JPH05127019A - 位相差板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊な延伸条件等を要することなく視野角の
広い位相差板（フィルム）を容易に製造できる方法を提
供すること。 【構成】 熱可塑性樹脂フィルムを一軸方向へ延伸し、
かつ、延伸された熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも延
伸方向両端部を固定したままで加熱処理を施し、延伸方
向と直交する方向の寸法を縮小させて加熱後のネックイ
ン率を（１−１／延伸倍率の平方根）×１００％以上
（１−１／延伸倍率の平方根）×１６０％以下にするこ
とを特徴とする。この製法によれば一軸延伸条件等に制
限が少なく、しかもネックイン率を高めることができる
ので視野角の広い位相差板（フィルム）を容易に製造で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一軸延伸された熱可塑
性樹脂フィルムにて構成され例えば液晶表示板等に好適
に用いられる位相差板に係り、特に、視野角特性に優れ
た位相差板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】位相差板（フィルム）とは、延伸した高
分子フィルムの複屈折性（延伸による分子配向により延
伸方向とそれに直交する方向の屈折率が異なるために生
ずる）を利用し、例えば液晶表示板の液晶で生じた位相
差を解消させる（位相差補償という）もので、従来、こ
の種の位相差板（フィルム）としてはセルロース系樹脂
（特開昭６３−１６７３６３号公報参照）、塩化ビニル
系樹脂（特公昭４５−３４４７７号公報、特開昭５６−
１２５７０２号公報参照）、ポリカーボネート系樹脂
（特公昭４１−１２１９０号公報、特開昭５６−１３０
７０３号公報参照）、アクリロニトリル系樹脂（特開昭
５６−１３０７０２号公報参照）、スチレン系樹脂（特
開昭５６−１２５７０３号公報参照）、オレフィン系樹
脂（特開昭６０−２４５０２号公報参照）等が知られて
おり、また、一軸延伸方法としては、縦一軸延伸（特開
平２−１９１９０４号公報参照）、横一軸延伸（特開平
２−４２４０６号公報参照）等が提案されている。

【０００３】そして、位相差板（フィルム）の上記位相
差補償性能はレターデーション値と呼ばれ、Δｎ×ｄで
表される。ここで、Δｎは屈折率の異方性、ｄはフィル
ムの肉厚である。

【０００４】ところで、入射光とフィルム面に対する法
線との為す角が増大すると、上記レターデーション値は
変化し（延伸方向を軸に回転させた場合と延伸方向に垂
直な軸で回転させた場合とで増減は異なる）液晶表示の
着色が生じる。

【０００５】位相差板（フィルム）のような光学異方体
は３次元方向の屈折率（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）が一様でな
く、屈折率楕円体で表現される。そして、各方向の屈折
率の関係は、例えば、図２に示す一軸延伸フィルムｐに
おいて、ｘを延伸軸、ｙをフィルム面内の延伸方向と直
交する軸、ｚをフィルムの法線方向とすると、固有屈折
率が正のフィルムではｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚの関係があり、
固有屈折率が負のフィルムではｎｘ＜ｎｙ≦ｎｚの関係
がある。また完全一軸延伸フィルムではフィルム面内の
延伸方向と直交する方向ｙの屈折率ｎｙとフィルムの法
線方向ｚの屈折率ｎｚは等しく、ｎｙ＝ｎｚが成立す
る。

【０００６】以下、一例としてｘｚ面内でｚ軸からθ
（視角）傾斜した方向からみた複屈折［Δｎ
_xz（θ）］、レターデーション値［Ｒ_xz（θ）］はそれ
ぞれ以下の式で表される（電子材料１９９１年２月号第
４０頁参照）。

