JP2023000775A - 位相差フィルムおよびその製造方法、偏光板、ならびに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示装置に適用した際に表示ムラの発生を抑制可能な位相差フィルムを提供する。【解決手段】位相差フィルムは、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙを満たすポジティブＢプレートである。位相差フィルムの厚みは３～９μｍが好ましい。位相差フィルムの正面レターデーションＲｅは、１２～３０ｎｍが好ましい。位相差フィルムは、１０ｃｍ×１０ｃｍの範囲における平均厚みに対する厚みの範囲の比率Ｘ（％）と、正面レターデーションＲｅ（ｎｍ）が、０．５≦Ｘ≦４．５－０．１１×Ｒｅを満たすことが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、位相差フィルムおよびその製造方法、偏光板、ならびに液晶表示装置に関する。

液晶表示装置等のディスプレイには、コントラスト向上や視野角拡大等の光学補償を行う目的で、位相差フィルムが用いられる。例えば、特許文献１では、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有する位相差フィルム（ネガティブＢプレート）と、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有する位相差フィルム（ポジティブＢプレート）を組み合わせることにより、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶表示装置を斜め方向から視認した際の光漏れを低減できることが記載されている。

光学補償に用いられる位相差フィルムには、膜厚や光学特性の均一性が要求される。そのため、位相差フィルムの製膜には、溶液製膜法が広く用いられており、特に厚みの小さいフィルムの作製には、溶液製膜法が適している。溶液製膜法では、溶媒中にポリマーを溶解させた樹脂溶液（ドープ）を支持体上に塗布した後、加熱乾燥等により溶媒が除去され、支持体上に塗膜が密着積層された積層体が形成される。その後、支持体から剥離した塗膜を少なくとも一方向に延伸して、光学異方性を付与することにより、位相差フィルムが得られる。塗膜（フィルム）の厚みが小さい場合は、特許文献２に記載されているように、支持体上に塗膜が密着積層された積層体を延伸した後、支持体を剥離してもよい。

特開２００９－１３９７４７号公報 特開２０１６－１０９９２４号公報

特許文献１に記載されているように、偏光子とネガティブＢプレートとポジティブＢプレートを積層した偏光板は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の光学補償に好適に用いられる。しかし、この構成の液晶表示装置では、画面を斜め方向から視認した際に、表示ムラが確認される場合がある。近年では画面の高精細化および高輝度化が進んでおり、わずかなムラであっても品質課題として顕在化するようになっている。

表示ムラの発生要因について本発明者らが検討したところ、ポジティブＢプレートの正面レターデーションに面内バラツキ（位相差ムラ）があり、これが表示ムラの原因となっていることが判明した。

上記に鑑み、本発明は、面内の位相差バラツキが小さく、画像表示装置に適用した際に表示ムラの発生を抑制可能な位相差フィルムの提供を目的とする。

本発明の位相差フィルムは、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙを満たすポジティブＢプレートである。位相差フィルムの厚みは３～９μｍが好ましい。位相差フィルムの正面レターデーションＲｅは、１２～３０ｎｍが好ましい。位相差フィルムの厚み方向レターデーションＲｔｈは、－６０～－１３５ｎｍが好ましい。

位相差フィルムは、１０ｃｍ×１０ｃｍの範囲における平均厚みに対する厚みの範囲（厚みの最大値と最小値との差）の比率で定義される面内バラツキＸ（％）が、０．５≦Ｘ≦４．５－０．１１×Ｒｅを満たすことが好ましい。Ｒｅは、位相差フィルムの正面レターデーション（単位はｎｍ）である。

位相差フィルムの残存溶媒量は、０．５～２．０重量％であってもよい。

上記の位相差フィルムは、例えば、負の固有複屈折を有するポリマーおよび有機溶媒を含む溶液を支持体上に塗布して塗膜を形成し（塗膜形成工程）、加熱により有機溶媒を乾燥除去して、支持体上に塗膜が密着積層された積層体を形成し（乾燥工程）、塗膜を少なくとも一方向に延伸する（延伸工程）ことにより製造できる。溶液を塗布する支持体は、樹脂フィルムであってもよい。

