JP2016030331A - 積層フィルム、光学フィルム、偏光子保護フィルム、偏光板、画像表示装置及び積層フィルムの製造方法 - Google Patents

積層フィルム、光学フィルム、偏光子保護フィルム、偏光板、画像表示装置及び積層フィルムの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、偏光子との密着性に優れた積層フィルムであって、ブロッキングの発生が抑制された積層フィルムを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の積層フィルムに含まれる易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含み、易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cであり、表面に対し20度方向からESCA法により測定した場合の、親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす。さらに、本発明は、光学フィルム、偏光子保護フィルム、偏光板、画像表示装置及び積層フィルムの製造方法に関するものである。【選択図】図1

Description

本発明は、積層フィルム、光学フィルム、偏光子保護フィルム、偏光板、画像表示装置及び積層フィルムの製造方法に関する。本発明の積層フィルムは、ポリエステルフィルムと、易接着層とを有する積層フィルムであって、易接着層の表層領域における親水性官能基量が規定された積層フィルムである。
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、電子ペーパー等は画像表示装置としてその用途が広がっている。このような画像表示装置では、画像表示パネルの表示画面側に偏光板が配置されており、偏光子の両面には保護フィルムが設けられている。さらに、画像表示装置の最表面には、反射防止性やハードコート層等の機能を有する光学積層体が設けられている。
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(偏光子保護フィルム)を貼り合わせた構成となっている。偏光子保護フィルムには、トリアセチルセルロースに代表されるセルロースエステルからなるフィルムが用いられているが、コストの観点からポリエステルフィルムの使用が検討されている。
例えば、特許文献1には、偏光子保護フィルムとしてポリエステルフィルムを用いることが開示されており、ポリエステルフィルムを偏光子等に貼り合わせるために、ポリエステルフィルムの上に易接着層が設けられた積層フィルムが開示されている。特許文献1では、偏光子保護フィルムと偏光子との密着性を高めるために、易接着層に特定のポリエステル系樹脂とポリビニルアルコール系樹脂を用い、さらにイソシアネート等の架橋剤を用いることにより、偏光子との密着性を高めることが提案されている。
偏光子保護フィルムなどの用途に用いられる積層フィルムには、接着対象物との密着性に加えて、耐ブロッキング性を有することも求められている。耐ブロッキング性の指標としては、ESCA法(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)により炭素原子と酸素原子の各原子数の比率から水酸基量を見積もる方法が知られている。例えば、特許文献2にはESCA法により炭素原子と酸素原子の各原子数の比率から、ポリエステルフィルムの表面状態を評価する方法が記載されている。
特許第5109094号公報 特開平8−309947号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたような従来の積層フィルムにおいても、偏光子との密着性は十分ではなく、打ち抜き加工時や検査工程、あるいはパネル貼り合わせ時に端面のはがれが生じやすくなるという問題があることが本発明者らの検討により明らかとなった。また、従来の積層フィルムは、フィルム同士を重ねた際やロール状に巻取った際に、ブロッキング(フィルム同士が密着し、滑りにくくなったり剥がれなくなる現象)が発生する場合があり、その結果フィルム上に接着痕が残ったり、易接着層同士の接触に伴って基材と易接着層の剥離が生じることが問題となっていた。特に、ブロッキング性は、積層フィルムを高温高湿環境下(40℃、相対湿度90%)に置いた場合に悪化するため問題となっていた。
ここで、耐ブロッキング性能を評価する方法としては、ESCA法を用いることができる。しかし、特許文献2に記載されたようなESCA法で親水性基である水酸基量を見積もった場合、水酸基量を正確に評価できないことが本発明者らの検討により明らかとなった。これは、水酸基(OH)のピークとエステル基(COO)のピークが近く、各々を独立して分離することが難しいため、水酸基の量のみを評価できないためである。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、偏光子との密着性に優れた積層フィルムを提供することを目的として検討を進めた。
さらに本発明者らは、ESCA法を用いて水酸基量を正確に見積もる方法を確立するとともに、ブロッキングの発生が抑制された積層フィルムを提供することを目的として検討を進めた。
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、ポリエステルフィルムと易接着層を有する積層フィルムにおいて、易接着層にポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含有させ、かつ易接着層の表面に無水トリフルオロ酢酸蒸気を接触させた後にESCA測定を行った際の親水性官能基量を特定の範囲内とすることにより、偏光子との密着性が高く、かつ優れた耐ブロッキング性を有する積層フィルムを得ることができることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
[1]ポリエステルフィルムと、易接着層とを有する積層フィルムであって、易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含み、易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cであり、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす積層フィルム。
[2]ポリエステルフィルムの融解サブピーク温度が130〜200℃である[1]に記載の積層フィルム。
[3]易接着層は、表面処理が施されたものである[1]又は[2]に記載の積層フィルム。
[4]積層フィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した積層フィルムを幅方向に延伸することにより製造される[1]〜[3]のいずれかに記載の積層フィルム。
[5]親水性基反応架橋剤は、ゲル分率が70%となるときの温度が90℃以下である第1のブロックイソシアネートを含む[1]〜[4]のいずれかに記載の積層フィルム。
[6]親水性基反応架橋剤は、さらにゲル分率が70%となるときの温度が90℃よりも高い第2のブロックイソシアネートを含む[5]に記載の積層フィルム。
[7]易接着層は、易接着層の全質量に対して、ポリエステル系樹脂を10〜80質量%と、親水性基含有樹脂を5〜45質量%と、親水性基反応架橋剤を0.6〜30質量%含む[1]〜[6]のいずれかに記載の積層フィルム。
[8]ポリエステルフィルムの面内方向のレタデーションReが4000〜30000nmであり、厚み方向のレタデーションRthと面内方向のレタデーションReの比であるRe/Rthが0.6〜1.2である[1]〜[7]のいずれかに記載の積層フィルム。
[9]ポリエステルフィルムを製造する工程と、ポリエステルフィルムに易接着層を積層し、積層フィルムを得る工程とを有し、易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含み、易接着層の表面に、25℃、相対湿度50%の気相中にて無水トリフルオロ酢酸を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cであり、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす積層フィルムの製造方法。
[10]積層フィルムを得る工程は、130〜200℃の温度で熱固定処理する工程を有する[9]に記載の積層フィルムの製造方法。
[11]積層フィルムを得る工程は、易接着層に表面処理を施す工程を有する[9]又は[10]に記載の積層フィルムの製造方法。
[12]ポリエステルフィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムであり、積層フィルムを得る工程は、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した後に、幅方向に延伸する工程を有する[9]〜[11]のいずれかに積層フィルムの製造方法。
[13]ポリエステルフィルムを製造する工程は、Tダイから押出された溶融ポリエステル樹脂を静電印加により冷却ドラムに密着せしめて冷却固化する工程を有し、冷却固化する工程では、静電印加用電極を用いて静電印加を行い、静電印加用電極は、破断強度の20〜85%の張力をかけたテープ状電極であって、断面に長径と短径を有するテープ状電極である[9]〜[12]のいずれかに記載の積層フィルムの製造方法。
[14]冷却固化する工程では、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの接触点における溶融ポリエステル樹脂の温度Tと、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの距離dとの関係が、200≦(T/d)x100≦700である[13]に記載の積層フィルムの製造方法;
ただし、溶融ポリエステル樹脂の温度Tの単位は℃であり、距離dの単位はmmである。
[15][9]〜[14]のいずれかに記載の製造方法で製造される積層フィルム。
[16][1]〜[8]及び[15]のいずれかに記載の積層フィルムを含む光学フィルム。
[17][16]に記載の光学フィルムを含む画像表示装置。
[18][1]〜[8]及び[15]のいずれかに記載の積層フィルムを含む偏光子保護フィルム。
[19][18]に記載の偏光子保護フィルムと偏光子とを含む偏光板。
[20][19]に記載の偏光板を含む画像表示装置。
本発明によれば、偏光子との密着性が高く、かつ優れた耐ブロッキング性を有する積層フィルムを得ることができる。
図1は、本発明の積層フィルムの構成を示す断面図である。 図2は、テープ状電極の一例を示した断面図である。 図3は、ワイヤ電極の断面図である。 図4は、静電印加用電極としてテープ状電極を用いた場合の主要構成の位置関係を表す拡大図である。 図5は、静電印加用電極としてテープ状電極を用いた場合の設置の一例を示した概観図である。 図6は、本発明の偏光板の構成の一例を示す断面図である。
以下において、本発明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、代表的な実施形態や具体例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形態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「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
なお、本明細書中、フィルムの長手方向のことを、縦方向、MD(Machine Direction)方向、又は(製膜時の)フィルム搬送方向とも言う。フィルムの幅方向のことを、横方向、TD(Transverse Direction)方向、又は(製膜時の)フィルム搬送方向に直交する方向とも言う。
(積層フィルム)
本発明は、ポリエステルフィルムと、易接着層とを有する積層フィルムに関する。積層フィルムに含まれる易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含む。さらに、易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cである。また、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす。
図1には、本発明の積層フィルムの構成例が示されている。図1(a)に示されているように、積層フィルムは、ポリエステルフィルム10と易接着層12を有している。本発明の積層フィルムでは、易接着層は、図1(a)のようにポリエステルフィルムの一方の面にのみ設けられていてもよく、図1(b)のようにポリエステルフィルムの両方の面に設けられていてもよい。なお、易接着層12がポリエステルフィルム10の一方の面にのみ設けられている場合、易接着層12は偏光子側に設けられることが好ましい。また、易接着層12、14がポリエステルフィルム10の両面に設けられている場合、易接着層12及び易接着層14の構成は同じであってもよく、異なっていてもよい。
本発明では、特定の条件下でESCA法によりフッ素原子と炭素原子の含有率を測定し、算出した親水性官能基量を特定の範囲内とすることにより、偏光子等の接着対象物との密着性を高めることができる。さらに本発明では、親水性官能基量を特定の範囲内とすることにより、耐ブロッキング性を高めることができ、高温高湿環境下等の過酷条件下においても効果的に耐ブロッキング性を高めることができる。このように、本発明では、密着性と耐ブロッキング性を兼ね備えた積層フィルムを得ることができる。
易接着層の親水性官能基量を算出する場合には、ESCA法によりフッ素原子と炭素原子の含有率を測定する前に、易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させる。これにより、無水トリフルオロ酢酸が易接着層の表面の親水性基と反応する。親水性基に無水トリフルオロ酢酸が反応した場合、親水性基にフッ素原子が結合するため、フッ素原子を指標としてESCA法によりピークを測定することが可能となる。これにより、易接着層の表層領域の親水性基量を正確に見積もることができる。
易接着層の表層領域の親水性基量を特定の範囲内に制御することにより、密着性と耐ブロッキング性を高めることができる。本発明では、(1)易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cである。さらに、(2)易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす。(1)のESCA法の測定では、易接着層の表面から深さ方向におよそ5nmの距離までの領域に含まれる親水性基量を見積もることができる。(2)のESCA法の測定では、易接着層の表面から深さ方向におよそ2nmの距離までの極表層領域の親水性基量を見積もることができる。本発明では、(1)と(2)の2つの異なる条件下においてESCA法の測定を行い、各表層領域における親水性基量を特定の範囲内に制御することにより、偏光子等の対象物との密着性に優れ、かつ耐ブロッキング性に優れた積層フィルムを得ることができる。
(1)易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Aは、4〜25官能基%/Cであればよく、6〜20官能基%/Cであることが好ましく、6〜16官能基%/Cであることがより好ましい。易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により算出した親水性官能基量を上記範囲内とすることにより、偏光子等の接着対象物との密着性を高めることができ、積層フィルム同士のブロッキングを抑制することができる。
