JPWO2009041273A1 - 延伸フィルムの製造方法、延伸フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

熱可塑性樹脂からなるフィルムを延伸後のフィルムの巻取り方向Ｄ２と異なる方向Ｄ１から繰出し、該フィルムの両端部を把持具によって把持して搬送しつつ斜め延伸することにより、該巻取り方向に対して配向角θが４５±５°の範囲となる延伸フィルムを製造する方法である。フィルムの把持具による把持の開始位置ａで該フィルムの繰出し方向Ｄ１に対して略垂直な方向に互いに相対していた把持具ＣＬ，ＣＲが延伸終了時の位置にある状態で、該把持具ＣＬ，ＣＲ同士を結んだ直線ｃが、巻取り方向Ｄ２に対して直交する方向となす角度をθＬ（°）とし、延伸速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）として、下記（１）式及び（２）式が満たされるように延伸を行う。θ−２０°≦θＬ≦θ−３° …（１）１０００ｍｍ／ｍｉｎ＜Ｖ＜２５００ｍｍ／ｍｉｎ …（２）

Description

本発明は、延伸フィルムの製造方法、延伸フィルム、偏光板、及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置には、性能向上のために様々な位相差フィルムが使用されている。この位相差フィルムは、その機能を十分に発揮するように、偏光子の偏光透過軸と、特定の種々の角度に遅相軸が傾くように積層され、液晶表示装置に据え付けられる。その遅相軸の傾き角度は、偏光子の透過軸に対し、平行でも垂直でも無い角度となっていることが多い。従来の位相差フィルムは縦、又は横延伸で製造されているため、原理的に遅相軸がフィルムの長尺方向に対し０°又は９０°のどちらかとしかならず、上記の様な積層は長尺のロールから特定の角度で切り出したフィルム片同士を１枚ずつ貼り合せるバッチ式で行われていた。これに対し、所望の角度で斜め方向に延伸し、遅相軸が長尺方向に対し、０°でも９０°でも無い方向に自在に制御可能な長尺の位相差フィルムの製造方法が種々提案されている。この斜め延伸フィルムを使用することにより、従来のバッチ式の貼り合せではなく、ロール・トゥ・ロールの貼合が可能になることから生産性は飛躍的に向上する。

例えば、日本国特許出願公開第２００２−８６５５４号公報（対応米国特許第６，７４６，６３３）には、連続的に供給されるポリマーフィルムの両端を保持手段により保持し、該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸する光学用ポリマーフィルムの延伸方法において、ポリマーフィルムの一方端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡Ｌ１及びポリマーフィルムのもう一端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡Ｌ２と、二つの実質的な保持解除点の距離Ｗが、｜Ｌ２−Ｌ１｜＞０．４Ｗ の関係を満たし、かつポリマーフィルムの支持性を保ち、揮発分率が５％以上の状態を存在させて延伸したのち、収縮させながら揮発分率を低下させることを特徴とする光学用ポリマーフィルムの延伸方法が開示されている。

また、日本国特許出願公開第２００３−２３２９２８号公報には、熱可塑性樹脂からなる長尺状フィルムを延伸することにより得られ、光軸（配向軸）が長尺状フィルムの巻取り方向に平行でも垂直でもない方向とされている長尺状光学フィルムの製造方法であって、前記フィルムが実質的に延伸される領域内において、対向しているフィルムの幅方向両端の移動速度の大きさが等しくかつ移動距離が異なり、フィルムの幅方向両端を保持する一対の治具の内、少なくとも一方がフィルム面に対して波打った形状のレール上を移動されるように延伸を行うことを特徴とする長尺状光学フィルムの製造方法が開示されている。さらに同公報ではこの延伸工程を数回繰り返したり、予め縦方向又は横方向に延伸した後、この延伸工程を行ってもよいと述べている。

また、日本国特許出願公開第２００４−９５４３号公報には、斜め延伸用のテンター装置の構造が開示され、その中でフィルムクリップがテンターレール側縁となす角度αがフィルムの配向角となるように延伸された斜め延伸フィルムについての記述がある。

しかしながら、上記の如く進行方向に対し斜め方向にせん断に近い形の変形を加えて製膜される位相差フィルムは、厚み方向の凝集力が低下し、フィルムの表層が破壊し易いという問題があった。このような斜め延伸フィルムを片側の保護フィルムとして偏光子に貼合した偏光板の耐久性は著しく低下する。これは温度や湿度の変化によって偏光子との貼り合せ界面付近に生じる応力によって、位相差フィルム表層付近が簡単に破壊し、偏光子と剥離してしまうためである。また、このような偏光板を採用した液晶表示装置では、長期間に渡って、良好な表示特性を維持することが難しいという問題があった。

よって本発明の目的は、フィルムの厚み方向の凝集力の低下を抑え、破壊が生じにくい斜め延伸フィルムを製造できるようにすることである。また、本発明の他の目的は、耐久性に優れた偏光板、及び長期間に渡って良好な表示特性を維持できる液晶表示装置を提供することである。

