JP4790890B2

JP4790890B2 - 位相差フィルム及びその連続製造法

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Publication number: JP4790890B2
Application number: JP2000026001A
Authority: JP
Inventors: 祐一西小路; 裕之吉見
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: JP2001215332A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、低位相差で配向角のバラツキが少なく、液晶セルの光学補償による視角特性の改善などに好適な位相差フィルム及びその連続製造法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＴＮ型液晶セル等の複屈折性による位相差を補償するために低位相差、就中８０nm以下の位相差を示す位相差フィルムが求められている。従来、位相差が約８０〜２００nmの正の遅延素子としてポリカーボネートやポリビニルアルコールからなる延伸フィルムが提案されているが（特開平７−１７１１７７号公報、特開平７−１９９１７６号公報）、８０nm以下の位相差の達成は困難とされている。
【０００３】
ちなみに周速差のあるニップロールの二対を用いた縦延伸法、周速差のある数本のロールを用いた多段縦延伸法、テンターを用いた横延伸法等の種々の方法を適用して小さい延伸倍率による微延伸にて低位相差化を試みても僅かな応力で高度に配向して８０nm超の位相差となる。また微延伸ではボーイング現象にてフィルム幅方向での配向角が大きくバラツキやすい難点もある。配向角、すなわち面内最大屈折率方向と延伸方向がなす角のバラツキは、液晶表示のコントラストを低下させる原因となる。
【０００４】
【発明の技術的課題】
本発明は、位相差が８０nm以下の位相差フィルム及びそれを配向角のバラツキ少なく安定に効率よく製造できる方法の開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は、ノルボルネン系ポリマーフィルムからなり、面内の屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとしたとき、ｎx＞ｎy＞ｎzであり、その任意な二方向の屈折率差とフィルム厚との積が７０nm以下であると共に、式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚが１．１〜３である位相差フィルムの製造法であって、ノルボルネン系ポリマーからなる長尺フィルムをそのポリマーのガラス転移温度よりも３０〜６０℃高い温度で幅方向に１．１〜３倍の倍率にて一軸延伸することを特徴とする位相差フィルムの連続製造法を提供するものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、ノルボルネン系ポリマーフィルムを用いたことにより位相差が８０nm以下で耐熱性にも優れる位相差フィルムを得ることができ、また１〜４のＮｚ特性にて液晶セルの複屈折に基づく視角による表示特性の変化を高度に補償でき、広い視角範囲でコントラスト等の視認性に優れる液晶表示装置を形成できる位相差フィルムを得ることができる。さらに本発明方法によれば高温による延伸処理にてその冷却過程で配向角のバラツキが緩和され、延伸処理後に再加熱してその延伸倍率を緩和し配向角を再調整する必要なく配向角のバラツキの少ない位相差フィルムを安定に効率よく製造することができる。
【０００７】
【発明の実施形態】
本発明による位相差フィルムは、ノルボルネン系ポリマーフィルムからなり、面内の屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとしたとき、ｎx≧ｎy＞ｎzであり、その任意な二方向の屈折率差とフィルム厚との積が８０nm以下であると共に、式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚが１〜４であるものからなり、その製造は例えばノルボルネン系ポリマーからなるフィルムをそのポリマーのガラス転移温度よりも３０℃以上高い温度で一方向に１．１〜３倍の倍率にて一軸延伸する方法などにより行うことができる。
【０００８】
