JPWO2003081299A1 - 光学用フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

溶融押出機を用いて得られた熱可塑性樹脂フィルムで構成してある光学用フィルムであって、前記熱可塑性樹脂フィルムが、該熱可塑性樹脂フィルムの前記溶融押出機からの押出方向と各点における遅相軸とのなす角度をαとし、各点におけるレターデーションの大きさをＲｅとしたときに、フィルム全面に亘って、下記式の関係を満足するものであることを特徴とする光学用フィルムが提供される。［ｓｉｎ２２α］×［ｓｉｎ２（π・Ｒｅ／５５０）］≦４．０×１０−５。本発明によると、残留溶剤の問題がなく、光学的歪みが小さく、偏光子の保護フィルムとして用いた場合に得られる液晶ディスプレイの色ムラや色ヌケの問題がない光学用フィルムが提供される。

Description

発明の属する技術分野
本発明は、フラットパネルディスプレイ等に用いられる各種フィルム及びその原料フィルムとして好適な光学用フィルムと、該光学用フィルムの製造方法と、該光学用フィルムで構成される偏光子の保護フィルムと、該保護フィルムを有する偏光フィルムと、該光学用フィルムを延伸加工して得られる位相差フィルムとに、関する。
背景技術
液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイには、熱可塑性樹脂フィルムを含んで構成された、位相板、偏光板、液晶セル基板等が使用されている。位相板としては、ポリカーボネートなどの原料フィルムを延伸して、一定のレターデーションの大きさ（位相差ともいう）を持たせ、それらを２枚以上貼り合せたものが主として用いられている。
偏光板としては、ポリビニルアルコールからなる偏光子の上下面に保護フィルムを積層させたものが主として用いられている。偏光子の保護フィルムとしては、トリアセチルセルロースの溶液流延法によるフィルムが主として用いられている。液晶セル基板用フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムが主として用いられている。
最近の、フラットパネルディスプレイの大型化、薄型化、高精細化や高コントラスト化に伴い、上述した各種熱可塑性樹脂フィルムには、従来以上に高度に光学的歪みが小さいことが要求されるようになってきている。光学的歪みが大きいと、フラットパネルディスプレイ全体の色ムラや色ヌケなどの光学欠陥の原因となるからである。
従来から、各種熱可塑性樹脂フィルムの光学的歪みを示す指標として、主にレターデーションの大きさが採用されてきている。このレターデーションの大きさの値を、小さく又は所定の値で、かつ面内で均一にすることにより、光学的歪みを小さくしようとする試みがなされてきた。例えば、偏光子の保護フィルムでは、フィルム全面に亘って、レターデーションの大きさが小さく、かつ一定であることが指標とされてきた。
熱可塑性樹脂製の光学用フィルムであって、該フィルム全面に亘って、レターデーションの大きさが小さく、かつ一定であるフィルムが提案されている。
偏光子の保護フィルムとしては、従来、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）の溶液流延法によるフィルムが主に用いられてきた。ＴＡＣの溶液流延法フィルムは、レターデーションの大きさが比較的小さく、フィルム面内で比較的一定であるが、生産性に劣る、溶液流延後の乾燥時に完全には溶剤を除去することが不可能であり、フィルム内残留する溶剤に起因して、揮散する溶剤がフラットパネルディスプレイの電子回路や他の部品に悪影響を与え誤動作や表示欠陥を起こす等の問題があった。
そこで、最近では、保護フィルムとして、ＴＡＣの溶液流延法によるフィルムに代え、熱可塑性樹脂の溶融押出法によるフィルムが検討されている。例えば、特開２０００−２７３２０４号公報には、特定の熱可塑性樹脂を特定の条件で溶融押出成形することにより、シート厚み１５０〜１０００μｍ、シートの面内厚み公差（Ｒｍａｘ）１５μｍ、シート表面の粗さ０．０６μｍ、シートの表面レターデーションの大きさ（最大値）が１５ｎｍであり、レターデーションの大きさが比較的一定で、かつ比較的小さいシートが得られる技術が開示されている。
しかし、この公報に開示されている技術は、シート厚み１５０μｍ以上の厚いシートについての技術であり、一般にシート厚みが薄くなるに従って、厚みのバラツキが厚みに比べて大きくなりやすく、光学的歪みが酷くなる。このため、最近のフラットディスプレイの薄型化の要求に対応できないという問題があった。
また、この公報に開示されている技術では、面内のレターデーションの大きさの最大値が１５ｎｍもあり、それに起因して光学的歪みが大きくなり、益々、高性能化するフラットパネルディスプレイの要求性能には、対応できないという問題があった。
発明の開示
本発明の目的は、残留溶剤の問題がなく、光学的歪みが小さく、偏光子の保護フィルムとして用いた場合に得られる液晶ディスプレイの色ムラや色ヌケの問題がない光学用フィルムおよびその製造方法と、該光学用フィルムで構成される偏光子の保護フィルムと、該保護フィルムを有する偏光フィルムと、該光学用フィルムを延伸加工して得られる光学的歪みの小さい位相差フィルムとを、提供することである。
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶融押出条件及び冷却ドラムの運転条件を最適化することにより、得られる光学用フィルムのレターデーションの大きさ（Ｒｅ）の最大値を１０ｎｍ以下とすることができる技術を見いだし、別途発明として完成した。
