光学異方性膜のレターデーションの測定方法
【課題】 二種の層からなる光学異方性膜の各層のレターデーションを、各層を分離することなく測定する方法を提供する。
【課題手段】 光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する工程、前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する工程、前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する工程、ならびに前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程により、光学異方性膜のレターデーションを測定する。
【課題手段】 光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する工程、前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する工程、前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する工程、ならびに前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程により、光学異方性膜のレターデーションを測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性膜のレターデーションを測定する方法に関し、より詳しくは、二種の層からなる光学異方性膜の各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の偏光状態を変化させることができる光学異方性膜は、位相差板、視野角補償板などとして液晶表示装置をはじめ様々な光学装置に用いられている。光学装置に求められる光学特性に応じて、光学異方性膜として異なる二種の層からなる二層構成や二種三層構成のフィルムが用いられることがある。より精密な光学特性の制御のためには、かかる二種の層からなる光学異方性膜の、各層ごとの光学特性を測定することが重要となる。
【０００３】
薄膜の光学特性を測定する方法としては、分光エリプソメトリー法が広く用いられている。例えば、基板表面の二層構成または二種三層構成の薄膜を分光エリプソメータを用いて測定し、３段階の解析を行うことで構造解析を行う方法が開示されている（特許文献１，２）。
【０００４】
また、２枚の複屈折性フィルムが貼り合わされてなる複合フィルムのレターデーション値を、エリプソメータにより入射光に対する透過光の偏光状態の変化を検出することにより求める工程を含む、複屈折性フィルムの主軸測定方法も開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０２３３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６４６８号公報
【特許文献３】特開２００４−２９４３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二種の層からなる光学異方性膜の各層ごとのレターデーションを測定する方法はこれまで知られていなかった。特に多層押出しで得られる光学異方性膜については、各層を分離して各々のレターデーションを直接測定することも実質的に不可能であり、光学異方性膜の製造において各層の光学特性を精密に制御することが困難となっていた。
【０００７】
本発明は、二種の層からなる光学異方性膜の各層のレターデーションを、各層を分離することなく測定する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】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討の結果、光学異方性膜に対し３方向から光を照射してそれぞれの透過偏光状態の変化を測定することで、光学異方性膜の各層のレターデーションを求められることを見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
【０００９】
かくして本発明によれば、二種の層からなる光学異方性膜のレターデーションを測定する方法であって、
前記光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°である）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する工程、
ならびに、
前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程を含む、
光学異方性膜のレターデーションの測定方法が提供される。
【００１０】
上記測定方法においては、前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）の測定が分光エリプソメトリーによるものであり、
前記透過偏光状態の変化（１）が透過光の位相差の変化Δ１であり、
前記透過偏光状態の変化（２）が透過光の位相差の変化Δ２であり、
前記透過偏光状態の変化（３）が透過光の位相差の変化Δ３および振幅比の変化Ψ３であることが好ましい。
【００１１】
前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程は、
Ｒｅ１およびＲｔｈ１を仮定して、下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この各層の厚さと三次元屈折率を用いて、４×４マトリックス法により方位角θ２かつ極角θ３の方向に光を照射したときの透過光の位相差の変化の計算値Δ３ｃおよび振幅比の変化の計算値Ψ３ｃを算出する工程、
Δ３ｃおよびΨ３ｃと、前記Δ３およびΨ３との差がそれぞれ最小となる値としてＲｅ１およびＲｔｈ１を算出する工程、
このＲｅ１およびＲｔｈ１から下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この三次元屈折率から下式［５］によりＲｅ２およびＲｔｈ２を算出する工程、
を含むものであることが好ましい。
【００１２】
【数１】
【００１３】
前記式中、ｎｉは前記光学異方性膜の各層の平均屈折率を表し、
ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは前記光学異方性膜の各層の三次元屈折率を表し（ただし、添字のｘ、ｙおよびｚはそれぞれ前記光学異方性膜の面内遅相軸方向、光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向、光学異方性膜の厚さ方向を表す。）、
ｄは前記光学異方性膜の各層の厚さを表す。
また、Ｒｅ、Ｒｔｈ、Δ１、Δ２、ｎｉ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚおよびｄにおける添字の１は、前記光学異方性膜の光を照射する側の層およびそれと同種の層についての値であることを表し、２はそれと異なる種類の層についての値であることを表す。
【００１４】
上記測定方法においては、θ２が４０°≦θ２≦５０°であることが好ましい。
