JPH0764018B2 - 液晶基材用一軸配向ポリエステルフイルムの製造方法 - Google Patents

液晶基材用一軸配向ポリエステルフイルムの製造方法

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JPH0764018B2
JPH0764018B2 JP2147081A JP14708190A JPH0764018B2 JP H0764018 B2 JPH0764018 B2 JP H0764018B2 JP 2147081 A JP2147081 A JP 2147081A JP 14708190 A JP14708190 A JP 14708190A JP H0764018 B2 JPH0764018 B2 JP H0764018B2
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崇利 三木
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一軸配向ポリエステルフイルムの製造方法に
関するものであり、詳しくは、液晶パネル基材として好
適な一軸配向ポリエステルフイルムの工業的有利な製造
方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、液晶パネル基材としては、ガラス板が使用されて
来たが、近年、液晶パネルの軽量化、視認性向上のた
め、一軸配向ポリエステルフイルムの使用が提案されて
いる(特開昭59−88719号)。
ところで、一軸配向ポリエステルフイルムを液晶パネル
基材、具体的には、液晶表示板の偏向フイル、支持体、
保護フイルム等として使用するに当たっては、光学的要
求特性として、フィルム面内の任意の基準方向に対する
主配向(屈折率が最大となる方向)の方向が一定である
か否かが問題とされる。
何故ならば、主配向の方向がバラついている場合は、コ
トラストや明るさがバラつき、その結果、均質な画像が
得られないからである。
そして、上記の主配向の方向のバラツキは、同一の偏光
板内においては、一つの基準方向に対して約±3゜以
内、好ましくは±2.5゜以内でなければならないとされ
ている。
上記のような、長さ当りの配向軸の傾きに関する規制
は、特に、液晶パネルの大型化が進行している現在にお
いては、支持体として使用されるポリエステルフイルム
も必然的に大型化されるために、一層厳しくなってい
る。
一方、一軸配向ポリエステルフイルムは、一般に、ポリ
エステル樹脂を溶融状態で連続的に押し出した後急冷し
て非晶質フイルムを得、これを横方向(以後TDと称す
る)に延伸し、熱固定する方法にて製造される。そし
て、TDの延伸には、フイルム端部を把持子にて固定し、
加熱された幅出し機炉内に送り込み、把持子の走行する
ガイドレールを漸次広げることによって延伸する、いわ
ゆるステンターが採用される。
ステンターによれば、横延伸したのち直ちに熱固定を行
うことが出来、また、広幅のフィルムも容易に得ること
が出来るというメリットがある。
そして、ステンターにおいては、前記の主配向の方向
は、TDと主配向の方向との角(θ3)として把握するこ
とが出来る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、ステンターを用いた従来の横延伸方法で
は、θ3が約±3゜以内、好ましくは±2.5゜以内の製
品フィルムは、中央部の極狭い範囲からしか採取できな
いために、生産性が非常に悪いという欠点がある。
しかも、上記の製品採取幅を広げるための改良は、従
来、極めて困難であると認識されていた。
すなわち、ステンターによる延伸においては、二軸延伸
あるいは横一軸延伸を問わず、フイルムの中央部が遅れ
れて出て来る、いわゆるボーイング現象が不可避的に生
じる。その結果、第1図に示すように、横延伸前のフイ
ルム上に描がいた縦線は、横延伸におけるフイルム中央
部の遅れによって弓なりに曲がる。そして、上記のθ3
は、第1図に示すように、フイルム上に描かれた弓なり
の曲線に沿って変化し、ステンターの幅方向に亙って分
布する。
従来、θ3のバラツキは、ボーイング現象(遅れ量)に
起因するものと考えられており、加えて、横延伸におい
ては、縦延伸が行われていない結果として横延伸ゾーン
及び熱固定ゾーンにおける縦方向(以後MD称する)の収
