JP4696493B2 - 液晶表示素子用光学補償フィルム - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子の光学補償フィルムに関するものであり、特に耐熱性に優れ、フィルム面内の位相差量が小さく、フィルム面外の位相差量の大きい液晶表示素子用光学補償フィルムに関するものである。

従来、液晶表示素子としてツイストネマチック型液晶（以下、ＴＮ−ＬＣＤと称する。）、スーパーツイストネマチック型液晶（以下、ＳＴＮ−ＬＣＤと称する。）、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する。）を利用したツイストネマチック型液晶（以下、ＴＦＴＴＮ−ＬＣＤと称する。）などが開発され、液晶表示素子の普及に伴い、画質面での要求が強くなっている。

例えばＳＴＮ−ＬＣＤを用いる表示素子においては当初、単色表示を狙ったものであり、その複屈折に起因した色相の変化がさほど重要視されなかったが、カラー化されると色の再現性、視野角の広さなどが重要となり、光学的に液晶表示補償の必要性が出てきた。

そして、高分子液晶のメソゲン（分子構造中の液晶性を発現させる中核的単位）を基板垂直方向に配向させて固定化する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。しかし、特許文献１に提案された方法は、製造コストがかかる他、メソゲンを安定的に垂直配向させることが難しいなどの課題があり、この点を解決するべく、高分子液晶に代わり積層位相差フィルムを用いることにより、フィルム面内位相差量よりフィルム面外位相差量の大きな視野角補償フィルムとすることが提案されている（例えば特許文献２参照。）。しかし、特許文献２に提案された視野角補償フィルムは正の複屈折性を示す材料を用いているために単なる一軸延伸フィルムではなく、フィルム厚み方向への配向度を上げた延伸技術が必要となり、延伸加工コストがかかる他、安定的にフィルム厚み方向へ配向させることが難しいなどの課題があった。さらに、特許文献２に提案された視野角補償フィルムに負の複屈折性を示す材料を用いる際には、負の複屈折性を示す材料としてはポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと称する。）やポリスチレン（以下、ＰＳと称する。）などのガラス転移温度が１００℃前後の材料が挙げられており、該材料は耐熱性が低く、液晶表示素子の補償を目的とするには十分とは言えず実用には供することができていないのが現状である。

なお、ここでいう正の複屈折性とは、延伸フィルムを構成する成分であるポリマー分子鎖が延伸により分子配向した際に、延伸方向と同方向の屈折率が大きくなるような屈折率異方性を発現することを指す。一方、負の複屈折性とは、フィルムを構成する成分であるポリマー分子鎖が延伸により分子配向した際に、延伸方向と同方向の屈折率が小さくなり、また同時に直交する方向の屈折率が大きくなるような屈折率異方性を発現することを指す。さらに、液晶表示素子の視野角とは液晶表示素子の視認できる領域を指すものであり、図１に示すように液晶表示素子面の法線方向を基準として仰角を設定し、液晶表示素子面を斜め方向から見る場合において、その表示性能を仰角によって説明することができる。また、光学補償フィルムの延伸方向を基準とした方位角によっても説明することができる。例えば液晶表示素子を仰角０°即ち正面から見ると、問題なく表示するが、任意の仰角として例えば４５°から見るとコントラスト比が低下したり、色相が変化したりすることから、表示性能を維持できる仰角、方位角の範囲内にて視野角を説明することができる。なお、図１中の（ａ）は液晶表示素子面、光学補償フィルム面に対する法線方向、（ｂ）は光学補償フィルムの延伸方向、（ｃ）は液晶表示素子面、光学補償フィルム面に対する仰角、（ｄ）は液晶表示素子面、光学補償フィルム面に対する方位角のそれぞれを示す。

特開平０７−２３００８６号公報 特開２００３−０４３２５３号公報

本発明は上記事実に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、耐熱性に優れ、負の複屈折性を示す光学異方性材料からなり、フィルム面内の位相差量が小さく、フィルム面外の位相差量の大きい液晶表示素子用光学補償フィルムを提供することにある。

本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、特定の負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムどうしを特定の条件で積層することにより、耐熱性に優れ、フィルム面内の位相差量が小さく、フィルム面外の位相差量の大きい液晶表示素子用光学補償フィルムとなることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記の式（ｉ）で表されるオレフィン残基単位と下記の式（ｉｉ）で表されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量５×１０^３以上５×１０^６以下である共重合体（ａ）４０〜５０重量％、及び、アクリロニトリル残基単位：スチレン残基単位＝２０：８０〜３５：６５（重量比）であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量５×１０^３以上５×１０^６以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体（ｂ）６０〜５０重量％からなる負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルム２枚を、一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸により形成される狭角が０゜±１０゜の範囲内となるように積層してなることを特徴とする液晶表示素子用光学補償フィルムに関するものである。

（ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ独立して水素又は炭素数１〜６のアルキル基である。）

（ここで、Ｒ４、Ｒ５はそれぞれ独立して水素又は炭素数１〜８の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数１〜８の直鎖状若しくは分岐状アルキル基である。）
以下に、本発明に関し詳細に説明する。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムを構成する負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムは、共重合体（ａ）４０〜９５重量％及びアクリロニトリル−スチレン共重合体（ｂ）６０〜５重量％からなるものであり、特に耐熱性に優れる液晶表示素子用光学補償フィルムとなることからガラス転移温度が１３０℃以上のものであることが好ましい。

ここで、共重合体（ａ）とは、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量５×１０^３以上５×１０^６以下であり、上記式（ｉ）で示されるオレフィン残基単位と上記式（ｉｉ）で表されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位からなる共重合体であり、重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（以下、ＧＰＣと称する。）による共重合体の溶出曲線を標準ポリスチレン換算値として測定することができる。そして、共重合体（ａ）のポリスチレン換算の重量平均分子量が５×１０^３未満である場合、得られる樹脂組成物を光学フィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となると共に、得られる負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルム、液晶表示素子用光学補償フィルムは脆いものとなる。一方、重量平均分子量５×１０^６を越える場合、得られる樹脂組成物を光学異方性一軸延伸フィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となる。

上記式（ｉ）で示されるオレフィン残基単位におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ独立して水素又は炭素数１〜６のアルキル基であり、炭素数１〜６のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、２−ヘキシル基等を挙げることができる。ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が炭素数６を越えるアルキル置換基である場合、共重合体のガラス転移温度が著しく低下する、共重合体が結晶性となり透明性を損なうなどの問題がある。そして、式（ｉ）で示されるオレフィン残基単位を誘導する具体的な化合物としては、例えばイソブテン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、２−メチル−１−ヘキセン、２−メチル−１−ヘプテン、１−イソオクテン、２−メチル−１−オクテン、２−エチル−１−ペンテン、２−メチル−２−ペンテン、２−メチル−２−ヘキセン、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセンなどが挙げられ、その中でも１，２−ジ置換オレフィン類に属するオレフィンが好ましく、特に耐熱性、透明性、力学特性に優れる共重合体（ａ）が得られることからイソブテンであることが好ましい。また、オレフィン残基単位は１種又は２種以上組み合わされたものでもよく、その比率は特に制限はない。

上記式（ｉｉ）で示されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位におけるＲ４、Ｒ５は、それぞれ独立して水素又は炭素数１〜８の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、２−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、２−ヘプチル基、３−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、２−オクチル基、３−オクチル基等を挙げることができる。また、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数１〜８の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、ハロゲン系元素としは、例えばフッ素、臭素、塩素、沃素等を挙げることができ、カルボン酸エステルとしては、例えばメチルカルボン酸エステル、エチルカルボン酸エステル等を挙げることができ、炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、２−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、２−ヘプチル基、３−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、２−オクチル基、３−オクチル基等を挙げることができる。ここで、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０が炭素数８を越えるアルキル置換基の場合、共重合体のガラス転移温度が著しく低下する、共重合体が結晶性となり透明性を損なうなどの問題がある。

そして、式（ｉｉ）で示されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位を誘導する化合物としては、例えばマレイミド化合物のＮ置換基として無置換フェニル基又は置換フェニル基を導入したマレイミド化合物を挙げることができ、具体的にはＮ−フェニルマレイミド、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−エチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｎ−プロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｎ−ブチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｓｅｃ−ブチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｎ−ペンチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｔｅｒｔ−ペンチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジメチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジエチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジ−ｎ−プロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジ−イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−メチル，６−エチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−メチル，６−イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−クロロフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ブロモフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジクロロフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジブロモフェニル）マレイミド、Ｎ−２−ビフェニルマレイミド、Ｎ−２−ジフェニルエーテルマレイミド、Ｎ−（２−シアノフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ニトロフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，４，６−トリメチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，４−ジメチルフェニル）マレイミド、Ｎ−パーブロモフェニルマレイミド、Ｎ−（２−メチル，４−ヒドロキシフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジエチル，４−ヒドロキシフェニル）マレイミドなどが挙げられ、その中でもＮ−フェニルマレイミド、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−エチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｎ−プロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｎ−ブチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｓｅｃ−ブチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｎ−ペンチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ｔｅｒｔ−ペンチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジメチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジエチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジ−ｎ−プロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジ−イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−メチル，６−エチルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−メチル，６−イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−クロロフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ブロモフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジクロロフェニル）マレイミド、Ｎ−（２，６−ジブロモフェニル）マレイミド、Ｎ−２−ビフェニルマレイミド、Ｎ−２−ジフェニルエーテルマレイミド、Ｎ−（２−シアノフェニル）マレイミド、Ｎ−（２−ニトロフェニル）マレイミドが好ましく、特に耐熱性、透明性、力学特性にも優れる共重合体（ａ）が得られることからＮ−フェニルマレイミド、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミドであることが好ましい。また、Ｎ−フェニル置換マレイミド残基単位は１種又は２種以上組み合わされたものでもよく、その比率は特に制限はない。

