JP2013164523A - 光学機能フィルム用ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 高度な光学特性を有し、例えばレンズ層のような光学機能層を賦形する時に接触する円筒金型の削れが起きにくい、光学機能フィルム用ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 ２層以上の積層構造のポリエステルフィルムであり、一方の表層面（Ａ層表面）ともう一方の表層面（Ｃ層表面）が下記式（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とする光学機能シート用ポリエステルフィルム。
１５０≦ＲｔＡ≦３００ …（１）
２０≦ＲｚＡ≦４０ …（２）
２５０≦ＲｔＣ≦４５０ …（３）
３０≦ＲｚＣ≦６０ …（４）
（上記式中、ＲｔＡはＡ層表面の最大断面高さ（ｎｍ）、ＲｚＡはＡ層表面の十点平均粗さ（ｎｍ）、ＲｔＣはＣ層表面の最大断面高さ（ｎｍ）、ＲｚＣはＣ層表面の十点平均粗さ（ｎｍ）をそれぞれ意味する）
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶ディスプレイ用途として好適に用いられる光学用ポリエステルフィルムに関するものである。

近年、急激に数量が伸びている液晶ディスプレイ装置は、光源からの光を視認側に集光し、かつ均一な面光源とする役割を果すバックライトユニットと、印加電圧を表示画素毎に調整し赤・緑・青の光を制御された光量表示させる液晶セル層ユニットの大きく分けて２つのユニットによって構成されている。

このうち、バックライトユニットは赤・緑・青の波長領域に発光特性を有する蛍光体を用いた冷陰極管や、ＬＥＤ等の光源を視認側から見て側面に配置し、光を視認側に効率よく導く役割を有する導光板、視認側に導かれた光をディスプレイ面内に均一に分散する拡散フィルム、ディスプレイの側面側に向いている光を視認側に集光し、ディスプレイの輝度を向上させるプリズムフィルム、また、拡散、集光機能を1枚に集約した複合フィルム等によって構成される。

一般的な液晶ディスプレイでは、導光板の上に、通常、下拡散フィルムと呼称される拡散フィルムを１枚配置し、その上に２枚のプリズムフィルムをそれぞれ集光方向が縦横方向および左右方向となるよう配置し、さらにその上に通常、上拡散フィルムと呼称される拡散フィルムを１枚配置することでバックライトユニットが構成されている。

このうち集光機能を有する、プリズムフィルムや複合フィルムの製造方法には、一般的に、ポリエステルフィルム等の透明シート状基材の上に活性エネルギー線硬化性組成物により、プリズム、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等のレンズ層等の光学樹脂層を形成する方法が広く用いられている（特許文献１など）。また、特許文献２には、活性エネルギー線硬化性組成物と連続透明シート（例えば、ＰＥＴシート、ポリカーボネートシート）を用い、これを円筒金型で賦形し、硬化することにより、連続的に光学シートを生産する方法が開示されている。

しかし、賦形に用いる円筒金型は、長時間使用することにより、エッジ部が削れてレンズ形状が崩れ、集光機能が落ちるため、再研磨や新しく金型を作成し直す等、製造コストに大きく影響し、問題となっている。

特公平１−３５７３７号公報 特開平５−１６９０１５号公報

本発明は、このような問題点を改善しようとするものであり、その課題は、高度な光学特性を持ち、例えば、レンズ層を賦形する時に接触する円筒金型の削れが起きにくい、光学機能フィルム用ポリエステルフィルムを提供することにある。

