示セルの少なくとも片側に配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の液晶表示装置は、前記の積層偏光板を、液晶表示セルの少なくとも片側に配置したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置は、前記の方法により製造された光学フィルムから選ばれる少なくとも１枚の光学フィルム(A)及び／又は前記の積層偏光板(B)と、面内屈折率をｎｘ，ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）、厚み方向屈折率をｎｚとしたときに、以下の式(1)〜(8)のいずれかを満足する位相差板から選ばれる少なくとも１枚の位相差板(C)とを備えていることを特徴とする。
ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ  (1)
ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙ  (2)
ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ  (3)
ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ  (4)
ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ  (5)
ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ  (6)
ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙ  (7)
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による製造方法は、透光性樹脂を溶融押し出し法によってフィルム状に押し出した後、該押出しフィルムを、回転する表面硬度の異なる２本のロール間を通し、冷却硬化させて光学フィルム（透光性の複屈折フィルム）を得るものであり、これにより、液晶セルの表示コントラストや、表示色の視角特性に優れた光学フィルムを得ることができる。製造された光学フィルムは、法線面を基準とした左右対象の斜め透過光における位相差値が互いに異なる特性を有する、傾斜型位相差フィルムとなる。
【００１４】
図１は、本発明の光学フィルムの一例を示す図である。図１に示す如く、本発明の光学フィルム１は、遅相軸又は進相軸の一方又は両方の軸上の法線面１１を基準とした傾斜角（θ）４０度において、当該法線面の左右の斜め透過光１２，１３における複屈折による位相差の差が、実質的に異なる。
【００１５】
光学フィルムの製造方法としては、透光性樹脂を、例えば、Ｔダイ法やインフレーション法等の溶融押出法により押し出した後、押出しフィルムを、その直下に置かれた表面硬度の異なる２本のロール間を通し、冷却硬化させればよい。冷却方法は、特に限定されないが、例えば、ロール間を２００ｍｍ直径のシリコーンゴムをコートしたロールと、同じく２００ｍｍ直径のメタルロールのキャップ部に挟み込む様に加圧冷却することにより行うことができる。
【００１６】
本発明の製造方法により、法線面を基準とした傾斜角に基づく位相差値、すなわち当該法線面の左右の斜め透過光における複屈折による位相差値が、互いに異なる（非対称である）傾斜型位相差フィルムが製造できる理由としては、以下のことが考えられる。従来例でも述べた様に、周速の異なるロールを介した剪断力で延伸処理し、光学軸が法線方向に対して傾斜した位相差板を得る方法（特開平６−２２２２１３号公報）の場合は、周速管理が難しく、精度を保つのが困難である。しかし、本発明では、かかる欠点を補填すべく、押出しフィルムを表面硬度の異なるロール間に挟むため、ロールの弾性率の違いによる表面の非対称な変形が生じ、ロールを等速で回転させた場合であっても、ロール接触部分においてフィルムに剪断力が発生するためと考えられる。
【００１７】
また、より密着力を上げて、剪断力を増すためには、ロール間に平板ベルトを挟み、その間に押し出しフィルムを挟み込む方法でも良い。平板ベルトとしては、特に限定されず、ロールの硬度の違いから発生する変形が、平板ベルトを介して押し出しフィルムに伝わるように設計されているものであればよい。ベルトの厚みや材質等は、特に限定はなく、表面性、熱伝導性の点からは金属製が好ましい。
【００１８】
ロールは、特に限定はなく、２本のロールの表面硬度が異なるものであればよい。例えば、前述した様な、シリコーンゴムをコートしたロールとメタルロールの組合せなど、表面材質の異なるロールの組合せが挙げられる。また、平板ベルトを装着する場合は、同じ材質のロールに、硬度の異なるベルトを装着し、ロールを等速で回転させた場合に発生する剪断力が互いに異なるように設計されていてもよい。ロールの表面温度、ロールの直径、ロールの回転数等は、特に制限されず、本発明の目的を達成可能な範囲内で、適宜設定する。
【００１９】
以上のように、表面硬度の異なるロール間での剪断力を応用することで、速度管理も容易となる。また、溶融押し出し直後の粘性の低いフィルムを使用したり、平板ベルトを応用することで、剪断力の大きさも制御しやすくなる。
【００２０】
本発明の光学フィルムの形成に用いる透光性樹脂材料としては、特に限定はなく、光透過性の適宜なフィルム材料を用いることができ、溶融押し出し製膜時に均一なフィルムが得られやすいことから、溶融粘度の低い樹脂材料が好ましい。フィルムの光透過率としては、７０％以上、好ましくは８０％以上、特に好ましくは８５％以上であり、光透過率に優れる透光性フィルムが好ましい。中でも、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンないしポリプロピレンの如きポリオレフィン、セルロース系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリノルボルネンなどからなる透光性フィルムが好ましく用いられる。
【００２１】