該共重合体（ａ）は、上記した式（ｉ）で示されるオレフィン残基単位を誘導する化合物及び式（ｉｉ）で示されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位を誘導する化合物を公知の重合法を利用することにより得ることができる。公知の重合法としては、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などを挙げることができる。また、別法として、上記した式（ｉ）で示されるオレフィン残基単位を誘導する化合物と無水マレイン酸とを共重合することにより得られた共重合体に、さらに例えばアニリン、２〜６位に置換基を導入したアニリンを反応し、脱水閉環イミド化反応を行うことにより得ることもできる。

共重合体（ａ）としては、上記した式（ｉ）で示されるオレフィン残基単位及び式（ｉｉ）で示されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位からなる共重合体であり、例えばＮ−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体、Ｎ−フェニルマレイミド・エチレン共重合体、Ｎ−フェニルマレイミド・２−メチル−１−ブテン共重合体、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミド・イソブテン共重合体、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミド・エチレン共重合体、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミド・２−メチル−１−ブテン共重合体、Ｎ−（２−エチルフェニル）マレイミド・イソブテン共重合体、Ｎ−（２−エチルフェニル）マレイミド・エチレン共重合体、Ｎ−（２−エチルフェニル）マレイミド・２−メチル−１−ブテン共重合体等が挙げられ、その中でも特に耐熱性、透明性、力学特性にも優れるものとなることから、Ｎ−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体、Ｎ−（２−メチルフェニル）マレイミド・イソブテン共重合体が好ましい。

また、アクリロニトリル−スチレン系共重合体（ｂ）は、アクリロニトリル残基単位：スチレン残基単位＝２０：８０〜３５：６５（重量比）であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量５×１０^３以上５×１０^６以下であるアクリロニトリル−スチレン系共重合体に属するものであり、例えばアクリロニトリル−スチレン共重合体及び／又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体を挙げることができる。ここで、重量平均分子量は、ＧＰＣによる共重合体の溶出曲線を標準ポリスチレン換算値として測定することができる。そして、アクリロニトリル−スチレン系共重合体（ｂ）のポリスチレン換算の重量平均分子量が５×１０^３未満である場合、得られる樹脂組成物をフィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となると共に、得られる光学異方性一軸延伸フィルム、液晶表示素子用光学補償フィルムは脆いものとなる。一方、重量平均分子量５×１０^６を越える場合、得られる樹脂組成物をフィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となる。また、アクリロニトリル−スチレン系共重合体（ｂ）において、アクリロニトリル残基単位：スチレン残基単位＝２０：８０を下回る場合、共重合体（ａ）との樹脂組成物における力学特性が低下し、非常に脆くなるなどの問題を有する。一方、アクリロニトリル残基単位：スチレン残基単位＝３５：６５を上回る場合、アクリロニトリルの変質が生じ易く、得られる樹脂組成物の色相が悪化したり、吸湿性が悪化するなどの問題がある。

本発明に用いられるアクリロニトリル−スチレン系共重合体（ｂ）の合成方法としては、公知の重合法が利用でき、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などにより製造することが可能である。また、市販品として入手したものであってもよい。

本発明に用いられる負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムは、共重合体（ａ）４０〜９５重量％及びアクリロニトリル−スチレン系共重合体（ｂ）６０〜５重量％からなり、特に耐熱性と力学特性のバランスに優れた光学異方性一軸延伸フィルムとなることから共重合体（ａ）４０〜９０重量％及びアクリロニトリル−スチレン系共重合体（ｂ）６０〜１０重量％からなることが好ましい。ここで、共重合体（ａ）が４０重量％未満である場合、得られる光学異方性一軸延伸フィルム、液晶表示素子用光学補償フィルムの耐熱性が低下する。一方、共重合体（ａ）が９５重量％を越える場合、得られる光学異方性一軸延伸フィルム、液晶表示素子用光学補償フィルムは非常に脆いものとなり、力学特性の低いものとなる。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムを構成する負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムを調製する際には、例えば上記した樹脂組成物をフィルム化した後、該フィルムを一軸延伸配向に供することにより調製することが可能である。その際のフィルム化方法としては、例えば押出成形法、溶液キャスト法（溶液流延法と称する場合もある。）などの成形法によりフィルム化することができる。