Ｒｅの最大値が０ｎｍとなれば面内の光学的歪みが全く無いこととなる。しかし、そのような技術をもってしても、Ｒｅの最大値を一定レベル以下にすることは困難であり、限界がある。そこで、本発明者らは、Ｒｅの値だけではなく、方向性を示す遅相軸の向きに注目した。各点において、複屈折が最大となる向きを遅相軸、最小となる向きを進相軸という。
本発明者らは、Ｒｅだけを採り上げて小さくするよりも、Ｒｅを遅相軸と熱可塑性樹脂の押出方向との成す角αとの関係で制御することが重要であること、その指標として、”Ｚ＝［ｓｉｎ^２２α］×［ｓｉｎ^２（π・Ｒｅ／５５０）］”で表されるＺ値が適していること、及びこのＺ値は小さい方が良いが、６．０×１０^−３を境にして、得られる液晶ディスプレイの色ムラと色ヌケが大幅に変化し、この値以下であれば最近の液晶ディスプレイの高度な要求に対応できることを見いだした。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
すなわち、本発明によれば、
溶融押出機を用いて得られた熱可塑性樹脂フィルムで構成してある光学用フィルムであって、
前記熱可塑性樹脂フィルムが、該熱可塑性樹脂フィルムの前記溶融押出機からの押出方向と各点における遅相軸とのなす角度をαとし、各点におけるレターデーションの大きさをＲｅとしたときに、フィルム全面に亘って、下記式の関係を満足するものであることを特徴とする光学用フィルムが提供される。
［ｓｉｎ^２２α］×［ｓｉｎ^２（π・Ｒｅ／５５０）］≦４．０×１０^−５。
好ましくは、前記Ｒｅの値が１０ｎｍ以下である。
好ましくは、前記熱可塑性樹脂が脂環式構造含有重合体である。
本発明に係る光学用フィルムは、たとえば以下に示す製造方法により製造されることが好ましい。
すなわち、本発明の一例によれば、
押出機から押出された溶融状態の熱可塑性樹脂を、第１冷却ドラム、第２冷却ドラム及び第３冷却ドラムに、順に、外接させて冷却する工程を有する、熱可塑性樹脂フィルムで構成してある光学用フィルムの製造方法であって、
前記第３冷却ドラムの周速度をＲ_３（ｍ／分）とし、前記第２冷却ドラムの周速度をＲ_２（ｍ／分）としたときの、該Ｒ_３とＲ_２との比（Ｒ_３／Ｒ_２）を０．９９０以上０．９９９未満として、前記熱可塑性樹脂を冷却する、光学用フィルムの製造方法が提供される。
この製造方法では、前記第１冷却ドラムでの樹脂接触時間をｔ_１（秒）とし、前記熱可塑性樹脂の前記第１冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_１（℃）とし、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇ（℃）としたときの、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）（単位：秒・ｄｅｇ）を、−５０以上２０以下として、前記熱可塑性樹脂を冷却することが好ましい。
この製造方法では、前記第１冷却ドラムの周速度をＲ_１（ｍ／分）としたときの、前記Ｒ_２と該Ｒ_１との比（Ｒ_２／Ｒ_１）を０．９９０以上１．０１未満として、前記熱可塑性樹脂を冷却することが好ましい。
この製造方法では、前記熱可塑性樹脂の前記第３冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_３（℃）としたときの、該Ｔｐ_３を前記Ｔｇよりも５０〜１００℃低い温度にして、前記熱可塑性樹脂を冷却することが好ましい。
この製造方法では、前記熱可塑性樹脂の前記第２冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_２（℃）としたときに、該Ｔｐ_２を前記Ｔｇよりも０〜６０℃低い温度にして、前記熱可塑性樹脂を冷却することが好ましい。
この製造方法では、前記第１冷却ドラムと前記第２冷却ドラムの温度差を２０℃以下として、前記熱可塑性樹脂を冷却することが好ましい。
本発明によれば、上記いずれかの光学用フィルムで構成される偏光子の保護フィルムが提供される。
本発明によれば、偏光子と、該偏光子の片面または両面に接着層を介して積層された上記保護フィルムとを、有する偏光フィルムが提供される。
本発明によれば、上記いずれかの光学用フィルムを延伸加工して得られる位相差フィルムが提供される。
発明を実施するための最良の形態
本発明に係る光学用フィルムは、熱可塑性樹脂フィルムで構成される。
本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムは、少なくとも熱可塑性樹脂を含む。
熱可塑性樹脂としては、光学用フィルムの製造に通常用いられている樹脂であれば、特に限定されない。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、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、ポリカーボネートや脂環式構造含有重合体などが挙げられる。中でも、透明性が高く、フィルム強度に優れることから、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や脂環式構造含有重合体が好ましく、更に位相差を小さくしやすいことから脂環式構造含有重合体が特に好ましい。
