位相差フィルムの製造方法
【課題】 本発明は、高いレターデーションを有し、面内及び厚み方向レターデーションが均一であり、液晶表示装置に組み込んだ場合に面内で実質的な表示むらが発生しない位相差フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】 実質的に無配向の非晶性熱可塑性樹脂フィルムの幅方向両端部をテンタークリップにより把持し、幅方向に拡幅しながら一軸延伸し、延伸工程終了後に冷却工程を設け、続けて熱処理工程を設け、該冷却工程の温度Ｔ１（℃）及び熱処理工程の温度Ｔ２（℃）が、下記式（１）、（２）を満足することを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
但し、Ｔｇ（℃）は非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度を示す。
【解決手段】 実質的に無配向の非晶性熱可塑性樹脂フィルムの幅方向両端部をテンタークリップにより把持し、幅方向に拡幅しながら一軸延伸し、延伸工程終了後に冷却工程を設け、続けて熱処理工程を設け、該冷却工程の温度Ｔ１（℃）及び熱処理工程の温度Ｔ２（℃）が、下記式（１）、（２）を満足することを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
但し、Ｔｇ（℃）は非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に使用される、均一なレターデーションを有し、高い光学補償精度を有する、光学的に二軸性を示す位相差フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブラウン管方式のＣＲＴに代わり、液晶表示装置が多く用いられるようになってきている。液晶表示装置は液晶分子の持つ電気光学特性を利用して表示を実現するものであるが、液晶には本来光学異方性があるため、複屈折性に起因する光学的な歪みや、視覚方向による変調のため表示が着色するなどの視野角依存性が生じる。このような欠点を解消するために位相差板が光学補償フィルムとして広く採用されており、一般に波長５５０ｎｍの光が入射する際のレターデーション（位相差）値が５０〜８００ｎｍの範囲のものが使用されている。
【０００３】
液晶表示装置の表示品質は著しく向上しており、特に、液晶テレビやモニターといった大画面用途においては一般にＶＡ液晶と呼ばれる、広視野角と高コントラストといった特徴を併せ持つ垂直配向型液晶が主流となりつつある。
【０００４】
しかし、この液晶はその名の通り液晶が垂直に配向しているため、そこを通過した光を補償するには屈折率楕円体が縦に短いもの、一般的に負アンパンと呼ばれる二軸性を持つ必要がある。具体的にここでいう位相差フィルムとは、Ｎｚ係数が１．３以上のものを指す。
【０００５】
従来からこのような二軸性位相差フィルムの製造方法は種々提案されてきているが、縦一軸延伸のみや横一軸延伸のみによる方法では満足できる品位を有する位相差フィルムが得られないこと、更に製造効率を重視する観点から、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法が主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特に、上記横一軸延伸方法としては、熱可塑性樹脂フィルムの幅方向両端部を複数対のクリップで把持し、熱可塑性樹脂フィルムの両側に次第に拡幅するように設置された２本のレール上を前記クリップを走行させることにより、熱可塑性樹脂の分子主鎖を幅方向に配向させるテンター横一軸延伸方法が汎用されているが、この方法にはフィルムの全幅にわたって均一な延伸ができないという問題点が知られている。
【０００７】
即ち、フィルムを加熱延伸する際、フィルム幅方向に配置されたノズルから噴出される熱風は、幅方向に不均一な温度分布を取る。つまり、ノズル中央部は高いが端部になるほど低くなる。従って、加熱されたフィルムの材料温度は中央が高く端部は低くなるため、フィルム拡幅開始直後からフィルム中央部分が優先的に延伸され、端部の延伸が遅延する。このため、拡幅終了時には幅方向の任意部分において、各々実質延伸倍率が異なる不均一延伸となる結果、幅方向において中央部と端部では異なるレターデーションが発現し、フィルム面内に不均一な光学特性を有することになり、十分な光学補償性能を発揮することができない。
【０００８】
熱風温度を幅方向に均一化する制御手法として、主に延伸炉内への熱風整流板の設置、熱源からの熱風流路の多様化、ノズル形状や取付け位置の工夫など、主に加熱設備面での対応が多くなされているが、高い温度分布精度を要求される位相差フィルムの延伸工程においては必ずしも十分とはいえない（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
一方、延伸終了後に熱処理工程を設け、所謂アニール処理を施すことにより幅方向の位相差均一性を図ることも可能であるが、熱処理工程はテンター延伸特有のボーイング現象の是正をその主目的として付設されており、熱処理温度の設定を誤ると却って分子配向が大きく崩れることがある。従って、位相差の均一化を目的とした最適温度で熱処理する場合、必ずしも分子配向が幅方向に均一に揃うとは限らない。このように、熱処理工程においては位相差均一性の追求とボーイング現象の是正という、位相差フィルムとして異なる光学特性を互いに満足する最適温度を見出すことは困難である。
【００１０】
このように、フィルムの幅方向において不安定かつ不均一な温度分布が不可避であるテンター横一軸延伸法において、均一なレターデーションを有し、高い光学補償精度を有する光学的に二軸性を示す延伸フィルムを得ることは困難であった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１４８４３８号公報（特に、従来技術の欄）
【特許文献２】特開平５−９６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、面内及び厚み方向レターデーションが均一であり、液晶表示装置に組み込んだ場合に面内で実質的な表示むらが発生しない位相差フィルムの製造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】
【００１３】
本発明の位相差フィルムの製造方法は、非晶性熱可塑性樹脂フィルムをテンターにより幅方向に一軸延伸する位相差フィルムの製造方法であって、延伸工程に続いて順次冷却工程、熱処理工程を設け、該冷却工程の温度Ｔ１（℃）及び熱処理工程の温度Ｔ２（℃）が、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
但し、Ｔｇ（℃）は非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度を示す。
【００１４】
本発明で使用される非晶性熱可塑性樹脂とは、透明性、耐熱性及び液晶とのマッチング性に優れ、固有複屈折率が低く、光弾性係数が小さい等、光学部材として好適な特性を具備し、かつ実質的に結晶性を有さない樹脂であれば特に限定されない。例えば、主鎖あるいは側鎖に脂環式炭化水素構造を有する環状オレフィン系樹脂や、マレイミド構造を有するマレイミド系樹脂が特に好適に用いられる。
【００１５】