溶液の有機溶媒は、沸点が５０～１２０℃であってもよい。溶液の固形分濃度は１０重量％以上であってもよい。

乾燥に際しては、溶液の有機溶媒の沸点以下の温度で第一加熱を実施した後、有機溶媒の沸点よりも４０℃以上高い温度で第二加熱を実施することが好ましい。第一加熱における加熱時間は、例えば２０～４０秒であり、第二加熱における加熱時間は、例えば１０～１２０秒である。

塗膜を延伸する際は、上記の支持体を塗膜から剥離せずに、支持体上に塗膜が密着積層された積層体を延伸してもよい。延伸は、自由端一軸延伸であってもよい。

位相差フィルムと偏光子とを積層することにより、偏光板が得られる。偏光板は、偏光子および上記の位相差フィルムに加えて、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有する光学異方性素子（ネガティブＢプレート）を含んでいてもよい。

液晶表示装置は、液晶セルの一方の面に、上記の偏光板を備える。液晶セルは、ＩＰＳ方式の液晶セルであってもよい。

本発明の位相差フィルムは、画像表示装置に適用した際に、表示ムラの発生を抑制できる。

一実施形態の偏光板の断面図である。 一実施形態の液晶パネルの構成概念図である。

［位相差フィルム（ポジティブＢプレート）］
＜位相差フィルムの特性＞
本発明の一実施形態にかかる位相差フィルムは、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有するポジティブＢプレートである。ｎｘは面内の遅相軸方向の屈折率、ｎｙは面内の進相軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率である。

厚み方向の屈折率ｎｚが遅相軸方向の屈折率ｎｘよりも大きい屈折率異方性を有する位相差フィルムの作製には、負の固有複屈折を有するポリマー材料が好ましく用いられる。負の固有複屈折を有するポリマーは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に小さくなるものを指す。

負の固有複屈折を有するポリマーとしては、例えば、芳香族やカルボニル基等の分極異方性の大きい化学結合や官能基が、ポリマーの側鎖に導入されているものが挙げられ、具体的には、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、フマル酸エステル系樹脂等が挙げられる。

位相差フィルムの正面レターデーション：Ｒｅ＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄは、１２～３０ｎｍが好ましく、１５～２８ｎｍであってもよい。位相差フィルムの厚み方向レターデーション：Ｒｔｈ＝（ｎｘ－ｎｚ）×ｄは、－６５～－１３５ｎｍが好ましく、－７０～－１３０ｎｍがより好ましく、－７５～－１２５ｎｍであってもよい。ｄは、位相差フィルムの厚みであり、ｎｘ，ｎｙおよびｎｚは前述の通りである。本明細書において、正面レターデーションおよび厚み方向レターデーションは、特に断りがない限り、波長５９０ｎｍにおける値である。

ＲｅおよびＲｔｈが上記範囲内であることにより、液晶表示装置の斜め方向、特に、偏光子の吸収軸に対して４５度の角度（方位角４５度、１３５度、２２５度、３１５度）から見た際の黒表示の光漏れが低減する傾向がある。また、Ｒｅが小さいことにより、位相差フィルムの厚みバラツキが大きい場合でも、表示ムラが視認され難くなる傾向がある。

位相差フィルムの厚みｄは、３～９μｍが好ましい。位相差フィルムの厚みが３μｍ以上であることにより、ポリマー材料により、十分な厚み方向レターデーションＲｔｈを実現できる。位相差フィルムの厚みが９μｍ以下であることにより、薄型化に有利である。

表示ムラを抑制する観点から、位相差フィルムは、厚みの面内バラツキが小さいことが好ましい。厚みの面内バラツキは、１０ｃｍ×１０ｃｍの試料における厚みの平均値ｄに対する、厚みの範囲（最大値と最小値の差）の比率に基づいて評価する。面内バラツキＸは、Ｘ（％）＝１００×｛（厚みの最大値－厚みの最小値）／平均厚み｝で定義される。

厚みの面内バラツキＸは、３．０％以下が好ましく、２．５％以下がより好ましく、２．０％以下または１．７％以下であってもよい。Ｘが小さいほど、表示ムラが抑制される傾向がある。一方、厚みの面内バラツキＸを０に近付けるためには、製膜速度（ロールトゥーロール搬送のライン速度）を小さくして乾燥時間を長くする必要があり、生産性に劣る。また、ライン速度を低下させて、厚みバラツキＸを小さくすると、横スジ（搬送方向と直交する方向に延在するスジ）が発生しやすくなる。横スジの発生を抑制する観点から、位相差フィルムの厚みの面内バラツキＸは、０．５％以上が好ましい。Ｘは、０.５５％以上でもよい。