脂環式構造含有重合体とは、繰り返し単位内に、炭素−炭素飽和結合からなる環構造（本発明では「脂環式構造」という。）を有する重合体のことであり、たとえば特開２００２−３２１３０２号公報などに開示されている公知の重合体を使用できる。たとえば、ノルボルネン環構造を有するモノマー（以下、「ノルボルネン類」という。）の開環重合体及びその水素添加物、ノルボルネン類の付加重合体及びその水素添加物、ノルボルネン類とビニル化合物との付加共重合体及びその水素添加物；ポリスチレンなどの芳香族ビニル炭化水素化合物の重合体の芳香環を水素添加した重合体、脂環式構造とビニル基とを有するモノマーの付加重合体、炭素−炭素からなる環構造の中に一つ以上の不飽和結合を有するモノマーの付加重合体及びその水素添加物などが挙げられる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムには、上述した熱可塑性樹脂の他に、必要に応じて、各種配合剤が配合されていてもよい。配合剤としては、特に限定されない。たとえば、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤等の安定剤；滑剤、可塑剤等の樹脂改質剤；染料や顔料等の着色剤；帯電防止剤等が挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができる。配合剤の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられる。中でも、フェノール系酸化防止剤が好ましく、アルキル置換フェノール系酸化防止剤が特に好ましい。酸化防止剤を含めることで、後述する溶融押出成形後の熱可塑性樹脂フィルムの透明性や低吸水性等を低下させることなく、成形時の酸化劣化等による成形物（熱可塑性樹脂フィルム）の着色や強度の低下を防止できる。酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。酸化防止剤の配合量は、本発明の目的を損なわれない範囲で適宜選択される。通常は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．００１〜５重量部程度であり、好ましくは０．０１〜１重量部である。
本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムは、少なくとも熱可塑性樹脂を含む成形用材料を溶融押出成形して製造される。具体的には、まず、たとえば熱可塑性樹脂と各種配合剤とを混合して成形用材料とする。次に、この成形用材料を溶融押出成形に適した原料ペレットに加工する。次に、この原料ペレットを溶融押出機に供給し、溶融押出法によりフィルム状に加工して、熱可塑性樹脂フィルムとする。溶融押出法は、原料ペレットをシリンダー中で加熱溶融し、スクリューで加圧して、Ｔダイ等のダイスから、たとえばフィルム状に押し出す方法である。通常は、ダイスから押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂を複数の冷却ドラムに順に外接させて移送し、その間に冷却し、その後に必要な工程を経て、熱可塑性樹脂フィルムとされる。冷却ドラムを通った後の熱可塑性樹脂フィルムの幅は、ダイスから押し出された直後の溶融状態の熱可塑性樹脂の幅（ダイスのリップの幅に同じ）と比較して、ネックインにより、２〜１０％程度狭くなる。そして、熱可塑性樹脂フィルムの幅方向の端（以下、単に「端」ともいう。）は、そのフィルムの他の部分に比べて、厚みが厚くなり、光学的歪みも大きくなる。
本発明では、冷却後の熱可塑性樹脂フィルムを光学用途に用いるため、通常は、巻き取りドラムで巻き取る前に、端の適当な部分を切り取っておく。この切り取ってしまう部分を、本発明では「ミミ」と言う。このように冷却後の無延伸の熱可塑性樹脂フィルムのうち、ミミとなる部分を取り除いた部分を、本発明では「光学用フィルム」という。保護フィルムや液晶基板などのように、レターデーションの大きさがゼロに近い状態で用いる場合には、無延伸の熱可塑性樹脂フィルムからミミを取って、光学用フィルムを取り出し、これを巻き取りドラムで巻き取る。
本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムは、巻き取りドラムでロール状に巻き取られて光学用フィルムとされた後、次工程である、延伸工程や他のフィルム等との貼り合わせ工程に供されて、付加価値が付与されうる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムの平均厚みは、特に限定されない。本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムから取り出される光学用フィルムを薄型のフラットパネルディスプレイ用などに適したものとするには、熱可塑性樹脂フィルムの平均厚みを、通常１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、特に好ましくは６０μｍ以下とすることが望ましい。熱可塑性樹脂フィルムの平均厚みは、溶融押出機に投入する原料ペレットの投入速度、冷却ドラムの回転速度及びこれらの両方を変化させること等により、任意に設定することができる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂フィルムは、溶融押出機からの押出方向と各点における遅相軸とのなす角度をαとし、各点におけるレターデーションの大きさをＲｅとしたときに、フィルム全面に亘って、下記式の関係を満足するものである。
［ｓｉｎ^２２α］×［ｓｉｎ^２（π・Ｒｅ／５５０）］≦４．０×１０^−５。