上記環状オレフィン系樹脂の一種であるノルボルネン系樹脂は、従来より光学用材料として検討されている樹脂であって、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体、ノルボルネン系モノマーと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。これらノルボルネン系樹脂は単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。また、ノルボルネン系樹脂のうち、必然的に分子内に炭素−炭素不飽和二重結合が残留する開環（共）重合体或いは使用するモノマー種によっては分子内に炭素−炭素不飽和二重結合が残留する付加（共）重合体を採用する場合は、耐候性の観点から水素添加によって飽和されていることが望ましい。
【００１６】
上記ノルボルネン系樹脂を構成するノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を有するモノマーであれば、特に限定されず、例えば、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の２環体；ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン等の３環体；テトラシクロドデセン等の４環体；シクロペンタジエン３量体等の５環体、テトラシクロペンタジエン等の７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；更に、これらのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン基、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及び水素以外の元素を含有する基、所謂極性基を有する置換体等が挙げられる。
【００１７】
これらのノルボルネン系モノマーの中で、入手が容易であり、反応性に優れ、得られる位相差フィルムの耐熱性が優れたものとなるので、３環体以上の多環ノルボルネン系モノマーが好ましく、３環体、４環体及び５環体のノルボルネン系モノマーがより好ましい。なお、ノルボルネン系モノマーは単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００１８】
上記α−オレフィン系モノマーとしては、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、共重合性の高い炭素数が２〜１０のα−オレフィン系モノマーが好ましく、より好ましくはエチレンである。他のα−オレフィン系モノマーをノルボルネン系モノマーと共重合させる場合もエチレンが存在すると共重合性が高くなるので好ましい。
【００１９】
上記ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体は、公知の開環重合反応に従って得ることができ、例えば、ノルボルネン系モノマーをルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等の金属のハロゲン化物、硝酸もしくはアセチルアセトン化合物と、還元剤とからなる触媒系、又は、チタン、タングステン、モリブデン等の金属のハロゲン化物もしくはアセチルアセトン化合物と有機アルミニウム化合物とからなる触媒系等を用いて、溶媒中又は無溶媒で、通常、−５０〜１００℃の重合温度、０〜５ＭＰａ／ｃｍ2 の重合圧力で反応させて得られる。
【００２０】
上記ノルボルネン系モノマー同士の付加重合体或いはノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマーとの付加共重合体は公知の付加重合反応に従って得ることができ、例えば、これらのモノマーを溶媒中又は無溶媒で、バナジウム化合物と有機アルミニウム化合物、好ましくは、ハロゲン含有有機アルミニウム化合物とからなる触媒系の存在下で、通常、−５０〜１００℃の重合温度、０〜５ＭＰａ／ｃｍ2 の重合圧力で反応させることで得られる。
【００２１】
上記ノルボルネン系樹脂の数平均分子量は、小さくなると得られた位相差フィルムの機械的強度が低下し、大きくなるとフィルムの成形性に支障を来すことがあるので、テトラヒドロフラン溶媒又はシクロヘキサン溶媒によるゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定して、５０００〜５００００が好ましく、より好ましくは８０００〜３００００である。
【００２２】
上記ノルボルネン系樹脂は、例えば、日本ゼオン社より商品名「ゼオノア」シリーズ、ＪＳＲ社より商品名「アートン」シリーズ、三井化学社より商品名「アペル」シリーズ、チコナ（ＴＩＣＯＮＡ）社より商品名「トパス（ＴＯＰＡＳ）」シリーズ等として上市されている。
【００２３】
上記マレイミド系樹脂も、従来より光学用途材料に検討されている樹脂であって、例えば、下記構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）からなるマレイミド−オレフィン共重合体が挙げられ、マレイミド類とオレフィン類とのラジカル共重合反応により得ることができる。
【００２４】
【化１】
【００２５】
【化２】
【００２６】
構成成分（Ａ）を与える化合物としては、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ｎ−プロピルマレイミド、Ｎ−ｉ−プロピルマレイミド、Ｎ−ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｉ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｓ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｔ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｎ−ペンチルマレイミド、Ｎ−ｎ−ヘキシルマレイミド等のマレイミド類が例示され、耐熱性、機械特性及び透明性の点から特にＮ−メチルマレイミドが好ましい。更に、これら化合物は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２７】
構成成分（Ｂ）を与える化合物としては、イソブテン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、２−メチル−１−ヘキセン等のオレフィン類が例示でき、このうち耐熱性、機械特性及び透明性の点から特にイソブテンが好ましい。また、これら化合物は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。構成成分（Ａ）の含有量は共重合体全体の４０〜６０モル％が好ましく、４５〜５５モル％がより好ましい。
【００２８】
これらモノマーの重合には公知の重合方法、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、又は乳化重合法のいずれもが採用可能である。得られるフィルムの透明性、色調の点から特に沈殿重合法が好ましい。
【００２９】
上述のマレイミド−オレフィン共重合体は、無水マレイン酸とオレフィン類との共重合により得られる樹脂をアンモニア又はアルキルアミンを用いて、後アミド化することによっても得ることができる。
【００３０】
上記マレイミド系樹脂の重量平均分子量は特に制限されないが、シート成形性や延伸性及び得られたフィルムの位相差フィルムとしての品位を勘案すると、より好ましくは１０００〜５０００００程度である。
【００３１】
上記非晶性熱可塑性樹脂には、位相差フィルムの機能を低下させない範囲で、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸エステル系、シアノアクリレート系、アクリロニトリル系等の紫外線吸収剤；フェノール系、リン系などの酸化防止剤；ラクトン系、フェノール系などの熱劣化防止剤；脂肪族アルコールのエステル系、多価アルコールの部分エステル系、部分エーテル系などの滑剤；アミン系などの帯電防止剤等が添加されてもよい。