上記の様に、位相差フィルムの厚みの面内バラツキＸが小さいほど、表示ムラが抑制される傾向があるが、その許容範囲は、位相差フィルムの正面レターデーションＲｅに依存する。正面レターデーションＲｅが小さい場合は、厚みの面内バラツキＸの許容範囲が大きい。換言すると、Ｒｅが小さいほど、Ｘが大きい場合でもムラが視認され難い。

位相差フィルムの厚みの面内バラツキＸ（％）と、正面レターデーションＲｅ（ｎｍ）は、Ｘ≦４．５－０．１１×Ｒｅの関係を満たすことが好ましい。横スジの発生を抑制しつつ、表示ムラを抑制する観点から、位相差フィルムの厚みの面内バラツキＸは、０．５≦Ｘ≦４．５－０．１１×Ｒｅを満たすことが好ましい。Ｘは、（４．３－０．１１×Ｒｅ）以下がより好ましく、（４．１－０．１１×Ｒｅ）以下がさらに好ましい。

＜位相差フィルムの製造方法＞
本発明の位相差フィルムの製造方法は特に限定されないが、９μｍ以下の厚みで厚みバラツキを小さくする観点から、溶液製膜法により製膜したフィルムを延伸する方法が好ましい。

溶液製膜では、支持体上に、位相差フィルムを構成するポリマーの溶液（ドープ）を塗布して塗膜を形成し、加熱により有機溶媒を乾燥除去して、支持体上に塗膜が密着積層された積層体を形成する。得られた塗膜を支持体から剥離して、または支持体を剥離せずに塗膜と支持体とが一体となった積層体の状態で、塗膜を少なくとも一方向に延伸することにより、塗膜に光学異方性が付与される。

本発明の位相差フィルムは厚みが小さいため、延伸前のフィルム（塗膜）は、支持体から剥離した単層の状態では、ハンドリングが困難な場合がある。そのため、乾燥後の塗膜が支持体上に密着積層されている積層体を延伸する方法が好ましい。

ドープは、位相差フィルムを形成するための樹脂材料の溶液であり、樹脂材料（ポリマー）および有機溶媒を含有する。上記のように、本発明においては、樹脂材料として負の固有複屈折を有するポリマーが用いられる。ドープには、必要に応じて、レベリング剤、可塑剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。

有機溶媒は、樹脂材料を溶解し、かつ支持体を溶解させないものであれば特に限定されず、溶液製膜に一般的に用いられる各種の溶媒を用いることができる。残存溶媒量を適切に制御する観点から、有機溶媒の沸点は、５０～１２０℃が好ましく、６０～１００℃であってもよい。有機溶媒の具体例としては、アセトン（沸点：５６℃）、メチルエチルケトン（沸点：８０℃）、メチルイソプロピルケトン（沸点：９４℃）、ジエチルケトン（沸点：１０２℃）、メチルイソブチルケトン（沸点：１１６℃）、メチルプロピルケトン（沸点：１０２℃）等のケトン類が挙げられる。有機溶媒は２種以上を混合してもよい。混合溶媒を用いる場合は、混合溶媒の沸点が上記範囲であることが好ましい。

溶媒の除去効率の観点から、ドープの固形分濃度は、１０重量％以上が好ましく、１３重量％以上または１５重量％以上であってもよい。ドープの固形分濃度は、一般には５０重量％以下であり、４０重量％以下、３５重量％以下または３０重量％以下であってもよい。

ドープを塗布する支持体としては、ガラス基板、ＳＵＳ等の金属基板、金属ドラム、金属ベルト、樹脂フィルム等が挙げられる。溶媒を乾燥後の塗膜を、支持体とともに延伸する場合は、支持体として樹脂フィルムが用いられる。

支持体としての樹脂フィルムは、熱安定性および機械的強度に優れることが好ましい。樹脂材料としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー等が挙げられる。中でも、高い耐溶剤性を有することから、ポリエステル樹脂が好ましく用いられる。

ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）や、これらのポリエステルを構成するモノマー単位のグリコール成分および／またはジカルボン酸の一部または全部を他のモノマー成分に置換したポリエステル等が挙げられる。フィルムの機械強度を高める観点から、結晶性ポリエステルが好ましい。