縮応力が小さいために、中央部遅れ量の程度(フイルム
幅W、中央部の遅れ量LとするL/Wで表させる)は、通
常の二軸延伸時に於けるそれと比較し、10分の1以下と
非常に小さい値である。
従って、横一軸延伸においては、遅れ量がそもそも非常
に小さいために、更に、この遅れ量を低減して製品採取
幅をアップすることは不可能であるとされているのであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は、上記実情に鑑み、液晶パネル基材として好
適な一軸配向ポリエステルフイルムの工業的有利な製造
方法の提供を目的として鋭意検討を重ねた結果、次のよ
うな驚くべき知見を得た。
(1)θ3のばらつきの原因は、従来考えられていた中
央部の遅れ量に起因するので、延伸ゾーンの屈折率楕円
体の回転に起因する。
(2)上記のθ3は、横延伸ゾーン(複数個の延伸ゾー
ンからなる場合は最終ゾーン)におけるステンターレー
ルの開き角によって制御し得る。
本発明は、上記の知見を基に完成されたものであり、そ
の要旨は、ポリエステルフイルムをステンター内の延伸
ゾーンにて横延伸して一軸配向ポリエステルフイルムを
製造するに当り、所定の延伸比及び/又は延伸温度で規
定される1又は2以上のゾーンであって、最終延伸ゾー
ンにおけるステンターレールとフイルム中心部の走行方
向のなす角度Φが次の(1)式を満足する延伸ゾーン
で横延伸した後、フイルムの耳部を切断し、フイルム面
内の任意の基準方向に対する主配向の方向とフイルム横
方向との角(θ)が±3゜以下の製品幅のフイルムを
採取することを特徴とする液晶基材用一軸配向ポリエス
テルフイルムの製造方法に存する。
Φ≦10 (1) 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、ポリエステルフイルムの原料となるポ
リエステルは、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル
とジオールとを重縮合させて得ることの出来る結晶性ポ
リエステルである。そして、芳香族ジカルボン酸として
は、代表的には、テレフタル酸イソフタル酸、ナフタレ
ン−2,6−ジカルボン酸が挙げられ、ジオールとして
は、チレングリコール、ジエチレングリコール、テトラ
メチレングリコール及びネオペンチルグリコール等が挙
げられる。
上記のポリエステルは、芳香族ジカルボン酸とグリコー
ルを直接重縮合させて得られる他、芳香族ジカルボン酸
ジアルキルエステルとグリコールをエステル交換反応さ
せた後に重縮合させる方法あるいは芳香族ジカルボン酸
のジグリコールエステルを重縮合させる方法などによっ
ても得られる。
斯かるポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポ
リテトラメチレンテレフタレート及びポリテトラメチレ
ン−2、6−ナフタレート等が挙げられる。
また、上記のポリエステルは、ホモポリエステルの他
に、各種成分を共重合した共重合ポリエステルであって
もよい。更に、ポリエステルと他の重合体とのポリマー
ブレンドであってもよい。ブレンド出来る他の重合体と
しては、ポリオレフィンや他種ポリエステル等が使用さ
れる。ホモポリマーとポリアルキレン共重合体ポリマ
ー、特には、ポリエーテルエステル共重合体とのブレン
ド又は異なるポリアルキレングリコール共重合体ポリマ
ー同士のブレンドが好適である。
前記ポリエステルは、必要に応じて安定剤、消泡材剤、
酸化防止剤、着色剤等の添加剤を含有するものであって
もよい。また、ポリエステルフイルムに易滑性を付与す
るために微粒子を含有させることも出来る。
上記の微粒子としては、カオリン、クレー、炭酸カルシ
ウム、酸化ケイ素、テレフタル酸カルシウム、酸化アル
ミニウム、酸化チタン等の元素周期律表の第II族、第II
I族、第IV属その他から選ばれる元素を含む塩もしくは
酸化物、ポリエステル樹脂の溶融製膜に際して不溶な高
融点有機化合物、架橋化ポリマー等からなる不活性外部
粒子、または、ポリエステル合成時に使用する金属化合
物触媒、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金
属化合物などによってポリエステル製造時にポリマー内
部に形成される内部粒子を挙げることが出来る。