本発明では、上記式の左辺（［ｓｉｎ^２２α］×［ｓｉｎ^２（π・Ｒｅ／５５０）］）を、Ｚ値という。このＺ値は、光学用フィルムのレターデーションに起因する光の漏れに対応する量である。直線偏光は、その光軸に直行する吸収軸を有する偏光子を透過することはできない。しかし、その直線偏光が、光学的歪みのある（レターデーションがゼロでない）光学用フィルムを透過すると、光学用フィルムの遅相軸の方向に位相が遅れ、前記偏光子を直線偏光の一部が透過できるようになる。前記偏光子を直線偏光の一部が透過すると、該光学用フィルムを用いた液晶ディスプレイの色ムラや色ヌケの原因となる。
上記式では、直線偏光の波長として可視光の中心波長である５５０ｎｍについての値としているが、αは、通常、フィルムの遅相軸と直線偏光の光軸との成す角として定義される。ところが、光学用フィルム単体の性能を試験しようとするとαの定義のしようがない。そこで、本発明者らは、光学用フィルムの元となる熱可塑性樹脂フィルムの溶融押出機からの押出方向と、各点における遅相軸とのなす角に注目し、これをαとしてＺ値を定義し、代用特性とした。
近年、液晶ディスプレイが大型化するに従い、ロール状等の長尺の光学用フィルム同士またはそのような光学用フィルムと他の長尺のフィルムを貼り合わせて積層体とすることが多くなったため、積層体の長手方向（溶融押出機からの押出方向に合致する）との関係でαを定義することにより、光学用フィルム単体の品質管理に有用と考えた。
上述した各点におけるＲｅおよびαの値は、位相差計などを用いて測定することができ、Ｚ値はこれらの値から求めることができる。
Ｚ値の最大値は、適当な長さに亘って測定し、更に幅方向に対しては光学用フィルムの端に近い部分を含む数点以上を測定することにより、得ることができる値を代用値として採用することができる。Ｚ値の最大値は、通常４．０×１０^−５であることが必要であり、好ましくは３．８×１０^−５、さらに好ましくは３．４×１０^−５である。Ｚ値が所定値以下であるときに、得られる液晶ディスプレイの色ムラや色ヌケの問題が一層少なくなり、目視では色ムラや色ヌケが感じられなくなり、表示品質が格段に向上するので、好ましい。
本発明では、Ｒｅの最大値については、特に限定されない。しかし、フィルム全面に亘って、Ｒｅが、好ましくは１０ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以下、さらに好ましくは５ｎｍ以下である。Ｒｅの値が所定値以下であるときに、得られる液晶ディスプレイの色ムラや色ヌケの問題が一層少なくなる。また、耐久試験後の色ムラや色ヌケも一層少なくなるので、好ましい。
Ｒｅの値は、エリプソメータ等の光学的手法により測定が可能である。Ｒｅの最大値は、適当な長さに亘って測定し、更に幅方向に対しては光学用フィルムの端に近い部分を含む数点以上を測定することにより、得ることができる値を代用値として採用することができる。
以上のような条件を満たす本発明に係る光学用フィルムを製造する方法は、特に限定されない。例えば、フィルム全面に亘って上記の条件を満たす様に、フィルム全体に占めるミミの部分の割合を従来の場合よりも多くする方法が挙げられる。この場合の、ミミの部分の割合は、通常、左右各３％以上、好ましくは左右各５％以上、特に好ましくは左右各７％以上であり、好ましくは左右各４０％以下、特に好ましくは左右各２０％以下である。他に、熱可塑性樹脂フィルムの溶融押出から巻き取りまでの条件を適正化することによっても、本発明の光学用フィルムを製造することが可能である。
以下に、本発明に係る光学用フィルムの好ましい製造方法の一例を説明する。
本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、押出機から押出された溶融状態の熱可塑性樹脂を、第１冷却ドラム、第２冷却ドラム及び第３冷却ドラムに、順に、外接させて冷却する工程を有する。なお、その後、より好ましくは、前記冷却後の熱可塑性樹脂の幅方向両端部分を切り取る工程と、該切り取り後の熱可塑性樹脂をロール状に巻き取る工程とを、有する。
ここで、前記冷却工程において、好ましくは下記（１）〜（６）の少なくともいずれか、より好ましくは少なくとも下記（１）および（２）、特に好ましくは下記（１）〜（６）の総てを満足するように、前記熱可塑性樹脂を冷却する。
（１）前記第３冷却ドラムの周速度をＲ_３（ｍ／分）とし、前記第２冷却ドラムの周速度をＲ_２（ｍ／分）としたときの、該Ｒ_３とＲ_２との比（Ｒ_３／Ｒ_２）を、好ましくは０．９９０以上０．９９９未満、より好ましくは０．９９５以上０．９９８未満として、前記熱可塑性樹脂を冷却する。Ｒ_３／Ｒ_２の値が過度に大きいと、押出機から押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂（以下、「シート状熱可塑性樹脂」ともいう。）に延伸がかかってレターデーションの大きさやそのバラツキが大きくなり好ましくない。一方、Ｒ_３／Ｒ_２の値が過度に小さい場合も、シート状熱可塑性樹脂が弛んで垂れ、その重さが張力となってシート状熱可塑性樹脂に延伸がかかりレターデーションの大きさやそのバラツキが大きくなり、やはり好ましくない。Ｒ_３／Ｒ_２の設定値を決定するには、シート状熱可塑性樹脂を第２冷却ドラムから第３冷却ドラムへと移送するときに、第２冷却ドラム温度近辺から第３冷却ドラム温度近辺に低下することによる樹脂の収縮率に見合うように、樹脂温度を設定すればよい。上記の周速比を採ることにより、シート状熱可塑性樹脂が弛むことなく、適当なテンションで引っ張られながら、レターデーションの大きさが小さくて均一な熱可塑性樹脂フィルムを製造することができる。
