JP2010243630A - 偏光板保護用ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光板として液晶ディスプレイに組み込んだ時に紫外線による液晶の劣化を低減することができ、クロスニコル法での異物や欠陥の検査が容易な偏光板保護用ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 少なくとも３層からなる積層ポリエステルフィルムであって、内層に紫外線吸収剤を含有し、波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０．０％以下、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０．０％以上であり、配向角が７０〜９０度の範囲であることを特徴とする偏光板保護用ポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、偏光板保護フィルム、すなわち、偏光膜に積層することにより、偏光板を保護するために使用されるフィルムに好適に使用される偏光板保護用ポリエステルフィルムに関するものである。

液晶ディスプレイに使用される偏光板は、一般的に保護フィルム／偏光膜／保護フィルム、または保護フィルム／偏光膜／位相差フィルムの構成からなり、従来偏光板の保護フィルムとして、その高い透明性や光学等方性、異物の少なさなどの特徴から、ＴＡＣフィルムが多く使用されてきた。しかしながら、ＴＡＣフィルムは、溶液流延法により製膜されているため、耐薬品性、耐擦傷性などの点で十分とは言えない上に、近年液晶ディスプレイの大型化が進むにしたがって、ＴＡＣフィルムの耐熱性、機械的強度のディスプレイ面内でのばらつきが問題になっている。また、液晶ディスプレイの需要が著しく伸びている中でＴＡＣフィルムの供給は不足しがちな状態が続いており、今後の安定供給が懸念されている。

上記のような問題に対してシクロオレフィンポリマー等の他の素材でＴＡＣフィルムを代替する検討も多く行われている。しかしながら、他素材でのフィルムは汎用樹脂を使用していないため、コストが高いという問題がある。一方、二軸配向ポリエステルフィルムは汎用樹脂を使用しているため、コスト面での問題はないが、二軸配向フィルムであるため、２枚の偏光板をその配向軸に直交させて消光状態として欠陥や異物が輝点として現れるクロスニコル法での欠陥や異物の検査が難しい。

また、通常のポリエステルはＵＶ吸収能を有していないため、偏光板保護膜として使用した場合に液晶が劣化してしまう問題がある。液晶ディスプレイにおいて、ポリエステルフィルムを偏光板保護フィルムとして使用する場合に、紫外線による液晶の劣化を防ぐためにポリエステルフィルムに紫外線吸収剤を配合する方法が知られているが、ポリエステルフィルムの最表層に紫外線吸収剤を配合した場合、紫外線吸収剤がポリエステルフィルムからブリードアウトする場合があり好ましくない。

さらに、無延伸ポリエステルフィルムは無配向であるため、クロスニコル法での欠陥や異物の検査は可能であるが、厚さを１００μｍ未満とするのが困難であり、近年液晶ディスプレイの薄型化が進む中で偏光板の厚さが厚くなることは好ましくない。

特開平６−５１１１７号公報 特開２００６−２２７０９０号公報 特開２００１−６６４３２号公報

本発明は、上記実状に鑑みなされたものであって、その解決課題は、偏光板として液晶ディスプレイに組み込んだ時に紫外線による液晶の劣化を低減することができ、クロスニコル法での異物や欠陥の検査が容易な偏光板保護用ポリエステルフィルムを提供することにある。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の偏光板保護用ポリエステルフィルムによれば、上記課題が容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、少なくとも３層からなる積層ポリエステルフィルムであって、内層に紫外線吸収剤を含有し、波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０．０％以下、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０．０％以上であり、配向角が７０〜９０度の範囲であることを特徴とする偏光板保護用ポリエステルフィルムに存する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でいうポリエステルフィルムとは、いわゆる押出法に従い押出口金から溶融押出されたシートを延伸したフィルムである。

上記のフィルムを構成するポリエステルとは、ジカルボン酸と、ジオールとからあるいはヒドロキシカルボン酸から重縮合によって得られるエステル基を含むポリマーを指す。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等を、ジオールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール等を、ヒドロキシカルボン酸としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸等をそれぞれ例示することができる。
かかるポリマーの代表的なものとして、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンー２、６ナフタレート等が例示される。

