JP2014044342A - ポリエテルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶ディスプレイの視認側の偏光板の外側に設けることにより、偏光作用のある光学部材を通して表示画像を見ても、角度により表示画像が暗くなることがなく、かつ偏光板上に積層する機能層との特性差が小さく加工性に優れた偏光板用ポリエステルフィルムを歩留まり良く提供する。
【解決手段】 フィルム内における配向角の変動が６度／５００ｍｍ以上であり、フィルムのヘーズが５．０％以下であり、３８０ｎｍにおける光線透過率が２０％以下であることを特徴とするポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶ディスプレイの視認側の偏光板の外側に設けることにより、偏光作用のある光学部材を通して液晶ディスプレイを見た場合にも、偏光軸の方向に起因する表示画像の視認性の低下や、光干渉色の発生を低減することができ、偏光板用として好適なポリエステルフィルムに関するものである。

近年、テレビ、パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の表示装置として幅広く使用されてい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るものが多い。

液晶ディスプレイにおいては、視認側の偏光板から出射する表示光は直線偏光であり、例えばサングラスのような偏光作用のある光学部材を通して表示画像を見た場合、表示光の偏光軸と光学部材の吸収軸の角度が適切でない場合には、表示画像が暗くなったり、見えなくなったりする。

上記の問題を解決するために視認側の偏光板のさらに外側にλ／４位相差フィルムを設けることにより、直線偏光を円偏光に変調させる方法が知られているが（特許文献１〜３）、位相差フィルムを使用することはコスト面から好ましくない。

また、視認側の偏光板のさらに外側にリターデーションの大きい位相差板を設ける方法が知られているが（特許文献４および５）、偏光板の厚さが厚くなるため好ましくない。

さらに、偏光板保護フィルムに主配向軸とフィルム長手方向に対する傾きが３０〜６０度に指定されたポリエステルフィルムを使用する方法が知られているが（特許文献６）、下記の点で好ましくない。すなわち、主配向軸が９０度を超えた時は、その捕角を主配向軸のフィルム長手方向に対する角度とした場合、主配向軸とフィルム長手方向の取り得る角度の範囲は、０〜９０度となる。通常の２軸延伸フィルムではボーイング現象と呼ばれる、高分子鎖の配向方向が幅方向で変化する歪みが発生する為、製造されたフィルムの幅方向に主配向軸とフィルム長手方向の角度が徐々に変化する現象が見られる。このとき、フィルムの幅方向中央位置は、歪みがないため、常に、０度、もしくは９０度となり、この値を基点として、角度が変化する。従って、通常の2軸延伸フィルムにおいては、製品幅方向の中央付近で０〜３０度もしくは９０〜６０度となる場所が必ず存在するが、この場所がフィルム全幅に占める割合が大きくなれば、本用途向けに製品として使用できる場所が少なくなり、歩留まりの大幅な悪化を招く。

これに対し、フィルムの中央部が０度もしくは９０度とならないように、いわゆる斜め延伸を行ってフィルムを製造する方法が知られているが（特許文献７）この場合、延伸設備が特異化、また巨大化し、制御も複雑となることから、製造コストが増大してしまう問題がある。

特開２０００−１３７１１６号公報 特開２００２−２２９４４号公報 特開２００８−８３３０７号公報 特開平６−２５８６３４号公報 特開２００４−１７０８７５号公報 特開２０１１−２３２６６０号公報 特開２０１２−１０３６５１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、液晶ディスプレイの視認側の偏光板の外側に設けることにより、偏光作用のある光学部材を通して表示画像を見ても、角度により表示画像が暗くなることがなく、かつ偏光板上に積層する機能層との特性差が小さく加工性に優れた偏光板用ポリエステルフィルムを歩留まり良く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、特定の偏光板用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、フィルム内における配向角の変動が６度／５００ｍｍ以上であり、フィルムのヘーズが５．０％以下であることを特徴とするポリエステルフィルムに存する。

本発明によれば、偏光板用フィルムとして、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。

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。

本発明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。

本発明におけるポリエステルフィルムは、フィルム内における配向角の変動が６度／５００ｍｍ以上であることが必要である。配向角の変動が６度／５００ｍｍを下回る場合には、本用途向けに製品として使用できる場所が少なくなり、歩留まりの大幅な悪化を招く。