支持体は、塗膜形成後の延伸工程での加熱温度（例えば、１４０℃程度）における延伸加工性に優れるものが好ましく、１４０℃における引張弾性率は、１００～１０００ＭＰａが好ましく、３００～８００ＭＰａがより好ましい。このような引張弾性率を有する結晶性ポリエステルフィルムとしては、ポリエステルを構成するモノマー単位のグリコール成分および／またはジカルボン酸の一部または全部を他のモノマー成分に置換した結晶性ポリエステルの二軸延伸フィルムが挙げられる。グリコール成分を置換したポリエステルとしては、ＰＥＴのエチレングリコールやＰＢＴの１，４－ブタンジオール等の直鎖状グリコールの一部を、１，２－シクロヘキサンジメタノールや１，４－シクロヘキサンジメタノール等に置換したグリコール変性ポリエステル等が挙げられる。ジカルボン酸成分を置換したポリエステルとしては、ＰＥＴのテレフタル酸やＰＥＮの２，６－ナフタレンジカルボン酸を、イソフタル酸、オルトフタル酸、２，５－ナフタレンジカルボン酸、１，４－ナフタレンジカルボン酸、１，５－ナフタレンジカルボン酸等に置換したジカルボン酸変性ポリエステル等が挙げられる。中でも、ＰＥＴのテレフタル酸の一部をイソフタル酸で置換した、ポリエチレン－テレフタレート／イソフタレート共重合体が好ましい。

ポリエチレン－テレフタレート／イソフタレート共重合体は、テレフタル酸成分とイソフタル酸成分の比率を変化させることにより、弾性率等の機械特性や熱特性等を調整可能であり、イソフタル酸成分の比率を増加させると、１４０℃における弾性率が小さくなり、延伸加工性が向上する傾向がある。また、ポリエチレン－テレフタレート／イソフタレート共重合体は、ＰＥＴと同様に、延伸により結晶化させることができるため、機械強度に優れるとともに、高い耐溶剤性を有することからも、溶液製膜の支持体として好適である。

支持体は、自己支持性と可撓性とを兼ね備えるものであれば、その厚みは特に限定されない。支持体の厚みは、一般的に２０μｍ～２００μｍ程度であり、３０μｍ～１５０μｍが好ましく、３５μｍ～１００μｍがより好ましい。

支持体上へのドープの塗布方法は特に限定されず、ナイフロールコート、キスロールコート、グラビアコート、リバースコート、スプレーコート、マイヤーバーコート、エアーナイフコート、カーテンコート、リップコート、ダイコート等の各種のコーティング法を適用できる。製膜厚みは、位相差フィルムに求められる光学特性（レターデーション値）等に応じて設定すればよく、例えば、乾燥後の膜厚が３μｍ～１５μｍ程度となるように設定される。

支持体上にドープを塗布した後、加熱により有機溶媒を除去することにより、支持体上に負の固有複屈折を有するポリマーの塗膜が密着積層された積層体が得られる。乾燥時の加熱温度や加熱時間は特に制限されない。加熱温度は一定である必要はなく、段階的に昇温あるいは降温するような温度プロファイルを有していてもよい。

厚みムラを低減するとともに、残存溶媒量を適切に減少させる観点から、有機溶媒の沸点以下の温度で加熱を実施した後、沸点よりも４０℃以上高い温度で加熱を実施することが好ましい。沸点以下の温度での加熱（第一加熱）の時間は、２０～４０秒が好ましい。その後、の沸点よりも４０℃以上高温での加熱（第二加熱）の時間は、１０～１２０秒が好ましい。第一加熱と第二加熱の間に、沸点よりも高温、かつ沸点＋４０℃未満の温度で加熱を実施してもよい。第一加熱の温度は、４０℃以上が好ましく、５０℃以上、６０℃以上または６５℃以上であってもよい。第二加熱の温度は、２３０℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましく、１８０℃以下がさらに好ましい。

支持体上での塗膜の乾燥時に、ポリマーの分子鎖は面内方向に配向する傾向がある。負の固有複屈折を有するポリマーが面内に配向すると、塗膜の厚み方向の屈折率ｎｚが、面内の屈折率に対して相対的に大きくなり、ｎｘ≒ｎｙ＜ｎｚの屈折率異方性（Ｒｔｈが負の値）を有するポジティブＣプレート特性が発現する。

