位相差フィルム
【課題】本発明の目的は、フィルム１枚で測定波長が短いほど位相差が小さくなる位相差フィルムを提供することにある。
【解決手段】合成高分子と長軸の長さが４００ｎｍ以下であり、長径に対する短径の比が３／４以下であって、かつ光学異方性を有する無機化合物を含有する高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムであって、該位相差フィルムは、波長λにおける位相差が下記式（１）を満たし、且つヘイズが３％以下である位相差フィルム。
Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜ １ （１）
〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７００ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
【解決手段】合成高分子と長軸の長さが４００ｎｍ以下であり、長径に対する短径の比が３／４以下であって、かつ光学異方性を有する無機化合物を含有する高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムであって、該位相差フィルムは、波長λにおける位相差が下記式（１）を満たし、且つヘイズが３％以下である位相差フィルム。
Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜ １ （１）
〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７００ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差フィルムに関する。特に本発明は、液晶表示装置、発光素子、防眩フィルム、光記録装置、偏光ビームスプリッター等の光学素子において用いられる、位相差値が測定波長４００〜７００ｎｍにおいて、短波長ほど小さい位相差フィルム、及びそれを用いてなる光学装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差フィルムは液晶表示装置のＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック方式）等に用いられ、色補償、視野角拡大等の問題を解決するために用いられている。一般に、色補償用の位相差フィルムの材料としてはポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン等が用いられ、視野角拡大用の位相差フィルム材料としては前記した材料に加えて高分子液晶、配向硬化されたディスコティック液晶等が用いられる。
【０００３】
位相差フィルムの１種である４分の１波長板は、円偏光を直線偏光に、直線偏光を円偏光に変換することが出来る。これは、液晶表示装置特に観測者側から見て裏面側の電極を反射電極とした偏光フィルム１枚板の反射型液晶表示装置や、偏光フィルムと４分の１波長板とを組み合わせたことからなる反射防止フィルム、また、コレステリック液晶等からなる右回り左回りのどちらか一方の円偏光のみを反射する反射型偏光フィルムと組み合わされて用いられる。
【０００４】
上記した偏光フィルム１枚型の反射型液晶表示装置や反射型偏光フィルムにおいて用いられる位相差フィルムは、可視光領域である測定波長４００〜７００ｎｍ好ましくは４００〜７８０ｎｍにおいて直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する作用を有する必要がある。これを位相差フィルム1枚で実現しようとすると、測定波長λ＝４００〜７００ｎｍ好ましくは４００〜７８０ｎｍにおいて位相差がλ/４（ｎｍ）となることがその位相差フィルムの理想である。
【０００５】
一般に４分の１波長板としては、上記した色補償用の位相差フィルム材料等が用いられるが、これらの材料は複屈折に波長分散を持っている。一般に高分子フィルムの複屈折は測定波長が短波長ほど大きく、長波長ほど小さくなる。そのため、高分子１枚だけで測定波長λ＝４００〜７００ｎｍにおいて、前記した理想的な４分の１波長板のように測定波長が短いほど複屈折が小さくなるものを得ることは困難であった。
【０００６】
理想的な４分の１波長板のように測定波長が短いほど複屈折が小さくなるフィルムを得るために、特許文献１には４分の１波長板と２分の１波長板を適当な角度で貼り合わせて用いるといった技術が記載されている。また、特許文献２には、1枚のポリマーフィルムを用いて４分の１波長板を達成するものとしてセルロースエステルフィルムにおいて芳香族環を少なくとも２つ有し、２つの芳香族環の立体配座を立体障害しない分子構造を有する化合物を含む技術が記載されている。しかし、セルロースエステルフィルムでは、その吸水性のために加水分解、寸法変形、配向緩和等が生じ、位相差及びその位相差波長分散を実用レベルで長期間保持することが出来ず、光学的な位相差フィルムとして耐久性に問題が挙げられる部材である。さらに、特許文献３には光学異方性材料を含有する耐傷性に優れた光学補償フィルムに関する技術が示されている。しかし、この技術は光学異方性材料を膜厚方向にハイブリッド配向をするように制御させることで、広視野角を得ることができる光学補償フィルムに関するものであり、この光学異方性材料により位相差フィルムの波長分散の制御は一切行われていない。ポリマーに対して液晶を添加する技術に関しては、液晶セルの複屈折率の温度変化に追随して、リターデーションが温度変化する温度補償効果を有する光学異方体フィルムが特許文献４，５に示されている。しかし、この系でも、位相差の温度補償効果が要点であり、液晶の添加による波長分散の制御に関する技術ではない。また、ポリマーに対して液晶を添加した場合、ポリマーのガラス転移温度の急激な減少が見られる場合があるため、添加する液晶の分量が制限される上、添加するポリマー自体のガラス転移温度が高いものから選択しなければならない場合もあり、実使用に絶えうる耐候性を有する位相差フィルムを得ようとした場合、ガラス転移温度の非常に高い（２００度以上）限られたポリマーとなる可能性が考えられる。さらに、液晶自体の価格面において、位相差フィルムの原料となるポリマーに対して液晶が一般に高価であり、液晶を用いた位相差フィルムでは、原価のほとんどが液晶の値段に対する寄与となり、１枚の位相差フィルムで得られる価格面での２枚構成の位相差フィルムに対する利点が生じない。
【０００７】
また、特許文献６には、光の波長より小さいサイズの分子配向抑制粒子が混入された低複屈折性光学樹脂材料に関する技術が示されている。この技術では、添加される分子配向抑制粒体は、分極に対して等方性を有する物質よりなる粒体、または形状に関して等方性を有する粒体であり、該分子配向抑制粒子を光学樹脂材料に添加する効果としては、複屈折の発現性を抑えることであり、光学樹脂材料の複屈折により生じる位相差の波長分散特性をコントロールする効果は一切得られていない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６８８１６号公報
【特許文献２】特開２００１−９１７４３号公報
【特許文献３】特開２００１−８９７６４号公報
【特許文献４】特開平８−２７８４１０号公報
【特許文献５】特開平８−１９００３４号公報
【特許文献６】特開２００１−２０８９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、２枚以上のポリマーフィルムを積層することにより、位相差が広い領域でλ/４またはλ/２を達成することが出来ることは知られている。しかしこの場合には、２枚以上のフィルムの角度、位相差を厳密に調整しながら積層する必要がある。これに対して、本発明者らは以前より１枚のポリマーフィルムからなるλ/４板または、λ/２板を提案している。しかし、位相差が広い波長領域でλ/４またはλ/２が達成されているフィルムで耐候性に優れて、かつリターデーション変化が生じ難い実用されているフィルムはほとんど無い。
【００１０】
本発明の目的は、１枚のポリマーフィルムを用いて、耐候性に優れ、より位相差が広い波長領域で、λ/４またはλ/２等の広帯域性を有する位相差フィルムを達成することにある（λ/４、λ/２に限定する必要はなく、３/４λ、２/５λ等でもよい）。
【００１１】
また本発明の他の目的は、広帯域性を容易に制御できる位相差フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために位相差フィルム用の高分子材料等を鋭意検討した。そして、合成高分子に対して、光の波長より小さいサイズからなる光学異方性を有する無機化合物を添加し、またその複合材料を延伸等の技術により配向させることで得られる高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムとすることで、透明性が良好で、かつ単層（１枚）で位相差が広い波長領域でλ／４板等の広帯域性に優れる位相差フィルムが得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、下記の〔１〕〜〔７〕のより達成することが出来た。
［１］ 合成高分子と、長軸の長さが４００ｎｍ以下であり長径に対する短径の比が３／４以下であって、かつ光学異方性を有する無機化合物とを含有する高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムであって、該位相差フィルムは、波長λにおける位相差が下記式（１）を満たし、且つヘイズが３％以下である位相差フィルム。
Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜ １ （１）
〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７００ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
［２］ 合成高分子１００重量部に対して、該光学異方性を有する無機化合物の含有量が、０．０１重量％以上２０重量％以下である上記の位相差フィルム。
［３］ 合成高分子が脂環式ポリオレフィンである上記の位相差フィルム。
［４］ 合成高分子がポリカーボネートである上記の位相差フィルム。
［５］ 偏光フィルムと上記［１］〜［４］の位相差フィルムからなる積層偏光フィルム。
［６］ 上記［１］〜［５］の位相差フィルムを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
［７］ 上記［１］〜［５］の位相差フィルムを用いたことを特徴とする光学装置。
【００１４】