フィルムを形成するノルボルネン系ポリマーについては、特に限定はなく市販物等の適宜なものを単独で、又は２種以上を混合して用いうる。ノルボルネン系ポリマーからなるフィルムの使用により通例、ポリカーボネートの約１／１０程度の光弾性係数による低い配向性に基づき位相差を容易に制御できて８０nm以下の低位相差を達成でき、耐熱性にも優れている。
【０００９】
ノルボルネン系ポリマーからなるフィルムは、例えば流延法等のキャスティング法や、押出法などの適宜な方式で形成することができる。厚さムラや配向歪ムラ等の少ないフィルムを得る点よりはキャスティング法等の溶液製膜法によるフィルム形成が好ましい。また透明性に優れ、殊に光透過率が７５％以上、就中８０％以上、特に８５％以上のフィルムであることが好ましい。フィルム厚は、目的とする位相差などにより適宜に決定しうるが、一般には５〜５００μm、就中１０〜４００μm、特に２０〜３００μmの厚さとされる。なお位相差は、屈折率差（△ｎ）とフィルム厚（ｄ）との積（△ｎ・ｄ）として求められる。
【００１０】
位相差フィルムは、ノルボルネン系ポリマーフィルムを一方向に一軸延伸することにより製造でき、その製造は単品フィルムを用いたバッチ方式であってもよいし、長尺フィルムを用いた連続製造方式などであってもよい。位相差フィルムの製造効率等の点よりは長尺フィルムを用いた連続製造法が好ましい。長尺フィルムを用いた位相差フィルムの連続製造は、例えば長尺フィルムを連続搬送しつつ、そのフィルムの一部を加熱しその加熱部分においてテンター等を介し幅方向に一軸延伸する方法などにより行うことができる。
【００１１】
位相差フィルムは、面内の屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとしたとき、ｎx≧ｎy＞ｎz、その任意な二方向の屈折率差すなわちｎx−ｎy（△ｎxy）、ｎy−ｎz（△ｎyz）及びｎx−ｎz（△ｎxz）とフィルム厚（ｄ）との積（△ｎ・ｄ）が８０nm以下、並びに式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）にて定義されるＮｚが１〜４を満足するものであるが、前記の製造方法においてかかる特性は、ノルボルネン系ポリマーフィルムの延伸倍率を１．１〜３倍、就中２．５倍以下、特に１．２〜２倍に制御することにより与えるができる。
【００１２】
また延伸処理の際におけるフィルムの加熱温度は、ノルボルネン系ポリマーのガラス転移温度近傍であってもよいが、配向角のバラツキを抑制する点よりはガラス転移温度よりも３０℃以上高い温度、就中３２〜６０℃高い温度とすることが好ましい。これにより高温下での延伸処理にてその冷却過程で配向角のバラツキが緩和されそのバラツキの少ない位相差フィルムを安定に製造することができる。
【００１３】
本発明による位相差フィルムは、各種の用途に好ましく用いうる。就中、上記した屈折率関係や低位相差やＮｚ特性を示すことよりＴＮモードのＴＦＴ型液晶表示装置における視野角によるコントラストの低下や表示色の変化の補償などに有利に用いうる。その補償効果の点より好ましい位相差フィルムは、上記した任意な二方向の屈折率の組合せによる位相差（△ｎ・ｄ）が７０nm以下、就中６０nm以下、特に５５nm以下であり、Ｎｚが１．１〜３のものである。また面内の最大屈折率方向が一方向を基準に±５度、就中±３度の範囲にある位相差フィルム、特に配向角のバラツキが±５度、就中±３度の範囲にある位相差フィルムが好ましい。
【００１４】
液晶表示装置等への適用に際して位相差フィルムは、単層物や同種又は異種の積層物などとして用いることができる。位相差フィルムの積層は、補償効果の向上等を目的としその場合、本発明によるものとそれ以外の位相差層との積層物とすることもできる。補償効果の点より好ましく用いうる積層物は、本発明による位相差フィルムとｎx＞ｎy＞ｎzを満足する位相差層（Ａ）と、ｎx≧ｎy＞ｎzを満足しその光学軸が層平面の法線方向に対し傾斜する位相差層（Ｂ）とをそれぞれ少なくとも１層含む状態に積層したものである。
【００１５】
前記のｎx＞ｎy＞ｎzを満足する位相差層（Ａ）、すなわち面内に屈折率異方性を有して（ｎx＞ｎy）、その面内の屈折率よりも厚さ方向の屈折率が小さい（ｎy＞ｎz）特性を示す位相差層（Ａ）は、例えば各種の透明ポリマーからなるフィルムやそのフィルムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理して高分子を配向させてなる延伸フィルムなどとして得ることができ、就中、光透過率に優れて配向ムラや位相差ムラの少ないものが好ましい。
【００１６】
