JP5664182B2

JP5664182B2 - 液晶離型用ポリエステルフィルムおよびその製造方法

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Publication number: JP5664182B2
Application number: JP2010268015A
Authority: JP
Inventors: 智昭小西; 陽介滝澤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: JP2012116955A

Description

本発明は、近年著しい成長が見られる液晶ディスプレイ（以下、「LCD」と略記する場合がある）に用いられる、加工適性、光学特性に優れるポリエステルフィルムであり、特に液晶離型用フィルムに関するものである。

ポリエステルフィルムは、各種離型フィルムの基材フィルムとして用いられている。このような離型フィルムおいて、ポリエステルフィルムに離型性、滑り性や耐熱性を付与するため、ポリエステルフィルムにポリジメチルシロキサンを含む層を設けることが提案されている（特許文献１、２）。

また、ポリエステルフィルムにポリジメチルシロキサンを含む層を設ける方法として、フィルム製造工程で予熱ロール、延伸ロール、搬送ロールなどの一部にポリジメチルシロキサンを含有するロールを用い、当該ロールとフィルムとの接触時間を制御することで、フィルム表面にポリジメチルシロキサンを転写させる方法が知られている（特許文献３）。

特開平5−131537号公報国際公開第03／099556号パンフレット特開2007-253436号公報

離型フィルムは、セラミックコンデンサ生産時に使用されるグリーンシートの離型用途や、液晶層を有する部材の生産時に使用される液晶離型用途などに供せられる。中でも、液晶離型用途では、離型後の液晶性分子の配向の乱れを最小限にすることが要求される。ここで、液晶層を有する部材は以下の手順で製造されることが多い。

まず、離型フィルム上に、液晶性分子を有する塗液を塗布し、液晶層を設ける。液晶層を熱または光によって硬化させる（なお、当該硬化中に、離型フィルムの配向の影響を受けて、液晶性分子が液晶層内において配向する）。硬化後、液晶層の上に支持体となるフィルムを（接着層を介在させるなどして）積層させる。積層後、離型フィルムを液晶層から剥離させ、支持体フィルムと液晶層からなる部材を得る。支持体フィルムには、位相差フィルムや偏光フィルムなどが用いられることが多い。

このように、支持体フィルムと液晶層からなる部材を得るために用いられる離型フィルムが液晶離型用フィルムである。

しかしながら、特許文献１〜３に記載された技術によって得られる離型フィルムを液晶離型用フィルムとして用いると、極めて大きな液晶の配向の乱れが生じ、高精度な液晶層を得られない。

そこで、本発明の目的は、離型後の液晶性分子の配向の乱れが極めて小さい、液晶離型用ポリエステルフィルムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、少なくとも一方の表面にポリジメチルシロキサンを有する二軸配向ポリエステルフィルムであって、飛行時間型２次イオン質量分析により測定される、ポリエステル基本骨格に由来するフラグメントのピーク強度（Ｋ）に対する、ポリジメチルシロキサンに由来するフラグメントのピーク強度（Ｐ）の比（Ｐ／Ｋ）が０．０１〜０．０２５である液晶離型用ポリエステルフィルムであることを特徴とする。

離型後の液晶性分子の配向の乱れが極めて小さい、液晶離型用ポリエステルフィルムを提供できる。

本発明の液晶離型用フィルムは、支持体フィルムと液晶性分子を含有する液晶層からなる部材を得るために用いられる。特に、離型フィルムの少なくとも片側に液晶性分子を含有する液晶層が設けられ、当該液晶層の上に支持体となるフィルムが積層された後、離型フィルムを液晶層から剥離させ、支持体フィルムと液晶層からなる部材を得るような態様にて用いられることが好ましい。なお、支持体フィルムと液晶層からなる部材は、光学部材として液晶ディスプレイに用いられることが多い。そのため、支持体フィルムには、偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルムであることが好ましい。

かかる用途に供せられる本発明のフィルムは、少なくとも一方の表面にポリジメチルシロキサンを有する二軸配向ポリエステルフィルムであって、飛行時間型２次イオン質量分析により測定される、ポリエステル基本骨格に由来するフラグメントのピーク強度（Ｋ）に対する、ポリジメチルシロキサンに由来するフラグメントのピーク強度（Ｐ）の比（Ｐ／Ｋ）［−］が０．０１〜０．０２５である。