(2)易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たし、1<B/A<2.0であることが好ましく、1.05<B/A<1.8であることがより好ましく、1.1<B/A<1.6であることがさらに好ましい。易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により算出した親水性官能基量と、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により算出した親水性官能基量の比率を上記範囲内とすることにより、偏光子等の接着対象物との密着性を高めることができ、積層フィルム同士のブロッキングを抑制することができる。
また、(2)易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Bは、4〜40官能基%/Cであることが好ましく、8〜30官能基%/Cであることがより好ましく、9〜25官能基%/Cであることがさらに好ましい。易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により算出した親水性官能基量を上記範囲内とすることにより、より効果的に偏光子等の接着対象物との密着性を高めることができ、積層フィルム同士のブロッキングを抑制することができる。
ここで、親水性官能基量は以下のような手順で測定及び算出することができる。
まず、親水性基含有樹脂としてポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA−205(けん化度88%))を重量比10%の濃度となるように水に入れ、攪拌し過熱することでポリビニルアルコール(PVA)の10%水溶液を作成する。PVAの水溶液をアルミ箔上に膜厚1〜5μmとなるように塗布し、自然乾燥することで標品となるサンプルを作成する。
次いで、ガラス容器(直径15cm、高さ10cmの円柱状)に、測定するフィルム片(測定サンプル)、及び上記のように作製した標品となるサンプルを入れTFAA(無水トリフルオロ酢酸)1mlを加える。なお、密閉されたガラス容器内は25℃(常温環境)であり、相対湿度は50%である。密閉されたガラス容器内に添加された無水トリフルオロ酢酸はガラス容器内で無水トリフルオロ酢酸蒸気となり、この無水トリフルオロ酢酸蒸気は積層フィルムの易接着層の表面に接触することとなる。本発明では、易接着層の表面に、無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させる。これにより、易接着層の表面の官能基が無水トリフルオロ酢酸処理される。なお、反応時間や温度等の変動で反応率が変化するため、必ず同一ガラス容器内で同一時間反応させた際の標品サンプルと測定サンプルのデータを比べている。
無水トリフルオロ酢酸処理された測定サンプルをガラス容器より取り出し、ESCA法(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)によりフッ素原子と炭素原子の含有率を測定する。測定機器には、島津製作所製のAXIS−HSiを用い、X線(モノクロ化されたAlKα線)を標品サンプルと測定サンプルに各々照射する。X線(モノクロ化されたAlKα線)は、易接着層の表面に対し90度方向(光電子取り出し角90度)からと、易接着層の表面に対し20度方向(光電子取り出し角20度)から照射し、各々の照射角度において、XPSスペクトル(X−ray Photoelectron Spectroscopy)を得る。X線源の出力は150Wで、光電子取り込みのレンズにはHibridを用いる。なお、測定時には中和銃を併用することが好ましい。
標品サンプルでは、反応率rの場合に、PVA−205(けん化度88%)のOH基が以下のように反応する。
Figure 2016030331
標品サンプルのXPSスペクトルから、炭素原子数([C1s]type)、フッ素原子数([F1s]type)を求める。
[F1s]type/[C1s]type = Xtype とした場合、
標品サンプルのXtypeは以下の通りとなる。
type =[Fの原子数]/[Cの原子数]
=[3×0.88×r]/[2×0.88×(1−r)+4×(1−0.8 8)+4×0.88×r]
上記関係式から標品サンプルの反応率rは以下のように計算できる。
r= Xtype/[b×(1.5− Xtype)]
ただしb=2×0.88/[2*0.88+4×(1−0.88)]である。
上記反応率rと、各測定サンプルのXPSスペクトルから、[F1s]sample、[C1s]sampleの値から、各測定サンプルの炭素原子1原子当たりの親水性官能基量を以下通り求めることができる。
[測定サンプルの官能基量](%/C)=[F1s]sample/(r×〈3×[C1s]sample―2×[F1s]sample〉)
積層フィルムを構成する易接着層は、易接着層形成用の水系塗布液を塗布することにより形成されることが好ましい。このような水系塗布液を用いることにより、製造工程における安全性を高めることができ、環境への負荷を低減することができる。また、水系塗布液を塗布して易接着層を形成することにより、塗布及び乾燥後に易接着層の極表層領域(表面から深さ方向に1〜2nmの領域)に親水性官能基を多く存在させることができる。
積層フィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した積層フィルムを幅方向に延伸することにより製造されるものであることが好ましい。積層フィルムの製造に用いられるポリエステルフィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムであることが好ましく、未延伸のポリエステルフィルムであることがより好ましい。すなわち、本発明の積層フィルムは、未延伸のポリエステルフィルムに易接着層を積層した積層フィルムを、幅方向に延伸することにより製造されることが好ましい。なお、積層フィルムの製造に用いられるポリエステルフィルムが縦方向に延伸されたポリエステルフィルムである場合、易接着層を積層する前の縦方向の延伸倍率は、1.1〜5であることが好ましく、1.1〜4であることがより好ましい。
ポリエステルフィルムに易接着層が積層された積層フィルムは、幅方向に3〜10倍、好ましくは3〜5倍になるよう延伸されることが好ましい。延伸した積層フィルムにおいては、易接着層表面のSEM観察を行うことにより、積層フィルムを所定の条件で延伸したことを判別することができる。SEM観察では、易接着層表面の微細凹凸の形状や易接着層中に添加する粒子付近の塗布層の乱れの形状を観察することができ、これにより、積層フィルムを所定の条件で延伸したことを判別することができる。
また、延伸した積層フィルムにおいては、面内方向のレタデーション(Re)を求める際の屈折率の値から、積層フィルムを所定の条件で延伸したことを判別することができる。ここで、面内方向のレタデーション(Re)を求める際の屈折率とは、後述する式(1)においてnaおよびnbで表される値であり、屈折率が大きい方が、主たる延伸方向となっている。
未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した積層フィルムを幅方向に延伸する場合、延伸温度は、70〜130℃であることが好ましく、80〜120℃であることがより好ましく、85〜105℃であることがさらに好ましい。幅方向に延伸する場合の延伸温度を上記範囲内とすることにより、耐ブロッキング性をより高めることができる。
幅方向に延伸された積層フィルムの易接着層の表面には、表面処理を施すことが好ましい。表面処理としては、コロナ放電処理、UV−オゾン処理、火炎処理、グロー放電処理等を挙げることができる。中でも、易接着層の表面には、コロナ放電処理を施すことがより好ましい。コロナ放電処理の出力強度は、1〜50kJ/m2であることが好ましく、5〜40kJ/m2であることがより好ましく、6〜35kJ/m2であることがさらに好ましい。易接着層の表面にコロナ放電処理を施すことにより、耐ブロッキング性をより高めることができる。さらに、コロナ放電処理の出力強度を上記範囲内とすることにより、耐ブロッキング性をさらに高めることができる。
積層フィルムは、シート状フィルムであってもよく、ロール状フィルムであってもよい。本発明の積層フィルムは、耐ブロッキング性に優れているため、ロール状フィルムとした場合であっても、ハンドリング性が良好である。また、本発明の積層フィルムは、ロール状で高温高湿環境下に長期間保管されても、品質等の劣化が起こることがない。
さらに本発明の積層フィルムは、偏光子と積層される側に設けられた易接着層上にコロナ放電処理等の表面処理が施された後に、ロール形態に巻き取られてなるものであることも好ましい。
(易接着層)
本発明の積層フィルムを構成する易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含む。
<ポリエステル系樹脂>
易接着層に含まれるポリエステル系樹脂の主な構成成分は、例えば、下記のような多価カルボン酸および多価ヒドロキシ化合物である。多価カルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、フタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸および、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2−ソジウムスルホテレフタル酸、2−カリウムスルホテレフタル酸、4−ソジウムスルホイソフタル酸、4−カリウムスルホイソフタル酸、5−ソジウムスルホイソフタル酸、5−カリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、グルタル酸、コハク酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水フタル酸、p−ヒドロキシ安息香酸、トリメリット酸モノカリウム塩およびそれらのエステル形成性誘導体などを用いることができる。多価ヒドロキシ化合物としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、p−キシリレングリコール、ビスフェノールA−エチレングリコール付加物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ポリテトラメチレンオキシドグリコール、ジメチロールプロピオン酸、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジメチロールエチルスルホン酸ナトリウム、ジメチロールエチルスルホン酸カリウム、ジメチロールプロピオン酸カリウムなどを用いることができる。これらの化合物の中から、それぞれ適宜1つ以上を選択し、常法の重縮合反応によりポリエステル系樹脂を合成すればよい。
ポリエステル系樹脂の数平均分子量としては5000以上が好ましく8000以上がより好ましく、10000以上がさらに好ましい。ポリエステルの数平均分子量を上記範囲とすることで、ポリエステルフィルムとの密着が良化する。ポリエステル系樹脂の数平均分子量についてはGPC法にて測定できる。
ポリエステル系樹脂の含有率は、易接着層の全質量に対して、10〜80質量%であることが好ましく、15〜75質量%であることがより好ましく、30〜75質量%であることがさらに好ましい。ポリエステル系樹脂の含有率を上記範囲内とすることにより、易接着層と偏光子、及び易接着層とポリエステルフィルムの密着性を高めることができる。
<親水性基含有樹脂>
易接着層に含まれる親水性基含有樹脂は、親水性基を有する樹脂であればよく、水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基又はアミノ基を有する樹脂であることが好ましく、水酸基を有する樹脂であることが特に好ましい。水酸基を有する樹脂としては、ポリビニルアルコール系樹脂を好ましい例として挙げることができる。ポリビニルアルコール系樹脂は、ポリビニルアルコール部位を有するものである。例えば、ポリビニルアルコールに対し、部分的にアセタール化やブチラール化等された変性化合物も含め、従来公知のポリビニルアルコールを使用することができる。ポリビニルアルコールの重合度は特に限定されるものではないが、通常100以上、好ましくは300〜40000の範囲のものが用いられる。重合度が上記範囲内のものを用いることにより、易接着層の耐水性を高めることができる。
ポリビニルアルコールのけん化度は特に限定されるものではないが、70モル%以上であることが好ましく、70〜99.9モル%の範囲であるポリ酢酸ビニルケン化物が実用上用いられる。
親水性基含有樹脂の含有率は、易接着層の全質量に対して、5〜45質量%であることが好ましく、15〜45質量%であることがより好ましく、15〜40質量%であることがさらに好ましい。親水性基含有樹脂の含有率を上記範囲内とすることにより、易接着層と偏光子、及び易接着層とポリエステルフィルムの密着性を高めることができる。
(親水性基反応架橋剤)
易接着層に含まれる親水性基反応架橋剤は、親水性基と反応して架橋構造を形成することができる架橋剤である。
親水性基反応架橋剤の含有率は、易接着層の全質量に対して0.6〜70質量%であることが好ましく、1〜50質量%であることがより好ましく、1.5〜35質量%であることがさらに好ましい。親水性基反応架橋剤の含有率を上記範囲内とすることにより、易接着層の架橋密度を適切な範囲内とすることができる。
親水性基反応架橋剤はイソシアネート系架橋剤であることが好ましく、イソシアネート系架橋剤はブロックイソシアネートであることが好ましい。ブロックイソシアネートは、イソシアネート基をブロック剤でマスクした構造を有するものであって、熱架橋型の硬化剤として用いられるものである。ブロックイソシアネートのブロック剤としては、例えば重亜硫酸塩類、フェノール、クレゾール、エチルフェノールなどのフェノール系化合物、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、ベンジルアルコール、メタノール、エタノールなどのアルコール系化合物、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトンなどの活性メチレン系化合物、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン系化合物、ε‐カプロラクタム、δ‐バレロラクタムなどのラクタム系化合物、ジフェニルアニリン、アニリン、エチレンイミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2−ブチルアミン)、ジ(t−ブチル)アミン、ジシクロヘキシルアミン、N−t−ブチルシクロヘキシルアミンなどのアミン系化合物、アセトアニリド、酢酸アミドの酸アミド化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物が挙げられ、これらは単独でも2種以上の併用であってもよい。
また、イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族イソシアネート、メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、2,2,4トリメチル1,6ジイソシアナトヘキサン等の脂肪族イソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、イソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂環族イソシアネート等が例示される。また、これらイソシアネートのビュレット化物、イソシアヌレート化物、ウレトジオン化物、カルボジイミド変性体等の重合体や誘導体も挙げられる。これらは単独で用いても、複数種併用してもよい。上記イソシアネートの中でも、紫外線による黄変を避けるために、芳香族イソシアネートよりも脂肪族イソシアネートまたは脂環族イソシアネートがより好ましい。
ブロックイソシアネートを含有する易接着層を形成する際は、易接着層形成用の塗布液を塗布する工程と、乾燥させる工程(予熱部)が設けられることが好ましい。この乾燥させる工程で、ブロック剤に由来する基がブロックイソシアネート化合物から解離することにより、ブロックイソシアネート化合物由来のNCO基と、系内の水酸基等の親水性基との間でウレタン化反応が進行し、架橋密度を向上させることができる。