本発明におけるポリエステルフィルムには、取り扱いを容易にするために透明性を損なわない条件で粒子を含有させてもよい。本発明で用いる粒子の例としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン等の無機粒子や、架橋高分子粒子、シュウ酸カルシウム等の有機粒子を挙げることができる。また粒子を添加する方法としては、原料とするポリエステル中に粒子を含有させて添加する方法、押出機に直接添加する方法等を挙げることができ、このうちいずれか一方の方法を採用してもよく、２つの方法を併用してもよい。

用いる粒子の粒径は通常０．０５〜５.０μｍ、好ましくは０．１〜４.０μｍである。平均粒径が５．０μｍより大きいとフィルムのヘーズが大きくなり、フィルムの透明性が低下することがある。平均粒径が０．１μｍより小さいと表面粗度が小さくなりすぎて、フィルムの取り扱いが困難になる場合がある。粒子含有量は、ポリエステルに対し、通常０．００１〜３０．０重量％であり、好ましくは０．０１〜１０．０重量％である。粒子含有量が多いとヘーズが大きくなり、フィルムの透明性が低下することがあり、粒子含有量が少ないとフィルムの取り扱いが困難になる場合がある。

ポリエステルに粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用しうる。例えば、ポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくはエステル化の段階、もしくはエステル交換反応終了後、重縮合反応を進めてもよい。また、ベント付き混錬押出機を用い、エチレングリコールまたは水などに分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混錬押出機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。

本発明ではポリエステルフィルムが紫外線吸収剤を積層ポリエステルフィルムの内層に含有している必要がある。紫外線吸収剤は液晶ディスプレイの液晶等の紫外線による劣化を防止するために配合される。ポリエステルフィルム中に含有される紫外線吸収剤としては、有機系紫外線吸収剤および無機系紫外線吸収剤が挙げられる。

有機系紫外線吸収剤としては、サリチル酸系、例えば、フェニルサリチレート、ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリチレート、ｐ−オクチルフェニルサリチレート等、ベンゾフェノン系、例えば、２−ヒドロキシ−４−ベンジルオキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−オクトキベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ドデシロキシベンゾフェノン、２,２´−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−２´−ジヒドロキシ−４,４´−ジメトキシベンゾフェノン等、ベンゾトリアゾール系、例えば、２−（２´−ヒドロキシ−５´−ｔ−オクチルフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（２´−ヒドロキシ−５´−ｔ−オクチルフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（２´−ヒドロキシ−５´−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２´−ヒドロキシ−３´５´−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２´−ヒドロキシ−３´−ｔ−ブチル−５´−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２´−ヒドロキシ−３´５´−ジ−ｔ−ブチルフェニル）５−クロロベンゾトリアゾール等、天然物系、例えば、オリザノール、シアバター、バイカリン等、生体系、例えば、角質細胞、メラニン、ウロカニン酸等が挙げられる。これら有機系紫外線吸収剤は１種類、または２種類以上併用して用いることができる。これらの有機系紫外線吸収剤には紫外線安定剤として、ヒンダードアミン系化合物を併用することができる。

無機系紫外線吸収剤としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、酸化チタン系複合酸化物、酸化亜鉛系複合酸化物、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化錫）等が挙げられる。酸化チタン系複合酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナをドープした酸化亜鉛等が挙げられる。これらの無機系紫外線吸収剤は１種類、または、２種類以上併用して用いることができる。また、有機系紫外線吸収剤と無機系紫外線吸収剤を併用してもかまわない。５５０ｎｍにおける光線透過率を８０．０％以上とするためには、有機系紫外線吸収剤を用いることが好ましい。

紫外線吸収剤をポリエステルフィルムに配合する方法として、紫外線吸収剤を押出機に直接添加する方法、あらかじめ紫外線吸収剤を練り込んだポリエステル樹脂を押出機に添加する方法等を挙げることができ、このうちいずれか一方の方法を採用してもよく、２つの方法を併用してもよい。

本発明のポリエステルフィルムにおいては、波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０．０％以下、好ましくは５．０％以下である。波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０．０％より大きくなると、液晶の劣化が促進されるため、好ましくない。

本発明のポリエステルフィルムにおいては、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０．０％以上である。波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０．０％より小さくなると、偏光板としての光線透過率が低下し、好ましくない。

本発明のポリエステルフィルムにおいては、配向角が７０〜９０度の範囲であることが必要であり、好ましくは７０〜９０度、さらに好ましくは８０〜９０度、特に好ましくは８３〜９０度である。配向角が上記範囲にない場合、フィルムのクロスニコル法での検査が困難になり、好ましくない。

