JPH0511110A

JPH0511110A - 一軸配向ポリエチレンナフタレート偏光フイルム

Info

Publication number: JPH0511110A
Application number: JP16020491A
Authority: JP
Inventors: Tsutayoshi Misawa; 伝美三沢; Akira Ogiso; 章小木曽; Rihoko Imai; 理穂子今井; Naoto Ito; 尚登伊藤
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ポリエチレンナフタレートをフィ
ルム基材とした偏光フィルムに、ある特定の２色性色素
を配向、含有せしめ高性能な偏光フィルムを提供する。【構成】ポリエチレンナフタレートと色素からなる偏
光フィルムであって、該色素がビフェニル基、ナフチル
基もしくはアントラキノニル基を有する二色性色素の少
なくとも一種を含むことを特徴とする偏光フィルム。【効果】ポリエチレンナフタレートにこれら特定の二
色性色素を混合した偏光フィルムは、ポリエチレンテレ
フタレート／色素系に比べ偏光性能、耐熱寸法安定性、
耐湿熱性等に優れ、液晶表示用の偏光フィルムとして極
めて有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性、耐湿性および
偏光特性に優れた偏光フィルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、偏光フィルムとしては、ヨウ素や
二色性色素を吸着させた一軸延伸ポリビニルアルコール
フィルムが知られていたが、耐熱性、耐湿性が悪く、高
温や湿気にさらされると収縮したり、カールしたりする
欠点があった。このため、耐熱性、耐湿性を改良するも
のとして、疎水性ポリマー、例えばポリエチレンテレフ
タレートやポリエチレンナフタレートに特定の二色性色
素をブレンドする方法（例えば、特開昭５８−６８００
８号公報、特開昭６０−１２５８０４号公報、特開昭６
２−１３５８０１号公報、特開昭６３−３０７４０３号
公報等）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリエチレン
テレフタレートの一軸延伸フィルムは、該用途に広く用
いられるにつれ種々の欠点が指摘され、その改良が望ま
れていた。即ち、二色性色素を含有させてポリエチレン
テレフタレートの一軸延伸フィルムを偏光板として用い
る場合に、ある特定の色素以外は偏光度を高くすること
が出来ず、それを解決するために一方向の配向を高くす
ると、フィルムが裂け易くなってしまう。一方、ポリエ
チレンナフタレートを使用した偏光フィルムはフィルム
の裂け易さは解消されるが任意の二色性色素を選択した
場合偏光性能が劣ってしまう。

【０００４】本発明は上記欠点を解消せしめ、しかも耐
熱性、耐湿性、偏光性能が共に優れた偏光フィルムを提
供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題に
鑑み鋭意検討を重ねた結果、ポリエチレンテレフタレー
トにかえてポリエチレンナフタレート一軸配向フィルム
を使用し、かつ、ある特定の二色性色素を混合すること
により所望のフィルムが得られる事を見出し本発明に至
った。

【０００６】即ち、本発明は、ポリエチレンナフタレー
トと色素からなる偏光フィルムであって、該色素がビフ
ェニル基、ナフチル基もしくはアントラキノニル基を有
する二色性色素の少なくとも一種を含むことを特徴とす
る一軸配向ポリエチレンナフタレート偏光フィルムに関
する。

【０００７】以下本発明を更に詳細に説明する。本発明
でいうポリエチレンナフタレートとは、その構成単位が
実質的にエチレン−２，６−ナフタレート単位から構成
されているポリマーを示すが、本発明の目的を害さない
範囲で、従来のポリエステル成分に対応する成分で変性
されていても良い。例えば、２０モル％以下、好ましく
は、１０モル％以下の第三成分によって変性されたエチ
レン−２，６−ナフタレートポリマーも含まれる。