本発明者は、鋭意研究の結果、ポリマーフィルムに添加する複合材料を探索することにより、広い波長領域においてλ/４またはλ/２等の広帯域性を有する位相差フィルムを製造することに成功した。1枚のポリマーフィルムで構成される位相差フィルムの波長分散は、ポリマーを構成するモノマーの光学異方性に起因するため、短波長もしくは長波長領域において理想とするλ/４を取りうることが出来ず色抜けを生じていた。しかし、光学異方性を有する無機化合物を、合成高分子に対して添加することにより位相差における波長分散のコントロールが可能となり、より広帯域性を有する１枚の位相差フィルムにすることが出来る。これにより、液晶表示装置において、従来２枚以上の位相差フィルムを使用していたものに対して、１枚の位相差フィルムを用いることが可能となり、１枚の位相差フィルムで２枚以上の位相差フィルムと同等の色彩表示を行うことが出来るようになった。これにより、２枚以上のポリマーフィルムを用いる際の角度の厳密な調整、貼り合せ工程が不要となった。また、液晶が有する位相差波長分散に対して、液晶が有する位相差の影響による色彩変化を低減することの出来る位相差フィルムでの波長分散をコントロールすることが可能となった。本発明の位相差フィルムは、１枚で広い波長領域でλ/４またはλ/２等の広帯域性を達成できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、短波長ほど位相差が小さい位相差フィルムを容易に得ることが可能となった。合成高分子中に存在する無機化合物の光学異方性や形状を選択することにより、位相差の波長分散特性を容易に制御しうるものである。そのような位相差波長分散性を有し且つ位相差を４分の１波長にした位相差フィルムは、偏光フィルムと組み合わされて優れた反射防止特性を有する円偏光フィルムを提供できる。また、反射型液晶表示装置、反透過反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置等に用いて画質の向上に寄与することが出来るという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、１枚の高分子配向フィルムにおいて、可視領域において波長に依存しない理想的なλ/４板およびλ/２板を得ることを探求する過程で、位相差が短波長ほど小さい１枚の高分子配向フィルムを提供することに成功し、上記目的を達成するとともに、従来に無い特性を持つ位相差フィルムを提供するに至ったものである。
【００１７】
また、以前からの検討により本発明者は１枚の高分子配向フィルムで、上記式（１）を満足する位相差フィルムを見出しているが、本発明によれば、該高分子配向フィルム中に光学異方性を有する無機化合物を含有することにより、位相差波長分散を目的値に応じて容易に制御することが可能であり、またさらに理想の位相差波長分散を見出すことができたものである。
【００１８】
本明細書における高分子配向フィルムの位相差（リターデーション）とは、位相差測定における位相差値のことを指し、光が厚さｄのフィルムを透過したときにフィルムの配向方向とそれに垂直な方向の光の進行速度（屈折率）の差に基づく位相の差をいい、配向方向とそれに垂直な方向の屈折率の差Δｎとフィルムの厚さｄとの積Δｎ・ｄで表されることは知られている。また、位相差Δｎ・ｄは高分子配向フィルムが同一であれば複屈折Δｎに比例するので、位相差の波長分散（波長依存性）は複屈折Δｎの波長分散（波長依存性）で表すことが出来る。ここで、本発明における高分子配向フィルムの配向とは、高分子鎖が主として特定の方向に並んだ状態を示す。高分子フィルムの配向は、通常フィルムの延伸等によって生じる。
【００１９】
位相差フィルムは透明性が重要であり、フィルムの光散乱性を表すヘイズ３%以下であることが必要であり、好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。ここで、ヘイズの測定は日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１０５『プラスチックの光学的特性試験方法』に準じて行われる。
【００２０】
本発明における高分子配向フィルムの配向とは、高分子鎖が主として特定の方向に並んだ状態を示す。高分子フィルムの配向は、通常フィルムの延伸等によって生じる。本発明では、高分子鎖が配向すると、フィルムに含有される光学異方性を有する無機化合物も配向する。かかる無機化合物の配向は、主として高分子の主鎖の配向方向に依存し、高分子主鎖に略平行、または略垂直に配向する場合、もしくはそれ以外の場合となる。本発明においては、該無機化合物のフィルム中での配向は、高分子の主鎖の分子骨格によって主に配向が制御され、単に合成高分子材料に添加しただけでは該無機化合物の配向方向はランダムであるが、延伸することにより高分子の主鎖と該無機化合物において相互の立体障害の影響を生じさせることができ、該無機化合物の配向方向を制御することが可能となる。
【００２１】
このように該無機化合物を用いることにより、驚くべきことに、光学異方性、特に位相差フィルムの位相差波長分散性を制御することができる光学異方性を有する無機化合物を高分子フィルムの配向とともに特定の方向に配向しており、且つ、光の波長より小さいサイズとすることで可視光領域における該無機化合物による光の散乱をなくすことができる。
【００２２】
本発明における光学異方性を有する無機化合物の定義を以下に示す。
〔光学異方性を有する無機化合物〕
光学異方性とは、朝倉書店 高分子辞典初版ｐ２１９によれば、屈折率および光学吸収などの光学量が方向依存性を有することであるが、本発明では屈折率の方向依存性が大きい材料が特に好ましい。例えば、ある方向と、この方向と直交する方向との屈折率の差が０．０１以上であるような材料が好適であり、さらに好ましくは０．０５以上、最も好ましいのは０．１０以上がよい。光学異方性を有する無機化合物に関しては、結晶性の透明性を有する化合物であり、ポリマーと混合した状態で使用し、光の波長以下の粒子径（光学散乱が起こらない粒子径、特に４００ｎｍの波長領域より小さいサイズ）において、ポリマーフィルムに分散させた状態にて使用されるのが好ましい。
【００２３】
無機化合物としては、例えば酸化金属、窒化金属、炭化金属、ハロゲン化金属、フェライト、金属水酸化物、金属塩類（金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属ケイ酸塩等）等の粉末を用いることが可能であり、とりわけ、無色透明であり、光学異方性を有する無機化合物であって、かつ無機化合物の形状が、長径に対する短径の比が少なくとも３／４以下であることが好ましい。
【００２４】
この中でも、透明性を有し、且つ光学異方性を有する無機化合物としては酸化金属の粉末が好ましく、例としてはＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＳｒＣＯ３等が主として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
無機化合物としては、天然に産出される鉱物であっても良く、粘土系鉱物の例として挙げられるカオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、アンチゴライト、クリソタイル、パイロフェライト、モンモリナイト、ヘクトライト、ナトリウム４珪素雲母、ナトリウムデオニライト、白雲母、マーガライト、タルク、バーミキュライト、金雲母、ザンソフェライト、緑泥石などがある。この中でも、ナトリウム４珪素雲母やスメクタイト族は透明性に優れるため好ましく、スメクタイト族に属するものとしては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロライト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトおよびそれらと類似の結晶構造を持つ化学合成品等が例示できる。
【００２６】
光学異方性を有する無機化合物の含有量としては、フィルムを形成している合成高分子を基準として０．０１〜３０重量％の範囲にあることが好ましく、０．０５〜２５重量％の範囲で使用されることがさらに好ましく、０．１〜２０重量％の範囲の量がもっとも好ましい。
【００２７】
光学異方性を有する無機化合物の形状としては、最大粒径として光の波長以下の粒子径サイズでないと、光学散乱が起こるために位相差フィルムとしてクロスニコルに配置された偏光板の間に挟んで使用して所望の特性を発現することが出来ない。このため、可視光である４００〜７００、好ましくは７８０ｎｍの波長領域より小さいサイズが必要となり、４００ｎｍ以下であることが好ましく、１〜４００ｎｍの範囲にあることがより好ましく、５〜４００ｎｍの範囲にあることがさらにより好ましく、５〜３５０ｎｍの範囲にあることがさらにより好ましく、５〜３００ｎｍの範囲にあることがもっとも好ましい。
【００２８】
光学異方性を有する無機化合物の形状に関しては、その粒子が光学異方性を有さなければならないため、楕円体や柱状などの形状として異方性の形状を有するものが好ましく、その程度は、その長径に対する短径の比が３／４以下であり、好ましくは２／３以下であり、１／２以下であることがより好ましい。形状に関しては、該無機化合物が合成高分子の配向に対して、規則的に配向される効果が必要になるために、球状や正多角形のような等方性を有する粒子では、高分子の配向に対する無機化合物粒子の配向規則性が制御されないため、本発明においては使用することが出来ない。
【００２９】
なお、本発明においては２種類以上の光学異方性を有する無機化合物を併用してもよい。また、フィルム中に耐熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、透明核剤、永久帯電防止剤、蛍光増白剤等のポリマー改質剤を同時に含有されていても良い。
【００３０】
〔合成高分子〕
本発明の位相差フィルムにおける合成高分子としては透明性に優れた配向フィルムを形成できるものであればよく、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリスチレンなどの芳香族ビニルポリマー類、ポリメチルメタクリレートなどのポリ（メタ）アクリル酸エステル類、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート類、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルペンテン−１、脂環式ポリオレフィン類（例えばジシクロペンタジエン系ポリオレフィンやノルボルネン系ポリオレフィンなどの環状オレフィンの開環（共）重合体、その水素添加（共）重合体、環状オレフィンと不飽和二重結合含有化合物との飽和共重合体など）、例えばトリシクロデカニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートとメチルメタクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステルとの共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、非晶質ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、並びに環状オレフィン、シクロペンタジエン、芳香族ビニル化合物のカチオン（共）重合体の水素添加重合体等の熱可塑性ポリマーを挙げることができる。この中でも、好ましい光学特性を有するものとしては、ポリカーボネート、並びに脂環式ポリオレフィン系重合体を挙げることができる。これらはブレンド高分子からなるものでも、共重合体からなるもの、また共重合体とブレンド高分子の混合体のいずれでも構わない。
【００３１】
