JP2000241628A - 位相差フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の液晶表示装置などに用い得る光学的性
能を具備し、多数の分取が可能でコスト的に有利であ
る、広い幅の位相差フィルムを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 熱可塑性樹脂フィルムを延伸し形成され
る位相差フィルムであって、その幅方向における延伸方
向に対する遅相軸のずれが±0.7 度以内であり、及び/
または幅方向のレターデーションのバラツキが１０ｎｍ
以下の、フィルム幅７００ｍｍ以上の位相差フィルムを
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は位相差フィルム及び
その製造方法に関し、特に大型の液晶表示装置等に位相
差補償フィルムとして用いられる位相差フィルム及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、位相差フィルム
は、テレビのブラウン管に対する防眩材料としての使用
や、液晶表示素子の着色防止、コントラスト向上のため
の材料としての利用がなされてきた。近年、この位相差
フィルムの軽量・薄型の特徴が評価されて、大型液晶表
示装置の開発が積極的に進められているのに伴って、こ
れに用いる広幅の位相差フィルムに対する需要がますま
す高まっている。また、生産性の面からも広い幅の位相
差フィルムが期待されている。

【０００３】一方では、液晶セルの補償状態をディスプ
レイ面内で均一に維持するため、厳格な均一性が要求さ
れる。しかしながら、従来の技術で広い幅の位相差フィ
ルムを製造しようとすると、延伸前フィルムの物性、延
伸条件等々のバラツキが大きくなって、色補償が不安定
であったり、局所的にコントラストむらが発生する等の
問題があった。このため、製造ロット間はもとより製造
ロット内でも品質が安定せず、実用できる広幅の位相差
フィルムは得られていない。特に幅方向のバラツキが大
きくなるため、液晶表示素子の大きさに合わせて切り出
される位相差フィルム１枚の中でも、部分的に光学特性
が異なることになり均一な画面表示ができないという問
題や、切り出された位相差フィルム間で光学特性が異な
るという問題等が顕著になっていた。

【０００４】そこで本発明者は、大型の液晶表示装置等
に用いることのできる優れた特性を十分に備え、かつ多
数の分取が可能でコスト的に有利である比較的幅の広い
位相差フィルム及びその製造方法について鋭意検討した
結果、本発明に至ったのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位相差フィ
ルムの要旨とするところは、熱可塑性樹脂フィルムを延
伸して形成される幅７００ｍｍ以上の位相差フィルムで
あって、延伸して形成される延伸方向に対する遅相軸の
ずれが、フィルム全幅にわたって±０．７度以内である
ことにある。

【０００６】また、本発明に係る位相差フィルムの他の
要旨とするところは、熱可塑性樹脂フィルムを延伸して
形成される延伸方向に対する遅相軸のずれが、フィルム
全幅にわたって±０．７度以内であり、かつその幅方向
におけるレターデーションの最大値と最小値の差が１０
ｎｍ以下であることにある。

【０００７】本発明に係る位相差フィルムの製造方法の
要旨とするところは、フィルム幅が７００ｍｍ以上であ
る位相差フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂フ
ィルムを、該フィルムの幅方向のレターデーションの最
大値と最小値の差が最小となる延伸温度より２℃以上高
い温度に設定して延伸する延伸工程を含み、延伸方向に
対する遅相軸のずれがフィルム全幅にわたって±０．７
度以内であるフィルムを製造することにある。

【０００８】また、本発明に係る位相差フィルムの製造
方法の他の要旨とするところは、フィルム幅が７００ｍ
ｍ以上である位相差フィルムの製造方法であって、熱可
塑性樹脂フィルムを、該フィルムの幅方向のレターデー
ションの最大値と最小値の差が最小となる延伸温度より
２℃以上高い温度において延伸する工程と、その後、該
フィルムの幅方向のレターデーションの変動に連動させ
て温度分布を形成した温度調節ゾーンを通過させる工程
を含み、延伸方向に対する遅相軸のずれがフィルム全幅
にわたって±０．７度以内であり、かつその幅方向にお
けるレターデーションの最大値と最小値の差が１０ｍｎ
以下であるフィルムを製造することにある。

【０００９】さらに、前記熱可塑性樹脂フィルムを、該
フィルムの幅方向のレターデーションの変動を見なが
ら、加熱炉に配置した複数の熱源によりレターデーショ
ンの大きい部分を選択的に高い温度で加熱する工程を含
むことにある。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る位相差フィル
ムの実施の形態について詳しく説明する。本発明にかか
る位相差フィルムは、例えば、熱可塑性樹脂を材料とし
て、フィルム形状に形成後、延伸工程、及びアニール工
程を経て製造される。

