JPWO2015046122A1 - ポリエステルフィルムおよびポリエステルフィルムの製造方法、偏光板ならびに画像表示装置 - Google Patents

ポリエステルフィルムおよびポリエステルフィルムの製造方法、偏光板ならびに画像表示装置 Download PDF

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Abstract

下記式(1)〜(4)を満たすポリエステルフィルムは、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできる;ポリエステルフィルムの製造方法;偏光板;画像表示装置。0 ≦ CS< 0.003L2/8W・・・(1)0 ≦ CCT< 0.003L2/4W・・・(2)0.8 ≦ W ≦ 6.0・・・(3)20 ≦ L ≦ 30・・・(4)(式(1)〜(4)中、CS[単位:m]はフィルムの全幅円弧の値を表し、CCT[単位:m]はフィルム幅方向センター位置の半裁円弧の値を表し、W[単位:m]はフィルム幅を表し、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。)

Description

本発明は、ポリエステルフィルムおよびその製造方法、偏光板ならびに画像表示装置に関する。より詳しくは、偏光板加工工程や塗布工程でのフィルム破断を解消する、光学フィルム用途、特に液晶ディスプレイの基材としての使用に特に適する、好ましくは一軸配向のポリエステルフィルムおよびその製造方法、このポリエステルフィルムを用いた偏光板ならびに画像表示装置に関する。
液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OELD又はIELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、タッチパネル、電子ペーパー等の画像表示装置は、画像表示パネルの表示画面側に偏光板が配置されている。例えば、液晶表示装置は、消費電力が小さく、省スペースの画像表示装置として年々その用途が広がっている。従来、液晶表示装置は表示画像の視野角依存性が大きいことが大きな欠点であったが、VAモード、IPSモード等の広視野角液晶モードが実用化されており、これによってテレビ等の高品位の画像が要求される市場でも液晶表示装置の需要が急速に拡大しつつある。
液晶表示装置に用いられる偏光板は、一般にヨウ素や染料を吸着配向させたポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光子と、その偏光子の表裏両側に透明な保護フィルム(偏光板保護フィルム)を貼り合わせた構成となっている。便宜上、液晶セルに貼合する面(表示側の反対側)の保護フィルムをインナーフィルム、対向側(表示側)をアウターフィルムと呼ぶ。ポリエステルやポリカーボネート樹脂などは、コストも安く、機械強度が高い、低透湿性を有する、などの利点を持つため、アウターフィルムとしての活用が期待されている。
例えば、虹ムラを改善した偏光板保護フィルムとして、Re=3000〜30000nm、Re/Rth≧0.2の配向ポリエステルフィルムを偏光子保護膜に使用することで、虹むらを視認できない程度に目立たなくして、虹ムラを解消している例が知られている(特許文献1参照)。なお、この虹むらは偏光サングラスを通して見た際、顕著に視認される。
近年、従来の二軸配向ポリエステル樹脂フィルムにかわり、一軸配向ポリエステルフィルムが液晶ディスプレイの基材(偏光板の保護フィルム等)として用いられることが増えている。例えば、虹ムラを改善した偏光板保護フィルムとして、Re=3000〜30000nm、Re/Rth≧0.2の一軸配向または二軸配向ポリエステルフィルムを偏光子保護膜に使用することで、虹むらを視認できない程度に目立たなくして、虹ムラを解消している例が知られている(特許文献1参照)。なお、特許文献1には、完全な1軸性(1軸対称)フィルムでは配向方向と直交する方向の機械的強度が著しく低下することも記載されている。
上記のような光学特性を有する一軸配向または二軸配向ポリエステル樹脂フィルムは、少なくとも未延伸のフィルムをテンター式延伸装置を用いてクリップで把持しながら横一軸延伸することで製造される。
一方、従来の二軸配向または二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法として、様々な方法が知られており、加熱後のフィルムの後工程での故障や加熱後のフィルムの搬送性を改善した例が知られている。
ポリエステルフィルムの熱固定温度をTm−35〜65℃で熱固定し、140〜175℃で熱弛緩処理することで、フィルムの熱収縮を低下させ、均一化し、後工程でのシワ等の故障を改良することが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、フィルムの搬送方向(MD;Machine Direction)の熱収縮率とMDに直交する方向(TD;Transverse Direction)の熱収縮率と比MD/TD熱収縮率を低くすることで、フィルムの加熱搬送性を付与することが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
特開2012−256014号公報 特開2012−094699号公報 特開2001−191406号公報
特許文献1などに記載の主として横延伸を行った一軸配向ポリエステル樹脂フィルムは、フィルムが横方向にしか配向していないため、縦方向の破断強度が弱く、偏光板加工等のフィルム貼り合わせ工程や塗布工程のハンドリング中にフィルムが破断することが多い。
特許文献2および特許文献3には、共に、フィルムの低熱収縮化及びその均一化がシワ等の改良に効果的であることが示されているものの、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断の抑制が不十分であった。
本発明の解決しようとする課題は、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできるポリエステルフィルムの製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために本発明者が鋭意検討した結果、フィルム幅を特定の範囲とし、かつ、全幅円弧および半裁円弧の範囲を特定の範囲とすることで、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできることを見出し、上記課題を解決できることを見出した。
具体的には、本発明は、ポリエステルフィルムを加熱搬送したときに、ポリエステルフィルムが局所的に長くなって弛んだ箇所等でフィルム破断が生じ易いとの知見、および、フィルム幅方向の端部の湾曲の大きさが所定の範囲であるものは、加熱後の後工程での搬送時でも局所的な長さのムラが抑制されて、フィルム破断が発生しにくいとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。
上記課題を達成するための具体的手段である本発明は以下のとおりである。
[1] 下記式(1)〜(4)を満たすポリエステルフィルム。
0m ≦ C < 0.003L/8W・・・(1)
0m ≦ CCT < 0.003L/4W・・・(2)
0.8m ≦ W ≦ 6.0m・・・(3)
20m ≦ L ≦ 30m・・・(4)
(式(1)〜(4)中、C[単位:m]はフィルムの全幅円弧の値を表し、CCT[単位:m]はフィルム幅方向センター位置の半裁円弧の値を表し、W[単位:m]はフィルム幅を表し、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。)
[2] [1]に記載のポリエステルフィルムは、下記式(A)で表される幅方向のMD熱収縮率ムラが0.5%以下であることが好ましい。
式(A):
(幅方向のMD熱収縮率ムラ)=(フィルム幅方向の3点における、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率の最大値と最小値の差)/(フィルム幅方向の3点における、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率の平均値)
[3] [1]または[2]に記載のポリエステルフィルムは、示差走査熱量測定(DSC)で測定されるプレピーク温度のフィルム幅方向の最大値と最小値の差としてのムラが7℃以下であることが好ましい。
[4] [1]〜[3]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムは、配向角のフィルム幅方向の最大値と最小値の差としてのムラが15°以下であることが好ましい。
[5] [1]〜[4]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムは、フィルム長さが100m以上であり、
ロール形態で巻かれたことが好ましい。
[6] [1]〜[5]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムは、フィルム厚みが20〜150μmであり、
フィルム面内方向のレターデーションReが3000〜30000nmであり、
厚み方向のレターデーションRthが3000〜30000nmであり、
Re/Rth比率が0.5〜2.5であることが好ましい。
[7] [1]〜[6]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムは、一軸配向であることが好ましい。
[8] [7]に記載のポリエステルフィルムは、前述のポリエステルフィルムの長手方向の屈折率が1.590以下であり、かつ、
前述のポリエステルフィルムの結晶化度が5%を超えることが好ましい。
[9] [1]〜[8]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムは、前述のポリエステルフィルムが、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分とすることが好ましい。
[10] フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いる[1]〜[9]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムの製造方法であって、
未延伸のポリエステルフィルムを前述のクリップで把持しながら横延伸する工程と、
前述の横延伸後のポリエステルフィルムをテンター内の最高温度まで加熱する熱固定工程と、
前述の熱固定工程後のポリエステルフィルムを加熱しながら前述の一対のレール間距離を狭くする熱緩和工程とを含み、
前述のテンター内の前述の熱固定を行うゾーンおよび前述の熱緩和を行うゾーンの少なくとも一方において、ポリエステルフィルムの幅方向の端部を、ヒーターにより輻射加熱するポリエステルフィルムの製造方法。
[11] [10]に記載のポリエステルフィルムの製造方法は、前述のヒーターで加熱するポリエステルフィルムの端部の幅方向の範囲が、加熱する部分でのポリエステルフィルムの全幅に対して、両端で合計10〜60%の範囲であることが好ましい。
[12] [10]または[11]に記載のポリエステルフィルムの製造方法は、前述のクリップから前述の横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くすることが好ましい。
[13] フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いる[1]〜[9]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムの製造方法であって、
前述の未延伸のポリエステルフィルムを前述のクリップで把持しながら横延伸する工程を含み、
前述のクリップから前述の横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くするポリエステルフィルムの製造方法。
[14] [10]〜[13]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムの製造方法は、前述の未延伸のポリエステルフィルムの長手方向の屈折率が1.590以下であり、かつ、
前述の未延伸のポリエステルフィルムの結晶化度が5%以下であることが好ましい。
[15] 偏光子と、[1]〜[9]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルムとを含む偏光板。
[16] [1]〜[9]のいずれか一つに記載のポリエステルフィルム、または、[15]に記載の偏光板を備える画像表示装置。
本発明によれば、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできるポリエステルフィルムの製造方法を提供することができる。
本発明におけるSs1、Ss2、SCT、C、及びWの定義を説明するためのポリエステルフィルム模式図である。 本発明におけるCC1、CC2、及びCCTの定義を説明するための半裁ポリエステルフィルム模式図である。 全幅円弧の式(1)を導出するための補助図である。
以下、本発明のポリエステルフィルムおよびその製造方法、偏光板ならびに画像表示装置について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
[ポリエステルフィルム]
本発明のポリエステルフィルムは、下記式(1)〜(4)を満たす。
0m ≦ C < 0.003L/8W・・・(1)
0m ≦ CCT < 0.003L/4W・・・(2)
0.8m ≦ W ≦ 6.0m・・・(3)
20m ≦ L ≦ 30m・・・(4)
(式(1)〜(4)中、C[単位:m]はフィルムの全幅円弧の値を表し、CCT[単位:m]はフィルム幅方向センター位置の半裁円弧の値を表し、W[単位:m]はフィルム幅を表し、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。)
このような構成により、本発明のポリエステルフィルムは、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできる。
ポリエステルフィルムは、複数のポリエステルフィルムを積層したり、ポリエステルフィルム上に機能層を積層して、高機能化または複合化することがある。このようなポリエステルフィルムの加工に当たっては、通常、ロール等により搬送されながら、フィルムの加熱や延伸等がなされる。
偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断は、後工程でのハンドリング時に、フィルムの長さが短いところに搬送テンションが集中することに起因して起きる傾向にある。
これに対し、本発明のポリエステルフィルムはフィルム幅を特定の範囲とし、かつ、全幅円弧および半裁円弧の範囲を特定の範囲とすることで、後工程でのハンドリング時に、フィルムの長さが短いところに搬送テンションが集中し、その箇所でフィルムが破断することを抑制でき、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできる。