さらに詳しく述べれば、本発明における合成高分子は、モノマーの付加重合、或いは重縮合等によって合成によって得られる合成樹脂、合成繊維、合成ゴムなどの合成高分子化合物であって、フィルムを形成できかつ高分子を配向できるものであれば基本的に用いることができる。例えば、天然物から得られるセルロース、デンプンなどの多糖や、ゼラチン、ケラチンなどのたんぱく質、或いは石綿、雲母などの鉱物由来物質、酵素、核酸などの天然高分子化合物、また天然高分子化合物からの誘導体は含まない。
【００３２】
また、合成高分子は、位相差フィルムとして加工、またフィルムとして取り扱うために、十分耐えうる機械特性を有さなければならないために、重量平均分子量は８０００〜５０００００であることが好ましく、１００００〜４０００００がさらに好ましく、１２０００〜３０００００が最も好ましい。また、合成高分子からなる位相差フィルムが、ある程度の耐環境性を有さなければならないため、合成高分子のガラス転移温度は１００℃以上３００℃以下が好ましく、１１０℃以上２８０℃以下がさらに好ましく、１２０℃以上２６０℃以下が最も好ましい。
【００３３】
合成高分子は、位相差フィルムとして用いるため、光学的に透明性に優れていることがよく、１００μｍのフィルムに加工した際に、その光学特性が全光線透過率７５％以上ヘイズ３％以下が好ましく、全光線透過率８０％以上ヘイズ２％以下がさらに好ましく、全光線透過率８５％以上ヘイズ１％以下が最も好ましい。
【００３４】
〔ポリマーフィルムの製造法〕
本発明の位相差フィルムの製造方法について説明する。位相差フィルムの製造は、無機化合物を含有する合成高分子フィルムの作成工程と、該無機化合物及び高分子フィルムを面方向に配向させる延伸工程により高分子配向フィルムを得る工程よりなる。高分子フィルムの作成方法には、既存のいずれの作成方法を用いてもよい。例えば、溶剤に溶かしキャストする溶剤キャスト法、固体状態で混練してダイなどから押し出しフィルムにする押し出し成型法、固体状態で混練した後カレンダーロールでフィルムにするカレンダー法、プレスなどでフィルムにするプレス成型法などが挙げられる。これらの中でも、特に高分子配向フィルム中に光学異方性化合物を均一に分散させるべく高分子と該化合物との均一混合が必須となるために、合成高分子と該無機化合物を溶剤または溶融状態で混合する溶剤キャスト法または押出成型法が好ましい。この中でも、膜厚精度に優れている溶剤キャスト法がさらに好ましい。
【００３５】
溶剤キャスト法における溶剤としては、合成高分子と該無機化合物とを十分溶解させ、フィルム化できるものであれば制限なしに用いることができるが、例えば高分子としてポリカーボネート類、脂環式ポリオレフィン系重合体を用いる場合には、溶媒としてはメチレンクロライド、ジオキソラン等が好適に用いられる。成膜後のフィルムの厚みに制限は無いが、フィルムのハンドリング面、コスト面から２０〜３００μｍが好ましく、さらに好ましくは３０〜２００μｍである。溶液キャスト法を用いて製造する際においては、均一混合の観点から、製膜用ドープ溶液の作成時に無機化合物を添加することが好ましい。
【００３６】
上記光学異方性化合物を分散した高分子配向フィルムは、ついで延伸等により高分子主鎖および該無機化合物を配向させ、高分子配向フィルムを得る。かかる延伸方法は、公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、テンター延伸法、ロール間圧縮延伸法などの方法が例示される。厚み方向の屈折率の制御性及びフィルム面内リターデーションの均一性等の点で、ロール間延伸法または、テンター延伸法により１軸延伸する方法がのぞましい。
【００３７】
上記高分子配向フィルムからなる本発明の位相差フィルムの厚さとしては、１０〜２００μmである。
かかるフィルムの中には、延伸性を向上させる目的で、公知の可塑剤であるジメチルフタレート、ジブチルフタレート等のフタル酸エステル、トリブチルフォスフェート等のリン酸エステル、脂肪族２塩基エステル、グリセリン誘導体、グリコール誘導体等を含有しても良く、またこれらに限定するものではない。先述のフィルム製膜時に用いた有機溶剤をフィルム中に残留させ、延伸しても良い。このフィルム中の残留有機溶剤の含有量としては、ポリマー固形分対比１〜２０重量％であることが好ましい。
【００３８】
〔位相差フィルム、円偏光フィルム、楕円偏光フィルム、及びそれらを用いた液晶表示素子、または光学装置〕
本発明の位相差フィルムは、４００〜７００ｎｍの全波長領域において上記式（１）を満たすものであるが、特に代表的なものとして、λ１が４５０ｎｍ、λ２が６５０ｎｍを選択した場合上記式（１）を満たす。特に１枚の高分子配向フィルムをもって波長依存性が少ない良好な４分の１波長板（λ／４板）あるいは２分の１波長板（λ／２板）を構成することができるものであるが、λ／４板として用いるためには １００ｎｍ≦Ｒ（５５０） ≦ １８０ｎｍであること、λ／２板として用いるためには ２２０ｎｍ≦Ｒ（５５０） ≦ ３３０ｎｍであることが好ましい。ここでＲ（５５０）とは、波長５５０ｎｍにおけるリターデーションの値である。これは、位相差フィルムの各波長での位相差値を測定した場合、Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜１〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７８０ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕の式を満たすことを示す。特に、可視光領域において視感度の最も強い緑色を示す５５０（ｎｍ）の波長を基準値として、青色を示す波長４５０（ｎｍ）の位相差値との比較で記載すると、本発明の位相差フィルムは、１枚で広帯域λ／４板として用いることができるためには、位相差波長分散が０．６０＜Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＜０．９７であり、より好ましくは０．６５＜Ｒ（４５０） ／Ｒ（５５０）＜０．９２、さらに好ましくは０．７０＜Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＜０．８７の範囲内である。
【００３９】
このような４分の１波長板は、液晶を用いた表示素子、例えば、偏光フィルム１枚だけを使用し裏面電極を反射電極と兼ねた構成である反射型液晶表示装置に用いることにより、画質に優れた反射型表示装置を得ることが可能である。また、ゲストホスト型の液晶層の観測者に対して裏面側にこの位相差フィルムを用いることも可能である。これらの場合、位相差フィルムの役割は、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に可視光領域において変換することであるが、本発明の位相差フィルムはこのような目的を満足させることができる。
【００４０】
こうして、本発明の好適な態様の１つとして、偏光フィルム、λ／４板、及び透明電極を有する２枚の基板間に液晶層を含む液晶セルをこの順で具備する反射型液晶表示装置であって、かかるλ／４板として、位相差が下記式（１’）
Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＜１ （１’）
〔式中、Ｒ（４５０）及びＲ（５５０）はそれぞれ波長４５０ｎｍ及び５５０ｎｍにおける高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
を満たし、かつＲ（５５０）が１００〜１８０ｎｍである本発明の位相差フィルムを用いた反射型液晶表示装置を提供することができる。
【００４１】
また、左右どちらか一方の円偏光のみを反射するコレステリック液晶等から構成される反射型偏光フィルムの円偏光を直線偏光に変換する素子としても、同様に使用することが出来る。
【００４２】
また、本発明の位相差フィルムは、粘着層あるいは接着層を介して偏光フィルムと貼り合わせて円偏光フィルムまたは楕円偏光フィルムなどの積層偏光フィルムとしたり、また、位相差フィルム上に何らかの材料をコーティングして湿熱耐久性を向上させたり、耐溶剤性を改良したりしても良い。
【００４３】
本発明の位相差フィルムは、波長が短いほど複屈折が小さい理想的なλ／４板やλ／２板を１枚の高分子配向フィルムから構成できるようにするために特に開発されたものであるが、波長が短いほど複屈折が小さい高分子配向フィルムが新規に提供されるので、本発明の位相差フィルムどうしを２枚以上積層して、あるいは本発明の位相差フィルムと他の光学フィルム（透明フィルム、透明導電性フィルム、位相差フィルム、偏光フィルム、光学補償板等）とを積層することにより、例えばより広範囲の波長域で理想的なλ／４板やλ／２板を製作するなどより幅広く各種の用途に適合した位相差フィルムあるいは光学フィルムを得ることができるものである。
【００４４】
Ｋ値は位相差フィルムの３次元的な屈折率異方性の指標であるが、Ｒ値、膜厚によっても変化し、さらに用途によっても最適な値は異なる。ここでは、Ｋ値の代わりに別の３次元屈折率異方性の指標であるＮｚ ＝（ｎｘ −ｎｚ ）／（ｎｘ −ｎｙ ）で好ましい範囲を記述すると、λ／４板やλ／２板のような１軸延伸加工等の単一配向を行った位相差フィルムであれば、 ０．３〜１．５の間であることが好ましい。特にＮｚ ＝０．５のとき、位相差フィルムに入射する角度が正面入射から変化してもほとんど位相差が変化しない。このとき、Ｋ値としては、−１００〜１００であることが好ましい。このＮｚ の３次元屈折率ｎｘ 、ｎｙ 、ｎｚ は前記Ｋ値の計算で使用したものを使うものとする。一方、本発明の位相差フィルムを作成する際において、逐次２軸延伸、同時２軸延伸などの延伸加工を行い、Ｎｚの値をコントロールしたものを作成することも可能であり、そのときでは、Ｒ値はλ／４板やλ／２板に必要な位相差を有するが、Ｎｚに関しては１．５〜１０の値、または０．１〜０．３の間の値を有することも可能である。
【００４５】
また、このような位相差フィルムを液晶表示装置特に偏光フィルム１枚型反射型液晶表示装置に用いることにより、画質に優れた表示装置を得ることが出来る。この反射型液晶表示装置とは、偏光フィルム、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層（液晶セル）、散乱反射電極付基板の順に構成されているもの、偏光フィルム、散乱板、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層、鏡面反射電極付基板の順に構成されているもの、偏光フィルム、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層、透明電極付基板、反射層の順に構成されているもの等である。さらに、該４分の１波長板は透過型と反射型の両方を兼ね備えた液晶表示装置における位相差フィルムとしても使用し得る。該液晶表示装置の構成としては例えば、偏光フィルム、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層、反射透過兼用電極付基板、位相差フィルム、偏光フィルム、バックライトシステム等である。さらに、例えばコレステリック液晶よりなる左右どちらかの円偏光のみ反射する反射型偏光フィルムにおいて、円偏光を直線偏光に変換する素子として使用すれば、広帯域で良好な直線偏光が得られる。