【００１１】本発明に用いることのできる熱可塑性樹脂
としては、光透過性、耐熱性、光学的な均質性、液晶セ
ルとの光学的な適合性、加工性等の観点から種々選択さ
れるが、これらの特性に適合するものであれば、基本的
には限定されない。例示すると、ポリカーボネート系樹
脂、セルロース系樹脂、ポリアリレート系樹脂、塩化ビ
ニル系樹脂、アクリルニトリル系樹脂、スチレン系樹
脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリスルフォン
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、
ポリアミド系樹脂等を用い得る。さらに、液晶性高分子
も適用し得る。これらのうち、ポリカーボネート系樹脂
は、高い固有複屈折率を有すると共に延伸性に優れた材
料であり、本発明に特に適応して用い得る。

【００１２】上記熱可塑性樹脂フィルムの製膜方法は特
に限定されず、溶融押し出し法やカレンダー法等も用い
得るが、溶液流延法が好ましく用いることができる。

【００１３】一般に、製膜工程で変形応力を受けると、
分子の配向が進んでフィルムの複屈折率は増大する。こ
の複屈折率の増大に伴い複屈折率のバラツキも増大する
ため、延伸前のフィルムは可能な限り低い複屈折率を有
することが好ましい。この観点より、溶液流延法は粘度
の低い状態で比較的小さな応力で製膜し得るため、他の
製膜方法に比較して複屈折率の小さいフィルムを製膜す
ることが可能となる。

【００１４】また、上記製膜された熱可塑性樹脂フィル
ムの延伸工程においては、延伸方法は、当業者公知の種
々の方法が適用され得るが、例えば、テンターによる横
一軸延伸法、カレンダーによる圧延延伸法、速度の異な
るロール間で延伸する縦一軸延伸法等が例示される。こ
のうち、ロール間で延伸する縦一軸延伸法は、簡便な設
備を使用し、かつ生産性の良好な延伸が可能であるため
好ましく用い得る。

【００１５】一般に、延伸して得られる位相差フィルム
の光学特性に対する均斉度は、延伸前フィルムの均斉度
と延伸条件の均一性に左右されこれらは相乗的に影響す
る。すなわち延伸前フィルムの配向ムラや厚さムラは、
延伸工程で受ける張力によって拡大し、さらに延伸時の
張力ムラは新たな配向ムラを生じさせ、形成される位相
差フィルムの光学特性の不均一性を増大させることにな
る。

【００１６】延伸工程において、樹脂フィルムの延伸方
向に対する遅相軸のずれは最小にしなければならない。
このため、フィルムの延伸方向以外の方向の応力がフィ
ルムに負荷されないことが必要である。

【００１７】また、延伸工程において炉内温度は、幅方
向におけるレターデーションの最大値、最小値の差を最
小とするのに最適の炉内温度より高く設定することによ
り遅相軸のずれを小さくすることができる。

【００１８】ここで、レターデーションはフィルムの厚
さと複屈折率との積である。このレターデーションのバ
ラツキは、厚さムラの発生や複屈折率のバラツキが影響
するため、フィルムの製膜工程及び延伸工程における温
度分布の均一性及び張力の均一性を向上させて、厚さム
ラの発生や複屈折率のバラツキをなくすことが必要であ
る。厚さムラは、厚さのバラツキをいい、特に幅方向の
厚み変動によりレターデーションのバラツキに影響を与
える。また、複屈折率のばらつきは、直接レターデーシ
ョンの数値に影響する。

【００１９】温度管理は、延伸工程及び／又はアニール
工程において行う。具体的には、温度管理は熱源の調整
によって行う。熱源としては特に限定されないが、赤外
線パネルヒーター、熱風発生器等、幅方向に適当な温度
分布を形成する観点より、好ましく用い得る。このう
ち、小型赤外線パネルヒーターは、幅方向に適当な温度
分布が得られるよう分割することが可能であるため、特
に好ましい。これらの熱源は、延伸を行う炉内に設置し
ても、あるいは延伸炉と独立して設けた加熱炉内に設置
しても良い。

