JP2011085725A - 偏光板保護用ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光板としてクロスニコル状態に配置して観察した時に光干渉色が発生せず、紫外線吸収特性および光線透過率等に優れ、偏光板保護用として好適なポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 フィルムの厚さが２０〜８０μｍであり、フィルム面内の屈折率差をＡ、フィルム長手方向に対する主配向軸の傾きをＢとした場合、下記式を満足す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。
０≦１０００Ａ＋０．７Ｂ≦１００
【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（トリアセチルセルロース）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フィルムの供給が不足する状態が続いており、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、二軸配向ポリエステルフィルムは複屈折を有するものであり、その主配向軸がフィルム面内で一定方向に存在しないために、配向設計によっては偏光板としてクロスニコル状態に配置した時に光干渉色が発生し、偏光板保護フィルムとして使用するには難しい。また、通常のポリエステルであれば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。また、無延伸ポリエステルフィルムで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、偏光板としてクロスニコル状態に配置した時に光干渉色が発生せず、紫外線吸収特性、光線透過率に優れる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、特定のポリエステルフィルムによれば、上記課題を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、フィルムの厚さが２０〜８０μｍであり、フィルム面内の屈折率差をＡ、フィルム長手方向に対する主配向軸の傾きをＢとした場合、下記式を満足す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。
０≦１０００Ａ＋０．７Ｂ≦１００

本発明によれば、偏光板保護フィルムとして優れた特性を有するフィルムを、安価に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、これら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。

本発明のポリエステルフィルムを保護フィルムとして使用した偏光板において光干渉色の発生を防ぐには、ポリエステルフィルムにおけるフィルム面内の屈折率と主配向軸の関係が非常に重要であり、フィルム面内の屈折率をＡ、フィルム長手方向に対する主配向軸の傾き（配向角）をＢとした場合に、下記式を満たす必要がある。
０≦１０００Ａ＋０．７Ｂ≦１００
さらに好ましくは、０≦１０００Ａ＋０．７Ｂ≦９５、特に好ましくは、０≦１０００Ａ＋０．７Ｂ≦９０である。１０００Ａ＋０．７Ｂが１００より大きい場合には、ポリエステルフィルムを使用した偏光板をクロスニコル状態にした時に光干渉色が発生し、好ましくない。

本発明のポリエステルフィルムの厚さは２０〜８０μｍであり、好ましくは２５〜７５μｍ、さらに好ましくは２５〜５０μｍである。フィルムの厚さが２０μｍより薄いと取り扱い性が悪化する。フィルムの厚さが８０μｍより厚い場合には、ポリエステルフィルムを使用した偏光板をクロスニコル状態にした時に光干渉色が発生する。

本発明ではポリエステルフィルムが紫外線吸収剤を含有していることが好ましい。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、通常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傾向がある。

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％以上であることが好ましい。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する傾向がある。

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。

偏光板として、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）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。

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）フィルム面内の屈折率差
１０度ずつ角度をずらしながら、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのサンプルをフィルムから採取し、各サンプルについて採取角度方向の屈折率をアッベ式屈折計で測定した。なお、屈折率の測定はナトリウムＤ線を用い、２３℃で行った。測定において得られた屈折率の最大値と最低値の差（屈折率の最大値−屈折率の最低値）を計算し、屈折率差とした。

（２）フィルム長手方向に対する主配向軸の傾き（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長手方向（ＭＤ方向）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度を超える場合には、その補角を主配向軸のＭＤ方向に対する角度とした。

（３）光干渉色の検査
試料フィルムを貼付した偏光板２枚をポリエステルフィルムが外側になるようにし偏光子がクロスニコル状態になるように重ね、下から白色光を照射し、斜め方向から見た時の干渉色の強さを評価した。
◎：光干渉色がなく、良好である
○：光干渉色が少し見えるが、全く問題ない
△：光干渉色が見えるが、許容できる強さである
×：光干渉色が強く、偏光板として使用できない

（４）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。

（５）総合判定
以下の基準により、総合判定を行った。
◎：光干渉色がなく、取り扱い性、ＵＶ吸収特性、光線透過率も良好で偏光板として問題ない
○：光干渉色、取り扱い性、ＵＶ吸収特性、光線透過率のいずれかが若干劣るが、偏光板としては使用できる
△：光干渉色、取り扱い性、ＵＶ吸収特性、光線透過率のいずれかが劣るが、偏光板として許容できるレベルである
×：光干渉色、取り扱い性、ＵＶ吸収特性、光線透過率のいずれかが劣り、偏光板としては使用できない

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、常法にしたがって重合した。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３．４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４．５倍延伸、２３０℃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。評価結果を表１に示す。

実施例２：
実施例１において、縦延伸倍率を４．０倍、横延伸倍率を３．４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。評価結果を表１に示す。

実施例３：
実施例１において、フィルム厚さを２０μｍ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。評価結果を表１に示す。

実施例４：
実施例１において、フィルム厚さを７５μｍ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。評価結果を表１に示す。

実施例５：
実施例１において、フィルム厚さを２５μｍ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。評価結果を表１に示す。

実施例６：
実施例１において、フィルム厚さを５０μｍ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。評価結果を表１に示す。

実施例７：
実施例１において、縦延伸倍率を３．２倍、横延伸倍率を４．４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。評価結果を表１に示す。

実施例８：
実施例１において、縦延伸倍率を３．３倍、横延伸倍率を４．４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。評価結果を表１に示す。

実施例９：
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９１％、９％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。評価結果を表１に示す。

比較例１：
実施例１において、縦延伸倍率を３．０倍、横延伸倍率を４．６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。評価結果を表１に示す。

比較例２：
実施例１において、フィルム厚さを１６μｍ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。評価結果を表１に示す。

比較例３：
実施例１において、フィルム厚さを１００μｍ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。評価結果を表１に示す。

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として好適に利用することができる。

Claims (2)

1. フィルムの厚さが２０〜８０μｍであり、フィルム面内の屈折率差をＡ、フィルム長手方向に対する主配向軸の傾きをＢとした場合、下記式を満足す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。
   ０≦１０００Ａ＋０．７Ｂ≦１００
2. 波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０．０％以下であり、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０．０％以上である請求項１に記載の偏光板保護用ポリエステルフィルム。