(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料溶液を基板上に配し、乾燥させて面配向した光学的に負の一軸性フィルムを得る工程、及び前記負の一軸性フィルムを延伸して、ｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚの屈折率構造を有する二軸性フィルムとする工程を含むことを特徴とする液晶表示装置用光学フィルムの製造法。
【請求項２】
前記基板が延伸フィルムであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用光学フィルムの製造法。
【請求項３】
前記負の一軸性フィルムを延伸する工程において、前記負の一軸性フィルムを前記延伸フィルムと共に、加熱しつつ延伸することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置用光学フィルムの製造法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の製造法により得られる液晶表示装置用光学フィルム。
【請求項５】
フィルム光軸のフィルム面への投影方向の分布が±２°以内であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置用光学フィルム。
【請求項６】
請求項４又は５記載の液晶表示装置用光学フィルムを含むことを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位相差フィルム、偏光フィルム等各種光学フィルムとして好適な二軸性の液晶表示装置用光学フィルム及びそれらの製造法、並びにこの光学フィルムを含む液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元の屈折率を制御した二軸性のフィルムは、偏光を利用する光学分野において有用である。特に液晶ディスプレーの分野では偏光をきめ細かく制御できるこのようなフィルムの重要性は高い。
【０００３】
現在工業的に利用できる複屈折性の光学フィルムの多くは一軸性の屈折率構造を有している。軸性が正のものや負のもの、また光軸がフィルム面内にあるものやフィルム法線方向にあるもの等がある。例えばＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶ディスプレーに用いられている色補償フィルムは光軸を面内に有する正の一軸性フィルムである。また、例えばＨａｒｒｉｓらは特定のポリマーの溶液を基板上で乾燥させポリマーを面配向させることにより光軸をフィルム法線方向に有する負の一軸性構造を得ている（米国特許明細書第５３４４９１６号、第６４８０９６４号及び第５５８０９５０号）。この製造法は、光学フィルムの簡便な製造法として注目に値する。しかし、高い対称性を持つ一軸性の光学フィルムでは、その偏光の制御等における効果にはおのずと限界がある。
【０００４】
一方、二軸性のフィルムは、ポリマーフィルムの二軸延伸により作製することが可能であり、これについての多数の報告がある。しかしながら得られるフィルムの品質には問題がある。すなわち二方向の延伸のバランスにより三方向の屈折率構造を制御するため屈折率制御が難しく、また得られたフィルムは面内で屈折率構造の分布ができやすく均一なフィルムを得るのが難しい。
【０００５】
このように二軸性フィルムは、工業的に生産する上で大きな課題が残されている。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明の目的は、屈折率分布の制御が容易でかつ均一性の高い二軸性の液晶表示装置用光学フィルムを製造する方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、容易に製造することができ、屈折率分布が正確に所望の値に制御され、均一性の高い液晶表示装置用光学フィルムを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、透過光の屈折率が正確に制御され、性能が高く、容易に製造しうる液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、二軸構造を得る方法として、延伸のみに頼らず、異なる２つの手法を段階的に用いることを考え、それに基づき許細な検討を行った結果、ついに本発明に到達した。
【００１０】
すなわち本発明によれば、成膜材料溶液を基板上に配し、乾燥させて面配向した光学的に負の一軸性フィルムを得る工程、及び前記負の一軸性フィルムを延伸してｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚの屈折率構造を有する二軸性フィルムとする工程を含むことを特徴とする液晶表示装置用光学フィルムの製造法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、前記基板が延伸フィルムであることを特徴とする前記光学フィルムの製造法が提供される。
【００１２】