以下、本発明のポリエステルフィルムの好ましい態様について説明する。
<全幅円弧、半裁円弧、フィルム幅の関係>
まず、全幅円弧C、半裁円弧CCT及びフィルム幅Wの関係について、図1および図2を用いて説明する。
図1(A)および(B)には、それぞれ、湾曲したポリエステルフィルムが示されている。
一般に、ポリエステル原料樹脂を溶融混練し、延伸して回収されるポリエステルフィルムは、フィルムのMD方向の端部のうち一方の端部を、高所に固定して吊るすと、TD方向の端部の縁が湾曲している傾向にある。
図1には、このように、高所から吊るし、フィルムに弛みが無いように張ったポリエステルフィルムの様子を模式的に示してある。
本発明では、ポリエステルフィルムのTD方向の一端におけるMD熱収縮率と、他端におけるMD熱収縮率とを測定したとき、測定値の大きい方の端部をS1とし、S1におけるMD熱収縮率をSS1とする。一方、測定値の小さい方の端部をS2とし、S2におけるMD熱収縮率をSS2とする。また、ポリエステルフィルムのTD方向の中央部におけるMD熱収縮率をSCTとする。
図1(A)には、ポリエステルフィルムを高所から吊るしたとき、S1側(高MD熱収縮率側)が円弧状に膨らむフィルムを示し、(B)には、S2側(低MD熱収縮率側)が円弧状に膨らむフィルムを示している。
図1の(A)及び(B)に示すポリエステルフィルムは、フィルムのMD方向端部におけるフィルム幅(TD方向のフィルム全長)をWとして示している。また、図1では、フィルムのMD方向端部におけるフィルム幅Wの中央の位置をCとし、フィルムのMD方向端部のうち、高所に固定した側におけるCをCWu、他端側のCをCWdと示してある。
また、図1では、ポリエステルフィルムのMD方向の全長をLとしている。ただし、Lは、ポリエステルフィルムのTD方向端部の縁の長さではなく、高所から吊るしたポリエステルフィルムのMD方向の一方の端部から他方の端部までの距離である。CWuとCWdとを結んで得られる直線Y1(図1において垂直方向に点線で示される直線)のCWuからCWdまでの距離がLとなる。Lは、全幅円弧および半裁円弧を測定時のフィルム長さを表す。
ここで、CWuとCWdとを結んだ直線(直線Y1)を重力方向と平行するように合わせる。
また、ポリエステルフィルムのS1側で、かつ、CWuがある辺のフィルムTD方向の端部を通り、重力方向と平行する直線Z1(図1において、一点鎖線で表される直線)をポリエステルフィルム上に引く。次いで、直線Y1の半分(L/2)の位置で、直線Y1に垂直する直線Cを引く。
ポリエステルフィルムのS1側が膨らんでいる図1(A)に示すポリエステルフィルムにおいては、直線C上の距離であって、ポリエステルフィルムのS1側のTD方向端部から、直線Z1までの距離を、Cという。
一般に、フィルムのTD方向端部が円弧状に湾曲したポリエステルフィルムは、フィルムのMD方向の距離の半分(直線Cが引かれる位置)の湾曲の大きさが最も大きい。
幅がWであるポリエステルフィルムの湾曲の大きさの最大値であるCは、図1(A)、(B)のCとして得られる数値である。
ポリエステルフィルムのS1側が引っ込んでいる図1(B)に示すポリエステルフィルムにおいても、Cは、直線C上の距離であって、ポリエステルフィルムのS1側のTD方向端部から、直線Z1までの距離として表される。
幅がWであるポリエステルフィルムの湾曲の大きさの最大値であるCを「全幅円弧」という。
なお、ポリエステルフィルムのS1側が円弧状に膨らんでいる場合(直線Z1が、ポリエステルフィルムの内側に引かれる場合)の円弧をプラス円弧といい、S1側が引っ込んでいる場合(直線Z1が、ポリエステルフィルムの外側に引かれる場合)の円弧をマイナス円弧という。
次に、図2について説明する。
図2は、図1に示されるポリエステルフィルムを、CWuとCWdとを結んで得られる直線Y1に沿って裁断した半裁ポリエステルフィルムが示されている。図2(A)には、図1(A)に示されるポリエステルフィルムの半裁ポリエステルフィルムのうち、S1側の断片が示されている。図2(B)には、図1(A)に示されるポリエステルフィルムの半裁ポリエステルフィルムのうち、S2側の断片が示されている。
図1(A)に示されるフィルムでは、フィルムTD方向の中央に位置したCWdは、フィルムの裁断により、図2では、TD方向の端部に位置する。
Wdの位置を、図2(A)ではC1と称し、図2(B)ではC2と称する。
図2も、半裁ポリエステルフィルムを、図1のポリエステルフィルムのように、フィルムのMD方向の端部のうち一方の端部を、高所に固定して吊るしたときの様子を模式的に示している。
一般に、湾曲しているフィルムにおいてCWu−CWd直線(直線Y1)を裁断すると、張力を失って、元のフィルムと同様に湾曲する傾向にある。
図2(A)および(B)に示される半裁ポリエステルフィルムのMD方向端部におけるフィルム幅(TD方向の全長)は、W/2である。本発明では、フィルムのMD方向端部におけるW/2の半分の位置を、CW2という。フィルムのMD方向端部のうち、高所に固定した側におけるCW2をCW2uといい、他方の端部におけるCW2をCW2dという。
図2において、CW2uとCW2dとを結んで得られる直線Y2(図2において垂直方向に点線で示される直線)のCW2uからCW2dまでの距離はLである。
W2uとCW2dとを結んだ直線(直線Y2)を重力方向と平行するように合わせる。
また、半裁ポリエステルフィルムのC1側で、C1を通り、重力方向と平行する直線Z2(図2において、一点鎖線で表される直線)を半裁ポリエステルフィルム上に引く。次いで、直線Y2の半分(L/2)の位置で、直線Y2垂直する直線Cを引く。
半裁ポリエステルフィルムのC1側が膨らんでいる図2(A)に示す半裁ポリエステルフィルムにおいては、直線C上の距離であって、半裁ポリエステルフィルムのC1側のTD方向端部から、直線Z2までの距離を、CC1という。
半裁ポリエステルフィルムのC2側が膨らんでいる図2(B)に示す半裁ポリエステルフィルムにおいては、直線C上の距離であって、半裁ポリエステルフィルムのC2側のTD方向端部から、直線Z2までの距離を、CC2という。
既述のように、一般に、フィルムのTD方向端部が円弧状に湾曲したポリエステルフィルムは、フィルムのMD方向の距離の半分(直線Cが引かれる位置)の湾曲の大きさが最も大きい。
幅がW/2である半裁ポリエステルフィルムの湾曲の大きさを表すCCTは、図2(A)、(B)のCC1とCC2のうち、大きい方の値である。
幅がW/2である半裁ポリエステルフィルムの湾曲の大きさを表すCCTを、「半裁円弧」という。また、ポリエステルフィルムのC1側が円弧状に膨らんでいる場合の円弧をプラス円弧といい、C2側が膨らんでいる場合の円弧をマイナス円弧という。
<全幅円弧>
本発明のポリエステルフィルムは、全幅円弧に関する式(1)を満たす。式(1)は、下記不等号で表される。
0m ≦ C < 0.003L/8W・・・(1)
(式(1)中、C[単位:m]はフィルムの全幅円弧の値を表し、W[単位:m]はフィルム幅を表し、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。)
式(1)は、幅がWであるポリエステルフィルムの湾曲の大きさの最大値(全幅円弧)の範囲を規定したものである。
の上限値を表す式(1)の右辺の係数0.003と、L/8Wの項は、以下の一連説明、数式および経験則により導かれた値である。
フィルムをシワ・蛇行・破断等なくハンドリングするにあたり重要となるのは、フィルムの左右の長さの差をいかに小さくするかが重要である。すなわち、図1(A)においてフィルムの端部S1に対応する上端部をS1uとし、フィルムの端部S2に対応する上端部をS2uとすると、S1およびS1uを結ぶ弧の長さと、S2およびS2uを結ぶ弧の長さの差ΔYをある程度小さくすることが重要となる。ΔYは理論上、図3に基づいて以下のような計算式で導出され、x=Cとすると、ΔY=8WC/Lとなる。
三角形ADEと三角形ACDは近似である為、以下の式(11)および(12)を得る。
sin(α/2)=x/{(L/4+x1/2} (11)
tan−1(α/2)=2x/L (11)
ピタゴラスの定理により式(13)を得る。三角形ADEを考えるとsin関数の定義より式(14)を得る。
+L/4 = m (13)
2Rsin(α/2)=m (14)
式(11)、(13)を式(14)に代入することにより、半径Rを求める式(15)を得る。
R={(L/4+x1/2}/2x ・ {(L/4+x1/2
=(L/4+x)/2x (15)
フィルム幅Wとしたときの左右の伸びの差に相当するS1およびS1uを結ぶ弧の長さと、S2およびS2uを結ぶ弧の長さの差ΔYを考えると、式(16)となる。なお、ポリエステル原料樹脂を溶融混練し、延伸して得られるポリエステルフィルムは、S1およびS1uを結ぶ弧が直径R+Wの円の弧の一部であり、S1およびS1uを結ぶ弧が直径Rの円の弧の一部であると近似することができる。
ΔY=(R+W)2α−R・2α=2Wα (16)
式(12)からαを考え、xが十分にLより小さいためにtan−1(2x/L)=2x/Lと近似すると、式(17)を得る。
ΔY=2Wα=4Wtan−1(2x/L)≒8Wx/L (17)
本発明では、全幅円弧C=xであるので、式(21)を得る。
ΔY=8WC/L (21)
S1およびS1uを結ぶ弧の長さと、S2およびS2uを結ぶ弧の長さの差ΔYがフィルムをシワ・蛇行・破断等なくハンドリングするにあたり重要となるところ、本発明者が鋭意研究した結果、さらなる実験から、
ΔY≦0.003・L (22)
に制御することで、破断なくハンドリングできることがわかった。
式(21)を変形すると、
=ΔY×L/8W (23)
となるので、式(23)と式(22)から本発明におけるCの上限値を表す式(1)の右辺に相当する
≦0.003L/8W (24)
が導かれる。
ポリエステル原料樹脂を溶融混練し、延伸して得られるポリエステルフィルムは、一般に、フィルムTD方向の縁が湾曲してしまい、全幅円弧を0とすることが難しいが、本発明では式(1)を満たす範囲に制御する。全幅円弧Cを上記の上限値以下にすることで、後工程でフィルムが破断し難くなる。
全幅円弧Cは、0m≦ C < 0.003L/8Wが好ましく、0m≦ C < 0.0025L/8Wがより好ましく、0m≦ C < 0.002L/8Wが更に好ましく、0m≦ C < 0.001L/8Wが最も好ましい。
全幅円弧Cは、Lが26mである場合、0m≦C<0.1mが好ましく、0m≦C<0.07mがより好ましく、0m≦C<0.05mが更に好ましく、0m≦C<0.03mであることが最も好ましい。
<半裁円弧>
本発明のポリエステルフィルムは、半裁円弧に関する式(2)を満たす。式(2)は、下記不等号で表される。
0m ≦ CCT < 0.003L/4W・・・(2)
(式(2)中、CCT[単位:m]はフィルム幅方向センター位置の半裁円弧の値を表し、W[単位:m]はフィルム幅を表し、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。)
CTの上限値を表す式(2)の右辺の係数0.003と、L/4Wの項は、上述の式(1)の右辺の説明、数式および経験則と同様の説明、数式および経験則により導かれた値である。
半裁円弧CCTが上記範囲内であることで、後工程でフィルムが破断し難くなる。
半裁円弧Cは、0m≦ C < 0.003L/4Wが好ましく、0m≦ C < 0.0025L/4Wがより好ましく、0m≦ C < 0.002L/4Wが更に好ましく、0m≦ C < 0.001L/4Wが最も好ましい。
半裁円弧CCTは、Lが26mである場合、0m≦CCT<0.1mが好ましく、0m≦CCT<0.07mがより好ましく、0m≦CCT<0.05mが更に好ましく、0m≦CCT<0.03mであることが最も好ましい。
<フィルム幅>
本発明のポリエステルフィルムは、フィルム幅Wに関する式(3)を満たす。式(3)は、下記不等号で表される。
0.8m ≦ W ≦ 6.0m・・・(3)
(式(3)中、W[単位:m]はフィルム幅を表す。)
フィルム幅Wは、1〜5mであることが好ましく、1〜4mであることがより好ましく、1〜3mであることが特に好ましい。
<全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さ>
本発明のポリエステルフィルムは、全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さLに関する式(4)を満たす。式(4)は、下記不等号で表される。
20m ≦ L ≦ 30m・・・(4)
(式(4)中、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。)
全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さLは、22〜29mであることが好ましく、24〜28mであることがより好ましく、25〜27mであることが特に好ましい。
なお、Lは、本発明のポリエステルフィルムから任意に切り出したサンプルフィルムの長さとすることができる。すなわち、本発明のポリエステルフィルム自体の長さは、Lによって限定されるものではない。
<ポリエステルフィルムフィルムの特性>
(幅方向のMD熱収縮率ムラ)
本発明のポリエステルフィルムは、下記式(A)で表される幅方向のMD熱収縮率ムラが0.5%以下であることが、後工程での加熱工程等で縮みムラが生じにくくなり、加熱後の円弧が悪化しなくなり、フィルム破断を抑制できる観点から、好ましい。
式(A):
(幅方向のMD熱収縮率ムラ)=(フィルム幅方向の3点における、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率の最大値と最小値の差)/(フィルム幅方向の3点における、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率の平均値)
幅方向のMD熱収縮率ムラは、0.4%以下が好ましく、0.3%以下が更に好ましく、0.2%以下が最も好ましい。
本発明において、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率(150℃、30分)とは、次のように定義する。
TD方向30mm、MD方向120mmに裁断したポリエステルフィルムの試料片Mに、予めMD方向で100mmの間隔となるように2本の基準線を入れる。試料片Mを、無張力下で150℃の加熱オーブン中に30分間放置した後、試料片Mを室温まで冷却する処理を行い、2本の基準線の間隔を測定する。このときに測定される処理後の間隔をA〔mm〕とする。処理前の間隔100mmと、処理後の間隔Ammとから、「100×(100−A)/100」の式を用いて算出される数値〔%〕を、試料片MのMD熱収縮率(S)とする。
以下、熱収縮率(150℃、30分)を、単に熱収縮率とも称する。