ブロックイソシアネートの数平均分子量は、500〜10,000であることが好ましい。その下限値は、300であることが更に好ましく、より好ましくは500、最も好ましくは,700である。また、その上限値は、9,000であることが更に好ましく、より好ましくは8,500であり、最も好ましくは8,000である。
<第1のブロックイソシアネート>
親水性基反応架橋剤は、ゲル分率が70%となるときの温度が90℃以下である第1のブロックイソシアネートを含むことが好ましい。第1のブロックイソシアネートは、ゲル分率が70%となるときの温度が、90℃以下であればよい。
本発明の積層フィルムを構成するポリエステルフィルムの延伸時の温度は、一般的に未延伸のポリエステルフィルム樹脂のTg(ガラス転移温度)〜Tg+30℃とする必要があり、この温度より高いと延伸前に結晶化が進行し透明な基材フィルムを得ることが難しい。そのため、易接着層形成用の塗布液を乾燥させる温度は上記の温度同等あるいはそれ以下にする必要がある。具体例として、未延伸のポリエチレンテレフタレートフィルムに易接着層形成用の塗布液を塗布した後の延伸温度は80〜100℃であるため、乾燥温度は90℃程度が好ましい。この温度以下で第1のブロックイソシアネートのブロックが解離し反応することで、延伸前に架橋された被膜を形成することが可能となり、塗膜の強度が向上する。
なお、第1のブロックイソシアネートのゲル分率が70%となるときの温度は、後述する第2のブロックイソシアネートのゲル分率が70%となるときの温度よりも低いため、本発明では、低温ブロックイソシアネートと呼ぶこともできる。
第1のブロックイソシアネートの含有率は、易接着層の全質量に対して0.1〜30質量%であることが好ましく、0.5〜20質量%であることがより好ましく、1〜15質量%であることがさらに好ましい。第1のブロックイソシアネートの含有率を上記範囲内とすることにより、易接着層と偏光子の密着性を効果的に高めることが可能となる。
第1のブロックイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネート、あるいはその両者が好適に用いられ、ブロック剤としては、活性メチレン系として特にマロン酸ジエステルが好適に用いられ、中でもマロン酸ジエチル、マロン酸ジメチルがより好ましく用いられる。また、アミン系としては鎖状2級アミンが好適に用いられ、中でもジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2−ブチルアミン)、ジ(t−ブチル)アミンがより好ましい。さらに、活性メチレン系およびアミン系を併用することがより好ましい。
第1のブロックイソシアネートのNCO基量(mmol)とポリビニルアルコールのOH基量(mmol)の比(NCO/OH基量)は、0.001〜0.23であることが好ましく、0.003〜0.2であることがより好ましく、0.005〜0.17であることがさらに好ましい。第1のブロックイソシアネートのNCO基量(mmol)とポリビニルアルコールのOH基量(mmol)の比を上記範囲内とすることにより、易接着層と偏光子の密着性を高めつつも、積層フィルムの耐ブロッキング性を高めることができる。
<第2のブロックイソシアネート>
親水性基反応架橋剤は、上述した第1のブロックイソシアネートに加えて、ゲル分率が70%となるときの温度が90℃よりも高い第2のブロックイソシアネートをさらに含むことが好ましい。第2のブロックイソシアネートは、ゲル分率が70%となるときの温度が90℃よりも高いブロックイソシアネートである。ゲル分率が70%となるときの温度は、90℃よりも高ければよく、100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。第2のブロックイソシアネートのゲル分率が70%となるときの温度は、上述した第1のブロックイソシアネートのゲル分率が70%となるときの温度よりも高いため、本発明では、高温ブロックイソシアネートと呼ぶこともできる。
第2のブロックイソシアネートの含有率は、易接着層の全質量に対して0.5〜40質量%であることが好ましく、0.5〜30質量%であることがより好ましく、0.5〜20質量%であることがさらに好ましい。第2のブロックイソシアネートの含有率を上記範囲内とすることにより、易接着層と偏光子の密着性を高めつつも、積層フィルムの耐ブロッキング性を高めることができる。
第2のブロックイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートが好適に用いられ、ブロック剤としては、重亜硫酸塩類、フェノール系化合物、アルコール系化合物、活性メチレン系化合物、ラクタム系化合物、アミン系化合物、オキシム系化合物等が好ましく用いられ、特に重亜硫酸塩類が好ましく用いられる。また、ジカルボン酸、ジオール成分をあらかじめ重合させた共重合ポリウレタンの骨格を内部に有してもよい。
第1のブロックイソシアネートと第2のブロックイソシアネートの合計含有率は、易接着層の全質量に対して0.6〜70質量%であることが好ましく、1〜50質量%であることがより好ましく、1.5〜35質量%であることがさらに好ましい。第1のブロックイソシアネートと第2のブロックイソシアネートの合計含有率を上記範囲内とすることにより、易接着層の架橋密度を適切な範囲内とすることができる。
易接着層に含まれる第1のブロックイソシアネートと第2のブロックイソシアネートの質量比は、1:4〜10:1であることが好ましく、1:3〜10:1であることがより好ましく、1:3〜2:1であることがさらに好ましい。
(その他の添加剤)
易接着層は、親水性基反応架橋剤以外の他の架橋剤を含んでもよい。架橋剤としては、例えば、メラミン化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、イソシアネート化合物、カルボジイミド化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は、単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。さらにインラインコーティングへの適用等を配慮した場合、水溶性または水分散性を有することが好ましい。
また、易接着層中には、易接着層のブロッキング性、滑り性改良を目的として粒子を含有してもよい。粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化金属等の無機微粒子、あるいは架橋高分子粒子等の有機粒子等が挙げられる。
さらに本発明の主旨を損なわない範囲において、易接着層には必要に応じて消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、有機系潤滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、染料、顔料等が含有されてもよい。また、本発明で用いられる易接着層用塗布組成物には、必要に応じて界面活性剤、分散剤、増粘剤、成膜助剤、アンチブロッキング剤などを含んでもよい。なお、易接着層中の各種成分の分析は、例えば、TOF−SIMS(Time−of−flight secondary ion mass spectrometer:飛行時間質量分析法)等の表面分析によって行うことができる。
<偏光子側易接着層>
本発明の積層フィルムを偏光子保護フィルムとして用いる場合、易接着層は偏光子側に設けられる偏光子側易接着層であることが好ましい。偏光子側易接着層は、各種の偏光子との接着性を向上させるための層であり、偏光子とポリエステルフィルムを貼り合わせるために使用する各種の接着剤との接着性を向上させるために使用することができる。
積層フィルムを構成する易接着層が偏光子側易接着層である場合、偏光子側易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含む。さらに、偏光子側易接着層は、アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂等を含んでも良い。
<アクリル系樹脂>
アクリル系樹脂とは、アクリル系、メタアクリル系のモノマーに代表されるような、炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーからなる重合体である。これらは、単独重合体あるいは共重合体いずれでも差し支えない。また、それら重合体と他のポリマー(例えばポリエステル、ポリウレタン等)との共重合体も含まれる。例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体である。あるいは、ポリエステル溶液、またはポリエステル分散液中で炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)も含まれる。同様にポリウレタン溶液、ポリウレタン分散液中で炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)も含まれる。同様にして他のポリマー溶液、または分散液中で炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマー混合物)も含まれる。
上記炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーとしては、特に限定はしないが、特に代表的な化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸のような各種カルボキシル基含有モノマー類、およびそれらの塩;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、モノブチルヒドロキルフマレート、モノブチルヒドロキシイタコネートのような各種の水酸基含有モノマー類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレートのような各種の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドまたは(メタ)アクリロニトリル等のような種々の窒素含有化合物;スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンのような各種スチレン誘導体、プロピオン酸ビニルのような各種のビニルエステル類;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のような種々の珪素含有重合性モノマー類;燐含有ビニル系モノマー類;塩化ビニル、塩化ビリデンのような各種のハロゲン化ビニル類;ブタジエンのような各種共役ジエン類が挙げられる。
<ウレタン系樹脂>
ウレタン樹脂とは、ウレタン樹脂を分子内に有する高分子化合物のことである。通常ウレタン樹脂はポリオールとイソシアネートの反応により作成される。ポリオールとしては、ポリカーボネートポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類、アクリルポリオール類が挙げられ、これらの化合物は単独で用いても、複数種用いてもよい。
ポリカーボネートポリオール類は、多価アルコール類とカーボネート化合物とから、脱アルコール反応によって得られる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられ、これらの反応から得られるポリカーボネート系ポリオール類としては、例えば、ポリ(1,6−ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等が挙げられる。
ポリエステルポリオール類としては、多価カルボン酸(マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等)またはそれらの酸無水物と多価アルコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、1,8−オクタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−ヘキシル−1,3−プロパンジオール、シクロヘキサンジオール、ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、ジメタノールベンゼン、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、アルキルジアルカノールアミン、ラクトンジオール、ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレングリコール付加体等)の反応から得られるものが挙げられる。
ポリエーテルポリオール類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
各種の接着剤層との接着性を向上させるために、上記ポリオール類の中でもポリカーボネートポリオール類がより好適に用いられる。
ウレタン樹脂を得るために使用されるポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート等が例示される。これらは単独で用いても、複数種併用してもよい。
ウレタン樹脂を合成する際に鎖延長剤を使用しても良く、鎖延長剤としては、イソシアネート基と反応する活性基を2個以上有するものであれば特に制限はなく、一般的には、水酸基またはアミノ基を2個有する鎖延長剤を主に用いることができる。
水酸基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族グリコール、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレート等のエステルグリコールといったグリコール類を挙げることができる。また、アミノ基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン等の芳香族ジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサンジアミン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、トリメチルヘキサンジアミン、2−ブチル−2−エチル−1,5−ペンタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン等の脂肪族ジアミン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソプロビリチンシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環族ジアミン等が挙げられる。
ウレタン樹脂は、溶剤を媒体とするものであってもよいが、好ましくは水を媒体とするものである。ウレタン樹脂を水に分散または溶解させるには、乳化剤を用いる強制乳化型、ウレタン樹脂中に親水性基を導入する自己乳化型あるいは水溶型等がある。特に、ウレタン樹脂の骨格中にイオン基を導入しアイオノマー化した自己乳化タイプが、液の貯蔵安定性や得られる易接着層の耐水性、透明性、密着性に優れており好ましい。また、導入するイオン基としては、カルボキシル基、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸、第4級アンモニウム塩等、種々のものが挙げられるが、カルボキシル基が好ましい。ウレタン樹脂にカルボキシル基を導入する方法としては、重合反応の各段階の中で種々の方法が取り得る。例えば、プレポリマー合成時に、カルボキシル基を持つ樹脂を共重合成分として用いる方法や、ポリオールやポリイソシアネート、鎖延長剤などの一成分としてカルボキシル基を持つ成分を用いる方法がある。特に、カルボキシル基含有ジオールを用いて、この成分の仕込み量によって所望の量のカルボキシル基を導入する方法が好ましい。例えば、ウレタン樹脂の重合に用いるジオールに対して、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ビス−(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、ビス−(2−ヒドロキシエチル)ブタン酸等を共重合させることができる。またこのカルボキシル基はアンモニア、アミン、アルカリ金属類、無機アルカリ類等で中和した塩の形にするのが好ましい。特に好ましいものは、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミンである。かかるポリウレタン樹脂は、塗布後の乾燥工程において中和剤が外れたカルボキシル基を、他の架橋剤による架橋反応点として用いることが出来る。これにより、塗布前の液の状態での安定性に優れる上、得られる易接着層の耐久性、耐溶剤性、耐水性、耐ブロッキング性等をさらに改善することが可能となる。