（２）前記第１冷却ドラムでの樹脂接触時間をｔ_１（秒）とし、前記熱可塑性樹脂の前記第１冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_１（℃）とし、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇ（℃）としたときの、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）（単位：秒・ｄｅｇ）を、好ましくは−５０以上２０以下、より好ましくは−４０以上で＋１５以下として、前記熱可塑性樹脂を冷却する。ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）の値が、この範囲にある場合に、得られる光学用フィルムの厚みの均一性Ｄｒ／Ｄ_ａｖｅが小さくなり、Ｒｅの最大値が小さくなるため、本発明の光学用フィルムを得やすくなる。
（３）前記第１冷却ドラムの周速度をＲ_１（ｍ／分）としたときの、前記Ｒ_２と該Ｒ_１との比（Ｒ_２／Ｒ_１）を、好ましくは０．９９０以上１．０１未満、より好ましくは０．９９５以上１．０００未満として、前記熱可塑性樹脂を冷却することが望ましい。Ｒ_２／Ｒ_１の値がこの範囲にある場合に、得られる光学用フィルムのレターデーションの大きさムラが特に小さくなり、巻きジワが発生しにくくなる。
（４）前記熱可塑性樹脂の前記第３冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_３（℃）としたときの、該Ｔｐ_３を前記Ｔｇよりも、好ましくは５０〜１００℃、より好ましくは６０〜８０℃低い温度にして、前記熱可塑性樹脂を冷却する。Ｔｐ_３の値がこの範囲にあるときに、得られる光学用フィルムのレターデーションの大きさムラが特に小さくなり、巻きジワが発生しにくくなる。温度Ｔｐ_３を上記範囲とするためには、第３冷却ドラム及び第２冷却ドラムの温度を制御すればよい。
（５）前記熱可塑性樹脂の前記第２冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_２（℃）としたときに、該Ｔｐ_２を前記Ｔｇよりも、好ましくは０〜６０℃、より好ましくは２０〜４０℃低い温度にして、前記熱可塑性樹脂を冷却する。Ｔｐ_２の値がこの範囲にある場合に、得られる光学用フィルムのレターデーションの大きさムラが特に小さくなり、巻きジワが発生しにくくなる。
（６）前記第１冷却ドラムと前記第２冷却ドラムの温度差を、好ましくは２０℃以下、より好ましくは１０℃以下として、前記熱可塑性樹脂を冷却する。両者の温度差を２０℃以下に保持して冷却を行うことで、レタデーションの最大値を低くでき、表示ムラを低減することができる。
本発明に係る光学用フィルムは、液晶ディスプレイの偏光子の保護フィルムとして適している。偏光子は、ポリビニルアルコールや部分ホリマール化ポリビニルアルコールなどのビニルアルコール系ポリマーからなるフィルムに、ヨウ素などをドープした後延伸加工することにより得られる。
偏光子を保護する目的で、該偏光子の片面または両面に、本発明の光学用フィルムを保護フィルムとして適当な接着層を介して積層し、偏光フィルムとすることができる。接着層としては、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適当なポリマーをベースポリマーとする粘着剤などが用いられる。
本発明の光学用フィルムは、保護フィルムとして、長尺の偏光子の長手方向と、長手方向を合わせて（ロール・トゥ・ロールという。）で貼り合わせて積層して偏光フィルムを製造する場合の材料に適している。
本発明の光学用フィルムを更に延伸加工して、位相差フィルムとすることができる。位相差フィルムは、延伸加工することにより、所定の値で、位相差フィルム全面に亘って均一なレターデーションの大きさを有するフィルムである。位相差フィルムには、使用しようとする光の波長λのλ／２、λ／４などの位相差フィルムがある。本発明の光学用フィルムを延伸加工するには、例えばテンターを用いる。延伸時のフィルムの温度は、例えば（Ｔｇ−１００）℃以上で（Ｔｇ＋４０）℃以下である。ここでＴｇは、原料となる熱可塑性樹脂のガラス転移温度である。また、延伸倍率は、得ようとするレターデーションの値と、位相差フィルムの厚みにもよるが、通常は、長さ（熱可塑性樹脂フィルムの押出方向）方向に１．０５倍以上３．０倍以下、幅方向には０．２倍以下であり長さ方向の一軸延伸の場合もある。
実施例
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。これらの例中の「部」及び「％」は、特に断わりのない限り質量基準である。
各種の試料作成及び試験は、下記に従って行った。
（１）フィルムの平均厚みＤ_ａｖｅ
接触式膜厚計を用い、フィルムの長さ方向は５００ｍｍ毎に１０ｍに亘って（２０箇所）、幅方向には等間隔に５箇所について、フィルムの厚みを測定して求めた（単位：μｍ）。
（２）α、Ｒｅ及びＺ値並びにＲｅ及びＺ値の最大値
位相差測定装置〔王子計測機器製：ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ〕を用い、フィルムの長さ方向は５００ｍｍ毎に１０ｍに亘って（２０箇所）、幅方向には等間隔に５箇所について、α、Ｒｅ（単位：ｎｍ）及びそれらの結果からＺ値を計算し、これらの値の中からＲｅ及びＺ値の最大値を求めた。測定波長は５５０ｎｍ、入射角は０°とした。
（３）全光線透過率
本実験で得られる光学フィルムをフラットパネルディスプレイで使用する際の色ムラの簡易試験として、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準拠した直行ニコル法により光学式フィルムの全光線透過率を測定し、その平均値を求めた（単位：％）。この値は、理想的には０であるが、０．０３％以下なら良好、０．０４％以上では不良である。