【００３２】
上記非晶性熱可塑性樹脂フィルムの平均厚みは、薄いと位相差を発現しにくくなり、厚くなると液晶表示装置に使用する場合、液晶パネルの厚みが厚くなるので、一般に３０〜２００μｍが好ましく、より好ましくは４０〜１５０μｍである。
【００３３】
上記非晶性熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、例えば、非晶性熱可塑性樹脂を押出機に供給して溶融、混練し、押出機の先端に取り付けられた金型から薄膜状に押出して成膜する溶融押出法、非晶性熱可塑性樹脂を有機溶媒に溶解した溶液をドラム、無端ベルト等の上に流延した後、有機溶媒を蒸発させて成膜する溶液流延法等従来公知の任意の成形法が採用されればよい。
【００３４】
なお、非晶性熱可塑性樹脂フィルムの厚みが８０μｍ以上の場合には、溶液流延法では有機溶媒を充分に蒸発、除去することが困難になるので、溶融押出法で製造するのが好ましい。
【００３５】
本発明の位相差フィルムの製造方法においては、上記非晶性熱可塑性樹脂フィルムを、テンターにより幅方向に一軸延伸（以下、単に横一軸延伸という。）する。この際、上記非晶性熱可塑性樹脂は実質的に無配向、即ちフィルム面内及びフィルム厚み方向のレターデーション値がゼロに近いものが好ましい。より具体的には、それぞれ２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
上記テンターによる横一軸延伸は、従来公知の任意の横一軸テンター延伸法が採用されればよく、例えば、非晶性熱可塑性樹脂フィルムの幅方向の両端部をテンタークリップで把持し、テンタークリップの幅方向の間隔を次第に離間させることにより、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に拡幅、延伸する方法が挙げられる。
【００３７】
そして、この横一軸テンター延伸法は、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを延伸可能なフィルム温度まで加熱する予熱工程、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に拡幅、延伸する延伸工程、延伸直後にフィルムを冷却しボーイングによる分子配向の崩れを防止する冷却工程、延伸された非晶性熱可塑性樹脂フィルムの幅方向の位相差不均一性を低減しアニール処理するための熱処理工程、及び非晶性熱可塑性樹脂の配向を固定する再冷却工程からなるのが好ましい。
【００３８】
上記予熱工程においては、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを延伸可能な温度付近まで加熱するのであり、延伸工程で設定された延伸温度付近まで加熱すればよい。なお、実質的に無配向の非晶性熱可塑性樹脂シートは、加熱により膨張変形しシート幅が広がることによって、該予熱工程通過中その自重により上下に弛緩し、熱風ノズルをはじめとする炉内部材へ接触する場合があるが、クリップレール幅をシート幅に対し予め広げることによって、かかる走行トラブルを回避することが可能となる。
【００３９】
上記延伸工程中の拡幅領域における非晶性熱可塑性樹脂フィルムの温度は、低いと、延伸時にフィルムが切断したり、テンタークリップが掴み外れたりすることがあり、逆に高くなり過ぎると、配向緩和が優先して所望のレターデーション値が得られないことがあるので、非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ〜Ｔｇ＋２０℃が好ましく、Ｔｇ＋２〜Ｔｇ＋１０℃がより好ましい。なお、Ｔｇは示差走査熱量計（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、商品名「ＤＳＣ２９２０ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ＤＳＣ」）を用い、以下の温度プログラム条件において、最終昇温時のガラス転移温度を本発明のガラス転移温度として測定した。
【００４０】
（温度プログラム条件）
室温から５０℃までを１０℃／分で昇温して５分間保持、５０℃から２００℃までを１０℃／分で昇温して２００℃で５分間保持、２００℃から−５０℃までを１０℃／分で降温して−５０℃で５分間保持、−５０℃から２００℃までを１０℃／分で昇温して２００分で５分間保持。
【００４１】
本発明において、拡幅開始から拡幅終了までの延伸時間は１０〜１００秒が好ましく、より好ましくは２０〜６０秒である。延伸時間をこの範囲に設定することにより、熱緩和によるレターデーションの著しい低下を伴うことなく、拡幅工程において生じるボーイングを修正することができる。これより長くなると熱緩和によるレターデーション低下が著しくなり、短くなると顕著なボーイング現象により、面内遅相軸をフィルム幅方向に対して平行となるように制御できず、更にはフィルムが切断したり、テンタークリップが外れたりするなど、延伸工程におけるフィルム走行安定性を損なうことになる。
【００４２】
本発明における延伸倍率は、得られる位相差フィルムの補償位相差量によって適宜決定されればよいが、延伸倍率が低いと配向方向が均一に揃わないことがあり、逆に高過ぎるとフィルムの中央部が弛み、レターデーション値が幅方向でばらついたり、主配向軸や厚みが不均一になったりするので、１．２〜２．５倍が好ましく、より好ましくは１．５〜２．０倍である。
【００４３】
上記延伸工程における延伸歪み速度は、小さくなると、熱緩和によりレターデーション値が低下したり、ボーイング現象の制御効果が低下するので、延伸歪み速度は３００％／分以上が好ましく、あまり早くすると非晶性熱可塑性樹脂フィルムが切断したり、テンタークリップがはずれたりするので、より好ましくは４００〜１０００％／分である。また、高い歪み速度で延伸を実施することにより、レール開き角度を大きくし延伸ゾーンの炉長を短くすることが可能となる。
【００４４】
本発明においては、従来のように延伸工程と熱処理工程を連続して配置することなく、
その中間に冷却領域を設けることにより、ボーイング現象によって生じた配向の緩和を抑え、その緩和方向をフィルム幅に平行な方向にのみ制御することが可能となる。上記冷却工程の冷却温度Ｔ１（℃）は、下記式（１）を満足する範囲にする必要がある。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
冷却工程の温度がそれより高いと、上記延伸工程の延伸応力の作用と下記熱処理工程における緩和効果が相互作用し、その結果発生するボーイング現象により、分子配向が崩れることになる。非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ−３０℃以下が好ましく、Ｔｇ−５０℃がより好ましい。
【００４５】
上記冷却工程におけるフィルムの処理時間は５〜６０秒が好ましく、より好ましくは１０〜３０秒である。処理時間をこの範囲に設定することにより、ボーイング現象を助長することなく下記熱処理工程において、十分なアニール効果を得ることが可能となる。これより短くなるとフィルム温度が冷却温度まで下がらずにボーイング現象を助長し、処理時間を長くしても徒にテンター炉長を長くするのみで、得られる効果には殆ど差はない。
【００４６】
上記熱処理工程は、配向をフィルム幅方向に平行に揃え、かつ幅方向に不均一に存在する残留応力を解放し幅方向に均一な位相差を付与するための工程であり、下記式（２）を満足する範囲にする必要がある。
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