本発明では必要に応じて他にも添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、安定剤、潤滑剤、架橋剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、染料、顔料、などが挙げられる。

本発明においては、公知の手法により乾燥したポリエステルチップを溶融押出装置に供給し、それぞれのポリマーの融点以上である温度に加熱し溶融する。次いで、溶融したポリマーをダイから押出し、回転冷却ドラム上でガラス転移点以下の温度になるように急冷固化し、実質的に非晶状態の未配向シートを得る。この場合、シートの平面性を向上させるため、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、本発明においては静電印加密着法および／または液体塗布密着法が好ましく採用される。

本発明においては、このようにして得られたシートを２軸方向に延伸してフィルム化することが好ましい。延伸条件について具体的に述べると、前記未延伸シートを好ましくは縦方向に８０〜１３０℃で１．３〜６倍に延伸し、縦１軸延伸フィルムとした後、横方向に９０〜１６０℃で１．３〜６倍延伸を行い。１５０〜２４０℃で１〜６００秒間熱処理を行うことが好ましい。さらにこの際、熱処理の最高温度ゾーンおよび／または熱処理出口のクーリングゾーンにおいて、縦方向および／または横方向に０．１〜２０％弛緩する方法が好ましい。

このような延伸条件の中でも、主配向軸を所望の範囲とするために縦方向の延伸倍率を２．６倍以上３．１倍以下、横方向の延伸倍率を５．０倍以上、さらには熱処理温度（主結晶温度）を１８５℃以上とすることが好ましい。

本発明のポリエステルフィルムの厚さは、通常２０〜５０μｍ、好ましくは２５〜３８μｍである。ポリエステルフィルムの厚さが２０μｍよりも薄い場合、フィルムの取り扱い性が悪くなり、５０μｍよりも厚い場合、偏光板として液晶ディスプレイに組み込んだ場合に光干渉色が発生する。

偏光板として、ＰＶＡの接着剤との密着させるため、あるいはハードコートとの密着性を向上させるために少なくとも片面に塗布層を設けることが好ましい。

また、塗布層は、帯電防止剤、消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、染料、顔料などを含有していてもよい。

塗布剤の塗布方法としては、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクターコーターまたはこれら以外の塗布装置を使用することができる。

なお、塗布剤のフィルムへの塗布性や接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。また、表面特性をさらに改良するため、塗布層形成後に放電処理を施してもよい。

塗布層の厚みは、最終的な乾燥厚さとして、通常０．０２〜０．５μｍ、好ましくは０．０３〜０．３μｍの範囲である。塗布層の厚さが０．０２μｍ未満の場合は、本発明の効果が十分に発揮されない恐れがある。塗布層の厚さが０．５μｍを超える場合は、フィルムが相互に固着しやすくなったり、特にフィルムの高強度化のために塗布処理フィルムを再延伸する場合は、工程中のロールに粘着しやすくなったりする傾向がある。上記の固着の問題は、特にフィルムの両面に同一の塗布層を形成する場合に顕著に現れる。

なお、必要に応じてフィルムの製造後にコートするオフラインコートと呼ばれる方法でコートしてもよい。コーティングの材料としては、オフラインコートの場合は水系および／または溶剤系いずれでもよい。

本発明によれば、偏光板保護フィルムとして、安価に光学特性に優れたポリエステルフィルムを提供することができ、本発明の工業的価値は高い。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、種々の諸物性、特性は以下のように測定、または定義されたものである。実施例中、「％」は「重量％」を意味する。

（１）配向角の測定
カールツァイス社製偏光顕微鏡を用いて、ポリエステルフィルムの配向を観察し、ポリエステルフィルム面内の主配向軸の方向がポリエステルフィルムのＭＤに対して何度傾いているかを求めた。なお、測定上、主配向軸が９０度を越えた場合には、その補角を主配向軸のＭＤ方向に対する角度とした。

（２）クロスニコル法での検査性
得られたポリエステルフィルムを、一方の偏光板の配向軸がポリエステルフィルムの幅方向と平行になるように、もう一方の偏光板の配向軸がポリエステルフィルムの幅方向と直交するように２枚の偏光板の間に挟み、白色光を照射して検査用の偏光板より目視にて観察して、クロス二コル下での目視検査性を以下の基準で評価した。

