JP2015042446A - 積層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、製膜中および製膜後のブリードアウトを低減することができる偏光板保護用として好適な積層ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 少なくとも三層からなる積層ポリエステルフィルムであって、内層に少なくとも２種の紫外線吸収剤を含有し、最も含有量の多い紫外線吸収剤とその他の紫外線吸収剤との含有比が１．１：１〜１０：１の範囲であり、かつフィルム中の紫外線吸収剤の含有量が０．５〜３．０重量％であり、フィルムの光線透過率が３８０ｎｍにおいて１０％以下でかつ４００ｎｍにおいて８０％以上であることを特徴とする積層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積層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ている。

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、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。しかしながら、紫外線吸収能を上げるため１種の紫外線吸収剤を多量に配合すると紫外線吸収剤のブリードアウトにより、ポリエステルフィルムの生産性に問題が生じたり、加工性を低下させたりすることがあり好ましくない。

特開平６−５１１１７公報 特開２００４−２０２８９９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十分に低減することができ、ブリードアウトの発生しない二軸延伸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、特定の偏光板保護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、少なくとも三層からなる積層ポリエステルフィルムであって、内層に少なくとも２種の紫外線吸収剤を含有し、最も含有量の多い紫外線吸収剤とその他の紫外線吸収剤との含有比が１．１：１〜１０：１の範囲であり、かつフィルム中の紫外線吸収剤の含有量が０．５〜３．０重量％であり、フィルムの光線透過率が３８０ｎｍにおいて１０％以下でかつ４００ｎｍにおいて８０％以上であることを特徴とする積層ポリエステルフィルムに存する。

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。

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ことが好ましい。

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。

本発明におけるポリエステルフィルムの総厚みは、特に制限はないが、偏光板保護フィルムとして用いる場合は、１０〜５０μｍの範囲が好ましい。また外層の厚みは３μｍ以上が好ましい。最外層の厚みが３μｍ未満の場合、ブリードアウトが起こりやすくなる傾向がある。

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が、透明性およびポリエステルに含有させることができるとの観点から、本発明においては、有機系紫外線吸収剤を用いることが好ましい。

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を２種類以上併用して用いることができる。

これらの中でも、ベンゾオキサジン系化合物およびベンゾトリアゾール系化合物は、ポリエステルフィルムとの相溶性が良く、極大吸収が３６０ｎｍ以下でかつ配合量が比較的少ない量で３８０ｎｍの光線透過率を低減させることができるので好ましい。

ベンゾオキサジン系化合物の例としては、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］が挙げられ、ベンゾトリアゾール系化合物の例としては２，２’−メチレンビス[６−（ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール]が挙げられる。

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。

紫外線吸収剤の含有量は、ポリエステルフィルム全体に対し、０．５〜３．０重量％であり、好ましくは０．７〜２．６重量％である。紫外線吸収剤の含有量が多いとブリードアウトが起こりやすくなり、含有量が少ないと十分な紫外線吸収能が得られない。

本発明のフィルムの内層には、少なくとも２種の紫外線吸収剤を含有し、最も含有量の多い紫外線吸収剤とその他の紫外線吸収剤の含有比は好ましくは１．１：１〜１０：１、より好ましくは１．１：１〜８：１である。１０：１よりも最も含有量の多い紫外線外線吸収剤の比が大きい場合、１種の紫外線吸収剤の濃度が高くなりブリードアウトが発生しやすくな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３８０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下、好ましくは７％以下である。波長３８０ｎｍにおける光線透過率が１０％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４００ｎｍにおける光線透過率が８０％以上、好ましくは８２％以上である。波長４００ｎｍにおける光線透過率が８０．０％より小さくなると、色目が悪化するため好ましくない。

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。

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。

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）積層ポリエステル層の厚みの測定方法
フィルム小片をエポキシ樹脂にて固定成形した後、ミクロトームで切断し、フィルムの断面を透過型電子顕微鏡写真にて観察した。その断面のうちフィルム表面とほぼ平行に２本、明暗によって界面が観察される。その２本の界面とフィルム表面までの距離を１０枚の写真から測定し、平均値を積層厚さとした。