【０００７】

【数１】

【０００８】但し、式中ｄはフィルムの厚さ、ｎは平均
屈折率である。

【０００９】そして、上記（１）（２）式に基づいて計
算した結果を図３に示す。

【００１０】図３のグラフ図において、横軸は視角θ、
縦軸はｘｚ面内で視角θにおけるレターデーション値Ｒ
_xz（θ）を視角０（法線方向ｚから見た場合）のレター
デーション値Ｒ_xz（０）で割った値Ｒ_xz（θ）／Ｒ
_xz（０）を示し、レターデーションＲの変化率は［１−
Ｒ_xz（θ）／Ｒ_xz（０）］の絶対値で表される。また、
図３中ａはｎｚ＝ｎｙの完全一軸延伸フィルムを示し、
ｂはｎｚ＜ｎｙの完全一軸延伸フィルムを示している。

【００１１】ここで、視野角は、レターデーションＲの
変化率、すなわち［１−Ｒ_xz（θ）／Ｒ_xz（０）］の絶
対値が小さい程広いのである。そして、図３より完全一
軸延伸（ｎｚ＝ｎｙ）の方がレターデーション値の変化
が少なくかつ視野角が広くなり、他方、分子の配向に二
軸性が存在すると（ｎｚ＜ｎｙ）上述のレターデーショ
ン値の変化は大きくかつ視野角が非常に狭くなることが
確認できる。

【００１２】また、θの代わりに、ｙｚ面内でｚ軸から
傾斜した視角φを用いた場合の計算結果を図４に示す。
図４中ｃはｎｚ＝ｎｙの完全一軸延伸フィルムを示し、
ｄはｎｚ＜ｎｙの完全一軸延伸フィルムを示している。

【００１３】そして、この結果からも分子の配向に二軸
性があるとレターデーション値の変化率、すなわち［１
−Ｒ_yz（φ）／Ｒ_yz（０）］の絶対値が大きく視野角が
狭くなり、他方、分子の一軸配向性が高い程レターデー
ション値の変化率すなわち［１−Ｒ_yz（φ）／Ｒ
_yz（０）］の絶対値が小さくかつ視野角が広くなる。ま
た、ｎｚ＝ｎｙの完全一軸延伸の場合が最も視野角が広
くなることが分かる。

【００１４】従って、これ等図３及び図４の結果から、
いずれの方向から見る場合も分子の一軸配向性が高い程
レターデーション値の変化率が小さくかつ視野角が広い
ことが分かる。

【００１５】ところで、分子配向の一軸性を高めるため
には延伸方向と垂直な方向に発生する応力（縮小しよう
とする残留応力）をできるだけ小さくすることが必要で
ある。言い換えると、延伸方向と垂直な方向に延伸で生
じると考えられる縮小量だけ延伸方向に垂直な方向に縮
小すれば良いのである。

【００１６】特開平２−１９１９０４号公報にはこの縮
小量［ネックイン率（延伸前後の延伸方向と直交する方
向のフィルムの長さ変化率をいう）と以下称する。すな
わちネックイン率＝（ａ−ｂ）／ａ×１００；ここでａ
は延伸前のフィルムの延伸方向と直交する方向の長さ、
ｂはアニール後の延伸方向と直交する方向の長さであ
る］を検討し、（１−１／延伸倍率の平方根）×１００
（％）以上ネックインさせることにより視野角特性に優
れた位相差板（フィルム）が製造できることが開示され
ている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平２−１
９１９０４号公報に開示されている方法によって得られ
る位相差板のネックイン率は（１−１／延伸倍率の平方
根）×１００％より小さく、従って分子の一軸配向性が
十分に高いとはいえず視野角の点でも十分とはいえない
問題点があった。

【００１８】ちなみに、特開平２−１９１９０４号公報
記載の縦一軸自由幅延伸法によって（１−１／延伸倍率
の平方根）×１００％より大きいネッイン率を実現する
ことはごく特殊な場合を除き不可能である。また、上記
特開平２−１９１９０４号公報記載の二軸延伸法によっ
て（１−１／延伸倍率の平方根）×１００％より大きい
ネッイン率を実現しようとすると、延伸の際にフィルム
にたるみが生じて光学用途に適するフィルムを製造する
ことができない。

