JP5653747B2 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学フィルム、特に表示装置等に用いられる光学フィルムの製造方法に関する。

液晶ディスプレイ等の表示装置に対する要求性能は近年ますます高くなっており、表示装置に用いる光学フィルムに対しても要求性能は高まるばかりである。例えば液晶ディスプレイにおいては、輝度がますます高く、そして画面がますます大きくなっており、これに伴い、位相差フィルム等の光学フィルムに対しては、光学特性の均一性についてより厳しい要求が出されている。

光学フィルムは、溶液製膜方法と溶融製膜方法とのいずれの方法でも製造されており、連続製法で製造されている。すなわち、光学フィルムは長尺状につくられる。そして、上記の光学特性の均一性は、長尺の光学フィルムの幅方向についてより強く求められている。また、表示装置の大面積化に伴い、光学特性を均一としなければならない幅も広くなる一方である。

光学特性の中でも、近年では遅相軸の均一性が特に重要視されている。遅相軸は、複屈折を示すフィルムで認められる。そして、長尺のフィルムを幅方向に拡げるように延伸した場合には、長手方向で、遅相軸が不均一になる。このように、長手方向で遅相軸が不均一である態様を軸ばらつきと以降称する。

なお、長尺のフィルムを幅方向に延伸した場合には、延伸前に幅方向に付した直線状のマーキングが、延伸後には長尺方向に凸の形状となり、これは延伸線あるいはボーイングラインと呼ばれる。遅相軸は、この曲線状になった延伸線における接線とほぼ一致し、ポリマーの主鎖方向にもほぼ一致することが多い。

ポリマーからなるフィルムは、通常複屈折を示し、異方性が小さいといわれるセルロースアシレートフィルムであっても複屈折を示す。そして、複屈折を示すポリマーフィルムにはボーイングが生じやすい。

遅相軸を幅方向で均一にする方法、すなわち、ボーイングをなくす方法については、これまで種々の提案がされている。例えば、把持手段で各側部を把持して幅方向に延伸する際に、一方の側部の把持手段と他方の側部の把持手段とがそれぞれ走行する軌道レールを、互いに異なる長さとし、この長さを独立に変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によると、フィルムの左右の把持長を独立して変化させるので、延伸の際に、遅相軸が幅方向である程度は均一となるように制御することができる。

また、光学特性の中でも、遅相軸における屈折率と進相軸における屈折率とに依存するレタデーションについては、熱緩和工程において、幅方向に温度勾配を設けて熱処理することによって均一にすることができるとの開示がなされている（特許文献２参照）。

特開２００６−１８２０２０号公報 特許第３９３５５７０号公報

しかし、軸ばらつきがあり、しかも軸ばらつきの程度が幅方向で異なると、長手方向で複数付したマーキングの延伸線が、互いに異なる形状になってしまう。例えば、特許文献１の方法では、遅相軸のずれは、低減されてボーイングがある程度抑制させるとしても軸ばらつきの程度が幅方向で不均一となる。

また、特許文献２の方法によると、レタデーションについては幅方向で均一にすることはできるものの、軸ばらつきの程度については幅方向で均一にすることはできない。

そこで、本発明は、軸ばらつきの程度が幅方向でより均一な光学フィルムを製造することができる光学フィルムの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光学フィルムの製造方法は、搬送されている長尺のポリマーフィルムを、加熱しながら幅方向へ拡げるように延伸する延伸工程と、延伸された前記ポリマーフィルムの内部応力を緩和するために、幅を規制した状態で前記ポリマーフィルムを加熱する緩和工程とを有し、セルロースアシレートを溶媒に溶解したドープを支持体上に連続的に流延して支持体から剥ぎ取り、剥ぎ取ったポリマーフィルムを乾燥し、残留溶媒量が２０質量％に達してから延伸工程を開始し、目的とするレタデーションに対応する配向度を目的配向度Ｖ（Ｓ）とするときに、緩和工程を経た前記ポリマーフィルムの配向度を幅方向で検出して、前記目的配向度Ｖ（Ｓ）よりも低い配向度が検出された低配向度領域を特定し、緩和工程を経た後の配向度が前記目的配向度Ｖ（Ｓ）になるように、以降の前記延伸工程の際に、前記低配向度領域に対応する前記ポリマーフィルムの対応領域をより高い温度に加熱し、対応領域の加熱は残留溶媒量が５質量％に達してから行うことを特徴として構成されている。

前記低配向度領域の配向度と前記目的配向度Ｖ（Ｓ）との配向度差と、前記延伸工程の際の前記対応領域の温度との関係を予め求めておき、この関係から前記目的配向度Ｖ（Ｓ）となる前記対応領域の温度を求め、求めた温度になるように、以降の延伸工程の際の対応領域を加熱することが好ましい。

前記配向度差は、前記延伸工程における設定条件毎に予め求め、前記設定条件は、前記ポリマーフィルムの温度と、延伸速度とであり、前記延伸速度は、前記ポリマーフィルムの延伸開始時における幅及び延伸終了時における幅から求める延伸倍率を、延伸工程での延伸の開始から終了までの時間で除した値であることが好ましい。

本発明によれば、幅方向で軸ばらつきの程度がより均一な光学フィルムを製造することができる。

溶液製膜設備を示す概略図である。 クリップテンタの概略図である。 配向度測定装置の概略図である。 配向度差がある場合の配向度Ｖと配向度差と軸ばらつきとの説明図である。（ａ）はフィルムの平面図である。（ｂ）は幅方向における配向度Ｖのグラフである。（ｃ）は幅方向における配向度差ＤＶのグラフである。（ｄ）は軸ばらつきのグラフである。 クリップテンタの断面概略を示す側面図である。 クリップテンタでの側端部の加熱方法を説明する説明図である。 加熱装置による側端部の配向度の補正方法について説明する配向度差のグラフである。 延伸工程での設定条件が互いに異なる場合の配向度差のグラフである。