【００４６】
さらにまた、本発明の位相差フィルムは、光記録装置の光ヘッドにおいて用いられる４分の１波長板としても用いることができる。特に、かかる位相差フィルムは、多波長に対して４分の１波長との位相差を与えることができるので、複数のレーザー光源を使う光ヘッドにおいて、位相差板の数を減らすことに寄与することができる。
【００４７】
また、液晶プロジェクター等に於ける光学部材として、例えば、４分の１、２分の１波長板等として偏光変換素子や偏光ビームスプリッター等に本発明の位相差フィルムを用いても良い。
【００４８】
また、発光素子である有機または無機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層の裏側に金属電極を用いているが、この金属電極は光を反射するので、外光存在下ではコントラストが低下する等、著しく視認性が低下する。これを防ぐために、本発明の位相差フィルムと偏光フィルムを組み合わせて円偏光フィルムとし、これを反射防止フィルムとして用いてもよい。この円偏光フィルムは、可視光の広い波長範囲で位相差を４分の１波長とすることが可能な本発明の位相差フィルムを用いているので、広帯域の波長において反射を防止できるため、反射光に着色が少なく視認性に優れた素子を提供することが出来る。また、タッチパネルとして用いても良く、ＣＲＴ、ＰＤＰに用いても良い。
【００４９】
さらに、本発明の位相差フィルムを、透過型液晶表示装置の色調改善や視野角拡大等の画質向上フィルムとして用いることが出来る。液晶表示装置としては例えば、ツイストネマチックモード、垂直配向モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）配向モード、インプレインスイッチングモード等を挙げることが出来る。
【００５０】
本発明の位相差フィルムを他の位相差フィルムや視野角拡大フィルムのような光学補償フィルムと同時に使用しても良い（例えば、ディスコティック液晶や高分子液晶層をフィルムの膜厚方向に配向させた視野角拡大フィルムなど、）。さらに、液晶表示装置として、強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いたものに、本発明の位相差フィルムを使用しても良い。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、本明細書中に記載の材料特性値等は以下の評価法によって得られたものである。
【００５２】
（１）Ｒ値の測定
複屈折Δｎと膜厚ｄの積である位相差Ｒ値は、分光エリプソメータである日本分光（株）製の商品名『ＪＡＳＣＯ Ｍ−１５０ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ』により測定されたものである。Ｒ値は入射光線とフィルムの表面が垂直する状態で測定しており、Ｒ＝Δｎ・ｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄである。Ｒ値の単位は、ｎｍである。ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、ここでは以下のように定義される。
ｎｘ：フィルム面内における主延伸方向の屈折率
ｎｙ：フィルム面内における主延伸方向に直交する方位の屈折率
ｎｚ：フィルム表面の法線方向の屈折率
（主延伸方向とは１軸延伸の場合には延伸方向、２軸延伸の場合には配向度が上がるように延伸した方向を意味しており、化学構造的には高分子主鎖の配向方向を指す。）
【００５３】
（２）全光線透過率及びヘイズの測定
日本工業規格ＪＩＳ Ｋ ７１０５『プラスチックに光学的特性試験方法』に準じて、積分球式光線透過率測定装置により測定した。評価装置としては、日本電色工業（株）製の色差・濁度測定器：商品名『ＣＨＤ−３００Ａ』を用いた。
【００５４】
（３）フィルム膜厚測定
アンリツ社製の電子マイクロで測定した。
【００５５】
[実施例１]
合成高分子としてポリプラスチック（株）脂環式ポリオレフィン樹脂（商品名ＴＯＰＡＳ５０１３、ガラス転移温度１３４℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、針状結晶である炭酸ストロンチウム（ＩＤＷ‘０４ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ, ｐｐ.６４３に記載の方法に基づいて作成した）ＳｒＣＯ３、長さ（長径）２００ｎｍ、幅（短径）２０ｎｍ、粒子の短径／長径＝２０／２００＝１／１０（≦３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．５２３０、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．６６６２、ｎｙ＝１．６６８０）を用い、それぞれ８５：１５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１２９℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、７６μｍの位相差フィルムを得た。
【００５６】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が小さくなることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝０．８７であり、全光線透過率９１％、ヘイズ０．３％であった。
【００５７】
[実施例２]
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、針状結晶である炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３、長さ２００ｎｍ、幅２０ｎｍ、粒子の短径／長径＝２０／２００＝１／１０（≦３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．５２３０、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．６６６２、ｎｙ＝１．６６８０）を用い、それぞれ８５：１５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８０μｍの位相差フィルムを得た。
【００５８】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が小さくなることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝０．８５であり、全光線透過率９０％、ヘイズ０．６％であった。
【００５９】
［比較例１］
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）のみ用いて、塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８１μｍの位相差フィルムを得た。
【００６０】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が大きくなり、且つ延伸方向が面内の屈折率がもっとも大きくなり、屈折率異方性は正であることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝１．０５であり、全光線透過率９１％、ヘイズ０．２％であった。
【００６１】
[比較例２]
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、球状粒子であるシリカ（日本アエロジル（株）「アエロジルＯＸ５０」、ＳｉＯ２、長径４０ｎｍ、短径３２ｎｍ、粒子の短径／長径＝４／５（＞３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．４７、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．４９０、ｎｙ＝１．４９２）を用い、それぞれ８５：１５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８３μｍの位相差フィルムを得た。
【００６２】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が大きくなることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝１．０４であり、全光線透過率９０％、ヘイズ０．６％であった。
【００６３】
[比較例３]
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、球状粒子であるシリカ（積水化学工業（株）「ミクロパールＳＩ」、ＳｉＯ２、径５００ｎｍ、粒子の短径／長径＝１（＞３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．４９３、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．４９０、ｎｙ＝１．４９２）を用い、それぞれ９５：５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８３μｍの位相差フィルムを得た。
【００６４】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が大きくなることを確認し、広帯域の波長においてλ／４の特性を有さなかった。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝１．０４であり、全光線透過率７３％、ヘイズ８．６％であった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の位相差フィルムは、液晶などを用いた表示素子、例えば、反射型液晶表示装置、反透過反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置等に用いてと組み合わせて画質の向上に寄与することが出来る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差フィルムに関する。特に本発明は、液晶表示装置、発光素子、防眩フィルム、光記録装置、偏光ビームスプリッター等の光学素子において用いられる、位相差値が測定波長４００〜７００ｎｍにおいて、短波長ほど小さい位相差フィルム、及びそれを用いてなる光学装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差フィルムは液晶表示装置のＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック方式）等に用いられ、色補償、視野角拡大等の問題を解決するために用いられている。一般に、色補償用の位相差フィルムの材料としてはポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン等が用いられ、視野角拡大用の位相差フィルム材料としては前記した材料に加えて高分子液晶、配向硬化されたディスコティック液晶等が用いられる。