また、二種の層からなる光学異方性膜が多層押し出し成形により得られたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二種の層からなる光学異方性膜の各層のレターデーションを測定することが可能となる。これにより、光学異方性膜の製造において、得られるレターデーション値に基づき製造条件を制御することで、各層の光学特性を精密に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る第１の測定を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る第２の測定を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る第３の測定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の測定方法は、二種の層からなる光学異方性膜のレターデーションを測定する方法である。本発明の測定方法が適用できる光学異方性膜は、二種の層からなり、各層の面内遅相軸が平行または直交な膜である。ここで二種の層からなるとは、組成の異なる二種の層が積層された構成を有することを表す。光学異方性膜の構成は、二種の層からなるものであれば二層であっても三層以上であってもよいが、好ましくは二種二層または二種三層であり、より好ましくは二種二層である。
【００１８】
光学異方性膜の各層を構成する材料は、光を透過する性質のあるものであれば特に限定されないが、通常は樹脂フィルムが用いられる。用いられる樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、アモルファスポリエチレン、トリアセチルセルロース、環状オレフィン樹脂などを挙げることができる。
【００１９】
光学異方性膜の膜厚は、通常２０〜２５０μｍ、好ましくは４０〜１８０μｍである。光学異方性膜は、通常、薄いので、互いに直交するｘ軸及びｙ軸を膜面に平行な方向に、ｚ軸を膜に垂直（厚さ）な方向にとり、そして、ｎｘを光学異方性膜の面内遅相軸方向の屈折率、ｎｙを光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向の屈折率、ｎｚを光学異方性膜の厚さ方向の屈折率と定義している。
【００２０】
樹脂フィルムからなる光学異方性膜の製造方法は限定されない。具体的には、（ａ）光学異方性を有する二以上のフィルムを、それぞれのフィルムの面内遅相軸が平行または直交となるように貼り合せる方法；（ｂ）光学異方性を有さない二以上のフィルムを貼り合せ、次いでこのフィルムを延伸して光学異方性を付与する方法；および（ｃ）二種の層からなるフィルムを多層押し出しにより成形し、次いでこのフィルムを延伸して光学異方性を付与する方法；が挙げられる。これらの中でも、各層の面内遅相軸を平行または直交にすることが容易であるので（ｂ）および（ｃ）の方法が好ましく、（ｃ）の方法が特に好ましい。本発明の測定方法によれば、各層を分離することが困難な（ｃ）の方法で製造した光学異方性膜であっても、各々の層のレターデーションを測定することができる。
【００２１】
本発明の測定方法は、前記光学異方性膜に対し光を照射してその透過偏光状態の変化を測定する工程を含む。本発明で用いる光の種類は限定されないが、レーザー光のように細い平行光線であることが好ましい。光学異方性膜に照射される光の範囲を狭くでき、より正確な測定が可能になる。
【００２２】
本発明で透過偏光状態の変化を測定する方法としては分光エリプソメトリーおよびミュラーマトリックスが挙げられ、それぞれ分光エリプソメータおよびミュラーマトリックス偏光計を用いて測定することができる。中でも、少数のパラメータで十分な情報量が得られるので分光エリプソメトリーによる測定が好ましい。
【００２３】
本発明の測定方法では、第１の測定として、前記光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する。ここで光学異方性膜に対し垂直方向とは前記ｚ軸の方向に等しく、略垂直方向とは該ｚ軸と光の照射方向とがなす角である極角が５°以下であることを表す。分光エリプソメトリーによる測定を行う場合は、偏光状態の変化（１）は透過光の位相差の変化Δ１で表される。
【００２４】
本発明の測定方法では、第２の測定として、前記光学異方性膜の配向方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する。極角θ１の範囲は、好ましくは４０°≦θ１≦６０°である。この範囲であると、測定感度に優れる。分光エリプソメトリーによる測定を行う場合は、偏光状態の変化（２）は透過光の位相差の変化Δ２で表される。
【００２５】
本発明の測定方法では、第３の測定として、前記光学異方性膜の配向方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°である）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する。
【００２６】
方位角θ２の範囲は４５°に近いほど好ましく、好ましくは４０°≦θ２≦５０°、より好ましくは４４°≦θ２≦４６°である。この範囲であると、測定感度に優れる。極角θ３の範囲は、好ましくは４０°≦θ１≦６０°である。この範囲であると、測定感度に優れる。分光エリプソメトリーによる測定を行う場合は、偏光状態の変化（３）は透過光の位相差の変化Δ３および振幅比の変化Ψ３で表される。
【００２７】
本発明の測定方法は、前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程を含む。
【００２８】
算出の方法は特に限定されず、例えば結晶光学理論を応用して各層の３次元屈折率（ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１、ｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２）を変化させてΔ１、Δ2、Δ３、Ψ３を計算し、計算結果を測定結果にフィティングして各層のＲｅおよびＲｔｈを算出することもできるが、透過偏光状態の変化を分光エリプソメトリーにより測定する場合は、下式［１］〜［５］を用いてＲｅおよびＲｔｈを算出することが好ましい。変化させるパラメータが少ないため解析が容易だからである。
【００２９】
下式［１］〜［５］を用いてＲｅおよびＲｔｈを算出する方法について、二種二層構成の光学異方性膜を例として、以下に詳細に説明する。
なお式中、ｎｉは光学異方性膜の各層の平均屈折率を表し、
ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは光学異方性膜の各層の三次元屈折率を表し（ただし、添字のｘ、ｙおよびｚはそれぞれ前記光学異方性膜の面内遅相軸方向、光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向、光学異方性膜の厚さ方向を表す。）、
ｄは前記光学異方性膜の各層の厚さを表す。
また、Ｒｅ、Ｒｔｈ、Δ１、Δ２、Δ３、Ψ３、ｎｉ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚおよびｄにおける添字の１は、前記光学異方性膜の光を照射する側の層（以下、「第１層」ということがある。）についての値であることを表し、２はそれと異なる種類の層（以下、「第２層」ということがある。）についての値であることを表す。
【００３０】
まずＲｅ１およびＲｔｈ１を仮定して、式［１］により第１層（平均屈折率ｎｉ１、厚さｄ１）の３次元屈折率nｘ１、nｙ１およびnｚ１を求める。
【００３１】
【数２】
【００３２】
次にこのnｘ１、nｙ１およびnｚ１を用いて、前記第１の測定および第２の測定における第１層の位相差の変化Δ１１およびΔ２１を式［２］により求める。
【００３３】
【数３】
【００３４】
この式［２］で得られたΔ１１およびΔ２１、ならびに前記第１の測定および第２の測定で得られた光学異方性膜全体の位相差の変化Δ１およびΔ２を用いて、前記第１の測定および第２の測定における第２層の位相差の変化Δ１２およびΔ２２を式［３］により求める。
【００３５】
【数４】
【００３６】
このΔ１２およびΔ２２を用いて第２層（平均屈折率ｎｉ２、厚さｄ２）の３次元屈折率ｎｘ２、ｎｙ２およびｎｚ２を式［４］により求める。
【００３７】
【数５】
【００３８】