【００１９】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、より視野角の広
い位相差板（フィルム）を容易に製造できる方法を提供
することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、熱可塑性樹脂フィルムを一軸方向へ延伸し、
かつ、延伸された熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも延
伸方向両端部を固定したままで加熱処理を施し、延伸方
向と直交する方向の寸法を縮小させて加熱後のネックイ
ン率を（１−１／延伸倍率の平方根）×１００％以上
（１−１／延伸倍率の平方根）×１６０％以下にするこ
とを特徴とするものである。

【００２１】このような技術的手段において熱可塑性樹
脂フィルムを一軸方向へ延伸する方法としては、テンタ
ー延伸、縦一軸近接延伸等の固定幅延伸が望ましいが、
ネックイン延伸、言い換えれば自由幅延伸においてもア
ニールにおいてもネックイン率が増大する範囲でのネッ
クインであれば本発明の延伸方法として問題はない。ま
た、バッチ延伸（枚葉状のフィルムをクランプで摘まん
で延伸する方法）も同様である。

【００２２】次に、延伸された熱可塑性樹脂フィルムの
加熱処理（アニール）とは、延伸後のフィルムを加熱し
延伸方向と直交する方向の寸法を縮小させるものであ
る。その時、延伸方向は保持されていなければならない
が（位相差の値が小さくなり過ぎ、延伸方向と直交する
方向の収縮量が小さくなるため）、延伸方向と直交する
方向は保持されていてもされていなくてもどちらでもよ
い。この手段におけるアニールを行う方法としては、バ
ッチアニール（枚葉状の延伸フィルムの延伸方向のみを
保持した方法と、延伸方向並びに延伸方向と直交する方
向を保持し、延伸方向と直交する方向を縮小させる方法
がある）、縦一軸延伸したフィルムに対してはテンター
延伸機で横方向を収縮させるアニール方法等が適用でき
る。また、テンター延伸したフィルムに対しては、(1)
フィルムに亀裂をその亀裂長さの３．０倍以下の間隔で
延伸方向に入れてテンター延伸機によりアニールする方
法、(2) 布の幅出しに用いられるピン式アニール装置
（図１参照。尚、図中の太線部分は延伸間距離を示す）
によりアニールする方法、(3) 同時二軸延伸機によりア
ニールする方法等が挙げられる。

【００２３】こうして得られたアニール後の一軸延伸フ
ィルムのネックイン率が（１−１／延伸倍率の平方根）
×１００％未満の場合、視野角が狭くなり、不十分であ
る。従って、アニール後のネックイン率が（１−１／延
伸倍率の平方根）×１００％以上となるように、フィル
ムの種類等に応じて一軸延伸の際の延伸温度、倍率、延
伸速度等の延伸条件、あるいはアニールの温度や時間等
のアニール条件を適宜選択する。尚、アニール後のネッ
クイン率を（１−１／延伸倍率の平方根）×１６０％よ
り大きくすることは困難でありこれ以下に設定する。

【００２４】次ぎに、この技術的手段において適用され
る熱可塑性樹脂フィルムとしては、例えばセルロース系
樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ア
クリロニトリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリスチレ
ン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、ポリサルフ
ォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルサル
フォン系樹脂等のフィルムが挙げられる。また、これら
フィルムの製造方法としては、溶剤キャスト法、カレン
ダー法又は押出し法のいずれによって製造してもよい。