さらに、本発明によれば、前記負の一軸性フィルムを延伸する工程において、前記負の一軸性フィルムを前記延伸フィルムと共に、加熱しつつ延伸することを特徴とする前記光学フィルムの製造法が提供される。
【００１３】
さらに、本発明によれば、前記製造法により得られる液晶表示装置用光学フィルムが提供される。
【００１４】
さらに、本発明によれば、フィルム光軸のフィルム面への投影方向の分布が±２°以内であることを特徴とする前記光学フィルムが提供される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、前記光学フィルムを含むことを特徴とする液晶表示素子が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、光学フィルムを製造する方法であり、特にｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚの屈折率構造を有する二軸性の光学フィルムを製造する方法である。本明細書においては、ｎｘ、ｎｙ及びｎｚはそれぞれ、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の３方向の主屈折率であり、ｘ方向とｙ方向とは互いに直交するフィルム面内の方向であり、ｚ方向はフィルムの膜厚方向とする。
【００１７】
本発明の方法では、屈折率を制御しながらフィルムを形成する２段階の工程、即ち、成膜材料溶液を基板上に配し、乾燥させて面配向した光学的に負の一軸性フィルムを得る工程（以下、第１工程という。）、及び前記負の一軸性フィルムを延伸して二軸性フィルムとする工程（以下、第２工程という。）を含む。
【００１８】
第１工程に用いる前記基板としては、特に限定されずプラスチックフィルム等のプラスチック基板、ガラス板又は金属板等を用いることができる。基板として適当な厚みを有するプラスチックフィルム等の延伸フィルムを用いると、第２工程において負の一軸性フィルムと基板とを共に延伸することができるため、特に好ましい。
【００１９】
前記プラスチックフィルムとしては、キャスト法で作られたもの、又はポリマーの溶融状態を経て成膜した後、延伸操作を施したもの等を挙げることができるが、後者が特に好ましい。これは後者のフィルムの方が、第２の延伸工程において基板がある程度の強度を発現することにより、より精密な負の一軸フィルムの変形が行えるためである。
【００２０】
前記プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフイン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルフアイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のフィルムを挙げることができる。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、セルロース系プラスチック等が特に好ましい。また、これらのプラスチックフィルムに、親水化処理や疎水化処理等の表面処理を施したものを用いることもできる。
【００２１】
前記プラスチックフィルムの厚みは、通常２０μｍ以上２００μｍ以下とすることができ、好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以上、特に好ましくは６０μｍ以上１００μｍ以下である。２０μｍより薄い場合はフィルムの強度が弱いために第２工程において前記負の一軸性フィルムと共に延伸した場合に延伸むらが生じるおそれがあるため好ましくない。２００μｍ以上の場合は延伸において必要な張力が大きくなりすぎ工業生産には適さないおそれがあるため好ましくない。
【００２２】
前記成膜材料溶液としては、各種のポリマーや重合可能な低分子化合物等の成膜材料を含む溶液を用いることができる。十分に大きい複屈折性を得るためには、すなわちｎｘ−ｎｚが十分に大きい負の一軸性フィルムを得るためには、少なくとも１種類以上の芳香族環を持つ成膜材料を含むものが好ましい。
【００２３】
前記成膜材料としては、具体的には例えば、少なくとも１種類以上の芳香族環を有するポリアミド、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリエステルあるいはポリエステルアミド等の各種のポリマー、又はこれらのポリマーを与えうる重合可能な低分子化合物を挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、混合して用いても良い。
【００２４】
前記ポリアミドとしては、例えば下記式（１）で表わされる重合単位を含むポリマーが挙げられる。
【００２５】
【化１】
0004107741.tif 000002
【００２６】
式中Ｘ及びＲ1は、任意の残基であって、少なくとも一方が芳香環を含む基である。
【００２７】
前記Ｘは、
【００２８】
【化２】
0004107741.tif 000003
【００２９】
等の基であることが好ましく、Ｒ1は、
【００３０】
【化３】
0004107741.tif 000004
【００３１】
【化４】
0004107741.tif 000005
【００３２】
等の基であることが好ましい。但し式中ｒは２〜１２の数を示し、ｓは１〜５００の数を示し、ｔは０〜５００の数を示す。