次いで得られた各層の厚さおよび３次元屈折率を用いてバールマン（Ｂｅｒｒｅｍａｎ）の４×４マトリックス法を適用すると、前記第３の測定における光学異方性膜の偏光状態の変化を表すエリプソメトリー変数Δ３ｃおよびΨ３ｃを算出する。
【００３９】
なお４×４マトリックス法はＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，ｖｏｌ．６２，６，ｐ．５０２−５１０（１９７２）に開示される公知の計算方法であるが、複雑な計算であるので、ここでは詳細の記載を省略する。
【００４０】
こうして得られたΔ３ｃおよびΨ３ｃと、前記第３の測定で直接得られた光学異方性膜の偏光状態の変化Δ３およびΨ３とを対比する。最初に仮定したＲｅ１およびＲｔｈ１の値を変化させながら前記式［１］〜［４］による計算を繰り返し、Δ３ｃおよびΨ３ｃとΔ３およびΨ３との差がそれぞれ最も小さくなるときのＲｅ１およびＲｔｈ１を求める。この値が第１層の真のＲｅ１およびＲｔｈ１となる。
【００４１】
またこのＲｅ１およびＲｔｈ１に対応するｎｘ２、ｎｙ２およびｎｚ２が第２層の真の屈折率になる。これらを用いて 式［５］により第２層の面内レターデーションＲｅ２および厚さ方向のレターデーションＲｔｈ２を求める。
【００４２】
【数６】
【００４３】
以上、二種二層の光学異方性膜を例として説明したが、三層以上の構成の光学異方性膜についても同様に各層のレターデーションを求めることができる。この場合、計算に用いる各パラメータは、同種の層を合計した値となる。例えば、第１層−第２層−第１層と同種の層である第３層、の順に積層された構成を有する二種三層の光学異方性膜であれば、Ｒｅ１、Ｒｔｈ１、Δ１１、Δ２１、ｎｉ１、ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１およびｄ１は全て第１層と第３層とを合わせた値として得られる。
【００４４】
光学異方性膜の製造方法においては、所望の光学特性を有する光学異方性膜を得るために、製造工程の諸条件、例えば、温度、圧力、膜厚、成膜速度、粘度、延伸倍率などの条件を変更し、屈折率やレターデーションなどの値が所望の値に近づくように、自動または手動でフィードバック制御している。本発明の測定方法によれば、二種の層からなる光学異方性膜について、各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを測定することができるので、このフィードバック制御をより精密に行うことが可能になり、所望の光学特性を有する光学異方性膜を製造することが容易になる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４６】
（実施例１）
厚さが６７μｍで未延伸の環状オレフィン樹脂フィルム（ゼオノアフィルムＺＦ１４；日本ゼオン社製）を１４４℃で縦方向に１．５倍延伸して、厚さｄ２が５５μｍ、平均屈折率ｎｉ２が１．５３５、Ｒｅが１１８ｎｍ、Ｒｔｈが６１ｎｍであるフィルムを第２層のフィルムとして得た。
【００４７】
この第２層の上に第１層のフィルムとして、厚さｄ１が５０μｍ、平均屈折率ｎｉ１が１．５３５、Ｒｅが５２ｎｍ、Ｒｔｈが１２６ｎｍである延伸された環状オレフィン樹脂フィルム（ゼオノアフィルムＺＢ１２；日本ゼオン社製）を、日東電工社製両面接着テープを用いて両フィルムの遅相軸が直交するように貼り合わせて光学異方性膜Ａを作製した。なお、それぞれのフィルムの光学特性は特開２００７−２２５４２６号公報に記載の方法に基づき測定した。すなわち、特開２００７−２２５４２６号公報に記載の方法により平均屈折率ｎｉおよび三次元屈折率ｎｘ、ｎｙおよびｎｚを測定し、前記式［５］によりＲｅおよびＲｔｈを求めた。また厚さはマイクロメータを用いて測定した。
【００４８】
分光エリプソメータ（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製Ｍ−２０００）を用いて以下のように各層のＲｅとＲｔｈを測定した。なお下記第１〜第３の測定いずれにおいても光学異方性膜Ａの第１層側の面から光を照射した。
【００４９】
第１の測定として、図１に示すように、光ビームが光学異方性膜Ａに垂直に入射されるように調整し透過光の位相差の変化Δ１を測定した。このときΔ１＝６５．９ｎｍ（＝４３．１°）であった。
【００５０】
第２の測定として、図２に示すように、光学異方性膜Ａの遅相軸（配向方向）が０°且つ光ビームが光学異方性膜Ａに対し極角θ１が５０°で入射されるように調整し透過光の位相差の変化Δ２を測定した。このときΔ２＝１２．０ｎｍ（＝７．８５°）であった。
【００５１】
第３の測定として、図３に示すように、光学異方性膜Ａの遅相軸（配向方向）に対し方位角θ２が４５°且つ光ビームが光学異方性膜Ａに対し極角θ３が５０°で入射されるように調整し透過光の位相差の変化Δ３と振幅比の変化Ψ３を測定した。このときΔ３＝−９７．７°、Ψ３=２３．９°であった。
【００５２】
第1層のフィルムのＲｅ１を−３００〜＋３００ｎｍ、Ｒｔｈ１を−３００〜＋３００ｎｍの範囲内に変化させ、それぞれのＲｅ１、Ｒｔｈ１に対して前記式［１］〜［４］を用い第1層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１および第２層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２を計算した。
【００５３】
得られたｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１およびｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２を用いて４×４マトリックス法により方位角θ２、極角θ３の入射条件に対して透過光の位相差の変化Δ３ｃと振幅比の変化Ψ３ｃを計算した。計算されたΔ３ｃおよびΨ３ｃを前記第３の測定で得られたΔ３およびΨ３と比較し、その差が一番小さくなるときのＲｅ１およびＲｔｈ１として、第１層の面内レターデーションＲｅ１＝５２ｎｍおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈ１＝１２２ｎｍを得た。
【００５４】
このＲｅ１＝５２ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１２２ｎｍに対応する第２層の三次元屈折率ｎｘ２＝１．５３６２、ｎｙ２＝１．５３４４、ｎｚ２＝１．５３４３を用いて、式［５］に基づき第２層のＲｅ２およびＲｔｈ２を計算すると、Ｒｅ２=１１９ｎｍ、Ｒｔｈ２＝６７ｎｍであった。こうして得られたＲｅ１、Ｒｔｈ１、Ｒｅ２およびＲｔｈ２は第１層のフィルムと第２層のフィルムとを貼り合わせる前に個別で測定した値とよく一致し、本発明の測定方法により二種二層構成の光学異方性膜のレターデーションを精度よく測定できることが分かった。
【００５５】
（実施例２）
実施例１で用いた光学異方性膜Ａの第２層側に、第１層と同じフィルムを第３層として、日東電工社製両面接着テープを用いて、第１層と第３層の遅相軸が平行となるように貼り合わせて２種３層の光学異方性膜Ｂを作製した。この光学異方性膜について実施例１と同様の測定を行い、Δ１＝１５．０ｎｍ、Δ２＝−７４．３ｎｍ、Δ３＝−６３．２°、Ψ３＝６．８７°を得た。
【００５６】
ここで、屈折率が第１層及び第３層に等しく、厚さが第１層の厚さと第３層の厚さとの和である層を第４層として仮定する。そして、上記２種３層の光学異方性膜Ｂを、第２層−第４層の構成を有する２種２層の光学異方性膜とみなして、実施例１と同様な手法でＲｅ２を−３００ｎｍ〜＋３００ｎｍ、Ｒｔｈ２を−３００ｎｍ〜＋３００ｎｍの範囲で変化させ、それぞれのＲｅ２、Ｒｔｈ２に対して前記式［１］〜［４］を用い第２層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２および第４層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ４、ｎｙ４、ｎｚ４を計算した。