この工程の温度が高過ぎるとレターデーション値が低下し、低過ぎるとアニール効果が小さく、期待される幅方向の位相差均一化が十分達成できない。当該処理温度はＴｇ−１０〜Ｔｇ＋１０℃が好ましく、Ｔｇ−１０〜Ｔｇ＋５℃がより好ましい。また該工程において、フィルムを幅方向に微弛緩ないしは微伸張変形させることによって、その処理効果を更に高めることも可能である。
【００４７】
本発明の製造方法において、上記熱処理工程でアニールされ幅方向に配向が均一化された延伸フィルムは再冷却工程を経て最終的に配向が固定されて位相差フィルムが得られる。再冷却工程は、延伸された非晶性熱可塑性樹脂フィルムを急冷することにより、延伸フィルムに形成されたポリマー分子の配向を固定するための工程であり、この工程の温度は上記熱処理工程の温度より好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上低く、かつＴｇ−５〜Ｔｇ−５０℃とすることが好ましく、Ｔｇ−３０〜Ｔｇ−５０℃とすることが更に好ましい。
【００４８】
叙上のような構成とされた本発明の製造方法により製せられた位相差フィルムは、テンタークリップ把持部を除くフィルム幅方向の中央部８０％における面内レターデーションＲ０のバラツキが容易に６ｎｍ以下に制御されたものとすることができる。
【００４９】
面内レターデーションＲ０のバラツキが上記範囲内に制御され、フィルムの位相差が均一な分布となされることによって、該位相差フィルムを液晶パネルに積層すると表示むらのない安定した画像表示を得ることができる。
【００５０】
また、本発明の製造方法によれば、テンタークリップ把持部を除くフィルム幅方向の中央部８０％における厚さ方向のレターデーションＲｔｈのバラツキも容易に１０ｎｍ以下に制御された位相差フィルムが得られる。
【００５１】
面内レターデーションと同様に、厚み方向レターデーションＲｔｈの変動が上記範囲内に制御できることで、該位相差フィルムを液晶パネルに積層しても表示むらがなく、特に大画面用途において使用されるＶＡ型液晶パネルに適用することによって、ＶＡ液晶が本来有する広視野角と高コントラストといった特徴を効果的に高めることが可能となる。
【００５２】
本発明の製造方法で得られた位相差フィルムは、面内のレターデーションＲ０が５０ｎｍ以上であることが好ましい。レターデーションＲ０ の値が小さくなると、液晶パネルに積層した際に、液晶を通過する際の複屈折を補償しきれず、位相差フィルムとしての商品価値が低下する。
【００５３】
更に、本発明の製造方法で得られた位相差フィルムのＮｚ係数は、１．３以上であることが好ましい。Ｎｚ係数がこれを下回ると、ＶＡ型液晶パネルに積層した際に、複屈折性に起因する光学歪みや、視覚方向による画像品位変調などの視野角依存性を補償しきれず、位相差フィルムとしての商品価値が低下する。
【００５４】
本発明の位相差フィルムは、非晶性熱可塑性樹脂分子主鎖のフィルム面内における配向方向である遅相軸のフィルム幅方向に対するずれ角度θ（°）が±１°以内であることが好ましく、±０．５°以内であることがより好ましい。ずれ角度θが上記範囲内となることによりフィルム全面で光軸が均一化するので、他部材との貼り合わせ角度が安定し、特に、画面サイズの大きな液晶パネルに積層した場合に顕著な効果を奏し、画面全体にむらのない高品位の画像を得ることができる。
【００５５】
本発明の位相差フィルムの平均厚みについては特に制限されるものではないが、所望のレターデーション発現性を損なわず、一定の機械的強度を有するとともに、液晶表示装置に搭載される際に重視される部材の軽薄化に鑑みれば、３０〜１００μｍであることが好ましく、３０〜７０μｍがより好ましい。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の構成は上述の通りであり、本発明により幅方向に均一なレターデーションを有する位相差フィルムを得ることができる。また、得られた位相差フィルムを液晶表示装置に使用すると、液晶物質の複屈折を効果的に補償して表示むらを解消するとともに、コントラストが良好で視角特性に優れた高品位な液晶表示画像を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５８】
（実施例１〜４、比較例１，２）
非晶性熱可塑性樹脂であるノルボルネン系樹脂（日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア１４２０」、ガラス転移温度Ｔｇ＝１４２℃）をＴダイつき押出機に供給し、溶融温度２３０℃、引取速度２０ｍ／分で冷却ロール上に溶融押出し、フィルム状に連続成膜して塩化ビニル樹脂製コアにロール状に巻取り、実質的に無配向のノルボルネン系樹脂フィルムを得た。得られたノルボルネン系樹脂フィルムの幅は３００ｍｍ、平均厚みは１００μｍであった。
【００５９】
得られたノルボルネン系樹脂フィルムを連続的に巻出し、予熱ゾーン、延伸ゾーン、冷却ゾーン、熱処理ゾーン及び再冷却ゾーンを有するとともに、各ゾーン毎に加熱温度を設定可能とされた横一軸テンター延伸機に１０ｍ／分の速度で供給し、その幅方向両端部をテンタークリップで把持し、幅方向に２．０倍拡幅、延伸して位相差フィルムを得た。
【００６０】
なお、予熱ゾーンの温度は１５０℃に設定して、供給された樹脂フィルムを１５０℃に加熱した後、１４５℃に設定された延伸ゾーンで横一軸延伸し、直ちに表１記載の温度で冷却し、続く熱処理ゾーンで表１記載の温度で弛緩処理したのち、再冷却ゾーンで更に１００℃に冷却した。
【００６１】
得られた位相差フィルムの幅はテンタークリップ掴み部分を除いて５７０ｍｍであり、平均厚みは４８μｍであった。また、得られたレターデーション値Ｒ０及びＲ０バラツキ、位相差フィルムのＮｚ係数、分子主鎖配向角のバラツキを測定し、結果を表１に示した。
【００６２】
なお、位相差フィルムのレターデーション値Ｒ０、Ｎｚ係数及び分子主鎖配向角のバラツキの測定方法は以下の通りである。
【００６３】
＜レターデーション値Ｒ０の測定方法＞
自動複屈折測定装置（王子計測機器社製、商品名「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」）を用いて、位相差フィルムの中央４６０ｍｍ幅部分を、幅方向に１０ｍｍ間隔にレターデーションを測定し、その平均値をレターデーション値Ｒ０とした。また、測定値中の最大値及び最小値の差をＲ０バラツキとした。
【００６４】
＜Ｎｚ係数の測定方法＞
自動複屈折測定装置（王子計測機器社製、商品名「ＫＯＢＲＡ−ＷＲ」）を用いて、位相差フィルムの中央４６０ｍｍ幅部分を、幅方向に１０ｍｍ間隔に測定し、その平均値をＮｚ係数とした。
(分子主鎖配向角のバラツキの測定)
フィルムの長さ方向に直交する軸を基準軸とし、自動複屈折測定装置(王子計測器社製:商品名「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」)を用いて、フィルムの幅方向の中央を中心として４６０ｍｍ幅部分を、幅方向に１０ｍｍ間隔で配向角を測定し、その最大値及び最小値の差を分子主鎖配向角バラツキとする。
【００６５】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に使用される、均一なレターデーションを有し、高い光学補償精度を有する、光学的に二軸性を示す位相差フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブラウン管方式のＣＲＴに代わり、液晶表示装置が多く用いられるようになってきている。液晶表示装置は液晶分子の持つ電気光学特性を利用して表示を実現するものであるが、液晶には本来光学異方性があるため、複屈折性に起因する光学的な歪みや、視覚方向による変調のため表示が着色するなどの視野角依存性が生じる。このような欠点を解消するために位相差板が光学補償フィルムとして広く採用されており、一般に波長５５０ｎｍの光が入射する際のレターデーション（位相差）値が５０〜８００ｎｍの範囲のものが使用されている。