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の構成を有するポリエステルフィルムによれば、優れたフィルム特性を損なうことなく、光学機能フィルム用ポリエステルフィルムに特に好適であるポリエステルフィルムを提供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、２層以上の積層構造のポリエステルフィルムであり、一方の表層面（Ａ層表面）ともう一方の表層面（Ｃ層表面）が下記式（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とする光学機能シート用ポリエステルフィルムに存する。
１５０≦ＲｔＡ≦３００ …（１）
２０≦ＲｚＡ≦４０ …（２）
２５０≦ＲｔＣ≦４５０ …（３）
３０≦ＲｚＣ≦６０ …（４）
（上記式中、ＲｔＡはＡ層表面の最大断面高さ（ｎｍ）、ＲｚＡはＡ層表面の十点平均粗さ（ｎｍ）、ＲｔＣはＣ層表面の最大断面高さ（ｎｍ）、ＲｚＣはＣ層表面の十点平均粗さ（ｎｍ）をそれぞれ意味する）

本発明によれば、高度な光学特性を持ち、例えば、レンズ層を賦形する時に接触する円筒金型の削れが起きにくい、光学機能フィルム用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。

本発明で言うポリエステルフィルムとは、押出口金から溶融押出される、いわゆる押出法により押出した溶融ポリエステルシートを冷却した後、必要に応じ、延伸、熱処理を施したフィルムである。

本発明のフィルムを構成するポリエステルとは、芳香族ジカルボン酸と脂肪族グリコールとを重縮合させて得られるものである。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。代表的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート（ＰＥＮ）等が例示される。また、用いるポリエステルは、ホモポリエステルであっても共重合ポリエステルであってもよい。共重合ポリエステルの場合は、３０モル％以下の第三成分を含有した共重合体であればよい。
かかる共重合ポリエステルのジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸およびオキシカルボン酸（例えば、Ｐ−オキシ安息香酸など）等から選ばれる一種または二種以上が挙げられ、グリコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール等から選ばれる一種または二種以上が挙げられる。

本発明におけるポリエステルは、従来公知の方法で、例えばジカルボン酸とジオールの反応で直接低重合度ポリエステルを得る方法や、ジカルボン酸の低級アルキルエステルとジオールとを従来公知のエステル交換触媒で反応させた後、重合触媒の存在下で重合反応を行う方法で得ることができる。重合触媒としては、アンチモン化合物、ゲルマニウム化合物、チタン化合物等公知の触媒を使用してよいが、好ましくはアンチモン化合物の量を零またはアンチモンとして１００ｐｐｍ以下にすることによりフィルムのくすみを低減したものが好ましい。

なお、本発明で用いるポリエステルは、溶融重合後これをチップ化し、加熱減圧下または窒素等不活性気流中に必要に応じてさらに固相重合を施してもよい。得られるポリエステルの固有粘度は０．４０ｄｌ/ｇ以上であることが好ましく、０．４０〜０．９０ｄｌ/ｇであることがさらに好ましい。

本発明で得られるポリエステルフィルムには、本発明の要旨を損なわない範囲で、耐候剤、耐光剤、帯電防止剤、潤滑剤、遮光剤、抗酸化剤、蛍光増白剤、マット化剤、熱安定剤、および染料、顔料などの着色剤などを配合してもよい。

本発明のポリエステルフィルムの一方の表層面（通常、当該面にプリズム・拡散・レンズ層等の光学機能層が設けられる：Ａ層表面）の粗さは、最大断面高さ（ＲｔＡ）は１５０〜３００であり、十点平均粗さ（ＲｚＡ）は２０〜４０である必要がある。ＲｔＡが３００を超えたり、ＲｚＡが４０を超えたりすると、レンズ層賦形時に金型が削れやすくなり、問題となる。またＲｔＡが１５０未満であったり、ＲｚＡが２０未満であったりすると、基材となるポリエステルフィルムのハンドリング性が悪くなり、キズ等の外観品質が損なわれる。

また、本発明のポリエステルフィルムのもう一方の表層面（Ｃ層表面）の最大断面高さ（ＲｔＣ）は２５０〜４５０であり、十点平均粗さ（ＲｚＣ）は３０〜６０である必要がある。ＲｔＣが４５０を超えたり、ＲｚＡが６０を超えたりすると、光の散乱が激しくなり、光学フィルムとしての光学特性が保てなくなる。またＲｔＣが２５０未満であったり、ＲｚＡが３０未満であったりすると、基材となるポリエステルフィルムのハンドリング性が悪くなり、キズ等外観品質が損なわれる。特に、Ｃ層側は基材上が何の処理を施されない場合があり、Ａ層側よりも高度な外観品質が求められる。