（４）色ムラ
偏光子の保護フィルムとして用いる際に問題となる色ムラ、色抜けを簡易的に試験した。市販の液晶ディスプレイの構成では、通常は偏光子の両面を２枚の保護フィルムで挟んで偏光板とし、さらに液晶の両面を（必要なその他の層を介して）２枚の偏光板で挟んだ構造となっている。保護フィルムに光学的歪みがあると、液晶ディスプレイ全体の色ムラ、色ヌケの原因となる。それぞれの保護フィルムとなる光学用フィルムの光学的的歪みを簡易的に以下のように試験することとした。液晶ポリビニルアルコールにヨウ素がドープされた市販の偏光子を２枚用意し、二枚の偏光子をお互いの偏光軸が直行するように合わせて、その間に実験で得られた光学用フィルムを挟んで、偏光子／光学用フィルム／偏光子からなる３層構造として非偏光（自然光）の透過の度合いを、目視観察した。本発明では長さ方向（熱可塑性樹脂フィルムの溶融押出機からの押出方向）との成す角をαと定義し、代用特性とした。このため、他の方向についても確認するため、各測定点において、偏光子を回転させて、フィルム面内の各方向について光のモレを確認した。光のモレが全く認められないものを◎、ほとんど認められないものを○、わずかに認められるものを△、明らかに認められるものを×とした。本発明では測定点は、フィルムの長さ方向は５００ｍｍ毎に１０ｍに亘って、幅方向には等間隔に１０か所について行った。
（５）簡易液晶ディスプレイ試験
偏光子の保護フィルムとして用いる際に問題となる色ムラ、色抜けを、実際の液晶ディスプレイを用いて簡易的に試験した。市販の携帯電話端末の表示部（白黒２階調表示、反射型、表示面積３０ｍｍ×３０ｍｍ）から、液晶セルから注意深く偏光フィルムを剥がし、その代わりに、上記偏光子の両面に本発明の光学用フィルムを保護フィルムとして用いて作成した偏光フィルムを積層し、試験用の液晶ディスプレイを作製した。光学用フィルムの幅方向の端に近い部分を試料片として使用し、積層にあたってはポリビニルアルコールの１０質量％の水溶液を用いた。各実験例ごとに上記の試験用の液晶ディスプレイを作成し、各種の文字や静止画像を表示させ、視野角０°と３０°とで観察して、色ムラ、色ヌケ（本来表示されるべき色からずれる箇所）の有無を目視で観察し、良好で合格レベルのものを○、不良のものを×、その中間で合格レベルにないものを△とした。
（６）耐久試験後の色ムラ
得られた光学用フィルムから１０００ｍｍ×１０００ｍｍの試験片を切り出し、８０℃、９０％ＲＨで１００時間の高温高湿耐久性促進試験にかけた。その後に、取り出した試験片について、（４）と同様の色ムラ試験を行った。
実施例１
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン５００部に、１−ヘキセン０．８２部、ジブチルエーテル０．１５部、トリイソブチルアルミニウム０．３部を室温で反応器に入れ混合した後、４５℃に保ちながら、トリシクロ［４．３．０．１^２，５］デカ−３，７−ジエン（ジシクロペンタジエン、ＤＣＰ）７０部、テトラシクロ［４．４．０．１^２，５．１^７，１０］ドデカ−３−エン（テトラシクロドデセン、ＴＣＤ）７０部、および８−エチリデン−テトラシクロ［４．４．０．１^２，５．１^７，１０］ドデカ−３−エン（エチリデンテトラシクロドデセン、ＥＴＤ）６０部からなるモノマー混合物と、六塩化タングステン（０．７％トルエン溶液）４０部とを、２時間かけて連続的に添加して重合を行った。その後、重合溶液中に、ブチルグリシジルエーテル１．０６部とイソプロピルアルコール０．５２部とを加えて、重合触媒を不活性化し、重合反応を停止させた。
次に、得られた快感重合体を含有する重合反応溶液１００部に対して、シクロヘキサン２７０部を加え、さらに水素化触媒として、ニッケル−アルミナ触媒（日揮化学社製）５部を加え、水素により５ＭＰａに加圧して、撹拌しながら温度２００℃まで加温した後、４時間反応させ、ＤＣＰ／ＴＣＤ／ＥＴＤ開環重合体水素化ポリマーを２０％含有する反応溶液を得た。
次に、ろ過により、この溶液から水素化触媒を除去した後、軟質重合体（クラレ社製、セプトン２００２）、および酸化防止剤（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガノックス１０１０）を、いずれも重合体１００部当たり、０．１部、得られた溶液に添加して溶解させた。
次に、溶液からシクロヘキサンおよびその他の揮発成分を、円筒型濃縮乾燥器（日立製作所社製）を用いて除去しつつ、水素化ポリマーを溶融状態で押出機からストランド状に押し出し、冷却後、ペレット化して開環重合体水素添加物を得た。この水素添加物は、ガラス転移温度Ｔｇが１４０℃であった。
得られたペレットをシリンダー内径が５０ｍｍ、スクリューのＬ／Ｄ値が２８の単軸押出成形機（日本製鋼所製）でバレル温度２６０℃で溶融押出し、ダイ温度２６０℃のコートハンガーダイから幅６５０ｍｍのシート状溶融樹脂を押し出し、第１冷却ドラム（直径２００ｍｍ、温度Ｔ_１：１３５℃、周速度Ｒ_１：１４．５０ｍ／分）に密着させ、直ちにナイフコーターにより第１冷却ドラムを、次いで第２冷却ドラム（直径３５０ｍｍ、温度Ｔ_２：１２５℃、周速度Ｒ_２：１４．４６ｍ／分）、次いで第３冷却ドラム（直径３５０ｍｍ、温度Ｔ_３：８０℃、周速度Ｒ_３：１４．４０ｍ／分）に、順次、密着させて移送し、逐次、冷却ならびに冷却ドラム面転写による表裏面の平滑化を行い、幅５５０ｍｍ（ネックインは左右各５０ｍｍ）の熱可塑性樹脂フィルムを得た。この熱可塑性樹脂フィルムは、調整ドラムを経た後、カッターにより両方の端から各３０ｍｍをミミとして取り除き、巻き取りドラムによりロール状に巻き取り、ロール状の光学用フィルムを得た。