また、偏光子側易接着層には、塗布面状や透明性を向上させるために、ポリエステル系樹脂やウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール以外のバインダーポリマーを併用することも可能である。
本発明において「バインダーポリマー」とは高分子化合物安全性評価フロースキーム(昭和60年11月 化学物質審議会主催)に準じて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による数平均分子量(Mn)が1000以上の高分子化合物で、かつ造膜性を有するものと定義する。
バインダーポリマーの具体例としてはポリビニル(ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等)、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンイミン、メチルセルロース、ヒドロキシセルロース、でんぷん類等が挙げられる。
また、偏光子側易接着層には、紫外線吸収剤や屈折率を調整する微粒子等の材料を含有させてもよい。
<ハードコート層側易接着層>
本発明の積層フィルムを偏光子保護フィルムとして用いる場合、易接着層は、ポリエステルフィルムの両面に設けられることが好ましく、一方の易接着層は、ハードコート層側易接着層であってもよい。この場合、ハードコート層側易接着層は、偏光子が設けられる側とは反対側に設けられるハードコート層に貼り合わされる。
ハードコート層側易接着層は、上述した偏光子側易接着層と同様のものであってもよく、異なっていてもよい。ハードコート層側易接着層に用いられる樹脂や、バインダーポリマー、架橋剤等については、上述した偏光子側易接着層に用いたものを同様に例示することができるが、樹脂や架橋剤の組み合わせは、偏光子側易接着層と異なっていてもよい。
ハードコート層側易接着層中には、ハードコート層等、クリアな表面機能層が形成された場合に、外光による干渉ムラを軽減するために、屈折率を調整する材料を使用することも可能である。屈折率を調整する材料とは、具体的には、本発明においては高屈折率材料である。高屈折率材料としては、例えば、金属化合物、芳香族含有有機化合物、硫黄原子、臭素原子等が挙げられる。
金属化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化セリウム、ATO(アンチモン・スズ酸化物)、ITO(インジウム・スズ酸化物)等の金属酸化物、アルミニウムアセチルアセトナート、ヒドロキシアルミニウムジアセテート、ジヒドロキシアルミニウムアセテート等のアルミニウム類;テトラノルマルブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、テトラメチルチタネート、チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート、ポリチタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、チタンエチルアセトアセテート等のチタン類;鉄アセチルアセトナート、鉄アセテート等の鉄類;コバルトアセチルアセトナート等のコバルト類;銅アセテート、銅アセテートモノヒドレート、銅アセテートマルチヒドレート、銅アセチルアセトナート等の銅類;亜鉛アセテート、亜鉛アセテートジヒドレート、亜鉛アセチルアセトナートヒドレート等の亜鉛類;ジルコニウムアセテート、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、ジルコニウムビスアセチルアセトナート等のジルコニウム類等の金属元素を有する有機化合物が挙げられる。これらは1種類のみ用いてもよいし、2種類以上を併用して用いてもよい。
上記金属元素を有する有機化合物の中でも特に塗布性や透明性が良好であるという点でチタン元素あるいはジルコニウム元素を有する有機化合物が好ましく、さらに好ましくはインラインコーティングへの適用等を配慮した場合、水溶性チタンキレート化合物、水溶性ジルコニウムキレート化合物等が好適に使用される。
芳香族含有有機化合物としては、例えば、ナフタレン環やアントラセン環等で例示できる縮合多環式芳香族化合物、ビスフェノールA化合物、ビフェニル化合物、フルオレン化合物等のベンゼン環の割合が高い化合物、芳香族含有イミド化合物、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系等の紫外線吸収剤含有化合物、各種複素芳香環化合物等が挙げられる。これらは1種類のみ用いてもよいし、2種類以上を併用して用いてもよい。芳香族化合物はハードコート層側易接着層中に含有するポリエステル系樹脂やアクリル系樹脂やウレタン系樹脂に組み入れることが可能であるため有効である。中でもポリエステル系樹脂はその構造上、容易に多くの芳香族化合物を使用することが可能である。芳香族化合物の中でもナフタレン環やビスフェノールA化合物は効率よく易接着層を高屈折率化することが可能であるため有用である。また、架橋剤として利用可能なメラミン化合物は、複素芳香環の割合が高い化合物であり、高屈折率化に有効な化合物でもある。
(ポリエステルフィルム)
本発明の積層フィルムを構成するポリエステルフィルムは、ポリエステルを主成分とするフィルムである。ポリエステルフィルムは、単層フィルムであってもよいし、多層フィルムであってもよい。また、ポリエステルフィルムは、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、コロナ放電処理、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。ポリエステルフィルム全体に占めるポリエステルの質量割合は、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。
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレン2,6−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートが挙げられ、必要に応じてそれらの2種以上を用いてもよい。中でも、ポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
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。
積層フィルムの製造に用いられるポリエステルフィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムであることが好ましい。このポリエステルフィルムに上述したような易接着層が積層された積層フィルムは、次いで幅方向に延伸されることが好ましい。このような工程を経て積層フィルムは製造される。すなわち、積層フィルムを構成するポリエステルフィルムは少なくとも幅方向に延伸されたものであることが好ましい。なお、「幅方向」とは、帯状(長尺状)のフィルムの流延方向(MD方向)と直行する方向(TD方向)をいう。なお、ポリエステルフィルムに易接着層を積層した積層フィルムがカットされたフィルムである場合、積層フィルムは、いずれか一方向に延伸されればよく、ポリエステルフィルムが一方向に延伸されたものである場合、その一方向と直行する方向に延伸されればよい。
ポリエステルフィルムは、ポリエステルフィルムの融解サブピーク温度(Tsm)が130〜200℃であることが好ましく、130〜190℃であることがより好ましく、150〜190℃であることがさらに好ましく、160〜190℃であることが特に好ましい。融解サブピーク温度を上記範囲内とすることにより、熱寸法変化を抑制することができ、積層するハードコート層の割れなどの発生を抑制することができる。ここで、融解サブピーク温度とは、示差走査熱量計測定による結晶融解前に現れる微小吸熱ピークである。この融解サブピーク(Tsm)はフィルムの熱固定温度に相当する温度に微小ピークとして観測され、熱固定処理で形成された結晶構造のうち不完全な部分(擬結晶)が融解するために生じるものである。すなわち、積層フィルムを製造する際のポリエステルフィルムの熱固定温度は、130〜200℃であることが好ましく、130〜190℃であることがより好ましく、150〜190℃であることがさらに好ましく、160〜190℃であることが特に好ましい。
積層フィルムを構成するポリエステルフィルムの面内方向のレタデーションRe(位相差値)は、4000〜30000nmであることが好ましく、4500〜25000nmであることがより好ましく、5000〜20000nmであることがさらに好ましい。ポリエステルフィルムの面内方向のレタデーションReを上記範囲内とすることにより、正面からの色つきが目立たなくなる傾向にある。なお、ポリエステルフィルムの面内位相差値Reは、下記式(1)で表される。
Re=(na−nb)×d・・・(1)
ここで、naは延伸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、nbは延伸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、dは延伸ポリエステルフィルムの厚みである。
ポリエステルフィルムの厚み方向のレタデーションRthは、Reとの比(Re/Rth)が0.6〜1.2であることが好ましく、0.6〜1.3であることがより好ましく、0.8〜1.2であることがさらに好ましく、0.9〜1.1であることが特に好ましい。なお、ポリエステルフィルムの厚み方向のレタデーションRthは、厚み方向のレタデーション(Rth)は、下記式(2)で規定される。
Rth={(na+nb)/2−nc}×d (2)
ここで、naは延伸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、nbは延伸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、ncは延伸ポリエステルフィルムの厚み方向の屈折率であり、dは延伸ポリエステルフィルムの厚みである。
ポリエステルフィルムの厚みは、10〜250μmとすることが好ましく、10〜100μmとすることがより好ましい。ポリエステルフィルムの厚みを上記範囲内とすることにより、ハンドリング性を向上させつつも積層フィルムを薄膜化することが可能となる。また、本発明の積層フィルムを偏光子保護フィルムとして用いる場合、偏光板を薄膜化することも可能となる。
ポリエステルフィルムには、必要に応じて公知の添加剤を配合してもよく、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を防眩フィルムの基材フィルムとして用いる場合は、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。
ポリエステルフィルム中には、紫外線吸収剤を含有させることが好ましい。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。有機系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール系、環状イミノエステル系、ベンゾフェノン系などが挙げられる。耐久性の観点からはベンゾトリアゾール系、環状イミノエステル系がより好ましい。また、紫外線吸収剤を2種類以上併用して用いることも可能である。
ベンゾトリアゾー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−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシメチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシプロピル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシヘキシル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチル−3’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−メトキシ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−シアノ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−tert−ブチル−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−ニトロ−2H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
また市販品として、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を挙げることができ、必要に応じて乳化剤を用いて、またはそのまま水に分散させて用いることができる。その他、水系のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としてニューコートUVA−204W(商品名、新中村化学工業製)、SE−2538E(商品名、大成ファインケミカル製)等を挙げることができる。
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 2016030331
上記一般式(1)中、Rは2価の芳香族炭化水素基を表しX1およびX2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。
ポリエステルフィルム中に含有させる紫外線吸収剤の添加率は、ポリエステルフィルムの全質量に対し、10.0質量%以下であることが好ましく、0.3〜3.0質量%であることがより好ましい。紫外線吸収剤の添加率を上記範囲内とすることにより、ポリエステルフィルムの接着性の低下や表面機能の悪化を防ぐことができる。
また、多層構造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、当該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。
ポリエステルフィルムによって、紫外線吸収剤を添加する場合、ポリエステルフィルムの波長380nmの光線透過率が15%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましく、さらに好ましくは5%以下である。
ポリエステルフィルムには、易滑性の付与および各工程での傷発生防止を主たる目的として、粒子を配合してもよい。配合する粒子の種類は、易滑性付与可能な粒子であれば特に限定されるものではなく、具体例としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、水酸化アルミニウム、酸化チタン等の無機微粒子が挙げられる。また、配合する粒子は、有機微粒子であってもよく、有機微粒子としては、メラミンビーズ(屈折率1.57)、ポリメタクリル酸メチルビーズ(屈折率1.49)、メタクリル酸メチル/スチレン共重合体樹脂ビーズ(屈折率1.50〜1.59)、ポリカーボネートビーズ(屈折率1.55)、ポリエチレンビーズ(屈折率1.53)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率1.46)、シリコーン樹脂ビーズ(屈折率1.46)等の樹脂粒子を用いることができる。また、特公昭59−5216号公報、特開昭59−217755号公報等に記載されている耐熱性有機粒子を用いてもよい。この他の耐熱性有機粒子の例として、熱硬化性尿素樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等が挙げられる。さらに、ポリエステルフィルム製造工程中、触媒等の金属化合物の一部を沈殿、微分散させた析出粒子を用いることもできる。