本発明のポリエステルフィルムにおいて、波長３８０ｎｍにおける光線透過率が２０．０％以下であることが必要である。好ましくは、１０．０％以下であり、さらに好ましくは、５．０％以下である。波長３８０ｎｍにおける光線透過率が２０．０％より大きくなると、ポリエステルフィルム以外の部材に紫外線吸収性能がない場合に、液晶の劣化が促進され、使用上問題となる。
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。

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を使用した偏光板において、光干渉色の発生を防ぐために、ポリエステルフィルムにおけるフィルムの面内リターデーションが２０００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５００ｎｍ以下である。フィルムの面内リターデーションが２０００ｎｍより大きい場合には、光の干渉色が強くなり、液晶ディスプレイにおいて、画像本来の色彩が得られない。

本発明のポリエステルフィルムを使用した偏光板において、透明度の低下を防ぐために、ポリエステルフィルムにおけるフィルムのヘーズが５．０％以下である必要があり、好ましくは２．０％以下であり、特に好ましくは１．０％以下である。フィルムのヘーズが５．０％より大きい場合には、偏光板の透明度が低下し、視認性が低下してしまう。

本発明のポリエステルフィルムを１２０℃で５分間熱処理した際のフィルム幅方向の熱収縮率は０．４％以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．２％以下であり、最も好ましくは０．０％以下である。かかる熱収縮率が０．４％を超える場合は、高温下で面方向においてマイナス方向に寸法変化が大きくなりすぎるため、例えば偏光板と接着した場合に、偏光板上に積層するガスバリア層、電極層などとの熱収縮率の差が生じ、高温加工時に機能層に欠陥が生じるなどして加工性が低下してしまう。

本発明のポリエステルフィルムの厚さは４〜５０μｍであることが好ましく、さらに好ましくは４〜３８μｍである。特に好ましくは４〜２５μｍである。フィルムの厚さが４μｍより薄いとフィルムの製膜が困難であるとともにフィルムの取り扱いが難しい場合がある。フィルムの厚さが５０μｍより厚い場合には、モバイル用として用いられた場合、偏光板が厚くなることになる。

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３〜２０％弛緩する方法が好ましい。

偏光板として、偏光板保護フィルムと密着させるため、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）主配向軸、およびフィルム内における配向角の変動の測定
ポリエステルフィルムの幅方向に対して、中心となる位置より、両端に向かって、５００ｍｍ毎の位置と、最両端よりサンプルを切り出し、それぞれ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。また、最両端の位置を含む配向角の変動を算出する際、サンプル位置間が５００ｍｍに満たない場合は、比例計算にて５００ｍｍ毎の配向角の変動を算出する。このようにして幅方向の５００ｍｍ毎の配向角の変動を求め、平均値をそれぞれフィルムの幅方向の配向角変動とした。

（２）面内リターデーションの測定
大塚電子株式会社製、セルギャップ検査装置ＲＥＴＳ−１１００Ａを用い、フィルム幅方向に対して中心となる位置の面内リターデーションを測定した。フィルムの面内リターデーションの測定には光干渉法を用い、アパーチャ径５ｍｍとし２３℃で行った。

（３）加熱収縮率の測定
フィルムの両端の幅方向について１５ｍｍ幅×１５０ｍｍ長の短冊状にサンプルを切り出し（サンプル長方向がフィルムの幅方向となる）、無張力状態で１2０℃雰囲気中５分間、熱処理しその前後のサンプルの長さを測定することにより次式にてフィルムの幅方向の熱収縮率（％）を計算した。
加熱収縮率（％）＝[（ａ−ｂ）／ａ]×１００
上記式中、ａは熱処理前のサンプル長、ｂは熱処理後のサンプル長である。