【００３３】
前記ポリアミドとしては、より具体的には、下記式（２）で表わされるポリマー、
【００３４】
【化５】
0004107741.tif 000006
【００３５】
式（３）で表わされるポリマー、
【００３６】
【化６】
0004107741.tif 000007
【００３７】
式（４）で表わされるポリマー、
【００３８】
【化７】
0004107741.tif 000008
【００３９】
並びに式（５）で表わされるポリマー等を挙げることができる。
【００４０】
【化８】
0004107741.tif 000009
【００４１】
但しｕは０．５≦ｕ≦９．５の数を示す。
【００４２】
前記ポリイミドとしては、例えば下記式（６）で示されるポリマー：
【００４３】
【化９】
0004107741.tif 000010
【００４４】
（式中ｍは平均重合度である。またＹは、
【００４５】
【化１０】
0004107741.tif 000011
【００４６】
等の基を示し、Ｒ2は、
【００４７】
【化１１】
0004107741.tif 000012
【００４８】
等の基を示す。）を挙げることができ、より具体的には、下記式（７）〜（９）で示されるポリマーを挙げることができる。
【００４９】
【化１２】
0004107741.tif 000013
【００５０】
前記ポリアミック酸としては、例えば下記式（１０）〜（１２）で示されるポリマーを挙げることができる。
【００５１】
【化１３】
0004107741.tif 000014
【００５２】
（式中ｎは２〜４００の数を示す。）
なお、前記ポリアミック酸を用いる場合、溶液塗布、乾燥した後、そのまま第２工程を行うこともできるが、熱処理によりイミド化した後、第２工程に供することもできる。
【００５３】
前記成膜材料溶液中の前記成膜材料の濃度は、通常０．５重量％以上４０重量％以下、好ましくは１重量％以上３０重量％以下、さらに好ましくは２重量％以上２０重量％以下とすることができる。
【００５４】
前記成膜材料溶液において、前記成膜材料を溶解させる溶媒としては、前記成膜材料を溶解でき、かつ基板フィルムを極度には浸食しないものであればよく、使用する成膜材料及び基板に応じ適宜選択することができる。具体的には例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、酢酸エチル、ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ブチロニトリル、二硫化炭素等及びこれらの混合溶媒等が用いられる。また、用いる成膜材料によっては硫酸も使用できる。
【００５５】
前記成膜材料溶液は、前記成膜材料及び溶媒に加えて、目的に応じ界面活性剤等の他の添加物を加えても良い。
【００５６】
前記第１工程において、前記成膜材料溶液を前記基板上に配する方法は、特に限定されず、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法等により行うことができる。これらの方法により前記成膜材料溶液を、得られるフィルムが所望の膜厚になるように基板上に配した後、乾燥させることにより負の一軸性フィルムを得ることができる。乾燥温度は溶媒の種類等に応じて適宜選択することができるが、通常４０℃以上２５０℃以下、好ましくは５０℃以上２００℃以下とすることができる。乾燥は一定温度下で行っても良いし段階的に温度を上昇させて行っても良い。乾燥時間は通常１０秒間以上３０分間以下、好ましくは３０秒間以上２０分間以下、さらに好ましくは２分間以上１５分間以下とすることができる。
【００５７】
前記成膜材料として前記各種のポリマーを用いた場合、成膜材料溶液を基板上に配し、乾燥させることでポリマーが面配向（乾燥時に溶剤を含む塗膜が膜厚方向に収縮するため分子配向に異方性が生じる現象）した負の一軸性フィルムとすることができるが、前記成膜材料として重合可能な低分子化合物を用いた場合は、成膜材料溶液を基板上に配し、乾燥させて低分子化合物の面配向物を得た後、必要に応じ熱や光により架橋することにより、負の一軸性フィルムとすることができる。
【００５８】
前記負の一軸性フィルムとは、主屈折率ｎｘ及びｎｙがほぼ同一であり、且つｎｚより大きい関係を満たすフィルムをいう。具体的にはｎｘとｎｙとの差は０．００１以下程度であれば、負の一軸性を有するものとして用いることができる。
【００５９】
主屈折率ｎｘ、ｎｙ及びｎｚの値は、前記第１工程に従ってフィルムを作成した場合、通常用いる材料及び作製する条件に依存してはぼ決まってくる値であり、目的に応じて膜厚を選択して、光学的に重要なパラメータである面内と厚み方向のリターデーション値（（ｎｘ−ｎｚ）と膜厚ｄの積で得られる値）を制御することができる。
【００６０】
前記負の一軸性フィルムにおいては、面内方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差、すなわちｎｘ−ｎｚは、ある程度大きいことが好ましく、通常０．００２以上、好ましくは０．００５以上、さらに好ましくは０．０１以上、特に好ましくは０．０２以上とすることが望ましい。該屈折率差が小さい場合は、面内と厚み方向に関する所望のリターデーションを得るために、フィルムの膜厚を厚くしなければならない。後で述べるように該膜厚が厚すぎる場合は延伸工程において均一な構造が得られにくくなるため、ｎｘ−ｎｚの値は０．００２以上であることが好ましい。