図１の溶液製膜設備１０は、ドープ１１から光学フィルム（以下、単に「フィルム」と称する）２２を製造する。ドープ１１はポリマーが溶媒に溶解したものである。溶液製膜設備１０は、ドープ１１から湿潤フィルム１２を形成する流延装置１５、湿潤フィルム１２の各側部をピン（図示せず）で保持して湿潤フィルム１２を乾燥するピンテンタ１６、ピンの保持跡がある各側部を切除する第１切除装置１７、湿潤フィルム１２の各側部をクリップ５０（図２参照）で把持し、湿潤フィルム１２を幅方向に延伸するクリップテンタ２０、クリップの把持跡がある各側部を切除する第２切除装置２１、湿潤フィルム１２をさらに乾燥してフィルム２２とする乾燥室２５、フィルム２２を冷却する冷却室２６、配向度測定装置２７、及びフィルム２２をロール状に巻き取る巻取装置２８を、上流側から順に備える。

流延装置１５は、流延支持体としてのドラム３０と、ドラム３０の周面に向けてドープ１１を流出する流延ダイ３１と、ドラム３０の周面に形成された流延膜３２を剥ぎ取るために湿潤フィルム１２を支持する剥取ローラ３５とを、外部空間と仕切るチャンバ３６の中に備える。

ドラム３０は駆動部（図示無し）を有し、この駆動部によって、断面円形の中央に設けられた軸３０ａを中心に矢線Ａ１で示す周方向に回転する。回転しているドラム３０の周面に向けて、流延ダイ３１からドープ１１が流出すると、ドラム３０の周面に流延膜３２が形成する。流延ダイ３１からドラム３０にかけては、ドープ１１からなるビードが形成される。ドラム３０の回転方向Ａ１におけるビードの上流には、空気を吸引することによりビードの上流側エリアを減圧するチャンバ（図示無し）が備えてある。

ドラム３０は、温調機３７により、周面の温度が制御される。ドラム３０の内部には、伝熱媒体が流れる流路が形成されており、温調機３７は、伝熱媒体の温度を調整し、ドラム３０との間で、伝熱媒体を循環させる。例えば、流延膜３２を冷却固化（ゲル化）させるいわゆる冷却流延の場合には、温調機３７は伝熱媒体を冷却し、冷却された伝熱媒体をドラム３０に送り込む。この送り込みを連続的に行うことにより、伝熱媒体は、ドラム３０の内部の流路を巡り、温調機３７に戻る。

なお、流延支持体は、ドラム３０に限定されない。例えば、ドラム３０に代えて、バックアップローラ対に掛け渡された無端のバンドを用いてもよい。無端のバンドを流延支持体として用いる場合には、各バックアップローラの内部に伝熱媒体を通過させることにより、バックアップローラを通じてバンドの温度を調整する。流延膜を乾燥して固化させるいわゆる乾燥流延の場合には、ドラム３０に代えてバンドを用いることが多い。

剥取ローラ３５は、長手方向がドラム３０の長手方向と平行になるように配される。湿潤フィルム１２が搬送方向Ｚ１に引っ張られ、この湿潤フィルム１２を剥取ローラ３５が周面で支持することにより、流延膜３２は所定の位置でドラム３０から剥がされる。

流延装置１５の内部には、ドープ１１、流延膜３２、湿潤フィルム１２のそれぞれから蒸発して気体となった溶媒を凝縮させる凝縮器（コンデンサ）が備えられる。この凝縮器で液化した溶媒は、チャンバ３６の外部に配された回収装置へ案内され、この回収装置で回収される。なお、凝縮器と回収装置との図示は略す。

湿潤フィルム１２は、ローラ４０により、流延装置１５からピンテンタ１６へ案内される。ピンテンタ１６は、湿潤フィルム１２の側部に複数のピンを貫通して保持するピンプレート（図示無し）を有し、このピンプレートが所定軌道を走行する。ピンプレートの走行により湿潤フィルム１２は搬送される。湿潤フィルム１２の搬送路の上方には、乾燥空気を流出するダクト（図示無し）が備えられる。ダクトの下面には、湿潤フィルム１２の幅方向に長いスリット状の空気流出口が形成されており、この空気流出口から乾燥空気が出ることにより、搬送されている湿潤フィルム１２は徐々に乾燥する。このピンテンタ１２では、湿潤フィルム１２の残留溶媒量が３質量％以上２０質量％以下の範囲となるように、乾燥をすすめることが好ましい。なお、本明細書における残留溶媒量とは、湿潤フィルム１２の質量をＸ、この湿潤フィルム１２を乾燥した後の質量をＹとするときに、｛（Ｘ−Ｙ）／Ｙ｝×１００で求めるいわゆる乾量基準の値である。

第１切除装置１７は、湿潤フィルム１２の各側部をカットする切断刃を備える。湿潤フィルム１２が切断刃に連続的に案内されて、ピンプレートによる保持跡が除去されるように各側部が切り離される。

本実施形態では、湿潤フィルム１２をピンテンタ１６で乾燥してからクリップテンタ２０に案内する。しかし、乾燥流延の場合にはピンテンタ１６を用いなくてもよい。すなわち、乾燥流延の場合には、ピンテンタ１６と第１切除装置１７とを設けずに、流延装置１５からの湿潤フィルム１２をクリップテンタ２０へ案内してよい。乾燥流延の場合には、流延支持体上で流延膜３２の残留溶媒量が２０質量％以上４０質量％以下の範囲となるように乾燥をすすめてから剥ぎ取り、剥ぎ取った湿潤フィルムをクリップテンタ２０へ案内することが好ましい。