以下に、押出成形法によるフィルム化に関し詳細に説明する。

上記した樹脂組成物を例えばＴ型ダイスと称されるような薄いダイスを装着した一軸押し出し機、二軸押し出し機等の押し出し機に供し、加熱溶融を行いながら該ダイスの隙間を通して押し出し、得られるフィルムの引き取りを行うことにより任意の厚みを有するフィルムとすることができる。この際、フィルム成形に際しては、成形時のガス発泡などによる外観不良を抑制するために、樹脂組成物を予め８０〜１３０℃の温度範囲にて加熱乾燥を行うことが望ましい。また、所望のフィルム厚みと光学純度に応じて異物を濾過するためのフィルターを設置し、押出成形を行うことが望ましい。さらに、溶融状態のフィルムを効率よく冷却固化し、外観に優れるフィルムを効率よく製造するために低温度金属ロールやスチールベルトなどを設置し、押出成形を行うことが望ましい。

押出成形条件としては、加熱、剪断応力によって樹脂組成物が溶融流動するＴｇよりも十分に高い温度にて剪断速度１，０００ｓｅｃ^−１未満の条件で押出成形を行うことが望ましい。

また、フィルムを押出成形する際には、得られたフィルムを延伸加工に供し光学フィルムとする際に３次元屈折率の関係が安定した光学フィルムが効率よく得られることから、フィルムの流動方向、幅方向及び厚み方向の分子鎖配向度ができるだけ一様となる条件制御を行うことが好ましく、そのような方法としては、広く知られる成形加工技術を用いることができる。例えばダイスから吐出する樹脂組成物を位置によって均一にする方法、吐出後のフィルム冷却工程を均一にする方法及びこれに関する装置などを用いることができる。

以下に、溶液キャスト法によるフィルム化に関し詳細に説明する。

上述の樹脂、樹脂組成物に対し可溶性を示す溶剤に該樹脂、樹脂組成物を溶解し溶液とし、該溶液を流延した後、溶剤を除去することによりフィルムとすることができる。

その際の溶剤としては、樹脂、樹脂組成物が可溶性を示す溶剤であれば如何なるものでもよく、その中から必要に応じて１種又は２種以上を混合して用いることができ、例えば塩化メチレン、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、その混合物などを挙げることができる。さらに、流延後の溶剤除去の際の溶剤揮発速度を制御する目的から可溶性を示す溶剤（例えば塩化メチレン、クロロホルムなど）と貧溶剤（例えばメタノール、エタノール等のアルコール類）を組み合わせて用いることもできる。

溶液キャスト法による基材の乾燥においては、加熱条件の設定により、フィルム内に気泡又は内部空隙を形成しないように行うことが重要であり、後に続く２次成形加工である延伸加工操作時点にて残留溶剤濃度が２ｗｔ％以下にあることが望ましい。また、延伸加工後に得られるフィルムに均一な複屈折性を発現させるためには、１次成形加工により得られたフィルムに不均一な配向や残留歪みがなく、光学的に等方性であることが望ましく、そのような方法として溶液キャスト法が好ましい。

そして、溶融押出法、溶液キャスト法等の成形法により得られたフィルムを一軸延伸加工に供することにより該樹脂中の分子鎖を配向させることにより、負の複屈折性を発現させるものである。ここで、一軸方向に分子鎖を配向させる方法としては、分子鎖の配向が可能であれば如何なる方法を用いることも可能であり、例えば延伸、圧延、引き取り等の各種方法を用いることができ、その中でも、特に生産効率よく、負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムを生産することが可能となることから、延伸により製造することが好ましい。ここで、延伸を行うことの出来る方法としては、例えば自由幅一軸延伸、定幅一軸延伸等の一軸延伸を用いることが可能である。このほか圧延などを行う装置としては、例えばロール延伸機などが知られている。このほかにもテンター型延伸機、小型の実験用延伸装置として引張試験機、一軸延伸機、逐次二軸延伸機、同時二軸延伸機のいずれもが可能な装置である。ただし、二軸延伸機を用いる場合は一軸延伸と二軸延伸が共に可能であるが、ここでは一軸延伸のために用いる。