（４）ヘーズの測定
ＪＩＳ−Ｋ−７１３６に準じ、日本電色工業社製積分球式濁度計ＮＤＨ−２０Ｄにより、フィルムヘーズを測定した。

（５）視認性（光線透過低下率）評価
得られたポリエステルフィルムの端部からフィルム幅方向に、フィルム幅に対して１０、２０、３０、４０、５０％の位置に相当する箇所（５０％位置が幅方向に対して中央の位置、１０％位置が幅方向端部の位置となる）よりそれぞれＡ４サイズのサンプルを切り出し、ポリエステルフィルムのＭＤが、偏光フィルムの配向軸と平行となるように、粘着剤を介して密着させ偏光板１とし、密着させたポリエステルフィルム側に配向軸がポリエステルフィルムのＭＤと直交するように評価用の偏光板２を重ね合わせ、偏光板１側が入射光側となるように、全光線透過率Ｔを測定した。なお、測定装置は、日本電色工業社製積分球式濁度計ＮＤＨ−２０Ｄを用いた。これとは別に、偏光板１のみで測定した全光線透過率をＴ_０とし、光線透過の低下率を次式により計算した。
光線透過低下率（％）＝［（Ｔ_０−Ｔ）／Ｔ_０］×１００

（６）用途適用性評価
前項（５）と同様にして得られた光線透過低下率の値が８０％以下となる箇所の、フィルム全幅に対する割合に応じて、適用性を評価した。なお、全幅方向の光線透過低下率の値は、フィルムの中央位置（５０％位置）を中心に左右対称であるとし、フィルム全幅に対する割合を求めた。
Ａ：光線透過低下率が８０％以下となるフィルムが全幅に対して、６５％以上得られ、本用途に用いることができるフィルムを、収率良く採取することができる
Ｂ：光線透過低下率が８０％以下となるフィルムが全幅に対して、５０〜６５％得られ、本用途に用いることができるフィルムの収率は許容範囲である
Ｃ：光線透過低下率が８０％以下となるフィルムが全幅に対して、５０％以下であり、本用途に用いることができるフィルムの収率が許容範囲外である

（７）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の波長での光線透過率を検出した。

以下の実施例・比較例で使用したポリエステル原料の製造方法は次のとおりである。
（ポリエステルａの製造方法）
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２．７μｍの非晶質シリカを３０００ｐｐｍ添加し、ポリエステルｂを作成した。

（ポリエステルｃの製造方法）
上記ポリエステルａを製造する際、平均粒径３．２μｍの非晶質シリカを６０００ｐｐｍ添加し、ポリエステルｃを作成した。
（ポリエステルｄ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ｄを作成した。

実施例１：
上記ポリエステルａおよびｂをそれぞれ６８％、３２％の割合で混合した原料をＡ層用の原料とし、ポリエステルａおよびｄを８５％、１５％の割合で混合した原料をＢ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。
次いで、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３．５倍延伸した後、さらにテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に４．１倍延伸、２３０℃で１０秒間の熱処理を行い、その後幅方向に４．３％の弛緩処理を行い、厚さ２５μｍのポリエステルフィルムを得た。評価結果を下記表４に示す。

実施例２〜８および比較例１〜４：
下記表１〜３に示す条件を変更する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。評価結果を下記表４〜６に示す。なお、比較例３においては、偏光板として実装した際に、ヘーズが高く、ディスプレイとしての輝度が低いため、本用途には不適格であった。

実施例９：
実施例２において、ポリエステルフィルムの層厚みを、５５μmとした以外は、実施例２と同様にしてポリエステルフィルムを得た。評価結果を下記表５に示す。なお、実施例９においては、偏光板として実装した際に、厚みが厚いため、モバイル用として意匠性に劣るものであった。

実施例１０：
実施例２において、ポリエステルフィルムの層厚みを、３μmとした以外は、実施例２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５に示す。なお、実施例１０においては、偏光フィルムにポリエステルフィルムを貼り合わせる際にしわが発生し、偏光板としての品質は劣るものであった。

実施例１１：
表１に示す条件を変更する以外は実施例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５に示す。なお、実施例１１においては、偏光フィルムにポリエステルフィルムを貼り合わせる際にカールが発生し、偏光板としての品質は劣るものであった。

本発明のフィルムは、例えば、液晶ディスプレイの視認側の偏光板の外側に設けるフィルムとして好適に利用することができる。

Claims (3)

1. フィルム内における配向角の変動が６度／５００ｍｍ以上であり、フィルムのヘーズが５．０％以下であり、３８０ｎｍにおける光線透過率が２０％以下であることを特徴とするポリエステルフィルム。
2. フィルムの厚みが４〜５０μmである請求項１に記載のポリエステルフィルム。
3. １２０℃で５分間のフィルム幅方向の加熱収縮率が０．４％以下である請求項１または２に記載のポリエステルフィルム。