【００６１】
前記負の一軸性フィルムの厚み方向のリターデーション値、即ち（ｎｘ−ｎｚ）×ｄで与えられる値は通常２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすることができる。２０ｎｍ未満の場合はリターデーション値が小さすぎて、光学素子としての機能に欠けるおそれがあるため好ましくない。２０００ｎｍを超える場合は塗布や乾燥時にむらができ不均一なフィルムを与えるおそれがあるのであまり好ましくない。また、前記負の一軸性フィルムの膜厚は、通常０．２μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。０．２μｍ未満の場合は、フィルムの複屈折値（ｎｘ−ｎｚ）にもよるが、概してリターデーション値が小さくなるため、光学素子としての機能に欠けるおそれがあるため好ましくない。１００μｍを超える場合は塗布や乾燥時にむらができ不均一なフィルムを与えるおそれがあるため好ましくない。
【００６２】
また、前記負の一軸性フィルムの膜厚は、後の第２工程において前記負の一軸性フィルムを前記基板と共に延伸する場合、前記基板の膜厚よりも小さいことが好ましく、前記基板の膜厚の半分よりも小さいことがさらに好ましい。前記基板の膜厚に対して前記負の一軸性フィルムの膜厚を相対的に小さくすることにより、これらを共に延伸した際に均一な延伸を行うことができる。
【００６３】
本発明の方法は、前記第１工程に続いて、前記負の一軸性フィルムを延伸して二軸性フィルムとする第２工程を含む。
【００６４】
前記延伸は、前記基板としてガラス板又は金属板を用いた場合、第１工程により得られた負の一軸性フィルムを基板から剥離してから行うことができる。一方、前記基板として適当な厚みを有するプラスチックフィルム等の延伸フィルムを用いた場合、前記負の一軸性フィルムを、基板から剥離することなく、基板と共に延伸することができる。
【００６５】
前記負の一軸性フィルムを前記延伸フィルムと共に延伸すると、前記基板に張力が課せられ、前記基板が均一に延伸し、この均一な延伸に伴い前記負の一軸性フィルムが間接的に延伸されるので、前記負の一軸性フィルムを単独で延伸した場合等に比べて均一な延伸を行うことができるので好ましい。特に、前記基板の膜厚に対して前記負の一軸性フィルムの膜厚を相対的に小さくしてこれらを共に延伸すると、前記基板に主に張力が課せられ、均一な延伸が可能となるため特に好ましい。
【００６６】
前記延伸は、前記負の一軸性フィルムを、基板としての前記延伸フィルムと共に、加熱しつつ行うこが好ましい。加熱温度は、基枚のガラス転移点以上、融点以下とすることができ、基板の種類や延伸倍率等により適宜選択することができる。通常４０℃以上２５０℃以下、好ましくは８０℃以上２２０℃以下、さらに好ましくは１００℃以上２００℃以下とすることができる。ガラス転移点温度未満であると延仲を行うのに膨大な張力を必要とし、また融点を超えた温度だと、基板により大きな張力を課し、前記負の一軸性フィルムの延伸を制御できなくなるので好ましくない。
【００６７】
前記延伸は、一方向に張力をかける一軸延伸操作、又は互いに直交する二方向に張力をかける二軸延伸操作等により行うことができる。ただし本発明の方法においては、前記第１工程で既に負の一軸性の異方性が得られているので、二軸性フィルムを得るためには一軸延伸操作で十分である。また、操作が簡便であり、装置が単純であり、また均一な屈折率分布を得るという観点からも一軸延伸操作の方が二軸延伸操作よりも好ましい。
【００６８】
前記一軸延伸を行う場合、延伸倍率は通常１．０１倍以上２．０倍以下、好ましくは１．０３倍以上１．５倍以下、さらに好ましくは１．０５倍以上１．３倍以下とすることができる。延伸倍率が１．０１倍未満であると延伸による効果が十分でなくフィルムが負の一軸性に近い構造にしかならないおそれがあるため好ましくない。延伸倍率が２．０倍より大きい時は、延伸むらのためにフィルムが不均一な屈折率構造となってしまうおそれがある。
【００６９】
二軸延伸を行う場合は、直交する２方向の延伸方向のうちより大きい張力をかける方向の張力をＴｙ、それに直交する方向にかける張力をＴｘとしたとき、ＴｙをＴｘに比べ十分に大きくすることにより、具体的にはＴｙ／Ｔｘ＞３、より好ましくはＴｙ／Ｔｘ＞５、さらに好ましくはＴｙ／Ｔｘ＞１０であるような条件とすることにより、ある程度屈折率分布の少ない二軸性フィルムを得ることができる。Ｔｙ／Ｔｘ比は極力大きい方が屈折率分布の少ない二軸性フィルムを得る上で有利であり、Ｔｘ＝０の場合は一軸延伸に相当し最も好ましい。より大きい張力をかける方向の延伸倍率は通常１．０１倍以上２．０倍以下、好ましくは１．０３倍以上１．５倍以下、さらに好ましくは１．０５倍以上１．３倍以下とすることができる。
【００７０】