また、本発明のような傾斜型位相差フィルムを形成するためには、溶融押出法等により適度な粘性をもって押し出される樹脂材料が好ましい。さらに、自由端又は固定端による一軸延伸処理フィルムや二軸延伸処理フィルム、厚さ方向に配向処理したフィルム等が形成しやすいように、延伸処理等による配向が可能なフィルム材料であることが好ましい。
【００２２】
なお、本発明においては、前記した剪断応力付与後の光学フィルムに、一軸延伸処理や二軸延伸処理等、適宜な方式で延伸処理を施し、光学フィルム（傾斜型位相差フィルム）とすることもできる。
【００２３】
透光性フィルムの厚さは、目的とする光学フィルムの位相差特性などにより適宜に決定することができる。位相差は、複屈折の屈折率差（△ｎ）とフィルム厚（ｄ）の積（△ｎ×ｄ）として求めることができる。また、透光性フィルムないし光学フィルムの一般的な厚さは、５〜５００μｍであり、好ましくは１０〜３５０μｍ、特に好ましくは２０〜２００μｍである。
【００２４】
本発明の光学フィルムにおいて、遅相軸又は進相軸の一方又は両方の軸上の法線面を基準とした傾斜角４０度に基づく、当該法線面の左右の斜め透過光における複屈折による位相差の差は、視角特性の改善方位の広さなどの点より、１０ｎｍ以上であることが好ましい。かかる位相差の差が１０ｎｍ未満では、視角特性の改善効果、特に改善方位の拡大効果に乏しい。また、表示ムラの発生防止やコントラストの低下防止などの点より、フィルム面に垂直な（正面方向の）透過光の位相差の最大値と最小値の差が、１０ｎｍ以下、好ましくは７ｎｍ以下、特に５ｎｍ以下のものが好ましい。
【００２５】
本発明の光学フィルムは、単層物や同種又は異種の積層体などとして、液晶セルの複屈折による視角特性の補償に好ましく用いられる。その実用に際しては、偏光板との積層体や位相差板との積層体、等方性の透明な樹脂層やガラス層等からなる保護層との積層体など、適宜な形態で用いることができる。偏光板等との積層体は、光学フィルムや偏光板等を、液晶表示装置の製造過程で順次別個に積層することによっても形成できるが、前記の如く予め積層することにより、品質の安定性や積層作業性等に優れ、液晶表示装置の製造効率を向上させうる利点等がある。なお、積層には、粘着層等の適宜な接着手段を用いることができる。
【００２６】
図２には、光学フィルム（傾斜型位相差フィルム）１と偏光板３とを、感圧接着剤２を介して接着積層してなる積層偏光板(B)を例示した。ここで、偏光板としては、例えばポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高分子フィルムに、ヨウ素及び／又は二色性染料を吸着させて延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フィルム等からなる偏光フィルムなどがあげられる。偏光板は、偏光フィルムの片側又は両側に、透明保護層を有するものであってもよい。光学フィルムと偏光板との積層には、粘着剤や接着剤等の適宜な接着手段を用いることができ、例えば、感圧性接着剤（粘着剤）であってもよい。
【００２７】
また、偏光板は、反射層を有する反射型のものであってもよい。反射型の偏光板は、視認側（表示側）からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置などを形成するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示装置の薄型化をはかりやすいなどの利点を有する。
【００２８】
また、前記の透明保護層は、プラスチックの塗布層や保護フィルムの積層物などとして適宜に形成してよく、その形成には、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるプラスチックなどが好ましく用いられる。その例としては、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、あるいはアクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型、ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげられる。透明保護層は、微粒子の含有によりその表面が微細凹凸構造に形成されていてもよい。
【００２９】
さらに、上記の光学フィルムや偏光板と積層されることのある位相差板（C）としては、例えば、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの如き、適宜なプラスチックからなるフィルムを延伸処理してなる複屈折性フィルムなどが挙げられる。また、液晶化合物を薄層コーティングした複屈折性フィルムであっても良い。
【００３０】
位相差板の特性としては、特に限定はなく、例えば一軸延伸フィルムや厚さ方向に配向したフィルムなどが挙げられる。フィルム面内屈折率をｎｘ、ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）、厚み方向屈折率をｎｚとしたとき、前記の式（1）〜(7)のいずれかを満足する位相差板を、単独で又は組み合せて使用することができる。遅相軸方向の屈折率をｎｘ、進相軸方向のそれをｎｙ、厚さ方向のそれをｎｚとしたときに、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ等の特性を示す二軸延伸フィルムや、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚやｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ等の特性を示す一軸延伸光学楕円体などの適宜な位相差特性を示すものであってよい。
【００３１】
上記において、光学フィルムと偏光板等との積層に用いられる接着剤（粘着剤）としては、特に限定はなく、例えばアクリル系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリエーテル系、ゴム系等の透明な感圧接着剤など、適宜な接着剤を用いることができる。光学フィルム等の光学特性の変化を防止する点より、硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の硬化処理や乾燥時間を要しないものが望ましい。また加熱や加湿条件下に剥離等を生じないものが好ましく用いられる。