一方、使用する粒子の形状に関しても特に限定されるわけではなく、球状、塊状、棒状、扁平状等のいずれを用いてもよい。また、その硬度、比重、色等についても特に制限はない。これら一連の粒子は、必要に応じて2種類以上を併用してもよい。
また、用いる粒子の平均粒径は、通常0.01〜3μm、好ましくは0.1〜2μmの範囲である。平均粒径を上記範囲内とすることにより、易滑性を十分に付与することができ、ポリエステルフィルムの透明性を損なうことを抑制することができる。
さらにポリエステルフィルム中の粒子含有量は、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜3質量%の範囲である。粒子含有量を上記範囲内とすることにより、易滑性を十分に付与することができ、ポリエステルフィルムの透明性を損なうことを抑制することができる。
ポリエステルフィルム中に粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用しうる。例えば、各層を構成するポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくはエステル化もしくはエステル交換反応終了後、添加するのが良い。
また、ベント付き混練押出機を用い、エチレングリコールまたは水などに分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混練押出機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。
(積層フィルムの製造方法)
本発明の積層フィルムの製造方法は、ポリエステルフィルムを製造する工程と、ポリエステルフィルムに易接着層を積層し、積層フィルムを得る工程とを有する。ここで、易接着層はポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含み、易接着層の表面に、25℃、相対湿度50%の気相中にて無水トリフルオロ酢酸を10分間接触させた後に、易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cであり、易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす
(ポリエステルフィルムを製造する工程)
(溶融混練工程)
ポリエステルフィルムを製造する工程は、溶融混練工程を有する。溶融混練工程では、 ポリエステル樹脂、又はマスターバッチ法で製造したポリエステル樹脂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、特許第4962661号公報の[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明細書に組み込まれる。さらに、溶融ポリエステル樹脂(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。
(押出し工程)
ポリエステルフィルムを製造する工程は、押出し工程を含む。押出し工程では、溶融混練したポリエステル樹脂を含むメルトをダイ(Tダイともいう)から押出すことが好ましい。押出し工程では、単層で押出しても、多層で押出してもよい。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よく、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。UV剤のブリードアウトを抑制することは製膜工程のパスロールに転写されにくくなり、フィルムとロールの摩擦係数を低減しスリキズが発生し難く好ましい。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50〜95%が好ましく、60〜90%がより好ましく、70〜85%がさらに好ましい。
(キャスト工程)
さらに、ポリエステルフィルムを製造する工程は、キャスト工程を含む。キャスト工程は、Tダイから押し出された溶融ポリエステル樹脂を静電印加により冷却ドラム(キャスティングドラム)に密着せしめて冷却固化し、シート状に成形する工程である。
冷却固化する工程では、静電印加用電極を用いて静電印加を行うことが好ましく、静電印加用電極は、破断強度の20〜85%の張力をかけたテープ状電極であって、断面に長径と短径を有するテープ状電極であることが好ましい。
図2は、テープ状電極の一例を示した断面図である。テープ状電極50は、鉛直方向と水平方向とで異なる径(長径aと短径b)を断面に有する電極、すなわち断面に長径と短径を有する電極であり、図3のワイヤ電極100のように断面が円形(長径aと短径bが同一)である電極を除いたものである。テープ状電極の断面形状は、円形以外であれば特に制限はなく、例えば長方形、台形、三角形、楕円等が挙げられる。短径は、台形の場合は長辺の長さを指し、三角形の場合は底辺の長さを指す。長径は、台形の場合は台形の高さを指し、三角形の場合は三角形の高さを指す。なお、テープ状電極の断面形状が長方形の場合は、長径は長軸であり、短径は短軸のことを意味する。
テープ状電極は、導電性素材であることが好ましく、例えば、鉄、タングステン、コバルトなどの金属単体や上記の成分のうち少なくとも一つを含んでいる合金(例えばSUS304等のステンレス、ジェラルミンなど)や、上記金属単体や合金にメッキを施したものが挙げられる。
テープ状電極の破断強度は、10〜3000Nが好ましく、50〜2000Nがより好ましく、100〜1500Nがさらに好ましい。
本発明では、テープ状電極にその破断強度の20〜85%の張力をかけ、30〜80%の張力をかけることが好ましく、40〜75%の張力をかけることがより好ましい。張力が20%以上であると、テープ状電極が振動し難くなり、厚みムラの発生を抑制でき、85%以下であると、テープ状電極の振動が著しく抑制され過ぎず、ローパスフィルタを用いた場合における、大きさが0.01%以上2.5%未満である厚みムラの個数が1mあたり1個以上となり、偏光子等との接着対象物との密着性が改善される。また、85%以下であると、テープ状電極破断の可能性が十分に低い。
テープ状電極の長径aは、1〜25mmが好ましく、1.5〜20mmがより好ましく、2〜10mmがさらに好ましい。長径aが1mm以上であると、電極の破断強度が大きくなり、十分な張力をかけることが可能となり、長径aが25mm以下であると、静電の印加が安定となり、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの密着性を向上させることが可能となる。
テープ状電極の短径bは、0.01〜0.5mmが好ましく、0.02〜0.5mmがより好ましく、0.03〜0.1mmがさらに好ましい。短径bが0.01mm以上であると、電極の破断強度が大きくなり、十分な張力をかけることが可能となり、短径bが0.5mm以下であると、静電の印加が安定となり、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの密着性を向上させることが可能となる。
また、テープ状電極の長径aと短径bとの関係は、20≦a/b≦500であることが好ましく、25≦a/b≦450がより好ましく、30≦a/b≦400であることがさらに好ましい。a/bを20以上とすることで、印加が安定し、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの密着性を向上させることができる。また、a/bを500以下とすることで、印加が安定になり、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの密着性を向上させることができる。
冷却固化する工程では、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの接触点における溶融ポリエステル樹脂の温度Tと、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの距離dとの関係が、200≦(T/d)x100≦700を満たすことが好ましい。ここで、溶融ポリエステル樹脂の温度Tの単位は℃であり、距離dの単位はmmである。距離dは、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの最短距離である。また、押出し口を含む面とは、押出し口を形成する平面を全て含む面であり、押出し口の中心線とは、押出し口を形成する長辺間の中点を結んだ線である。重心線とは、静電印加用電極の断面の重心を通る線であって、Tダイの押出し口の中心線と平行な線である。
溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの接触点における溶融ポリエステル樹脂の温度T(℃)と、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの距離d(mm)との関係は、200≦(T/d)x100≦700であることが好ましく、250≦(T/d)x100≦650であることがより好ましく、300≦(T/d)x100≦600であることがさらに好ましい。Tとdの関係を上記のように制御することにより、冷却ドラムの接触点における溶融ポリエステル樹脂の振動を抑制できる。
上記式の(T/d)x100の値が200以上であると、印加が安定し、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの密着性が改善される。また、(T/d)x100の値が700以下であると印加が大きくなりすぎず、電極からの火花放電が発生し難くなる。
溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの接触点における溶融ポリエステル樹脂の温度Tは、150〜320℃であることが好ましく、170〜310℃がより好ましく、190〜290℃がさらに好ましい。なお、接触点とは、図4においてTで示すように、Tダイから押出された溶融ポリエステル樹脂が冷却ドラムと最初に接触する点を表す。なお、溶融ポリエステル樹脂が冷却ドラムに接触する点の温度は放射温度計にて測定することができる。
Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの距離dは、40〜120mmが好ましく、45〜115mmがより好ましく、50〜110mmがさらに好ましい。距離dは、図4において符号dで示した長さを表す。なお、図4では、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面は、Aで表されている。
図4及び5に一例を示すように、Tダイ60の直下に冷却ドラム62が配置され、Tダイ60から押出された溶融ポリエステル樹脂64は冷却ドラム62と接触点Tにて接触させ、シート状に成形される。静電印加用のテープ状電極50は、溶融ポリエステル樹脂64と冷却ドラム62の密着点の上方にある。テープ状電極50の下端と、接触点T上の溶融ポリエステル樹脂64との距離は3〜20mmであることが好ましく、3〜17mmであることがより好ましく、3〜15mmであることがさらに好ましい。
テープ状電極50は溶融ポリエステル樹脂64の幅方向と平行であって、Tダイの押出し口の中心線と平行になるように設置されている。すなわち、テープ状電極50の断面の重心線がTダイの押出し口の中心線と平行になるように配置されることが好ましい。なお、テープ状電極50から冷却ドラム62への放電を防ぐため、冷却ドラム62上の溶融ポリエステル樹脂64が存在しない領域には放電防止部材を用いてもよい。
必要であれば、テープ状電極の汚れを防止するため、テープ状電極を巻き取りながら移動させ、常に汚れていないテープ状電極を使用する方法や、テープ状電極を加熱して除去する方法を用いてもよい。
テープ状電極を移動する方法としては、例えば、テープ状電極を巻いたリールをトルクモータなどでトルクコントロールしながら、もう一方のリールをモータなどで巻き取り、移動させる方法などが具体的に適用できる。
上記のような条件で製造されたポリエステルフィルムにおいては、スキャン速度X、ハイパスフィルタの周波数Yの関係が0<X/Y≦9となる条件にて連続的に長手方向の厚みムラを測定した場合に、厚みムラの大きさが2.5%以上である厚みムラの個数が1mあたりに1個以下であり、スキャン速度X、ローパスフィルタの周波数Zの関係が0<X/Z≦9となる条件にて連続的に長手方向の厚みムラを測定した場合、厚みムラの大きさが0.01%以上2.5%未満である厚みムラの個数が1mあたりに1〜90個となる。ここで、スキャン速度Xの単位はmm/sであり、ハイパスフィルタの周波数Yおよびローパスフィルタの周波数Zの単位はともにHzである。このような構成により、ポリエステルフィルムの厚みムラが改善され、視認性と密着性を改善することができる。
ここで、ハイパスフィルタ(High−pass filter)とは、なんらかの信号のうち、特定の周波数(遮断周波数とも言う)より高い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より低い周波数の成分を逓減させるフィルタである(ローカットフィルタ等と呼ぶ場合もある)。ローパスフィルタ(Low−pass filter)とは、なんらかの信号のうち、特定の周波数(遮断周波数とも言う)より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させるフィルタである(ハイカットフィルタ等と呼ぶ場合もある)。本明細書中では、特定のスキャン速度でポリエステルフィルムの長手方向の厚みを測定したときの値(ポリエステルフィルムの厚みの連続的なデータ)を信号として用いる。
上記のような条件で製造されたポリエステルフィルムにおいては、スキャン速度X、ハイパスフィルタの周波数Yの関係が0<X/Y≦9となる条件にて連続的に長手方向の厚みムラを測定した場合、厚みムラの大きさが2.5%以上である厚みムラの個数が1mあたりに1個以下であり、0.8個以下が好ましく、0.6個以下がより好ましい。厚みムラの個数が上記範囲内であると、視認性が良好となる。なお、厚みムラの個数は、分光干渉式膜厚計を用いて測定し、長手方向の厚みムラを連続的に測定した場合の、1mあたりの山形の厚みムラの個数である。
上記のような条件で製造されたポリエステルフィルムにおいては、スキャン速度X、ローパスフィルタの周波数Zの関係が0<X/Z≦9となる条件にて連続的に長手方向の厚みムラを測定した場合、厚みムラの大きさが0.01%以上2.5%未満である厚みムラの個数が1mあたりに1〜90個であり、3〜85個が好ましく、5〜80個がより好ましい。厚みムラの個数が上記範囲内であると、偏光子との密着性が高まり、視認性が高まる。
厚みムラの大きさとは、以下の式(D)によって求めた値と定義する。
式(D):
厚みムラの大きさ(%)=(Dmax−Dmin)/Dave × 100%
式(D)中、ポリエステルフィルムを長手方向に連続的に厚みを任意のサンプリング速度にて測定したときに、Dmaxは長手方向の山形の厚みムラの極大値におけるフィルムの厚みの値(単位:μm)を表し、Dminは長手方向の山形の厚みムラの極小値におけるフィルムの厚みの値(単位:μm)を表し、Daveはポリエステルフィルムを長手方向に連続的に厚みを測定したときの平均厚みの値(単位:μm)を表す。
aveはポリエステルフィルムの厚みに相当する。Daveは、厚み測定でサンプリングした全データを平均した値を表す。
スキャン速度Xは、1〜50mm/sが好ましく、10〜40mm/sがより好ましく、20〜30mm/sがさらに好ましい。
ハイパスフィルタの周波数Yは、1〜10Hzが好ましく、1〜7Hzがより好ましく、1〜5Hzがさらに好ましい。
ローパスフィルタの周波数Zは、1〜10Hzが好ましく、1〜7Hzがより好ましく、1〜5Hzがさらに好ましい。