上記の塗膜を延伸することにより、延伸方向の屈折率が小さくなり、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有するポジティブＢプレートが得られる。支持体から剥離した後に塗膜を延伸してもよいが、上記の通り、ハンドリング性等の観点から、支持体を剥離せずに、支持体上に塗膜が密着積層された積層体を延伸する方法が好ましい。

延伸方法は特に限定されず、フィルムの幅方向の両端を固定せずに、長手方向に延伸する縦一軸延伸（自由端一軸延伸）、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップ等で把持して幅方向に延伸する横延伸、フィルムの幅方向の両端を把持して幅方向に延伸しながら、テンタークリップ等の把持具の長手方向への移動速度を変化させて長手方向にも延伸する同時二軸延伸等が挙げられる。縦延伸と横延伸を順に実施する逐次二軸延伸を行ってもよい。

自由端一軸延伸では、長手方向への延伸に伴って、幅方向および厚み方向には収縮作用が生じるため、塗膜を構成するポリマーが、負の固有複屈折を有する場合、長手方向の屈折率（ｎｙ）が小さくなり、幅方向の屈折率（ｎｘ）および厚み方向の屈折率（ｎｚ）が大きくなる。自由端一軸延伸では、一般に、幅方向の収縮率と厚み方向の収縮率は同等であり、幅方向の屈折率と厚み方向の屈折率の減少率（または増加率）は同等となる。支持体上での乾燥の際の配向により、塗膜がｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの屈折率異方性を有する場合は、ｎｚ＞ｎｘの屈折率異方性が、延伸の前後で保持される。そのため、塗膜のＲｔｈの絶対値が大きい場合や、延伸倍率が小さい場合は、自由端一軸延伸により、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有するポジティブＢプレートが得られる。

延伸温度は特に限定されないが、支持体とその上に形成された塗膜を共に延伸可能な温度であることが好ましく、塗膜（位相差フィルム）を構成するポリマーの種類や、支持体の熱特性等に応じて設定される。延伸温度は、一般には１００℃～２００℃程度、好ましくは１２０℃～１８０℃程度である。

延伸倍率は、１．０１倍以上が好ましく、１．０３倍以上がより好ましい。自由端一軸延伸では、延伸倍率が大きいほど、正面レターデーションＲｅが大きくなる傾向がある。延伸倍率は、一般には３倍以下であり、２．５倍以下または２倍以下であってもよい。前述のように、表示ムラを抑制する観点からは、位相差フィルムのＲｅは小さい方が好ましく、延伸倍率は、１．５倍以下、１，３倍以下または１．２倍以下であってもよい。

延伸後の塗膜（位相差フィルム）の残存溶媒量は、０．５～２．０重量％が好ましい。残存溶媒量が２．０％以下であれば、加熱による位相差フィルムのＲｅおよびＲｔｈの変化が小さく、信頼性に優れる。また、残存溶媒量が０．５重量％以上の場合に、厚みムラが小さくなるとともに、横スジの発生が抑制される傾向がある。塗膜の乾燥条件を調整することにより、延伸後の位相差フィルムの残存溶媒量を適切な範囲に制御できる。

［偏光板および液晶表示装置］
本発明の位相差フィルムを偏光子と積層一体化して偏光板を形成してもよい。偏光子の一方の主面に、適宜の接着剤層または粘着剤層を介してと位相差フィルムを貼り合わせることにより、偏光板が得られる。偏光子と位相差フィルムの間に、他のフィルムが積層されていてもよい。

偏光子としては、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。

中でも、高い偏光度を有することから、ポリビニルアルコールや、部分ホルマール化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて所定方向に配向させたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系偏光子が好ましい。例えば、ポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素染色および延伸を施すことにより、ＰＶＡ系偏光子が得られる。

ＰＶＡ系偏光子として、厚みが１０μｍ以下の薄型の偏光子を用いることもできる。薄型の偏光子としては、例えば、特開昭５１－０６９６４４号公報、特開２０００－３３８３２９号公報、ＷＯ２０１０／１００９１７号パンフレット、特許第４６９１２０５号明細書、特許第４７５１４８１号明細書等に記載されている薄型偏光膜を挙げることができる。このような薄型偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂層と延伸用樹脂基材とを積層体の状態で延伸し、ヨウ素染色することにより得られる。