【０００３】
位相差フィルムの１種である４分の１波長板は、円偏光を直線偏光に、直線偏光を円偏光に変換することが出来る。これは、液晶表示装置特に観測者側から見て裏面側の電極を反射電極とした偏光フィルム１枚板の反射型液晶表示装置や、偏光フィルムと４分の１波長板とを組み合わせたことからなる反射防止フィルム、また、コレステリック液晶等からなる右回り左回りのどちらか一方の円偏光のみを反射する反射型偏光フィルムと組み合わされて用いられる。
【０００４】
上記した偏光フィルム１枚型の反射型液晶表示装置や反射型偏光フィルムにおいて用いられる位相差フィルムは、可視光領域である測定波長４００〜７００ｎｍ好ましくは４００〜７８０ｎｍにおいて直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する作用を有する必要がある。これを位相差フィルム1枚で実現しようとすると、測定波長λ＝４００〜７００ｎｍ好ましくは４００〜７８０ｎｍにおいて位相差がλ/４（ｎｍ）となることがその位相差フィルムの理想である。
【０００５】
一般に４分の１波長板としては、上記した色補償用の位相差フィルム材料等が用いられるが、これらの材料は複屈折に波長分散を持っている。一般に高分子フィルムの複屈折は測定波長が短波長ほど大きく、長波長ほど小さくなる。そのため、高分子１枚だけで測定波長λ＝４００〜７００ｎｍにおいて、前記した理想的な４分の１波長板のように測定波長が短いほど複屈折が小さくなるものを得ることは困難であった。
【０００６】
理想的な４分の１波長板のように測定波長が短いほど複屈折が小さくなるフィルムを得るために、特許文献１には４分の１波長板と２分の１波長板を適当な角度で貼り合わせて用いるといった技術が記載されている。また、特許文献２には、1枚のポリマーフィルムを用いて４分の１波長板を達成するものとしてセルロースエステルフィルムにおいて芳香族環を少なくとも２つ有し、２つの芳香族環の立体配座を立体障害しない分子構造を有する化合物を含む技術が記載されている。しかし、セルロースエステルフィルムでは、その吸水性のために加水分解、寸法変形、配向緩和等が生じ、位相差及びその位相差波長分散を実用レベルで長期間保持することが出来ず、光学的な位相差フィルムとして耐久性に問題が挙げられる部材である。さらに、特許文献３には光学異方性材料を含有する耐傷性に優れた光学補償フィルムに関する技術が示されている。しかし、この技術は光学異方性材料を膜厚方向にハイブリッド配向をするように制御させることで、広視野角を得ることができる光学補償フィルムに関するものであり、この光学異方性材料により位相差フィルムの波長分散の制御は一切行われていない。ポリマーに対して液晶を添加する技術に関しては、液晶セルの複屈折率の温度変化に追随して、リターデーションが温度変化する温度補償効果を有する光学異方体フィルムが特許文献４，５に示されている。しかし、この系でも、位相差の温度補償効果が要点であり、液晶の添加による波長分散の制御に関する技術ではない。また、ポリマーに対して液晶を添加した場合、ポリマーのガラス転移温度の急激な減少が見られる場合があるため、添加する液晶の分量が制限される上、添加するポリマー自体のガラス転移温度が高いものから選択しなければならない場合もあり、実使用に絶えうる耐候性を有する位相差フィルムを得ようとした場合、ガラス転移温度の非常に高い（２００度以上）限られたポリマーとなる可能性が考えられる。さらに、液晶自体の価格面において、位相差フィルムの原料となるポリマーに対して液晶が一般に高価であり、液晶を用いた位相差フィルムでは、原価のほとんどが液晶の値段に対する寄与となり、１枚の位相差フィルムで得られる価格面での２枚構成の位相差フィルムに対する利点が生じない。
【０００７】
また、特許文献６には、光の波長より小さいサイズの分子配向抑制粒子が混入された低複屈折性光学樹脂材料に関する技術が示されている。この技術では、添加される分子配向抑制粒体は、分極に対して等方性を有する物質よりなる粒体、または形状に関して等方性を有する粒体であり、該分子配向抑制粒子を光学樹脂材料に添加する効果としては、複屈折の発現性を抑えることであり、光学樹脂材料の複屈折により生じる位相差の波長分散特性をコントロールする効果は一切得られていない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６８８１６号公報
【特許文献２】特開２００１−９１７４３号公報
【特許文献３】特開２００１−８９７６４号公報
【特許文献４】特開平８−２７８４１０号公報
【特許文献５】特開平８−１９００３４号公報
【特許文献６】特開２００１−２０８９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、２枚以上のポリマーフィルムを積層することにより、位相差が広い領域でλ/４またはλ/２を達成することが出来ることは知られている。しかしこの場合には、２枚以上のフィルムの角度、位相差を厳密に調整しながら積層する必要がある。これに対して、本発明者らは以前より１枚のポリマーフィルムからなるλ/４板または、λ/２板を提案している。しかし、位相差が広い波長領域でλ/４またはλ/２が達成されているフィルムで耐候性に優れて、かつリターデーション変化が生じ難い実用されているフィルムはほとんど無い。
【００１０】
本発明の目的は、１枚のポリマーフィルムを用いて、耐候性に優れ、より位相差が広い波長領域で、λ/４またはλ/２等の広帯域性を有する位相差フィルムを達成することにある（λ/４、λ/２に限定する必要はなく、３/４λ、２/５λ等でもよい）。
【００１１】
また本発明の他の目的は、広帯域性を容易に制御できる位相差フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために位相差フィルム用の高分子材料等を鋭意検討した。そして、合成高分子に対して、光の波長より小さいサイズからなる光学異方性を有する無機化合物を添加し、またその複合材料を延伸等の技術により配向させることで得られる高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムとすることで、透明性が良好で、かつ単層（１枚）で位相差が広い波長領域でλ／４板等の広帯域性に優れる位相差フィルムが得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、下記の〔１〕〜〔７〕のより達成することが出来た。
［１］ 合成高分子と、長軸の長さが４００ｎｍ以下であり長径に対する短径の比が３／４以下であって、かつ光学異方性を有する無機化合物とを含有する高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムであって、該位相差フィルムは、波長λにおける位相差が下記式（１）を満たし、且つヘイズが３％以下である位相差フィルム。
Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜ １ （１）
〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７００ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
［２］ 合成高分子１００重量部に対して、該光学異方性を有する無機化合物の含有量が、０．０１重量％以上２０重量％以下である上記の位相差フィルム。
［３］ 合成高分子が脂環式ポリオレフィンである上記の位相差フィルム。
［４］ 合成高分子がポリカーボネートである上記の位相差フィルム。
［５］ 偏光フィルムと上記［１］〜［４］の位相差フィルムからなる積層偏光フィルム。
［６］ 上記［１］〜［５］の位相差フィルムを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
［７］ 上記［１］〜［５］の位相差フィルムを用いたことを特徴とする光学装置。
【００１４】
本発明者は、鋭意研究の結果、ポリマーフィルムに添加する複合材料を探索することにより、広い波長領域においてλ/４またはλ/２等の広帯域性を有する位相差フィルムを製造することに成功した。1枚のポリマーフィルムで構成される位相差フィルムの波長分散は、ポリマーを構成するモノマーの光学異方性に起因するため、短波長もしくは長波長領域において理想とするλ/４を取りうることが出来ず色抜けを生じていた。しかし、光学異方性を有する無機化合物を、合成高分子に対して添加することにより位相差における波長分散のコントロールが可能となり、より広帯域性を有する１枚の位相差フィルムにすることが出来る。これにより、液晶表示装置において、従来２枚以上の位相差フィルムを使用していたものに対して、１枚の位相差フィルムを用いることが可能となり、１枚の位相差フィルムで２枚以上の位相差フィルムと同等の色彩表示を行うことが出来るようになった。これにより、２枚以上のポリマーフィルムを用いる際の角度の厳密な調整、貼り合せ工程が不要となった。また、液晶が有する位相差波長分散に対して、液晶が有する位相差の影響による色彩変化を低減することの出来る位相差フィルムでの波長分散をコントロールすることが可能となった。本発明の位相差フィルムは、１枚で広い波長領域でλ/４またはλ/２等の広帯域性を達成できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、短波長ほど位相差が小さい位相差フィルムを容易に得ることが可能となった。合成高分子中に存在する無機化合物の光学異方性や形状を選択することにより、位相差の波長分散特性を容易に制御しうるものである。そのような位相差波長分散性を有し且つ位相差を４分の１波長にした位相差フィルムは、偏光フィルムと組み合わされて優れた反射防止特性を有する円偏光フィルムを提供できる。また、反射型液晶表示装置、反透過反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置等に用いて画質の向上に寄与することが出来るという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、１枚の高分子配向フィルムにおいて、可視領域において波長に依存しない理想的なλ/４板およびλ/２板を得ることを探求する過程で、位相差が短波長ほど小さい１枚の高分子配向フィルムを提供することに成功し、上記目的を達成するとともに、従来に無い特性を持つ位相差フィルムを提供するに至ったものである。
【００１７】
また、以前からの検討により本発明者は１枚の高分子配向フィルムで、上記式（１）を満足する位相差フィルムを見出しているが、本発明によれば、該高分子配向フィルム中に光学異方性を有する無機化合物を含有することにより、位相差波長分散を目的値に応じて容易に制御することが可能であり、またさらに理想の位相差波長分散を見出すことができたものである。
【００１８】
本明細書における高分子配向フィルムの位相差（リターデーション）とは、位相差測定における位相差値のことを指し、光が厚さｄのフィルムを透過したときにフィルムの配向方向とそれに垂直な方向の光の進行速度（屈折率）の差に基づく位相の差をいい、配向方向とそれに垂直な方向の屈折率の差Δｎとフィルムの厚さｄとの積Δｎ・ｄで表されることは知られている。また、位相差Δｎ・ｄは高分子配向フィルムが同一であれば複屈折Δｎに比例するので、位相差の波長分散（波長依存性）は複屈折Δｎの波長分散（波長依存性）で表すことが出来る。ここで、本発明における高分子配向フィルムの配向とは、高分子鎖が主として特定の方向に並んだ状態を示す。高分子フィルムの配向は、通常フィルムの延伸等によって生じる。