【００２０】また、張力の均一性は、延伸工程におい
て、例えば延伸ロール間の平行度の精度を上げる等によ
り、張力の調整により行う。

【００２１】本発明において、「レターデーション」及
び「遅相軸」は、上記延伸工程、またはアニール工程を
経たフィルムについて、随時または常時測定しつつ、そ
の結果を製造工程に反映させつつ本発明にかかる位相差
フィルムの製造を行う。これらの測定は、偏光顕微鏡や
分光光度計、複屈折計等により定法に基づいて行われ
る。具体的には、位相差フィルム全幅にわたり１０ｃｍ
ピッチで測定し、測定値の平均値とバラツキを求める。
レターデーションのバラツキは幅方向の数値の最大値と
最小値の差で、また遅相軸のバラツキはフィルム延伸方
向とのずれ角度の最大値と最小値の差で表す。

【００２２】上記により測定された本発明における位相
差フィルムの遅相軸のバラツキは、具体的には、±０．
７度以内、特には±０．５度以内である。遅相軸のバラ
ツキが±０．７度より大きければ、上述した各用途にお
いて色補償が不十分となったり十分な視野角改善効果が
得られなくなり、また局所的なレターデーションの変化
によるコントラストむらが発生する等の問題があり好ま
しくない。

【００２３】また本発明にかかる位相差フィルムのレタ
ーデーションの幅方向における最大値と最小値の差は１
０ｎｍ以下、さらに好ましくは６ｎｍ以下が好ましい。
レターデーションの最大値最小値の差が１０ｎｍより大
きければ色補償が不十分となり、例えば白黒の液晶表示
素子であれば部分的に着色してしまう。また、カラーの
液晶表示素子であれば画面全体にわたる鮮明なカラーを
表現することが困難である。更に、幅方向に数枚の小片
の位相差フィルムを切り出す場合、平均レターデーショ
ン値の異なるものが得られてしまい、品質が一定しない
問題がある。

【００２４】上記指標である遅相差のばらつきを上記範
囲内にするために、位相差フィルムの製造工程におい
て、熱可塑性樹脂フィルムの延伸を行う炉内温度を、フ
ィルムの幅方向のレターデーションの最大値と最小値の
差が最小となる延伸温度より２℃以上高くすることが好
ましい。具体的には、フィルムの幅方向におけるレター
デーションの最大値と最小値との差を加熱工程において
測定し、その最小となる延伸温度を特定し、その延伸温
度より２℃以上に炉内温度を設定すると、遅相差のばら
つきがより最小で安定したものとなる。

【００２５】フィルムの幅方向におけるレターデーショ
ンの最大値と最小値との差が最小となる延伸温度より２
℃以上の炉内温度である場合は、延伸工程において、炉
内温度の上昇により延伸時にフィルムに負荷される応力
が小さくなり、同時にそのバラツキも小さくなることか
ら、延伸方向に対する遅相軸のバラツキが±０．７度以
内、特には、±０．５度以内の位相差フィルムを得るこ
とが可能となる。

【００２６】具体的には、延伸温度より上昇させる炉内
温度は、延伸温度より２℃以上約２０℃までであり、具
体的には本発明に用いる熱可塑性樹脂フィルムの特性を
失わない温度まで、上昇させることが可能である。

【００２７】しかしながら、上記のように延伸を行う炉
内温度を、該フィルムの幅方向のレターデーションの最
大値と最小値の差が最小となる延伸温度より２℃以上高
い温度に設定するのみでは、幅方向のレターデーション
のバラツキが１０ｎｍ以上となってしまう場合がある。

【００２８】そこで、延伸方向に対する遅相軸のずれ
が、フィルム全幅にわたって±０．７度以内であり、か
つその幅方向におけるレターデーションの最大値と最小
値の差が１０nm以下となる位相差フィルムを得るために
は、該フィルムの幅方向のレターデーションの最大値と
最小値の差が最小となる延伸温度より２℃以上高い温度
に延伸を行う炉内温度を設定し、さらに延伸工程後のア
ニール工程において、該フィルムの幅方向のレターデー
ションの変動に連動した温度分布を形成した、温度調節
ゾーンを通過させることが好ましい。この温度調節ゾー
ンにおいて、レターデーションの大きい部分を選択的に
加熱したり、または小さい部分を選択的に冷却する等の
温度調節ゾーンを経過させることにより、レターデーシ
ョンのバラツキを最小にすることが可能である。レター
デーションの変動に連動させる手段としては、自動であ
っても手動であっても限定されない。