【００２５】

【作用】請求項１に係る発明によれば、熱可塑性樹脂フ
ィルムを一軸方向へ延伸し、かつ、延伸された熱可塑性
樹脂フィルムの少なくとも延伸方向両端部を固定したま
まで加熱処理を施し、延伸方向と直交する方向の寸法を
縮小させて加熱後のネックイン率を（１−１／延伸倍率
の平方根）×１００％以上（１−１／延伸倍率の平方
根）×１６０％以下にしているため、延伸方向と垂直な
方向に発生する残留応力の低減が図れこれにより延伸条
件の制限が小さくしかもより高いネックイン率の一軸延
伸フィルムを製造することができ、従って一軸配向性に
優れた位相差板（フィルム）を容易に製造することが可
能となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００２７】［実施例１］幅４３０ｍｍ（初期テンター
クリップ間幅４００ｍｍ）、厚さ１００μｍ、ガラス転
移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォンフィルムをテン
ター延伸機を使用して、延伸温度１９５℃で、延伸倍率
１．３５倍に一軸延伸し、得られた一軸延伸フィルムの
両耳各２０ｍｍをスリットして除去し、幅５３０ｍｍの
フィルムとした。

【００２８】次いで、得られた一軸延伸フィルムをテン
ター延伸機デフィルムノ延伸状態を保持して（テンター
クリップ間距離５００ｍｍ）、加熱する前に長さ５００
ｍｍ、間隔５００ｍｍで幅方向に亀裂を入れ、加熱して
ネックインを生じさせた。

【００２９】得られた一軸延伸フィルムの評価は、ネッ
クイン率、視野角特性、Ｒ値について行った。

【００３０】ネックイン率は、ネックイン後の亀裂間の
距離を測定し、その最小値をＬとし、ネックイン前の亀
裂間の距離５００ｍｍのデータを使用して以下の式に従
い算出した。

【００３１】 ネックイン率＝（５００−Ｌ）／５００×１００％ また、延伸倍率１．３５倍のデータを使用し以下の式に
従って定義した臨界ネックイン率を算出し、この臨界ネ
ックイン率と上記ネックイン率を比較してネックイン率
が所定の値を有することを確認した。

【００３２】臨界ネックイン率＝（１−１／延伸倍率の
平方根）×１００％ また、視野角特性としては、フィルムの延伸軸及び延伸
軸と直交する軸（フィルム面内）を軸とし、４５度回転
させた時のレターデーション値（５９０ｎｍ）と０度の
時のレターデーション値の差の絶対値を、０度の時のレ
ターデーション値（５９０ｎｍ）で除した値に１００を
掛けた値の大きい方を代用特性とした。尚、この値が小
さい方が視野角特性が優れていると言える。

【００３３】そして、Ｒ値は、測定波長と位相差値が等
しい時の位相差値である。

【００３４】この結果を表１に示す。

【００３５】［実施例２］幅４３０ｍｍ（初期テンター
クリップ間距離４００ｍｍ）、厚さ１００μｍ、ガラス
転移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォンフィルムを、
テンター延伸機を使用して延伸温度１９５℃、延伸倍率
１．３５倍に一軸延伸し、得られた一軸延伸フィルムの
両耳各２０ｍｍをスリットして除去して幅５３０ｍｍの
フィルムとした。

【００３６】次いで、延伸したフィルムについてピン式
アニール装置を使用し、加熱温度２０５℃、加熱時間６
０秒の条件で長手方向（延伸方向に直交する方向）の収
縮量が延伸後の一軸延伸フィルム長さの１５％となるよ
うに加熱収縮させた。

【００３７】ネックイン率、臨界ネックイン率、視野角
特性、Ｒ値を表１に示す。

【００３８】［実施例３］幅１２００ｍｍ、厚さ１００
μｍ、ガラス転移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォン
フィルムを、縦一軸延伸機を使用して延伸温度２００
℃、延伸倍率１．５倍で一軸延伸した。そのときの延伸
間距離（図１参照）は２０ｍｍであった。また、延伸後
のフィルムの幅は１１６０ｍｍであった。

【００３９】次に、得られた一軸延伸フィルムをテンタ
ー延伸機を使用して、２０５℃で、延伸前のフィルムの
幅に対しネックイン率が２０％となるまで収縮させた。

【００４０】ネックイン率、臨界ネックイン率、視野角
特性、Ｒ値を表１に示す。

【００４１】［比較例１］幅１２００ｍｍ、厚さ１００
μｍ、ガラス転移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォン
フィルムを、縦一軸延伸機を使用して延伸温度２００
℃、延伸倍率１．５倍で一軸延伸した。そのときの延伸
間距離は実施例３と同様に２０ｍｍであった。また、延
伸後のフィルムの幅も１１６０ｍｍであった。