従来、静電印加用の電極としては断面が円形のワイヤ電極が一般的に用いられていたが、上記電極は破断強度が小さいため十分な張力をかけることができず、電極の振動が大きくなっていた。また、テープ状電極の代わりにワイヤ電極を用いた場合、ワイヤ電極の断面は円形であり、長径と短径が同一であることから、印加が安定せず、溶融ポリエステル樹脂と冷却ドラムの密着性が悪化することがあった。その結果、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタを用いた場合における、厚みムラの個数を所定の範囲内に制御することができなくなっていた。一方で、破断強度が大きなテープ状電極を用いれば、十分な張力をかけ電極の振動を抑制することができる。これにより、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタを用いた場合における、厚みムラの個数を所定の範囲内に制御することができる
なお、本発明における積層フィルムを構成するポリエステルフィルムにはあらかじめ、コロナ放電処理、プラズマ処理等の表面処理を施してもよい。
(積層フィルムを得る工程)
積層フィルムを得る工程は、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した後に、幅方向に延伸する工程を有することが好ましい。すなわち、ポリエステルフィルムを製造する工程には、ポリエステルフィルムを幅方向に延伸する工程を含まれないことが好ましく、ポリエステルフィルムを製造する工程では、幅方向及び縦方向のいずれの方向にも延伸されないことがより好ましい。
未延伸ポリエステルフィルム又は縦延伸ポリエステルフィルムには、易接着層を形成する塗布液を塗布することが好ましい。インラインコーティングによって易接着層を設ける場合は、上述の一連の化合物を水溶液または水分散体として、固形分濃度が0.1〜50質量%程度を目安に調整した塗布液をポリエステルフィルム上に塗布する要領にて、ポリエステルフィルムを製造することが好ましい。また、本発明の主旨を損なわない範囲において、水への分散性改良、造膜性改良等を目的として、塗布液中には少量の有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤は1種類のみでもよく、適宜、2種類以上を使用してもよい。
易接着層を形成する塗布液の塗布量は、1〜150g/m2であることが好ましく、1〜100g/m2であることがより好ましく、1〜30g/m2であることがさらに好ましく、1〜20g/m2であることが特に好ましい。また、易接着層の膜厚は、0.002〜5μmであることが好ましく、0.02〜1μmであることがより好ましく、0.03〜0.3μmであることがさらに好ましい。易接着層塗布液の塗布量や膜厚を上記範囲内とすることにより、外観や透明性を高め、かつ耐ブロッキング性を向上させることができる。
本発明において、易接着層を設ける方法はリバースグラビアコート、ダイレクトグラビアコート、ロールコート、ダイコート、バーコート、カーテンコート等、従来公知の塗工方式を用いることができる。塗工方式に関しては「コーティング方式」槇書店 原崎勇次著1979年発行に記載例がある。
易接着層塗布液を塗布した積層フィルムは、幅方向に3〜10倍、好ましくは3〜5倍になるよう延伸されることが好ましい。なお、ポリエステルフィルムは幅方向に一軸延伸されてなることが、面内方向のレタデーションReを大きく発現させる観点から好ましい。さらに、易接着層とポリエステルフィルムの密着性も高めることができるため好ましい。なお、積層フィルムは、幅方向に一軸延伸されてなることが好ましいため、積層フィルムの製造に用いるポリエステルフィルムは未延伸ポリエステルフィルムであることが好ましい。
(熱固定処理工程)
積層フィルムを得る工程は、さらに熱固定処理する工程を有する。熱固定温度は、130〜200℃であることが好ましく、130〜190℃であることがより好ましく、150〜190℃であることがさらに好ましく、160〜190℃であることが特に好ましい。熱固定温度を上記範囲内とすることにより、偏光子との密着性を高め、耐ブロッキング性を高めることができる。また、ポリエステルの配向方向のずれが小さくなり、熱寸法変化も小さくなるので、ハードコート層や偏光子を積層した際に、剥がれや割れなどが発生しにくくなる。
さらに、熱固定温度より10〜20℃低い温度で幅方向に0〜20%収縮させながら再熱処理(弛緩処理という)を行うことが好ましい。この方法では、フィルムがロールに接触することが少なくなるため、フィルム表面に微小な傷等が前述の方法よりもできにくく、光学用途への適用に有利である。
積層フィルムを得る工程は、ポリエステルフィルムに易接着層を積層した後に、易接着層に表面処理を施す工程を有することが好ましい。なお、表面処理を施す工程は、熱固定処理工程の後に設けられることが好ましい。表面処理としては、コロナ放電処理、UV−オゾン処理、火炎処理、グロー放電処理等を挙げることができる。中でも、易接着層の表面には、コロナ放電処理を施すことがより好ましい。コロナ放電処理の出力強度は、1〜50kJ/m2であることが好ましく、5〜40kJ/m2であることがより好ましく、6〜35kJ/m2であることがさらに好ましい。易接着層の表面にコロナ放電処理を施すことにより、耐ブロッキング性をより高めることができる。さらに、コロナ放電処理の出力強度を上記範囲内とすることにより、耐ブロッキング性をさらに高めることができる。
ポリエステルフィルム上に易接着層を形成する際の乾燥条件に関しては特に限定されるわけではないが、通常、70〜100℃で3〜300秒間を目安として熱処理を行うことが好ましい。また、オフラインコーティングあるいはインラインコーティングに係わらず、必要に応じて熱処理と紫外線照射等の活性エネルギー線照射とを併用してもよい。
上記のようにして得られた積層フィルムを偏光子に貼り合わせる場合、偏光子の易接着層側に接着剤を介して偏光子を張り合わせる。接着剤としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリブチルアクリレート等のアクリル系化合物、グリシジル基やエポキシシクロヘキサンに例示される脂環式エポキシ基を有するエポキシ系化合物等が挙げられる。
作成した接着剤層の上に、例えば一軸延伸され、ヨウ素等で染色されたポリビニルアルコールを偏光子として張り合わせることが好ましい。偏光子の反対側にも保護フィルムや位相差フィルム等を張り合わせて偏光板とすることができる。
本発明の積層フィルムの製造方法では、偏光子と積層される側に設けられた易接着層上にコロナ放電処理を施すことが好ましい。
さらに、積層フィルムを得る工程は、易接着層に表面処理を施した後に、ロール形態に巻き取る工程を含むことが好ましい。表面処理は、コロナ放電処理であることが好ましく、積層フィルムを得る工程は、偏光子と積層される側に設けられた易接着層上にコロナ放電処理を施した後、ロール形態に巻き取ること工程を含むことがより好ましい。
(用途)
本発明は上述した積層フィルムを含む光学フィルムや、偏光子保護フィルムに関するものでもある。積層フィルムは、バックライト用光学フィルム、タッチパネル用光学フィルムや偏光子保護フィルムとして用いられてもよい。
(偏光板)
本発明は、上述したような偏光子保護フィルムと偏光子とを含む偏光板に関する。偏光板には、さらにハードコート層や保護フィルムが含まれることが好ましい。図6には、本発明の偏光板の態様の一例を示す断面図が示されている。図6に示されているように、偏光板は、ポリエステルフィルム10と易接着層12及び14を有する積層フィルムと、偏光子20と、保護フィルム30と、ハードコート層40を有することが好ましい。ここでは、易接着層12は、偏光子側易接着層であり、易接着層14はハードコート層側易接着層である。
本発明の偏光板に用いる偏光子は、ポリビニルアルコールを含み、ポリビニルアルコールからなることが好ましい。偏光子の製造方法としては特に制限はないが、通常、公知の方法によってポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、二色性色素を吸着させる工程、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、およびホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造されるものである。
偏光子と積層フィルムに用いるポリエステルフィルムをポリビニルアルコール系の水のりやUV樹脂等で貼り合わせることで偏光板を作製することができる。また、貼り合わせる際にポリエステルフィルムの偏光子側易接着層上にコロナ放電処理等の表面処理をすることが好ましい。偏光子側易接着層のポリビニルアルコールおよびイソシアネートを反応させ強い架橋を作った場合、表面の水酸基の量が反応に応じて減少していくが、コロナ放電処理の併用により表面のみに水酸基等の成分の導入が可能であり、内部の架橋構造を維持したまま表面の改質が可能となる。特にポリビニルアルコール系の水のりで貼り合わせる際に好適に用いられ、主に貼り合わせ直後の濡れ性を改質できる。なおコロナ放電処理は、偏光子貼り合わせ直前でもかまわないし、事前に処理を行ってもよい。偏光板を作製する場合、偏光子と積層フィルムとを貼り合わせる工程を含むが、偏光子と積層フィルムとを貼り合わせる工程より前に、偏光子側に設けられた易接着層上にコロナ放電処理を施すことが好ましい。また、本発明の偏光板を作製する場合、偏光子と積層フィルムとを貼り合わせる工程より前に、偏光子側に設けられた易接着層上にコロナ放電処理を施した後、ロール形態に巻き取ることが好ましい。
ハードコート層は、物理強度を付与するために、偏光板の表面に設けられることが好ましい。ハードコート層の形成方法については、公知の方法を採用することができるが、本発明の偏光板においては、ハードコート層は塗布により形成されてなることが好ましい。また、ハードコート層は、紫外線により硬化する樹脂である電離放射線硬化型樹脂と光重合開始剤とを含有するハードコート層用組成物を用いて形成されたものであることが好ましい。
電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物等の1又は2以上の不飽和結合を有する化合物を挙げることができ、本発明の偏光板はハードコート層がアクリレートを含むことが、積層フィルムとしてのポリエステルフィルムとポリエステルフィルムに積層するハードコート層の湿熱経時後との密着性を向上させる観点から、好ましい。1の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等を挙げることができる。2以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等及びこれらをエチレンオキサイド(EО)等で変性した多官能化合物、又は、上記多官能化合物と(メタ)アクリレート等の反応生成物(例えば多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートエステル)等を挙げることができる。なお、本明細書において「(メタ)アクリレート」は、メタクリレート及びアクリレートを指すものである。
上記化合物のほかに、不飽和二重結合を有する比較的低分子量(数平均分子量300〜8万、好ましくは400〜5000)のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も上記電離放射線硬化型樹脂として使用することができる。なお、この場合の樹脂とは、モノマー以外のダイマー、オリゴマー、ポリマー全てを含む。
アクリレートとして好ましい化合物としては、3以上の不飽和結合を有する化合物が挙げられる。このような化合物を用いると形成するハードコート層の架橋密度を高めることができ、塗硬度を良好にできる。
具体的には、本発明においては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステル多官能アクリレートオリゴマー(3〜15官能)、ウレタン多官能アクリレートオリゴマー(3〜15官能)等を適宜組み合わせて用いることが好ましい。
電離放射線硬化型樹脂は、溶剤乾燥型樹脂(熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂)と併用して使用することもできる。溶剤乾燥型樹脂を併用することによって、塗布面の被膜欠陥を有効に防止することができる。電離放射線硬化型樹脂と併用して使用することができる溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。
熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂及びゴム又はエラストマー等を挙げることができる。熱可塑性樹脂は、非結晶性で、かつ有機溶媒(特に複数のポリマーや硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒)に可溶であることが好ましい。特に、製膜性、透明性や耐候性の観点から、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類等)等が好ましい。
また、ハードコート層用組成物は、熱硬化性樹脂を含有していてもよい。熱硬化性樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
光重合開始剤としては特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、光重合開始剤としては、具体例には、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
光重合開始剤としては、電離放射線硬化型樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いることが好ましい。また、電離放射線硬化型樹脂がカチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いることが好ましい。
光重合開始剤としては、ラジカル重合性不飽和基を有する電離放射線硬化型樹脂の場合は、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンが、電離放射線硬化型樹脂との相溶性、及び、黄変も少ないという理由から好ましい。
ハードコート層用組成物にける光重合開始剤の含有量は、電離放射線硬化型樹脂100質量部に対して、1〜10質量部であることが好ましい。1質量部未満であると、第1の本発明の光学積層体におけるハードコート層の硬度を上述した範囲とすることができないことがあり、10質量部を超えると、塗設した膜の深部まで電離放射線が届かなくなり内部硬化が促進されず、目標であるハードコート層の表面の鉛筆硬度3H以上が得られないおそれがあるためである。
光重合開始剤の含有量のより好ましい下限は2質量部であり、より好ましい上限は8質量部である。光重合開始剤の含有量がこの範囲にあることで、膜厚方向に硬度分布が発生せず、均一な硬度になりやすくなる。
ハードコート層には、平均粒径0.2〜10μmの粒子を含有させて防眩機能(アンチグレア機能)を付与した防眩層(後述)を兼ねることもできる。
ハードコート層の膜厚は用途により適切に設計することができる。ハードコート層の膜厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜7μmである。
ハードコート層の硬度は、JIS K−5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。又はドコート層の耐擦傷性は、JIS K−5400に従うテーバー試験で、試験前後のハードコート層を塗設した試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
(画像表示装置)
本発明の画像表示装置は、上述した光学フィルムを含む。また、本発明の画像表示装置は上述した偏光子保護フィルム又は偏光板を含む。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。
(液晶表示装置)