また、ポリエステルフィルムの製造方法は、後に詳述するが、ポリエステルフィルムは、通常、ロール等を用いて搬送し、延伸することにより得られる。このとき、フィルムの搬送方向をMD(Machine Direction)方向とも称する。また、フィルムのMD方向は、フィルムの長手方向とも称される。また、フィルム幅方向とは、長手方向に直交する方向である。フィルム幅方向は、フィルムを搬送しながら製造されたフィルムにおいては、TD(Transverse Direction)方向とも呼ばれる。
本発明においては、フィルム幅方向を、TDまたはTD方向と称し、フィルム幅方向と直交する方向を、MDまたはMD方向と称する。また、MD方向の熱収縮を、MD熱収縮ともいい、その割合をMD熱収縮率という。従って、フィルム幅方向と直交する方向の熱収縮率は、MD熱収縮率とも表現する。
(幅方向のDSCプレピーク温度ムラ)
本発明のポリエステルフィルムは、示差走査熱量測定(DSC)で測定されるプレピーク温度のフィルム幅方向の最大値と最小値の差としてのムラ(以下、幅方向のDSCプレピーク温度ムラとも言う)が7℃以下であることが、後工程でフィルムが破断し難くなる観点から、好ましい。
ここで、DSCとは、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry)の略称であり、DSCの「プレピーク温度」とは、ポリエステルフィルムをDSC測定したときに最初に現れるピークの温度である。
DSCのプレピーク温度は、一般に、ポリエステルフィルムの一軸延伸で行われる横延伸工程中の熱固定時におけるポリエステルフィルムの最高到達膜面温度(熱固定温度)に相当する。
なお、DSCのプレピーク温度は、示差走査熱量測定(DSC)で常法により求められる値である。
また、プレピーク温度のムラは、ポリエステルフィルムのTD方向に等間隔に並ぶ11個の位置P1〜P11のフィルム片をサンプリングする。P1〜P11におけるフィルム片についてDSC測定を行い、各プレピーク温度Tpp1〜Tpp11を測定し、Tpp1〜Tpp11中の最大値と最小値との差を、TD方向におけるDSCのプレピーク温度のムラとする。以下、幅方向のDSCプレピーク温度ムラをΔTppともいう。
ポリエステルフィルムの幅方向のDSCプレピーク温度ムラ(ΔTpp)が0.5℃〜10℃であること、ポリエステルフィルムは、既述の式(1)〜(4)を満たし易くなる。
DSCプレピーク温度ムラΔTppは、5℃以下が更に好ましく、4℃以下が最も好ましい。
(幅方向の配向角ムラ)
本発明のポリエステルフィルムは、配向角のフィルム幅方向の最大値と最小値の差としてのムラ(以下、幅方向の配向角ムラとも言う)が15°以下であることが、円弧及びMD熱収縮率ムラが大きくなり過ぎず、後工程でフィルムが破断し難くなる観点から、好ましい。
幅方向の配向角ムラは、12°以下がより好ましく、10°以下が更に好ましく、8°以下が最も好ましい。
(フィルム長さ)
本発明のポリエステルフィルムは、フィルム長さが100m以上であり、ロール形態で巻かれたことが好ましい。
フィルム長さは、100m以上が好ましく、300m以上がより好ましく、500m以上が更に好ましい。本発明のポリエステルフィルムは、このような長さで、ロール形態で巻かれた場合であっても、ロール形態での巻きベコおよびシワも抑制できる。
(膜厚)
本発明のポリエステルフィルムの厚みは、20〜150μmが好ましく、30〜130μmがより好ましく、35〜110μm以下が更に好ましい。20μmを下回るとパネルにしたときに画面に色むらが生じる。150μmを越えるとコストが高く採算性が合わなくなる。
(位相差)
本発明のポリエステルフィルムは、フィルム面内方向(以下面内方向とも言う)のレターデーションReは3000〜30000nmが好ましく、3500〜25000nmがより好ましく、4000〜20000nm以下が更に好ましい。Reが3000nmを下回るとパネルにしたときに画面に色むらが生じ難くなり、好ましい。30000nmを越えるフィルムを作るのは原理的に難しい。ポリエステルフィルムのReが30000nmを超えても虹むら低減効果は飽和するだけであり、本発明の効果は得られる。
虹むらは、大きな複屈折、具体的にはReが500nm以上3000nm未満のポリマーフィルムを保護フィルムとして有する偏光板にバックライト光源から斜め方向に入射した光を視認側から観察した際に現われ、特に輝線スペクトルを含む、例えば冷陰極管のような光源をバックライトとする液晶表示装置において顕著である。
ここで、連続的な発光スペクトルを有する白色光源をバックライト光源として使用する場合、本発明のポリエステルフィルムのReは上記範囲であることが、虹むらが視認されにくくなるため好ましい。
本発明のポリエステルフィルムは、厚み方向レターデーションRthは3000〜30000nm以下が好ましく、3500〜25000nmがより好ましく、4000〜20000nm以下が更に好ましい。Rthが3000nmを下回るフィルムを作るのは原理的に難しい。30000nmを以下であると、パネルにしたときに画面に色むらが生じ難くなり、好ましい。
本発明のポリエステルフィルムは、面内方向のレターデーションReと厚み方向レターデーションRthとの比(Re/Rth)は0.5〜2.5が好ましく、0.6〜2.2がより好ましく、0.7〜2.0が更に好ましい。Re/Rthが0.5以上であると、本発明のポリエステルフィルムを偏光板保護フィルムとして液晶パネルに組み込んだときに画面に色むらが生じ難くなり、好ましい。2.5を越えるフィルムを作るのは原理的に難しい。また、Re/Rthが1.2を超えても虹むらの視野角依存性低減の効果は飽和するだけであり、Re/Rthが1.2以下であれば力学特性の低下が少なく、スリキズが発生し難く、好ましい。
虹むらは、Re、Rthの関係を表すNz値を適切な値とすることでも低減することができ、虹状ムラの低減効果および製造適性より、Nz値は絶対値が2.0以下であることが好ましく、0.5〜2.0であることがより好ましく、0.5〜1.5であることがさらに好ましい。
虹状ムラは入射光により発生する為、通常は白表示時で観察される。
本発明のポリエステルフィルムの面内位相差値Reは、下記式(4)で表される。
Re=(nx−ny)×y・・・(4)
ここで、nxはポリエステルフィルムの面内遅相軸方向の屈折率であり、nyはポリエステルフィルムの面内進相軸方向(面内遅相軸方向と直交する方向)の屈折率であり、yはポリエステルフィルムの厚みである。
本発明のポリエステルフィルムの厚み方向のレターデーションRthは下記式(5)で表される。
Rth={(nx+ny)/2−nz}×y・・・(5)
ここでnzはポリエステルフィルムの厚み方向の屈折率である。
なお、ポリエステルフィルムのNz値は、下記式(6)で表される。
Nz=(nx−nz)/(nx−ny)・・・(6)
本明細書中において、波長λnmでのRe、Rth及びNzは次のようにして測定できる。
二枚の偏光板を用いて、ポリエステルフィルムの配向軸方向を求め、配向軸方向が直交するように4cm×2cmの長方形を切り出し、測定用サンプルとした。このサンプルについて、直交する二軸の屈折率(Nx,Ny)、及び厚さ方向の屈折率(Nz)をアッベ屈折率計(アタゴ社製、NAR−4T、測定波長589nm)によって求め、二軸の屈折率差の絶対値(|Nx−Ny|)を屈折率の異方性(△Nxy)とした。ポリエステルフィルムの厚みy(nm)は電気マイクロメータ(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定し、単位をnmに換算した。測定したNx、Ny、Nz、yの値からRe、Rth、Nzをそれぞれ算出した。
上記のRe、Rthは、フィルムに用いられるポリエステル樹脂の種類、ポリエステル樹脂と添加剤の量、レターデーション発現剤の添加、フィルムの膜厚、フィルムの延伸方向と延伸率等により調整することができる。
本発明のポリエステルフィルムを上記のRe、Rthの範囲に制御する方法は特に制限はないが、例えば延伸法によって達成できる。
(屈折率、結晶化度)
本発明のポリエステルフィルムは、一軸配向であることが好ましい。具体的には、本発明のポリエステルフィルムは、長手方向の屈折率が1.590以下であり、かつ、結晶化度が5%を超えることが好ましい。
本発明のポリエステルフィルムの長手方向の屈折率の好ましい範囲は、未延伸のポリエステルフィルムの長手方向の屈折率の好ましい範囲と同様である。
本発明のポリエステルフィルムの結晶化度は、5%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることが更に好ましい。
<ポリエステルフィルムの材料、層構成、表面処理>
本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステル樹脂を含む。
本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステル樹脂を主成分とする層の単層フィルムであってもよいし、ポリエステル樹脂を主成分とする層を少なくとも1層有する多層フィルムであってもよい。また、これら単層フィルム又は多層フィルムの両面又は片面に表面処理が施されたものであってもよく、この表面処理は、コロナ処理、ケン化処理、熱処理、紫外線照射、電子線照射等による表面改質であってもよいし、高分子や金属等の塗布や蒸着等による薄膜形成であってもよい。フィルム全体に占めるポリエステル樹脂の質量割合は、通常50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
(1−1)ポリエステル樹脂
ポリエステル樹脂としては、WO2012/157662号公報の[0042]の組成のものが好ましく用いられる。
ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリブチレンテレヒタレート樹脂(PBT)、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂(PCT)等を使用できるが、コスト、耐熱性からPET、PENがより好ましく、さらに好ましくはPETである(PENはややRe/Rthが小さくなりやすい)。
ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂が最も好ましいが、ポリエチレンナフタレート樹脂も好ましく用いることができ、例えば特開2008−39803号公報に記載のものを好ましく用いることができる。
ポリエチレンテレフタレートは、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸に由来する構成単位と、ジオール成分としてエチレングリコールに由来する構成単位とを有するポリエステルであり、全繰り返し単位の80モル%以上がエチレンテレフタレートであるのがよく、他の共重合成分に由来する構成単位を含んでいてもよい。他の共重合成分としては、イソフタル酸、p−β−オキシエトキシ安息香酸、4,4’−ジカルボキシジフェニール、4,4’−ジカルボキシベンゾフェノン、ビス(4−カルボキシフェニル)エタン、アジピン酸、セバシン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、1,4−ジカルボキシシクロヘキサン等のジカルボン酸成分や、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール成分が挙げられる。これらのジカルボン酸成分やジオール成分は、必要により2種類以上を組み合わせて使用することができる。また、上記カルボン酸成分やジオール成分と共に、p−オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸を併用することも可能である。他の共重合成分として、少量のアミド結合、ウレタン結合、エーテル結合、カーボネート結合等を含有するジカルボン酸成分及び/又はジオール成分が用いられていてもよい。ポリエチレンテレフタレートの製造法としては、テレフタル酸とエチレングリコール、並びに必要に応じて他のジカルボン酸及び/又は他のジオールを直接反応させるいわゆる直接重合法や、テレフタル酸のジメチルエステルとエチレングリコール、並びに必要に応じて他のジカルボン酸のジメチルエステル及び/又は他のジオールをエステル交換反応させる、いわゆるエステル交換反応法等の任意の製造法を適用することができる。
(1−2)ポリエステル樹脂の物性
(1−2−1)固有粘度
ポリエステル樹脂の固有粘度IVは0.5以上0.9以下が好ましく、より好ましくは0.52以上0.8以下、さらに好ましくは0.54以上0.7以下である。このようなIVにするには、ポリエステル樹脂を合成するときに、後述の溶融重合に加えて、固相重合を併用しても構わない。
(1−2−2)アセトアルデヒド含率
ポリエステル樹脂のアセトアルデヒド含有量は50ppm以下であることが好ましい。さらに好ましくは40ppm以下、特に好ましくは30ppm以下である。アセトアルデヒドはアセトアルデヒド同士で縮合反応を容易に起こし、副反応物として水が生成し、この水により、ポリエステルの加水分解が進む場合がある。アセトアルデヒド含有量の下限は現実的には1ppm程度である。アセトアルデヒド含有量を上記範囲にするためには、樹脂の製造時の溶融重合、固相重合など各工程での酸素濃度を低く保つ、樹脂保管時、乾燥時の酸素濃度を低く保つ、フィルム製造時に押出機、メルト配管、ダイ等で樹脂にかかる熱履歴を低くする、溶融させる際の押出機のスクリュー構成等で局所的に強い剪断がかからないようにするなどの方法を採用することが出来る。
(1−3)触媒
ポリエステル樹脂の重合には、Sb、Ge、Ti、Al系触媒が用いられ、好ましくはSb、Ti、Al系触媒、さらに好ましくはAl系触媒である。
すなわち、原料樹脂として用いられるポリエステル樹脂がアルミニウム触媒を用い重合したものであることが好ましい。
Al系触媒を用いることで、他の触媒(例えばSb、Ti)を用いた場合より、Reが発現し易くなり、PETの薄手化が可能になる。即ちAl系触媒のほうが配向し易いことを意味している。これは以下の理由によると推察される。
Al系触媒はSb,Tiにくらべ反応性(重合活性)が低い分、反応がマイルドであり、副生成物(ジエチレングリコールユニット:DEG)が生成し難い。
この結果、PETの規則性が高まり、配向し易くReを発現し易い。
(1−3−1)Al系触媒
Al系触媒としては、WO2011/040161号公報の[0013]〜[0148](US2012/0183761号公報の[0021]〜[0123])に記載のものを援用して使用でき、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる。
Al系触媒を用いてポリエステル樹脂を重合する方法としては特に制限はないが、具体的には、WO2012/008488号公報の[0091]〜[0094](US2013/0112271号公報の[0144]〜[0153])を援用して、これらの公報に従い重合でき、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる。