ちなみに前記位相差層（Ａ）を形成するポリマーの例としては、ポリカーボネートやポリアリレート、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、ポリスルホンやポリオレフィン、アクリル系ポリマーやスチレン系ポリマー、セルロース系ポリマーなどがあげられる。補償効果の点より好ましい位相差層（Ａ）は、△ｎxy・ｄが５〜５０nmであり、式：｛（ｎx＋ｎy）／２−ｎz｝ｄで定義されるＲthが３０〜１００nmである複屈折特性を示すものである。
【００１７】
一方、ｎx≧ｎy＞ｎz（負の屈折率異方性）を満足し、かつその光学軸が層平面の法線方向に対し傾斜する位相差層（Ｂ）は、例えば熱可塑性ポリマーからなるフィルムを周速の異なるロールで圧延処理する方式、液晶ポリマーを電場や磁場等の印加下に、あるいは配向膜等を介して配向させる方式などの適宜な方式により分子が層面に対し傾斜配向したものとして得ることができ、ディスコチィク液晶を傾斜配向させた市販物（富士写真フィルム社製、ワイドビューフィルム）などもある。
【００１８】
前記の位相差層（Ｂ）が負の屈折率異方性と光学軸の傾斜配向性を示すことで、ＴＮ液晶の補償を効率よく行うことができる。すなわち負の屈折率異方性のみを満足する位相差層では、その法線方向を基準（入射角０度）として単色光の入射角を基準から面内の最大屈折率方向に傾けるとその△ｎxy・ｄは、０度入射の場合を最大値としてそれを中心に対称形をなし、入射角を面内最大屈折率方位に直交する方向に傾けたときの△ｎxy・ｄは、０度入射の場合を最小値としてそれを中心に対称形をなし、補償効果に不足する。
【００１９】
前記に対し光学軸が法線より傾斜する特性を付加することで、０度入射のときに△ｎxy・ｄが最大値及び最小値となることを回避できて補償効果の向上を図ることができる。なお負の屈折率異方性の傾斜タイプがハイブリッド配向をなす場合には△ｎxy・ｄの最小値は０とならないが、チルト配向をなす場合には△ｎxy・ｄの最小値が０となるときもある。
【００２０】
位相差フィルム等の積層には粘着剤等の適宜な接着剤を用いることができ、特にアクリル系粘着層が好ましく用いうる。また位相差フィルムや上記積層物の実用に際しては、例えば位相差フィルム等の片面又は両面に粘着層を設けたものや、その粘着層を介して偏光板又は等方性の透明な樹脂層やガラス層等からなる保護層を接着積層したものなどの適宜な形態のものとして用いることもできる。
【００２１】
前記した偏光板等との積層は、液晶表示装置等の製造過程で順次別個に積層する方式にても行いうるが、予め積層することにより品質の安定性や積層作業性等に優れて液晶表示装置の製造効率を向上させうる利点などがある。なお偏光板としては、ポリビニルアルコール等の親水性高分子からなるフィルムをヨウ素や二色性染料等で染色して延伸処理した偏光フィルムやその片側又は両側に透明保護層を接着したものなどの適宜なものを用いうる。偏光板のセル側の透明保護層は、上記した位相差層（Ａ）を兼ねてもよい。また偏光板のセル側とは反対側の透明保護層は、防眩処理や反射防止処理などが施されたものであってもよい。
【００２２】
【実施例】
実施例１
厚さ１００μmの長尺ノルボルネン系ポリマーフィルム（ＪＳＲ社製、アートン、ガラス転移温度１７１℃）をテンターにて２１０℃で幅方向を２倍に延伸処理して位相差フィルムを連続して得た。
【００２３】
比較例
厚さ８０μmの長尺ポリカーボネートフィルム（鐘淵化学社製、ガラス転移温度１５５℃）をテンターにて１９０℃で幅方向を２倍に延伸処理して位相差フィルムを連続して得た。
【００２４】
評価試験
実施例、比較例で得た位相差フィルムについて自動複屈折計（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）にて屈折率及び位相差を調べ、Ｎｚを算出した。
その結果を次表に示した。なおいずれの位相差フィルムもｎx＞ｎy＞ｎzの特性を示した。

Claims

ノルボルネン系ポリマーフィルムからなり、面内の屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとしたとき、ｎx＞ｎy＞ｎzであり、その任意な二方向の屈折率差とフィルム厚との積が７０nm以下であると共に、式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚが１．１〜３である位相差フィルムの製造法であって、
ノルボルネン系ポリマーからなる長尺フィルムをそのポリマーのガラス転移温度よりも３０〜６０℃高い温度で幅方向に１．１〜３倍の倍率にて一軸延伸することを特徴とする位相差フィルムの連続製造法。