【０００３】
液晶表示装置の表示品質は著しく向上しており、特に、液晶テレビやモニターといった大画面用途においては一般にＶＡ液晶と呼ばれる、広視野角と高コントラストといった特徴を併せ持つ垂直配向型液晶が主流となりつつある。
【０００４】
しかし、この液晶はその名の通り液晶が垂直に配向しているため、そこを通過した光を補償するには屈折率楕円体が縦に短いもの、一般的に負アンパンと呼ばれる二軸性を持つ必要がある。具体的にここでいう位相差フィルムとは、Ｎｚ係数が１．３以上のものを指す。
【０００５】
従来からこのような二軸性位相差フィルムの製造方法は種々提案されてきているが、縦一軸延伸のみや横一軸延伸のみによる方法では満足できる品位を有する位相差フィルムが得られないこと、更に製造効率を重視する観点から、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法が主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特に、上記横一軸延伸方法としては、熱可塑性樹脂フィルムの幅方向両端部を複数対のクリップで把持し、熱可塑性樹脂フィルムの両側に次第に拡幅するように設置された２本のレール上を前記クリップを走行させることにより、熱可塑性樹脂の分子主鎖を幅方向に配向させるテンター横一軸延伸方法が汎用されているが、この方法にはフィルムの全幅にわたって均一な延伸ができないという問題点が知られている。
【０００７】
即ち、フィルムを加熱延伸する際、フィルム幅方向に配置されたノズルから噴出される熱風は、幅方向に不均一な温度分布を取る。つまり、ノズル中央部は高いが端部になるほど低くなる。従って、加熱されたフィルムの材料温度は中央が高く端部は低くなるため、フィルム拡幅開始直後からフィルム中央部分が優先的に延伸され、端部の延伸が遅延する。このため、拡幅終了時には幅方向の任意部分において、各々実質延伸倍率が異なる不均一延伸となる結果、幅方向において中央部と端部では異なるレターデーションが発現し、フィルム面内に不均一な光学特性を有することになり、十分な光学補償性能を発揮することができない。
【０００８】
熱風温度を幅方向に均一化する制御手法として、主に延伸炉内への熱風整流板の設置、熱源からの熱風流路の多様化、ノズル形状や取付け位置の工夫など、主に加熱設備面での対応が多くなされているが、高い温度分布精度を要求される位相差フィルムの延伸工程においては必ずしも十分とはいえない（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
一方、延伸終了後に熱処理工程を設け、所謂アニール処理を施すことにより幅方向の位相差均一性を図ることも可能であるが、熱処理工程はテンター延伸特有のボーイング現象の是正をその主目的として付設されており、熱処理温度の設定を誤ると却って分子配向が大きく崩れることがある。従って、位相差の均一化を目的とした最適温度で熱処理する場合、必ずしも分子配向が幅方向に均一に揃うとは限らない。このように、熱処理工程においては位相差均一性の追求とボーイング現象の是正という、位相差フィルムとして異なる光学特性を互いに満足する最適温度を見出すことは困難である。
【００１０】
このように、フィルムの幅方向において不安定かつ不均一な温度分布が不可避であるテンター横一軸延伸法において、均一なレターデーションを有し、高い光学補償精度を有する光学的に二軸性を示す延伸フィルムを得ることは困難であった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１４８４３８号公報（特に、従来技術の欄）
【特許文献２】特開平５−９６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、面内及び厚み方向レターデーションが均一であり、液晶表示装置に組み込んだ場合に面内で実質的な表示むらが発生しない位相差フィルムの製造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】
【００１３】
本発明の位相差フィルムの製造方法は、非晶性熱可塑性樹脂フィルムをテンターにより幅方向に一軸延伸する位相差フィルムの製造方法であって、延伸工程に続いて順次冷却工程、熱処理工程を設け、該冷却工程の温度Ｔ１（℃）及び熱処理工程の温度Ｔ２（℃）が、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
但し、Ｔｇ（℃）は非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度を示す。
【００１４】
本発明で使用される非晶性熱可塑性樹脂とは、透明性、耐熱性及び液晶とのマッチング性に優れ、固有複屈折率が低く、光弾性係数が小さい等、光学部材として好適な特性を具備し、かつ実質的に結晶性を有さない樹脂であれば特に限定されない。例えば、主鎖あるいは側鎖に脂環式炭化水素構造を有する環状オレフィン系樹脂や、マレイミド構造を有するマレイミド系樹脂が特に好適に用いられる。
【００１５】
上記環状オレフィン系樹脂の一種であるノルボルネン系樹脂は、従来より光学用材料として検討されている樹脂であって、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体、ノルボルネン系モノマーと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。これらノルボルネン系樹脂は単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。また、ノルボルネン系樹脂のうち、必然的に分子内に炭素−炭素不飽和二重結合が残留する開環（共）重合体或いは使用するモノマー種によっては分子内に炭素−炭素不飽和二重結合が残留する付加（共）重合体を採用する場合は、耐候性の観点から水素添加によって飽和されていることが望ましい。
【００１６】
上記ノルボルネン系樹脂を構成するノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を有するモノマーであれば、特に限定されず、例えば、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の２環体；ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン等の３環体；テトラシクロドデセン等の４環体；シクロペンタジエン３量体等の５環体、テトラシクロペンタジエン等の７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；更に、これらのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン基、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及び水素以外の元素を含有する基、所謂極性基を有する置換体等が挙げられる。
【００１７】
これらのノルボルネン系モノマーの中で、入手が容易であり、反応性に優れ、得られる位相差フィルムの耐熱性が優れたものとなるので、３環体以上の多環ノルボルネン系モノマーが好ましく、３環体、４環体及び５環体のノルボルネン系モノマーがより好ましい。なお、ノルボルネン系モノマーは単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００１８】