本発明においては、ポリエステルフイルムをステンター
内の延伸ゾーンにて横延伸して一軸配向ポリエステルフ
イルムを製造する。そして、横延伸は、ステンターレー
ルの幅を漸次広げることによってなされる。
上記のポリエステルフイルムは、ポリエステルを溶融押
し出しし回転する冷却ドラム上で急冷固化して非晶質フ
イルムとして得ることが出来る。
本発明においては、通常、未延伸フイルムを用いて横延
伸を行うが、上記の非晶質フイルムをガラス転移点以上
融点以下の温度で縦延伸し、複屈折Δn(縦方向と横方
向の屈折率の差)が40×10-3以下とした縦延伸フイルム
を用いることもできる。Δnが上記範囲を超える縦延伸
フイルムは、θ3が大となり、製品の有効幅が狭くなる
ので好ましくない。
ステンター内の横延伸ゾーは、所定の延伸比及び/又は
延伸温度で規定される1又は2以上の延伸ゾーンよりな
る。延伸比は、ステンターレールの広がり角度により、
決定される。
延伸温度は、ガラス転移点以上融点以下の温度とされ、
複数ゾーンで延伸する際、後半ゾーンにおける温度は、
前半ゾーンのそれより高くてもよいが、200℃を超える
高温となると結晶化が進行して破断するので好ましくな
い。
延伸比は、特に制限されないが、2〜8倍の範囲が好ま
しい。延伸比が2倍未満では厚さ振れが大きくなり、8
倍を超えると横延伸時にフイルムが破断し易い。
延伸前のフイルム幅は、これも特に限定されないが、延
伸比を高めるため、耳端部を切断分離したフィルムを用
いるのがよい。
本発明方法においては、延伸ゾーンにおけるステンター
レールとフィルム中心部の走行方向のなす角度が重要で
あり、この角度を一定範囲以下にすることにより、θ3
が約±3゜以内、好ましくは±2.5゜以内の一軸配向ポ
リエステルフィルムを生産性よく製造することができる
のである。
以下、この点について第2図を基に説明する。
フィルムは、延伸ゾーン内ではTDに延伸されるため、延
伸ゾーンにおける主応力の方向は、幅方向各部において
TDに平行である。従って、屈折率楕円体の主配向の方向
は、延伸ゾーン内においてTDに平行である。
一方、フィルムの幅方向の各部は、ステンターレールの
開き角に応じ、第2図のように進行する。そして、予熱
ゾーン(A)から延伸ゾーン(B)に進入する際は、ス
テンター端部へ接近するほどMDからレールの開き角の方
向へ進行方向が変化する。横延伸前のフイルムの屈折率
は等方的であるから、進入直後の主配向の方向には影響
を与えない。フィルムは、延伸ゾーン(B)を進行する
につれ横延伸され、屈折率楕円体は変形し、主配向の方
向はTDに平行となる。
次に、横延伸が終了すると熱固定ゾーンへとフイルムは
進行するが、この場合、フイルムの走行方向は、軸方向
各部においてMDに平行になるため、屈折率楕円体が回転
する。すなわち、横延伸ゾーンでは主配向の方向がTDに
平行であったにも拘らず、横延伸が終了して次のゾーン
に進入する際、屈折率楕円体の回転により主配向の方向
が変化するのである。
そして、上記の屈折率楕円体の回転は、幅方向任意の位
置において幾何学的に求めることが出来る。
例えば、ステンターレール端部における回転角Φは下式
で与えられ、幅方向において最も大きな値を示すことに
なる。
Φ=tan-1[(w2−w1)/2d] ここに、w2は延伸ゾーン出口部フイルム幅、w1は延伸ゾ
ーン入口部フイルム幅、dは延伸ゾーン長さである。
以上のように、θ3は、ボーイング現象(フィルムの遅
れ量)に支配されるのではなく、屈折率楕円体の回転に
よるものであり、そして、θ3を一定範囲内に小さくす
るためにΦを小さくしなければならないことが分かる。
本発明は、上記のような横延伸ゾーン(複数個の延伸ゾ
ーンからなる場合は最終ゾーン)におけるレールの開き
角に新規な知見を基に達成されたものである。
本発明においては、ステンターレールとフィルム中心部
の走行方向との角度Φが次の(1)式を満足すること
を必須とする。
Φ≦10゜ (1) そして、テンター内の延伸ゾーンが複数ゾーンからなる
場合、最終ゾーンのステンターレールの開き角度が上記
範囲を満足することが重要であるが、第1延伸ゾーンか
ら最終延伸ゾーン(第Nゾーン)におけるステンターレ
ールとフイルム中心部の走行方向のなす角度Φ1
Φが次の(2)式を満足するようにし、横延伸ゾーン
