JP2015096928A

JP2015096928A - 偏光板保護用ポリエステルフィルム

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Publication number: JP2015096928A
Application number: JP2013237483A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　智博; Tomohiro Suzuki; 智博鈴木; 博以西河; Hiromochi Nishikawa
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2013-11-16
Filing date: 2013-11-16
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2033-11-16
Also published as: JP6295617B2

Abstract

【課題】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ったり、光干渉色が発生したりすることのない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】ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレートより屈折率が０．０２以上高い樹脂組成物とを含有するフィルムであり、当該樹脂組成物の含有量が１０〜８０重量％であり、フィルム面内の複屈折率Δｎ（下記式（１）により定義される）が０．０６０以上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。
複屈折率Δｎ＝（ｎｘ−ｎｙ） …（１）
（上記式（１）において、ｎｘは、フィルムの面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向ｘにおける屈折率を表し、ｎｙは、フィルム面内方向において前記遅相軸方向ｘと直交する方向ｙにおける屈折率を表す）
【選択図】なし

Description

本発明は、バックライト光源として白色発光ダイオードを用いた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のでき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。

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。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、視認側の偏光板の更に外側に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１，２，３）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、視認側の偏光板の更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４，５）偏光板の厚さが厚くなるため好ましくない。

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

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、バックライト光源として白色発光ダイオードを用いた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ったり、光干渉色が発生したりすることのない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、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレートより屈折率が０．０２以上高い樹脂組成物とを含有するフィルムであり、当該樹脂組成物の含有量が１０〜８０重量％であり、フィルム面内の複屈折率Δｎ（下記式（１）により定義される）が０．０６０以上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。

複屈折率Δｎ＝（ｎｘ−ｎｙ） …（１）
（上記式（１）において、ｎｘは、フィルムの面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向ｘにおける屈折率を表し、ｎｙは、フィルム面内方向において前記遅相軸方向ｘと直交する方向ｙにおける屈折率を表す）

本発明によれば、偏光板保護用フィルムとして、安価で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。

上記のフィルムを構成するポリエチレンテレフタレートとは、ジカルボン酸としては、テレフタル酸を、ジオールとしては、エチレングリコールをそれぞれ例示することができる。

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良く、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０．００１〜３０．０ｗｔ％であり、好ましくは０．０１〜１０．０ｗｔ％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使用した偏光板において、フィルム面内の複屈折率Δｎが０．０６０以上であり、好ましくは０．１００以上、さらに好ましくは０．１２０以上、特に好ましくは０．１５０以上である。延伸後のフィルムのΔｎが０．０６０よりも小さい場合、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は、ポリエチレンテレフタレートより屈折率が０．０２以上高い樹脂組成物を１０〜８０重量％含有する。ポリエチレンテレフタレートより屈折率が０．０２以上高い樹脂組成物としては、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリメタクリル酸樹脂、ポリスチレン、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、フッ素ビニリデン、シリコン樹脂などが例示されるが、ポリエチレンテレフタレートとの相溶性などの面からポリエチレン−２，６−ナフタレートが好ましい。

当該樹脂組成物の含有量は、好ましくは１０〜５０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％である。当該樹脂組成物の含有量が少ないと、本発明のポリエステルフィルムを液晶ディスプレイに用いた際に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。一方、含有量が多いと、液晶ディスプレイにおいて良好な色彩が得られるが、コストが上がり好ましくない。

本発明のポリエステルフィルムの厚さは４〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは２３〜７５μｍ、さらに好ましくは３８〜５０μｍ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。フィルムの厚さが１００μｍより厚い場合にはモバイル用として偏光板が厚くなり好ましくない場合がある。

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、紫外線吸収剤などが挙げられる。

本発明においては、ポリエステルの溶融押出機を１台用いた単層フィルムとすることが出来、２台または３台以上用いて、いわゆる共押出法により少なくとも３層以上の積層フィルムとすることもできる。層の構成としては、Ａ原料のみを用いたＡ構成、Ａ原料とＢ原料を用いたＡ／Ｂ／Ａ構成、さらにＣ原料を用いたＡ／Ｂ／Ｃ構成またはそれ以外の３層以上の構成のフィルムとすることができる。

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８０〜１５０℃で１．１〜６倍に延伸し、縦１軸延伸フィルムとした後、横方向に８０〜１６０℃で１．１〜６倍延伸を行ない、１５０〜２４０℃で１〜６００秒間熱処理を行なうことが好ましい。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、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）屈折率の測定
株式会社島津製作所製、精密屈折計ＫＰＲ−２０００を用いて各々の樹脂の屈折率の測定を行なった。

（２）フィルム面内の複屈折率Δｎの定義
複屈折率Δｎは以下の式で定義される。
複屈折率Δｎ＝（ｎｘ−ｎｙ） …（１）
（上記式（１）において、ｎｘは、フィルムの面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向ｘにおける屈折率を表し、ｎｙは、フィルムの面内方向において前記遅相軸方向ｘと直交する方向ｙにおける屈折率を表す）

（３）ｎｘ、ｎｙの測定
株式会社アタゴ社製のアッベ式屈折計を用い、フィルム面内方向の屈折率が最大になる遅相軸方向ｘにおける屈折率ｎｘと、遅相軸方向ｘと直交する方向ｙにおける屈折率ｎｙを測定し、上記の式（１）より複屈折率Δｎを算出した。尚、測定はナトリウムＤ線を用い、２３℃で行った。

