JP2000190385A - 光学フィルムの製造法、光学フィルム及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】屈折率分布の制御が容易でかつ均一性の高い二
軸性の光学フィルムを製造する方法、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
の高い光学フィルム、並びに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。 【解決手段】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
びそれを延伸して二軸性フィルムとする工程を含む光学
フィルムの製造法、それにより得られる光学フィルム、
並びに前記光学フィルムを含む液晶表示素子。

Description

【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Ｓ
ＴＮ（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
延伸して二軸性フィルムとする工程を含むことを特徴と
する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６０
μｍ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】

【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】

【００２９】等の基であることが好ましく、Ｒ¹は、

【００３０】

【化３】

【００３１】

【化４】

【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】

【００３５】式（３）で表わされるポリマー、

【００３６】

【化６】

【００３７】式（４）で表わされるポリマー、

【００３８】

【化７】

【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】

【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】

【００４４】（式中ｍは平均重合度である。またＹは、

【００４５】

【化１０】

【００４６】等の基を示し、Ｒ²は、

【００４７】

【化１１】

【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】

【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】

【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ｎ
ｘ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０．０
０２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０．００
２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１
００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすることができる。２０
ｎｍ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Ｔ
ｙ、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 Ｎ
ｅｍａｔｉｃ）セル、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｎａ
ｔｉｃ）セル、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅ
ｄ）セル、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｅｄ 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 Ｍｅ
ｔａｌ）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−Ｐ
ｌａｎｅ 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】

【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ＮＭ
Ｐ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２０ｃ
ｍ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（１０ｍ
ｍ／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】

【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】

【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５
００ｍ、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５５Ｋｇ
ｆ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４０ｃ
ｍ、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】

【０１０６】（式中Ｒ³は

【０１０７】

【化１７】

【０１０８】で表わされる基を示し、Ｒ⁴は

【０１０９】

【化１８】

【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】

【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３０ｃ
ｍ、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、８
０℃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】

【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３９０
ｎｍ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。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 11:00 (72)発明者 大津 修 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H049 BA04 BA06 BA25 BB44 BB46 BB47 BB48 BB49 BB62 BC03 BC22 2H091 FA11Y FB02 FC09 FC29 FC30 FD07 FD15 GA06 GA17 HA07 LA11 LA12 LA17 LA18 4F210 AA26 AA29 AE01 AG01 AG03 QC02 QG01 QG15 QG18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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二軸性フィルム
   とする工程を含むことを特徴とする光学フィルムの製造
   法。
2. 【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記載の光学フィルムの製造法。
3. 【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
   記載の光学フィルムの製造法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の製造
   法により得られる光学フィルム。
5. 【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
   載の光学フィルム。
6. 【請求項６】 請求項４又は５記載の光学フィルムを含
   むことを特徴とする液晶表示素子。