また、延伸の際の延伸操作である延伸温度、フィルムを延伸させる際の歪み速度、変形率などは本発明の目的を達成できる限りにおいて適宜選択を行えばよく、その際には、松本喜代一著、「高分子加工 Ｏｎｅ Ｐｏｉｎｔ ２（フィルムをつくる）」高分子学会編集、共立出版、１９９３年２月１５日発行などを参考にすればよい。そして、本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムを構成する負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムは、その光学特性、それを調製する際の生産効率に優れることからＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で示される配向パラメータ（Ｎｚ値）が０±０．２の範囲内であることが好ましい。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムは、該負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムどうしを、一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸により形成される狭角が０゜±１０゜の範囲内となるように積層することにより、得られる液晶表示素子用光学補償フィルムの面内位相差量は、減算された値となりフィルム面内の位相差量が小さく、フィルム面外の位相差量の大きい液晶表示素子用光学補償フィルムとなる。ここで、一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸により形成される狭角が０°±１０°を越えて積層した場合、液晶表示素子の視野角及び方位角によって面内位相差量が大きく変化することにより、画像品質が低下し光学補償フィルムとしては好ましくないものとなる。また、負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムどうしを積層し、本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムとする際には、これら光学異方性一軸延伸フィルムを重ね合わせても、接着剤、接着層を介して張り合わせてもよい。本発明における遅相軸とは、フィルム面内の屈折率の異方性が高い軸方向を指し、例えば正の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムにおいては、その延伸方向が遅相軸であり、負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムにおいては、延伸配向方向と直交する方向が遅相軸となる。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムは、図２に示すように遅相軸方向をフィルム面内のｘ軸、該ｘ軸と直交するフィルム面内方向をｙ軸、該ｘ軸と直交するフィルム面外方向をｚ軸とし、ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、ｚ軸方向の屈折率をｎｚとした際の３次元屈折率の関係が図４に示すようにｎｚ＞ｎｘ≧ｎｙとなるものであることが好ましく、該液晶表示素子用光学補償フィルムを構成する負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムは、３次元屈折率の関係が図３に示すようにｎｘ≧ｎｚ＞ｎｙまたはｎｚ≧ｎｘ＞ｎｙであることが好ましい。

なお、本発明の液晶表示素子用光学補償フィルム、これを構成する光学異方性一軸延伸フィルムにおいては、位相差量を用いることにより複屈折特性を把握することが可能である。ここでいう位相差量の定義は、上記したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の３次元屈折率であるｎｘ、ｎｙ、ｎｚの差分にフィルム厚み（ｄ）を乗した値として表すことができる。この場合、屈折率の差分として、具体的にはフィルム面内の屈折率の差分；｜ｎｘ−ｎｙ｜、フィルム面外の屈折率の差分；｜ｎｘ−ｎｚ｜、｜ｎｙ−ｎｚ｜を挙げることができ、フィルム面内位相差量；Ｒｅ或はＲｅｘｙ＝｜（ｎｘ−ｎｙ）｜・ｄ、フィルム面外位相差量；ＲｅまたはＲｅｘｚ＝｜（ｎｘ−ｎｚ）｜・ｄ、ＲｅまたはＲｅｙｚ＝｜（ｎｙ−ｎｚ）｜・ｄ、ＲｅまたはＲｅｚ＝｜（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）｜・ｄ等として表すことも有効である。そして、本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムにおいて、位相差量は適用する液晶セルに対して最適となるように適宜設定すれば良く、その中でもＲｅｘｙ＝｜（ｎｘ−ｎｙ）｜・ｄで示されるフィルム面内位相差量が２０ｎｍ以下であり、かつＲｅｚ＝｜（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）｜・ｄで示されるフィルム面外位相差量が２０〜１０００ｎｍであることが好ましい。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムは、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて必要に応じて熱安定剤、紫外線安定剤などの添加剤や可塑剤を配合されたものであってもよく、これら可塑剤や添加剤としては樹脂材料用として公知のものを使用することができる。また、該光学補償フィルムの表面を保護することを目的としてハードコートなどを施していてもよく、ハードコート剤として公知のものを用いることができる。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムは、ＬＣＤなどの光学デバイス製造上及び光学デバイスとしての実用耐熱性の面から１３０℃以上の耐熱性を有するものであることが好ましく、その際にはガラス転移温度１３０℃以上を有する負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムを用いればよい。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムは、この積層体のみとして光学補償の目的に使用する以外に、同種光学材料及び／又は異種光学材料と更に積層して用いることもできる。この際に積層される光学材料としては、ポリビニルアルコール／色素／アセチルセルロースなどの組み合わせからなる偏光板、ポリカーボネート製延伸配向フィルム、透明環状ポリオレフィン製フィルム、ガラス基板などを挙げられるがこれに制限されるものではない。

本発明の液晶表示素子用光学補償フィルムは、液晶表示素子用の光学補償部材として好適に用いられる。そのようなものとしては、例えばＳＴＮ−ＬＣＤ、ＴＦＴＴＮ−ＬＣＤ、ＯＣＢ型ＬＣＤ、ＶＡ型ＬＣＤ、ＩＰＳ型ＬＣＤなどのＬＣＤ用の位相差フィルム；１／２波長板；１／４波長板；逆波長分散特性フィルム；光学補償フィルム；カラーフィルター；偏光板との積層フィルム；偏光板光学補償フィルムなどが挙げられる。また、本発明の応用としての用途はこれに制限されるものではなく、視野角の拡大や色相の改良などの画質向上を目的として液晶表示素子の光学補償に利用する場合には広く利用できる。