【００１９】
位相差フィルムは透明性が重要であり、フィルムの光散乱性を表すヘイズ３%以下であることが必要であり、好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。ここで、ヘイズの測定は日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１０５『プラスチックの光学的特性試験方法』に準じて行われる。
【００２０】
本発明における高分子配向フィルムの配向とは、高分子鎖が主として特定の方向に並んだ状態を示す。高分子フィルムの配向は、通常フィルムの延伸等によって生じる。本発明では、高分子鎖が配向すると、フィルムに含有される光学異方性を有する無機化合物も配向する。かかる無機化合物の配向は、主として高分子の主鎖の配向方向に依存し、高分子主鎖に略平行、または略垂直に配向する場合、もしくはそれ以外の場合となる。本発明においては、該無機化合物のフィルム中での配向は、高分子の主鎖の分子骨格によって主に配向が制御され、単に合成高分子材料に添加しただけでは該無機化合物の配向方向はランダムであるが、延伸することにより高分子の主鎖と該無機化合物において相互の立体障害の影響を生じさせることができ、該無機化合物の配向方向を制御することが可能となる。
【００２１】
このように該無機化合物を用いることにより、驚くべきことに、光学異方性、特に位相差フィルムの位相差波長分散性を制御することができる光学異方性を有する無機化合物を高分子フィルムの配向とともに特定の方向に配向しており、且つ、光の波長より小さいサイズとすることで可視光領域における該無機化合物による光の散乱をなくすことができる。
【００２２】
本発明における光学異方性を有する無機化合物の定義を以下に示す。
〔光学異方性を有する無機化合物〕
光学異方性とは、朝倉書店 高分子辞典初版ｐ２１９によれば、屈折率および光学吸収などの光学量が方向依存性を有することであるが、本発明では屈折率の方向依存性が大きい材料が特に好ましい。例えば、ある方向と、この方向と直交する方向との屈折率の差が０．０１以上であるような材料が好適であり、さらに好ましくは０．０５以上、最も好ましいのは０．１０以上がよい。光学異方性を有する無機化合物に関しては、結晶性の透明性を有する化合物であり、ポリマーと混合した状態で使用し、光の波長以下の粒子径（光学散乱が起こらない粒子径、特に４００ｎｍの波長領域より小さいサイズ）において、ポリマーフィルムに分散させた状態にて使用されるのが好ましい。
【００２３】
無機化合物としては、例えば酸化金属、窒化金属、炭化金属、ハロゲン化金属、フェライト、金属水酸化物、金属塩類（金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属ケイ酸塩等）等の粉末を用いることが可能であり、とりわけ、無色透明であり、光学異方性を有する無機化合物であって、かつ無機化合物の形状が、長径に対する短径の比が少なくとも３／４以下であることが好ましい。
【００２４】
この中でも、透明性を有し、且つ光学異方性を有する無機化合物としては酸化金属の粉末が好ましく、例としてはＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＳｒＣＯ３等が主として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
無機化合物としては、天然に産出される鉱物であっても良く、粘土系鉱物の例として挙げられるカオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、アンチゴライト、クリソタイル、パイロフェライト、モンモリナイト、ヘクトライト、ナトリウム４珪素雲母、ナトリウムデオニライト、白雲母、マーガライト、タルク、バーミキュライト、金雲母、ザンソフェライト、緑泥石などがある。この中でも、ナトリウム４珪素雲母やスメクタイト族は透明性に優れるため好ましく、スメクタイト族に属するものとしては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロライト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトおよびそれらと類似の結晶構造を持つ化学合成品等が例示できる。
【００２６】
光学異方性を有する無機化合物の含有量としては、フィルムを形成している合成高分子を基準として０．０１〜３０重量％の範囲にあることが好ましく、０．０５〜２５重量％の範囲で使用されることがさらに好ましく、０．１〜２０重量％の範囲の量がもっとも好ましい。
【００２７】
光学異方性を有する無機化合物の形状としては、最大粒径として光の波長以下の粒子径サイズでないと、光学散乱が起こるために位相差フィルムとしてクロスニコルに配置された偏光板の間に挟んで使用して所望の特性を発現することが出来ない。このため、可視光である４００〜７００、好ましくは７８０ｎｍの波長領域より小さいサイズが必要となり、４００ｎｍ以下であることが好ましく、１〜４００ｎｍの範囲にあることがより好ましく、５〜４００ｎｍの範囲にあることがさらにより好ましく、５〜３５０ｎｍの範囲にあることがさらにより好ましく、５〜３００ｎｍの範囲にあることがもっとも好ましい。
【００２８】
光学異方性を有する無機化合物の形状に関しては、その粒子が光学異方性を有さなければならないため、楕円体や柱状などの形状として異方性の形状を有するものが好ましく、その程度は、その長径に対する短径の比が３／４以下であり、好ましくは２／３以下であり、１／２以下であることがより好ましい。形状に関しては、該無機化合物が合成高分子の配向に対して、規則的に配向される効果が必要になるために、球状や正多角形のような等方性を有する粒子では、高分子の配向に対する無機化合物粒子の配向規則性が制御されないため、本発明においては使用することが出来ない。
【００２９】
なお、本発明においては２種類以上の光学異方性を有する無機化合物を併用してもよい。また、フィルム中に耐熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、透明核剤、永久帯電防止剤、蛍光増白剤等のポリマー改質剤を同時に含有されていても良い。
【００３０】
〔合成高分子〕
本発明の位相差フィルムにおける合成高分子としては透明性に優れた配向フィルムを形成できるものであればよく、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリスチレンなどの芳香族ビニルポリマー類、ポリメチルメタクリレートなどのポリ（メタ）アクリル酸エステル類、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート類、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルペンテン−１、脂環式ポリオレフィン類（例えばジシクロペンタジエン系ポリオレフィンやノルボルネン系ポリオレフィンなどの環状オレフィンの開環（共）重合体、その水素添加（共）重合体、環状オレフィンと不飽和二重結合含有化合物との飽和共重合体など）、例えばトリシクロデカニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートとメチルメタクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステルとの共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、非晶質ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、並びに環状オレフィン、シクロペンタジエン、芳香族ビニル化合物のカチオン（共）重合体の水素添加重合体等の熱可塑性ポリマーを挙げることができる。この中でも、好ましい光学特性を有するものとしては、ポリカーボネート、並びに脂環式ポリオレフィン系重合体を挙げることができる。これらはブレンド高分子からなるものでも、共重合体からなるもの、また共重合体とブレンド高分子の混合体のいずれでも構わない。
【００３１】
さらに詳しく述べれば、本発明における合成高分子は、モノマーの付加重合、或いは重縮合等によって合成によって得られる合成樹脂、合成繊維、合成ゴムなどの合成高分子化合物であって、フィルムを形成できかつ高分子を配向できるものであれば基本的に用いることができる。例えば、天然物から得られるセルロース、デンプンなどの多糖や、ゼラチン、ケラチンなどのたんぱく質、或いは石綿、雲母などの鉱物由来物質、酵素、核酸などの天然高分子化合物、また天然高分子化合物からの誘導体は含まない。
【００３２】
また、合成高分子は、位相差フィルムとして加工、またフィルムとして取り扱うために、十分耐えうる機械特性を有さなければならないために、重量平均分子量は８０００〜５０００００であることが好ましく、１００００〜４０００００がさらに好ましく、１２０００〜３０００００が最も好ましい。また、合成高分子からなる位相差フィルムが、ある程度の耐環境性を有さなければならないため、合成高分子のガラス転移温度は１００℃以上３００℃以下が好ましく、１１０℃以上２８０℃以下がさらに好ましく、１２０℃以上２６０℃以下が最も好ましい。
【００３３】
合成高分子は、位相差フィルムとして用いるため、光学的に透明性に優れていることがよく、１００μｍのフィルムに加工した際に、その光学特性が全光線透過率７５％以上ヘイズ３％以下が好ましく、全光線透過率８０％以上ヘイズ２％以下がさらに好ましく、全光線透過率８５％以上ヘイズ１％以下が最も好ましい。
【００３４】
〔ポリマーフィルムの製造法〕
本発明の位相差フィルムの製造方法について説明する。位相差フィルムの製造は、無機化合物を含有する合成高分子フィルムの作成工程と、該無機化合物及び高分子フィルムを面方向に配向させる延伸工程により高分子配向フィルムを得る工程よりなる。高分子フィルムの作成方法には、既存のいずれの作成方法を用いてもよい。例えば、溶剤に溶かしキャストする溶剤キャスト法、固体状態で混練してダイなどから押し出しフィルムにする押し出し成型法、固体状態で混練した後カレンダーロールでフィルムにするカレンダー法、プレスなどでフィルムにするプレス成型法などが挙げられる。これらの中でも、特に高分子配向フィルム中に光学異方性化合物を均一に分散させるべく高分子と該化合物との均一混合が必須となるために、合成高分子と該無機化合物を溶剤または溶融状態で混合する溶剤キャスト法または押出成型法が好ましい。この中でも、膜厚精度に優れている溶剤キャスト法がさらに好ましい。
【００３５】
溶剤キャスト法における溶剤としては、合成高分子と該無機化合物とを十分溶解させ、フィルム化できるものであれば制限なしに用いることができるが、例えば高分子としてポリカーボネート類、脂環式ポリオレフィン系重合体を用いる場合には、溶媒としてはメチレンクロライド、ジオキソラン等が好適に用いられる。成膜後のフィルムの厚みに制限は無いが、フィルムのハンドリング面、コスト面から２０〜３００μｍが好ましく、さらに好ましくは３０〜２００μｍである。溶液キャスト法を用いて製造する際においては、均一混合の観点から、製膜用ドープ溶液の作成時に無機化合物を添加することが好ましい。