このようなAl系触媒は、例えば特開2012−122051号公報の[0052]〜[0054]、[0099]〜[0104](WO2012/029725号公報の[0045]〜[0047]、[0091]〜[0096])を援用して、これらの公報に従い調製でき、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる。Al系触媒量は、ポリエステル樹脂の質量に対するAl元素の量として3〜80ppmが好ましく、より好ましくは5〜60ppm、さらに好ましくは5〜40ppmである。
(1−3−2)Sb系触媒:
Sb系触媒としては、特開2012−41519号公報の[0050]、[0052]〜[0054]の記載のものを使用できる。
Sb系触媒を用いてポリエステル樹脂を重合する方法としては特に制限はないが、具体的には、WO2012/157662号公報の[0086]〜[0087]に従い重合できる。
(1−4)添加剤:
本発明のポリエステルフィルムには公知の添加剤を加えることも好ましい。その例としては、紫外線吸収剤、粒子、滑剤、ブロッキング防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐光剤、耐衝撃性改良剤、潤滑剤、染料、顔料等が挙げられる。ただし、ポリエステルフィルムは、一般に透明性が必要とされるため、添加剤の添加量は最小限にとどめておくことが好ましい。
(1−4−1)紫外線(UV)吸収剤:
本発明のポリエステルフィルムには、液晶ディスプレイの液晶等が紫外線により劣化することを防止するために、紫外線吸収剤を含有させることも可能である。紫外線吸収剤は、紫外線吸収能を有する化合物で、ポリエステルフィルムの製造工程で付加される熱に耐えうるものであれば特に限定されない。
紫外線吸収剤としては、有機系紫外線吸収剤と無機系紫外線吸収剤があるが、透明性の観点からは有機系紫外線吸収剤が好ましい。WO2012/157662号公報の[0057]に記載のものや、後述の環状イミノエステル系の紫外線吸収剤を使用できる。
環状イミノエステル系の紫外線吸収剤としては、下記に限定されるものではないが、例えば、2−メチル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−ブチル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−フェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−(1−または2−ナフチル)−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−(4−ビフェニル)−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−p−ニトロフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−m−ニトロフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−p−ベンゾイルフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−p−メトキシフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−o−メトキシフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−シクロヘキシル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−p−(またはm−)フタルイミドフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、N−フェニル−4−(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン−2−イル)フタルイミド、N−ベンゾイル−4−(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン−2−イル)アニリン、N−ベンゾイル−N−メチル−4−(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン−2−イル)アニリン、2−(p−(N−メチルカルボニル)フェニル)−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2,2’−ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−エチレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−テトラメチレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−デカメチレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2、2’−(1,4−フェニレン)ビス(4H−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)〔なお、2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)とも言う〕、2,2’−m−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2,6−または1,5−ナフチレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−メチル−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−ニトロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−クロロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(1,4−シクロヘキシレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、1,3,5−トリ(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン−2−イル)ベンゼン、1,3,5−トリ(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン−2−イル)ナフタレン、2,4,6−トリ(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン−2−イル)ナフタレン、2,8−ジメチル−4H,6H−ベンゾ(1,2−d;5,4−d’)ビス(1,3)−オキサジン−4,6−ジオン、2,7−ジメチル−4H,9H−ベンゾ(1,2−d;4,5−d’)ビス(1,3)−オキサジン−4,9−ジオン、2,8−ジフェニル−4H,8H−ベンゾ(1,2−d;5,4−d’)ビス(1,3)−オキサジン−4,6−ジオン、2,7−ジフェニル−4H,9H−ベンゾ(1,2−d;4,5−d’)ビス(1,3)−オキサジン−4,6−ジオン、6,6’−ビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−ビス(2−エチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−ビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−メチレンビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−メチレンビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−エチレンビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−エチレンビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−ブチレンビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−ブチレンビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−オキシビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−オキシビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−スルホニルビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−スルホニルビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−カルボニルビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,6’−カルボニルビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−メチレンビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−メチレンビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−ビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−エチレンビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−オキシビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−スルホニルビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、7,7’−カルボニルビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,7’−ビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,7’−ビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、6,7’−メチレンビス(2−メチル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、6,7’−メチレンビス(2−フェニル−4H,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)などが挙げられる。
上記化合物のうち、色調を考慮した場合、黄色味が付きにくいベンゾオキサジノン系の化合物が好適に用いられ、その例としては、下記の一般式(1)で表されるものがより好適に用いられる。
Figure 2015046122
上記一般式(1)中、Rは2価の芳香族炭化水素基を表しXおよびXはそれぞれ独立して水素または以下の官能基群から選ばれるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
官能基群:アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、アルコキシル基、アリールオキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エステル基、ニトロ基。
上記一般式(1)で表される化合物の中でも、本発明においては、2、2’−(1,4−フェニレン)ビス(4H−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)が特に好ましい。
本発明のポリエステルフィルム中に含有させる紫外線吸収剤の量は、通常10.0質量%以下、好ましくは0.3〜3.0質量%の範囲で含有するものである。10.0質量%を超える量の紫外線吸収剤を含有させた場合は、表面に紫外線吸収剤がブリードアウトし、接着性低下等、表面機能性の悪化を招くおそれがある。
また、多層構造の本発明のポリエステルフィルムの場合、少なくとも3層構造のものが好ましく、紫外線吸収剤は、その中間層に配合することが好ましい。中間層に紫外線吸収剤を配合することにより、この化合物がフィルム表面へブリードアウトしてくるのを防ぐことができ、その結果、フィルムの接着性等の特性を維持することができる。
これらの配合には、WO2011/162198号公報の[0050]〜[0051]に記載のマスターバッチ法を利用できる。
(1−4−2)その他添加剤
本発明のポリエステルフィルムには、その他添加剤を用いてもよく、例えばWO2012/157662号公報の[0058]に記載のものを援用して使用でき、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる。
[ポリエステルフィルムの製造方法]
本発明のポリエステルフィルムの製造方法としては特に制限は無く、本発明のポリエステルフィルムは公知の方法で製造することができる。
本発明のポリエステルフィルムは、以下の本発明のポリエステルフィルムの製造方法の好ましい第1の態様または第2の態様により、生産性良く製造することができる。
本発明のポリエステルフィルムの製造方法の好ましい第1の態様は、フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いる本発明のポリエステルフィルムの製造方法であって、未延伸のポリエステルフィルムをクリップで把持しながら横延伸する工程と、横延伸後のポリエステルフィルムをテンター内の最高温度まで加熱する熱固定工程と、熱固定工程後のポリエステルフィルムを加熱しながら一対のレール間距離を狭くする熱緩和工程とを含み、テンター内の熱固定を行うゾーンおよび熱緩和を行うゾーンの少なくとも一方において、ポリエステルフィルムの幅方向の端部を、ヒーターにより輻射加熱する。
本発明のポリエステルフィルムの製造方法の好ましい第2の態様は、フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いる本発明のポリエステルフィルムの製造方法であって、未延伸のポリエステルフィルムをクリップで把持しながら横延伸する工程を含み、クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くする。
さらに、本発明のポリエステルフィルムの製造方法は、上記の第1の態様と第2の態様を組み合わせることがより好ましい。
以下、本発明のポリエステルフィルムの製造方法の好ましい態様について、説明する。
<溶融混練>
未延伸のポリエステルフィルムは、ポリエステル樹脂を溶融押出ししてフィルム状に成形されてなることが好ましい。