第１切除装置１７で両側部を切除された湿潤フィルム１２は、クリップテンタ２０に案内される。クリップテンタ２０の構成及び作用については、別の図面を用いて後述する。

第２切除装置２１は、第１切除装置１７と同じ構成を有する。第２切除装置２１は、湿潤フィルム１２を切断刃に連続的に案内して、クリップによる把持跡が除去されるように各側部を切り離す。

乾燥室２５には、湿潤フィルム１２を周面で支持するローラ４１が複数備えられる。これら複数のローラ４１の中には、周方向に回転する駆動ローラがあり、この駆動ローラの回転により湿潤フィルム１２が搬送される。乾燥室２５には、加熱された乾燥空気が供給されている。この乾燥室２５を通過させることにより湿潤フィルム１２を乾燥する。冷却室２６には、略室温の乾燥空気が供給されている。この冷却室２６を通過させることにより、乾燥したフィルム２２を降温させる。温度が低下したフィルム２２は、冷却室２６から配向度測定装置２７へ案内される。

配向度測定装置２７は、フィルム２２の配向度を検出して検出信号を解析する。配向度測定装置２７の解析信号はクリップテンタ２０へ送られる。配向度測定装置２７の構成及び作用の詳細については、別の図面を用いて後述する。

フィルム２２は、配向度測定装置２７から巻取装置２８に案内されて巻芯４２に巻き取られる。

クリップテンタ２０は、図２に示すように、湿潤フィルム１２の搬送路を囲むようにしてこの搬送路及び搬送路周辺を外部空間と仕切るチャンバ４３を備える。チャンバ４３は、搬送方向Ｚ１の上流側から順に、予熱エリア４５、延伸エリア４６、緩和エリア４７及び冷却エリア４８を有する。ただし、チャンバ４３は、各エリア４５〜４８がそれぞれ独立した空間となるように区画する仕切り部材が内部に設けてあるものではない。各エリア４５〜４８は、後述のように、クリップ５０の走行軌道と、第１〜第４給気室５５ａ〜５５ｄ（図５参照）のそれぞれから流出する乾燥空気とにより形成される。

クリップテンタ２０は、湿潤フィルム１２の側部を把持する複数のクリップ５０と、クリップ５０の走行軌道を成すレール５１，５２と、乾燥空気を流出するダクト５５（図５参照）と、ダクト５５に所定条件の乾燥空気を送り込むエア供給部５６（図５参照）とを備える。レール５１，５２は湿潤フィルム１２の搬送路の両側に設置される。

レール５１とレール５２とは、所定のレール幅で互いに離間している。レール幅は、予熱エリア４５では幅Ｗ１と一定であり、延伸エリア４６では搬送方向Ｚ１に向かうに従って幅Ｗ１から幅Ｗ２へと次第に広くなり、緩和エリア４７では搬送方向Ｚ１に向かうに従って幅Ｗ２から幅Ｗ３へと次第に狭くなり、冷却エリア４８では幅Ｗ３と一定である。このように各レール幅を設定することにより、予熱エリア４５では、湿潤フィルム１２は一定の幅を保持するように、幅を規制された状態で搬送され、延伸エリア４６では、搬送されている湿潤フィルム１２は幅方向へ拡げるように延伸される。また、緩和エリア４７では、湿潤フィルム１２は、幅が小さくされながらも幅を規制された状態で搬送され、冷却エリア４８では、幅を一定に保持された状態で搬送される。延伸エリア４６では、湿潤フィルム１２を幅方向Ｚ２に延伸するので、延伸エリア４６を出た湿潤フィルム１２は延伸前に比べて内部応力が大きくなっている。そこで、上記のような緩和エリア４７を経ることにより湿潤フィルム１２の応力緩和を行う。

ただし、予熱エリア４５及び冷却エリア４８におけるレール幅に関する上記「一定」とは、厳密である必要はない。つまり、所期の光学特性を発現させるために、予熱エリア４５と冷却エリア４８とのそれぞれにおいて、上流から下流にかけて幅Ｗ１、幅Ｗ３でそれぞれ略一定と言える程度にレール幅を若干変化させる態様でもよい。

また、緩和エリア４７におけるレール幅についても、必ずしも上流から下流にかけて次第に狭くする必要はない。例えば、湿潤フィルム１２の応力緩和が可能であることを前提として、レール幅が上流から下流にかけて幅Ｗ２で略一定といえる程度に若干変化する態様でもよい。

複数のクリップ５０は、所定の間隔をもってチェーン（図示せず）に取り付けられている。このチェーンは、レール５１とレール５２とにそれぞれ取り付けられており、レール５１，５２に沿って移動自在とされている。チェーンは、予熱エリア４５よりも上流側に配されるターンホイール５７と、冷却エリア４８の下流端に配されるスプロケット５８とに噛み合っている。スプロケット５８が回転することにより、チェーンは連続走行する。チェーンの走行により、クリップ５０はレール５１，５２に沿って移動する。

予熱エリア４５よりも上流には、クリップ５０による湿潤フィルム１２の側部の把持を開始する把持開始手段（図示無し）が設けられ、冷却エリア４８の下流側には、クリップ５０による湿潤フィルム１２の側部の把持を解除する把持解除手段（図示無し）が設けられる。これにより、湿潤フィルム１２は、予熱エリア４５よりも上流でクリップ５０に把持され、クリップ５０がレール５１，５２に沿って移動することでＺ１方向へ搬送され、各エリア４５〜４８を順次通過し、各エリア４５〜４８において予熱、延伸、応力緩和、冷却の所定の処理が施され、冷却エリア４８の下流端で把持を解除される。