【００４２】そして、一軸延伸されたフィルムをテンタ
ー延伸機を用いた収縮処理を施さない場合のネックイン
率、臨界ネックイン率、視野角特性、Ｒ値を表１に示
す。

【００４３】［比較例２］幅４３０ｍｍ（初期テンター
クリップ間距離４００ｍｍ）、厚さ１００μｍ、ガラス
転移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォンフィルムを、
テンター延伸機を使用して、延伸温度１９５℃で、延伸
倍率１．３５倍に一軸延伸し、得られた一軸延伸フィル
ムの両耳各２０ｍｍをスリットして除去して幅５３０ｍ
ｍのフィルムとした。

【００４４】そして、一軸延伸されたフィルムをピン式
アニール装置を使用して加熱処理を施さなかった場合の
ネックイン率、臨界ネックイン率、視野角特性、Ｒ値を
表１に示す。

【００４５】［比較例３］幅１５０ｍｍ、厚さ１００μ
ｍ、ガラス転移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォンフ
ィルムを、縦一軸延伸機を使用して延伸温度２００℃、
延伸倍率１．５倍で一軸延伸した。そのときの延伸間距
離は２００ｍｍであった。

【００４６】そして、一軸延伸されたフィルムをテンタ
ー延伸機を用いた収縮処理を施さない場合のネックイン
率、臨界ネックイン率、視野角特性、Ｒ値を表１に示
す。

【００４７】［比較例４］幅１５０ｍｍ、厚さ１００μ
ｍ、ガラス転移点（Ｔｇ）１９０℃のポリサルフォンフ
ィルムを、縦一軸延伸機を使用して、延伸温度２００
℃、延伸倍率１．５倍、延伸間距離は３２０ｍｍで一軸
延伸した。その結果、均一な延伸ができず、評価は不可
能であった。

【００４８】

【表１】

【００４９】『確認』表１の結果から、(1) 一軸延伸フ
ィルムをアニールすることによりネックイン率を向上す
ることができること、(2) ネックイン率を（１−１／延
伸倍率の平方根）×１００％以上とすることにより視野
角特性を著しく向上できること、(3) アニールにも拘ら
ず位相差補償性能は劣化することなく極めて優れた位相
差補償性能を維持できることが確認できた。

【００５０】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、一軸延伸
フィルムのネックイン率と一軸配向性を向上できるため
位相差補償性能と視野角性能に優れた位相差板（フィル
ム）を容易に製造できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピン式アニール装置の構成概略図。

【図２】一軸延伸フィルムの斜視図。

【図３】ｘｚ面内で視角θとＲ_xz（θ）／Ｒ_xz（０）と
の関係を示すグラフ図。

【図４】ｙｚ面内で視角φとＲ_yz（φ）／Ｒ_yz（０）と
の関係を示すグラフ図。

【符号の説明】

ｐ 一軸延伸フィルム ｘ 延伸軸 ｙ フィルム面内で延伸軸に直交する軸 ｚ フィルムの法線 ｘ１ ｘ軸端部 ｘ２ ｘ軸端部 ｙ１ ｙ軸端部 ｙ２ ｙ軸端部 θ 視角 φ 視角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂フィルムを一軸方向へ延伸
   し、かつ、延伸された熱可塑性樹脂フィルムの少なくと
   も延伸方向両端部を固定したままで加熱処理を施し、延
   伸方向と直交する方向の寸法を縮小させて加熱後のネッ
   クイン率を（１−１／延伸倍率の平方根）×１００％以
   上（１−１／延伸倍率の平方根）×１６０％以下にする
   ことを特徴とする位相差板の製造方法。