ポリエステル樹脂、または上述のマスターバッチ法で製造したポリエステル樹脂と添加剤のマスターバッチを含水率200ppm以下に乾燥した後、単軸あるいは2軸の押出し機に導入し溶融させることが好ましい。この時、ポリエステルの分解を抑制するために、窒素中あるいは真空中で溶融することも好ましい。詳細な条件は、特許4962661号の[0051]〜[0052](US2013/0100378号公報の[0085]〜[0086])を援用して、これらの公報に従い実施でき、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる。さらに、溶融樹脂(メルト)の送り出し精度を上げるためギアポンプを使用することも好ましい。また、異物除去のための3μm〜20μmの濾過機を用いることも好ましい。
<押出し、共押出し>
溶融混練したポリエステル樹脂を含むメルトをダイから押出すことが好ましいが、単層で押出しても、多層で押出しても良い。多層で押出す場合は、例えば、紫外線級取剤(UV剤)を含む層と含まない層を積層しても良く、より好ましくはUV剤を内層にした3層構成が、紫外線による偏光子の劣化を抑える上、UV剤のブリードアウトを抑制し好ましい。
ブリードアウトしたUV剤は工製膜工程のパスロールに転写、フィルムとロールの摩擦係数を増加しスリキズが発生し易く好ましくない。
ポリエステルフィルムが多層で押出されて製造されてなる場合、得られるポリエステルフィルムの好ましい内層の厚み(全層に対する比率)は50%以上95%以下が好ましく、より好ましくは60%以上90%以下、さらに好ましくは70%以上85%以下である。このような積層は、フィードブロックダイやマルチマニホールドダイを用いることで実施できる。
<キャスト>
特開2009−269301号公報の[0059]に従い、ダイから押出したメルトをキャスティングドラム上に押出し、冷却固化し未延伸のポリエステルフィルム(原反)を得ることが好ましい。
本発明の製造方法では、未延伸のポリエステルフィルムの長手方向の屈折率が1.590以下であることが好ましく、1.585以下がより好ましく、1.580以下が更に好ましい。
本発明の製造方法では、未延伸のポリエステルフィルムの結晶化度が5%以下であることが好ましく、3%以下がより好ましく、1%以下が更に好ましい。なお、ここでいう未延伸のポリエステルフィルムの結晶化度とは、フィルム幅方向の中央部の結晶化度を意味する。
結晶化度を調整する時、キャスティングドラムの端部の温度を低めにしたり、キャストドラム上に送風したりしてもよい。
結晶化度については、フィルムの密度から算出することができる。すなわち、フィルムの密度X(g/cm)、結晶化度0%での密度Y=1.335g/cm、結晶化度100%での密度Z=1.501g/cmを用いて下記計算式より結晶化度(%)を導出することができる。
結晶化度={Z × (X−Y)}/{X × (Z−Y)}×100
なお、密度の測定は、JIS K7112に準じて測定を行った。
<ポリマー層(易接着層)の形成>
溶融押出しされた未延伸のポリエステルフィルムには、後述する延伸の前あるいは後にポリマー層(好ましくは易接着層)を塗布により形成してもよい。
ポリマー層としては、一般に偏光板が有していてもよい機能層を挙げることができ、その中でもポリマー層として易接着層を形成することが好ましい。易接着層はWO2012/157662号公報の[0062]〜[0070]に記載の方法で塗設することができる。
<横延伸>
本発明の製造方法は、フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いて、未延伸のポリエステルフィルムをクリップで把持しながら横延伸する工程を含むことが好ましい。
フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置としては特に制限はない。一対のレールは、通常は一対の無端のレールが用いられる。
なお、クリップは、把持部材と同義である。
本発明のポリエステルフィルムの製造方法は、押出し後のフィルムを横延伸する。横延伸は、未延伸のポリエステルフィルムをフィルム搬送路に沿って搬送しながら、フィルム搬送方向に直交する方向に行われる。
延伸することにより、面内方向のレターデーションReを大きく発現させることができる。特に後述のRe、Rth、Re/Rthの範囲を満たすポリエステルフィルムを達成するには、少なくとも横延伸を行う。縦延伸をその後に行う場合は縦、横の延伸倍率のうち横延伸の延伸倍率を大きくしアンバランスに延伸してもよい。
延伸工程における延伸温度は70℃以上170℃以下が好ましく、より好ましくは80℃以上160℃以下、さらに好ましくは90℃以上150℃以下である。ここでいう延伸温度とは延伸開始から終了までの平均温度を指す。
横延伸工程における予熱、延伸、熱固定、熱緩和、及び冷却において、ポリエステルフィルムを加熱し、又は冷却する温度制御手段としては、ポリエステルフィルムに温風や冷風を吹きかけたり、ポリエステルフィルムを、温度制御可能な金属板の表面に接触させ、又は金属板の近傍を通過させることが挙げられる。
即ちクリップでフィルムの両端を把持し、加熱しながらクリップ間を拡幅することで達成できる。横延伸倍率は、2〜5.5倍であることが好ましく、2.5〜5倍であることがより好ましく、3〜4.5倍であることが特に好ましい。
<熱固定、熱緩和>
本発明の製造方法は、横延伸後のポリエステルフィルムをクリップから開放する前に、横延伸後のポリエステルフィルムをテンター内の最高温度まで加熱する熱固定工程と、熱固定工程後のポリエステルフィルムを加熱しながら一対のレール間距離を狭くする熱緩和工程とを含むことが好ましい。
延伸したあとに結晶化を促すために「熱固定」とよばれる熱処理を行うことが好ましい。これは延伸温度を超える温度で行うことで結晶化を促進し、フィルムの強度を上げることができる。
熱固定では結晶化のために体積収縮する。
熱固定の方法としては、延伸部に熱風を送り出すスリットを、幅方向に平行に数本設ける。このスリットから吹き出す気体の温度を、延伸部より高くすることで達成できる。さらに本発明の製造方法では、後述するように、ポリエステルフィルムの幅方向の端部を、ヒーターにより輻射加熱することが好ましい。
また、本発明の製造方法では、フィルムを加熱する熱風吹き出しノズルの端部側の所望の位置に1または複数の遮風板を付け、フィルム端部の冷却を緩やかにし、クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くしやすくすることも好ましい。
また、延伸(部)出口付近に熱源(IRヒーター、ハロゲンヒーター等)を設置し、昇温しても良い。
熱固定の好ましい温度は100℃以上250℃以下が好ましく、より好ましくは150℃以上245℃以下である。
この時、熱処理と同時に緩和(フィルムを縮ませる)ことが好ましく、TD(横方向)、MD(縦方向)の少なくとも一方に行うことが好ましい。
このような緩和は、例えばテンターにパンタグラフ状のチャックを使用し、パンタグラフの間隔を縮めても良く、クリックを電磁石上で駆動させ、この速度を低下させることでも達成できる。
縦緩和は120℃以上230以下、より好ましくは130℃以上220℃以下、さらに好ましくは140℃以上210℃以下で行うことが上記スリキズ抑制の観点から好ましい。縦緩和により、幅方向延伸においてRe/Rthを上昇させる効果もある。これは横延伸中に縦方向を緩めることで、横配向を促しReを大きくし易いためである。緩和量は、縦緩和は、1%以上10%以下の緩和であることがポリエステルフィルムにスリキズの発生を抑制する観点から好ましく、より好ましくは2%以上8%以下、さらに好ましくは3%以上7%以下である。この好ましい範囲の下限値以上であれば上記効果が出難く易く、スリキズが発生し難くなる。一方、この好ましい範囲の上限値以下であれば弛みが発生し難くなり、延伸機と接触し難くなり、スリキズが発生し難くなる。
横方向の緩和温度は上述の熱固定温度の範囲が好ましく、熱固定とおなじ温度でも高くても低くても構わない。
横緩和量も縦緩和量と同じ範囲が好ましい。横緩和は拡幅したクリックの幅を縮めることで達成できる。
上記延伸、熱固定により、本発明のポリエステルフィルムのRe、Rth、Re/Rthを達成できやすくなる。すなわち、これらの方法で延伸、熱固定を行うことにより虹むら低減の効果を発現する本発明のポリエステルフィルムを形成しやすい。
さらに、本発明の製造方法は、テンター内の熱固定を行うゾーンおよび熱緩和を行うゾーンの少なくとも一方において、ポリエステルフィルムの幅方向の端部を、ヒーターにより輻射加熱することが好ましい。かかる輻射加熱を行うと、作製されるポリエステルフィルムのTD方向におけるMD熱収縮率が下がりやすくなり、MD熱収縮率の分布が小さくなり易くなり、既述の式(1)〜(4)を満たすフィルムを製造し易い。
熱緩和部においてフィルムのTD方向端部を輻射加熱するときは、熱固定部での輻射加熱を省略してもよいし、熱固定部および熱緩和部の両方において行ってもよい。
ポリエステルフィルムのTD方向端部の加熱は、輻射加熱可能なヒーターを用いて行われ、ポリエステルフィルムのTD方向の少なくとも一方の端部を選択的に加熱することが好ましい。局所的なMD熱収縮を抑制する観点から、ポリエステルフィルムのTD方向の両方の端部を加熱することが好ましい。なお、「選択的に加熱」とは、ポリエステルフィルムの端部を含むフィルム全体を加熱するのではなく、フィルム端部を局所的に加熱することを意味する。
輻射加熱可能なヒーターとしては、例えば、赤外線ヒーターが挙げられ、特にセラミック製のヒーター(セラミックスヒーター)を用いることが好ましい。
輻射加熱可能なヒーターは1つのみ使用してもよいし、2つ以上を用いてもよい。
ポリエステルフィルムのTD方向端部の加熱は、ポリエステルフィルム表面とヒーターとの最短距離を10mm以上300mm以下として行うことが好ましい。
ポリエステルフィルム表面とヒーターとの最短距離が10mm以上であると、ヒーターピッチで温度ムラが生じ難く、300mm以下であるとフィルムに輻射熱が十分伝わり易い。
ヒーター表面とフィルム表面の最短距離は、50mm以上250mm以下であることが好ましく、80mm以上200mm以下であることがより好ましい。
フィルム表面とヒーター表面との距離のほか、さらに、必要に応じて、ヒーターの表面温度を調整してフィルムを加熱することが好ましい。
セラミック製ヒーターの少なくとも1つの表面温度は、300℃以上700℃以下であることが好ましい。表面温度が300℃以上であることで、フィルムに輻射熱が十分に伝わり易く、700℃以下であることで、フィルムの過加熱を抑制することができる。
セラミック製ヒーターの表面温度は、400℃以上650℃以下であることがより好ましく、450℃以上650℃以下であることが更に好ましい。
セラミック製ヒーターは、格子状の金属カバーで覆われていることが好ましい。ヒーターが格子状の金属カバーで覆われていることで、破れたフィルムがヒーターに衝突して、ヒーターが破損することを防ぐことができる。カバーを構成する金属は、特に制限されず、例えば、SUS304等のステンレス鋼等が挙げられる。
また、輻射加熱したときには、フィルムTD方向における温度バラツキを0.7℃以上3.0℃以下の範囲に狭めることが好ましく、これによりフィルム幅方向での結晶化度のバラツキを0.5%以上〜3.0%以下の範囲に軽減することができる。このようにすると、幅方向での弛み差が軽減し、傷の発生が抑制されると共に、耐加水分解性をより向上させることができる。
ポリエステルフィルムのMD方向の長さ分布は、横延伸を行う延伸装置の出口近傍における冷却の態様に依存し易い。一般に、フィルムのMD方向の長さは、急冷された箇所は長くなり、徐冷された箇所は短くなる傾向にある。これは次の理由によるものと考えられる。フィルムは、冷却により収縮するが(熱膨張の反対の現象)、急冷されると収縮する時間が少ないため、フィルムが十分に収縮せず、結果として、MD方向のフィルム長は長くなると考えられる。逆に、フィルムは、徐冷されると、十分に収縮するため、MD方向のフィルム長が短くなると考えられる。
延伸装置の把持部材の温度は100℃〜150℃程度であるが、これは延伸装置の冷却温度(一般に、常温〜100℃程度)に比べると比較的高温である。そのため、延伸装置の冷却部では、把持部材の温度の高さが原因で、逆にフィルム端部の温度が高くなり、フィルム中央部の冷却状況と比較して、フィルム端部の方が徐冷される傾向にある。それにより、フィルム中央部に比べてフィルム端部の方は、MD方向のフィルム長が短くなり易い。
従来のポリエステルフィルムでは、上記のMD方向のフィルム長さ分布(円弧)が生じるために、フィルム中央部はフィルム端部に比べ、MD熱収縮率が小さく、MD方向のフィルム長が大きいフィルムになる傾向にある。
そうなると、フィルム中央部は、未加熱前の元のMD方向のフィルム長が長い上に、加熱搬送時により縮みにくいため、より長くなり、弛みが生じてキズやシワができ、後工程でフィルムが破断し易い。
なお、特開2001−191406号公報に示される手法によれば、ポリエステルフィルムに横延伸を行った後に、更に、オフラインで熱緩和処理を行っている。この場合、熱緩和処理でフィルムに傷およびシワが生じ易く、熱緩和処理後のフィルムも、フィルムのTD方向中央部は、TD方向端部に比べ、MD熱収縮率が小さく、MD方向のフィルム長が長いままの形になり易い。そのため、特開2001−191406号公報に示される手法によって得られるポリエステルフィルムは、本発明における式(1)〜(4)の要件を満たさない。
これに対し、本発明のポリエステルフィルムの製造方法の好ましい第1の態様によれば、テンター内の熱固定を行うゾーンおよび熱緩和を行うゾーンの少なくとも一方において、ポリエステルフィルムの幅方向の端部を、ヒーターにより輻射加熱する。その際、ヒーターの表面とポリエステルフィルムの表面との最短距離を10mm以上300mm以下とすることが好ましい。それにより、フィルム端部のMD熱収縮率が下がり、フィルム中央部のMD熱収縮率の値に近づき、TD方向におけるMD熱収縮率のバランスに均衡がとれるようになる。その結果、フィルム長さ分布(円弧)の課題が解決され、得られるポリエステルフィルムは、式(1)〜(4)を満たす。
フィルムを加熱搬送したときに、フィルムにフィルム破断が生じるのは、フィルムが局所的に長くなって弛むためと考えられる。
本発明のポリエステルフィルムの製造方法の好ましい第1の態様は、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程で加熱搬送する前のTD方向のフィルム長が長い箇所(円弧が大きい箇所)のMD熱収縮率を大きくしてやり、逆に短い箇所は熱収縮率を小さくして、元々長い箇所を選択的に縮ませてしまうことで、局所的な長さのムラをなくし、得られるポリエステルフィルムの円弧を改良し、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできる手法である。
本発明の製造方法では、ヒーターで加熱するポリエステルフィルムの端部の幅方向の範囲が、加熱する部分でのポリエステルフィルムの全幅に対して、両端で合計10〜60%の範囲であることが好ましく、20〜50%の範囲であることがより好ましく、30〜50%の範囲であることが特に好ましい。
熱緩和部でのポリエステルフィルムのTD方向端部の選択的輻射加熱は、熱固定部でのポリエステルフィルムのTD方向端部の選択的輻射加熱と同様の方法で行えばよく、加熱温度の数値範囲および好ましい態様も同様である。