偏光子と位相差フィルムの配置角度は特に限定されない。例えば、液晶表示装置を斜め方向から視認した際の光抜けを抑制する光学補償の目的で位相差フィルムを用いる場合、偏光子の吸収軸方向と、位相差フィルムの遅相軸方向とが、平行または直交となるように、両者を配置することが好ましい。

図１は、本発明の一実施形態の偏光板の断面図であり、図２は、液晶セル１０の一方の面に図１の偏光板１００が配置された液晶パネルの構成概念図である。

図１に示す偏光板１００は、偏光子３０の一方の面に、第一光学異方性素子６０および第二光学異方性素子７０を順に備える。偏光子３０の他方の面には、適宜の接着剤層または粘着剤層を介して、偏光子保護フィルムとしての透明フィルムが貼り合わせられていてもよい。偏光板には、液晶セル等との貼り合わせのための接着剤層や粘着剤層が積層されていてもよい。

偏光板１００において、偏光子３０に近い側に配置された第一光学異方性素子６０は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有するネガティブＢプレートである。偏光子から離れて配置された第二光学異方性素子７０は、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有するポジティブＢプレートであり、本発明の位相差フィルムが用いられる。

ネガティブＢプレートの材料としては、正の固有複屈折を有する材料が好ましく用いられる。正の固有複屈折を有するポリマーは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に大きくなるものを指す。正の固有複屈折を有するポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のサルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド等のスルフィド系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系（ポリノルボルネン系）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、セルロースエステル類等が挙げられる。

図２に示すように、液晶セル１０の一方の面に偏光板１００を配置し、他方の面に偏光子４０を含む偏光板を配置することにより液晶パネル２００が形成される。この液晶パネル２００と光源（不図示）を組み合わせることにより、液晶表示装置が形成される。光源は、本発明の偏光板１００側に配置してもよく、偏光子４０を含む偏光板側に配置してもよい。

図２において、矢印３５，４５は、偏光子３０，４０の吸収軸方向を示しており、矢印６３，７３は、光学異方性素子６０，７０の遅相軸方向を示している。図２に示す様に、偏光板１００は、第一光学異方性素子６０（ネガティブＢプレート）の遅相軸方向６３と、第二光学異方性素子７０（ポジティブＢプレート）の遅相軸方向７３が平行であり、これらの遅相軸方向６３，７３は、偏光子３０の吸収軸方向と直交していることが好ましい。

液晶セル１０は、一対の基板間に液晶層を備える。一般的な構成では、一方の基板にカラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板に液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子等が設けられている。液晶セル１０は、無電界状態で液晶がホモジニアス配向しているものが好ましい。無電界状態で液晶がホモジニアス配向している液晶セルとしては、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶セルが挙げられる。ＩＰＳモードの液晶セルでは、一般に、液晶材料としてネマチック液晶が用いられる。

液晶セルの無電界状態での液晶分子の配向方向（初期配向方向）１１は、第一光学異方性素子の遅相軸方向６３、および第二光学異方性素子の遅相軸方向７３と平行であり、偏光子３０の吸収軸方向３５と直交であることが好ましい。液晶セル１０の偏光板１００と反対側の面に配置される偏光子４０の吸収軸方向は、偏光板１００の偏光子３０の吸収軸方向３５と直交している。

ネガティブＢプレートである第一光学異方性素子６０の正面レターデーションＲｅおよび厚み方向レターデーションＲｔｈは特に限定されず、光学設計に応じて適宜調整すればよい。一実施形態において、第一光学異方性素子６０の正面レターデーションと、第二光学異方性素子７０の正面レターデーションの和は、９０～１８０ｎｍが好ましく、１００～１７０ｎｍがより好ましく、第一光学異方性素子６０の厚み方向レターデーションと、第二光学異方性素子７０の厚み方向レターデーションの和は、３０～１００ｎｍが好ましく、４０～８０ｎｍがより好ましい。第二光学異方性素子７０（ポジティブＢプレートである本発明の位相差フィルム）のＲｅおよびＲｔｈの値に応じて、Ｒｅの和およびＲｔｈの和が上記範囲となるように、第一光学異方性素子のＲｅおよびＲｔｈを調整すればよい。