入口部より徐々にステンターレールの開き角を小さくす
ると、延伸ゾーン内における屈折率楕円体の回転がスム
ーズに行われるので好ましい。
Φ≧Φ≧…≧Φ (2) 本発明においては、上記のようにして横延伸されたフイ
ルムは、次いで、熱処理および冷却されて引き取られ、
製品として巻き取られる。
熱処理時にはステンターレール幅を狭めてTDに弛緩し、
TDの加熱収縮率を小さくしてもよい。また、巻取り機に
引き取る際、ステンター速度よりも引き取り機速度を遅
くするMD弛緩処理を施してもよい。
本発明においては、加熱時の寸法安定性を向上させるた
め、加熱オーブン中などで弛緩熱処理を施してもよく、
そして、最終的には、フイルムの耳部を切断し、フイル
ム面内の任意の基準方向に対する主配向の方向とフイル
ム横方向と角(θ3)が±3゜以下の製品幅のフイルム
を採取し、液晶パネル基材として使用する。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を更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、θ3については、次のようにして測定した。
すなわち、オリンパス光学工業(株)製、偏光顕微鏡RH
S−Pで屈折率楕円体の主軸方向を求め、TDとのなす角
をθ3とした。
実施例1 先ず、公知の方法に従い、[η]≒0.7の原料PET樹脂を
急冷固化して厚さ400μmの未延伸シートを得た。
次いで、上記の未延伸シートを第2図に示すステンター
により、90℃の予熱ゾーン(A)で予熱し、延伸温度10
0℃、延伸比4.0の横延伸ゾーン(B)で延伸した後、22
0℃の熱処理ゾーン(C)で処理した。その後、MD及びT
Dに弛緩熱処理を施して巻き取った。
上記の横延伸ゾーン(B)における、ステンターレール
とフィルム中心部の走行方向のなす角度Φは、8.0゜
とした。
得られた一軸配向ポリエステルフィルムについて、θ3
≦2.5゜となる製品幅の延伸部出口幅に対する割合
(%)を測定し、その結果を表−1に示した。
比較例1 実施例1において、ステンターレールの開き角度Φ
16゜に変更した以外は、実施例1と同様に延伸し、一軸
配向ポリエステルフィルムを得た。そして、θ3≦2.5
゜となる製品幅の延伸部出口幅に対する割合(%)を測
定し、その結果を表−1に示した。
〔発明の効果〕 以上説明した本発明によれば、従来の固定観念を打破し
た意外な着想に基ずき、ステンターレールとフィルム中
心部の走行方向との角度Φを一定の範囲以下とする簡
単な構成により、液晶パネル基材として好適な一軸配向
ポリエステルフイルムを工業的有利に製造し得る。
よって、本発明の工業的価値は顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ボーイング現象を示す概念説明図、第2図
は、ステンターの延伸ゾーンにおける屈折率楕円体の回
転を示す概念説明であり、図中、(1)はステンター、
(2)はフィルム、(A)は予熱ゾーン、(B)は横延
伸ゾーン、(C)は熱処理ゾーンを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエステルフイルムをステンター内の延
    伸ゾーンにて横延伸して液晶基材用一軸配向ポリエステ
    ルフイルムを製造するに当り、所定の延伸比及び/又は
    延伸温度で規定される1又は2以上の延伸ゾーンであっ
    て、最終延伸ゾーンにおけるステンターレールとフイル
    ム中心部の走行方向のなす角度Φが次の(1)式を満
    足する延伸ゾーンで横延伸した後、フイルムの耳部を切
    断し、フイルム面内の任意の基準方向に対する主配向の
    方向とフイルム横方向との角(θ)が±3゜以下の製
    品幅のフイルムを採取することを特徴とする液晶基材用
    一軸配向ポリエステルフイルムの製造方法。 Φ≦10 (1)
  2. 【請求項2】第1延伸ゾーンから最終延伸ゾーン(第N
    ゾーン)におけるステンターレールとフイルム中心部の
    走行方向のなす角度Φ1…Φが次の(2)式を満
    足することを特徴とする第1項記載の液晶基材用一軸配
    向ポリエステルフイルムの製造方法。 Φ≧Φ≧…≧Φ (2)
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