なお、第１冷却ドラムでのシート状熱可塑性樹脂の接触時間ｔ_１は３．１（秒）、第１冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_１は１３２（℃）、第２冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_２は１１９（℃）、第３冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_３は７９（℃）であった。（Ｒ_３／Ｒ_２）＝０．９９６、（Ｒ_２／Ｒ_１）＝０．９９７、（ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ））＝−２５（単位：秒・ｄｅｇ）であった。
得られた光学用フィルムについて、上記の各試験項目を行った結果を表１に記す。
実施例２
実施例１において、Ｔ_１を１３０℃に変更した他は実施例１と同様に行って光学用フィルムを製造した。この際、第１冷却ドラムでのシート状熱可塑性樹脂の接触時間ｔ_１は３．１（秒）、第１冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_１は１２８（℃）、第２冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_２は１２１（℃）、第３冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_３は８１（℃）、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）は−３７（単位：秒・ｄｅｇ）であった。得られた光学用フィルムの試験結果を表１に記す。
実施例３
実施例１において、Ｔ_１を１３０℃、Ｔ_２を１２０℃に変更した他は実施例１と同様に行って光学用フィルムを製造した。この際、第１冷却ドラムでのシート状熱可塑性樹脂の接触時間ｔ_１は３．１（秒）、第１冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_１は１２８（℃）、第２冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_２は１１４（℃）、第３冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_３は７７（℃）、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）は−３７（単位：秒・ｄｅｇ）であった。得られた光学用フィルムの試験結果を表１に記す。
実施例４
実施例１において、Ｔ_１を１４０℃、Ｔ_２を１００℃に変更した他は実施例１と同様に行って光学用フィルムを製造した。この際、第１冷却ドラムでのシート状熱可塑性樹脂の接触時間ｔ_１は３．１（秒）、第１冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_１は１３７（℃）、第２冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_２は９６（℃）、第３冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_３は７５（℃）、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）は−９（単位：秒・ｄｅｇ）であった。得られた光学用フィルムの試験結果を表１に記す。
比較例１
実施例１において、Ｔ_１を１２５℃に変更した他は実施例１と同様に行って光学用フィルムを製造した。この際、第１冷却ドラムでのシート状熱可塑性樹脂の接触時間ｔ_１は３．１（秒）、第１冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_１は１２３（℃）、第２冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_２は１１７（℃）、第３冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_３は７９（℃）、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）は−５３（単位：秒・ｄｅｇ）であった。得られた光学用フィルムの試験結果を表１に記す。
比較例２
実施例１において、Ｔ_１を１２５℃、Ｔ_２を１２０℃に変更した他は実施例１と同様に行って光学用フィルムを製造した。この際、第１冷却ドラムでのシート状熱可塑性樹脂の接触時間ｔ_１は３．１（秒）、第１冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_１は１２３（℃）、第２冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_２は１１５（℃）、第３冷却ドラムを離れるときの樹脂温度Ｔｐ_３は７６（℃）、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）は−５３（単位：秒・ｄｅｇ）であった。得られた光学用フィルムの試験結果を表１に記す。
実施例５
ミミの幅を左右各１５０ｍｍとする以外は、比較例２と同様に行って光学用フィルムを製造した。得られた光学用フィルムの試験結果を表１に記す。この例は、比較例２の場合に比べて、ミミの幅を変えることにより、本発明の要件を満たす光学用フィルムを得て試験した結果である。