（４）視認性の検査
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム（（株）クラレ製、重合度２４００）を用いて、第１浴（ヨウ素、ＫＩ水溶液−３０℃）で３倍延伸後、第２浴（ホウ酸、ＫＩ水溶液−５５℃）中でトータル延伸倍率を６倍まで延伸して偏光子を得た。その後、ＰＶＡ系接着剤を用いて、両面に厚さ４０μｍのＴＡＣフィルムを貼り合わせ、片側ＴＡＣフィルムの上に粘着剤を介してポリエステルフィルムを偏光板の吸収軸との成す角が４５°となる様に貼り付け偏光板を作製した。当該偏光板をポリエステルフィルムが視認側の外側になるように、蛍光体方式の白色発光ダイオードをバックライト光源に用いた液晶パネルに実装し、視認性を確認した。
◎：光干渉色がなく、良好である
○：光干渉色が少しあるが、問題ない
×：光干渉色が強く、偏光板として使用できない

（５）生産性、取扱い性
◎：フィルムの生産性も良好で、加工時の取り扱い性も良好である
○：フィルムの生産性、加工時の取り扱い性ともに問題ない
×：フィルムの生産性、加工時の取り扱い性のいずれか、または両方が悪く、生産または加工には適さない

（６）総合判定
視認性、生産性、取扱い性を総合的に評価し、偏光板用フィルムとして最も優れているものを◎、優れているものを○、許容できるものを△、不十分なものを×とした。△以上を合格とする。
◎：光干渉色がなく、加工適正も良好で偏光板として問題ない
○：光干渉色、加工適正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、加工適正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、加工適正のいずれかが劣り、偏光板としては使用できない

以下の実施例および比較例で使用した原料は、以下のようにして準備した。
（ポリエステルＡの製造方法）
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。得られたポリエチレンテレフタレートの屈折率は１．５８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３．２μｍの非晶質シリカを６０００ｐｐｍ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）
ポリエステルＡの製造方法においてジカルボン酸原料を変更することでポリエチレン−２，６−ナフタレートであるポリエステルＣを得た。得られたポリエチレン−２，６−ナフタレートの屈折率は１．６４であった。

実施例１：
上記ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ８５％、５％、１０％の割合で混合した原料を溶融押出機により溶融押出して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２．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．３倍延伸、１８０℃で１０秒間の熱処理を行い、製膜機にてロールを巻き取り、厚さ５０μｍのポリエステルフィルムを得た。評価結果を下記表１に示す。

実施例２：
実施例１において、９０℃にて縦方向に１．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．２倍延伸してフィルムを得る以外は実施例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、ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ７５％、５％、２０％の割合で混合した原料を用いる以外は実施例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３において、９０℃にて縦方向に１．８倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．３倍延伸してフィルムを得る以外は実施例３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３において、９０℃にて縦方向に１．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．２倍延伸してフィルムを得る以外は実施例３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３において、フィルムの厚さを７５μｍとする以外は実施例３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、ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ４５％、５％、５０％の割合で混合した原料を用いて、１２０℃にて縦方向に２．８倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．３倍延伸、１５０℃で１０秒間の熱処理を行い、フィルムを得る以外は実施例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７において、１２０℃にて縦方向に２．０倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．４倍延伸してフィルムを得る以外は実施例７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７において、１２０℃にて縦方向に１．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．２倍延伸してフィルムを得る以外は実施例７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１０：
実施例１において、ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ１５％、５％、８０％の割合で混合した原料を用いて、１３０℃にて縦方向に２．８倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に５．２倍延伸、１５０℃で１０秒間の熱処理を行い、フィルムを得る以外は実施例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１１：
実施例１０において、１３０℃にて縦方向に２．０倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に５．４倍延伸してフィルムを得る以外は実施例１０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１２：
実施例１０において、１３０℃にて縦方向に１．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に５．３倍延伸してフィルムを得る以外は実施例１０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１３：
実施例１０において、１３０℃にて縦方向に１．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に６．０倍延伸してフィルムを得る以外は実施例１０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１４：
実施例１０において、フィルムの厚さを２３μｍとする以外は実施例１０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、ポリエステルＡ、Ｂをそれぞれ９５％、５％の割合で混合した原料を用いて、９０℃にて縦方向に１．１倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．０倍延伸してフィルムを得る以外は実施例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、ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ５％、５％、９０％の割合で混合した原料を用いて、１３０℃にて縦方向に２．５倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に５．２倍延伸、１５０℃で１０秒間の熱処理を行いフィルムを得る以外は実施例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、ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ７５％、５％、２０％の割合で混合した原料を用いて、９０℃にて縦方向に３．０倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１２０℃で横方向に５．２倍延伸してフィルムを得る以外は実施例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４：
実施例１において、ポリエステルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ１５％、５％、８０％の割合で混合した原料を用いて、１３０℃にて縦方向に３．０倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て１３０℃で横方向に４．５倍延伸、１５０℃で１０秒間の熱処理を行い、フィルムを得る以外は実施例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、偏光板保護用フィルムとして好適に利用することができる。

Claims

ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレートより屈折率が０．０２以上高い樹脂組成物とを含有するフィルムであり、当該樹脂組成物の含有量が１０〜８０重量％であり、フィルム面内の複屈折率Δｎ（下記式（１）により定義される）が０．０６０以上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。
複屈折率Δｎ＝（ｎｘ−ｎｙ） …（１）
（上記式（１）において、ｎｘは、フィルムの面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向ｘにおける屈折率を表し、ｎｙは、フィルム面内方向において前記遅相軸方向ｘと直交する方向ｙにおける屈折率を表す）
樹脂組成物がポリエチレン−２，６−ナフタレートである請求項１に記載の偏光板保護用ポリエステルフィルム。