本発明者は、前記目的を達成するために、テンターを用いた斜め延伸フィルムの製造方法において、延伸終了時の左右把持具の位置関係、及び延伸速度について検討を行った。その結果、巻取り方向に対するフィルムの配向角θ、フィルムの把持具による把持の開始位置においてフィルムの繰出し方向に対して略垂直な方向に互いに相対していた把持具が延伸終了位置まで走行した状態で、該把持具同士を結んだ直線が、前記巻取り方向に対して垂直な方向となす角度をθＬ（°）とし、延伸速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）としたとき、θＬとθとの間に特定の範囲を満たすようにし、かつ、延伸速度を特定の範囲とすることにより、耐久性に優れた斜め延伸フィルムが得られることを見いだした。従来の方法におけるθＬとθとの関係や延伸速度を測定すると、上記θＬとθが前記特定の範囲から外れていたり、延伸速度が前記特定の範囲から外れていることがわかった。これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の観点によると、熱可塑性樹脂からなるフィルムを延伸後のフィルムの巻取り方向と異なる方向から繰出し、該フィルムの両端部を把持具によって把持して搬送しつつ斜め延伸することにより、該巻取り方向に対して配向角θが４５±５°の範囲内の延伸フィルムを製造する方法であって、前記フィルムの前記把持具による把持の開始位置において該フィルムの繰出し方向に対して略垂直な方向に互いに相対していた把持具が延伸終了位置まで走行した状態で、該把持具同士を結んだ直線が、前記巻取り方向に対して垂直な方向となす角度をθＬ（°）とし、延伸速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）として、下記（１）式及び（２）式が満たされるように延伸を行うようにした延伸フィルムの製造方法が提供される。
θ−２０°≦θＬ≦θ−３° …（１）
１０００ｍｍ／ｍｉｎ＜Ｖ＜２５００ｍｍ／ｍｉｎ …（２）

本発明の第１の観点に係る延伸フィルムの製造方法において、前記熱可塑性樹脂としては、その重量平均分子量が、１５，０００〜５０，０００であるものを用いることができる。

本発明の第２の観点によると、本発明の第１の観点に係る延伸フィルムの製造方法を用いて製造された延伸フィルムが提供される。

本発明の第３の観点によると、偏光子の少なくとも片面に、本発明の第２の観点に係る延伸フィルムを積層してなる偏光板が提供される。

本発明の第４の観点によると、本発明の第３の観点に係る偏光板を備える液晶表示装置が提供される。

本発明に係る延伸フィルムの製造方法によれば、フィルムの厚み方向の凝集力の低下を抑え、破壊が生じにくい斜め延伸フィルムを製造することができる。また、本発明に係る偏光板は、破壊が生じにくい本発明に係る製造方法を用いて製造された斜め延伸フィルムを用いているため、耐久性に優れている。さらに、本発明に係る液晶表示装置は、耐久性に優れた本発明に係る偏光板を用いているため、長期間に渡って良好な表示特性を実現することができる。

本発明の実施形態の斜め延伸用のテンターのレール配置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る延伸フィルムの製造方法について詳細に説明する。この製造方法は、熱可塑性樹脂からなる長尺のフィルム（未延伸フィルム又は縦若しくは横に１軸若しくは２軸延伸した既延伸フィルム）を延伸後のフィルムの巻取り方向とは異なる特定の方向から繰出し、該フィルムの両端部を斜め延伸用のテンター（斜め延伸装置）の把持具によって把持して搬送しつつ、オーブン内で斜め延伸することにより、該巻取り方向に対して配向角θが４５±５°の範囲内となる延伸フィルムを製造する方法である。

ここで、フィルムの把持具による把持の開始位置（すなわち、テンター入口）において該フィルムの繰出し方向に対して略垂直な方向に互いに相対していた把持具が延伸終了位置まで走行した状態で、該把持具同士を結んだ直線が、前記巻取り方向に対して垂直な方向となす角度をθＬ（°）とし、延伸速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）として、
θ−２０°≦θＬ≦θ−３° …（１）
１０００ｍｍ／ｍｉｎ＜Ｖ＜２５００ｍｍ／ｍｉｎ …（２）
が満たされるように延伸が行われる。延伸の終了後、テンターの把持具から開放されたフィルムは、その両端部（両側部）がトリミングされ、巻芯（巻取りロール）に巻き取られる。

なお、ここで、長尺とは、フィルムの幅に対して、少なくとも５倍程度以上の長さを有するものをいい、好ましくは１０倍若しくはそれ以上の長さを有し、具体的にはロール状に巻回されて保管又は運搬される程度の長さを有するものをいう。

（１）熱可塑性樹脂フィルム
本実施形態の斜め延伸フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、脂環式ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらのうち脂環式ポリオレフィン樹脂が好ましく、特に機械強度、耐熱性などの観点から、主鎖に脂環構造を有する脂環式ポリオレフィン樹脂が好ましい。

脂環式ポリオレフィン樹脂中の脂環構造としては、飽和脂環炭化水素（シクロアルカン）構造、不飽和脂環炭化水素（シクロアルケン）構造などが挙げられるが、機械強度、耐熱性などの観点から、シクロアルカン構造が好ましい。脂環構造を構成する炭素原子数には、格別な制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個であるときに、機械強度、耐熱性、及びフィルムの成形性の特性が高度にバランスされ、好適である。

脂環式ポリオレフィン樹脂を構成する脂環構造を有する繰り返し単位の割合は、好ましくは５５重量％以上、さらに好ましくは７０重量％以上、特に好ましくは９０重量％以上である。脂環式ポリオレフィン樹脂中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合がこの範囲にあると透明性及び耐熱性の観点から好ましい。