【００５７】
前記仮定よりｎｘ４、ｎｙ４、ｎｚ４は第１層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１および第３層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ３、ｎｙ３、ｎｚ３にそれぞれに等しい。そこで前記２種３層の光学異方性膜について、得られた各層の３次元屈折率を用いて４×４マトリックス法により方位角θ２、極角θ３の入射条件に対して透過光の位相差の変化Δ３ｃと振幅比の変化Ψ３ｃを計算した。計算されたΔ３ｃおよびΨ３ｃを前記第３の測定で得られたΔ３およびΨ３と比較し、その差が一番小さくなるときのＲｅ２およびＲｔｈ２として、第２層の面内レターデーションＲｅ２＝１１９ｎｍおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈ２＝６５ｎｍを得た。
【００５８】
このＲｅ２＝１１９ｎｍ、Ｒｔｈ２＝６５ｎｍと決定されたときの第１層の三次元屈折率ｎｘ１＝１．５３６３４、ｎｙ１＝１．５３５３およびｎｚ１＝１．５３３３６を用いて、式［５］に基づき第１層のＲｅ１およびＲｔｈ１を計算すると、Ｒｅ１=５２ｎｍ、Ｒｔｈ２＝１２３ｎｍであった。こうして得られたＲｅ１、Ｒｔｈ１、Ｒｅ２およびＲｔｈ２は各層を個別で測定した値とよく一致し、本発明の測定方法により二種三層構成の光学異方性膜のレターデーションを精度よく測定できることが分かった。
【００５９】
（実施例３）
二種二層の共押出成形用のフィルム成形装置を準備し、ポリカーボネート樹脂（旭化成社製、ワンダーライトＰＣ−１１０、荷重たわみ温度１４５℃、平均屈折率ｎｉ１＝１．５９０）のペレットを、ダブルフライト型のスクリューを備えた一方の一軸押出機に投入して、溶融させた。スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂（ＮｏｖａＣｈｅｍｉｃａｌｓ社製、Ｄｙｌａｒｋ Ｄ３３２、荷重たわみ温度１３５℃、平均屈折率：ｎｉ２＝１．５８５）のペレットをダブルフライト型のスクリューを備えたもう一方の一軸押出機に投入して、溶融させた。溶融された２６０℃のポリカーボネート樹脂を目開き１０μｍのリーフディスク形状のポリマーフィルターを通してマルチマニホールドダイ（ダイスリップの表面粗さＲａ：０．１μｍ）の一方のマニホールドに、溶融された２６０℃のスチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂を目開き１０μｍのリーフディスク形状のポリマーフィルターを通してもう一方のマニホールドにそれぞれ供給した。ポリカーボネート樹脂およびスチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂を該マルチマニホールドダイから２６０℃で同時に押し出しフィルム状にした。該フィルム状溶融樹脂を表面温度１３０℃に調整された冷却ロールにキャストし、次いで表面温度５０℃に調整された２本の冷却ロール間に通して、ポリカーボネート樹脂層（第１層）とスチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂層（第２層）からなる幅１３５０ｍｍの積層フィルムを得た。
【００６０】
該積層フィルムを縦一軸延伸機に供給し、延伸温度１５５℃、延伸倍率２倍で縦方向に延伸した。続いて、延伸されたフィルムをテンター延伸機に供給し、延伸温度１３０℃、延伸倍率１．１５で横方向に延伸して光学異方性膜Ｃを得た。マイクロメータを使用して光学異方性膜の厚さを測った結果９２μｍであった。なおポリカーボネート樹脂：スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂〜１:９．２の割合で共押し出ししたので第１層の膜厚ｄ１＝９μｍ、第２層の膜厚ｄ２＝８３μｍと計算された。
【００６１】
第１層のＲｅ,ＲｔｈをＲｅ１,Ｒｔｈ１とし、第２層のＲｅ,ＲｔｈをＲｅ２,Ｒｔｈ２として実施例１と同様にデータを測定したところ
Δ１＝１５７．４ｎｍ
Δ２＝１５８．０ｎｍ
Δ３＝７６．１°
Ψ３＝５３．０°
であった。
実施例１と同様にＲｅ１，Ｒｔｈ１、Ｒｅ２，Ｒｔｈ２を求めた結果
Ｒｅ１＝４０[ｎｍ]
Ｒｔｈ１＝１３０[ｎｍ]
Ｒｅ２＝１１７[ｎｍ]
Ｒｔｈ２＝−１２７[ｎｍ]
であった。
【００６２】
以上のように本発明の測定方法によれば、二種の層からなる光学異方性膜の各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを、各層を分離することなく精度よく測定できることが分かった。
【符号の説明】
【００６３】
１，２，３：入射光
１００：光学異方性膜
１０１：第１層
１０２：第２層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性膜のレターデーションを測定する方法に関し、より詳しくは、二種の層からなる光学異方性膜の各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の偏光状態を変化させることができる光学異方性膜は、位相差板、視野角補償板などとして液晶表示装置をはじめ様々な光学装置に用いられている。光学装置に求められる光学特性に応じて、光学異方性膜として異なる二種の層からなる二層構成や二種三層構成のフィルムが用いられることがある。より精密な光学特性の制御のためには、かかる二種の層からなる光学異方性膜の、各層ごとの光学特性を測定することが重要となる。
【０００３】
薄膜の光学特性を測定する方法としては、分光エリプソメトリー法が広く用いられている。例えば、基板表面の二層構成または二種三層構成の薄膜を分光エリプソメータを用いて測定し、３段階の解析を行うことで構造解析を行う方法が開示されている（特許文献１，２）。
【０００４】
また、２枚の複屈折性フィルムが貼り合わされてなる複合フィルムのレターデーション値を、エリプソメータにより入射光に対する透過光の偏光状態の変化を検出することにより求める工程を含む、複屈折性フィルムの主軸測定方法も開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０２３３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６４６８号公報
【特許文献３】特開２００４−２９４３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二種の層からなる光学異方性膜の各層ごとのレターデーションを測定する方法はこれまで知られていなかった。特に多層押出しで得られる光学異方性膜については、各層を分離して各々のレターデーションを直接測定することも実質的に不可能であり、光学異方性膜の製造において各層の光学特性を精密に制御することが困難となっていた。
【０００７】
本発明は、二種の層からなる光学異方性膜の各層のレターデーションを、各層を分離することなく測定する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】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討の結果、光学異方性膜に対し３方向から光を照射してそれぞれの透過偏光状態の変化を測定することで、光学異方性膜の各層のレターデーションを求められることを見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
【０００９】
かくして本発明によれば、二種の層からなる光学異方性膜のレターデーションを測定する方法であって、
前記光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°である）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する工程、