本発明においては、熱固定部および熱緩和部の少なくとも一方において、ポリエステルフィルム端部を輻射加熱することが好ましいが、さらに、予熱部もしくは延伸部、または、予熱部および延伸部の両方において、フィルム端部の選択的輻射加熱を行ってもよい。
<冷却>
本発明の製造方法は、熱固定後のポリエステルフィルムをクリップから開放する前に、熱固定後のポリエステルフィルムを冷却する工程を含むことが好ましい。延伸後、好ましくは熱固定後のポリエステルフィルムは、クリップから開放される前に冷却されることが、クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのクリップの温度を低下しやすくする観点から、好ましい。
熱固定後のポリエステルフィルムの冷却温度としては、80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、60℃以下が特に好ましい。
熱固定後のポリエステルフィルムを冷却する方法としては、具体的には冷風をポリエステルフィルムに当てる方法が挙げることができる。
<クリップからのフィルムの開放>
本発明の製造方法は、クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放する。
クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放するとき(すなわち、ポリエステルフィルムが把持部材から離脱するとき)のフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くすることが、円弧が大きくなり過ぎず、後工程でフィルムが破断し難くなる観点から、好ましい。
クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を2〜15℃高くすることがより好ましく、2〜10℃高くすることが更に好ましい。
ポリエステルフィルムのMD方向のフィルム長さは、TD方向におけるフィルム端部のうち、MD熱収縮率が大きい側の端部(図1において、S1側)におけるMD方向のフィルム長さを、中央部(図1において、直線Y1側)に比べて、長くすることが好ましい。
そのために、クリップから横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1℃〜20℃高くすることが好ましい。
ポリエステルフィルムは、延伸装置で把持部材に把持されている状態でも、MD方向に縮み易いが、把持部材から離脱させた状態の方が、張力の緊張から解放された状態になるため、より縮む傾向にある。そのため、ポリエステルフィルムが把持部材から離脱するときのフィルム温度を、TD方向の端部よりTD方向の中央部が高くなるようにすることで、TD方向のフィルム中央部を選択的に縮ませ、TD方向のフィルム長さを、TD方向の中央部がTD方向の端部より小さくなるようにすることが好ましい。
ポリエステルフィルムが把持部材から離脱するときのポリエステルフィルムの表面の温度が40℃以上であることで、TD方向のフィルム端部が、TD方向のフィルム中央部より長くなりにくく、得られるポリエステルフィルムのCCTが上記式(2)を満たし易くなる。一方、ポリエステルフィルムが把持部材から離脱するときのポリエステルフィルムの表面の温度が140℃以下であることで、得られるポリエステルフィルムのCCTが上記式(2)を満たしやすくなる。
ポリエステルフィルムが把持部材から離脱するときのポリエステルフィルムの表面の温度を40〜140℃の範囲で制御することが好ましい。ポリエステルフィルムが把持部材から離脱するときのポリエステルフィルムの表面の温度は、50℃以上120℃以下であることがより好ましく、60℃以上100℃以下であることが更に好ましい。
製膜完了後(上記横延伸およびクリップからの開放工程後)のポリエステルフィルムの厚みは20〜150μmが好ましく、30〜130μmがより好ましく、35〜110μm以下が更に好ましい。この範囲とすることが好ましい理由は、本発明のポリエステルフィルムの膜厚をこの範囲とすることが好ましい理由と同じである。
<フィルムの回収、スリット、巻取り>
上記横延伸およびクリップからの開放工程が終わった後、フィルムを必要に応じてトリミング、スリット、厚み出し加工して、回収のために巻き取る。
本発明の製造方法では、クリップから開放後のフィルム幅が0.8〜6mであることがフィルム製品幅を効率よく確保し、かつ装置サイズが過大にならない観点から好ましく、1〜5mであることがより好ましく、1〜4mであることが特に好ましい。精度の必要な光学用フィルムは通常3m未満で製膜するが、本発明では上記のような幅で製膜することが好ましい。
また、幅広製膜したフィルムを好ましくは2本以上6本以下、より好ましくは2本以上5本以下、さらに好ましくは3本以上4本以下にスリットしてから、巻き取ってもよい。
なお、フィルムの端部を任意の幅でトリミングする場合や製膜後に任意の本数にスリットする場合は、トリミングまたはスリット後のフィルム幅が、本発明のポリエステルフィルムのフィルム幅Wに相当し、式(3)を満たすことが好ましい。
またスリット後、両端に厚み出し加工(ナーリング付与)することが好ましい。
巻取りは直径70mm以上600mm以下の巻き芯に1000m以上10000m以下巻きつけることが好ましい。フィルムの断面積あたりの巻取り張力は、3〜30kgf/cmが好ましく、より好ましくは5〜25kgf/cm、さらに好ましくは7〜20kgf/cmである。また、巻き取ったフィルムの厚みは特許4962661号の[0049]と同様である。また、巻き取る前にマスキングフィルムを貼り合せることも好ましい。
[偏光板]
本発明のポリエステルフィルムは偏光板保護フィルムとして用いることができる。
本発明の偏光板は、偏光性能を有する偏光子と、本発明のポリエステルフィルムを含む。本発明の偏光板は、本発明のポリエステルフィルム以外にセルロースアシレートフィルムなどの偏光板保護フィルムをさらに含んでいてもよい。
偏光板の形状は、液晶表示装置にそのまま組み込むことが可能な大きさに切断されたフィルム片の態様の偏光板のみならず、連続生産により、長尺状に作製され、ロール状に巻き上げられた態様(例えば、ロール長2500m以上や3900m以上の態様)の偏光板も含まれる。大画面液晶表示装置用とするためには、偏光板の幅は1470mm以上とすることが好ましい。
WO2011/162198号公報の[0025]に記載のようにPVAから成る偏光子と本発明のポリエステルフィルムを貼り合せ偏光板を調製することができる。この際、上記易接着層をPVAと接触させることが好ましい。さらに、WO2011/162198号公報の[0024]に記載のように、リターデーションを有する保護膜と組合せることも好ましい。
[画像表示装置]
本発明のポリエステルフィルムは、画像表示装置に用いることができ、本発明のポリエステルフィルムを含む偏光板を画像表示装置の偏光板として用いることができる。
本発明の画像表示装置は、本発明のポリエステルフィルム、または、本発明の偏光板を備える。
画像表示装置としては、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OELD又はIELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、タッチパネル、電子ペーパー等を挙げることができる。これらの画像表示装置は、画像表示パネルの表示画面側に本発明の偏光板を備えることが好ましい。
偏光板を液晶表示装置などの画像表示装置へと貼合する方法としては、公知の方法を用いることができる。また、ロールtoパネル製法を用いることもでき、生産性、歩留まりを向上する上で好ましい。ロールtoパネル製法は特開2011−48381号公報、特開2009−175653号公報、特許4628488号公報、特許4729647号公報、WO2012/014602号、WO2012/014571号等に記載されているが、これらに限定されない。
画像表示装置では、光源に連続的な発光スペクトルを有する発光スペクトルを有する光源を用いることが好ましい。
これはWO2011/162198号公報の[0019]〜[0020]記載のように虹ムラを解消し易くなるためである。
画像表示装置に用いられる光源としては、WO2011/162198号公報の[0013]記載のものが使用される。一方、WO2011/162198号公報の[0014]〜[0015]記載の光源は連続光源ではなく、好ましくない。
画像表示装置がLCDである場合、液晶表示装置(LCD)は、WO2011/162198号公報の[0011]〜[0012]に記載の構成を使用できる。
本発明のポリエステルフィルムおよび/または本発明の偏光板を用いる液晶表示装置は連続的な発光スペクトルを有する白色光源を用いたものであることが好ましく、これにより不連続(輝線)光源を用いた場合より効果的に虹むらを低減できる。これは特許4888853号の[0015]〜[0027](US2012/0229732号公報の[0029]〜[0041])に記載の理由を援用して、この理由と同様の理由に因るものであり、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる。
液晶表示装置は、本発明の偏光板と、液晶表示素子とを備えるものであることが好ましい。ここで、液晶表示素子は、上下基板間に液晶が封入された液晶セルを備え、電圧印加により液晶の配向状態を変化させて画像の表示を行う液晶パネルが代表的であるが、その他、プラズマディスプレイパネル、CRTディスプレイ、有機ELディスプレイ等、公知の各種ディスプレイに対しても、本発明の偏光板を適用することができる。このように、レターデーションが高い本発明のポリエステルフィルムを有する偏光板を液晶表示素子に適用した場合には、液晶表示素子の反りを防止することができる。
ここで、虹状の色斑は、レターデーションが高いポリエステルフィルムのレターデーションとバックライト光源の発光スペクトルに起因する。従来、液晶表示装置のバックライト光源としては、冷陰極管や熱陰極管などの蛍光管を用いられる。冷陰極管や熱陰極管などの蛍光灯の分光分布は複数のピークを有する発光スペクトルを示し、これら不連続な発光スペクトルが合わさって白色の光源が得られている。レターデーションが高いフィルムを光が透過する場合、波長によって異なる透過光強度を示す。このため、バックライト光源が不連続な発光スペクトルであると、特定の波長のみ強く透過されることになり虹状の色斑が発生する。
画像表示装置が液晶表示装置である場合は、バックライト光源と、2つの偏光板の間に配された液晶セルとを構成部材として含むことが好ましい。また、これら以外の他の構成、例えばカラーフィルター、レンズフィルム、拡散シート、反射防止フィルムなどを適宜有しても構わない。
バックライトの構成としては、導光板や反射板などを構成部材とするエッジライト方式であっても、直下型方式であっても構わないが、本発明では、液晶表示装置のバックライト光源として白色発光ダイオード(白色LED)を用いることが虹ムラを改善する観点から好ましい。本発明において、白色LEDとは、蛍光体方式、すなわち化合物半導体を使用した青色光、もしくは紫外光を発する発光ダイオードと蛍光体を組み合わせることにより白色を発する素子のことである。蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の黄色蛍光体やテルビウム・アルミニウム・ガーネット系の黄色蛍光体等がある。なかでも、化合物半導体を使用した青色発光ダイオードとイットリウム・アルミニウム・ガーネット系黄色蛍光体とを組み合わせた発光素子からなる白色発光ダイオードは、連続的で幅広い発光スペクトルを有しているとともに発光効率にも優れるため、本発明の画像表示装置のバックライト光源として好適である。なお、ここで発光スペクトルが連続的であるとは、少なくとも可視光の領域において光の強度がゼロとなる波長が存在しないことをいう。また、本発明により消費電力の小さい白色LEDを広汎に利用可能になるので、省エネルギー化の効果も奏することが可能となる。
上記態様により虹状の色斑の発生が抑制される機構としては国際公開WO2011/162198号に記載があり、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
本発明の画像表示装置が液晶表示装置である場合は、本発明の偏光板の配置は特に制限はない。本発明の偏光板は、液晶表示装置における視認側用の偏光板として用いられることが好ましい。
面内方向のレターデーションが高い本発明のポリエステルフィルムの配置は特に限定されないが、入射光側(光源側)に配される偏光板と、液晶セルと、出射光側(視認側)に配される偏光板とを配された液晶表示装置の場合、入射光側に配される偏光板の入射光側の偏光子保護フィルム、もしくは出射光側に配される偏光板の射出光側の偏光子保護フィルムが面内方向のレターデーションが高い本発明のポリエステルフィルムであることが好ましい。特に好ましい態様は、出射光側に配される偏光板の射出光側の偏光子保護フィルムを面内方向のレターデーションが高い本発明のポリエステルフィルムとする態様である。上記以外の位置に面内方向のレターデーションが高いポリエステルフィルムを配する場合は、液晶セルの偏光特性を変化させてしまう場合がある。偏光特性が必要とされない場所に、面内方向のレターデーションが高い本発明のポリエステルフィルムは用いられることが好ましいため、このような特定の位置の偏光板の保護フィルムとして使用されることが好ましい。
液晶表示装置の液晶セルは、液晶層と、液晶層の両側に設けられた2枚のガラス基板を有することが好ましい。ガラス基板の厚さは0.5mm以下であることが好ましく、0.4mm以下がより好ましく、0.3mm以下が特に好ましい。
液晶表示装置の液晶セルはIPSモード、VAモード、FFSモードであることが好ましい。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
[実施例1]
<原料ポリエステルの合成>
(原料ポリエステル1)
以下に示すように、テレフタル酸及びエチレングリコールを直接反応させて水を留去し、エステル化した後、減圧下で重縮合を行なう直接エステル化法を用いて、連続重合装置により原料ポリエステル1(Sb触媒系PET)を得た。
(1)エステル化反応
第一エステル化反応槽に、高純度テレフタル酸4.7トンとエチレングリコール1.8トンを90分かけて混合してスラリー形成させ、3800kg/hの流量で連続的に第一エステル化反応槽に供給した。更に三酸化アンチモンのエチレングリコール溶液を連続的に供給し、反応槽内温度250℃、攪拌下、平均滞留時間約4.3時間で反応を行なった。このとき、三酸化アンチモンはSb添加量が元素換算値で150ppmとなるように連続的に添加した。
この反応物を第二エステル化反応槽に移送し、攪拌下、反応槽内温度250℃で、平均滞留時間で1.2時間反応させた。第二エステル化反応槽には、酢酸マグネシウムのエチレングリコール溶液と、リン酸トリメチルのエチレングリコール溶液を、Mg添加量およびP添加量が元素換算値でそれぞれ65ppm、35ppmになるように連続的に供給した。