脂環式ポリオレフィン樹脂としては、ノルボルネン系樹脂、単環の環状オレフィン系樹脂、環状共役ジエン系樹脂、ビニル脂環式炭化水素系樹脂、及び、これらの水素化物等を挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系樹脂は、透明性と成形性が良好なため、好適に用いることができる。

ノルボルネン系樹脂としては、例えば、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体若しくはノルボルネン構造を有する単量体と他の単量体との開環共重合体、又はそれらの水素化物；ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体若しくはノルボルネン構造を有する単量体と他の単量体との付加共重合体、又はそれらの水素化物等を挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン構造を有する単量体の開環（共）重合体水素化物は、透明性、成形性、耐熱性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、特に好適に用いることができる。

ノルボルネン構造を有する単量体としては、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン（慣用名：ノルボルネン）、トリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３，７−ジエン（慣用名：ジシクロペンタジエン）、７，８−ベンゾトリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３−エン（慣用名：メタノテトラヒドロフルオレン）、テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ−３−エン（慣用名：テトラシクロドデセン）、及びこれらの化合物の誘導体（例えば、環に置換基を有するもの）などを挙げることができる。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、アルキレン基、極性基などを挙げることができる。また、これらの置換基は、同一又は相異なって複数個が環に結合していてもよい。ノルボルネン構造を有する単量体は１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

極性基の種類としては、ヘテロ原子、又はヘテロ原子を有する原子団などが挙げられる。ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、ハロゲン原子などが挙げられる。極性基の具体例としては、カルボキシル基、カルボニルオキシカルボニル基、エポキシ基、ヒドロキシル基、オキシ基、エステル基、シラノール基、シリル基、アミノ基、ニトリル基、スルホン基などが挙げられる。飽和吸水率の小さいフィルムを得るためには。極性基の量が少ない方が好ましく、極性基を持たない方がより好ましい。

ノルボルネン構造を有する単量体と開環共重合可能な他の単量体としては、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどのモノ環状オレフィン類及びその誘導体；シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエンなどの環状共役ジエン及びその誘導体；などが挙げられる。

ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体及びノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な他の単量体との開環共重合体は、単量体を公知の開環重合触媒の存在下に（共）重合することにより得ることができる。

ノルボルネン構造を有する単量体と付加共重合可能な他の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィン及びこれらの誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセンなどのシクロオレフィン及びこれらの誘導体；１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエンなどの非共役ジエンなどが挙げられる。これらの単量体は１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、α−オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。

ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体及びノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な他の単量体との付加共重合体は、単量体を公知の付加重合触媒の存在下に重合することにより得ることができる。

ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体の水素化物、ノルボルネン構造を有する単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環共重合体の水素化物、ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体の水素化物、及びノルボルネン構造を有する単量体とこれと付加共重合可能なその他の単量体との付加共重合体の水素化物は、これら開環（共）重合体又は付加（共）重合体の溶液に、ニッケル、パラジウムなどの遷移金属を含む公知の水素化触媒を添加し、水素を接触させて、炭素−炭素不飽和結合を好ましくは９０％以上水素化することによって得ることができる。

ノルボルネン系樹脂の中でも、繰り返し単位として、Ｘ：ビシクロ［３．３．０］オクタン−２，４−ジイル−エチレン構造と、Ｙ：トリシクロ［４．３．０．１２，５］デカン−７，９−ジイル−エチレン構造とを有し、これらの繰り返し単位の含有量が、ノルボルネン系樹脂の繰り返し単位全体に対して９０重量％以上であり、かつ、Ｘの含有割合とＹの含有割合との比が、Ｘ：Ｙの重量比で１００：０〜４０：６０であるものが好ましい。このような樹脂を用いることにより、長期的に寸法変化がなく、光学特性の安定性に優れる光学フィルムを得ることができる。

本発明に好適に用いる脂環式ポリオレフィン樹脂の分子量は使用目的に応じて適宜選定されるが、溶媒としてシクロヘキサン（樹脂が溶解しない場合はトルエン）を用いるゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレン（溶媒がトルエンのときは、ポリスチレン）換算の重量平均分子量（Ｍｗ）で、好ましくは１５，０００〜５０，０００、より好ましくは１８，０００〜４５，０００、特に好ましくは２０，０００〜４０，０００である。重量平均分子量がこのような範囲にあるときに、フィルムの機械的強度及び成形性とが高度にバランスされ好適である。

本発明に好適に用いる脂環式ポリオレフィン樹脂の分子量分布（重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ））は特に制限されないが、通常１．０〜１０．０、好ましくは１．１〜４．０、より好ましくは１．２〜３．５の範囲である。

熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００〜２５０℃の範囲である。ガラス転移温度がこのような範囲にある熱可塑性樹脂からなるフィルムは、高温下で変形や応力が生じることがなく耐久性に優れる。

熱可塑性樹脂は、光弾性係数の絶対値が１０×１０^−１２Ｐａ^−１以下であることが好ましく、７×１０^−１２Ｐａ^−１以下であることがより好ましく、４×１０^−１２Ｐａ^−１以下であることが特に好ましい。光弾性係数Ｃは、複屈折Δｎを応力σで除算したものである。すなわち、Ｃ＝Δｎ／σで表される値である。熱可塑性樹脂の光弾性係数が１０×１０^−１２Ｐａ^−１を超えると、延伸フィルムの面内方向リタデーションのバラツキが大きくなるおそれがある。