上記α−オレフィン系モノマーとしては、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、共重合性の高い炭素数が２〜１０のα−オレフィン系モノマーが好ましく、より好ましくはエチレンである。他のα−オレフィン系モノマーをノルボルネン系モノマーと共重合させる場合もエチレンが存在すると共重合性が高くなるので好ましい。
【００１９】
上記ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体は、公知の開環重合反応に従って得ることができ、例えば、ノルボルネン系モノマーをルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等の金属のハロゲン化物、硝酸もしくはアセチルアセトン化合物と、還元剤とからなる触媒系、又は、チタン、タングステン、モリブデン等の金属のハロゲン化物もしくはアセチルアセトン化合物と有機アルミニウム化合物とからなる触媒系等を用いて、溶媒中又は無溶媒で、通常、−５０〜１００℃の重合温度、０〜５ＭＰａ／ｃｍ2 の重合圧力で反応させて得られる。
【００２０】
上記ノルボルネン系モノマー同士の付加重合体或いはノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマーとの付加共重合体は公知の付加重合反応に従って得ることができ、例えば、これらのモノマーを溶媒中又は無溶媒で、バナジウム化合物と有機アルミニウム化合物、好ましくは、ハロゲン含有有機アルミニウム化合物とからなる触媒系の存在下で、通常、−５０〜１００℃の重合温度、０〜５ＭＰａ／ｃｍ2 の重合圧力で反応させることで得られる。
【００２１】
上記ノルボルネン系樹脂の数平均分子量は、小さくなると得られた位相差フィルムの機械的強度が低下し、大きくなるとフィルムの成形性に支障を来すことがあるので、テトラヒドロフラン溶媒又はシクロヘキサン溶媒によるゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定して、５０００〜５００００が好ましく、より好ましくは８０００〜３００００である。
【００２２】
上記ノルボルネン系樹脂は、例えば、日本ゼオン社より商品名「ゼオノア」シリーズ、ＪＳＲ社より商品名「アートン」シリーズ、三井化学社より商品名「アペル」シリーズ、チコナ（ＴＩＣＯＮＡ）社より商品名「トパス（ＴＯＰＡＳ）」シリーズ等として上市されている。
【００２３】
上記マレイミド系樹脂も、従来より光学用途材料に検討されている樹脂であって、例えば、下記構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）からなるマレイミド−オレフィン共重合体が挙げられ、マレイミド類とオレフィン類とのラジカル共重合反応により得ることができる。
【００２４】
【化１】
【００２５】
【化２】
【００２６】
構成成分（Ａ）を与える化合物としては、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ｎ−プロピルマレイミド、Ｎ−ｉ−プロピルマレイミド、Ｎ−ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｉ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｓ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｔ−ブチルマレイミド、Ｎ−ｎ−ペンチルマレイミド、Ｎ−ｎ−ヘキシルマレイミド等のマレイミド類が例示され、耐熱性、機械特性及び透明性の点から特にＮ−メチルマレイミドが好ましい。更に、これら化合物は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２７】
構成成分（Ｂ）を与える化合物としては、イソブテン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、２−メチル−１−ヘキセン等のオレフィン類が例示でき、このうち耐熱性、機械特性及び透明性の点から特にイソブテンが好ましい。また、これら化合物は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。構成成分（Ａ）の含有量は共重合体全体の４０〜６０モル％が好ましく、４５〜５５モル％がより好ましい。
【００２８】
これらモノマーの重合には公知の重合方法、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、又は乳化重合法のいずれもが採用可能である。得られるフィルムの透明性、色調の点から特に沈殿重合法が好ましい。
【００２９】
上述のマレイミド−オレフィン共重合体は、無水マレイン酸とオレフィン類との共重合により得られる樹脂をアンモニア又はアルキルアミンを用いて、後アミド化することによっても得ることができる。
【００３０】
上記マレイミド系樹脂の重量平均分子量は特に制限されないが、シート成形性や延伸性及び得られたフィルムの位相差フィルムとしての品位を勘案すると、より好ましくは１０００〜５０００００程度である。
【００３１】
上記非晶性熱可塑性樹脂には、位相差フィルムの機能を低下させない範囲で、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸エステル系、シアノアクリレート系、アクリロニトリル系等の紫外線吸収剤；フェノール系、リン系などの酸化防止剤；ラクトン系、フェノール系などの熱劣化防止剤；脂肪族アルコールのエステル系、多価アルコールの部分エステル系、部分エーテル系などの滑剤；アミン系などの帯電防止剤等が添加されてもよい。
【００３２】
上記非晶性熱可塑性樹脂フィルムの平均厚みは、薄いと位相差を発現しにくくなり、厚くなると液晶表示装置に使用する場合、液晶パネルの厚みが厚くなるので、一般に３０〜２００μｍが好ましく、より好ましくは４０〜１５０μｍである。
【００３３】
上記非晶性熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、例えば、非晶性熱可塑性樹脂を押出機に供給して溶融、混練し、押出機の先端に取り付けられた金型から薄膜状に押出して成膜する溶融押出法、非晶性熱可塑性樹脂を有機溶媒に溶解した溶液をドラム、無端ベルト等の上に流延した後、有機溶媒を蒸発させて成膜する溶液流延法等従来公知の任意の成形法が採用されればよい。
【００３４】
なお、非晶性熱可塑性樹脂フィルムの厚みが８０μｍ以上の場合には、溶液流延法では有機溶媒を充分に蒸発、除去することが困難になるので、溶融押出法で製造するのが好ましい。
【００３５】
本発明の位相差フィルムの製造方法においては、上記非晶性熱可塑性樹脂フィルムを、テンターにより幅方向に一軸延伸（以下、単に横一軸延伸という。）する。この際、上記非晶性熱可塑性樹脂は実質的に無配向、即ちフィルム面内及びフィルム厚み方向のレターデーション値がゼロに近いものが好ましい。より具体的には、それぞれ２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
上記テンターによる横一軸延伸は、従来公知の任意の横一軸テンター延伸法が採用されればよく、例えば、非晶性熱可塑性樹脂フィルムの幅方向の両端部をテンタークリップで把持し、テンタークリップの幅方向の間隔を次第に離間させることにより、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に拡幅、延伸する方法が挙げられる。
【００３７】