配向度測定装置２７は、図３に示すように、センサアレイ４１と、解析部４２とからなる。センサアレイ４１は、フィルム２２の幅方向Ｚ２にライン状に並ぶ複数のセンサ４１ａからなる。なお、図３においては、フィルム２２の幅に対してセンサ４１ａを大きく誇張して描いてある。各センサ４１ａは、対向するフィルム部分（以降、対向部分と称する）の配向度を検出する。センサアレイ４１は、各センサで検出した検出信号をそれぞれ解析部４２に出力する。

解析部４２には、目的配向度Ｖ（Ｓ）を予め入力してある。この目的配向度Ｖ（Ｓ）は、製造しようとするフィルム２２に応じて予め設定しているものであり、製造しようとするフィルム２２のレタデーションＲｅに応じて設定する。なお、Ｒｅはフィルム面内の光学異方性である。ｎｘをフィルム２２の長手方向（搬送方向Ｚ１に一致する）の屈折率、ｎｙをフィルム２２の幅方向Ｚ２の屈折率、ｄをフィルム厚みとしたときに、Ｒｅは以下の式で求める。
Ｒｅ＝（ｎｙ−ｎｘ）×ｄ

センサアレイ４１から各センサ４１ａの検出信号が入力されると、解析部４２は、各検出信号を解析し、目的配向度Ｖ（Ｓ）よりも低い配向度の検出信号と、この検出信号を出力したセンサ４１ａとを抽出する。さらに、解析部４２は、抽出したセンサ４１ａと、このセンサ４１ａにより配向度を検出されたフィルム２２の対向部分とを対応させる。このようにして、解析部４２により、フィルム２２のうち、目的配向度Ｖ（Ｓ）よりも低い配向度が検出された低配向度領域が特定される。

解析部４２は、特定した低配向度領域と、この低配向度領域における配向度と目的配向度Ｖ（Ｓ）との差（以下、配向度差と称する）とを、クリップテンタ２０のコントローラ７１（図５参照）に出力する。

配向度測定装置２７のセンサアレイ４１を配する位置は、クリップテンタ２０の緩和エリア４７よりも下流であればよい。すなわち、緩和工程を経た湿潤フィルム１２またはフィルム２２について幅方向で配向度を測定し、低配向度領域を特定するとよい。なお、本明細書で「緩和工程を経た」とは、緩和工程の終了時以降を意味する。

後述の配向度の補正を実施しない場合には、緩和エリア４７での緩和工程を経た湿潤フィルム１２、フィルム２２は幅方向で配向度が不均一となっている。具体的には、幅方向における中央部の配向度に対し、側端部の配向度が小さくなっている。ここで、配向度と軸ばらつきとについて図４を参照して説明する。なお、湿潤フィルム１２の長尺方向は搬送方向Ｚ１及び反搬送方向に一致する。搬送方向Ｚ１を上向きとした場合のフィルム２２の右縁に符号２２ｅ（Ｒ）を付し、左縁に符号２２ｅ（Ｌ）を付す。

図４の（ａ），（ｂ）に示すように、幅方向Ｚ２における中央部２２ｃの配向度は、目的配向度Ｖ（Ｓ）以上であり、目的配向度Ｖ（Ｓ）と異なっていてもＶ（Ｓ）との差は小さく、ほぼ一致する。配向度は、中央部２２ｃから右縁２２ｅ（Ｒ）及び中央部２２ｃから左縁２２ｅ（Ｌ）にそれぞれ向かうに従い小さくなり、目的配向度Ｖ（Ｓ）との差が図４の（ｃ）に示すように徐々に大きくなる。目的配向度Ｖ（Ｓ）よりも小さい配向度を示した範囲が配向度の補正対象領域としての側端部２２ｓとなる。

ここで、図４の（ｃ）のように、側端部２２ｓにおける配向度と、両側端部２２ｓの間の中央部２２ｃの配向度との差、すなわち配向度差Ｄを縦軸とし、搬送方向Ｚ２を横軸とする。なお、配向度差Ｄは、目的配向度Ｖ（Ｓ）から、センサ４１ａで検出したフィルム２２の対向位置における配向度を減じた値である。

ところで、配向度は軸ばらつきと一定の関係がある。一定の関係とはすなわち、配向度が小さいほど、軸ばらつきが大きいという関係である。例えば、図４の（ｂ）の配向度及び（ｃ）の配向度差ＤＶを示すフィルム２２について、搬送方向における軸ばらつきは、図４の（ｄ）のように、中央部２２ｃで最も小さく、中央部２２ｃから右縁２２ｅ（Ｒ）及び中央部２２ｃから左縁２２ｅ（Ｌ）にそれぞれ向かうに従い大きくなる。なお、図４の（ｂ）の幅方向の各点における軸ばらつきは、フィルム２２を一定長さで搬送方向に連続的に測定し、測定値の平均値を求めることにより求めることができる。

図２のように湿潤フィルム１２の幅方向Ｚ２において中央に関して対称な延伸倍率となるように延伸した場合には、図４のような左右対称な配向度差ＤＶのグラフと軸ばらつきのグラフとが得られるのが通常である。そこで、本発明では、側端部２２ｓの配向度を補正して、幅方向にわたり配向度差ＤＶを０（ゼロ）にする、すなわち配向度が一定のフィルムを製造することにより、軸ばらつきの程度が幅方向で均一なフィルム２２を製造する。

図５に示すように、クリップテンタ２０は、湿潤フィルム１２を覆うように、ダクト５５を備える。ダクト５５は、湿潤フィルム１２の搬送路との距離が略一定となるように、搬送路の上方に設けられる。なお、搬送路の下方にも、搬送路との間隔が略一定となるように、ダクト５５と同様の構成をもつダクトを設けているが、図示は略す。