前記延伸を行うことにより、３つの主屈折率のうちｎｘ及びｎｚを大きく変化させることなくｎｙだけを大きく変化させ、ｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚの二軸構造を得ることができる。そのため、前記負の一軸性フィルムにおける（ｎｘ−ｎｚ）×ｄの値を大きく変化させることなく、もう一つの重要なパラメーターである面内のリターデーション値（（ｎｙ−ｎｘ）×ｄ）を延伸段階で制御することができる。なお、前記一軸延伸を行った場合は、通常、延伸方向を前記ｙ方向、即ち３方向の主屈折率のうち最大の屈折率を有する方向とすることができ、前記二軸延伸を行った場合、前記Ｔｙの張力をかけた延伸方向を前記ｙ方向とすることができる。
【００７１】
本発明の方法を工業的に行う場合、前記第１工程において負の一軸性フィルムをロール状の基板上に形成し、さらに連続的に前記延伸を行うことが好ましい。この場合、延伸として一軸延伸を行う場合の延伸方向は、ロールの長手方向（この場合縦延伸）あるいは幅方向（この場合横延伸）とすることができる。工業的な観点からは縦延伸の方が容易で、より好ましい。前記縦延伸を行った場合、得られる二軸フィルムの前記ｙ方向は通常ロール長手方向とすることができる。一方前記横延伸を行った場合は、通常ロール幅方向が前記ｙ方向になり縦延伸時とその方向は９０度異なる。横延伸は縦延伸に比べると延伸のための装置が複雑になるという欠点があるが、得られる光学フィルムの用途によっては行う価値がある。例えば、本発明の方法によって得られるロール状二軸性のフィルムと他のロール状の光学フィルムを連続的に貼合する場合、二軸性のフィルムの最大屈折率方向の向きによって貼合物の光学性能は異なるので、光学性能の点で横延伸により製造された二軸性のフィルムの方が、より容易に連続的な貼り合わせが達成でき、好ましい場合もありうる。なお、横延伸する場合、フィルムの搬送のためにある程度の張力が長手方向にも必要になる場合もあるが、この場合の長手方向の張力に対し幅方向の延伸の張力を十分に大きくすることにより、実質的な幅方向の一軸延伸を行うことができる。
【００７２】
前記延伸終了後、得られた前記二軸性フィルムは、必要に応じて室温まで冷却される。冷却速度や手段は特に制限はない。ただし、冷却前に急激に延伸時の張力を解放すると得られたフィルムにしわが入りやすいので、冷却工程の一部又は全部を、前記延伸においてかけた張力の解放の前に行うことが好ましい。
【００７３】
前記負の一軸性フィルムを前記延伸フィルムと共に延伸した場合、必要に応じて基板である前記延伸フィルムを延伸工程後に除去することができ、あるいは製品を使用する上で問題なければ残しておくこともできる。
【００７４】
以上の工程により得られる二軸性フィルムは、そのまま製品である本発明の光学フィルムとすることも可能であるが、通常は比較的薄い膜であるので、前記第１工程で用いたものとは別の他の基板（以下、第１工程で用いた前記基板と区別して「第２の基板」という。）に転写して本発明の光学フィルムとすることがより好ましい。前記転写は、例えば、前記基板上の二軸性フィルムと第２の基板とを接着剤又は粘着剤を用いて貼り合わせ、次いで前記基板のみを、前記二軸性フィルムとの界面で剥離して除去することにより行うことができる。
【００７５】
転写に用いられる第２の基板としては、適度な平面性を有するものであれば特に限定されないが、ガラスや、透明で光学的等方性を有するプラスチックフィルム等が好ましい。かかるプラスチックフィルムの例としては、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、アモルファスポリオレフイン、トリアセチルセルロースあるいはエポキシ樹脂等のフィルムをあげることができる。なかでもポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、ポリエーテルスルフォン等が好ましく用いられる。また、光学的に異方性な基板も、目的とする用途にとって必要な部材である場合には第２の基板として使用することができる。このような光学的に異方性の第２の基板の例としては、ポリカーボネートやポリスチレン等のプラスチックフィルムを延伸して得られる位相差フィルム、偏光フィルム等が挙げられる。
【００７６】
転写に用いられる第２の基板と二軸性フィルムとを貼り合わせる接着剤又は粘着剤は、光学グレードのものであれば特に制限はないが、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等のものを用いることができる。
【００７７】
前記剥離の方法は、ロール等を用いて機械的に剥離する方法、貼り合わせられた構造体の材料すべてに対する貧溶媒に浸漬したのち機械的に剥離する方法、前記貧溶媒中で超音波をあてて剥離する方法、前記基板と前記二軸性フィルムとの熱膨張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法等を例示することができる。剥離性は、二軸性フィルムに用いた材料と前記基板との密着性によって異なるため、その系に最も適した方法を採用することができる。
【００７８】
また、得られた二軸フィルムの表面はそのままでも製品である本発明の光学フィルムとすることができるが、必要に応じて表面に保護層を設けたり、粘着加工を行ったり、表面加工を行ったりして製品とすることもできる。