ならびに、
前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程を含む、
光学異方性膜のレターデーションの測定方法が提供される。
【００１０】
上記測定方法においては、前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）の測定が分光エリプソメトリーによるものであり、
前記透過偏光状態の変化（１）が透過光の位相差の変化Δ１であり、
前記透過偏光状態の変化（２）が透過光の位相差の変化Δ２であり、
前記透過偏光状態の変化（３）が透過光の位相差の変化Δ３および振幅比の変化Ψ３であることが好ましい。
【００１１】
前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程は、
Ｒｅ１およびＲｔｈ１を仮定して、下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この各層の厚さと三次元屈折率を用いて、４×４マトリックス法により方位角θ２かつ極角θ３の方向に光を照射したときの透過光の位相差の変化の計算値Δ３ｃおよび振幅比の変化の計算値Ψ３ｃを算出する工程、
Δ３ｃおよびΨ３ｃと、前記Δ３およびΨ３との差がそれぞれ最小となる値としてＲｅ１およびＲｔｈ１を算出する工程、
このＲｅ１およびＲｔｈ１から下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この三次元屈折率から下式［５］によりＲｅ２およびＲｔｈ２を算出する工程、
を含むものであることが好ましい。
【００１２】
【数１】
【００１３】
前記式中、ｎｉは前記光学異方性膜の各層の平均屈折率を表し、
ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは前記光学異方性膜の各層の三次元屈折率を表し（ただし、添字のｘ、ｙおよびｚはそれぞれ前記光学異方性膜の面内遅相軸方向、光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向、光学異方性膜の厚さ方向を表す。）、
ｄは前記光学異方性膜の各層の厚さを表す。
また、Ｒｅ、Ｒｔｈ、Δ１、Δ２、ｎｉ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚおよびｄにおける添字の１は、前記光学異方性膜の光を照射する側の層およびそれと同種の層についての値であることを表し、２はそれと異なる種類の層についての値であることを表す。
【００１４】
上記測定方法においては、θ２が４０°≦θ２≦５０°であることが好ましい。
また、二種の層からなる光学異方性膜が多層押し出し成形により得られたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二種の層からなる光学異方性膜の各層のレターデーションを測定することが可能となる。これにより、光学異方性膜の製造において、得られるレターデーション値に基づき製造条件を制御することで、各層の光学特性を精密に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る第１の測定を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る第２の測定を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る第３の測定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の測定方法は、二種の層からなる光学異方性膜のレターデーションを測定する方法である。本発明の測定方法が適用できる光学異方性膜は、二種の層からなり、各層の面内遅相軸が平行または直交な膜である。ここで二種の層からなるとは、組成の異なる二種の層が積層された構成を有することを表す。光学異方性膜の構成は、二種の層からなるものであれば二層であっても三層以上であってもよいが、好ましくは二種二層または二種三層であり、より好ましくは二種二層である。
【００１８】
光学異方性膜の各層を構成する材料は、光を透過する性質のあるものであれば特に限定されないが、通常は樹脂フィルムが用いられる。用いられる樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、アモルファスポリエチレン、トリアセチルセルロース、環状オレフィン樹脂などを挙げることができる。
【００１９】
光学異方性膜の膜厚は、通常２０〜２５０μｍ、好ましくは４０〜１８０μｍである。光学異方性膜は、通常、薄いので、互いに直交するｘ軸及びｙ軸を膜面に平行な方向に、ｚ軸を膜に垂直（厚さ）な方向にとり、そして、ｎｘを光学異方性膜の面内遅相軸方向の屈折率、ｎｙを光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向の屈折率、ｎｚを光学異方性膜の厚さ方向の屈折率と定義している。
【００２０】
樹脂フィルムからなる光学異方性膜の製造方法は限定されない。具体的には、（ａ）光学異方性を有する二以上のフィルムを、それぞれのフィルムの面内遅相軸が平行または直交となるように貼り合せる方法；（ｂ）光学異方性を有さない二以上のフィルムを貼り合せ、次いでこのフィルムを延伸して光学異方性を付与する方法；および（ｃ）二種の層からなるフィルムを多層押し出しにより成形し、次いでこのフィルムを延伸して光学異方性を付与する方法；が挙げられる。これらの中でも、各層の面内遅相軸を平行または直交にすることが容易であるので（ｂ）および（ｃ）の方法が好ましく、（ｃ）の方法が特に好ましい。本発明の測定方法によれば、各層を分離することが困難な（ｃ）の方法で製造した光学異方性膜であっても、各々の層のレターデーションを測定することができる。
【００２１】
本発明の測定方法は、前記光学異方性膜に対し光を照射してその透過偏光状態の変化を測定する工程を含む。本発明で用いる光の種類は限定されないが、レーザー光のように細い平行光線であることが好ましい。光学異方性膜に照射される光の範囲を狭くでき、より正確な測定が可能になる。
【００２２】
本発明で透過偏光状態の変化を測定する方法としては分光エリプソメトリーおよびミュラーマトリックスが挙げられ、それぞれ分光エリプソメータおよびミュラーマトリックス偏光計を用いて測定することができる。中でも、少数のパラメータで十分な情報量が得られるので分光エリプソメトリーによる測定が好ましい。
【００２３】
本発明の測定方法では、第１の測定として、前記光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する。ここで光学異方性膜に対し垂直方向とは前記ｚ軸の方向に等しく、略垂直方向とは該ｚ軸と光の照射方向とがなす角である極角が５°以下であることを表す。分光エリプソメトリーによる測定を行う場合は、偏光状態の変化（１）は透過光の位相差の変化Δ１で表される。
【００２４】
本発明の測定方法では、第２の測定として、前記光学異方性膜の配向方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する。極角θ１の範囲は、好ましくは４０°≦θ１≦６０°である。この範囲であると、測定感度に優れる。分光エリプソメトリーによる測定を行う場合は、偏光状態の変化（２）は透過光の位相差の変化Δ２で表される。
【００２５】
本発明の測定方法では、第３の測定として、前記光学異方性膜の配向方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°である）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する。
【００２６】