ダクト５５の下部には、湿潤フィルム１２の幅方向Ｚ２に延びたスリット６１が形成されており、スリット６１はＺ１方向に複数設けられている。これに対し、搬送路の下方のダクト（図示無し）では、各スリットは、上部に形成されている。なお、搬送方向Ｚ１と幅方向Ｚ２とは直交する。また、ダクト５５の内部は、複数の仕切り板６２により第１〜第４給気室５５ａ〜５５ｄに区画されている。なお、図５では、第１及び第２給気室５５ａ、５５ｂのスリット６１はそれぞれ複数であり、第３及び第４給気室５５ｃ、５５ｄのスリット６１はそれぞれひとつである。しかし、各給気室５５ａ〜５５ｄにおける各スリット６１の数はこれに限られない。つまり、第１給気室５５ａや第２給気室５５ｂに１つのスリット６１を設け、第３給気室５５ｃや第４給気室５５ｄに複数のスリット６１を設けてもよい。

エア供給部５６は、ダクト５５の第１〜第４給気室５５ａ〜５５ｄに乾燥空気を供給する。エア供給部５６は、第１〜第４給気室５５ａ〜５５ｄにそれぞれ供給する各乾燥空気の温度を独立して制御する温調機（図示無し）を備える。この温調機により、所定温度に調節された乾燥空気が、それぞれ第１〜第４給気室５５ａ〜５５ｄを介して湿潤フィルム１２の上方に供給されて、各エリア４５〜４８が形成される。

第２給気室５５ｂからの乾燥空気の供給により、延伸エリア４６では、湿潤フィルム１２の全幅域が、加熱される。延伸エリア４６における湿潤フィルム１２の温度は、製造する光学フィルムのレタデーションＲｅ等の光学特性に基づいて決定する。

また、第１給気室５５ａからの乾燥空気の供給により、延伸エリア４６へ入る前の湿潤フィルム１２を予め加熱する。この予熱エリア４５による加熱により、延伸エリア４６での延伸が迅速に開始されるようになるとともに、延伸エリア４６での延伸の際に、張力が均一に付与される領域が幅方向Ｚ２においてより広くなる。

緩和エリア４７では、両側部の把持による幅の規制に加え、第３給気室５５ｃからの乾燥空気による加熱により、内部に残留した応力（残留応力）が適切に緩和される。この緩和工程では、湿潤フィルム１２中の分子配向を目的とする状態にする。

冷却エリア４８では、緩和工程で目的とする分子配向となった湿潤フィルム１２を、乾燥空気により冷却する。この冷却により、分子が目的とする配向状態で固定する。なお、図５では、煩雑さを避けるために、クリップ５０やターンホイール５７、スプロケット５８の図示を略す。

図５，図６に示すように、延伸エリア４６には加熱装置６３を設けてある。加熱装置６３は、第２給気室５５ｂと湿潤フィルム１２の搬送路との間に配され、下部がヒータ６４とされてある。加熱装置６３は、それぞれヒータ６４からの発熱量を制御するコントローラ７１を有する。なお、図６では、説明の便宜上、各ヒータ６４及びそれらの配列ピッチを、湿潤フィルム１２に対して大きく描いてある。

加熱装置６３は、湿潤フィルム１２の搬送路に関して第２給気室５５ｂとは反対側、すなわち、湿潤フィルム１２の下方に配してもよい。この場合には、ヒータ６４が上向きとなるように加熱装置６３を設ける。ただし、ヒータ６４を湿潤フィルム１２の下方に配した場合に、湿潤フィルム１２がなんらかの理由により万一破断してしまうと、破断した湿潤フィルム１２がヒータ６４に接触してしまうことが想定される。そこで、ヒータ６４は、湿潤フィルム１２の搬送路の上方に配しておくことがより好ましい。

加熱装置６３は、図６に示すように、延伸エリア４６に複数設けてあり、湿潤フィルム１２の各側端部１２ｓの上方に配してある。各加熱装置６３は、複数のヒータ６４を備え、複数のヒータ６４は、湿潤フィルム１２の幅方向にライン状に並ぶ。なお、図６では、湿潤フィルム１２の搬送路の上方に配されるダクト５５、クリップ５０、ターンホイール５７、スプロケット５８の図示を略している。

コントローラ７１は、各加熱装置６３の複数のヒータ６４を独立して制御し、各ヒータ６４のオン・オフの切替を含めた各ヒータ６４からの発熱量を制御する。コントローラ７１は、配向度測定装置２７（図１，図３参照）の解析部４２からの低配向度領域と、この低配向度領域における配向度差ＤＶとの出力信号が入力されると、低配向度領域である側端部２２ｓ（図４参照）とヒータ６４に案内されてくる湿潤フィルム１２の幅方向における領域とを対応づける。図６においては、低配向度領域と対応づけられた領域（以下、対応領域と称する）を、側端部１２ｓとしている。この側端部１２ｓが対向するように通過するヒータ６４をオンにし、その発すべき熱量を制御する。なお、コントローラ７１は、フィルム２２の中央部２２ｃに対応する湿潤フィルム１２の中央部１２ｃが通過する領域をオフとする。

以上の制御により、以降の延伸工程に供される湿潤フィルム１２については、フィルム２２になったときに配向度差を示す補正対象の側端部１２ｓが、第２給気室５５ｂからの乾燥空気の吹付けだけよりもより高温の所定温度となるように加熱される。この加熱により、側端部１２ｓは、延伸エリア４６で、加熱装置６３による加熱を行わない場合よりも伸びる。これにより、配向度が幅方向でほぼ均一なフィルム２２となる。これにより、フィルム２２の軸ばらつきの程度が幅方向で均一になる。すなわち、加熱装置６３による側端部１２ｓの加熱を実施したフィルム２２は、下流へ搬送されて配向度測定装置２７で配向度を測定した際の配向度が、幅方向で均一になる。