また、本発明のフィルム中に用いる粒子の粒径は、特に限定されるものではないが、通常０．５〜１０μｍの範囲である。平均粒子径が０．５μｍ未満では、所望の突起高さを得ることができず、干渉縞の発生を抑えることができないことがある。一方、平均粒子径が１０μｍを超える場合は、フィルム製膜工程において、フィルターの圧力上昇が大きくなり、生産性を悪化させることがある。また、フィルムの破断を起こしやすくなる傾向がある。この場合、フィルターの目を大きくすることも考えられるが、フィルム中の異物が増加し高品質な画像を得られにくくなる場合がある。

本発明のフィルムの総厚みは、フィルムとして製膜可能な範囲で有れば特に限定されるものではないが、通常４〜５００μｍ、好ましくは２５〜３５０μｍの範囲である。

次に本発明のフィルムの製造方法に関して具体的に説明するが、本発明の要旨を満足する限り、本発明は以下の例示に特に限定されるものではない。

まず、本発明で使用するポリエステルの製造方法の好ましい例について説明する。ここではポリエステルとしてポリエチレンテレフタレートを用いた例を示すが、使用するポリエステルにより製造条件は異なる。常法に従って、テレフタル酸とエチレングリコールからエステル化し、または、テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとをエステル交換反応させ、その生成物を重合槽に移送し、減圧しながら温度を上昇させ、最終的に真空下で２８０℃に加熱して重合反応を進め、ポリエステルを得る。

例えば上記のようにして得、公知の手法により乾燥したポリエステルチップを共押出法により、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温度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。

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７０〜１４５℃で２〜６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２〜６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。また、必要に応じて再縦延伸、再横延伸を付加することも可能である。さらに、前記の未延伸シートを面積倍率が１０〜４０倍になるように同時二軸延伸を行うことも可能である。

本発明のポリエステルフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲であれば、コーティング層やアンカーコート層を、プリズム・拡散・レンズ層等の光学機能層との密着性を高めるために設けることもできる。

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、実施例および比較例中「部」とあるのは「重量部」を示す。また、本発明で用いた測定法は次のとおりである。

（１）ポリエステルの極限粘度の測定
ポリエステル１ｇを精秤し、フェノール／テトラクロロエタン＝５０／５０（重量比）の混合溶媒１００ｍｌを加えて溶解させ、３０℃で測定した。

（２）平均粒径（μｍ）
島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置（ＳＡ−ＣＰ３型）を用いて測定した等価球形分布における積算体積分率５０％の粒径を平均粒径とした。

（３）フィルムの最大断面高さ（ｎｍ）、十点平均粗さ中心線平均粗さ（ｎｍ）
小坂研究所社製表面粗さ測定機 ＳＥ３５００型を用いて、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準じて測定した。

（４）加工特性
ポリエステルフィルムのＡ層側に円筒金型を用いてレンズ層を賦形し、賦形スタート時の輝度から、１％輝度が低下した時点の賦形長さを、後に示す比較例３の賦形長さと相対比較し、百分率で示す。
加工特性（％）＝輝度が１％低下するまでの賦形長さ÷比較例３における同賦形長さ×１００

（５）加工後のフィルム外観
レンズ層賦形後のフィルムを、蛍光灯反射下にて目視検査し、傷の発生状況を下記分類にて評価した。
◎：傷の発生が目視で観察されない
△：傷の発生が目視で観察される
×：傷の発生が全面にはっきりと観察される
上記判定基準中、△以上のものが実使用上問題なく使用できるレベルである。