【００２９】上記のように延伸温度を２℃以上上昇させ
ることにより、延伸方向に対する遅相軸のバラツキを±
０．７度以内とすることが可能となり、さらに延伸炉内
あるいは別のアニール炉内に配置された温度調節ゾーン
によりレターデーションの変動に連動させて温度分布を
形成した温度調節ゾーンを設けることにより、加熱され
た部分のレターデーションが低く、また冷却された部分
のレターデーションがが高くなった結果、幅方向におけ
るレターデーションの最大値と最小値の差が１０nm以下
となる位相差フィルムを得ることが可能となる。

【００３０】加熱する場合、延伸炉またはアニール炉内
に配置された熱源は、延伸炉の後半部分にたとえば赤外
線パネルヒーターを幅方向に複数個・複数列設置し、個
々の設定温度を、レターデーションの測定値により変化
させる。また、冷却する場合には、具体的には、延伸炉
またはアニール炉内にフィルムの幅方向に温度調節し得
る冷却板を配置させ、レターデーション分布に連動し温
度分布を形成する。

【００３１】上記のようにして製造された位相差フィル
ムは、さらにフィルム表面の接着性を向上させるため、
例えばコロナ処理、プラズマ処理、カップリング処理等
の表面処理が行われ得る。

【００３２】上記のようにして得られた本発明にかかる
位相差フィルムは、液晶表示素子の着色防止や高コント
ラスト化、視野角改善の目的に適合した位相差フィルム
であり、さらに、フィルム幅が、７００mm以上、好まし
くは１０００mm以上の広幅とし得る。従って、装置の大
型化に対応する位相差フィルムを得ることが可能であ
り、また幅方向のフィルム切り出し枚数を増やせること
により、コストを低減させ得る。

【００３３】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲内で、位相差フィルムの原料、製膜方法、延伸方法、
位相差フィルムの特性等につき、当業者の知識に基づき
種々なる改良、修正変形を加えた形態で実施し得るもの
である。

【００３４】

【実施例】本発明の実施例を、以下に詳しく説明する
が、これらに限定されない。

【００３５】

【実施例１】溶媒として塩化メチレンを用いて、ポリカ
ーボネート（帝人化成社製、品番パンライトC-１４０
０）の１５％溶液を調合し、溶液流延法により幅１３０
０mmのフィルムを製膜した。厚さのバラツキ、特に幅方
向のバラツキを小さくするため、製膜にあたっては、特
に乾燥温度と風の流れとに留意した。結果、平均厚さ６
６μm 、幅方向のバラツキ１．５μm のフィルムを得
た。本フィルムの端部を切り落とし、幅を１２００mmと
して、延伸を行う炉内平均温度を、幅方向のレターデー
ションのバラツキが最小となる延伸最適温度を求め、こ
れより2 ℃高い温度で縦一軸延伸を行って幅１０００mm
の位相差フィルムを得た。このときの延伸部の炉内平均
温度は１５６℃であった。

【００３６】得られた位相差フィルムの延伸方向に対す
る遅相軸のずれを幅方向に１０cmピッチで測定したとこ
ろ、＋０．２、＋０．４、＋０．３、＋０．１、−０．
２、−０．４、−０．５、−０．６、−０．４、−０．
２度であり、延伸方向に対する遅相軸のずれの範囲は＋
０．４〜−０．６度であった。

【００３７】

【実施例２】延伸機の炉内に幅方向に１０分割された赤
外線パネルヒーターを配置し、端から順に１６０、１６
０、１７０、１７５、１８０、１８０、１７５、１７
０、１６０、１６０℃に設定した以外は、第１の実施例
と同一の条件で位相差フィルムを製造した。得られた位
相差フィルムのレターデーションは、幅方向に１０cmピ
ッチで測定したところ４２１、４２３、４２４、４２
５、４２７、４２７、４２５、４２４、４２２、４２３
ｎｍであり、レターデーションのバラツキは６ｎｍであ
った。また、この位相差フィルムの延伸方向に対する遅
相軸のずれを幅方向に１０ｃｍピッチで測定したとこ
ろ、＋０．３、＋０．４、＋０．３、＋０．１、−０．
２、−０．４、−０．５、−０．６、−０．５、−０．
２度であり、延伸方向に対する遅相軸のずれの範囲は＋
０．４〜−０．６度であった。本位相差フィルムから２
５×２０ｃｍのチップのように切り出し、ＳＴＮ方式の
液晶表示装置に使用したところ、いずれの表示装置にお
いても完全な白黒表示が得られた。