本発明は、残留溶媒量が低い湿潤フィルム１２もしくは０（ゼロ）である乾いたフィルムを延伸する場合に、より確実に効果が得られる。例えば、本実施形態のように、溶液製膜過程で延伸するいわゆるオンライン延伸の場合には、湿潤フィルム１２の乾燥がすすみ残留溶媒量が２０質量％以下になってから延伸を開始し、その延伸工程で加熱装置６３による加熱を実施することが好ましい。さらに、加熱装置６３による加熱を、残留溶媒量が５質量％以下になってから実施することがさらに好ましい。

加熱装置６３を用いた側端部１２ｓにおける配向度の均一化の方法につき、図７を参照しながら説明する。中央に関して対称に延伸した場合には、図４の（ｂ）に示すようにフィルム２２の配向度Ｖは左右でほぼ対称である。そこで、図７では、フィルム２２の左縁２２ｅ（Ｌ）から中央までの範囲のみを示す。すなわち、図７では、横軸におけるグラフの左端がフィルム２２の左縁２２ｅ（Ｌ）であり、横軸の「ｃ」で示す右端がフィルム２２の中央である。曲線Ｌ１は、加熱装置６３による加熱を実施せずに得られたフィルム２２の配向度差ＤＶのグラフである。

曲線Ｌ１において配向度差が正である位置が、目的とする配向度よりも低い配向度を示す位置であるので、補正対象としての側端部２２ｓとなる。解析部４２では、所定の設定条件で幅方向Ｚ２に延伸された湿潤フィルム１２から得られるフィルム２２について、目的配向度Ｖ（Ｓ）よりも低い配向度を示す位置を、低配向度領域としての側端部２２ｓとして特定してもよいし、配向度差を一旦求めてから配向度差のプロファイルに基づき、低配向度領域としての側端部２２ｓを特定してもよい。フィルム２２の側端部２２ｓに対応する湿潤フィルム１２の側端部１２ｓが通過するヒータ６４（図５参照）をオンにし、その発熱量を制御する。ヒータ６４の発熱により側端部１２ｓを所定の温度となるように、延伸工程の際に加熱することにより、配向度差がなくなるように側端部２２ｓの配向度が補正される。

曲線Ｌ１に示すように、加熱装置６３による加熱を実施しない場合の側端部２２ｓの配向度差は正（＋）である。したがって、中央から左縁２２ｅ（Ｌ）に近づくに従い、曲線Ｌ１は正（＋）側により大きく傾いた曲線形状となる。ヒータ６４の加熱により達すべき側端部１２ｓの温度は、この側端部１２ｓに対応する側端部２２ｓの配向度差の大きさに応じて決定する。まず、フィルム２２における配向度差とこの配向度差をもつ側端部１２ｓを加熱したときの温度との関係を求める。そして、フィルム２２の補正すべき位置における配向度差が０になるようなフィルム１２の温度を求める。例えば、フィルム２２の左側縁２２ｅ（Ｌ）から距離ＬＰの位置にある点Ｐ２２での配向度差ＤＶ（Ｐ）を０にするときには、フィルム２２の点Ｐ２２に対応する湿潤フィルム１２の対応点Ｐ１２を求め、点Ｐ２２の配向度差ＤＶ（Ｐ）が０となる対応点Ｐ１２での温度を予め求めておき、この対応点Ｐ１２が通過するヒータ６４をオンにしてその発熱量を調整する。これにより、加熱装置６３に以降案内されてくる湿潤フィルム１２においては、左側縁１２ｅ（Ｌ）から距離ＬＰの位置にある対応点Ｐ１２が、オンとされたヒータ６４を通過する。ヒータ６４の発熱量の調整により、対応点Ｐ１２を、予め求めておいた所定の温度となるように昇温させる。これにより、フィルム２２の点Ｐ２２の配向度差は、０となる。このように側端部１２ｓが通過するヒータ６４により加熱して得られるフィルム２２の配向度差のグラフは、Ｌ２のように０でほぼ一定、すなわちほぼ直線となる。

このように、延伸エリア４６では、フィルム２２の側端部２２ｓの配向度と目的配向度Ｖ（Ｓ）との差に応じて、加熱装置６３に以降案内された湿潤フィルム１２の側端部１２ｓをより高い温度となるように中央部１２ｃよりも多くの熱エネルギーを与えて加熱し、配向度を補正する。このように、緩和エリア４７での緩和工程を終えた湿潤フィルム１２における配向度差ＤＶを求め、この配向度差ＤＶに応じて、延伸エリア４６での延伸工程に以降供される湿潤フィルム１２の側端部１２ｓを加熱する。なお、湿潤フィルム１２の搬送速度毎に、ヒータ６４の発熱量とこの発熱により達する側端部１２ｓの温度との関係を予め求めておくとよい。搬送速度に応じて、側端部１２ｓへ伝わる熱エネルギー量が変わるからである。

ヒータ６４の発熱量が大きすぎると、側端部１２ｓの温度は、目的とする値よりも高くなる。このように側端部１２ｓの温度を目的とする値よりも高くしすぎるとフィルム２２の側端部２２ｓの配向度差はＬ２のラインを超えて負の値になってしまう。このように、側端部１２ｓの温度を高くしすぎると、側端部２２ｓの配向度差のグラフは、曲線Ｌ３のように逆符号である負（−）の領域に傾きをもつことになる、そして、側端部１２ｓの温度を高くしすぎるほど、曲線Ｌ３の傾きは急になる。このように、ヒータ６４により側端部１２ｓの温度を上げすぎて曲線Ｌ３のように点Ｐ２２での配向度差ＤＶ（Ｐ）が逆符号である負に転じた場合には、対応点Ｐ１２が通過するヒータ６４の発熱量を下げて側端部１２ｓを降温させるとよい。