そして、この横一軸テンター延伸法は、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを延伸可能なフィルム温度まで加熱する予熱工程、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に拡幅、延伸する延伸工程、延伸直後にフィルムを冷却しボーイングによる分子配向の崩れを防止する冷却工程、延伸された非晶性熱可塑性樹脂フィルムの幅方向の位相差不均一性を低減しアニール処理するための熱処理工程、及び非晶性熱可塑性樹脂の配向を固定する再冷却工程からなるのが好ましい。
【００３８】
上記予熱工程においては、非晶性熱可塑性樹脂フィルムを延伸可能な温度付近まで加熱するのであり、延伸工程で設定された延伸温度付近まで加熱すればよい。なお、実質的に無配向の非晶性熱可塑性樹脂シートは、加熱により膨張変形しシート幅が広がることによって、該予熱工程通過中その自重により上下に弛緩し、熱風ノズルをはじめとする炉内部材へ接触する場合があるが、クリップレール幅をシート幅に対し予め広げることによって、かかる走行トラブルを回避することが可能となる。
【００３９】
上記延伸工程中の拡幅領域における非晶性熱可塑性樹脂フィルムの温度は、低いと、延伸時にフィルムが切断したり、テンタークリップが掴み外れたりすることがあり、逆に高くなり過ぎると、配向緩和が優先して所望のレターデーション値が得られないことがあるので、非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ〜Ｔｇ＋２０℃が好ましく、Ｔｇ＋２〜Ｔｇ＋１０℃がより好ましい。なお、Ｔｇは示差走査熱量計（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、商品名「ＤＳＣ２９２０ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ＤＳＣ」）を用い、以下の温度プログラム条件において、最終昇温時のガラス転移温度を本発明のガラス転移温度として測定した。
【００４０】
（温度プログラム条件）
室温から５０℃までを１０℃／分で昇温して５分間保持、５０℃から２００℃までを１０℃／分で昇温して２００℃で５分間保持、２００℃から−５０℃までを１０℃／分で降温して−５０℃で５分間保持、−５０℃から２００℃までを１０℃／分で昇温して２００分で５分間保持。
【００４１】
本発明において、拡幅開始から拡幅終了までの延伸時間は１０〜１００秒が好ましく、より好ましくは２０〜６０秒である。延伸時間をこの範囲に設定することにより、熱緩和によるレターデーションの著しい低下を伴うことなく、拡幅工程において生じるボーイングを修正することができる。これより長くなると熱緩和によるレターデーション低下が著しくなり、短くなると顕著なボーイング現象により、面内遅相軸をフィルム幅方向に対して平行となるように制御できず、更にはフィルムが切断したり、テンタークリップが外れたりするなど、延伸工程におけるフィルム走行安定性を損なうことになる。
【００４２】
本発明における延伸倍率は、得られる位相差フィルムの補償位相差量によって適宜決定されればよいが、延伸倍率が低いと配向方向が均一に揃わないことがあり、逆に高過ぎるとフィルムの中央部が弛み、レターデーション値が幅方向でばらついたり、主配向軸や厚みが不均一になったりするので、１．２〜２．５倍が好ましく、より好ましくは１．５〜２．０倍である。
【００４３】
上記延伸工程における延伸歪み速度は、小さくなると、熱緩和によりレターデーション値が低下したり、ボーイング現象の制御効果が低下するので、延伸歪み速度は３００％／分以上が好ましく、あまり早くすると非晶性熱可塑性樹脂フィルムが切断したり、テンタークリップがはずれたりするので、より好ましくは４００〜１０００％／分である。また、高い歪み速度で延伸を実施することにより、レール開き角度を大きくし延伸ゾーンの炉長を短くすることが可能となる。
【００４４】
本発明においては、従来のように延伸工程と熱処理工程を連続して配置することなく、
その中間に冷却領域を設けることにより、ボーイング現象によって生じた配向の緩和を抑え、その緩和方向をフィルム幅に平行な方向にのみ制御することが可能となる。上記冷却工程の冷却温度Ｔ１（℃）は、下記式（１）を満足する範囲にする必要がある。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
冷却工程の温度がそれより高いと、上記延伸工程の延伸応力の作用と下記熱処理工程における緩和効果が相互作用し、その結果発生するボーイング現象により、分子配向が崩れることになる。非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ−３０℃以下が好ましく、Ｔｇ−５０℃がより好ましい。
【００４５】
上記冷却工程におけるフィルムの処理時間は５〜６０秒が好ましく、より好ましくは１０〜３０秒である。処理時間をこの範囲に設定することにより、ボーイング現象を助長することなく下記熱処理工程において、十分なアニール効果を得ることが可能となる。これより短くなるとフィルム温度が冷却温度まで下がらずにボーイング現象を助長し、処理時間を長くしても徒にテンター炉長を長くするのみで、得られる効果には殆ど差はない。
【００４６】
上記熱処理工程は、配向をフィルム幅方向に平行に揃え、かつ幅方向に不均一に存在する残留応力を解放し幅方向に均一な位相差を付与するための工程であり、下記式（２）を満足する範囲にする必要がある。
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
この工程の温度が高過ぎるとレターデーション値が低下し、低過ぎるとアニール効果が小さく、期待される幅方向の位相差均一化が十分達成できない。当該処理温度はＴｇ−１０〜Ｔｇ＋１０℃が好ましく、Ｔｇ−１０〜Ｔｇ＋５℃がより好ましい。また該工程において、フィルムを幅方向に微弛緩ないしは微伸張変形させることによって、その処理効果を更に高めることも可能である。
【００４７】
本発明の製造方法において、上記熱処理工程でアニールされ幅方向に配向が均一化された延伸フィルムは再冷却工程を経て最終的に配向が固定されて位相差フィルムが得られる。再冷却工程は、延伸された非晶性熱可塑性樹脂フィルムを急冷することにより、延伸フィルムに形成されたポリマー分子の配向を固定するための工程であり、この工程の温度は上記熱処理工程の温度より好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上低く、かつＴｇ−５〜Ｔｇ−５０℃とすることが好ましく、Ｔｇ−３０〜Ｔｇ−５０℃とすることが更に好ましい。
【００４８】
叙上のような構成とされた本発明の製造方法により製せられた位相差フィルムは、テンタークリップ把持部を除くフィルム幅方向の中央部８０％における面内レターデーションＲ０のバラツキが容易に６ｎｍ以下に制御されたものとすることができる。
【００４９】
面内レターデーションＲ０のバラツキが上記範囲内に制御され、フィルムの位相差が均一な分布となされることによって、該位相差フィルムを液晶パネルに積層すると表示むらのない安定した画像表示を得ることができる。
【００５０】
また、本発明の製造方法によれば、テンタークリップ把持部を除くフィルム幅方向の中央部８０％における厚さ方向のレターデーションＲｔｈのバラツキも容易に１０ｎｍ以下に制御された位相差フィルムが得られる。
【００５１】
面内レターデーションと同様に、厚み方向レターデーションＲｔｈの変動が上記範囲内に制御できることで、該位相差フィルムを液晶パネルに積層しても表示むらがなく、特に大画面用途において使用されるＶＡ型液晶パネルに適用することによって、ＶＡ液晶が本来有する広視野角と高コントラストといった特徴を効果的に高めることが可能となる。
【００５２】