長尺の熱可塑性樹脂フィルムは、公知の方法、例えば、キャスト成形法、押出成形法、インフレーション成形法などによって得ることができる。これらのうち押出成形法が残留揮発性成分量が少なく、寸法安定性にも優れるので好ましい。この熱可塑性樹脂フィルムは、単層若しくは２層以上の積層フィルムであってもよい。積層フィルムは共押出成形法、フィルムラミネイション法、塗布法などの公知の方法で得ることができる。これらのうち共押出成形法が好ましい。また、熱可塑性樹脂フィルムは、膜厚のばらつきが平均厚みに対して好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。ここで、膜厚のばらつきは、熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に等間隔で測定した値のうち、最大値から最小値を差し引いた値である。平均厚みは、熱可塑性樹脂フィルムを幅方向に等間隔で測定した値の平均値である。

（２）斜め延伸フィルムの製法
本実施形態の斜め延伸フィルムの製造は、斜め延伸用のテンターを用いて行う。この斜め延伸用のテンターは、フィルムロール（繰出しロール）から繰り出されるフィルムを、オーブンによる加熱環境下で、その進行方向（フィルム幅方向の中点の移動方向）に対して斜め方向に拡幅する装置である。この斜め延伸用のテンターは、オーブンと、フィルムを搬送するための把持具が走行する左右で一対のレールと、該レール上を走行する多数の把持具とを備えている。フィルムロールから繰り出され、テンターの入口部に順次供給されるフィルムの両端を、把持具で把持し、オーブン内にフィルムを導き、テンターの出口部でフィルムを開放する。把持具から開放されたフィルムは巻芯に巻き取られる。一対のレールは、それぞれ無端状の連続軌道を有し、テンターの出口部でフィルムの把持を開放した把持具は、外側を走行して順次入口部に戻されるようになっている。

なお、テンターのレール形状は、製造すべき延伸フィルムに与える配向角、延伸倍率等に応じて、左右で非対称な形状となっており、手動で又は自動で微調整できるようになっている。この実施形態では、長尺の熱可塑性樹脂フィルムを延伸し、配向角θが延伸後の巻き取り方向に対して、４５±５°の範囲内、即ち４０〜５０°の範囲内で、任意の角度に設定できるようになっている。また、この実施形態では、テンターの把持具は、前後の把持具と一定間隔を保って、一定速度で走行するようになっている。但し、把持具の走行速度は、左右のレールの軌道形状等との関係において、左右のレール間で異なる速度に設定されてもよい。

図１は、本発明の実施形態におけるテンターのレールの軌道（レールパターン）を示している。熱可塑性樹脂フィルムの繰出し方向Ｄ１は、延伸後のフィルム（製品）の巻取り方向（ＭＤ方向）Ｄ２と異なっており、これにより、比較的に大きな配向角をもつ斜め延伸フィルムにおいても広幅で均一な光学特性を得ることが可能となっている。繰出し角度θｉは、延伸前のフィルムの繰出し方向Ｄ１と延伸後のフィルムの巻取り方向Ｄ２とのなす角度である。本発明では、上述した如く４０〜５０°の配向角を持つフィルムを製造するため、繰出し角度θｉは、好ましくは３０°＜θｉ＜６０°、より好ましくは４０°＜θｉ＜５０°で設定される。このような範囲とすることにより、製造されたフィルムの幅方向の光学特性のバラツキが良好となる（小さくなる）。

フィルムロール（繰出しロール）から繰出された熱可塑性樹脂フィルムは、テンター入口（符号ａの位置）において、その両端（両側）を左右の把持具によって順次把持されて、把持具の走行に伴い走行される。テンター入口（符号ａの位置）で、フィルム進行方向（繰出し方向Ｄ１）に対して略垂直な方向に相対している（向かい合っている）左右の把持具ＣＬ，ＣＲは、左右非対称なレールＲｏ，Ｒｉ上を走行し、延伸終了時の位置（符号ｂの位置）では、フィルムの進行方向（巻取り方向Ｄ２）と垂直な方向（ＴＤ方向）には相対しておらず、左側ＣＬが進行し、右側ＣＲが後退する位置関係となっている。

すなわち、テンター入口（フィルムの把持具による把持の開始位置）ａでフィルムの繰出し方向Ｄ１に対して略垂直な方向に互いに相対していた把持具ＣＬ，ＣＲが、フィルムが延伸終了時の位置ｂにある状態で、該把持具ＣＬ，ＣＲ同士を結んだ直線ｃが、巻取り方向（フィルムの進行方向）Ｄ２に対して略直交する方向（ＴＤ方向）に対して、角度θＬ（°）だけ傾斜している。ここで、θＬは配向角θに対し、θ−２０°≦θＬ≦θ−３°、好ましくはθ−１５°≦θＬ≦θ−５°の範囲となるように設定されている。θＬ＞θ−３°では延伸フィルムの厚み方向の強度が弱くなってしまう。また、θ−２０°＞θＬでは目的とする配向角θのばらつきを抑えることが困難となる。なお、ここで、略垂直とは、前述の向かい合う把持具ＣＬ，ＣＲ同士を結んだ直線とフィルム繰出し方向Ｄ１とがなす角度が、９０±１°以内にあることを示す。