◎：欠陥がよく見え、目視検査性に優れる
○：光漏れが少しあり、欠陥が見えにくい場合があるが、実用上は問題ない
×：光漏れが多く、欠陥を確認することが困難で目視検査できない。

（３）光線透過率の測定
分光光度計（株式会社島津製作所ＵＶ−３１００ＰＣ型）により、スキャン速度を低速、サンプリングピッチを２ｎｍ、波長３００〜７００ｎｍ領域で連続的に光線透過率を測定し、３８０ｎｍおよび５５０ｎｍの波長での光線透過率を検出した。

実施例１：
（ポリエステルチップの製造法）
ジメチルテレフタレート１００部、エチレングリコール７０部、および酢酸カルシウム一水塩０．０７部を反応器にとり、加熱昇温すると共にメタノール留去させエステル交換反応を行い、反応開始後、約４時間半を要して２３０℃に昇温し、実質的にエステル交換反応を終了した。次に燐酸０．０４部および三酸化アンチモン０．０３５部を添加し、常法に従って重合した。すなわち、反応温度を徐々に上げて、最終的に２８０℃とし、一方、圧力は徐々に減じて、最終的に０．０５ｍｍＨｇとした。４時間後、反応を終了し、常法に従い、チップ化してポリエステル（Ａ）を得た。得られたポリエステルチップの溶液粘度ＩＶは、０．６６であった。

（ポリエステルＢの製造方法）
上記ポリエステル（Ａ）を製造する際、平均粒径２μｍの非晶質シリカを１０００ｐｐｍ添加し、ポリエステル（Ｂ）を作成した。
（ポリエスエルＣの製造方法）
上記ポリエステル（Ａ）を製造する際、紫外線吸収剤として２，２−（１，４−フェニレン）ビス［４Ｈ−３，１−ベンゾオキサジン−４−オン］を１０％濃度となるように添加してポリエステル（Ｃ）を作成した。

（ポリエステルフィルムの製造）
上記ポリエステル（Ａ）、（Ｃ）をそれぞれ８５％、１５％の割合で混合した混合原料をＢ層用の原料とし、ポリエステル（Ｂ）をＡ層用の原料とし、Ａ層およびＢ層用原料をそれぞれ別個の溶融押出機により溶融押出して（Ａ／Ｂ／Ａ）の２種３層積層の無定形シートを得た。ついで、冷却したキャスティングドラム上に、シートを共押出し冷却固化させて無配向シートを得た。次いで、９０℃にて縦方向に２．９倍延伸した後、さらにテンター内で予熱工程を経て９０℃で横方向に５．５倍延伸、２１５℃で１０秒間の熱処理を行い、厚さ３８μｍのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムはクロスニコル下での異物検査が容易で透明性も良好であり、耐ＵＶ性能にも優れていた。

実施例２：
実施例１において、縦延伸倍率を２．２倍、横延伸倍率を６．０倍とする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムはクロスニコル下での異物検査が容易で透明性も良好であり、耐ＵＶ性能にも優れていた。

実施例３：
実施例１において、縦延伸倍率を３．２倍、横延伸倍率を５．０倍とする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムはクロスニコル下での異物検査時に光漏れのために欠陥が見えにくい場合があったが、実用上は問題なかった。

実施例４：
実施例１において、Ｂ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｃ）をそれぞれ９０％、１０％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例１：
実施例１において、縦延伸倍率を３．２倍、横延伸倍率を４．０倍とする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムはクロスニコル下での異物検査時に光漏れのために欠陥を確認することが困難だった。

比較例２：
実施例１において、Ｂ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｃ）をそれぞれ９５％、５％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムは３８０ｎｍにおける光線透過率が高いものになってしまった。

比較例３：
実施例１において、Ｂ層用の原料として、紫外線吸収剤として酸化亜鉛の微粒子を１０％濃度で混合したポリエステルを５％と、ポリエステル（Ａ）を９５％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムは５５０ｎｍにおける光線透過率が低く、偏光板保護フィルムとしては適さないものだった。

以上、得られた結果をまとめて下記表１に示す。

本発明のフィルムは、例えば、偏光板保護用のフィルムとして好適に利用することができる。

Claims (1)

1. 少なくとも３層からなる積層ポリエステルフィルムであって、内層に紫外線吸収剤を含有し、波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０．０％以下、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０．０％以上であり、配向角が７０〜９０度の範囲であることを特徴とする偏光板保護用ポリエステルフィルム。