(2)重縮合反応
上記で得られたエステル化反応生成物を連続的に第一重縮合反応槽に供給し、攪拌下、反応温度270℃、反応槽内圧力20torr(2.67×10−3MPa)で、平均滞留時間約1.8時間で重縮合させた。
更に、第二重縮合反応槽に移送し、この反応槽において攪拌下、反応槽内温度276℃、反応槽内圧力5torr(6.67×10−4MPa)で滞留時間約1.2時間の条件で反応(重縮合)させた。
次いで、更に第三重縮合反応槽に移送し、この反応槽では、反応槽内温度278℃、反応槽内圧力1.5torr(2.0×10−4MPa)で、滞留時間1.5時間の条件で反応(重縮合)させ、反応物(ポリエチレンテレフタレート(PET))を得た。
次に、得られた反応物を、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリエステルのペレット<断面:長径約4mm、短径約2mm、長さ:約3mm>を作製した。
得られたポリマーは、IV=0.63であった(以降、PET1と略す)。このポリマーを原料ポリエステル1とした。
<ポリエステルフィルムの製造>
−フィルム成形工程−
原料ポリエステル1(PET1)を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出機1のホッパー1に投入した。原料ポリエステル1は、300℃に溶融し、下記押出条件により、ギアポンプ、濾過器(孔径20μm)を介し、ダイから押出した。
溶融樹脂の押出条件は、圧力変動を1%、溶融樹脂の温度分布を2%として、溶融樹脂をダイから押出した。具体的には、背圧を、押出機のバレル内平均圧力に対して1%加圧し、押出機の配管温度を、押出機のバレル内平均温度に対して2%高い温度で加熱した。
ダイから押出した溶融樹脂は、温度25℃に設定された冷却キャストドラム上に押出し、静電印加法を用い冷却キャストドラムに密着させた。冷却キャストドラムに対向配置された剥ぎ取りロールを用いて剥離し、未延伸ポリエステルフィルム1を得た。
得られた未延伸ポリエステルフィルム1は、固有粘度IV=0.62、長手方向の屈折率が1.573、結晶化度が0.2%であった。
IVは、未延伸ポリエステルフィルム1を、1,1,2,2−テトラクロルエタン/フェノール(=2/3[質量比])混合溶媒に溶解し、混合溶媒中の25℃での溶液粘度から求めた。
未延伸ポリエステルフィルムの屈折率は以下の方法で測定した。
二枚の偏光板を用いて、未延伸ポリエステルフィルムの配向軸方向を求め、配向軸方向が直交するように4cm×2cmの長方形を切り出し、測定用サンプルとした。このサンプルについて、直交する二軸の屈折率(Nx,Ny)、及び厚さ方向の屈折率(Nz)をアッベ屈折率計(アタゴ社製、NAR−4T、測定波長589nm)によって求めた。
未延伸ポリエステルフィルムの結晶化度は以下の方法で測定した。
結晶化度については、フィルムの密度から算出することができる。すなわち、フィルムの密度X(g/cm)、結晶化度0%での密度1.335g/cm、結晶化度100%での密度1.501g/cmを用いて下記計算式より結晶化度(%)を導出することができる。
結晶化度={Z × (X−Y)}/{X × (Z−Y)}×100
なお、密度の測定は、JIS K7112に準じて測定を行った。
−横延伸工程−
未延伸ポリエステルフィルム1をテンター(横延伸機)に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、下記の方法、条件にて横延伸した。
(予熱部)
予熱温度を90℃とし、延伸可能な温度まで加熱した。
(延伸部)
予熱された未延伸ポリエステルフィルム1を、幅方向に下記の条件にてテンターを用いて横延伸した。
<条件>
・横延伸温度(横延伸中の平均温度):90℃
・横延伸倍率:4.3倍
(熱固定部)
次いで、フィルムに対して上下方向からの熱風を熱風吹き出しノズルからフィルムに当て、ポリエステルフィルムの膜面温度を下記範囲に制御しながら、熱固定処理を行った。
<条件>
・最高到達膜面温度(熱固定温度):180℃
・熱固定時間:15秒
ここでの熱固定温度が、DSCのプレピーク温度[℃]である。
さらに、実施例1では、フィルム幅方向(TD方向)の両端部、具体的にはフィルム全幅に対して両端から幅方向の20%ずつの合計40%の部分を、フィルム成形工程でキャストドラムと接触したキャスト面側から、セラミック製の赤外線ヒータ(ヒータ表面温度:650℃)で輻射加熱した。このとき、ヒーターと、ポリエステルフィルムとの距離は、170mmとした。
(熱緩和部)
熱固定後のポリエステルフィルムを、フィルムに対して上下方向からの熱風を熱風吹き出しノズルからフィルムに当て、下記の温度に加熱し、フィルムを緩和した。
さらに、実施例1では、フィルム幅方向の両端部、具体的にはフィルム全幅に対して両端から幅方向の20%ずつの合計40%の部分を、熱固定と同様にキャスト面側から赤外線ヒータ(ヒータ表面温度:350℃)で輻射加熱した。
・熱緩和温度:170℃
・熱緩和率:TD方向(フィルム幅方向)2%
(冷却部)
次に、熱緩和後のポリエステルフィルムをフィルムのTD方向中央部の膜面温度(A)が80℃、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルムのTD方向端部の膜面温度(B)が88℃となる冷却温度にて冷却した。なお、フィルム中央部と端部の膜面温度は、フィルムを冷却する吹き出しノズルの端部側の所望の位置に1または複数の遮風板を付け、フィルム端部の冷却を緩やかにすることで制御した。
冷却温度は、冷却部におけるフィルム膜面温度を意味し、95℃の冷風を上下の方向からあて、上記熱固定および熱緩和における端部への輻射加熱とあわせて、上記(B)−(A)の温度差を付与することができた。また、(B)−(A)の値を下記表1に記載した。
その他の実施例および比較例においても、冷却温度は、クリップがフィルムを開放するときのフィルム膜面温度と同じ値とした。
(フィルムの開放)
冷却後のフィルムをテンターのクリップから開放した。クリップがフィルムを開放するときのフィルムのTD方向中央部の膜面温度(A)は80℃、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルムのTD方向端部の膜面温度(B)が88℃であった。
クリップがフィルムを開放するときのフィルムのTD方向中央部の膜面温度(A)は、放射温度計(林電工製、型番:RT61−2、放射率0.95で使用)により測定した。
クリップがフィルムを開放するときの、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルムのTD方向端部の膜面温度(B)は、放射温度計(林電工製、型番:RT61−2、放射率0.95で使用)により測定した。
(フィルムの回収)
冷却およびクリップからのフィルムの開放の後、ポリエステルフィルムの両端を20cmずつトリミングした。トリミング後のフィルム幅は、3mであった。その後、両端に幅10mmで押出し加工(ナーリング)を行なった後、張力18kg/mで、10000mの長さのフィルムをロール形態に巻き取った。
以上のようにして、ロール形態で巻かれた、厚さ65μmの実施例1のポリエステルフィルムを製造した。
[実施例2〜5および7〜9]
実施例1において、冷却において、フィルムを冷却する吹き出しノズルの端部側に設ける遮風板の位置または枚数を変更し、クリップからのフィルムの開放時におけるフィルム中央部の膜面温度およびフィルム端部の膜面温度を下記表1に記載のように変更した。
なお、遮風板の枚数を増やせば、フィルム端部の膜面温度を上げやすい。遮風板の位置を、熱風吹き出しノズルからの熱風の通り道を塞ぐように配置すれば、フィルム端部の膜面温度を上げやすい。
その他は実施例1と同様にして、実施例2〜5および7〜9のポリエステルフィルムを製造した。
[実施例6、比較例1および2]
実施例1において、熱固定および熱緩和において、端部に輻射ヒーターを設置せず、かつ、フィルムを冷却する吹き出しノズルの端部側に設ける遮風板の位置または枚数を変更し、クリップからのフィルムの開放時におけるフィルム中央部の膜面温度およびフィルム端部の膜面温度を下記表1に記載のように変更した。
その他は実施例1と同様にして、実施例6、比較例1および2のポリエステルフィルムを製造した。
[実施例10]
(原料ポリエステル2)
乾燥させた紫外線吸収剤(2,2’−(1,4−フェニレン)ビス(4H−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン))10質量部、PET1(IV=0.63)90質量部を混合し、混練押出機を用い、PET1の作製と同様にしてペレット化して、紫外線吸収剤含有する原料ポリエステル2を得た(以降、PET2と略す)。
−フィルム成形工程−
原料ポリエステル1(PET1)90質量部と、紫外線吸収剤を含有した原料ポリエステル2(PET2)10質量部を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出機1のホッパー1に投入し、押出機1で300℃に溶融した。下記押出条件により、ギアポンプ、濾過器(孔径20μm)を介し、ダイから押出した。
溶融樹脂の押出条件は、圧力変動を1%、溶融樹脂の温度分布を2%として、溶融樹脂をダイから押出した。具体的には、背圧を、押出機のバレル内平均圧力に対して1%加圧し、押出機の配管温度を、押出機のバレル内平均温度に対して2%高い温度で加熱した。
ダイから押出した溶融樹脂は、温度25℃に設定された冷却キャストドラム上に押出し、静電印加法を用い冷却キャストドラムに密着させた。冷却キャストドラムに対向配置された剥ぎ取りロールを用いて剥離し、未延伸ポリエステルフィルム2を得た。
得られた未延伸ポリエステルフィルム2は、固有粘度IV=0.61、長手方向の屈折率が1.574、結晶化度が0.1%であった。
得られた未延伸ポリエステルフィルム2を、実施例1と同じ条件で横延伸し、厚さ65μmの実施例10のポリエステルフィルムを製造した。
[実施例11]
−フィルム成形工程−
原料ポリエステル1(PET1)90質量部と、紫外線吸収剤を含有した原料ポリエステル2(PET2)10質量部を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出機1のホッパー1に投入し、押出機1で300℃に溶融した(中間層II層)。またPET1を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径30mmの1軸混練押出機2のホッパー2に投入し、押出機2で300℃に溶融した(外層I層、外層III層)。この2種のポリマーをそれぞれギアポンプ、濾過器(孔径20μm)に介した後、2種3層合流ブロックにて、押出機1から押出されたポリマーが中間層(II層)に、押出機2から押出されたポリマーが外層(I層及びIII層)になるように積層し、ダイよりシート状に押し出した。
溶融樹脂の押出条件は、圧力変動を1%、溶融樹脂の温度分布を2%として、溶融樹脂をダイから押出した。具体的には、背圧を、押出機のバレル内平均圧力に対して1%加圧し、押出機の配管温度を、押出機のバレル内平均温度に対して2%高い温度で加熱した。
ダイから押出した溶融樹脂は、温度25℃に設定された冷却キャストドラム上に押出し、静電印加法を用い冷却キャストドラムに密着させた。冷却キャストドラムに対向配置された剥ぎ取りロールを用いて剥離し、未延伸ポリエステルフィルム3を得た。このとき、I層、II層、III層の厚さの比は10:80:10となるように各押出機の吐出量を調整した。
得られた未延伸ポリエステルフィルム2は、固有粘度IV=0.61、長手方向の屈折率が1.574、結晶化度が0.2%であった。なお、3層積層体である未延伸ポリエステルフィルム3の固有粘度、長手方向の屈折率および結晶化度も実施例1と同様の方法で測定できる。
得られた未延伸ポリエステルフィルム3を、実施例1と同じ条件で横延伸し、厚さ65μmの実施例11のポリエステルフィルムを製造した。
[評価]
(Re、Rth、Re/Rth)
各実施例および比較例のフィルムに対し、特開2012−256057号公報の[0054]〜[0055]に記載の方法でReおよびRthを測定し、Reと、Rthと、Re/Rthの値を表1に記載した。
<TD方向におけるMD熱収縮率ムラ>
(ポリエステルフィルムの裁断)
各実施例および比較例のポリエステルフィルムのMD方向端部のうち、一端を地面から26mよりも高い所に固定し、各実施例および比較例のポリエステルフィルムを、無張力下で吊るした。高所に固定したMD方向の端部から他端までの距離が26m(図1におけるL=26m)となるように、フィルムを裁断し、フィルム幅(W)が表1に示される大きさ(実施例1においてはW=3m)で、MD方向のフィルム長(L)が26mとなるフィルムFを用意した。
(幅方向におけるMD熱収縮率の測定)
上記のようにして得たフィルムFを裁断し、フィルムFの、MD方向のフィルム長(L=26m)の半分となる位置(図1の直線C上)におけるTD方向の両端部(フィルム端部から幅方向に10〜40mmまでの30mmの部分)と、TD方向中央部の3種の試料片Mを作製した(フィルム幅方向の中心線を試料片の中心とする30mmの部分)。なお、3種の試料片Mは、TD方向30mm、MD方向120mmの大きさにした。
3種の試料片Mに対し、MD方向で100mmの間隔となるように、2本の基準線を入れ、無張力下で150℃の加熱オーブン中に30分間放置した。この放置の後、3種の試料片Mを室温まで冷却して、2本の基準線の間隔を測定し、この値をA(単位;mm)とした。測定されたAおよび「100×(100−A)/100」の式から算出された数値をMD熱収縮率とした。
フィルムFにおいてTD方向端部に位置した試料片Mを測定して得られたMD熱収縮率は、数値の大きいものをSS1、数値の小さいものをSS2とした。また、フィルムFにおいてTD方向の中央部に位置した試料片Mを測定して得られたMD熱収縮率をSCTとした。
なお、SS1は、フィルム幅方向の端部のうち、フィルム幅方向と直交する方向の熱収縮率(150℃、30分)が大きい側のポリエステルフィルムのフィルム幅方向と直交する方向の熱収縮率[%]を表し、SS2は、フィルム幅方向の端部のうち、フィルム幅方向と直交する方向の熱収縮率(150℃、30分)が小さい側のポリエステルフィルムのフィルム幅方向と直交する方向の熱収縮率[%]を表す。SCTは、フィルム幅方向のフィルム中央部におけるポリエステルフィルムのフィルム幅方向と直交する方向の熱収縮率(150℃、30分)[%]を表す。
(幅方向におけるMD熱収縮率ムラ)
上記にて得られた3点のMD熱収縮率SS1、SS2およびSCTの最大値と最小値の差を、3点のMD熱収縮率SS1、SS2およびSCTの平均値で割り、百分率で示したものをMD方向の熱収縮率ムラ(変動割合)として求めた。結果を、下記表1に示す。
<フィルムFの全幅円弧C、フィルムFの半裁フィルムの半裁円弧CCTの測定>