フィルム２２について、曲線Ｌ１の形状で確認される配向度差ＤＶは、延伸エリア４６における設定条件により変わる。具体的には、補正対象となる側端部２２ｓの範囲や、側端部２２ｓの曲線の傾きが、延伸エリア４６での設定条件を変えると変化する。そこで、側端部２２ｓにおける配向度差ＤＶとこの配向度差ＤＶとなる側端部１２ｓを加熱した場合の側端部１２ｓの温度との関係は、延伸エリア４６での設定条件毎に求める。延伸エリア４６での設定条件とは、延伸エリア４６における湿潤フィルム１２の温度と、延伸速度とである。延伸速度とは、延伸倍率を延伸開始から延伸終了までの時間（以下、延伸時間と称する）で除した値である。延伸倍率とは、延伸エリア４６での延伸工程開始時における湿潤フィルム１２の幅と、延伸工程終了時における湿潤フィルム１２の幅とから求めるものであり、例えばＷ２／Ｗ１で求める値である。

本発明では、延伸工程の設定条件は、目的とするレタデーション値等の光学特性に基づき決定し、側端部２２ｓの配向度差は延伸工程の設定条件とは独立して加熱装置６３による加熱で実施する。これにより、延伸エリア４６の設定条件を変更することなしに、配向度が幅方向で均一になり、軸ばらつきの程度が幅方向で均一なフィルム２２が得られる。

さらに、本発明によると、軸ばらつきがない幅方向での領域が従来よりも広くなる。この結果、製品として用いることができる面積を大幅に増やすことができるとともに、第２切除装置２１（図１参照）で切除する側部の量を大幅に減らすことができる。したがって、従来からの製造ラインを使用しても、より大きな幅の光学フィルムを製造することができるようになり、より大画面の表示装置にも対応できるような光学フィルムが得られる。

本実施形態では、軸ばらつきを配向度差で検出するが、軸ばらつきは、必ずしも配向度差あるいは配向度で検出しなくてもよい。例えば、延伸工程での湿潤フィルム１２の応力を検出し、この応力をもって軸ばらつきを検出したものとしてよい。延伸の際の湿潤フィルム１２の応力が高いほど、配向度が小さいからである。

なお、加熱装置６３による加熱を実施しない場合のフィルム２２の側端部２２ｓの配向度差は、ポリマーの種類と延伸工程の設定条件とによって異なる。ポリマーの種類が互いに同じであっても、延伸工程での設定条件が異なると配向角θは正負の符号が逆転するなど互いに異なる値となる。

例えば、ポリマー成分としてセルローストリアセテート（ＴＡＣ）を用いても、延伸工程における設定条件を変えることにより、図８の曲線（Ａ）と（Ｂ）とのように、配向度差のグラフは互いに異なるものになる。

したがって、配向度差と延伸工程の際のフィルム１２の側端部１２ｓの温度との関係は、予め、ポリマーの種類毎と、延伸工程の設定条件毎との両方で求めておく。

なお、セルロースジアセテート（ＤＡＣ）はＴＡＣに比べて分子配向の変化の温度依存性が大きい。したがって、ポリマー成分がＴＡＣの場合よりも、ＤＡＣの場合の方が、ヒータ６４の発熱量を小さくしても側端部２２ｓの配向度が補正される。

製造速度が大きい場合、すなわち搬送速度が大きい場合ほど、本発明の効果は大きい。さらに、本発明は、軸ばらつきの程度を幅方向で一定にするので、ボーイングがある場合には、ボーイングをなくす公知の方法と組合せて、軸ばらつきとボーイングとがないフィルムが得られる。

なお、図４，図７，図８においては、中央部１２ｃの範囲に対して側端部１２ｓの範囲を大きく誇張して図示してある。

なお、クリップテンタ２０，１２０では、クリップ５０（図２参照）周辺の温度が湿潤フィルム１２の幅方向Ｚ２の中央部に比べて低くなる傾向がある。このような場合に、加熱装置６３による側端部１２ｓの加熱は特に有効である。

ヒータ６４としては、市販されているようないわゆるセラミックヒータが好ましい。ただし、防爆に対する考慮の点を踏まえ、他のヒータを用いてもよい。

本発明では、第２給気室５５ｂ（図５参照）による全幅域の加熱に加えて、加熱装置６３による側端部１２ｓの加熱を実施する。本実施形態では、第２給気室５５ｂの加熱における湿潤フィルムの設定温度よりも、加熱装置６３による側端部１２ｓの温度をより高くしているが、この態様に限られない。例えば、この態様に代えて、第２給気室５５ｂの加熱における湿潤フィルムの設定温度をより低い温度にし、加熱装置６３による側端部１２ｓの温度を本実施形態における第２給気室５５ｂの加熱での湿潤フィルムの設定温度程度にしてもよい。

上記の実施形態は、溶液製膜過程で幅方向Ｚ２に延伸するいわゆるオンライン延伸の場合であるが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、一旦製造されたポリマーフィルムを幅方向Ｚ２に延伸するいわゆるオフライン延伸の場合にも、本発明を適用することができる。一旦製造されたポリマーフィルムとしては、溶融製膜で製造された溶媒が非含有のポリマーフィルムや、溶液製膜で製造され、残留溶媒量が数％未満というように実質的に非含有と通常みなすようなポリマーフィルムがある。この場合には、上記の湿潤フィルム１２を、溶媒が非含有あるいは実質的に非含有とみなすようなポリマーフィルムに代えて実施する。オフライン延伸に供するポリマーフィルムは、溶液製膜方法と溶融製膜方法とのいずれの方法で製造されたものであってよい。また、本実施形態は、オンライン延伸で、クリップテンタを１つ用いた場合であるが、クリップテンタを２つ直列に接続し、これらのクリップテンタで延伸する場合であってもよい。本発明の加熱装置６３による側端部の加熱は、フィルムに含まれている溶媒の量が少ないほど効果が大きいので、２つのクリップテンタのうち、溶媒がほとんど含まれていないあるいは乾いたフィルムを延伸する下流側のクリップテンタにおいて行うことが好ましい。また、溶液製膜方法で製造されたポリマーフィルムあるいは溶液製膜の過程における湿潤フィルム１２に対して本発明を適用する場合には、本実施形態のように単層構造のものであってもよいし、同時共流延と逐次流延等による複層構造のものであってもよい。