本発明の製造方法で得られた位相差フィルムは、面内のレターデーションＲ０が５０ｎｍ以上であることが好ましい。レターデーションＲ０ の値が小さくなると、液晶パネルに積層した際に、液晶を通過する際の複屈折を補償しきれず、位相差フィルムとしての商品価値が低下する。
【００５３】
更に、本発明の製造方法で得られた位相差フィルムのＮｚ係数は、１．３以上であることが好ましい。Ｎｚ係数がこれを下回ると、ＶＡ型液晶パネルに積層した際に、複屈折性に起因する光学歪みや、視覚方向による画像品位変調などの視野角依存性を補償しきれず、位相差フィルムとしての商品価値が低下する。
【００５４】
本発明の位相差フィルムは、非晶性熱可塑性樹脂分子主鎖のフィルム面内における配向方向である遅相軸のフィルム幅方向に対するずれ角度θ（°）が±１°以内であることが好ましく、±０．５°以内であることがより好ましい。ずれ角度θが上記範囲内となることによりフィルム全面で光軸が均一化するので、他部材との貼り合わせ角度が安定し、特に、画面サイズの大きな液晶パネルに積層した場合に顕著な効果を奏し、画面全体にむらのない高品位の画像を得ることができる。
【００５５】
本発明の位相差フィルムの平均厚みについては特に制限されるものではないが、所望のレターデーション発現性を損なわず、一定の機械的強度を有するとともに、液晶表示装置に搭載される際に重視される部材の軽薄化に鑑みれば、３０〜１００μｍであることが好ましく、３０〜７０μｍがより好ましい。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の構成は上述の通りであり、本発明により幅方向に均一なレターデーションを有する位相差フィルムを得ることができる。また、得られた位相差フィルムを液晶表示装置に使用すると、液晶物質の複屈折を効果的に補償して表示むらを解消するとともに、コントラストが良好で視角特性に優れた高品位な液晶表示画像を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５８】
（実施例１〜４、比較例１，２）
非晶性熱可塑性樹脂であるノルボルネン系樹脂（日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア１４２０」、ガラス転移温度Ｔｇ＝１４２℃）をＴダイつき押出機に供給し、溶融温度２３０℃、引取速度２０ｍ／分で冷却ロール上に溶融押出し、フィルム状に連続成膜して塩化ビニル樹脂製コアにロール状に巻取り、実質的に無配向のノルボルネン系樹脂フィルムを得た。得られたノルボルネン系樹脂フィルムの幅は３００ｍｍ、平均厚みは１００μｍであった。
【００５９】
得られたノルボルネン系樹脂フィルムを連続的に巻出し、予熱ゾーン、延伸ゾーン、冷却ゾーン、熱処理ゾーン及び再冷却ゾーンを有するとともに、各ゾーン毎に加熱温度を設定可能とされた横一軸テンター延伸機に１０ｍ／分の速度で供給し、その幅方向両端部をテンタークリップで把持し、幅方向に２．０倍拡幅、延伸して位相差フィルムを得た。
【００６０】
なお、予熱ゾーンの温度は１５０℃に設定して、供給された樹脂フィルムを１５０℃に加熱した後、１４５℃に設定された延伸ゾーンで横一軸延伸し、直ちに表１記載の温度で冷却し、続く熱処理ゾーンで表１記載の温度で弛緩処理したのち、再冷却ゾーンで更に１００℃に冷却した。
【００６１】
得られた位相差フィルムの幅はテンタークリップ掴み部分を除いて５７０ｍｍであり、平均厚みは４８μｍであった。また、得られたレターデーション値Ｒ０及びＲ０バラツキ、位相差フィルムのＮｚ係数、分子主鎖配向角のバラツキを測定し、結果を表１に示した。
【００６２】
なお、位相差フィルムのレターデーション値Ｒ０、Ｎｚ係数及び分子主鎖配向角のバラツキの測定方法は以下の通りである。
【００６３】
＜レターデーション値Ｒ０の測定方法＞
自動複屈折測定装置（王子計測機器社製、商品名「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」）を用いて、位相差フィルムの中央４６０ｍｍ幅部分を、幅方向に１０ｍｍ間隔にレターデーションを測定し、その平均値をレターデーション値Ｒ０とした。また、測定値中の最大値及び最小値の差をＲ０バラツキとした。
【００６４】
＜Ｎｚ係数の測定方法＞
自動複屈折測定装置（王子計測機器社製、商品名「ＫＯＢＲＡ−ＷＲ」）を用いて、位相差フィルムの中央４６０ｍｍ幅部分を、幅方向に１０ｍｍ間隔に測定し、その平均値をＮｚ係数とした。
(分子主鎖配向角のバラツキの測定)
フィルムの長さ方向に直交する軸を基準軸とし、自動複屈折測定装置(王子計測器社製:商品名「ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ」)を用いて、フィルムの幅方向の中央を中心として４６０ｍｍ幅部分を、幅方向に１０ｍｍ間隔で配向角を測定し、その最大値及び最小値の差を分子主鎖配向角バラツキとする。
【００６５】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶性熱可塑性樹脂フィルムをテンターにより幅方向に一軸延伸する位相差フィルムの製造方法であって、延伸工程に続いて順次冷却工程、熱処理工程を設け、該冷却工程の温度Ｔ１（℃）及び熱処理工程の温度Ｔ２（℃）が、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
但し、Ｔｇ（℃）は非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度を示す。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製せられ、テンタークリップ把持部を除くフィルム幅方向の中央部８０％における面内レターデーションＲ０（ｎｍ）のバラツキが６ｎｍ以下であることを特徴とする位相差フィルム。
【請求項３】
Ｎｚ係数が１．３以上であることを特徴とする請求項２に記載の位相差フィルム。
【請求項４】
非晶性熱可塑性樹脂がノルボルネン系樹脂又はマレイミド系樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の位相差フィルム。
【請求項１】
非晶性熱可塑性樹脂フィルムをテンターにより幅方向に一軸延伸する位相差フィルムの製造方法であって、延伸工程に続いて順次冷却工程、熱処理工程を設け、該冷却工程の温度Ｔ１（℃）及び熱処理工程の温度Ｔ２（℃）が、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
Ｔ１≦Ｔｇ−２０・・・（１）
Ｔｇ−２０≦Ｔ２≦Ｔｇ＋３０・・・（２）
但し、Ｔｇ（℃）は非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度を示す。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製せられ、テンタークリップ把持部を除くフィルム幅方向の中央部８０％における面内レターデーションＲ０（ｎｍ）のバラツキが６ｎｍ以下であることを特徴とする位相差フィルム。
【請求項３】
Ｎｚ係数が１．３以上であることを特徴とする請求項２に記載の位相差フィルム。
【請求項４】
非晶性熱可塑性樹脂がノルボルネン系樹脂又はマレイミド系樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の位相差フィルム。
【公開番号】特開２００７−１０８８２（Ｐ２００７−１０８８２Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９００４２（Ｐ２００５−１９００４２）
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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