液晶セル１０と偏光子３０との間に配置される、第一光学異方性素子６０および第二光学異方性素子７０の光学異方性を上記範囲とすることにより、液晶表示装置を斜め方向、特に、偏光子の吸収軸に対して４５度の角度（方位角４５度、１３５度、２２５度、３１５度）から視認した際の光漏れが低減する。また、第二光学異方性素子７０として本発明の位相差フィルムを適用することにより、表示ムラが抑制され、液晶表示装置の視認性を向上できる。

以下に、実施例および比較例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

［ポリマーの合成およびドープの調製］
攪拌機、冷却管、窒素導入管および温度計を備えたオートクレーブに、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（信越化学製、商品名メトローズ６０ＳＨ－５０）４８重量部、蒸留水１５６０１重量部、フマル酸ジイソプロピル８１６１重量部、アクリル酸３－エチル－３－オキセタニルメチル２４０重量部および重合開始剤であるｔ－ブチルパーオキシピバレート４５重量部を入れ、窒素バブリングを１時間行った後、攪拌しながら４９℃で２４時間保持することにより、ラジカル懸濁重合を行なった。次いで、室温まで冷却し、生成したポリマー粒子を含む懸濁液を遠心分離した。得られたポリマーを蒸留水で２回およびメタノールで２回洗浄した後、減圧乾燥して、白色のフマル酸エステル系樹脂を得た。

得られたフマル酸エステル系樹脂を、メチルエチルケトンに溶解して固形分濃度２０重量％の溶液とした。さらに、フマル酸エステル系樹脂１００重量部に対し、可塑剤としてトリブチルトリメリテート５重量部を添加して、ドープを調製した。

［作製例１～１４：位相差フィルムの作製］
支持体フィルムとして、厚み７５μｍのポリエステルフィルム（ポリエチレン－テレフタレート／イソフタレート共重合体の二軸延伸フィルム）を用いた。支持体を、表１に示すライン速度で搬送しながら、上記のドープを、乾燥後の膜厚が約８μｍとなるように塗布し、表１に示す第一加熱の条件で加熱した後、さらに第二加熱の条件で加熱を行い、支持体上に、フマル酸エステル系樹脂のコーティング膜が密着積層された積層体を得た。

上記の積層体を、表１に示す温度および延伸倍率で自由端一軸延伸して、支持体上に、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有する位相差フィルム（ポジティブＢプレート）が密着積層された積層体を得た。

［評価］
＜レターデーション＞
支持体と位相差フィルムとの積層体を５ｃｍ四方に切り出し、位相差フィルムをガラス板上にアクリル系粘着剤を介して貼り合わせた後、支持体を剥離して、測定用試料を作製した。この試料を用いて、偏光・位相差測定システム（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ製「ＡｘｏＳｃａｎ」）により、測定波長５９０ｎｍで正面レターデーション、および遅相軸方向を回転中心として試料を４０°傾斜した状態でのレターデーションを測定した。これらの測定値から、正面レターデーション：Ｒｅ＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄおよび厚み方向レターデーション：Ｒｔｈ＝（ｎｘ－ｎｚ）×ｄを求めた。

＜残存溶媒量＞
支持体から剥離後の位相差フィルムを、１０ｃｍ四方に切り出し、重量Ｗ_０を測定した後、１５０℃のオーブンで３０分加熱し、加熱後の重量Ｗ_１を測定し、下記式により位相差フィルムの残存溶媒量を算出した。
残存溶媒量（重量％）＝１００×（Ｗ_０－Ｗ_１）／Ｗ_０

＜膜厚＞
支持体と位相差フィルムとの積層体を１０ｃｍ四方に切り出し、支持体を剥離した。位相差フィルムの１ｃｍ間隔の格子点（合計８１点）における厚みをデジタルマイクロゲージにより測定し、厚みの平均値ｄ、厚みの最大値ｄ_ｍａｘ、および厚みの最小値ｄ_ｍｉｎから、下記式に基づいて厚みバラツキを算出した。
厚みバラツキ（％）＝１００×（ｄ_ｍａｘ－ｄ_ｍｉｎ）／ｄ