【００７９】
前記二軸性フィルム又は前記二軸性フィルムと第2の基板とを組み合わせたものは、そのまま、又は必要に応じて他の光学用フィルム、例えば他の屈折率構造を有する位相差フィルムや偏光板等と組み合わせ、製品である本発明の光学フィルムとすることができる。具体的には例えば、工業的に一般に製造されている形式の、ヨウ素を含潰したポリビニルアルコール膜を２枚の基板フィルムで保護した形の偏光板の中に、前記二軸性フィルムを組み込んで一体化し、製品である本発明の光学フィルムとすることもできる。
【００８０】
本発明の製造法は、均一性が高い本発明の光学フィルムを製造することができ、屈折率構造の制御が容易であるため、品質の高い、優れた機能を発揮する光学フィルムを製造することができる。とりわけ液晶ディスプレーの分野は、視覚に訴える用途であるため、使用する光学部材の均一性やパラメーターの妥当性が非常に厳しく評価されるが、本発明の製造法によれば、そのような要求にも十分応えることができる光学フィルムを製造できる。
【００８１】
本発明の光学フィルムは、光軸をフィルム面に投影したとき、その分布は、成膜材料溶液の塗工端を除けば、通常±５度以内とすることができる。基板として前記延伸フィルムを用い、前記負の一軸性フィルムを共に延伸する方法を採用すれば、通常±３度以内の分布を得ることができ、延伸温度の均一性及び延伸張力の均一性が高い条件に制御すれば±２度の制御も可能である。さらに一軸延伸の場合に限定すれば、通常±２度以内、条件を制御すれば±１度、最高±０．５度の制御が達成できる。
【００８２】
本発明の光学フィルムの用途は、特に限定されないが、位相差フィルム、偏光板と組み合わせた楕円偏光板等として用いることが出来る。
【００８３】
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の光学フィルムを含む。
【００８４】
本発明の液晶表示装置の形式は、特に限定されず、例えばＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）セル、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｎａｔｉｃ）セル、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｅｄ）セル、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）セル、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）セル、及びこれらに規則正しい配向分割を施したもの、ランダムな配向分割を行ったもの等の、各種のセルを含むものとすることができ、また、単純マトリックス方式、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極やＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）電極等を用いたアクティブマトリックス方式、セルの面内方向に駆動電圧を印加するＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、プラズマアドレッシング方式等の各種の駆動方式を採るものとすることができる。また、バックライトシステムを備えた透過型のもの、あるいは反射板を供えた反射型のもの、さらには投射型のものとすることもできる。
【００８５】
本発明の液晶表示における、前記光学フィルムを備える態様は、特に限定されないが、通常、偏光板と駆動セルとの間であって、駆動セルの上側及び／又は下側の位置に、１枚若しくは複数枚前記光学フィルムを配置する態様を挙げることができる。なかでも駆動セルの上側と下側に当該フィルムを１枚ずつ配置する態様が好ましい。またさらに別の光学用フィルム、例えば本発明の光学フィルムとは異なる屈折率構造を有する位相差フィルム、散乱フィルム、レンズシート等と組み合わせた態様とすることもできる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明の光学フィルムの製造法は、特定の負の一軸性フィルムを得る工程とそれを延伸する工程とを含むことにより、屈折率分布の制御が容易でかつ均一性の高い光学フィルムを製造することができる。
【００８７】
本発明の光学フィルムは、前記製造法により得られる光学フィルムであるので、容易に製造することができ、屈折率分布が正確に所望の値に制御され、均一性が高く、位相差フィルム及び楕円偏光板等として有用である。
【００８８】
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の光学フィルムを含むので、透過光の屈折率が正確に制御され、性能が高く、容易に製造しうる液晶表示装置として有用である。
【００８９】
【実施例】
以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお実施例で用いた各分析法は以下の通りである。
（化学構造決定）
４００ＭＨｚの1Ｈ−ＮＭＲ（日本電子製  ＪＮＭ−ＧＸ４００）で測定した。