本発明における二軸配向ポリエステルフィルムとは、分子配向により高強度フィルムとなるポリエステルであれば特に限定しないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリチレン−２、６−ナフタレートを含んでいることが好ましい。エチレンテレフタレート以外のポリエステル共重合体成分としては、例えば、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどのジオール成分、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イスフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸などのジカルボン成分、トリメリット酸、ピロメリット酸などの多官能ジカルボン酸成分、ｐ−オキシエントキシ安息香酸などが使用できる。

また、本発明のポリエステルフィルムは、少なくとも一方の表面にポリジメチルシロキサンを有し、かつ飛行時間型２次イオン質量分析により測定される、ポリエステル基本骨格に由来するフラグメントのピーク強度（Ｋ）に対する、ポリジメチルシロキサンに由来するフラグメントのピーク強度（Ｐ）の比（Ｐ／Ｋ）が０．０１〜０．０２５であることが必要である。

ここで、Ｐ／Ｋ値は、以下の手順にて求められる数値である。
フィルムの表面のポリジメチルシロキサンピーク強度を、飛行時間型2次イオン質量分析（TOF−SIMS）を用いて測定する。具体的には、ポリエステル基本骨格を表すフラグメントのピーク（例えば、ポリエチレンテレフタレートであれば¹⁰⁴C₇H₄O⁺、ポリエチレン−２、６−ナフタレートであれば¹⁵⁴C₁₁H₆O⁺）のピーク強度（K）とポリジメチルシロキサンの存在を示すフラグメント¹⁴⁷Si₂O(CH₃)₅ ⁺のピーク強度（P）の比（P/K）を求める。測定は10回行い、平均値を当該フィルムのＰ／Ｋ値とする。なお、本発明では、少なくとも一方の表面におけるＰ／Ｋ値が０．０１〜０．０２５であれば良い。

ポリジメチルシロキサンに由来するフラグメントのピーク強度（Ｐ）の比（Ｐ／Ｋ）が０．０２５を超えると、ポリエステルフィルム表面に液晶性分子を塗布し、液晶層を製造する工程で、液晶性分子の配向が不均一になる。そのため、液晶層上下に偏光板を偏光軸が互いに垂直になるように（いわゆるクロスニコルの状態で）貼合せて、裏側から白色光を透過させると、明暗のムラが発生する。具体的には、長さ１〜３mm×幅２〜５mm程度の大きさの楕円形状の明部が多数観察される（液晶性分子の配向に乱れがなければ、白色光はほとんど透過しないので、明部が観察されることはない）。

一方、ピーク強度の比（P／K）が０．０１よりも小さくなると、液晶層からポリステルフィルムを剥がす工程において、液晶層がポリエステルに付着（残存）しやすく、液晶性分子の配向状態が著しく乱れる原因となる。

ポリジメチルシロキサンのピーク強度の比（P／K）は、好ましくは、０．０１２〜０．０２０である。

次に本発明のポリステルフィルムの好ましい製造方法について説明する。

先に述べたポリエステル原料から、粒子含有ペレットや粒子などを実質的に含有しないペレットを作成し、これらを適宜乾燥した後、公知の溶融押出機に供給し、ポリマーフィルターにより濾過する。

続いてスリット状のスリットダイからシート状に押出し、キャスティングロール上で冷却固化せしめて未延伸（未配向）フィルムを作る。この場合、背圧の安定化および厚み変動の抑制の観点からポリマー流路にスタティックミキサー、ギヤポンプを設置する方法が有効である。

かかる未配向ポリエステルフィルムをフィルム長手方向および幅方向の二軸に延伸することにより、二軸配向ポリエステルフィルムを得ることができる。本発明において、延伸方法は、逐次二軸延伸であっても同時二軸延伸であってもよい。逐次延伸においては、最初の長手方向の延伸温度は、例えば７０〜１３０℃であり、好ましくは７５〜１２０℃、さらに好ましくは８０〜１１０℃である。延伸温度が７０℃よりも低いとフィルムが破断しやすく、延伸温度が１３０℃よりも高いと高分子が配向されず、幅方向に延伸する際に、破断しやすくなる。また、延伸倍率は、２．５〜５．０倍、好ましくは、２．７〜３．５倍である。延伸倍率が２．５倍よりも小さいと、離型用として必要な強度が得られにくい場合がある。一方、倍率が５．０倍よりも大きくなると、ポリエスステルの配向が強く、幅方向に延伸する際に、破断しやすくなる。