本発明は耐熱性に優れ、液晶表示素子の視野角や色相などの画質を改良することのできる液晶表示素子用光学補償フィルムを提供するものである。

以下に、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。各物性値の測定方法を以下に示す。

〜重量平均分子量及び数平均分子量の測定〜
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）（東ソー（株）製、商品名ＨＬＣ−８０２Ａ）を用い測定した溶出曲線により、標準ポリスチレン換算値として重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）及びその比である分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定した。

〜ガラス転移温度の測定〜
示差走査型熱量計（セイコー電子工業（株）製、商品名ＤＳＣ２０００）を用い、１０℃／ｍｉｎ．の昇温速度にて測定した。

〜光線透過率の測定〜
透明性の一評価として、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１（１９９７年版）に準拠して光線透過率の測定を行った。

〜ヘーズの測定〜
透明性の一評価として、ＪＩＳ Ｋ ７１３６（２０００年版）に準拠してヘーズの測定を行った。

〜屈折率の測定〜
ＪＩＳ Ｋ ７１４２（１９８１年版）に準拠して測定した。

〜ガラス転移温度の測定〜
示差走査型熱量計（セイコー電子工業（株）製、商品名ＤＳＣ２０００）を用い、１０℃／ｍｉｎ．の昇温速度にて測定した。

〜複屈折性の正負判定〜
高分子素材の偏光顕微鏡入門（粟屋裕著，アグネ技術センター版，第５章，ｐｐ７８〜８２，（２００１））に記載の偏光顕微鏡を用いたλ／４板による加色判定法により複屈折性の正負判定を行った。

〜位相差量の測定〜
試料傾斜型自動複屈折計（王子計測機器（株）製、商品名ＫＯＢＲＡ−ＷＲ）を用いて位相差量を測定した。

合成例１
１リッターオートクレーブ中に重合溶媒としてトルエン４００ｍｌ、重合開始剤としてパーブチルネオデカノエート０．００１モル、Ｎ−フェニルマレイミド０．４２モル、イソブテン４．０５モルとを仕込み、重合温度６０℃、重合時間５時間の重合条件にて重合反応を行い、Ｎ−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体（重量平均分子量（Ｍｗ）＝１６２，０００、重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で示される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．６）を得た。

フィルム作成例１
合成例１で得られたＮ−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体５０重量％及びアクリロニトリル−スチレン共重合体（ダイセルポリマー製、商品名セビアンＮ０８０、重量平均分子量（Ｍｗ）＝１３００００、アクリロニトリル単位：スチレン単位（重量比）＝２４．５：７５．５）５０重量％からなるブレンド物を調整し、該ブレンド物の濃度が２５重量％となるように塩化メチレン溶液を調整し、該塩化メチレン溶液をポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、ＰＥＴフィルムと略記する。）上に流延し、溶剤を揮発させて固化、剥離させることによりフィルムを得た。得られた剥離後のフィルムを更に１００℃にて４時間、１１０℃から１３０℃にかけて１０℃間隔にてそれぞれ１時間乾燥し、その後、真空乾燥機にて１２０℃で４時間乾燥して約１４０μｍの厚みを有するフィルム（以下、フィルム（１）と称す。）を得た。

得られたフィルム（１）は、光線透過率９２％、ヘーズ０．３％、屈折率１．５７２６、ガラス転移温度（Ｔｇ）１５０℃であった。

実施例１
フィルム作成例１で得られたフィルム（１）から５ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、二軸延伸装置（井元製作所製）を用いて、温度１４０℃、延伸速度１００ｍｍ／ｍｉｎ．の条件にて自由幅一軸延伸を施し＋５０％延伸することにより光学異方性一軸延伸フィルム（以下、延伸フィルム（１ａ）と称する。）を得た。

得られた延伸フィルム（１ａ）は、負の複屈折性を示し、３次元屈折率はｎｘ＝１．５７３３６、ｎｙ＝１．５７１１、ｎｚ＝１．５７３３４であり、配向パラメータ（Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ））は０．０１であり、フィルム面内位相差量（Ｒｅｘｙ＝｜（ｎｘ−ｎｙ）｜・ｄ）は２０４ｎｍであった。ただし、ここでｄはフィルム厚みである。

この延伸フィルム（１ａ）どうしを一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸の侠角が０°となるように積層し、液晶表示素子用光学補償フィルムとした。

得られた液晶表示素子用光学補償フィルムの３次元屈折率はｎｘ＝１．５７２２１、ｎｙ＝１．５７２１６、ｎｚ＝１．５７３４３であり、フィルム面内位相差量（Ｒｅｘｙ）は９．５ｎｍ、フィルム面外位相差量（Ｒｅｚ＝｜（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）｜・ｄ）は２２２ｎｍであった。得られた液晶表示素子用光学補償フィルムは、耐熱性に優れ、フィルム面内位相差量が小さく、フィルム面外位相差量は大きく、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適したものであった。