方位角θ２の範囲は４５°に近いほど好ましく、好ましくは４０°≦θ２≦５０°、より好ましくは４４°≦θ２≦４６°である。この範囲であると、測定感度に優れる。極角θ３の範囲は、好ましくは４０°≦θ１≦６０°である。この範囲であると、測定感度に優れる。分光エリプソメトリーによる測定を行う場合は、偏光状態の変化（３）は透過光の位相差の変化Δ３および振幅比の変化Ψ３で表される。
【００２７】
本発明の測定方法は、前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程を含む。
【００２８】
算出の方法は特に限定されず、例えば結晶光学理論を応用して各層の３次元屈折率（ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１、ｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２）を変化させてΔ１、Δ2、Δ３、Ψ３を計算し、計算結果を測定結果にフィティングして各層のＲｅおよびＲｔｈを算出することもできるが、透過偏光状態の変化を分光エリプソメトリーにより測定する場合は、下式［１］〜［５］を用いてＲｅおよびＲｔｈを算出することが好ましい。変化させるパラメータが少ないため解析が容易だからである。
【００２９】
下式［１］〜［５］を用いてＲｅおよびＲｔｈを算出する方法について、二種二層構成の光学異方性膜を例として、以下に詳細に説明する。
なお式中、ｎｉは光学異方性膜の各層の平均屈折率を表し、
ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは光学異方性膜の各層の三次元屈折率を表し（ただし、添字のｘ、ｙおよびｚはそれぞれ前記光学異方性膜の面内遅相軸方向、光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向、光学異方性膜の厚さ方向を表す。）、
ｄは前記光学異方性膜の各層の厚さを表す。
また、Ｒｅ、Ｒｔｈ、Δ１、Δ２、Δ３、Ψ３、ｎｉ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚおよびｄにおける添字の１は、前記光学異方性膜の光を照射する側の層（以下、「第１層」ということがある。）についての値であることを表し、２はそれと異なる種類の層（以下、「第２層」ということがある。）についての値であることを表す。
【００３０】
まずＲｅ１およびＲｔｈ１を仮定して、式［１］により第１層（平均屈折率ｎｉ１、厚さｄ１）の３次元屈折率nｘ１、nｙ１およびnｚ１を求める。
【００３１】
【数２】
【００３２】
次にこのnｘ１、nｙ１およびnｚ１を用いて、前記第１の測定および第２の測定における第１層の位相差の変化Δ１１およびΔ２１を式［２］により求める。
【００３３】
【数３】
【００３４】
この式［２］で得られたΔ１１およびΔ２１、ならびに前記第１の測定および第２の測定で得られた光学異方性膜全体の位相差の変化Δ１およびΔ２を用いて、前記第１の測定および第２の測定における第２層の位相差の変化Δ１２およびΔ２２を式［３］により求める。
【００３５】
【数４】
【００３６】
このΔ１２およびΔ２２を用いて第２層（平均屈折率ｎｉ２、厚さｄ２）の３次元屈折率ｎｘ２、ｎｙ２およびｎｚ２を式［４］により求める。
【００３７】
【数５】
【００３８】
次いで得られた各層の厚さおよび３次元屈折率を用いてバールマン（Ｂｅｒｒｅｍａｎ）の４×４マトリックス法を適用すると、前記第３の測定における光学異方性膜の偏光状態の変化を表すエリプソメトリー変数Δ３ｃおよびΨ３ｃを算出する。
【００３９】
なお４×４マトリックス法はＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，ｖｏｌ．６２，６，ｐ．５０２−５１０（１９７２）に開示される公知の計算方法であるが、複雑な計算であるので、ここでは詳細の記載を省略する。
【００４０】
こうして得られたΔ３ｃおよびΨ３ｃと、前記第３の測定で直接得られた光学異方性膜の偏光状態の変化Δ３およびΨ３とを対比する。最初に仮定したＲｅ１およびＲｔｈ１の値を変化させながら前記式［１］〜［４］による計算を繰り返し、Δ３ｃおよびΨ３ｃとΔ３およびΨ３との差がそれぞれ最も小さくなるときのＲｅ１およびＲｔｈ１を求める。この値が第１層の真のＲｅ１およびＲｔｈ１となる。
【００４１】
またこのＲｅ１およびＲｔｈ１に対応するｎｘ２、ｎｙ２およびｎｚ２が第２層の真の屈折率になる。これらを用いて 式［５］により第２層の面内レターデーションＲｅ２および厚さ方向のレターデーションＲｔｈ２を求める。
【００４２】
【数６】
【００４３】
以上、二種二層の光学異方性膜を例として説明したが、三層以上の構成の光学異方性膜についても同様に各層のレターデーションを求めることができる。この場合、計算に用いる各パラメータは、同種の層を合計した値となる。例えば、第１層−第２層−第１層と同種の層である第３層、の順に積層された構成を有する二種三層の光学異方性膜であれば、Ｒｅ１、Ｒｔｈ１、Δ１１、Δ２１、ｎｉ１、ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１およびｄ１は全て第１層と第３層とを合わせた値として得られる。
【００４４】
光学異方性膜の製造方法においては、所望の光学特性を有する光学異方性膜を得るために、製造工程の諸条件、例えば、温度、圧力、膜厚、成膜速度、粘度、延伸倍率などの条件を変更し、屈折率やレターデーションなどの値が所望の値に近づくように、自動または手動でフィードバック制御している。本発明の測定方法によれば、二種の層からなる光学異方性膜について、各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを測定することができるので、このフィードバック制御をより精密に行うことが可能になり、所望の光学特性を有する光学異方性膜を製造することが容易になる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４６】
（実施例１）
厚さが６７μｍで未延伸の環状オレフィン樹脂フィルム（ゼオノアフィルムＺＦ１４；日本ゼオン社製）を１４４℃で縦方向に１．５倍延伸して、厚さｄ２が５５μｍ、平均屈折率ｎｉ２が１．５３５、Ｒｅが１１８ｎｍ、Ｒｔｈが６１ｎｍであるフィルムを第２層のフィルムとして得た。
【００４７】
この第２層の上に第１層のフィルムとして、厚さｄ１が５０μｍ、平均屈折率ｎｉ１が１．５３５、Ｒｅが５２ｎｍ、Ｒｔｈが１２６ｎｍである延伸された環状オレフィン樹脂フィルム（ゼオノアフィルムＺＢ１２；日本ゼオン社製）を、日東電工社製両面接着テープを用いて両フィルムの遅相軸が直交するように貼り合わせて光学異方性膜Ａを作製した。なお、それぞれのフィルムの光学特性は特開２００７−２２５４２６号公報に記載の方法に基づき測定した。すなわち、特開２００７−２２５４２６号公報に記載の方法により平均屈折率ｎｉおよび三次元屈折率ｎｘ、ｎｙおよびｎｚを測定し、前記式［５］によりＲｅおよびＲｔｈを求めた。また厚さはマイクロメータを用いて測定した。
【００４８】
分光エリプソメータ（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製Ｍ−２０００）を用いて以下のように各層のＲｅとＲｔｈを測定した。なお下記第１〜第３の測定いずれにおいても光学異方性膜Ａの第１層側の面から光を照射した。
【００４９】
第１の測定として、図１に示すように、光ビームが光学異方性膜Ａに垂直に入射されるように調整し透過光の位相差の変化Δ１を測定した。このときΔ１＝６５．９ｎｍ（＝４３．１°）であった。
【００５０】
第２の測定として、図２に示すように、光学異方性膜Ａの遅相軸（配向方向）が０°且つ光ビームが光学異方性膜Ａに対し極角θ１が５０°で入射されるように調整し透過光の位相差の変化Δ２を測定した。このときΔ２＝１２．０ｎｍ（＝７．８５°）であった。