また、ポリエステルフィルム表面にポリジメチルシロキサンを付与するためには、フィルム表面にポリジメチルシロキサンを塗布する方法や、フィルムを構成する原料にポリジメチルシロキサンを練り込む方法など考えられるが、ポリジメチルシロキサンを含むロール（例えば、ポリジメチルシロキサンを含むシリコーンロール）を用いて、該ロールに含まれるポリジメチルシロキサンをポリエステルフィルム表面に転写する方法が、Ｐ／Ｋ値を効率的に上記数値範囲内にすることができるという点で、好ましい。

また、該ロールは、上記したフィルム長手方向の延伸工程で用いるフィルムロール群の一つに用いられることが、生産性の点から、好ましい。

さらに、Ｐ／Ｋ値を効率的に上記数値範囲内にすることができるという点で、該ロールは、延伸前のフィルムの予熱または搬送に用いられるロールに使用しないことが好ましく、フィルムとの接触面積が少ないニップロールに使用することが好ましい。特に、延伸時に使用するニップロールにポリジメチルシロキサンを含むロール使用することが好ましい。
なお、ニップロールとは、ロール（ロールＡ）上において、フィルムが滑ったり、フィルムにしわが入ることを抑制したり、テンションをカットする目的で、フィルムをロールＡとロールＢで挟む際に用いられるロールＢを指す。
該ロールの本数としては２本以下が好ましく、さらに好ましくは１本が好ましい。ポリエステルフィルムと該ロールの接触時間は０．０６秒以下であることが好ましく、より好ましくは０．０４秒以下、さらに好ましくは０．０２秒以下である。接触時間が上記数値範囲外となると転写量が多くなりＰ／Ｋ値は本発明の範囲外となることがある。ここで接触時間とは、ポリエステルフィルムとロールの接触距離をロール入りのフィルム速度で除した時間である。また、該ロールをニップロールとして使用する場合、一般的な接触距離は４mmである。

なお、新品のポリジメチルシロキサンを含むシリコーンロール表面には、シリコーン樹脂中からブリードアウトしたポリジメチルシロキサンが多量に付着している。Ｐ／Ｋ値を本発明の範囲内に制御するためには、シリコーンロール表面のポリジメチルシロキサン量を適宜調整した後に、本発明のフィルム製造用のロールとして用いると良い。この調整方法としては、例えば、他のポリエステルフィルムとシリコーンロールを１００万回以上接触させてポリジメチルシロキサンを他のポリエステルフィルムに転写させた後、本発明のフィルム製造に使用することやｎ−ヘプタンなどの溶媒で洗浄して使用することなどの方法を用いることができる。

逐次延伸法を用いる場合、フィルム厚み、速度、インラインコーティング有無等によるが、上記の方法で得られた一軸延伸フィルムを、例えば８０〜１６０℃、好ましくは、８５〜１３０℃、さらに好ましくは、９０〜１２０℃で幅方向に好ましくは、２．５〜６．０倍、好ましくは、３．０〜５．５倍、さらに好ましくは３．５〜５．０倍幅方向に延伸する。かかる温度、倍率範囲を外れると延伸ムラあるいはフィルム破断などの問題を引き起こすことがある。特に延伸温度が８０℃よりも低いとフィルムが破断しやすく製造が難しい場合がある。一方、延伸温度が１６０℃よりも高いと離型用途として十分な強度が得られない場合がある。延伸後、必要に応じて２００〜２４０℃、好ましくは２０５〜２３５℃、さらに好ましくは２１０〜２３０℃で、熱固定を行い、続いて２５％以内の弛緩を行い、本発明の二軸配向（二軸延伸）フィルムを得る。特に、熱固定温度が２００℃よりも低くなると結晶性が進まないためポリエステルの構造が安定しないことがある。

以下、実施例で本発明を詳細に説明する。
フィルムの特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は、次の通りである。

１. 液晶性分子の配向乱れの評価方法
ポリエステルフィルムの上にネマチック配向性のポリエステル系液晶ポリマーを塗布する。液晶ポリマーは、液晶相を示す温度領域以上になるまで加熱し、乾燥させる。その後、液晶相を示す状態の温度まで冷却し、紫外線などを露光することにより架橋させ、固化させ、ポリエステルフィルムの上に液晶層を設ける。液晶層の表面（すなわち、ポリエステルフィルムと接している反対面）に偏光板を接着剤で貼り合わせ、積層体を得る。当該積層体からポリエステルフィルムを剥がす。そして、液晶層表面（すなわち、ポリエステルフィルムを剥がした面）に別の偏光板を偏向軸が垂直になるように貼り合わせ、偏光板から１００００カンデラの白色光を下から照射し、液晶層を通過させて出てきた光をＡ４サイズ（２１０mm×１９７mm）で５枚分の面積を目視にて観察する。光の明るさが１mm×２mm以上のサイズで周囲と比べ光の明るさにムラが見えた欠点の個数をカウントし下記の通り分類し評価した。
○：０個/（Ａ４で５枚分の面積）
△：１個/（Ａ４で５枚分の面積）
×：２個以上/（Ａ４で５枚分の面積）
上記判定基準中、△および○の物が実用上問題なく使用できるレベルであるが、○であることが好ましい。