本発明により製造する光学フィルムは、偏光板に用いられ光源からの光を光学的に補償する位相差フィルムとして、特に好ましく用いることができる。中でもＶＡ用位相差フィルムを製造する場合に、本発明は特に有効であり、本発明によって、軸ばらつきが均一になるのでこの光学フィルムを表示装置に用いた場合には、コントラストがより向上した表示性能が得られる。

（ポリマー）
本発明により製造する光学フィルムにおけるポリマーは、熱可塑性のポリマーである。熱可塑性ポリマーとして、セルロースアシレートを用いる場合に、本発明は特に効果が大きい。

セルロースアシレートの中でも、セルロースの水酸基へのアシル基の置換度が下記式（１）〜（３）を満たすようなＴＡＣを用いる場合に、本発明は特に有効である。式（１）〜（３）において、Ａ及びＢは、セルロースの水酸基中の水素原子に対するアシル基の置換度を表し、Ａはアセチル基の置換度、Ｂは炭素原子数が３〜２２のアシル基の置換度である。なお、セルロースアシレートの総アシル基置換度Ｚは、Ａ＋Ｂで求める値である。
（１） ２．７≦Ａ＋Ｂ≦３．０
（２） ０≦Ａ≦３．０
（３） ０≦Ｂ≦２．９

また、ＴＡＣに代えて、または加えて、セルロースの水酸基へのアシル基の置換度が下記式（４）を満たすようなＤＡＣを用いる場合にも、本発明は特に有効である。
（４）２．０≦Ａ＋Ｂ＜２．７

レタデーションの波長分散性の観点から、式（４）を満たしながらも、ＤＡＣのアセチル基の置換度Ａ、及び炭素数３以上２２以下のアシル基の置換度の合計Ｂは、下記式（５）および（６）を満たすことが、好ましい。
（５） １．０＜Ａ＜２．７
（６） ０≦Ｂ＜１．５

ポリマーとしてＴＡＣを用いる場合には、光学フィルム２２はＴＡＣからなる単層構造であることが好ましい。これに対し、ポリマーとしてＤＡＣを用いる場合には、光学フィルム２２は複層構造であることが好ましい。好ましい複層構造は、ＤＡＣからなる層の一方の面にＴＡＣからなる層が設けられている構造である。より好ましい複層構造は、ＤＡＣからなる層の一方の面及び他方の面にそれぞれＴＡＣからなる層が設けられている構造である。このようなＤＡＣからなる層をもつ複層構造の光学フィルムは、溶液製膜方法でつくることが好ましく、同時共流延もしくは逐次流延でつくることが好ましい。

セルロースを構成するβ−１，４結合しているグルコース単位は、２位、３位および６位に遊離の水酸基（ヒドロキシル基）を有している。セルロースアシレートは、これらの水酸基の一部または全部を炭素数２以上のアシル基によりエステル化した重合体（ポリマー）である。アシル置換度は、２位、３位及び６位それぞれについて、セルロースの水酸基がエステル化している割合（１００％のエステル化の場合を置換度１とする）を意味する。

１０ 溶液製膜設備
１２ 湿潤フィルム
１２ｓ 側端部
２０ クリップテンタ
２２ 光学フィルム
２２ｓ 側端部
４６ 延伸エリア
４７ 緩和エリア
５０ クリップ
５５ ダクト
５６ エア供給部
６３ 加熱装置
６４ ヒータ

Claims (3)

1. 搬送されている長尺のポリマーフィルムを、加熱しながら幅方向へ拡げるように延伸する延伸工程と、
   延伸された前記ポリマーフィルムの内部応力を緩和するために、幅を規制した状態で前記ポリマーフィルムを加熱する緩和工程とを有し、
   セルロースアシレートを溶媒に溶解したドープを支持体上に連続的に流延して前記支持体から剥ぎ取り、剥ぎ取った前記ポリマーフィルムを乾燥し、残留溶媒量が２０質量％に達してから前記延伸工程を開始し、
   目的とするレタデーションに対応する配向度を目的配向度Ｖ（Ｓ）とするときに、
   緩和工程を経た前記ポリマーフィルムの配向度を幅方向で検出して、前記目的配向度Ｖ（Ｓ）よりも低い配向度が検出された低配向度領域を特定し、緩和工程を経た後の配向度が前記目的配向度Ｖ（Ｓ）になるように、以降の前記延伸工程の際に、前記低配向度領域に対応する前記ポリマーフィルムの対応領域をより高い温度に加熱し、
   前記対応領域の加熱は、前記残留溶媒量が５質量％に達してから行うことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
2. 前記低配向度領域の配向度と前記目的配向度Ｖ（Ｓ）との配向度差と、前記延伸工程の際の前記対応領域の温度との関係を予め求めておき、この関係から前記目的配向度Ｖ（Ｓ）となる前記対応領域の温度を求め、求めた温度になるように、以降の延伸工程の際の対応領域を加熱す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方法。
3. 前記配向度差は、前記延伸工程における設定条件毎に予め求め、
   前記設定条件は、前記ポリマーフィルムの温度と、延伸速度とであり、
   前記延伸速度は、前記ポリマーフィルムの延伸開始時における幅及び延伸終了時における幅から求める延伸倍率を、延伸工程での延伸の開始から終了までの時間で除した値であ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方法。

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