θＬは、例えばテンター出口におけるフィルムの引取り張力や、斜め延伸前のフィルムに予めある量の縦、又は横方向の分子配向を与えておくことで値を変えることが可能である。

ここで、テンター出口における引取り張力Ｔ（Ｎ／ｍ）は、１００Ｎ／ｍ＜Ｔ＜４００Ｎ／ｍ、好ましくは、１５０Ｎ／ｍ＜Ｔ＜３５０Ｎ／ｍの間で適宜調整することができる。上記範囲外の引取り張力ではフィルムのたるみや皺が発生しやすく、リタデーション、配向軸のＴＤ方向プロファイルも悪化するため好ましくないからである。

斜め延伸工程における延伸速度Ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）は、１０００ｍｍ／ｍｉｎ＜Ｖ＜２５００ｍｍ／ｍｉｎ、好ましくは１２００ｍｍ／ｍｉｎ＜Ｖ＜２３００ｍｍ／ｍｉｎの範囲に制御する必要がある。前記延伸速度Ｖが２５００ｍｍ／ｍｉｎ以上では延伸フィルムの厚み方向の強度が低下する。また、延伸速度Ｖが１０００ｍｍ／ｍｉｎ以下では幅方向の配向角のバラツキが大きくなってしまうため好ましくない。

斜め延伸工程における延伸倍率Ｒ（Ｗ／Ｗ０）は、好ましくは、１．３〜３．０、より好ましくは１．５〜２．８である。延伸倍率Ｒがこの範囲にあると、幅方向の厚みムラが小さくなるので好ましい。テンターの延伸ゾーンにおいて、幅方向で延伸温度に差を付けると幅方向の厚みムラをさらに良好なレベルにすることが可能になる。なお、Ｗ０は斜め延伸前のフィルムの幅、Ｗは斜め延伸後のフィルム幅をあらわす。

テンター内の延伸ゾーンにおける延伸温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（℃）に対して、Ｔｇ〜Ｔｇ＋３０（℃）の範囲から適宜選択される。Ｔｇ未満では成形性が不足し、クレーズ等の欠陥を生じることがあり、Ｔｇ＋３０℃を超える温度ではフロー延伸となりＲｅを発現させるのに十分な分子配向を得ることができないからである。

斜め延伸後のフィルムは、把持具による把持が開放され、テンター出口から排出され、フィルムの両端がトリミングされた後に、順次巻芯（巻取りロール）に巻き取られて、延伸フィルムの巻回体となる。

（３）前記製法により製造された斜め延伸フィルム
前記製法により製造された本実施形態の延伸フィルムの面内方向における平均リタデーションＲｅは、１００〜３００ｎｍ程度であるが、この延伸フィルムが用いられる表示装置の設計に応じて、この範囲内で最適値が選択される。なお、Ｒｅは、面内遅相軸方向の屈折率ｎｘと面内で前記遅相軸に直交する方向の屈折率ｎｙとの差にフィルムの平均厚さｄを乗算した値、すなわち、Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄである。

本実施形態の延伸フィルムの配向角θは、フィルムの巻取り方向を０°としたときに、４５±５°の範囲内にあり、上記面内方向平均リタデーション値と同様、用いられる表示装置の設計によってこの範囲内での最適値が選択される。本実施形態の延伸フィルムの配向角θのバラツキは、幅方向の少なくとも１３００ｍｍにおいて、１．０°以下とするのが好ましい。配向角θのバラツキが１．０°を超えるものを偏光板と貼り合せて円偏光板を製造し、これを液晶表示装置に据え付けると、光漏れが生じ、コントラストを低下させることがあるからである。

本実施形態の延伸フィルムの面内方向のリタデーションＲｅのバラツキは、幅方向の少なくとも１３００ｍｍにおいて、好ましくは５ｎｍ以内、より好ましくは４ｎｍ以内、特に好ましくは３ｎｍ以内である。面内方向のリタデーションＲｅのバラツキを、上記範囲内にすることにより、液晶表示装置用の位相差フィルムとして用いた場合に、表示品質を良好なものにすることが可能になる。

本実施形態の延伸フィルムは、フィルムの面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ、フィルム面内で前記遅相軸に直交する方向の屈折率をｎｙ、フィルムの厚み方向の屈折率をｎｚとしたときに、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮｚ係数が、好ましくは１．０〜２．５の範囲にある。用いられる液晶表示装置の設計によってこの範囲内での最適値が選択される。また、本実施形態の延伸フィルムのＮｚ係数のバラツキは、幅方向の少なくとも１３００ｍｍにおいて、好ましくは０．１０以下、より好ましくは０．０８０以下である。Ｎｚ係数のバラツキが０．１０を超えると表示装置に組み込まれた際に、色ムラなどの表示品位の低下の原因となるからである。

本実施形態の延伸フィルムの平均厚さは、機械的強度などの観点から、好ましくは２０〜８０μｍ、さらに好ましくは３０〜６０μｍ、特に好ましくは３０〜４０μｍである。また、幅方向の厚みムラは巻取りの可否に影響を与えるため、３μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることが特に好ましい。