【００５１】
第３の測定として、図３に示すように、光学異方性膜Ａの遅相軸（配向方向）に対し方位角θ２が４５°且つ光ビームが光学異方性膜Ａに対し極角θ３が５０°で入射されるように調整し透過光の位相差の変化Δ３と振幅比の変化Ψ３を測定した。このときΔ３＝−９７．７°、Ψ３=２３．９°であった。
【００５２】
第1層のフィルムのＲｅ１を−３００〜＋３００ｎｍ、Ｒｔｈ１を−３００〜＋３００ｎｍの範囲内に変化させ、それぞれのＲｅ１、Ｒｔｈ１に対して前記式［１］〜［４］を用い第1層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１および第２層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２を計算した。
【００５３】
得られたｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１およびｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２を用いて４×４マトリックス法により方位角θ２、極角θ３の入射条件に対して透過光の位相差の変化Δ３ｃと振幅比の変化Ψ３ｃを計算した。計算されたΔ３ｃおよびΨ３ｃを前記第３の測定で得られたΔ３およびΨ３と比較し、その差が一番小さくなるときのＲｅ１およびＲｔｈ１として、第１層の面内レターデーションＲｅ１＝５２ｎｍおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈ１＝１２２ｎｍを得た。
【００５４】
このＲｅ１＝５２ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１２２ｎｍに対応する第２層の三次元屈折率ｎｘ２＝１．５３６２、ｎｙ２＝１．５３４４、ｎｚ２＝１．５３４３を用いて、式［５］に基づき第２層のＲｅ２およびＲｔｈ２を計算すると、Ｒｅ２=１１９ｎｍ、Ｒｔｈ２＝６７ｎｍであった。こうして得られたＲｅ１、Ｒｔｈ１、Ｒｅ２およびＲｔｈ２は第１層のフィルムと第２層のフィルムとを貼り合わせる前に個別で測定した値とよく一致し、本発明の測定方法により二種二層構成の光学異方性膜のレターデーションを精度よく測定できることが分かった。
【００５５】
（実施例２）
実施例１で用いた光学異方性膜Ａの第２層側に、第１層と同じフィルムを第３層として、日東電工社製両面接着テープを用いて、第１層と第３層の遅相軸が平行となるように貼り合わせて２種３層の光学異方性膜Ｂを作製した。この光学異方性膜について実施例１と同様の測定を行い、Δ１＝１５．０ｎｍ、Δ２＝−７４．３ｎｍ、Δ３＝−６３．２°、Ψ３＝６．８７°を得た。
【００５６】
ここで、屈折率が第１層及び第３層に等しく、厚さが第１層の厚さと第３層の厚さとの和である層を第４層として仮定する。そして、上記２種３層の光学異方性膜Ｂを、第２層−第４層の構成を有する２種２層の光学異方性膜とみなして、実施例１と同様な手法でＲｅ２を−３００ｎｍ〜＋３００ｎｍ、Ｒｔｈ２を−３００ｎｍ〜＋３００ｎｍの範囲で変化させ、それぞれのＲｅ２、Ｒｔｈ２に対して前記式［１］〜［４］を用い第２層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ２、ｎｙ２、ｎｚ２および第４層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ４、ｎｙ４、ｎｚ４を計算した。
【００５７】
前記仮定よりｎｘ４、ｎｙ４、ｎｚ４は第１層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１および第３層のフィルムの３次元屈折率ｎｘ３、ｎｙ３、ｎｚ３にそれぞれに等しい。そこで前記２種３層の光学異方性膜について、得られた各層の３次元屈折率を用いて４×４マトリックス法により方位角θ２、極角θ３の入射条件に対して透過光の位相差の変化Δ３ｃと振幅比の変化Ψ３ｃを計算した。計算されたΔ３ｃおよびΨ３ｃを前記第３の測定で得られたΔ３およびΨ３と比較し、その差が一番小さくなるときのＲｅ２およびＲｔｈ２として、第２層の面内レターデーションＲｅ２＝１１９ｎｍおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈ２＝６５ｎｍを得た。
【００５８】
このＲｅ２＝１１９ｎｍ、Ｒｔｈ２＝６５ｎｍと決定されたときの第１層の三次元屈折率ｎｘ１＝１．５３６３４、ｎｙ１＝１．５３５３およびｎｚ１＝１．５３３３６を用いて、式［５］に基づき第１層のＲｅ１およびＲｔｈ１を計算すると、Ｒｅ１=５２ｎｍ、Ｒｔｈ２＝１２３ｎｍであった。こうして得られたＲｅ１、Ｒｔｈ１、Ｒｅ２およびＲｔｈ２は各層を個別で測定した値とよく一致し、本発明の測定方法により二種三層構成の光学異方性膜のレターデーションを精度よく測定できることが分かった。
【００５９】
（実施例３）
二種二層の共押出成形用のフィルム成形装置を準備し、ポリカーボネート樹脂（旭化成社製、ワンダーライトＰＣ−１１０、荷重たわみ温度１４５℃、平均屈折率ｎｉ１＝１．５９０）のペレットを、ダブルフライト型のスクリューを備えた一方の一軸押出機に投入して、溶融させた。スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂（ＮｏｖａＣｈｅｍｉｃａｌｓ社製、Ｄｙｌａｒｋ Ｄ３３２、荷重たわみ温度１３５℃、平均屈折率：ｎｉ２＝１．５８５）のペレットをダブルフライト型のスクリューを備えたもう一方の一軸押出機に投入して、溶融させた。溶融された２６０℃のポリカーボネート樹脂を目開き１０μｍのリーフディスク形状のポリマーフィルターを通してマルチマニホールドダイ（ダイスリップの表面粗さＲａ：０．１μｍ）の一方のマニホールドに、溶融された２６０℃のスチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂を目開き１０μｍのリーフディスク形状のポリマーフィルターを通してもう一方のマニホールドにそれぞれ供給した。ポリカーボネート樹脂およびスチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂を該マルチマニホールドダイから２６０℃で同時に押し出しフィルム状にした。該フィルム状溶融樹脂を表面温度１３０℃に調整された冷却ロールにキャストし、次いで表面温度５０℃に調整された２本の冷却ロール間に通して、ポリカーボネート樹脂層（第１層）とスチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂層（第２層）からなる幅１３５０ｍｍの積層フィルムを得た。
【００６０】
該積層フィルムを縦一軸延伸機に供給し、延伸温度１５５℃、延伸倍率２倍で縦方向に延伸した。続いて、延伸されたフィルムをテンター延伸機に供給し、延伸温度１３０℃、延伸倍率１．１５で横方向に延伸して光学異方性膜Ｃを得た。マイクロメータを使用して光学異方性膜の厚さを測った結果９２μｍであった。なおポリカーボネート樹脂：スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂〜１:９．２の割合で共押し出ししたので第１層の膜厚ｄ１＝９μｍ、第２層の膜厚ｄ２＝８３μｍと計算された。
【００６１】
第１層のＲｅ,ＲｔｈをＲｅ１,Ｒｔｈ１とし、第２層のＲｅ,ＲｔｈをＲｅ２,Ｒｔｈ２として実施例１と同様にデータを測定したところ
Δ１＝１５７．４ｎｍ
Δ２＝１５８．０ｎｍ
Δ３＝７６．１°
Ψ３＝５３．０°
であった。
実施例１と同様にＲｅ１，Ｒｔｈ１、Ｒｅ２，Ｒｔｈ２を求めた結果
Ｒｅ１＝４０[ｎｍ]
Ｒｔｈ１＝１３０[ｎｍ]
Ｒｅ２＝１１７[ｎｍ]
Ｒｔｈ２＝−１２７[ｎｍ]
であった。
【００６２】