＜外観＞
支持体と位相差フィルムとの積層体の位相差フィルム側の面に、ロールトゥーロールで、粘着剤層を介して直線偏光板を貼り合わせた後、支持体を剥離した。この試料を、位相差フィルムの延伸方向（偏光板の吸収軸方向）を長辺とする２０ｃｍ×３０ｃｍの長方形に切り出し、位相差フィルム側の面が上側となるようにライトボックスの上に載置した。その上に、クロスニコルになるように別の直線偏光板を重ね合わせ、偏光板の吸収軸方向に対して方位角４５°、極角（フィルムの法線とのなす角）０～４０°の範囲から目視にて視認して、ムラおよび横スジ（延伸方向と直交する方向に延在するスジ）の有無を確認した。ムラおよび横スジのそれぞれについて、確認されなかったものをＯＫ，確認されたものをＮＧとした。

各作製例における位相差フィルムの製造条件、および評価結果を表１に示す。

作製例１～３では、厚みの面内バラツキが大きい作製例３では、ムラが確認されたのに対して、作製例３に比べて厚みの面内バラツキが小さい作製例１，２ではムラは確認されなかった。作製例４～７の対比、作製例８～１１の対比、作製例１２～１４の対比においても同様であり、厚みの面内バラツキが小さい場合に、ムラが確認されず良好な視認性を示した。一方、加熱時間が長く、厚みの面内バラツキが０．５％未満である作製例４および作製例７では、ムラは確認されなかったものの、横スジによる外観不良が生じていた。

これらの結果の対比から、ムラが視認されることを抑制する観点からは、位相差フィルムの厚みの面内バラツキが小さいことが好ましいものの、厚みのバラツキを小さくするために加熱時間を長くすると、横スジが発生する傾向があることが分かる。

作製例１１では、作製例２と厚みの面内バラツキが同等であるにも関わらず、ムラが確認された。また、作製例１４では、作製例２よりも厚みの面内バラツキが小さいにも関わらずムラが確認された。これらの結果から、正面レターデーションＲｅが小さい場合は、厚みバラツキの許容範囲が広く、ムラが視認され難い傾向があることが分かる。

Claims (13)

1. 面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙを満たす位相差フィルムであって、
   厚みが３～９μｍであり、
   正面レターデーションＲｅが、１２～３０ｎｍであり、
   １０ｃｍ×１０ｃｍの範囲における平均厚みに対する厚みの範囲の比率Ｘ（％）と、正面レターデーションＲｅ（ｎｍ）が、
   ０．５≦Ｘ≦４．５－０．１１×Ｒｅ
   の関係を満たす、位相差フィルム
2. 厚み方向レターデーションＲｔｈが、－６０～－１３５ｎｍである、請求項１に記載の位相差フィルム。
3. 残存溶媒量が０．５～２．０重量％である、請求項１または２に記載の位相差フィルム。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の位相差フィルムを製造する方法であって、
   負の固有複屈折を有するポリマーおよび有機溶媒を含む溶液を支持体上に塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程；
   加熱により有機溶媒を乾燥除去して、支持体上に塗膜が密着積層された積層体を得る乾燥工程；および
   前記塗膜を少なくとも一方向に延伸する延伸工程、
   を順に有し、
   前記乾燥工程において、前記有機溶媒の沸点以下の温度で第一加熱を実施した後、前記有機溶媒の沸点よりも４０℃以上高い温度で第二加熱を実施する、
   位相差フィルムの製造方法。
5. 前記第一加熱における加熱時間が、２０～４０秒であり、前記第二加熱における加熱時間が１０～１２０秒である、請求項４に記載の位相差フィルムの製造方法。
6. 前記支持体が樹脂フィルムである、請求項４または５に記載の位相差フィルムの製造方法。
7. 前記延伸工程において、前記支持体上に塗膜が密着積層された積層体を延伸する、請求項６に記載の位相差フィルムの製造方法。
8. 前記延伸工程において、自由端一軸延伸が行われる、請求項４～７のいずれか１項に記載の位相差フィルムの製造方法。
9. 前記有機溶媒の沸点が、５０～１２０℃である、請求項４～８のいずれか１項に記載の位相差フィルムの製造方法。
10. 前記溶液の固形分濃度が１０重量％以上である、請求項４～９のいずれか１項に記載の位相差フィルムの製造方法。
11. 請求項１～３のいずれか１項に記載の位相差フィルムと、偏光子とを含む、偏光板。
12. さらに、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満たす光学異方性素子を含む、請求項１１に記載の偏光板。
13. 液晶セルと、請求項１１または１２に記載の偏光板とを備える、液晶表示装置。
    
    

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