液晶表示装置は、上述した偏光板と、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。液晶表示装置においては、本発明の偏光板は、そのハードコート層側を外側にして液晶表示素子よりも視認側に配置されることが好ましい。ポリエステルフィルムは、液晶表示素子の表面に直接貼合してもよいし、液晶パネルを液晶表示素子とする場合は、例えば先述のように、偏光子を介して液晶パネルの表面に貼合することもできる。このように、本発明の偏光板を液晶表示素子に適用した場合には、ポリエステルフィルムとハードコート層との湿熱経時後の密着耐久性に優れるうえ、従来の保護フィルムを用いた場合よりも液晶表示素子の強度が補強され、液晶表示素子の反りを防止することができる。
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。
(実施例1)
(未延伸ポリエステルフィルムの調製)
<原料ポリエステルの合成>
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(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。さら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、攪拌しながら、反応槽内温度250℃で、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、攪拌しながら、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添加量の元素換算値がそれぞれ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、攪拌しながら、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しながら、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。得られたポリエステルのペレットを原料ポリエステルとした(以降、PETと略す)。
<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(PET)を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出機のホッパーに投入した。原料ポリエステルは溶融して、下記押出条件により、ギアポンプ、濾過機(孔径20μm)を介し、Tダイから押出した。
溶融ポリエステル樹脂の押出条件は、圧力変動を1%、溶融ポリエステル樹脂の温度分布を2%として、溶融ポリエステル樹脂をT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。
Tダイから押出した溶融ポリエステル樹脂は、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接着させた。尚、接触点における溶融ポリエステル樹脂の温度は300℃とした。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、厚み400μmの未延伸ポリエステルフィルムを得た。なお、溶融ポリエステル樹脂が冷却ドラムに接触する点の温度を放射温度計にて測定することで、接触点温度を求めた。
静電印加法で用いる電極には、短径0.1mm、長径5mmの長方形の断面を有するテープ状電極(SUS304製)を用いた。テープ状電極は、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの距離d(図4に記載の距離d)が60mmとなる位置にセットし、破断強度600Nに対し、引張張力を150Nとした。テープ状電極の下端と溶融ポリエステル樹脂の距離は10mmとした。なお、破断強度と引張強度は以下の方法で求めた。
(テープ状電極の破断強度)
テープ状電極を長さ100mmに切断し、チャック間50mmにて引張速度150mm/minで、テンシロン(エーアンドデイ株製、RTG−1310)にて引っ張った。得られた応力−歪み曲線から破断強度を求めた。
(テープ状電極の引張張力)
テープ状電極の中央部の張力をデジタルテンションメータにて測定し、テープ状電極の引張り張力を求めた。
−易接着層の形成−
(1)偏光子側易接着層の形成
下記化合物を下記の比率で混合し、偏光子側易接着用の塗布液を作製した。
(1−1−1)ポリビニルアルコール水溶液の作製(P1)
水90質量部を入れ、攪拌しながらケン化度が73%で重合度500のポリビニルアルコール樹脂(クラレ社製 PVA−505)10質量部を徐々に添加した。添加後、液を攪拌しながら、95℃まで加熱し、樹脂を溶解させた。溶解後、攪拌しながら室温まで冷却して、固形分10質量%のポリビニルアルコール水溶液を作製した。
(1−1−2)ポリビニルアルコール水溶液の作製(P4)
水90質量部を入れ、攪拌しながらケン化度が77%で重合度600のカルボン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(クラレ社製 KL−506)10質量部を徐々に添加した。添加後、液を攪拌しながら、95℃まで加熱し、樹脂を溶解させた。溶解後、攪拌しながら室温まで冷却して、固形分10質量%のポリビニルアルコール水溶液を作製した。
(1−2)第1のブロックイソシアネート(低温ブロックイソシアネート)化合物の作製
攪拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート) 1000質量部、3価アルコールであるトリメチロールプロパン(分子量134)22質量部を仕込み、攪拌下反応器内温度を90℃1時間保持しウレタン化を行った。その後反応液温度を60℃に保持し、イソシアヌレート化触媒トリメチルベンジルアンモニウム・ハイドロオキサイドを加え、転化率が48%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。その後、反応液を濾過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去した。
得られたポリイソシアネートの25℃における粘度は25,000mPa・s、イソシアネート基含有量は19.9質量%、数平均分子量は1080、イソシアネート基平均数は5.1であった。その後、NMR測定により、ウレタン結合、アロファネート結合、イソシアヌレート結合の存在を確認した。
攪拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、上記で得られたポリイソシアネート100質量部、数平均分子量400のメトキシポリエチレングリコール42.3部、ジプロピレングリコールジメチルエーテル76.6部を仕込み、80℃で6時間保持した。その後反応温度を60℃に冷却し、マロン酸ジエチル72質量部、ナトリウムメチラートの28%メタノール溶液0.88質量部を添加し、4時間保持した後、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート0.86質量部を添加した。
引き続き、ジイソプロピルアミン43.3質量部を添加し、反応液温度70℃で5時間保持した。この反応液をガスクロマトグラフで分析し、ジイソプロピルアミンの反応率が70%であることを確認し、固形分濃度70質量%の第1のブロックポリイソシアネート化合物を得た。(有効NCO基質量5.3%)
有効NCO基質量%とは、ブロック化反応後のブロックポリイソシアネート組成物中に存在する架橋反応に関与しうるブロックイソシアネート基量を定量化するものであって、イソシアネート基の質量%として表し、以下の式により算出される。
{(ブロックイソシアネート組成物の固形分(質量%))×(反応に使用したイソシアネート質量×前駆体のイソシアネートのイソシアネート基含有量%)}/(ブロック化反応後のブロックイソシアネート組成物の樹脂質量)
なお、溶剤等で希釈されている場合は、希釈された状態での値を記載する。
また、溶剤等の希釈分を除いた場合、有効NCO基質量(固形)%と記載した。
(1−3)第2のブロックイソシアネート(高温ブロックイソシアネート)化合物Aの作製
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物とマレイン酸とのポリエステル200質量部に、ヘキサメチレンジイソシアネート34質量部を添加し、反応を行い、30質量%の重亜硫酸ナトリウム水溶液を73質量部添加し攪拌を行った。その後、水で希釈し、第2のブロックポリイソシアネート化合物を得た。(固形分27%、有効NCO基質量1%)
(1−4−1)ポリエステル水分散体(E1)
下記組成のモノマーで共重合したポリエステル樹脂のスルホン酸系水分散体を得た。
モノマー組成:(酸成分)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//(ジオール成分)エチレングリコール/トリエチレングリコール/ジエチレングリコール=66/30/4//40/30/30(mol%)、Tg=45℃、分子量15000
(1−4−2)ポリエステル水分散体(E2)
下記組成のモノマーで共重合したポリエステル樹脂のスルホン酸系水分散体を得た。
モノマー組成:(酸成分)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//(ジオール成分)エチレングリコール/ネオペンチルグリコール=44/52/4//50/50(mol%)、Tg=67℃、分子量15000 (溶媒とし、n−ブチルセロソルブ10%含有)
(1−4−3)ポリエステル水分散体(E3)
下記組成のモノマーで共重合したポリエステル樹脂のスルホン酸系水分散体を得た。
モノマー組成:(酸成分)テレフタル酸/イソフタル酸/フタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)エチレングリコール/ジエチレングリコール=44/42/4/10//82/18(mol%)、Tg=61℃、分子量20000(溶媒とし、t−ブチルセロソルブ10%含有)
(1−4−4)ポリエステル水分散体(E4)
下記組成のモノマーで共重合したポリエステル樹脂のスルホン酸系水分散体を得た。
モノマー組成:(酸成分)ナフタレンジカルボン酸/スルホイソフタル酸/セバシン酸//(ジオール成分)エチレングリコール/ジエチレングリコール/=56/22/22//9/26/65(mol%)、Tg=40℃、分子量20000
(1−5)偏光子側易接着用の塗布液
下記の塗剤を混合し、ポリエステル系樹脂(E1)/ポリビニルアルコール系樹脂(P1)/第1のブロックイソシアネート化合物/第2のブロックイソシアネート化合物Aの質量比60/30/10/10になる偏光子側易接着用の塗布液を作製した。
・ポリエステル水分散体(固形分25質量%) 17.5質量部
・ポリビニルアルコール水溶液(固形分10質量%) 21.9質量部
・第1のブロックイソシアネート系化合物(固形分70質量%) 1.0質量部
・第2のブロックイソシアネート系化合物A(固形分27%) 2.7質量部
・粒子: スノーテックスZL (日産化学工業(株)製)(固形分40%)
1.8質量部
・触媒(有機スズ系化合物 固形分10質量%) 0.6質量部
・界面活性剤ナロアクティーCL−95(三洋化成工業(株)製)(固形分100%)
0.1質量部
・炭酸水素ナトリウム 0.01質量部
・炭酸ナトリウム1水和物 0.02質量部
・その他:水 全質量部合計が100になるように調整
(2)ハードコート層側易接着層の塗布液
下記化合物を下記の比率で混合し、ハードコート層側易接着層用の塗布液を作製した。
ハードコート層側易接着層用の塗布液
・アクリル樹脂:AS563−A(ダイセルファインケム(株)製)(固形分28質量%)
21.4質量部
・カルボジイミド系架橋剤:カルボジライトV−02−L2(日清紡(株)製)(固形分40%)
3質量部
・界面活性剤1:ナロアクティーCL−95(三洋化成工業(株)製)(固形分100%)
0.1質量部
・界面活性剤2:ラピゾールA−90(日油(株)製)(固形分100%)
0.1質量部
・粒子:スノーテックスXL (日産化学工業(株)製)(固形分40%)
0.4質量部
・滑剤:セロゾール524 (中京油脂(株)製)(固形分30%) 1.0質量部
・その他:水 全質量部合計が100になるように調整
(3)ポリエステルフィルムの両面への易接着層の塗布
バーコート法にて、未延伸ポリエステルフィルムの片側に上記ハードコート層側易接着層用の塗布液を、もう一方の面に偏光子側易接着用の塗布液を乾燥後の塗布量がそれぞれ、100mg/m2、120mg/m2になるように調整しながら、塗布した。
(4)横延伸工程
(予熱部)
予熱温度を90℃とし、延伸可能な温度まで加熱した。また、本過程にて膜面の温度測定を実施し、塗布膜中の水分が蒸発していることを確認した。
(延伸部)
易接着層の塗布および予熱された未延伸ポリエステルフィルムを含む積層ポリエステルフィルムを、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TD方向(フィルム幅方向、横方向)に下記の条件にて横延伸し、2m幅のフィルムを得た。延伸条件は下記の通りである。
・横延伸温度:90℃
・横延伸倍率:4倍
(熱固定部)
次いで、積層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。熱固定条件は下記の通りである。
・熱固定温度:160℃
・熱固定時間:20秒
(熱緩和部)
熱固定後の積層ポリエステルフィルムを下記の温度に加熱し、フィルムを緩和した。熱緩和条件は下記の通りである。
・熱緩和温度:160℃
・熱緩和率:TD方向(フィルム幅方向、横方向)0.5%
(冷却部)
次に、熱緩和後の積層ポリエステルフィルムを50℃の冷却温度にて冷却し実施例1の積層フィルムを作製した。
積層フィルムの偏光子側易接着層の表面には、16KJ/m2の強度となるようコロナ放電処理を施した。
(実施例2〜18、20〜22)
偏光子側易接着層塗布液のポリエステル系樹脂(E1)/ポリビニルアルコール系樹脂(P1)/第1のブロックイソシアネート化合物/第2のブロックイソシアネート化合物Aの質量比や、用いる化合物、製造条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2〜18、20〜22の積層フィルムを作成した。なお、実施例2〜16、20及び21の積層フィルムの偏光子側易接着層の表面には、16KJ/m2の強度となるようコロナ放電処理を施した。
(実施例19)
偏光子側易接着層塗布液のポリエステル系樹脂(E1)/ポリビニルアルコール系樹脂(P1)/第1のブロックイソシアネート化合物/第2のブロックイソシアネート化合物Aの質量比や、用いる化合物を表1のように変更し、横延伸工程の前に、以下の縦延伸工程を追加し、かつ、横延伸の温度を120℃に変更し、横延伸後の膜厚を40μmとなるように未延伸フィルムの押し出し時の厚みをコントロールした以外は実施例1と同様にして実施例19の積層フィルムを作製した。
縦延伸工程(延伸部)
未延伸ポリエステルフィルムを、下記の方法、条件にてMD方向(フィルム延伸方向、縦方向)に下記の条件にて縦延伸した。延伸条件は下記の通りである。
・縦延伸温度:90℃
・縦延伸倍率:3倍
(実施例23)
実施例1において静電印加法で用いたテープ状電極に代えて、直径0.5mmの円形断面を有するワイヤ電極を用いた以外は実施例1と同様にして実施例23の積層フィルムを作製した。
(実施例24)
熱固定温度を90℃に変えた以外は実施例1と同様にして実施例24の積層フィルムを作成した。
(実施例25)
熱固定温度を130℃に変えた以外は実施例1と同様にして実施例25の積層フィルムを作成した。
(実施例26)
熱固定温度を190℃に変えた以外は実施例1と同様にして実施例26の積層フィルムを作成した。
(実施例27)
熱固定温度を230℃に変えた以外は実施例1と同様にして実施例27の積層フィルムを作成した。
(実施例28)
横延伸温度を80℃に変えた以外は実施例1と同様にして実施例28の積層フィルムを作成した。
(実施例29)
横延伸温度を100℃に変えた以外は実施例1と同様にして実施例29の積層フィルムを作成した。
(実施例30)
コロナ放電処理条件を1kJ/m2に変えた以外は実施例1と同様にして実施例30の積層フィルムを作成した。