（偏光解析）
（株）溝尻光学工業所製エリプソメーター  ＤＶＡ−３６ＶＷＬＤを用いて行った。
（屈折率測定）
アタゴ（株）製アッベ屈折計Ｔｙｐｅ−４Ｔを用いて行った。
（膜厚測定）
（株）小坂研究所製高精度薄膜段差測定器ＥＴ−１０を主に用いた。
【００９０】
また、干渉波測定（日本分光  紫外・可視・近赤外分光光度計Ｖ−５７０）と屈折率のデーターから膜厚を求める方法も併用した。
（実施例１）
成膜材料として、式（１３）で表わされるポリアミドを合成した。
【００９１】
【化１４】
0004107741.tif 000015
【００９２】
このポリアミドの固有粘度は１．６ｄｌ／ｇであった（３０℃、０．５ｇ／ｄｌのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液）。このポリアミドをＮＭＰに溶解させ６重量％の成膜材料溶液を調製した。この成膜材料溶液を厚さ８０μｍ、長さ３０ｃｍ、幅２０ｃｍのポリエチレンナフタレートフィルム（帝人（株）製）にスピンコート法を用いて塗布し、８０℃のオーブン中で１時間乾燥処理を行い、積層フィルムを得た。この積層フィルムを数枚調製した。次いで、１５０℃のオーブン中でそれぞれの積層フィルムを一定速度（１０ｍｍ／ｍｉｎ）で、表１に示す様々な延伸倍率で一軸延伸した。延伸は前記積層フィルムの長さ方向に行った。延伸後のそれぞれの積層フィルムの一部を切りだし、ポリアミド膜を剥離し、これらを試料とし、屈折率測定及び膜厚測定を行った。結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
0004107741.tif 000016
【００９４】
３方向の屈折率から、延伸していないポリアミド膜（試料番号１）はｎｙ＝ｎｘ＞ｎｚの負の一軸性構造を有する一方、延伸したポリアミド膜（試料番号２〜４）はｎｙ＞ｎｘ＞ｎｚの二軸性構造を有することが分かった。ここで最大屈折率方向ｙは延伸した方向であった。
【００９５】
剥離ポリアミド膜自身は薄膜であり自己支持性に乏しかったため、  前記積層フィルムの、前記測定に用いなかった残りの部分を用い、ポリアミド膜の他の透明基板への転写を行った。表面に粘着剤を塗布した透明なソーダガラス板（厚さ１．１ｍｍ）を調製し、その上に前記積層フィルムを、粘着剤とポリアミド膜が接するように貼り合わせ、次いでポリエチレンナフタレートフィルムを剥離した。このようにして二軸性屈折率構造を有するポリアミド膜を表面に備えた、積層ガラスを得ることができた。得られた積層ガラスを２枚のクロスニコル下の偏光板に挟んでむらの様子を観察したところ、均一なポリマーの膜が得られていることが分かった。
（実施例２）
成膜材料として、式（１４）で表わされるポリマーを合成した。
【００９６】
【化１５】
0004107741.tif 000017
【００９７】
このポリマーの固有粘度は１．５ｄｌ／ｇであった（３０℃、０．５ｇ／ｄｌのＮＭＰ溶液）。このポリマーをＮＭＰに溶解し、ポリマー濃度４重量％の成膜材料溶液を調製した。
【００９８】
この成膜材料溶液を、幅４０ｃｍ、長さ５００ｍ、厚さ８０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの上にロールコーターを用いて連続的に塗布し、１００℃で乾燥処理し、積層フィルムを得た。この積層フィルムを１５０℃に加熱しつつ、長手方向に５５Ｋｇｆの張力をかけて延伸を行った。延伸後の積層フィルムは、長手方向は１．０９倍に伸び、幅方向は約０．９５倍に収縮していた。延伸後の積層フィルム上のポリマー層の膜厚は１０μｍであった。
【００９９】
ポリエチレンテレフタレートフィルムが、面内で均一性の低い複屈折性をもっており、光学的性質を測定する上で望ましくないため、次の剥離転写操作を行った。
【０１００】
まず、延伸した積層フィルム上のポリマー層の上に紫外線硬化型接着剤を塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルム（長さ  ５００ｍ、幡４０ｃｍ、厚み８０μｍ、富士写真フィルム社製）をラミネートした。紫外線を照射して接着剤を硬化させた後、ポリエチレンテレフタレートをポリマー層から剥離し、トリアセチルセルロースフィルムとポリマー層との積層物を得た。
【０１０１】
得られた積層物を偏光解析した。光軸は２本あり、光軸が積層物の法線となす角はいずれも３８度であった。また光軸を積層物の面に投影した方向は、積層物の長手方向と一致した。
【０１０２】
また、この積層物を１ｍ切り出し、長手方向、幅方向に関し１ｃｍおきに面内のリターデーシヨンを測定して分布を調べた（ただしポリマー層が積層された部分の幅方向の両端５ｃｍを除く）。その結果、リターデーション値は２１３ｎｍ±２ｎｍの範囲にあり、±１％以内の精度で複屈折性が制御できていることがわかった。従って、得られた積層物は、均一な二軸性のフィルムであることがわかった。
（実施例３）