【０００８】ポリエチレンナフタレートは一般にナフタ
レン−２，６−ジカルボン酸又はその機能的誘導体、例
えば、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸ジメチルとエ
チレングリコールとを触媒の存在下で、適当な反応条件
の下に縮合せしめることによって製造される。この場
合、第三成分としては従来のポリエステル成分に対応す
る成分等が挙げられるが、例えば、アジピン酸、セバシ
ン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタ
レン−２，７−ジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジ
カルボン酸等のジカルボン酸又はその低級アルキルエス
テル、或いはプロピレングリコール、トリメチレングリ
コール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレング
リコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグ
リコール等の２価アルコール等を挙げることができる。

【０００９】本発明で用いるポリエチレンナフタレート
は重合度が低すぎると、機械特性が低下するので、その
極限粘度は、０．４０以上、好ましくは０．５０〜０．
９０のものが好ましい。

【００１０】また、本発明でいうビフェニル基、アント
ラキノニル基もしくはナフチル基を有する二色性色素と
は、高二色性を発現させる置換基としてビフェニル基、
アントラキノニル基もしくはナフチル基を該二色性色素
の主骨格に導入した色素であり、この性質を持つ色素で
あれば基本的には公知の色素のいずれでもよく、具体例
としては表−１（表１、表２）に示した色素が挙げられ
る。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】本発明フィルムの製造工程での熱による二
色性色素の熱分解、熱変化を避けるために、高い耐熱性
を有する色素が好ましく、この目的のためには、アント
ラキノン系、ペリレン系、フタロン系色素が好ましい。

【００１４】上述したように本発明の一軸配向ポリエチ
レンナフタレート偏光フィルムは、ポリエチレンナフタ
レートフィルムに特定の二色性色素を含有せしめること
により、良好な偏光性能を有し、且つ耐湿熱性及び寸法
安定性に優れた偏光フィルムを得ることができる。かか
る理由は、該二色性色素のビフェニル基、アントラキノ
ニル基もしくはナフチル基がポリエチレンナフタレート
のナフタレン基と電子的に相互作用を生じ易く、ポリエ
チレンナフタレートのナフタレン基の配向によく追随し
えるためであると思われる。

【００１５】ポリエチレンナフタレートに上記二色性色
素を含有させる方法は、従来から広く知られている方法
を用いることができる。即ち、ａ）二色性色素を樹脂にドライブレンドし、押出
機によって混練するか、あるいは混練したものをマスタ
ーバッチとして使用する方法ｂ）ポリエチレンナフタレートの溶融重合反応の中期−
末期に二色性色素を添加、混合する方法ｃ）二色性色素を溶解させた溶媒にポリエチレンナフタ
レートの無定形シートを浸し、含浸させる方法等であ
る。本発明においては、これらの方法のうち、特にａ）のド
ライブレンド後、押出機内で混練する方法が色素濃度を
コントロールし易く、しかも色素の熱劣化を低く抑えら
れるという点で最も好ましい。

【００１６】ポリエチレンナフタレートに含有させる色
素は１種類でも構わないが、通常、偏光板として使用す
る場合は、可視光領域に渡って偏光性能を有する事が必
要であることから、２種類以上の色素を組み合わせて用
いることが好ましい。また、フィルム中の二色性色素の
含有量は、一つの色素につき通常は０.0１〜２ｗｔ％、
好ましくは０．０５〜０．５ｗｔ％である。

【００１７】本発明においてはポリエチレンナフタレー
トフィルムの複屈折率Δｎが０.2５以上であることが好
ましく、特に好ましくは、０．２５以上０．３５以下で
ある。二色性色素含有偏光フィルムにおいて、偏光性能
を決定づける主要因は色素の配向度である。一般にポリ
エステルフィルム中に存在する二色性色素は、該フィル
ムの非晶相中に存在すると言われており、従って該色素
の配向度を向上させる為には、如何にして該フィルムの
非晶相の配向を向上させるかが問題となる。