(実施例31)
コロナ放電処理条件を5kJ/m2に変えた以外は実施例1と同様にして実施例31の積層フィルムを作成した。
(実施例32)
コロナ放電処理条件を30kJ/m2に変えた以外は実施例1と同様にして実施例32の積層フィルムを作成した。
(実施例33)
コロナ放電処理に代えて、UV−オゾン処理を行った以外は実施例1と同様にして実施例33の積層フィルムを作成した。
(比較例1〜5)
偏光子側易接着層塗布液のポリエステル系樹脂(E1)/ポリビニルアルコール系樹脂(P1)/第1のブロックイソシアネート化合物/第2のブロックイソシアネート化合物Aの質量比や、用いる化合物を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして比較例1〜5の積層フィルムを作成した。
(比較例6)
ポリエステル水分散体E5を下記のようにして作成した。
(ポリエステル樹脂の重合)
攪拌機、温度計、および部分還流式冷却器を具備するステンレススチール製オートクレーブに、ジメチルテレフタレート194.2質量部、ジメチルイソフタレート184.5質量部、ジメチルー5−ナトリウムスルホイソフタレート14.8質量部、ジエチレングリコール233.5質量部、エチレングリコール136.6質量部、及びテトラーnーブチルチタネート0.2質量部を仕込み、160℃から220℃の温度で4時間かけてエステル交換反応を行なった。次いで255℃まで昇温し、反応系を徐々に減圧した後、30Paの減圧下で1時間30分反応させ、共重合ポリエステル樹脂を得た。得られた共重合ポリエステル樹脂は、淡黄色透明であった。
(ポリエステル水分散体の調整)
攪拌機、温度計と還流装置を備えた反応器に、上記ポリエステル樹脂30質量部、エチレングリコールn−ブチルエーテル15質量部を入れ、110℃で加熱、攪拌し樹脂を溶解した。樹脂が完全に溶解した後、水55質量部をポリエステル溶液に攪拌しつつ徐々に添加した。添加後、液を攪拌しつつ室温まで冷却して、固形分30質量%の乳白色のポリエステル水分散体(E5)を作製した。
(ブロックポリイソシアネート架橋剤の重合)
攪拌機、温度計、還流冷却管を備えたフラスコにヘキサメチレンジイソシアネートを原料としたイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート化合物(旭化成ケミカルズ製、デュラネートTPA)100質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート55質量部、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(平均分子量750)30質量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃で4時間保持した。その後、反応液温度を50℃に下げ、メチルエチルケトンオキシム47質量部を滴下した。反応液の赤外スペクトルを測定し、イソシアネート基の吸収が消失したことを確認し、固形分75質量%のブロックポリイソシアネート水分散液を得た。
(塗布液C6)
上記ポリエステル、ブロックイソシアネートを用い以下の処方にて塗布液C6を作製した。
水 40.61質量%
イソプロパノール 30.00質量%
ポリエステル水分散体 11.67質量%
ポリビニルアルコール水溶液(P1) 15.00質量%
ブロックイソシアネート系架橋剤 0.67質量%
粒子(平均粒径100nmのシリカゾル、固形分濃度40質量% 日産化学製 スノーテックスOZL) 1.25質量%
触媒 (有機スズ系化合物 固形分濃度14質量% 第一工業製薬社製 エラストロンcat21) 0.3質量%
界面活性剤 0.05質量%
(シリコーン系、固形分濃度100質量%、信越シリコーン社製 KF6011)
偏光子側易接着用の塗布液を上記の塗布液C6に変えた以外は実施例1と同様にして比較例6の積層フィルムを作製した。
(ゲル化温度の測定)
主剤にアクリルポリオール(バーノックWE−301(DIC社製) 固形分45%、水酸基価36mgKOH/g(有姿))を使用し、NCO/OH比を0.3になるよう主剤と各ブロックイソシアネートの比率を調整した。なお比率の計算は以下の通りとする。
[ブロックイソシアネート量]/[主剤量]
= [水酸基価]/[有効NCO基質量%]/561×42×[NCO/OH比]
上記調整後、全体の固形分が30%になるよう各塗布液を水で希釈した。
各塗布液を乾燥後の膜厚が40μmになるようアプリケータを用い塗布を実施し、60℃から140℃まで10℃毎に30分乾燥させた乾燥塗膜を作製した。本塗膜を20℃のアセトン中に24時間浸漬後、塗膜を取り出し重量を測定し、浸漬前の重量に対する値(ゲル分率)を測定した。また、その際のゲル分率が70%を超えるときの温度を最低ゲル化温度と定義した。
各ブロックイソシアネートの最低ゲル化温度は以下の通りとなった。
第1のブロックポリイソシアネート組成物 70℃
第2のブロックポリイソシアネートA 140℃
また、比較例6で用いたブロックイソシアネートはゲル分率が70%となるときの温度は120℃であった。
本発明の積層フィルムを製造する際に、易接着層形成用塗布液の乾燥時(予熱部)の温度は90℃であることから、最低ゲル化温度が90℃以下のものを第1のブロックイソシアネート(低温ブロックポリイソシアネート)、90℃を上回るものを第2のブロックイソシアネート(高温ブロックポリイソシアネート)と定義した。
(評価)
(密着性(剥離力))
各積層フィルムサンプルについて、90°剥離試験法で層間剥離力を測定した。具体的な方法は以下の通りである。
<偏光子作製>
偏光子保護フィルムとして市販のセルロースアセテートフィルム(ZRD40、富士フイルム(株)製)を用意し、1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に連続的に通し、55℃で2分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、セルロースアセテートフィルムの表面をケン化した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して搬送方向5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光子を得た。
<表面処理の実施>
実施例1〜16、20、21、23〜32および比較例1〜4に関しては、表1に記載した強度となるよう偏光子側易接着層上にコロナ放電処理を実施した後に以下の工程へ進んだ。実施例33については、UV−オゾン処理後に以下の工程へ進んだ。なお実施例17〜19、22及び比較例5はコロナ放電処理を実施せず以下の工程へ進んだ。
<偏光子とフィルムの貼り合わせ>
ポリビニルアルコール(クラレ社製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として偏光子のポリビニルアルコールフィルム側(B層)と各積層フィルムの偏光子側易接着層(A層)を貼り合わせ、80℃10分乾燥させた。
<ガラスへの固定>
各積層フィルムを、粘着剤を介して、各積層フィルムのハードコート層側易接着層をガラス板上に貼り合わせた。各積層フィルムのサイズは、幅2.5cm×長さ15cmで、貼り合わせ部分の長さは7cmとした。
A層とB層との界面で、B層を90°方向へ引っ張ることで界面剥離を進行させ、フィルム端部のみ剥離させた。このときの荷重を測定し、この値を層間剥離力(N/25mm)とした。また、その際テンシロン(エーアンドデイ株製、RTG−1310)を使用し、剥離速度300mm/分とした。
層間剥離力は1N/25mm以上が必須であり、3N/25mm以上が好ましい。
(耐ブロッキング性)
各積層フィルムを3.5cm四方(タテ×ヨコそれぞれ3.5cm)に2枚カットし、各積層フィルムの偏光子側易接着層とハードコート層側易接着層を接するように2枚重ね、フィルムを面に垂直な方向に0.5MPaの圧をかけた状態で、30℃相対湿度80%の環境下1日放置した。その後サンプルを取り出し2枚のサンプルを剥がしそれぞれのフィルムの状態を以下の観点で評価した。
A:2枚のフィルムが力を加えずにすべるようにはがれ、接着痕等がまったく見られない。
B:2枚のフィルムが力を加えずにはがれ、接着痕等がまったく見られない。
C:2枚のフィルムをはがす際、微小の負荷を感じるが、接着痕等がまったく見られない。
D:2枚のフィルムをはがす際、強い負荷を感じ、微小な接着痕が生じる。
E:2枚のフィルムをはがす際、強い負荷を感じ、接着痕や膜の剥離が生じる。
(耐ブロッキング性(過酷条件下))
各積層フィルムを3.5cm四方(タテ×ヨコそれぞれ3.5cm)に2枚カットし、各積層フィルムの偏光子側易接着層同士を接するように2枚重ね、フィルムを面に垂直な方向に0.5MPaの圧をかけた状態で、40℃相対湿度90%の環境下2日放置した。その後サンプルを取り出し2枚のサンプルをはがしそれぞれのフィルムの状態を以下の観点で評価した。
A:2枚のフィルムが力を加えずにすべるようにはがれ、接着痕等がまったく見られない。
B:2枚のフィルムが力を加えずにはがれ、接着痕等がまったく見られない。
C:2枚のフィルムをはがす際、微小の負荷を感じるが、接着痕等がまったく見られない。
D:2枚のフィルムをはがす際、強い負荷を感じ、微小な接着痕が生じる。
E:2枚のフィルムをはがす際、強い負荷を感じ、接着痕や膜の剥離が生じる。
Figure 2016030331
実施例で得られた積層フィルムは、偏光子との密着性に優れており、かつ良好な耐ブロッキング性を有していることがわかる。一方、比較例1、3、4及び6で得られた積層フィルムにおいては密着性が悪く、耐ブロッキング性が低い。特に、比較例1及び3では、過酷条件ではない条件下においてもブロッキングが発生していた。また比較例2では、密着性が改善されていなく、比較例5では、過酷条件下においてブロッキングが生じていた。
10 ポリエステルフィルム
12 易接着層
14 易接着層
20 偏光子
30 保護フィルム
40 ハードコート層
50 テープ状電極
60 Tダイ
62 冷却ドラム
64 溶融ポリエステル樹脂
100 ワイヤ電極
A Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面
d Tダイの中心線を含む面から静電印加用電極の重心線までの距離
T 接触点

Claims (20)

  1. ポリエステルフィルムと、易接着層とを有する積層フィルムであって、
    前記易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含み、
    前記易接着層の表面に、25℃で無水トリフルオロ酢酸蒸気を10分間接触させた後に、前記易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cであり、
    前記易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の、炭素原子1原子当たりの親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす積層フィルム。
  2. 前記ポリエステルフィルムの融解サブピーク温度が130〜200℃である請求項1に記載の積層フィルム。
  3. 前記易接着層は、表面処理が施されたものである請求項1又は2に記載の積層フィルム。
  4. 前記積層フィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した積層フィルムを幅方向に延伸することにより製造される請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層フィルム。
  5. 前記親水性基反応架橋剤は、ゲル分率が70%となるときの温度が90℃以下である第1のブロックイソシアネートを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層フィルム。
  6. 前記親水性基反応架橋剤は、さらにゲル分率が70%となるときの温度が90℃よりも高い第2のブロックイソシアネートを含む請求項5に記載の積層フィルム。
  7. 前記易接着層は、前記易接着層の全質量に対して、前記ポリエステル系樹脂を10〜80質量%と、前記親水性基含有樹脂を5〜45質量%と、前記親水性基反応架橋剤を0.6〜30質量%含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層フィルム。
  8. 前記ポリエステルフィルムの面内方向のレタデーションReが4000〜30000nmであり、厚み方向のレタデーションRthと面内方向のレタデーションReの比であるRe/Rthが0.6〜1.2である請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層フィルム。
  9. ポリエステルフィルムを製造する工程と、
    前記ポリエステルフィルムに易接着層を積層し、積層フィルムを得る工程とを有し、
    前記易接着層は、ポリエステル系樹脂、親水性基含有樹脂及び親水性基反応架橋剤を含み、
    前記易接着層の表面に、25℃、相対湿度50%の気相中にて無水トリフルオロ酢酸を10分間接触させた後に、前記易接着層の表面に対し90度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の親水性官能基量Aが4〜25官能基%/Cであり、
    前記易接着層の表面に対し20度方向からX線を照射し、ESCA法により測定したフッ素原子と炭素原子の含有率から親水性官能基量を算出した場合の親水性官能基量Bは、1<B/A<2.5の条件を満たす積層フィルムの製造方法。
  10. 前記積層フィルムを得る工程は、130〜200℃の温度で熱固定処理する工程を有する請求項9に記載の積層フィルムの製造方法。
  11. 前記積層フィルムを得る工程は、前記易接着層に表面処理を施す工程を有する請求項9又は10に記載の積層フィルムの製造方法。
  12. 前記ポリエステルフィルムは、未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムであり、
    前記積層フィルムを得る工程は、前記未延伸又は縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに易接着層を積層した後に、幅方向に延伸する工程を有する請求項9〜11のいずれか1項に積層フィルムの製造方法。
  13. 前記ポリエステルフィルムを製造する工程は、Tダイから押出された溶融ポリエステル樹脂を静電印加により冷却ドラムに密着せしめて冷却固化する工程を有し、
    前記冷却固化する工程では、静電印加用電極を用いて静電印加を行い、
    前記静電印加用電極は、破断強度の20〜85%の張力をかけたテープ状電極であって、断面に長径と短径を有するテープ状電極である請求項9〜12のいずれか1項に記載の積層フィルムの製造方法。
  14. 前記冷却固化する工程では、前記溶融ポリエステル樹脂と前記冷却ドラムの接触点における前記溶融ポリエステル樹脂の温度Tと、Tダイの押出し口を含む面に対して鉛直方向に延びる面であって、押出し口の中心線を含む面から静電印加用電極の断面の重心を通りTダイの押出し口の中心線と平行な重心線までの距離dとの関係が、200≦(T/d)x100≦700である請求項13に記載の積層フィルムの製造方法;
    ただし、溶融ポリエステル樹脂の温度Tの単位は℃であり、距離dの単位はmmである。
  15. 請求項9〜14のいずれか1項に記載の製造方法で製造される積層フィルム。
  16. 請求項1〜8及び請求項15のいずれか1項に記載の積層フィルムを含む光学フィルム。
  17. 請求項16に記載の光学フィルムを含む画像表示装置。
  18. 請求項1〜8及び請求項15のいずれか1項に記載の積層フィルムを含む偏光子保護フィルム。
  19. 請求項18に記載の偏光子保護フィルムと偏光子とを含む偏光板。
  20. 請求項19に記載の偏光板を含む画像表示装置。
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