測定されたMD熱収縮率SS1およびSS2からフィルムFのS1側(高MD熱収縮率側)およびS2側(低MD熱収縮率側)を特定し、フィルムFの全幅円弧Cを測定した。具体的には、L=26m間のフィルム上部の幅方向中央位置Cwuと、フィルム下部の幅方向中央位置Cwdを結んだ線(図1における直線Y1)が、弛みなく地面に対して垂直になるように合わせた。フィルム上部から下部にかけて、垂線となるように糸等を弛みなく張り、上部もしくは下部からL/2[m]位置において、フィルム端面がその垂線に対して外側に出っ張っている方のその出っ張り量を測定した。S1側(高MD熱収縮率側)の出っ張り量と、S2側(低MD熱収縮率側)の出っ張り量を測定したところ両者は一致し、それをCとした。得られた結果を下記表1に示す。
また、フィルムFのMD方向端部の辺における中心CwuおよびCwdを結ぶ直線(図1における直線Y1)に沿って、フィルムFを裁断し、半裁フィルムを得た。得られた半裁フィルムの湾曲の大きさであるCC1およびCC2を測定した上、半裁フィルムの半裁円弧CCTを算出した。具体的には、まず切り出したフィルムのうち片側を高所から吊るした。L=26m間のフィルム上部の幅方向中央位置Cw2uと、フィルム下部の幅方向中央位置Cw2dを結んだ線が、弛みなく地面に対して垂直になるように合わせた。フィルム上部から下部にかけて、垂線となるように糸等を弛みなく張り、上部もしくは下部からL/2[m]位置において、フィルム端面がその垂線に対して外側に出っ張っている方のその出っ張り量CC1を測定した。切り出したフィルムのうちもう一方についても同様にして、上部もしくは下部からL/2[m]位置において、フィルム端面がその垂線に対して外側に出っ張っている方のその出っ張り量CC2を測定した。CC1とCC2のうち、大きいほうの値をCCTとした。得られた結果を下記表1に示す。
また、得られたC、CCT及びWに基づき、全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さLを上記のとおり26mとし、式(1)を構成する要素「0.003L/8W」と、式(2)を構成する要素「0.003L/4W」を計算し、下記表1に示した。
<フィルム厚みの測定>
得られた各実施例および比較例のポリエステルフィルムの厚みは、以下のようにして求めた。
各実施例および比較例のポリエステルフィルムに対して、接触式膜厚測定計(アンリツ社製)を用い、縦延伸した方向(長手方向)に0.5mにわたり等間隔に50点をサンプリングし、さらにフィルム幅方向(長手方向に直交する方向)にフィルム全幅にわたり等間隔(幅方向に50等分)に50点をサンプリングした後、これらの100点の厚みを測定した。これら100点の平均の厚みを求め、ポリエステルフィルムの厚みとした。結果を、下記表1に示す。
<幅方向のDSCプレピーク温度ムラ(ΔTpp)>
フィルムFの、図1の直線C上となる位置において、TD方向の一方の端部から他方の端部の全幅に対して、等間隔で11点をサンプリングし、試料片M2を得た。各位置の試料片M2について、DSCプレピーク温度(Tpp)を測定した。測定された複数のTpp値の最大値と最小値の差(ΔTpp)を、幅方向のDSCプレピーク温度のムラ[単位:℃]とした。結果を、下記表1に示す。
なお、DSCプレピーク温度は、株式会社島津製作所製のDSC−60に、サンプリングした試料片M2のフィルムを所定量(2〜10mg)セットし、10℃/minの昇温速度で、300℃まで昇温して測定した。ポリエステル(PET)の融解ピーク手前に現れる吸熱ピークのピーク温度をDSCプレピーク温度(Tpp)として読み取った。
<幅方向の配向角度ムラ>
(面内の弾性率の最大方向の測定)
ポリエステルフィルムの面内の弾性率の最大方向は、音速測定装置“SST−2501,野村商事(株)”を用い、25℃、相対湿度60%の雰囲気中で2時間以上調湿したフィルムについて、25℃、相対湿度60%の雰囲気にて、360度方向を360分割して音速を測定し、最大速度方向を面内の弾性率の最大方向、かつ、面内の配向角の方向とした。
各実施例および比較例で製造したポリエステルフィルムのTD方向の両端部(フィルム端部から幅方向に10〜40mmまでの30mmの部分)と、ポリエステルフィルム試料のTD方向中央部(フィルム幅方向の中心線をまたいで30mmの部分)について、それぞれ面内の弾性率の最大方向、すなわち面内の配向角の方向を求めた。
得られた3点における、面内の配向角の方向の最大値と最小値の差を、幅方向の配向角度ムラ[単位:°]とした。結果を、下記表1に示す。
<後工程でのフィルム破断>
10000m製膜し、ロール形態に巻き取った各実施例および比較例のポリエステルフィルムを巻き出し、後工程として、易接着層の塗布を以下の方法で行った。易接着層をフィルム両面に塗布した後、130℃の乾燥ゾーンにフィルム断面積あたりの搬送張力を800kN/mに設定して乾燥・搬送した。
このように後工程を行ったときのフィルムの破断の回数を測定した。
破断とは、50mm以上の長さであり、フィルム厚み方向に貫通する傷とした。また、傷の方向は限定せず、TD方向の傷もMD方向の傷も、フィルム厚み方向に貫通する場合は破断に含めた。
以下の基準で評価した結果を、下記表1に記載した。
A:10000m以上ベース破断なし。
B:10000mに1〜5回破断あり。
C:10000mに6〜10回破断あり。
D:10000mに11回以上破断あり。
<ロール形態での巻きベコおよびシワ>
10000m製膜し、ロール形態に巻き取った各実施例および比較例のポリエステルフィルム(ロール1本としては、3000m分)について、ロール形態での巻きベコおよびシワを目視にて評価した。
巻きベコとは、3mm以上の深さの凹みとした。
シワとは、3mm以上の高さの凹凸とした。
以下の基準で評価した結果を、下記表1に記載した。
A:非常に良い。
B:良い。
C:許容内。
D:問題あり。
Figure 2015046122
上記表1より、本発明のポリエステルフィルムは、偏光板加工工程や塗布工程などの後工程でのフィルム破断を極めて少なくできることがわかった。
一方、比較例1より、式(1)および式(2)を満たさないポリエステルフィルムは、後工程でのフィルム破断の問題が多く生じることがわかった。
比較例2より、式(1)および式(2)を満たさないポリエステルフィルムは、後工程でのフィルム破断の問題が多く生じることがわかった。
なお、本発明のポリエステルフィルムの製造方法を用いると、ロール形態での巻きベコおよびシワも抑制できるポリエステルフィルムを製造できることもわかった。
なお、本発明のポリエステルフィルムの製造方法で製造されたポリエステルフィルムの長手方向の屈折率はいずれも1.590以下であり、結晶化度はいずれも5%を超えることを未延伸ポリエステルフィルム1〜3と同様の方法で確認した。
また、本発明のポリエステルフィルムの製造方法で製造されたポリエステルフィルムが一軸配向していることを、以下の方法で確認した。
すなわち、長手方向、幅方向、厚さ方向の屈折率をアッベ屈折率計で測定し、長手方向の屈折率が1.590以下であり、幅方向の屈折率がそれに比べて十分大きく、厚さ方向の屈折率がそれに比べて十分小さいことを確認することで、ポリエステルフィルムが一軸配向していることを確認した。
[実施例101〜111、比較例101および102]
(偏光板および液晶表示装置の作製と虹ムラの評価)
各実施例および比較例のポリエステルフィルムを用いて、各実施例および比較例の偏光板ならびに各実施例および比較例の液晶表示装置を作製し、評価を行った。
特開2011−59488号公報の[0225]に従い、PVAを含む偏光子を調製した。
下記セルロースアシレートフィルムを、特許4438270号の[0275](US2007/0178252の[0393]、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる)に準じてアルカリ水溶液に浸漬し鹸化処理した。
特許4731143号の[0199]〜[0202](US2008/0158483の[0412]〜[0416]、これらの公報に記載された内容は本願明細書に組み込まれる)と同様にしてセルロースアシレートフィルムを調製した。
各実施例および比較例のポリエステルフィルムと鹸化処理したセルロースアシレートの間に、上記偏光子を挟み、偏光子/ポリエステル間、セルロースアシレート/偏光子間に上に、PVA水溶液(完全鹸化型PVA5%水溶液)を塗布し、これらをニップロールで圧着し貼り合せた後、70℃で10分乾燥し偏光板を得た。
得られた偏光板を、各実施例および比較例の偏光板とした。
得られた偏光板2対を、液晶セルに対してポリエステルフィルムを外側とし、偏光子の吸収軸を直交配置として、連続光源(白色LED)または不連続光源(冷陰極管)をバックライトとして有する液晶表示装置に組み込み、光の透過度を50%となるように調整した。
得られた液晶表示装置を、各実施例および比較例の画像表示装置とした。
一方から連続光源(白色LED)、不連続光源(冷陰極管)を用い、光を入射し、反対側から偏光サングラスを通して目視で発生した虹の本数を数えることで虹むらを評価した。
各実施例の画像表示装置は、常湿である25度、相対湿度50%では、虹むらが発生しなかった。
なお、虹むらの評価は、偏光板の法線方向からと斜め方向(法線から45°)の両方から観察した。
フィルムの全幅円弧の値
CT フィルム幅方向センター位置の半裁円弧の値
W フィルム幅
L 全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さ

Claims (16)

  1. 下記式(1)〜(4)を満たすポリエステルフィルム;
    0m ≦ C < 0.003L/8W・・・(1)
    0m ≦ CCT < 0.003L/4W・・・(2)
    0.8m ≦ W ≦ 6.0m・・・(3)
    20m ≦ L ≦ 30m・・・(4)
    式(1)〜(4)中、C[単位:m]はフィルムの全幅円弧の値を表し、CCT[単位:m]はフィルム幅方向センター位置の半裁円弧の値を表し、W[単位:m]はフィルム幅を表し、L[単位:m]は全幅円弧および半裁円弧測定時のフィルム長さを表す。
  2. 下記式(A)で表される幅方向のMD熱収縮率ムラが0.5%以下である請求項1に記載のポリエステルフィルム。
    式(A):
    (幅方向のMD熱収縮率ムラ)=(フィルム幅方向の3点における、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率の最大値と最小値の差)/(フィルム幅方向の3点における、150℃で30分加熱した後のフィルム長手方向の熱収縮率の平均値)
  3. 示差走査熱量測定(DSC)で測定されるプレピーク温度のフィルム幅方向の最大値と最小値の差としてのムラが7℃以下である請求項1または2に記載のポリエステルフィルム。
  4. 配向角のフィルム幅方向の最大値と最小値の差としてのムラが15°以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
  5. フィルム長さが100m以上であり、
    ロール形態で巻かれた請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
  6. フィルム厚みが20〜150μmであり、
    フィルム面内方向のレターデーションReが3000〜30000nmであり、
    厚み方向のレターデーションRthが3000〜30000nmであり、
    Re/Rth比率が0.5〜2.5である請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
  7. 一軸配向である請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
  8. 前記ポリエステルフィルムの長手方向の屈折率が1.590以下であり、かつ、
    前記ポリエステルフィルムの結晶化度が5%を超える請求項7に記載のポリエステルフィルム。
  9. 前記ポリエステルフィルムが、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
  10. フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いる請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムの製造方法であって、
    未延伸のポリエステルフィルムを前記クリップで把持しながら横延伸する工程と、
    前記横延伸後のポリエステルフィルムをテンター内の最高温度まで加熱する熱固定工程と、
    前記熱固定工程後のポリエステルフィルムを加熱しながら前記一対のレール間距離を狭くする熱緩和工程とを含み、
    前記テンター内の前記熱固定を行うゾーンおよび前記熱緩和を行うゾーンの少なくとも一方において、前記ポリエステルフィルムの幅方向の端部を、ヒーターにより輻射加熱するポリエステルフィルムの製造方法。
  11. 前記ヒーターで加熱するポリエステルフィルムの端部の幅方向の範囲が、加熱する部分での前記ポリエステルフィルムの全幅に対して、両端で合計10〜60%の範囲である請求項10に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
  12. 前記クリップから前記横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、前記クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くする請求項10または11に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
  13. フィルム搬送路の両側に設置された一対のレールに沿って走行するクリップを有するテンター式延伸装置を用いる請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムの製造方法であって、
    前記未延伸のポリエステルフィルムを前記クリップで把持しながら横延伸する工程を含み、
    前記クリップから前記横延伸後のポリエステルフィルムを開放するときのフィルム幅方向中央部の膜面温度に対して、クリップからフィルム幅方向に200mm離れた位置であるフィルム端部の膜面温度を1〜20℃高くするポリエステルフィルムの製造方法。
  14. 前記未延伸のポリエステルフィルムの長手方向の屈折率が1.590以下であり、かつ、
    前記未延伸のポリエステルフィルムの結晶化度が5%以下である請求項10〜13のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
  15. 偏光子と、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムとを含む偏光板。
  16. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム、または、請求項15に記載の偏光板を備える画像表示装置。
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