【００１８】本発明者らは該非晶相の配向を上げるべく
鋭意検討を重ねた結果、ポリエチレンナフタレートフィ
ルムにおいて、該フィルムを少なくとも一軸方向に延伸
後熱処理を行ない、該フィルムの複屈折率を０．２５以
上、好ましくは０．２５以上０．３５以下に制御するこ
とにより、該フィルムの非晶相の配向を高めることがで
き、その結果偏光フィルムとして極めて優れた偏光性能
を付与できることを見出した。従って、該フィルムの複
屈折率が上記値よりあまり小さすぎると、該フィルムの
非晶相の配向が十分ではなく、優れた偏光性能を得る事
が出来ず好ましくない。また、あまり大きすぎると、該
フィルムに内部ボイドと呼ばれる真空の空隙が発生する
ようになり、光線透過率が低下し、結果として該フィル
ムの偏光性能を低下させてしまい好ましくない。

【００１９】次に、本発明のフィルムの製造法を具体的
に説明するが、本発明の構成要件を満足するかぎり、以
下の方法に限定されるものではない。例えば、滑り剤と
して不活性微小粒子等を、必要に応じて適量含有せしめ
たポリエチレン−２，６−ナフタレートを、通常の方法
で乾燥後、２７５〜３３０℃の温度で押出す。該ポリエ
チレン−２，６−ナフタレート中には二色性色素を１種
又は２種以上含有させることが必要である。続いて該ポ
リエチレン−２，６−ナフタレートを押出後急冷して無
定形シートを得る。急冷する際に静電印加急冷法を用い
る事は、製膜速度向上及び厚みむら減少から言って好ま
しい。

【００２０】引き続き該無定形シートを縦又は横方向の
一方向に３．５〜７．０倍、好ましくは４．０〜６．５
倍にＴｇ−１０℃〜Ｔｇ＋５０℃で延伸する（Ｔｇはガ
ラス転移温度を示す）該延伸前、同時又は延伸後に前記
延伸方向と直角方向に２．０倍以下に延伸することも可
能である。上記延伸方法としては、ロールで縦一軸に延
伸したり、テンターで横一軸に延伸するばかりでなく、
公知の二軸延伸技術で縦又は横のいずれか１方向により
強く延伸する事も可能である。該２軸延伸の方法として
は、公知の逐次２軸延伸方法、同時延伸方法を使用する
ことができ、また、再延伸を行う事も可能である。

【００２１】このように延伸された熱処理を受ける前の
フィルムの結晶化度は好ましくは２５％以上、更に好ま
しくは３０％以上である。該結晶化度が２５％未満の時
は、熱処理による該フィルムの結晶化度の増加が大き
く、該フィルムの偏光性能が低下し好ましくない。

【００２２】本発明においては、上記延伸フィルムを好
ましくは１８０〜２６０℃、更に好ましくは２００〜２
６０℃の温度で０．０１〜３００ｓｅｃ、好ましくは
０．１〜６０ｓｅｃの熱処理を行い、熱処理後の該フィ
ルムの結晶化度を３０％〜４５％、好ましくは３５〜４
５％とする。該熱処理は緊張固定化下で、或いは２０％
以下の弛緩又は巾出しと同時に行うことが可能である。
また該熱処理は加熱ロールに接触させる方法や、テンタ
ー内でクリップに把持して行う方法等の既知の方法を用
いる事が出来る。また熱処理後にいわゆる再延伸を行う
ことも可能である。上記延伸工程中、延伸前又は延伸後
に該フィルムに接着性、滑り性等を付与するために、フ
ィルムの片面又は両面にコロナ放電処理等の表面処理を
施したり、塗布層を形成することも可能である。また、
かくして得られたフィルムを巻き取る際、両端にナーリ
ング処理することも可能である。