また、本実施形態の延伸フィルムは、残留揮発性成分の含有量が、好ましくは０．１重量％以下、より好ましくは０．０５重量％以下、さらに好ましくは０．０２重量％以下である。残留揮発性成分の含有量が多いと、経時的に光学特性が変化するおそれがあるからである。揮発性成分の含有量を上記範囲にすることにより、寸法安定性が向上し、面内方向リタデーションＲｅや厚さ方向リタデーションＲｔｈ（＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ；ｎｘは面内遅相軸方向の屈折率；ｎｙは面内で前記遅相軸に直交する方向の屈折率；ｎｚは厚さ方向の屈折率；ｄはフィルムの平均厚さ）の経時変化を小さくすることができ、さらにこの延伸フィルムを採用した円偏光板や液晶表示装置の劣化を抑制でき、表示画像を長期間良好な状態に保つことができる。

なお、揮発性成分は、フィルム中に微量含まれる分子量２００以下の物質であり、例えば、残留単量体や溶媒などが挙げられる。揮発性成分の含有量は、フィルム中に含まれる分子量２００以下の物質の合計として、フィルムをクロロホルムに溶解させてガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量することができる。

本実施形態の延伸フィルムの飽和吸水率は、好ましくは０．０３重量％以下、さらに好ましくは０．０２重量％以下、特に好ましくは０．０１重量％以下である。飽和吸水率が上記範囲であると、ＲｅやＲｔｈの経時変化を小さくすることができ、さらにはこの延伸フィルムを用いた円偏光板や液晶表示装置の劣化を抑制でき、表示画像を長期間良好な状態に保つことができる。ここで、飽和吸水率は、フィルムの試験片を２３℃の水中に２４時間、浸漬し、増加した質量の、浸漬前のフィルム試験片の質量に対する百分率で表される値である。

（４）延伸フィルムの用途
上述した本実施形態の製造方法によって容易に得ることが可能な本実施形態の延伸フィルムは、それ単独で、あるいは他の部材と組み合わせて、位相差板や視野角補償フィルムとして、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置、ＦＥＤ（電界放出）表示装置、ＳＥＤ（表面電界）表示装置などの表示装置に広く応用が可能である。

本発明の偏光板は、上述した実施形態の製造方法を用いて製造された斜め延伸フィルムと、別途製造された偏光子（偏光フィルム）とを積層して構成される。偏光子としては、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従来に準じた適宜なビニルアルコール系ポリマーよりなるフィルムに、ヨウ素や二色性染料等よりなる二色性物質による染色処理、延伸処理、架橋処理等の適宜な処理を適宜な順序や方式で施したもので、自然光を入射させると直線偏光を透過する適宜なものを用いることができる。特に、光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。偏光子の厚さは、５〜８０μｍが一般的であるが、これに限定されない。

積層形態としては、上述した延伸フィルムを偏光子の両面に積層させても、片面に積層させてもよく、また積層数に特に限定はなく、２枚以上積層させてもよい。従来、偏光子は、その片面又は両面に保護フィルムが積層されていたが、本実施形態の延伸フィルムを積層することによって、本実施形態の延伸フィルムが偏光子の保護フィルムの役目も兼ねることになる。このように延伸フィルムを直接偏光子に積層すると、従来使用していた保護フィルム１枚を省くことができ、表示装置の薄型化に寄与することができる。

本発明の偏光板では、延伸フィルムと偏光子との間に、本発明の特性を損なわない範囲で他の部材を介在させることもできる。介在させる他の部材としては、例えば、偏光子を保護するための保護フィルムが挙げられる。保護フィルムとしては、適宜な透明フィルムを用いることができる。中でも、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れる樹脂からなるフィルムが好ましい。保護フィルムを形成する樹脂としては、トリアセチルセルロースの如きアセテート樹脂；脂環式構造を有する樹脂；ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル樹脂；ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

このような積層フィルムからなる偏光板は、延伸フィルムの巻回体及び偏光子（偏光フィルム）の巻回体、必要に応じてその他のフィルムの巻回体からそれぞれ同時にフィルムを引き出しながら、該延伸フィルムと該偏光子等とを密着させる、ロール・トゥ・ロール方式を用いて製造することができる。斜め延伸フィルムと偏光子等との密着面には接着剤を介在させてもよい。延伸フィルムと偏光子等とを密着させる方法としては、二本の平行に並べられたロールのニップに延伸フィルムと偏光子等を一緒に通し圧し挟む方法が挙げられる。なお、３層以上積層する場合には、積層工程を順次に行ってもよい。

長尺の延伸フィルム又は長尺の偏光板は、その使用形態に応じて所望の大きさに切り出して、位相差板又は偏光板等として用いられる。この場合、長尺のフィルムの巻取り方向に対して、垂直又は平行な方向に沿って切り出すことが好ましい。

本実施形態の製造方法を用いて製造された長尺の延伸フィルムを裁断してなる延伸フィルム又は長尺の偏光板を裁断してなる偏光板を用いて、液晶表示装置を製造することができる。液晶表示装置の一例としては、偏光透過軸を電圧の調整で変化させることができる液晶パネルと、それを挟むように配置される偏光板とで構成されるものが挙げられる。また、前述の延伸フィルムは位相差板として、光学補償、偏光変換などのために液晶表示装置に用いられる。本実施形態の液晶表示装置は、他の部材を備えていてもよい。例えばプリズムアレイシート、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトや輝度向上フィルム等の適宜な部品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。バックライトとしては、冷陰極管、水銀平面ランプ、発光ダイオード、ＥＬなどが挙げられる。