【００３８】

【比較例１】延伸温度を、幅方向のレターデーションの
バラツキが最小となる延伸最適温度で行った以外は、第
１の実施例と同様にして位相差フィルムを製造した。こ
のときの延伸部の炉内平均温度は１５４℃であった。得
られた位相差フィルムのレターデーションは、幅方向に
１０ｃｍピッチで測定したところ４２０、４２３、４２
７、４２５、４２６、４２６、４２５、４２２、４２
４、４２４ｎｍであり、レターデーションのバラツキは
７nmであった。また、この位相差フィルムの延伸方向に
対する遅相軸のずれを幅方向に１０ｃｍピッチで測定し
たところ、＋０．４、＋０．６、＋０．３、＋０．１、
−０．２、−０．５、−０．７、−０．８、−０．９、
−０．５度であり、延伸方向に対する遅相軸のずれの範
囲は＋０．６〜−０．９度であった。

【００３９】

【発明の効果】本発明にかかる広幅の位相差フィルムに
よれば、幅方向の延伸方向に対する遅相軸のずれが±
０．７度以内であるため、大型の液晶表示装置であって
も画面全体にわたって十分な色補償と高いコントラスト
を確保することができ、幅方向に多数の切り出しを行っ
て液晶表示装置に用いても、いずれの表示も同等の色合
いとコントラストとなる効果が得られる。

【００４０】また、本発明にかかる位相差フィルムの製
造方法によれば、７００ｍｍ以上の広幅のフィルムであ
っても、幅方向の延伸方向に対する遅相軸のずれが±
０．７度以内に抑え、また、幅方向のレターデーション
のバラツキを１０ｎｍ以下の均質なフィルムを得ること
ができる。本発明にかかる位相差フィルムは、液晶表示
素子等の大型の光学デバイスに好適に供することが可能
であり、幅方向にいくつも分取できてコスト的に有利
な、広幅の位相差フィルムを提供することができ、具体
的には液晶表示装置における色消し用、さらに視野角改
善、偏光板の輝度向上等の目的に寄与し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｆターム(参考） 2H049 BA06 BB42 BC03 BC22 4F071 AA09 AA22 AA24 AA34 AA48 AA50 AA51 AA64 AH12 BB07 BC01 BC17 4F210 AA00 AA28 AE01 AG01 AR06 QA03 QC02 QD13 QD16 QG01 QG18 QW09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂フィルムを延伸して形成さ
   れる、幅７００ｍｍ以上の位相差フィルムであって、延
   伸方向に対する遅相軸のずれが、フィルム全幅にわたっ
   て±０．７度以内であることを特徴とする位相差フィル
   ム。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂フィルムを延伸して形成さ
   れる、幅７００ｍｍ以上の位相差フィルムであって、延
   伸方向に対する遅相軸のずれが、フィルム全幅にわたっ
   て±０．７度以内であり、かつその幅方向におけるレタ
   ーデーションの最大値と最小値の差が１０ｎｍ以下であ
   ることを特徴とする位相差フィルム。
3. 【請求項３】 フィルム幅が７００ｍｍ以上である位相
   差フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂フィルム
   を、該フィルムの幅方向のレターデーションの最大値と
   最小値の差が最小となる延伸温度より２℃以上高い温度
   に設定して延伸する延伸工程を含み、延伸方向に対する
   遅相軸のずれがフィルム全幅にわたって±０．７度以内
   であるフィルムを製造することを特徴とする位相差フィ
   ルムの製造方法。
4. 【請求項４】フィルム幅が７００ｍｍ以上である位相差
   フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂フィルム
   を、該フィルムの幅方向のレターデーションの最大値と
   最小値の差が最小となる延伸温度より２℃以上高い温度
   において延伸する工程と、その後、該フィルムの幅方向
   のレターデーションの変動に連動させて温度分布を形成
   した温度調節ゾーンを通過させる工程を含み、延伸方向
   に対する遅相軸のずれがフィルム全幅にわたって±０．
   ７度以内であり、かつその幅方向におけるレターデーシ
   ョンの最大値と最小値の差が１０ｍｎ以下であるフィル
   ムを製造することを特徴とする位相差フィルムの製造方
   法。
5. 【請求項５】前記熱可塑性樹脂フィルムを、該フィルム
   の幅方向のレターデーションの変動を見ながら、加熱炉
   に配置した複数の熱源によりレターデーションの大きい
   部分を選択的に高い温度で加熱する工程を含むことを特
   徴とする請求項４に記載する位相差フィルムの製造方
   法。