【００２３】このように製造された偏光フィルムは、用
途に応じて種々の形態のフィルムやシートに加工して実
用に供することができる。即ち、上記の方法で製造され
たフィルムそのまま、片面もしくは両面に光学的透明性
と機械的強度に優れた保護膜、例えば、着色もしくは無
着色のガラス類または合成樹脂類によりなる保護膜を設
けた形の偏光シートまたはフィルム、一般的に利用され
る液晶デイスプレイ、窓ガラスまたはメガネ等への適用
時の簡便さのために、片面もしくは両面に接着剤を塗布
した形のもの、さらには、偏光フィルムの表面に蒸着、
スパッタリングまたは塗工法等の周知の方法でインジウ
ム−スズ系酸化物等の透明導電性膜を付加した形のもの
等が例示される。これらは、液晶表示素子用のセル形成
材としても利用することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の二色性色素を用いた偏光フィ
ルムについて具体的実施例を挙げて詳しく説明する。な
お、実施例中の偏光度は次の方法によって測定した値で
ある。即ち、２枚の偏光フィルムを延伸方向が平行とな
るように重ねて分光光度計の光路におき、測定した可視
最大吸収波長での光線透過率（Ｔ_//）、および２枚の偏
光フィルムを延伸方向が直行するように重ねて測定した
周波長での光線透過率（Ｔ⊥）より次式（数１）を用い
て偏光度Ｖを算出した。

【００２５】

【数１】実施例１（ポリエチレンナフタレートの製造法）ナフタレン−２，６−ジカルボン酸ジメチル１00部、エ
チレングリコール６０部及び酢酸カルシウム−水塩０．
１部を反応器にとりエステル交換反応を行った。即ち反
応開始温度を１８０℃とし、メタノールの生成と共に徐
々に反応温度を上昇させ４時間後２３０℃に達せしめ実
質的にエステル交換反応を終了させた。次いでリン酸
０．０４部を添加し常法により重縮合反応を行った。即
ち温度を徐々に高めると共に圧力を常圧より徐々に減
じ、２時間後温度は２９０℃、圧力は０．３ｍｍＨｇと
した。反応開始後４時間を経た時点で反応を停止し窒素
加圧下ポリエチレンナフタレートを吐出させた。得られ
たポリエチレンナフタレートの極限粘度は０．６３であ
った。（ポリエチレンナフタレートフィルムの製造法）得られ
たポリエチレンナフタレートを常法により乾燥後、表−
１−１の色素を０．２ｗｔ％ブレンドした後、３００℃
で押出機よりシート状に押出し、静電印加冷却法を用い
て無定形シートとした。該無定形シートを直接テンター
に導き、延伸温度１２５℃にて横方向に５．０倍延伸し
た後、２２０℃で１０秒間の緊張固定下で熱処理を行
い、平均厚さ９０μｍのフィルムを得た。極大吸収波長
６９０ｎｍにおける偏光度は９８％と優れていた。この
偏光フィルムを８０の条件下で、１０００時間放置した
が、色相の変化および偏光度の低下は、実質的に見られ
なかった。また、フィルムの収縮率は縦方向および横方
向とも１％以下であり良好な寸法安定性を有していた。

【００２６】比較例１実施例１において、表−１−１の色素のかわりに特開昭
６３−３０７４０３号公報に開示されたフェニル基を有
する二色性色素（下記式Ａ）（化６）を使用する以外は
同様にして青色偏光フィルムを得た。極大吸収波長６９
０ｎｍにおける偏光度は８８％と低かった。

【００２７】

【化６】比較例２実施例１において、表−１−１の色素のかわりに特開昭
６３−３０７４０３号公報に開示されたフェニル基を有
する二色性色素（下記式Ｂ）（化７）を使用する以外は
同様にして黄色偏光フィルムを得た。極大吸収波長４５
５ｎｍにおける偏光度は８５％と低かった。

【００２８】

【化７】

【００２９】実施例２実施例１において、表−１−１の色素のかわりに表−１
−２の色素を使用する以外は、同様にして青色偏光フィ
ルムを得た。極大吸収波長６９０ｎｍにおける偏光度は
９７％であり、８０℃、相対湿度９０％、１０００時間
の耐湿試験で、色相の変化および偏光度の低下は認めら
れなかった。