実施例２
フィルム作成例１で得られたフィルムから５ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、二軸延伸装置（井元製作所製）を用いて、温度１４５℃、延伸速度８０ｍｍ／ｍｉｎ．の条件にて自由幅一軸延伸を施し＋１００％延伸することにより光学異方性一軸延伸フィルム（以下、延伸フィルム（１ｂ）と称する。）を得た。

得られた延伸フィルム（１ｂ）は、負の複屈折性を示し、３次元屈折率はｎｘ＝１．５７３６４、ｎｙ＝１．５７０４６、ｎｚ＝１．５７３７１であり、配向パラメータＮｚ値は−０．０２、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは２４２ｎｍであった。

この延伸フィルム（１ｂ）どうしを一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸の狭角が０°となるように重ねて、積層し液晶表示素子用光学補償フィルムとした。

得られた液晶表示素子用光学補償フィルムの３次元屈折率はｎｘ＝１．５７１９７、ｎｙ＝１．５７１９３、ｎｚ＝１．５７３９１であり、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは６．３ｎｍ、フィルム面外位相差量Ｒｅｚは２９８ｎｍであった。得られた液晶表示素子用光学補償フィルムは、耐熱性に優れ、フィルム面内位相差量が小さく、フィルム面外位相差量は大きく、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適したものであった。

実施例３
フィルム作成例１で得られたフィルムから５ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、二軸延伸装置（井元製作所製）を用いて、温度１５５℃、延伸速度１０ｍｍ／ｍｉｎ．の条件にて自由幅一軸延伸を施し＋１００％延伸することにより光学異方性一軸延伸フィルム（以下、延伸フィルム（１ｃ）と称する。）を得た。

得られた延伸フィルム（１ｃ）は、負の複屈折性を示し、３次元屈折率はｎｘ＝１．５７２９４、ｎｙ＝１．５７１８８、ｎｚ＝１．５７２９８であり、配向パラメータＮｚ値は−０．０３、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは７９ｎｍであった。

この延伸フィルム（１ｃ）どうしを一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸の狭角が０°となるように積層し、液晶表示素子用光学補償フィルムとした。

得られた液晶表示素子用光学補償フィルムの３次元屈折率はｎｘ＝１．５７２４４、ｎｙ＝１．５７２４３、ｎｚ＝１．５７２９４ｎｘ＝１．５７２９４であり、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは１．３ｎｍ、フィルム面外位相差量Ｒｅｚは７３ｎｍであった。得られた液晶表示素子用光学補償フィルムは、耐熱性に優れ、フィルム面内位相差量が小さく、フィルム面外位相差量は大きく、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適したものであった。

実施例４
フィルム作成例１で得られたフィルムから５ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、二軸延伸装置（井元製作所製）を用いて、温度１４２℃、延伸速度１２０ｍｍ／ｍｉｎ．の条件にて自由幅一軸延伸を施し＋１００％延伸することにより光学異方性一軸延伸フィルム（以下、延伸フィルム（１ｄ）と称する。）を得た。

得られた延伸フィルム（１ｄ）は、負の複屈折性を示し、３次元屈折率はｎｘ＝１．５７３９７、ｎｙ＝１．５６９８４、ｎｚ＝１．５７３９９であり、配向パラメータＮｚ値は０、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは３２３ｎｍであった。

この延伸フィルム（１ｄ）どうしを一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸の狭角が０°となるように積層し、液晶表示素子用光学補償フィルムとした。

得られた液晶表示素子用光学補償フィルムの３次元屈折率はｎｘ＝１．５７１８９、ｎｙ＝１．５７１８８、ｎｚ＝１．５７４０３であり、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは１．９ｎｍ、フィルム面外位相差量Ｒｅｚは３３６ｎｍであった。得られた液晶表示素子用光学補償フィルムは、耐熱性に優れ、フィルム面内位相差量が小さく、フィルム面外位相差量は大きく、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適したものであった。

実施例５
フィルム作成例１で得られたフィルムから５ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、二軸延伸装置（井元製作所製）を用いて、温度１４０℃、延伸速度１００ｍｍ／ｍｉｎ．の条件にて自由幅一軸延伸を施し＋５０％延伸することにより光学異方性一軸延伸フィルム（以下、延伸フィルム（１ｅ）と称する。）を得た。

得られた延伸フィルム（１ｅ）は、負の複屈折性を示し、３次元屈折率はｎｘ＝１．５７３３６、ｎｙ＝１．５７１１、ｎｚ＝１．５７３３４であり、配向パラメータＮｚ値は０．０１、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは２０４ｎｍであった。

この延伸フィルム（１ｅ）どうしを一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸の狭角が１０°となるように積層し、液晶表示素子用光学補償フィルムとした。

得られた液晶表示素子用光学補償フィルムの３次元屈折率はｎｘ＝１．５７２２３、ｎｙ＝１．５７２１４、ｎｚ＝１．５７３４３であり、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは１６ｎｍ、フィルム面外位相差量Ｒｅｚは２２１ｎｍであった。得られた液晶表示素子用光学補償フィルムは、耐熱性に優れ、フィルム面内位相差量が小さく、フィルム面外位相差量は大きく、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適したものであった。