【００３６】
上記光学異方性化合物を分散した高分子配向フィルムは、ついで延伸等により高分子主鎖および該無機化合物を配向させ、高分子配向フィルムを得る。かかる延伸方法は、公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、テンター延伸法、ロール間圧縮延伸法などの方法が例示される。厚み方向の屈折率の制御性及びフィルム面内リターデーションの均一性等の点で、ロール間延伸法または、テンター延伸法により１軸延伸する方法がのぞましい。
【００３７】
上記高分子配向フィルムからなる本発明の位相差フィルムの厚さとしては、１０〜２００μmである。
かかるフィルムの中には、延伸性を向上させる目的で、公知の可塑剤であるジメチルフタレート、ジブチルフタレート等のフタル酸エステル、トリブチルフォスフェート等のリン酸エステル、脂肪族２塩基エステル、グリセリン誘導体、グリコール誘導体等を含有しても良く、またこれらに限定するものではない。先述のフィルム製膜時に用いた有機溶剤をフィルム中に残留させ、延伸しても良い。このフィルム中の残留有機溶剤の含有量としては、ポリマー固形分対比１〜２０重量％であることが好ましい。
【００３８】
〔位相差フィルム、円偏光フィルム、楕円偏光フィルム、及びそれらを用いた液晶表示素子、または光学装置〕
本発明の位相差フィルムは、４００〜７００ｎｍの全波長領域において上記式（１）を満たすものであるが、特に代表的なものとして、λ１が４５０ｎｍ、λ２が６５０ｎｍを選択した場合上記式（１）を満たす。特に１枚の高分子配向フィルムをもって波長依存性が少ない良好な４分の１波長板（λ／４板）あるいは２分の１波長板（λ／２板）を構成することができるものであるが、λ／４板として用いるためには １００ｎｍ≦Ｒ（５５０） ≦ １８０ｎｍであること、λ／２板として用いるためには ２２０ｎｍ≦Ｒ（５５０） ≦ ３３０ｎｍであることが好ましい。ここでＲ（５５０）とは、波長５５０ｎｍにおけるリターデーションの値である。これは、位相差フィルムの各波長での位相差値を測定した場合、Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜１〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７８０ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕の式を満たすことを示す。特に、可視光領域において視感度の最も強い緑色を示す５５０（ｎｍ）の波長を基準値として、青色を示す波長４５０（ｎｍ）の位相差値との比較で記載すると、本発明の位相差フィルムは、１枚で広帯域λ／４板として用いることができるためには、位相差波長分散が０．６０＜Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＜０．９７であり、より好ましくは０．６５＜Ｒ（４５０） ／Ｒ（５５０）＜０．９２、さらに好ましくは０．７０＜Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＜０．８７の範囲内である。
【００３９】
このような４分の１波長板は、液晶を用いた表示素子、例えば、偏光フィルム１枚だけを使用し裏面電極を反射電極と兼ねた構成である反射型液晶表示装置に用いることにより、画質に優れた反射型表示装置を得ることが可能である。また、ゲストホスト型の液晶層の観測者に対して裏面側にこの位相差フィルムを用いることも可能である。これらの場合、位相差フィルムの役割は、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に可視光領域において変換することであるが、本発明の位相差フィルムはこのような目的を満足させることができる。
【００４０】
こうして、本発明の好適な態様の１つとして、偏光フィルム、λ／４板、及び透明電極を有する２枚の基板間に液晶層を含む液晶セルをこの順で具備する反射型液晶表示装置であって、かかるλ／４板として、位相差が下記式（１’）
Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＜１ （１’）
〔式中、Ｒ（４５０）及びＲ（５５０）はそれぞれ波長４５０ｎｍ及び５５０ｎｍにおける高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
を満たし、かつＲ（５５０）が１００〜１８０ｎｍである本発明の位相差フィルムを用いた反射型液晶表示装置を提供することができる。
【００４１】
また、左右どちらか一方の円偏光のみを反射するコレステリック液晶等から構成される反射型偏光フィルムの円偏光を直線偏光に変換する素子としても、同様に使用することが出来る。
【００４２】
また、本発明の位相差フィルムは、粘着層あるいは接着層を介して偏光フィルムと貼り合わせて円偏光フィルムまたは楕円偏光フィルムなどの積層偏光フィルムとしたり、また、位相差フィルム上に何らかの材料をコーティングして湿熱耐久性を向上させたり、耐溶剤性を改良したりしても良い。
【００４３】
本発明の位相差フィルムは、波長が短いほど複屈折が小さい理想的なλ／４板やλ／２板を１枚の高分子配向フィルムから構成できるようにするために特に開発されたものであるが、波長が短いほど複屈折が小さい高分子配向フィルムが新規に提供されるので、本発明の位相差フィルムどうしを２枚以上積層して、あるいは本発明の位相差フィルムと他の光学フィルム（透明フィルム、透明導電性フィルム、位相差フィルム、偏光フィルム、光学補償板等）とを積層することにより、例えばより広範囲の波長域で理想的なλ／４板やλ／２板を製作するなどより幅広く各種の用途に適合した位相差フィルムあるいは光学フィルムを得ることができるものである。
【００４４】
Ｋ値は位相差フィルムの３次元的な屈折率異方性の指標であるが、Ｒ値、膜厚によっても変化し、さらに用途によっても最適な値は異なる。ここでは、Ｋ値の代わりに別の３次元屈折率異方性の指標であるＮｚ ＝（ｎｘ −ｎｚ ）／（ｎｘ −ｎｙ ）で好ましい範囲を記述すると、λ／４板やλ／２板のような１軸延伸加工等の単一配向を行った位相差フィルムであれば、 ０．３〜１．５の間であることが好ましい。特にＮｚ ＝０．５のとき、位相差フィルムに入射する角度が正面入射から変化してもほとんど位相差が変化しない。このとき、Ｋ値としては、−１００〜１００であることが好ましい。このＮｚ の３次元屈折率ｎｘ 、ｎｙ 、ｎｚ は前記Ｋ値の計算で使用したものを使うものとする。一方、本発明の位相差フィルムを作成する際において、逐次２軸延伸、同時２軸延伸などの延伸加工を行い、Ｎｚの値をコントロールしたものを作成することも可能であり、そのときでは、Ｒ値はλ／４板やλ／２板に必要な位相差を有するが、Ｎｚに関しては１．５〜１０の値、または０．１〜０．３の間の値を有することも可能である。
【００４５】
また、このような位相差フィルムを液晶表示装置特に偏光フィルム１枚型反射型液晶表示装置に用いることにより、画質に優れた表示装置を得ることが出来る。この反射型液晶表示装置とは、偏光フィルム、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層（液晶セル）、散乱反射電極付基板の順に構成されているもの、偏光フィルム、散乱板、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層、鏡面反射電極付基板の順に構成されているもの、偏光フィルム、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層、透明電極付基板、反射層の順に構成されているもの等である。さらに、該４分の１波長板は透過型と反射型の両方を兼ね備えた液晶表示装置における位相差フィルムとしても使用し得る。該液晶表示装置の構成としては例えば、偏光フィルム、位相差フィルム、透明電極付基板、液晶層、反射透過兼用電極付基板、位相差フィルム、偏光フィルム、バックライトシステム等である。さらに、例えばコレステリック液晶よりなる左右どちらかの円偏光のみ反射する反射型偏光フィルムにおいて、円偏光を直線偏光に変換する素子として使用すれば、広帯域で良好な直線偏光が得られる。
【００４６】
さらにまた、本発明の位相差フィルムは、光記録装置の光ヘッドにおいて用いられる４分の１波長板としても用いることができる。特に、かかる位相差フィルムは、多波長に対して４分の１波長との位相差を与えることができるので、複数のレーザー光源を使う光ヘッドにおいて、位相差板の数を減らすことに寄与することができる。
【００４７】
また、液晶プロジェクター等に於ける光学部材として、例えば、４分の１、２分の１波長板等として偏光変換素子や偏光ビームスプリッター等に本発明の位相差フィルムを用いても良い。
【００４８】
また、発光素子である有機または無機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層の裏側に金属電極を用いているが、この金属電極は光を反射するので、外光存在下ではコントラストが低下する等、著しく視認性が低下する。これを防ぐために、本発明の位相差フィルムと偏光フィルムを組み合わせて円偏光フィルムとし、これを反射防止フィルムとして用いてもよい。この円偏光フィルムは、可視光の広い波長範囲で位相差を４分の１波長とすることが可能な本発明の位相差フィルムを用いているので、広帯域の波長において反射を防止できるため、反射光に着色が少なく視認性に優れた素子を提供することが出来る。また、タッチパネルとして用いても良く、ＣＲＴ、ＰＤＰに用いても良い。
【００４９】
さらに、本発明の位相差フィルムを、透過型液晶表示装置の色調改善や視野角拡大等の画質向上フィルムとして用いることが出来る。液晶表示装置としては例えば、ツイストネマチックモード、垂直配向モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）配向モード、インプレインスイッチングモード等を挙げることが出来る。
【００５０】
本発明の位相差フィルムを他の位相差フィルムや視野角拡大フィルムのような光学補償フィルムと同時に使用しても良い（例えば、ディスコティック液晶や高分子液晶層をフィルムの膜厚方向に配向させた視野角拡大フィルムなど、）。さらに、液晶表示装置として、強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いたものに、本発明の位相差フィルムを使用しても良い。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、本明細書中に記載の材料特性値等は以下の評価法によって得られたものである。
【００５２】
（１）Ｒ値の測定