実施例および比較例で用いた原料は以下のようにして準備した。
＜ポリエステル（a）の製造方法＞
テレフタル酸ジメチル１００重量部とエチレングリコール６０重量部とを出発原料とし、触媒として酢酸マグネシウム・四水塩０．０９重量部を反応器にとり、反応開始温度を１５０℃とし、メタノールの留去とともに徐々に反応温度を上昇させ、３時間後に２３０℃とした。４時間後、実質的にエステル交換反応を終了させた。この反応混合物にエチルアシッドフォスフェート０．０４部を添加した後、三酸化アンチモン０．０３部を加えて、４時間重縮合反応を行った。すなわち、温度を２３０℃から徐々に昇温し２８０℃とした。一方、圧力は常圧より徐々に減じ、最終的には０．３ｍｍＨｇとした。反応開始後、反応槽の攪拌動力の変化により、極限粘度０．６５に相当する時点で反応を停止し、窒素加圧下ポリマーを吐出させた。得られたポリエステル（a）の極限粘度は０．６５であった。

＜ポリエステル（b）の製造方法＞
ポリエステル（a）の製造方法において、エチルアシッドフォスフェート０．０４部を添加後、エチレングリコールに分散させた平均粒径３μmの不定形シリカ粒子を０．３部、三酸化アンチモン０．０３部を加えて、ポリエステル（a）の製造方法と同様の方法を用いてポリエステル（b）を得た。得られたポリエステル（b）は、極限粘度０．６３であった。

＜水性塗布剤の調整＞
水性塗布剤は下記Ｉ、II、III、IVの化合物を各々４７／２０／３０／３の重量比で混合した混合物である。
Ｉ：テレフタル酸／イソフタル酸／５−ソジウムスルホイソフタル酸／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を各々２８／２０／２／３５／１０／５のモル比で反応させたポリエステル水分散体。
II：メチルメタクリレート／エチルアクリレート／アクリロニトリル／Ｎ−メチロールメタアクリルアミドを各々４５／４５／５／５のモル比で重合された重合物水分散体（乳化剤：アニオン系界面活性剤）
III：メラミン系架橋剤（ヘキサメトキシメチルメラミン）
IV：平均粒径０．０６μｍの酸化ケイ素の水分散体

実施例１〜６、比較例１〜６：
前述のポリエステル（a）、（b）を原料として、３台のベント式二軸押出機に各々を供給し、それぞれ２８５℃で溶融し、Ａ層、Ｃ層を最外層とする、３種３層（Ａ／Ｂ／Ｃ）の層構成で共押出して口金から押出し静電印加密着法を用いて表面温度を４０℃に設定した冷却ロール上で冷却固化して未延伸シートを得た。次いで、ロール周速差を利用してフィルム温度８１℃で縦方向に３．２倍延伸した後、水性塗布剤を塗布した後テンターに導き、横方向に１２０℃で４．１倍延伸し、２３０℃で熱処理を行った後、横方向に９％弛緩し、厚さ２５０μｍの積層ポリエステルフィルムを得た。結果を表１、表２に示す。

比較例６のフィルムは、白濁したフィルムとなり、光学用として用いることができないフィルムとなった。

本発明のフィルムは、例えば、光学機能フィルム用として好適に利用することができる。

Claims (1)

1. ２層以上の積層構造のポリエステルフィルムであり、一方の表層面（Ａ層表面）ともう一方の表層面（Ｃ層表面）が下記式（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とする光学機能シート用ポリエステルフィルム。
   １５０≦ＲｔＡ≦３００ …（１）
   ２０≦ＲｚＡ≦４０ …（２）
   ２５０≦ＲｔＣ≦４５０ …（３）
   ３０≦ＲｚＣ≦６０ …（４）
   （上記式中、ＲｔＡはＡ層表面の最大断面高さ（ｎｍ）、ＲｚＡはＡ層表面の十点平均粗さ（ｎｍ）、ＲｔＣはＣ層表面の最大断面高さ（ｎｍ）、ＲｚＣはＣ層表面の十点平均粗さ（ｎｍ）をそれぞれ意味する）