以上のように本発明の測定方法によれば、二種の層からなる光学異方性膜の各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを、各層を分離することなく精度よく測定できることが分かった。
【符号の説明】
【００６３】
１，２，３：入射光
１００：光学異方性膜
１０１：第１層
１０２：第２層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二種の層からなる光学異方性膜のレターデーションを測定する方法であって、
前記光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°である）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する工程、
ならびに、
前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程を含む、
光学異方性膜のレターデーションの測定方法。
【請求項２】
前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）の測定が分光エリプソメトリーによるものであり、
前記透過偏光状態の変化（１）が透過光の位相差の変化Δ１であり、
前記透過偏光状態の変化（２）が透過光の位相差の変化Δ２であり、
前記透過偏光状態の変化（３）が透過光の位相差の変化Δ３および振幅比の変化Ψ３である、
請求項１記載の測定方法。
【請求項３】
前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程が、
Ｒｅ１およびＲｔｈ１を仮定して、下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この各層の厚さと三次元屈折率を用いて、４×４マトリックス法により方位角θ２かつ極角θ３の方向に光を照射したときの透過光の位相差の変化の計算値Δ３ｃおよび振幅比の変化の計算値Ψ３ｃを算出する工程、
Δ３ｃおよびΨ３ｃと、前記Δ３およびΨ３との差がそれぞれ最小となる値としてＲｅ１およびＲｔｈ１を算出する工程、
このＲｅ１およびＲｔｈ１から下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この三次元屈折率から下式［５］によりＲｅ２およびＲｔｈ２を算出する工程、
を含むものである請求項２記載の測定方法。
【数１】
（式中、ｎｉは前記光学異方性膜の各層の平均屈折率を表し、
ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは前記光学異方性膜の各層の三次元屈折率を表し（ただし、添字のｘ、ｙおよびｚはそれぞれ前記光学異方性膜の面内遅相軸方向、光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向、光学異方性膜の厚さ方向を表す。）、
ｄは前記光学異方性膜の各層の厚さを表す。
また、Ｒｅ、Ｒｔｈ、Δ１、Δ２、ｎｉ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚおよびｄにおける添字の１は、前記光学異方性膜の光を照射する側の層およびそれと同種の層についての値であることを表し、２はそれと異なる種類の層についての値であることを表す。）
【請求項４】
θ２が４０°≦θ２≦５０°である、請求項１〜３のいずれかに記載の測定方法。
【請求項５】
二種の層からなる光学異方性膜が多層押し出し成形により得られたものである、請求項１〜４のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１】
二種の層からなる光学異方性膜のレターデーションを測定する方法であって、
前記光学異方性膜に対し略垂直方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（１）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角−５°〜＋５°かつ極角θ１（ただし、３０°≦θ１≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（２）を測定する工程、
前記光学異方性膜の面内遅相軸方向に対し方位角θ２（ただし、３０°≦θ２≦６０°である）かつ極角θ３（ただし、３０°≦θ３≦７０°である）の方向に光を照射してその透過偏光状態の変化（３）を測定する工程、
ならびに、
前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）を用いて前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程を含む、
光学異方性膜のレターデーションの測定方法。
【請求項２】
前記透過偏光状態の変化（１）〜（３）の測定が分光エリプソメトリーによるものであり、
前記透過偏光状態の変化（１）が透過光の位相差の変化Δ１であり、
前記透過偏光状態の変化（２）が透過光の位相差の変化Δ２であり、
前記透過偏光状態の変化（３）が透過光の位相差の変化Δ３および振幅比の変化Ψ３である、
請求項１記載の測定方法。
【請求項３】
前記光学異方性膜を構成する各層の面内レターデーションＲｅおよび厚さ方向のレターデーションＲｔｈを算出する工程が、
Ｒｅ１およびＲｔｈ１を仮定して、下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この各層の厚さと三次元屈折率を用いて、４×４マトリックス法により方位角θ２かつ極角θ３の方向に光を照射したときの透過光の位相差の変化の計算値Δ３ｃおよび振幅比の変化の計算値Ψ３ｃを算出する工程、
Δ３ｃおよびΨ３ｃと、前記Δ３およびΨ３との差がそれぞれ最小となる値としてＲｅ１およびＲｔｈ１を算出する工程、
このＲｅ１およびＲｔｈ１から下式［１］〜［４］により各層の厚さと三次元屈折率を求める工程、
この三次元屈折率から下式［５］によりＲｅ２およびＲｔｈ２を算出する工程、
を含むものである請求項２記載の測定方法。
【数１】
（式中、ｎｉは前記光学異方性膜の各層の平均屈折率を表し、
ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは前記光学異方性膜の各層の三次元屈折率を表し（ただし、添字のｘ、ｙおよびｚはそれぞれ前記光学異方性膜の面内遅相軸方向、光学異方性膜の面内遅相軸に面内で直交する方向、光学異方性膜の厚さ方向を表す。）、
ｄは前記光学異方性膜の各層の厚さを表す。
また、Ｒｅ、Ｒｔｈ、Δ１、Δ２、ｎｉ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚおよびｄにおける添字の１は、前記光学異方性膜の光を照射する側の層およびそれと同種の層についての値であることを表し、２はそれと異なる種類の層についての値であることを表す。）
【請求項４】
θ２が４０°≦θ２≦５０°である、請求項１〜３のいずれかに記載の測定方法。
【請求項５】
二種の層からなる光学異方性膜が多層押し出し成形により得られたものである、請求項１〜４のいずれかに記載の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１１７８２８（Ｐ２０１２−１１７８２８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５１０５（Ｐ２０１０−２６５１０５）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００２２９１１７）日本ゼオン株式会社 (1,870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００２２９１１７）日本ゼオン株式会社 (1,870)
【Ｆターム（参考）】
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