本実施形態の延伸フィルム又は偏光板が適用可能な液晶表示装置は、その表示モードによって特に制限されない。例えば、表示モードとしては、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、バーチカルアラインメント（ＶＡ）モード、マルチドメインバーチカルアラインメント（ＭＶＡ）モード、コンティニュアスピンホイールアラインメント（ＣＰＡ）モード、ハイブリッドアラインメントネマチック（ＨＡＮ）モード、ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モード、オプチカルコンペンセイテッドベンド（ＯＣＢ）モードなどを挙げることができ、これらの全てに適用可能である。

次に、本発明を、実施例及び比較例を示しながら、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

本実施例における評価は、以下の方法によって行う。

（１）配向角
オリンパス製偏光顕微鏡ＢＸ５１を用いて、フィルムの幅方向に対し５ｃｍの間隔で測定を行い、その平均値を配向角θとした。また、幅方向の全測定値の（最大値）−（最小値）の値をバラツキとして評価した。

（２）リタデーション
王子計測（株）ＫＯＢＲＡ−２１ＳＤＨを用いて、幅方向に５ｃｍ間隔で測定した平均値をリタデーションとした。また、幅方向の全測定値の（最大値）−（最小値）の値をバラツキとして評価した。

（３）Ｎｚ係数
王子計測（株）ＫＯＢＲＡ−２１ＳＤＨを用いて、幅方向に５ｃｍ間隔で測定した平均値をＮｚ係数とした。また、幅方向の全測定値の（最大値）−（最小値）の値をバラツキとして評価した。

（４）θＬ
テンター入口において向かい合う把持具にマーキングを施し、それらの把持具がテンター出口の直線部分（両者の間隔がこれ以上変化しない部分）に達した際に、再び両者を結んだ直線（ｃ）がフィルム巻取り方向（Ｄ２）となす角度を測定し、θＬとした。

（５）延伸速度Ｖ
延伸前のフィルム幅、及び延伸倍率から計算される延伸量（ｍｍ）を、フィルムが延伸ゾーンを通過する時間（ｍｉｎ）で除した値をＶとした。

（６）分子量
シクロヘキサンを溶媒にしてゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリイソプレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）を求めた。

（７）耐久性
延伸フィルムを片側の保護膜として偏光板を作成した。得られた偏光板を５ｃｍ角に切り出し、これを粘着剤を介してガラス板と貼り合わせた。なお、貼り合わせの際、偏光板の延伸フィルムがガラス板側となるようにした。そして、偏光板を貼り合わせたガラス板を８５℃で１００時間保持した後、貼り合わせた偏光板の状態を観察し、以下の基準で判定を行った。
○・・・偏光板に剥離が見られないもの
△・・・偏光板の面積の５％未満で剥離が生じたもの
×・・・偏光板の面積の５％以上で剥離が生じたもの

（実施例１）
ノルボルネン系樹脂（ＺＥＯＮＯＲ１４２０：ガラス転移点Ｔｇ＝１３７℃、重量平均分子量３００００；日本ゼオン（株）製）のペレットを１００℃で５時間乾燥した。該ペレットを押出機に供給し、押出機内で溶融させ、ポリマーパイプ及びポリマーフィルターを経て、Ｔダイからキャスティングドラム上にシート状に押出し、冷却し、厚み９０μｍ、幅９００ｍｍの未延伸フィルムを得た。

この未延伸フィルムを、繰出角度θｉ＝４８°、θＬ＝４０°に設定されたテンターに供給し、延伸倍率２．５倍、延伸温度１４２℃、延伸速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、引取張力（出口張力）Ｔ＝３００Ｎ／ｍで、配向角θが４５度となるようにレールパターンを調節して斜め延伸を行い、フィルム両端をトリミングして、１３４０ｍｍ幅の長尺延伸フィルムを得た。得られた長尺延伸フィルムは上記幅方向に対し均一なものであり、耐久性も良好であった。延伸フィルムの面内リタデーション（Ｒｅ）、該リタデーションのバラツキ、配向角（θ）、配向角のバラツキ、ＮＺ係数、ＮＺ係数のバラツキ、及び耐久性を表１に示した。

次に、透過軸が幅方向にある長尺の偏光板（サンリッツ社製、ＨＬＣ２−５６１８Ｓ、厚さ１８０μｍ）の巻回体と、実施例１の前記延伸フィルムの巻回体を、ロール・トゥ・ロール方式で貼り合わせて、幅１３４０ｍｍの偏光板の巻回体を得た。この巻回体から切り出した偏光板を、市販のＶＡ（バーティカルアライメント）モードの半透過型液晶表示装置の上下偏光板と置き換え、上記延伸フィルムを貼り合わせた側が液晶セル側に配置されるように、かつ上下に配置された延伸フィルムの遅相軸が互いに直交するように組み込んだ。得られた液晶表示装置の表示特性を目視により正面から確認したところ、全幅に渡り色ムラが観察されず、良好な表示であった。

（実施例２）
特にθＬを４２°に設定する等、表１に示す延伸条件に変えた他は、実施例１と同様にして延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの光学特性は、表１に示す通り、良好であった。また、この延伸フィルムを用いて、実施例１と同様にして偏光板及び半透過型液晶表示装置を得た。得られた偏光板の耐久性は表１に示す通り、良好であった。また、得られた液晶表示装置の表示特性は、実施例１と同様に、良好であった。