比較例１
延伸フィルム（１ａ）どうしを一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸の侠角が０°の代わりに、侠角を２０°として積層した以外は、実施例１と同様の方法により積層フィルムの調製を行った。

得られた積層フィルムの３次元屈折率はｎｘ＝１．５７３３６、ｎｙ＝１．５７１１、ｎｚ＝１．５７３３４であり、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは２７．８ｎｍ、フィルム面外位相差量Ｒｅｚは１９５ｎｍであった。これらの結果より、得られた積層フィルムは、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適しないものであった。

比較例２
実施例１により得られた延伸フィルム（１ａ）単品により評価を行った。

延伸フィルム（１ａ）は、負の複屈折性を示し、３次元屈折率はｎｘ＝１．５７３３６、ｎｙ＝１．５７１１、ｎｚ＝１．５７３３４であり、フィルム面内位相差量Ｒｅｘｙは２０４ｎｍ、フィルム面外位相差量Ｒｅｚは１００ｎｍであった。これらの結果より、得られた積層フィルムは、フィルム面内位相差量が大きく、フィルム面外位相差量は小さく、液晶表示素子用光学補償フィルムとして適しないものであった。

液晶表示素子、液晶表示素子に用いる光学補償フィルム面の視野角を表すための仰角、方位角を示す図である。 フィルムの３次元屈折率の軸方向を示す図である。 負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムの３次元屈折率の関係を示す図である。 負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムを積層してなる液晶表示素子用光学補償フィルムの３次元屈折率の関係を示す図である。

符号の説明

（ａ）；液晶表示素子面、光学補償フィルム面に対する法線方向
（ｂ）；光学補償フィルムの延伸方向
（ｃ）；液晶表示素子面、光学補償フィルム面に対する仰角
（ｄ）；液晶表示素子面、光学補償フィルム面に対する方位角

Claims (5)

1. 下記の式（ｉ）で表されるオレフィン残基単位と下記の式（ｉｉ）で表されるＮ−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量５×１０^３以上５×１０^６以下である共重合体（ａ）４０〜５０重量％、及び、アクリロニトリル残基単位：スチレン残基単位＝２０：８０〜３５：６５（重量比）であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量５×１０^３以上５×１０^６以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体（ｂ）６０〜５０重量％からなる負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルム２枚を、一方のフィルム面内の遅相軸ともう一方のフィルム面内の進相軸により形成される狭角が０゜±１０゜の範囲内となるように積層してなることを特徴とする液晶表示素子用光学補償フィルム。
   

   

   （ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ独立して水素又は炭素数１〜６のアルキル基である。）
   

   

   （ここで、Ｒ４、Ｒ５はそれぞれ独立して水素又は炭素数１〜８の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数１〜８の直鎖状若しくは分岐状アルキル基である。）
2. 共重合体（ａ）がＮ−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体及び／又はＮ−（２−メチルフェニル）マレイミド・イソブテン共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子用光学補償フィルム。
3. それぞれの負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムが、フィルム遅相軸方向をフィルム面内のｘ軸、該ｘ軸に対し直交するフィルム面内方向をｙ軸、該ｘ軸に対し直交するフィルム面外方向をｚ軸とし、該ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、該ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、該ｚ軸方向の屈折率をｎｚとした際に、３次元屈折率の関係ｎｘ≧ｎｚ＞ｎｙまたはｎｚ≧ｎｘ＞ｎｙにあり、積層体のフィルム遅相軸方向をフィルム面内のｘ軸、該ｘ軸に対し直交するフィルム面内方向をｙ軸、該ｘ軸に対し直交するフィルム面外方向をｚ軸とし、該ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、該ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、該ｚ軸方向の屈折率をｎｚとした際の３次元屈折率の関係がｎｚ＞ｎｘ≧ｎｙであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の液晶表示素子用光学補償フィルム。
4. 下記式（１）で示される配向パラメータ（Ｎｚ値）が０±０．２の範囲内であるそれぞれの負の複屈折性を示す光学異方性一軸延伸フィルムよりなることを特徴とする請求項１〜３に記載の液晶表示素子用光学補償フィルム。
   Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１）
5. 下記式（２）で示されるフィルム面内位相差量（Ｒｅｘｙ）が２０ｎｍ以下であり、かつ下記式（３）で示されるフィルム面外位相差量（Ｒｅｚ）が２０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４に記載の液晶表示素子用光学補償フィルム。
   Ｒｅｘｙ＝｜（ｎｘ−ｎｙ）｜・ｄ （２）
   Ｒｅｚ＝｜（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）｜・ｄ （３）
   （ここで、ｄはフィルム厚みを示す。）

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