なお、フィルム製造時の各種条件を表２にまとめた。

表１が示すように、本発明の実施例の光学用フィルムは、比較例の場合に比べて、Ｚ値が小さいため、全光線透過率、偏光度、色ムラ、耐久試験後の色ムラともに優れている。実施例１から３、および５の結果は、実施例４の結果に比べて、最大Ｒｅ値が小さいため、色ムラと簡易液晶ディスプレイ試験の結果に優れている。実施例１から３の結果は、実施例４及び５の結果に比べて、Ｚ値が小さいため、耐久試験後の色ムラに優れている。
次いで、得られた光学用フィルムを延伸加工をして位相差フィルムとする場合の性能試験を行った。本発明で得られる光学用フィルムは、その後に延伸加工することによって、位相差フィルムとすることができる。位相差フィルムとしては、所定の位相差（レターデーション値）を持ち、その値が均一であることが要求される。位相差フィルムの原料フィルムとしての、本発明の光学用フィルムの性能を調べるために以下の試験を行った。
実験で得られた光学用フィルムを、（幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）で切り出して試験片とし、この試験片を１４０℃で縦方向に１．１〜２倍、１００ｍｍ／分の速さで延伸した。延伸倍率は、レターデーションが平均で２７５±１０ｎｍとなるように調整した。（２）と同様の測定方法によりレターデーションを測定し、バラツキ（最大値と最小値との差）を平均値で割ってＲｅムラとした。測定点は幅方向の中心部で、長さ方向の中心付近を１０ｍｍおきに１０点とした。
表３には、各実験例について、延伸後のＲｅムラを測定した結果を示す。

表３が示すように、本発明の実施例の光学用フィルムは、比較例の場合に比べて、Ｚ値が小さいため、延伸加工後のリターデーションムラが小さくて優れており、本発明の光学用フィルムが位相差フィルムの原料フィルムとして適している。
産業上の利用可能性
本発明により、光学的歪みの小さい光学用フィルムが提供される。本発明の光学用フィルムは、偏光子の保護フィルムや液晶セル基板用フィルムなどのフラットパネルディスプレイ用の各種の光学用フィルムとして有用である。また、本発明の光学用フィルムは、レターデーションの大きさが小さく均一なものであるが、その後に延伸加工することによって、所定のレターデーションの大きさをもち、その値が均一である位相差フィルムとすることができるから、本発明の光学用フィルムは位相差フィルムなどの原料フィルムとしても有用である。

Claims (12)

1. 溶融押出機を用いて得られた熱可塑性樹脂フィルムで構成してある光学用フィルムであって、
   前記熱可塑性樹脂フィルムが、該熱可塑性樹脂フィルムの前記溶融押出機からの押出方向と各点における遅相軸とのなす角度をαとし、各点におけるレターデーションの大きさをＲｅとしたときに、フィルム全面に亘って、下記式の関係を満足するものであることを特徴とする光学用フィルム。
   ［ｓｉｎ^２２α］×［ｓｉｎ^２（π・Ｒｅ／５５０）］≦４．０×１０^−５。
2. 前記Ｒｅの値が１０ｎｍ以下である請求項１に記載の光学用フィルム。
3. 前記熱可塑性樹脂が脂環式構造含有重合体である請求項１または２に記載の光学用フィルム。
4. 押出機から押出された溶融状態の熱可塑性樹脂を、第１冷却ドラム、第２冷却ドラム及び第３冷却ドラムに、順に、外接させて冷却する工程を有する、熱可塑性樹脂フィルムで構成してある光学用フィルムの製造方法であって、
   前記第３冷却ドラムの周速度をＲ_３（ｍ／分）とし、前記第２冷却ドラムの周速度をＲ_２（ｍ／分）としたときの、該Ｒ_３とＲ_２との比（Ｒ_３／Ｒ_２）を０．９９０以上０．９９９未満として、前記熱可塑性樹脂を冷却する、光学用フィルムの製造方法。
5. 前記第１冷却ドラムでの樹脂接触時間をｔ_１（秒）とし、前記熱可塑性樹脂の前記第１冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_１（℃）とし、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇ（℃）としたときの、ｔ_１×（Ｔｐ_１−Ｔｇ）（単位：秒・ｄｅｇ）を、−５０以上２０以下として、前記熱可塑性樹脂を冷却する、請求項４に記載の光学用フィルムの製造方法。
6. 前記第１冷却ドラムの周速度をＲ_１（ｍ／分）としたときの、前記Ｒ_２と該Ｒ_１との比（Ｒ_２／Ｒ_１）を０．９９０以上１．０１未満として、前記熱可塑性樹脂を冷却する、請求項４に記載の光学用フィルムの製造方法。
7. 前記熱可塑性樹脂の前記第３冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_３（℃）としたときの、該Ｔｐ_３を前記Ｔｇよりも５０〜１００℃低い温度にして、前記熱可塑性樹脂を冷却する、請求項４に記載の光学用フィルムの製造方法。
8. 前記熱可塑性樹脂の前記第２冷却ドラムを離れるときの温度をＴｐ_２（℃）としたときに、該Ｔｐ_２を前記Ｔｇよりも０〜６０℃低い温度にして、前記熱可塑性樹脂を冷却する、請求項４に記載の光学用フィルムの製造方法。
9. 前記第１冷却ドラムと前記第２冷却ドラムの温度差を２０℃以下として、前記熱可塑性樹脂を冷却する、請求項４に記載の光学用フィルムの製造方法。
10. 請求項１〜３のいずれかに記載の光学用フィルムで構成される偏光子の保護フィルム。
11. 偏光子と、該偏光子の片面または両面に接着層を介して積層された請求項１０に記載の保護フィルムとを、有する偏光フィルム。
12. 請求項１〜３のいずれかに記載の光学用フィルムを延伸加工して得られる位相差フィルム。