JP5871598B2 - 光学フィルム用ポリエステルフィルム - Google Patents

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フィルム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と言った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。

上記のように、複数枚の光学シートを重ね合わせて使用する場合、透明部材同士が密着することによって、干渉縞が発生し、ディスプレイの画像を乱す不具合が発生することがある。

これらに対し、プリズムシートのプリズム面側の反対面に表面からの突起高さが１〜７μｍである多数の微少球状突起を設けることにより干渉縞の発生を抑制する検討が行われている（特許文献１）。しかし、この発明によれば干渉縞の発生を抑制できるものの、微少突起が接触した他の光学フィルムや導光板等を傷つけてしまい、問題となる。

この問題に対し、さらにコーティング層に含まれる粒度分布の半値幅を１μｍ以下とし、突出量のばらつきを押さえることにより、集中加重による傷つきを防止した検討が行われている（特許文献２）。しかし、この場合においても、コーティング層の厚みが粒子径を上回る場合、コーティング層中の粒子の厚み方向の配置によって、突出量にばらつきが出るため、集中加重による、傷つきを完全には防止できないという問題がある。

特開平１０−３００９０８号公報 特開平１１―１３３２１４号公報

本発明は、このような問題点を解決しようとするものであり、その解決課題は、光学用フィルムとして使用できる、干渉縞発生を抑制でき、かつ、接触する他の光学フィルム等に傷を付けることのない、光学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、ハードコート層、プリズム層、拡散層、レンズ層から選ばれる光学機能層を積層して用いられる光学フィルム用ポリエステルフィルムであって、細孔容積が０．５〜２．０ｍｌ／ｇであり、かつ平均粒径が６〜１０μｍの粒子を含有する最外層を少なくとも１層有する共押出積層フィルムであることを特徴とする光学フィルム用ポリエステルフィルムに存する。

本発明によれば、光学用フィルムとして好適に使用することができ、干渉縞発生を抑制でき、かつ、接触する他の光学フィルム等に傷をつけることのない、光学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少なくとも一方の最外層中の粒子の細孔容積は０．５〜２．０ｍｌ／ｇである必要がある。０．５ｍｌ／ｇを下回ると、粒子の変形性が失われ剛直な構造となり、他の光学シート等への傷つきが防止できない。また、２．０ｍｌ／ｇを上回ると、フィルムの延伸時に粒子の変形が大きくなりすぎて、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。

また、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。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。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をエステル交換反応を行い、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、プリズム・拡散・レンズ層と、ポリエステルフィルムとの密着性を高めるために、アンカーコート層を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）細孔容積（ｍｌ／ｇ）
粒子の細孔容積は、窒素吸着法により求めた。

（４）傷付き性発生評価
ポリエステルフィルムの片面にアクリル系バインダーを塗布してプリズム層を形成し、得られたプリズムシートを、プリズム面を上向きにして２枚重ねにし、バックライトユニットに組み込んで、２時間点灯状態で置いた後、下側に配置していたプリズムシートのプリズム面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。

（５）干渉縞発生評価
ポリエステルフィルムの片面にアクリル系バインダーを塗布してプリズム層を形成し、得られたプリズムシートを、バックライトユニットの導光板の上に置いて点灯状態とし、干渉縞の発生状況を目視で観察し、下記分類で評価した。
◎：干渉縞の発生が目視で観察されない
△：干渉縞の発生が目視でうすく観察される
×：干渉縞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。

（６）最外層の表面粗さ（Ｒｚ）（μｍ）
小坂研究所社製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ）を用い、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９８２に準じて測定した。

（７）相対輝度値[%]
市販１５インチ型カラー液晶ディスプレイ（富士通株式会社製 ＭＯＤＥＬ：ＶＬ−１５４０Ｓ）を分解し、そのバックライトユニットを分解して、上拡散フィルムに本発明により作成したフィルムを組み込み、暗室内に設置した。
このディスプレイから１ｍ離れた場所にディスプレイに正対するように分光輝度放射気計（コニカミノルタセンシング株式会社製 型式：ＣＳ−１０００Ａ）を設置し、ディスプレイ全面に白色を表示したときの輝度を測定し、本発明のフィルムを組み込む前の輝度をブランクとして、その相対輝度値を百分率で表した。
相対輝度値＝本発明のフィルム組み込み時の輝度値／ブランク時の輝度値×１００ [%]

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０．６８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０．６８であった。

＜ポリエステル（Ｂ）〜（Ｌ）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不定形シリカ粒子を０．１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）〜（Ｌ）を得た。得られたポリエステル（Ｂ）〜（Ｌ）は、極限粘度０．６６であった。使用した粒子の平均粒径と細孔容積を下記表１および２に示す。

＜水性塗布剤の調整＞
水性塗布剤は下記ａ、ｂ、ｃ、ｄ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。
ａ：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。
ｂ：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）
ｃ：メラミン系架橋剤（ヘキサメトキシメチルメラミン）
ｄ：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１〜７：
前述のポリエステル（Ｂ）〜（Ｌ）をイ層、ポリエステル（Ａ）をロ層の原料とし、２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、２種２層（イ／ロ）の層構成、またはイ層を最外層（表層）、ロ層を中間層とする２種３層（イ／ロ／イ）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１２５μｍの積層ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの各層の厚みは、５／１２０μｍ、５／１１５／５μｍであった。結果を下記表３および４に示す。

比較例６のフィルムを製造する工程において、破断が散発し、評価用のフィルムを得ることができなかった。

本発明のフィルムは、例えば、光学用ポリエステルフィルムに好適に利用することができる。

Claims (1)

1. ハードコート層、プリズム層、拡散層、レンズ層から選ばれる光学機能層を積層して用いられる光学フィルム用ポリエステルフィルムであって、細孔容積が０．５〜２．０ｍｌ／ｇであり、かつ平均粒径が６〜１０μｍの粒子を含有する最外層を少なくとも１層有する共押出積層フィルムであることを特徴とする光学フィルム用ポリエステルフィルム。