複屈折Δｎと膜厚ｄの積である位相差Ｒ値は、分光エリプソメータである日本分光（株）製の商品名『ＪＡＳＣＯ Ｍ−１５０ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ』により測定されたものである。Ｒ値は入射光線とフィルムの表面が垂直する状態で測定しており、Ｒ＝Δｎ・ｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄである。Ｒ値の単位は、ｎｍである。ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、ここでは以下のように定義される。
ｎｘ：フィルム面内における主延伸方向の屈折率
ｎｙ：フィルム面内における主延伸方向に直交する方位の屈折率
ｎｚ：フィルム表面の法線方向の屈折率
（主延伸方向とは１軸延伸の場合には延伸方向、２軸延伸の場合には配向度が上がるように延伸した方向を意味しており、化学構造的には高分子主鎖の配向方向を指す。）
【００５３】
（２）全光線透過率及びヘイズの測定
日本工業規格ＪＩＳ Ｋ ７１０５『プラスチックに光学的特性試験方法』に準じて、積分球式光線透過率測定装置により測定した。評価装置としては、日本電色工業（株）製の色差・濁度測定器：商品名『ＣＨＤ−３００Ａ』を用いた。
【００５４】
（３）フィルム膜厚測定
アンリツ社製の電子マイクロで測定した。
【００５５】
[実施例１]
合成高分子としてポリプラスチック（株）脂環式ポリオレフィン樹脂（商品名ＴＯＰＡＳ５０１３、ガラス転移温度１３４℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、針状結晶である炭酸ストロンチウム（ＩＤＷ‘０４ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ, ｐｐ.６４３に記載の方法に基づいて作成した）ＳｒＣＯ３、長さ（長径）２００ｎｍ、幅（短径）２０ｎｍ、粒子の短径／長径＝２０／２００＝１／１０（≦３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．５２３０、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．６６６２、ｎｙ＝１．６６８０）を用い、それぞれ８５：１５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１２９℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、７６μｍの位相差フィルムを得た。
【００５６】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が小さくなることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝０．８７であり、全光線透過率９１％、ヘイズ０．３％であった。
【００５７】
[実施例２]
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、針状結晶である炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３、長さ２００ｎｍ、幅２０ｎｍ、粒子の短径／長径＝２０／２００＝１／１０（≦３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．５２３０、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．６６６２、ｎｙ＝１．６６８０）を用い、それぞれ８５：１５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８０μｍの位相差フィルムを得た。
【００５８】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が小さくなることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝０．８５であり、全光線透過率９０％、ヘイズ０．６％であった。
【００５９】
［比較例１］
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）のみ用いて、塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８１μｍの位相差フィルムを得た。
【００６０】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が大きくなり、且つ延伸方向が面内の屈折率がもっとも大きくなり、屈折率異方性は正であることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝１．０５であり、全光線透過率９１％、ヘイズ０．２％であった。
【００６１】
[比較例２]
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、球状粒子であるシリカ（日本アエロジル（株）「アエロジルＯＸ５０」、ＳｉＯ２、長径４０ｎｍ、短径３２ｎｍ、粒子の短径／長径＝４／５（＞３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．４７、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．４９０、ｎｙ＝１．４９２）を用い、それぞれ８５：１５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８３μｍの位相差フィルムを得た。
【００６２】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が大きくなることを確認した。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝１．０４であり、全光線透過率９０％、ヘイズ０．６％であった。
【００６３】
[比較例３]
合成高分子として帝人バイエルポリスティック（株）ポリカーボネート樹脂（商品名ＳＴ−３０００、ガラス転移温度１５０℃）を用い、光学異方性を有する無機化合物として、球状粒子であるシリカ（積水化学工業（株）「ミクロパールＳＩ」、ＳｉＯ２、径５００ｎｍ、粒子の短径／長径＝１（＞３／４）、ｎｚ（：長さ方向の屈折率）１．４９３、幅方向の屈折率ｎｘ＝１．４９０、ｎｙ＝１．４９２）を用い、それぞれ９５：５（重量％）の比率で塩化メチレンに溶解させて樹脂濃度換算で１８重量％のドープ溶液を作成した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、ついで得られたフィルムを温度１５５℃で、１．５倍で幅自由1軸延伸し、８３μｍの位相差フィルムを得た。
【００６４】
このフィルムは、測定波長において短波長ほど位相差が大きくなることを確認し、広帯域の波長においてλ／４の特性を有さなかった。尚、Ｒ（４５０）／Ｒ（５５０）＝１．０４であり、全光線透過率７３％、ヘイズ８．６％であった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の位相差フィルムは、液晶などを用いた表示素子、例えば、反射型液晶表示装置、反透過反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置等に用いてと組み合わせて画質の向上に寄与することが出来る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成高分子と、長軸の長さが４００ｎｍ以下であり長径に対する短径の比が３／４以下であって、かつ光学異方性を有する無機化合物とを含有する高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムであって、該位相差フィルムは、波長λにおける位相差が下記式（１）を満たし、且つヘイズが３％以下である位相差フィルム。
Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜ １ （１）
〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７００ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
【請求項２】
合成高分子１００重量部に対して、該光学異方性を有する無機化合物の含有量が、０．０１重量％以上３０重量％以下である請求項１記載の位相差フィルム。
【請求項３】
合成高分子が脂環式ポリオレフィンである請求項１〜２のいずれかに記載の位相差フィルム。
【請求項４】
合成高分子がポリカーボネートである請求項１〜２のいずれかに記載の位相差フィルム。
【請求項５】
偏光フィルムと請求項１〜４のいずれかに記載の位相差フィルムからなる積層偏光フィルム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の位相差フィルムを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の位相差フィルムを用いたことを特徴とする光学装置。
【請求項１】
合成高分子と、長軸の長さが４００ｎｍ以下であり長径に対する短径の比が３／４以下であって、かつ光学異方性を有する無機化合物とを含有する高分子配向フィルムからなる単層の位相差フィルムであって、該位相差フィルムは、波長λにおける位相差が下記式（１）を満たし、且つヘイズが３％以下である位相差フィルム。
Ｒ（λ１）／Ｒ（λ２）＜ １ （１）
〔式中、Ｒ（λ１）、Ｒ（λ２）は、ぞれぞれの波長λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）（４００ｎｍ＜λ１、λ２＜７００ｎｍ、λ１＜λ２）における高分子配向フィルムの面内位相差である。〕
【請求項２】
合成高分子１００重量部に対して、該光学異方性を有する無機化合物の含有量が、０．０１重量％以上３０重量％以下である請求項１記載の位相差フィルム。
【請求項３】
合成高分子が脂環式ポリオレフィンである請求項１〜２のいずれかに記載の位相差フィルム。
【請求項４】
合成高分子がポリカーボネートである請求項１〜２のいずれかに記載の位相差フィルム。
【請求項５】
偏光フィルムと請求項１〜４のいずれかに記載の位相差フィルムからなる積層偏光フィルム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の位相差フィルムを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の位相差フィルムを用いたことを特徴とする光学装置。
【公開番号】特開２００６−２５１６４４（Ｐ２００６−２５１６４４Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７０８９１（Ｐ２００５−７０８９１）
【出願日】平成１７年３月１４日（２００５．３．１４）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１４日（２００５．３．１４）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
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