（２）紫外線吸収剤のブリードアウトの評価方法
得られたポリエステルフィルムと紫外線吸収剤を含有しないポリエステルフィルム（三菱樹脂社 Ｔ１００ 厚み２５μｍ）をギアーオーブン（エスペック社製 ＧＨＰＳ−２２２）で１５０℃３０分間加熱後、顕微鏡（キーエンス社製 ＶＨ−Ｚ２５０Ｒ）にて３００倍で観察した。以下の基準で得られたポリエステルフィルムについて評価した。
○：紫外線吸収剤を含有しないポリエステルフィルムと差異がない
×：紫外線吸収剤を含有しないポリエステルフィルムと比較して析出物の量が多く、また大きさが大きい。
紫外線吸収剤を含有しないポリエステルフィルムと得られたポリエステルフィルムの間での大きな差異は紫外線吸収剤の有無であるため、観察された違いは紫外線吸収剤に起因すると考えられる。

（３）光線透過率の測定
分光光度計（株式会社日立ハイテクフィールディング製Ｕ−３３１０）により、スキャン速度を３００ｎｍ／ｍｉｎ、サンプリングピッチを１ｎｍ、波長３００〜７００ｎｍ領域で連続的に光線透過率を測定し、３８０ｎｍおよび４００ｎｍ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Ａ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。

（ポリエスエル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’−メチレンビス[６−（ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔe ｒｔ−オクチルフェノール]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。

（ポリエステルフィルムの製造）
上記ポリエステル（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）をそれぞれ７６．３％、１５．５％、８．２％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３．２倍延伸した。その後以下に示した塗布剤をＸ層側に塗布した後テンターに導き、さらにテンター内で予熱工程を経て９０℃で横方向に４．０倍延伸、２１５℃で１０秒間の熱処理を行い、厚さ２５μｍのポリエステルフィルムを得た。このフィルムの厚み構成は４μｍ／１７μｍ／４μｍであった。塗布層の厚みは０．０８μｍであった。

（塗布剤の組成：重量比）
ａ/ｂ/ｃ/ｄ＝４７/２０/３０/３
ここで、ａは、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/ジエチレングリコール/トリエチレングリコール＝３１/１６/３/２２/２１（モル比）のポリエステル分散体；ｂは、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリルニトリル/Ｎ−メチロールメタアクリルアミド＝４５/４５/５/５（モル比）の乳化重合体（乳化剤：アニオン系界面活性剤）；ｃは、ヘキサメトキシメチルメラミン（メラミン系架橋剤）；ｄは、粒子径０．０６μｍの酸化ケイ素の水分散体（無機粒子）である。

実施例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）、（Ｄ）をそれぞれ７７．７％、１９．９％、２．４％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。

実施例３：
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）、（Ｄ）をそれぞれ６０．８％、２０．２％、１９．０％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。

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）、（Ｄ）をそれぞれ８９．２％、９．７％、１．１％の割合で混合した原料を使用し、フィルムの厚み構成を５μｍ／４０μｍ／５μｍとした以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例５：
実施例４において、Ｂ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）をそれぞれ９２．４％、６．７％、０．９％の割合で混合した原料を使用した以外は実施例４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、Ｂ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）をそれぞれ７７．９％、２０．５％、１．６％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７８．５％、２１．５％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。

比較例３：
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）、（Ｄ）をそれぞれ５４．２％、２５．０％、２０．８％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４：
実施例４において、Ｂ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）をそれぞれ９４．９％、４．５％、０．６％の割合で混合した原料を使用した以外は実施例４と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

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. 少なくとも三層からなる積層ポリエステルフィルムであって、内層に少なくとも２種の紫外線吸収剤を含有し、最も含有量の多い紫外線吸収剤とその他の紫外線吸収剤との含有比が１．１：１〜１０：１の範囲であり、かつフィルム中の紫外線吸収剤の含有量が０．５〜３．０重量％であり、フィルムの光線透過率が３８０ｎｍにおいて１０％以下でかつ４００ｎｍにおいて８０％以上であることを特徴とする積層ポリエステルフィルム。