（実施例３）
実施例１において得られた未延伸フィルムを、上述した斜め延伸テンターに供給する前に、延伸倍率１．２倍、延伸温度１４０℃で縦１軸延伸し、厚み８２μｍ、面内方向リタデーションＲｅ１８０ｎｍの縦１軸延伸フィルムとした。得られた縦１軸延伸フィルムを、表１に示す条件で上述した斜め延伸テンターで斜め延伸し、延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの光学特性は、表１に示す通り、良好であった。また、この延伸フィルムを用いて、実施例１と同様にして偏光板及び半透過型液晶表示装置を得た。得られた偏光板の耐久性は表１に示す通り、良好であった。また、得られた液晶表示装置の表示特性は、実施例１と同様に、良好であった。

（実施例４）
実施例１において得られた未延伸フィルムを、上述した斜め延伸テンターに供給する前に、延伸倍率１．４倍、延伸温度１４０℃で縦１軸延伸し、厚み７６μｍ、面内方向リタデーションＲｅ２６０ｎｍの縦１軸延伸フィルムとした。得られた縦１軸延伸フィルムを、表１に示す条件で上述した斜め延伸テンターで斜め延伸し、斜め延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの光学特性は、表１に示す通り、良好であった。また、この延伸フィルムを用いて、実施例１と同様にして偏光板及び半透過型液晶表示装置を得た。得られた偏光板の耐久性は表１に示す通り、良好であった。また、得られた液晶表示装置の表示特性は、実施例１と同様に、良好であった。

（実施例５）
特に延伸速度Ｖを２４００ｍｍ／ｍｉｎに設定する等、表１に示す延伸条件に変えた他は、実施例１と同様にして延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの光学特性は、表１に示す通り、良好であった。また、この延伸フィルムを用いて、実施例１と同様にして偏光板及び半透過型液晶表示装置を得た。得られた偏光板の耐久性は表１に示す通り、良好であった。また、得られた液晶表示装置の表示特性は、実施例１と同様に、良好であった。

（実施例６）
特に延伸速度Ｖを１１００ｍｍ／ｍｉｎに設定する等、表１に示す延伸条件に変えた他は、実施例１と同様にして延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの光学特性は、表１に示す通り、良好であった。また、この延伸フィルムを用いて、実施例１と同様にして偏光板及び半透過型液晶表示装置を得た。得られた偏光板の耐久性は表１に示す通り、良好であった。また、得られた液晶表示装置の表示特性は、実施例１と同様に、良好であった。

（比較例１）
特にθＬ＝４４°に設定する等、表１に示す延伸条件に変えた他は、実施例１と同様にして延伸フィルムを得た。この延伸フィルムの耐久性は不良であった。

（比較例２）
特に延伸速度Ｖを小さく（８００ｍｍ／ｍｉｎ）設定する等、表１に示す延伸条件に変えた他は、実施例１と同様にして延伸フィルムを得た。この延伸フィルムは光学特性のバラツキが大きく、耐久性もやや劣るものであった。

（比較例３）
特に延伸速度Ｖを大きく（３０００ｍｍ／ｍｉｎ）設定する等、表１に示す延伸条件に変えた他は、実施例１と同様にして延伸フィルムを得た。この延伸フィルムの耐久性は不良であった。

（比較例４）
実施例３と同様に、実施例１において得られた未延伸フィルムを、上述した斜め延伸テンターに供給する前に、延伸倍率１．２倍、延伸温度１３７℃で縦１軸延伸し、リタデーション２７０ｎｍの１軸延伸フィルムを得た。得られた縦１軸延伸フィルムを、特にθＬが小さな状態（２３°）とする等、表１に示す条件で上述した斜め延伸テンターで斜め延伸し、斜め延伸フィルムを得た。この延伸フィルムは、耐久性は良好であったが、光学特性のバラツキが大きくなってしまった。

以上、現時点において、最も、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う延伸フィルムの製造方法、延伸フィルム、偏光板、及び液晶表示装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

なお、本発明は、２００７年９月２６日に提出された日本国特許出願第２００７−２４８６９９号に含まれた主題に関連し、その開示のすべては、ここに参照事項として明白に組み込まれる。

Claims (5)

1. 熱可塑性樹脂からなるフィルムを延伸後のフィルムの巻取り方向と異なる方向から繰出し、該フィルムの両端部を把持具によって把持して搬送しつつ斜め延伸することにより、該巻取り方向に対して配向角θが４５±５°の範囲内の延伸フィルムを製造する方法であって、
   前記フィルムの前記把持具による把持の開始位置において該フィルムの繰出し方向に対して略垂直な方向に互いに相対していた把持具が延伸終了位置まで走行した状態で、該把持具同士を結んだ直線が、前記巻取り方向に対して垂直な方向となす角度をθＬ（°）とし、延伸速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）として、下記（１）式及び（２）式が満たされるように延伸を行う延伸フィルムの製造方法。
   θ−２０°≦θＬ≦θ−３° …（１）
   １０００ｍｍ／ｍｉｎ＜Ｖ＜２５００ｍｍ／ｍｉｎ …（２）
2. 前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、１５，０００〜５０，０００である請求項１に記載の延伸フィルムの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の延伸フィルムの製造方法を用いて製造された延伸フィルム。
4. 偏光子の少なくとも片面に、請求項３に記載の延伸フィルムを積層してなる偏光板。
5. 請求項４に記載の偏光板を備える液晶表示装置。

Images