２. 離型特性評価方法
１．と同様の方法で積層体を得る。そして、当該積層体からポリエステルフィルムを剥がし、ポリエステルフィルムおよび液晶層を観察し、以下の基準に基づき、離型特性を評価した。

○：積層体からポリエステルフィルムが綺麗に剥がれ、ポリエステルフィルムおよび液晶
層とも目視にて付着物が確認できない。
×：ポリエステルフィルムの表面上に長さ１mm×幅１mmサイズ以上の付着物が確認できる。もしくは、液晶層の表面上に１mm×１mmサイズ以上の付着物が確認できる。
上記判定基準中、○印のものが実用上問題なく、使用できるレベルである。

（実施例１）
ポリエチレンテレフタレートのペレットを１６０℃で8時間乾燥した後、押出機に供給し、２７５℃で溶融押出しして濾過を行った。その後、２８５℃に保ったスリットダイを介し冷却ロール上に静電印加キャスト法を用いて表面温度２５℃のキャスティングドラムに巻き付け冷却個化し、未延伸フィルムを得た。得られた未延伸フィルムを８５℃で長手方向に３倍延伸し、一軸配向ポリエステルフィルムを得た。長手方向に延伸する際に、フィルムが滑ることを抑制する目的で使用しているニップロールに、ポリジメチルシロキサンを含むシリコーンロールを用いた。また、ポリエステルフィルムと当該シリコーンロールとの接触時間は０．０１秒とした。

なお、当該シリコーンロールは、他のポリエステルフィルムと１２０万回（１２０万回転）接触させたロールである。

その後、この一軸延伸ポリエステルフィルムを、テンタに導入し、温度１００℃で幅方向に３．６倍延伸した後、定長化２２５℃で熱処理した。その後、さらに幅方向に６％の弛緩処理を施し、全厚みを７５μｍの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。フィルム表面のＰ/Ｋ値は、０．０２２であり、そのフィルム特性を表１に示した。

（実施例２）
ポリジメチルシロキサンを含むロールとして、他のポリエステルフィルムと１７０万回（１７０万回転）接触させたロールを用いた以外は、実施例１と同様にして二軸配向ポリエステルフィルムを得た。フィルム表面のＰ/Ｋ値は、０．０１６であった。

（実施例３）
ポリジメチルシロキサンを含むロールとして、他のポリエステルフィルムと２６０万回（２６０万回転）接触させたニップロールを用いた以外は、実施例１と同様にして二軸配向ポリエステルフィルムを得た。フィルム表面のＰ/Ｋ値は、０．０１２であり、そのフィルム特性を表１に示した。

（比較例１）
ポリジメチルシロキサンを含むロールとして、他のポリエステルフィルムと６０万回（６０万回転）接触させたニップロールを用いた以外は、実施例１と同様にして二軸配向ポリエステルフィルムを得た。フィルム表面のＰ/Ｋ値は、０．０３３であり、そのフィルム特性を表１に示した。

（比較例２）
ポリジメチルシロキサンを含むロールとして、他のポリエステルフィルムと７００万回（７００万回転）接触させたニップロールを用いた以外は実施例１と同様にして二軸配向ポリエステルフィルムを得た。フィルム表面のＰ/Ｋ値は、０．００５であり、そのフィルム特性を表１に示した。

液晶離型用ポリエステルフィルムとして好適に利用することができる。

Claims

少なくとも一方の表面にポリジメチルシロキサンを有する二軸配向ポリエステルフィルムであって、
飛行時間型２次イオン質量分析により測定される、ポリエステル基本骨格に由来するフラグメントのピーク強度（Ｋ）に対する、ポリジメチルシロキサンに由来するフラグメントのピーク強度（Ｐ）の比（Ｐ／Ｋ）［−］が０．０１〜０．０２５である液晶離型用ポリエステルフィルム。
ポリジメチルシロキサンを含むロールを用いて、該ロールに含まれるポリジメチルシロキサンをポリエステルフィルム表面に転写する、請求項１に記載の液晶離型用ポリエステルフィルムの製造方法。