【００３０】実施例３実施例１において、表−１−１の色素のかわりに表−１
−３の色素を使用する以外は、同様にして黄色偏光フィ
ルムを得た。極大吸収波長５４５ｎｍにおける偏光度は
９９％であり、８０℃、相対湿度９０％、１０００時間
の耐湿試験で、色相の変化および偏光度の低下は認めら
れなかった。

【００３１】実施例４実施例１において、表−１−１の色素のかわりに表−１
−４の色素を使用する以外は、同様にして青色偏光フィ
ルムを得た。極大吸収波長６１０ｎｍにおける偏光度は
９８％であり、８０℃、相対湿度９０％、１０００時間
の耐湿試験で、色相の変化および偏光度の低下は認めら
れなかった。

【００３２】実施例５実施例１において、表−１−１の色素のかわりに表−１
−５の色素を使用する以外は、同様にして青色偏光フィ
ルムを得た。極大吸収波長６１０ｎｍにおける偏光度は
９９％であり、８０℃、相対湿度９０％、１０００時間
の耐湿試験で、色相の変化および偏光度の低下は認めら
れなかった。

【００３３】実施例６〜１２表−１に示した色素（色素番号６〜１２）を使用して、
実施例１と同様にして偏光フィルムを作成した。その結
果（最大吸収波長および偏光度）を表−２（表３）に示
す。いずれも優れた偏光性能を有し、８０℃、相対湿度
９０％、１０００時間の耐湿試験で、色相の変化および
偏光度の低下は認められなかった。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】本発明のポリエチレンナフタレートに特
定の二色性色素を混合した偏光フィルムは、偏光性能、
耐熱寸法安定性、耐湿熱性等に優れ、液晶表示用の偏光
フィルムとして極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤尚登神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレンナフタレートと色素からな
る偏光フィルムであって、該色素がビフェニル基、ナフ
チル基もしくはアントラキノニル基を有する二色性色素
の少なくとも一種を含むことを特徴とする偏光フィル
ム。
【請求項２】該色素がビフェニル基、ナフチル基もし
くはアントラキノニル基を有するアントラキノン系、ペ
リレン系またはフタロン系構造を有するものである請求
項１記載の偏光フィルム。
【請求項３】二色性色素が下記一般式（Ｉ）（化１）
で示される請求項２記載の偏光フィルム。【化１】（式中、Ｘ₁およびＸ₂はそれぞれ独立に、水素原子、
アミノ基および水酸基を表わし、Ｘ₃は水素原子、アミ
ノ基、水酸基およびハロゲン原子を表わし、但し、ｎが
２以上の場合はＸ₃は互いに等しくても異なっても良
く、ｎは１〜４の整数である。Ｙは、酸素原子、イオウ
原子またはイミノ基を表わし、Ａは置換または未置換の
ビフェニル基、ナフチル基、アントラキノニル基を表わ
す。）
【請求項４】二色性色素が下記一般式（II）（化２）
で示される請求項２記載の偏光フィルム。【化２】（式中、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃およびｎは一般式（Ｉ）と同
様の意味を表わし、Ｑは−ＣＨ＝ＣＨ−または−ＣＨ＝
Ｎ−を表わし、Ｂは二価の置換または未置換のビフェニ
ル基、ナフチル基、アントラキノニル基を表わす。）
【請求項５】二色性色素が下記一般式（III)（化３）
で示される請求項２記載の偏光フィルム。【化３】（式中、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｙ、Ａおよびｎは一般式
（Ｉ）と同様の意味を表わす。）
【請求項６】二色性色素が下記一般式（ＩＶ）（化
４）で示される請求項２記載の偏光フィルム。【化４】（式中、Ｘ₃、Ａおよびｎは一般式（Ｉ）と同様の意味
を表わす。）
【請求項７】二色性色素が下記一般式（Ｖ）（化５）
で示される請求項２記載の偏光フィルム。【化５】（式中、Ａは一般式（Ｉ）と同様の意味を表わす。）