【００３２】
かかる点より、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸等のモノマーを重合して得られる、質量平均分子量が１０万以上、ガラス転移温度０℃以下のアクリル系ポリマーからなるアクリル系感圧接着剤が特に好ましく用いられる。また、アクリル系感圧接着剤は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる点からも好ましい。なお、屈折率が異なるものを積層する場合には、反射損の抑制などの点より、中問の屈折率を有する接着剤等が好ましく用いられる。
【００３３】
接着剤には、必要に応じて、例えば天然物や合成物の樹脂類、ガラス繊維やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる充填剤や、顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することもできる。また微粒子を含有させて光拡散性を示す接着剤層とすることもできる。
【００３４】
前述した光学フィルムや偏光板等には、液晶セル等の他部材と接着するための粘着層を設けることもできる。その粘着層は、アクリル系等の従来に準じた適宜な粘着剤にて形成することができる。偏光板や光学フィルムに設けた粘着層が表面に露出する場合には、その粘着層を実用に供するまでの間、汚染防止等を目的にセパレータにて仮着カバーすることが好ましい。セパレータは、上記の透明保護フィルム等に準じた適宜な薄葉体に、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤による剥離コートを設ける方式などにより形成することができる。
【００３５】
なお、上記した光学フィルムや偏光板、位相差板や透明保護層や接着剤層などの各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより、紫外線吸収能をもたせることもできる。
【００３６】
本発明の光学フィルムを用いた液晶表示装置の形成は、従来の方法に準じて行うことができる。すなわち、液晶表示装置は、一般に、液晶セルと光学補償用の光学フィルム、及び必要に応じて偏光板や照明システム等の構成部品を適宜に組立て、駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明の液晶表示装置においては、本発明の光学フィルムを光学補償用に用い、それを液晶セルの少なくとも片側に設ける点を除き、特に限定はなく、従来に準ずる。
【００３７】
従って、液晶セルの片側又は両側に偏光板を配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなど、適宜な液晶表示装置を形成することができる。偏光板を用いた液晶表示装置の場合、光学補償用の光学フィルムは、液晶セルと偏光板、特に視認側の偏光板との間に配置することが補償効果の点などより好ましい。その配置に際しては、上記の積層偏光板としたものを用いることもできる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明する。
【００３９】
（実施例１）
溶融押出法によってＴダイから押し出された、厚さ１５０μｍの透明ポリカーボネートフィルムを、各々３００ｍｍ径のメタルロールとシリコンロールで保持された金属製のエンドレスベルト間にて冷却し、光学フィルムを得た。図３に、その概略を示した。
【００４０】
（比較例１）
厚さ１００μｍの透明ポリカーボネートフィルムを、１６０℃の雰囲気下、周速の異なるロール間を通過させて、１．１５倍に延伸処理して光学フィルムを得た。
【００４１】
（比較例２）
厚さ１００μｍの透明ポリカーボネートフィルムを、駆動系を有するロール間に供給して剪断処理した。なお、ロールの一方は表面温度１５０℃、周速２．８ｍ／分、他方は表面温度１５０℃、周速１．９ｍ／分の条件とした。
【００４２】
実施例、比較例で得た光学フィルムについて、下記の特性を調べた。その結果を表１に示す。
【００４３】
（位相差）
オーク社製、ＡＤＲ−１００ＸＹを用い、正面方向及び遅相軸方向に±４０度傾斜させたときの位相差を調べた。
【００４４】
（位相差バラツキ）
１００ｍｍ角内における正面方向の位相差を、１０ｍｍ間隔で１００点測定し、その最大値と最小値の差を求めた。
【００４５】
（傷）
光学フィルムの外観を目視観察して傷の有無を調べた。
【００４６】
【表１】
0004658383.tif 000002
【００４７】
表１より、実施例１では、法線面を基準とした左右の斜め透過光の位相差の差が大きく、非対称性に優れると共に、面内での位相差のバラツキが小さく、品質も良好であった。これに対し、比較例１では、左右の斜め透過光の位相差に差がなくて通常の一軸延伸物の特性を示し、比較例２では、左右の斜め透過光の位相差の差が小さい上に、面内での位相差のバラツキが大きく、ロールとの接触による傷付きがあることがわかる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の非対称な傾斜型位相差フィルムにより、その作用機構は不明であるが、液晶セルの複屈折に基づく視角による視認性の変化を広範囲の方位にわたり高度に補償でき、コントラストや白黒表示等の視認性に優れる液晶表示装置を得ることができる。また品質に優れる大面積の光学フィルムも容易に安定して形成することができる。よって、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学フィルム（傾斜型位相差フィルム）の断面図である。
【図２】積層偏光板の構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１  光学フィルム（傾斜型位相差フィルム）
２  接着（粘着）層
３  偏光板
１１  法線
１２  斜め透過光
１３  斜め透過光
【図１】
0004658383.tif 000003
【図２】
0004658383.tif 000004
【図３】
0004658383.tif 000005