実施例２と同じ成膜材料溶液及びポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、同様に塗布及び乾燥を行い、積層フィルムを調製した。この積層フィルムを、１８０℃に加熱しつつテンターを用いて横延伸した。横方向の張力は長さ１ｃｍあたり０．９Ｋｇｆとし、長手方向には搬送のため３Ｋｇｆの張力（１ｃｍあたり０．０７Ｋｇｆ）をかけた。延伸によりフィルム幅は約６％増加した。延伸後、実施例２と同様にトリアセチルセルロースフィルムにポリマー層を転写し、トリアセチルセルロースフィルムとポリマー層との積層物を得た。
【０１０３】
得られた積層物を偏光解析した。光軸は２本あり、光軸が積層物の法線となす角はいずれも２４度であった。また光軸を積層物の面に投影した方向は、積層物の幅方向とほぼ一致し、積層物の面内の場所による分布は±１度であった。また面内のリターデーションの分布は±２％以内であった。従って、得られた積層物は、均一な二軸性フィルムであることがわかった。
（実施例４）
本発明の光学フィルムの態様の一つとしての、偏光素子と二軸性フィルムとを一体化した光学素子を作製した。
【０１０４】
延伸したポリビニルアルコール膜にヨウ素を含浸させ、これを熱硬化型接着剤を用いてトリアセチルセルロースフィルム上に接着し、ポリビニルアルコール−トリアセチルセルロース積層物を得た。次に実施例３で得られたトリアセチルセルロースフィルムとポリマー層との積層物上のポリマー層上に熱硬化型接着剤を塗布し、前記ポリビニルアルコール−トリアセチルセルロース積層物のポリビニルアルコール膜側と貼り合わせ、熱をかけて接着剤を硬化させた。なお貼り合わせ方向は、ポリビニルアルコール膜の延伸方向と実施例３の積層物のロール長手方向とが平行になるようにした。このようにして、二枚のトリアセチルセルロースフィルムの間に偏光層及び複屈折層を有する光学素子を作製することができた。
（実施例５）
式（１５）の化合物を合成した。
【０１０５】
【化１６】
0004107741.tif 000018
【０１０６】
（式中Ｒ3は
【０１０７】
【化１７】
0004107741.tif 000019
【０１０８】
で表わされる基を示し、Ｒ4は
【０１０９】
【化１８】
0004107741.tif 000020
【０１１０】
で表わされる基を示す。）
また式（１６）及び式（１７）の化合物を入手した（それぞれ東亜合成（株）製アロニックスＭ−１１７及びＭ−２１０）。
【０１１１】
【化１９】
0004107741.tif 000021
【０１１２】
（式中ｐ及びｑは平均の重合度であり、それぞれ約４、約２である。）
これらの化合物を、式（１５）の化合物：式（１６）の化合物：式（１７）の化合物＝５０：４５：５の重量比で混合し、ポリマーフィルムのための出発原料とした。なお、式（１５）の化合物は単独ではディスコチック液晶相を有する化合物であるが、前記出発原料は液晶性を示さず、室温下では粘ちゆうな液体であった。
【０１１３】
光開始剤イルガキュアー９０７（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製）を前記出発原料に対し１．５重量％加え、成膜材料組成物とした。これにジエチレングリコールジメチルエーテル溶媒を加えて、成膜材料組成物濃度１５重量％の溶液を調製した。
【０１１４】
この溶液を、厚さ５０μｍ、長さ３０ｃｍ、幅２０ｃｍのポリフェニレンサルフアイドフィルム（東レ（株）製）にスピンコート法を用いて塗布し、８０℃のオーブン中で１０分間乾燥処理を行ない、さらに温度を６０℃に保ちつつ、高圧水銀灯ランプにより塗布面に紫外線照射を行い、成膜材料組成物を光硬化させてポリマー化させ、ポリマー層を有する積層フィルムを得た。得られた積層フィルム上のポリマー層の屈折率を測定したところ、負の一軸性構造を有しており、面内の屈折率は一定で１．５９、膜厚方向の屈折率は１．５６であることがわかった。
【０１１５】
次に、２００℃のオーブン中で前記積層フィルムを一定速度（１０ｍｍ／ｍｉｎ）で、長手方向に１．１倍に一軸延伸した。延伸後のフィルムの屈折率は、ｎｙ＝１．６１、ｎｘ＝１．５８、ｎｚ＝１．５６であった。得られた積層フィルム上のポリマー層を、実施例１と同様に、ガラス基板上へ転写した。偏光下で観察を行い、その結果、ガラス基板上のポリマー層はむらのない均質な二軸性構造を有していることが分かった。
（実施例６）
成膜材料として、式（１８）で表わされるポリマーを合成した。
【０１１６】
【化２０】
0004107741.tif 000022
【０１１７】
このポリマーの固有粘度は０．６５ｄｌ／ｇであった（３０℃、０．５ｇ／ｄｌのＮＭＰ溶液）。この成膜材料をＮＭＰに溶解させ４重量％の成膜材料溶液を調製し、２０ｃｍ角のアルミ板に塗布し、８０℃のオーブン中で乾燥させ、積層板を得た。この積層板上のポリマー層の膜厚は４５μｍであった。次いで、ポリマー層を注意深くアルミ板から剥がしとりポリマー膜を得、これを１４０℃で１．０５倍に延伸した。延伸後のポリマー膜は透明で二軸性を有していた。偏光解析により、（ｎｘ−ｎｚ）と膜厚の積であるリターデーションを求めたところ、１００ｎｍであった。また、（ｎｙ−ｎｚ）と膜厚である面内のリターデーションは約３９０ｎｍであった。光軸のポリマー膜の面への投影方向を、ポリマー膜中心部の１０ｃｍ角の範囲について調べたところ、ポリマー膜の延伸方向を中心に±４度の分布があった。また面内のリターデーションの分布は３９０ｎｍ±１８ｎｍであった。