JPH0724954A - 導電性偏光フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 高分子シート基材に対して、少なくとも有
機化合物ガスと酸素を原料としたプラズマＣＶＤ法によ
り作成した酸化珪素層と透明導電層とが適宜積層する超
ガスバリヤー性透明導電性シートの製造装置。 【効果】 水蒸気や酸素を避けなければならない液晶
表示素子への応用に適した、透明性ならびに可撓性、超
ガスバリヤー性を持つ透明導電性シートの製造装置が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性偏光フィルムに
関し、より詳しくは、液晶表示装置（リキッドクリスタ
ルディスプレー、以下ＬＣＤと略す）等に用いる偏光フ
ィルムにおいて、ガスバリヤー性の優れた透明導電性フ
ィルムが積層された、透明電極基材と偏光板一体型の導
電性偏光フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示素子素子に用いる基
材としては、石英ガラスやホウ珪酸ガラスが用いられて
きた。しかしながら、近年になり、液晶表示装置の機動
性が重要視されるようになった。それに伴い、（１）軽
量である、（２）割れない、（３）加工性が良好である
という特徴をもつ高分子フィルムを、ガラスの代わりに
用いることが提案されてきた。しかしながら、高分子フ
ィルム基材を用いる場合、フィルムを透過する水蒸気や
酸素が液晶の性能を劣化させることがわかっており、こ
のような問題を解決するために、高分子フィルム基材に
気体に対するバリヤー性（ガスバリヤー性）を与える必
要が明らかになった。そこで、高分子フィルム上に少な
くとも有機珪素化合物と酸素とプラズマ化学気相蒸着法
により酸化珪素の透明なガスバリヤー層を形成すること
が本発明者らによって提案された（特願平０４−２１１
３６２）。

【０００３】すなわち、この提案された技術は、より具
体的には、高分子フィルム上に、少なくとも有機珪素化
合物のガスと酸素とを真空容器に導入し、高周波グロー
放電を発生させ、高分子フィルム上に８０℃以下の温度
で酸化珪素の層を形成させることにより、酸素等の透過
性が十分小さく、ガラスに代わって使用可能な透明フィ
ルム基板を提供するものである。

【０００４】一方、液晶が、所望のパターンをもつ透明
導電膜が積層された２枚の透明フィルム基材の間に封入
され、さらに、その基材に偏光フィルムが接着され、液
晶表示素子として組み上げられる。ここで使用される偏
光フィルムとしては、一般に、一軸に延伸されたポリビ
ニルアルコールフィルムに、偏光度の高いヨウ素分子を
一定方向に配列してつくるハロゲン偏光フィルムや直接
染料で染色したポリビニルアルコールフィルム等があ
る。また、実際に市販されているものとしては三井東圧
（株）のＭＴ−Ｈシリーズがある。従って、一般的に、
ＬＣＤ用の表示素子を得る場合、液晶を閉じこめたセル
に偏光フィルムを接着する工程が、必然的に存在してい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者らが
鋭意研究したところ、液晶を閉じこめる基材フィルムと
偏光フィルムをラミネートして一体化して供給すること
により、後工程を簡略化できるばかりでなく、驚くべき
ことに、酸化珪素の薄膜層を積層した透明高分子フィル
ムに偏光フィルムをラミネートすると、該偏光フィルム
が酸化珪素層を積層した透明高分子フィルムの保護層と
して働くばかりでなく、ラミネート後のフィルムのガス
バリヤー性が曲げ試験後にも低下しない、すなわち、可
撓性が著しく改善されることを見いだしたのである。本
発明はかかる知見にもとづいてなされるに至ったもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、少
なくとも一つの主面に酸化珪素層が形成された透明高分
子フィルムの、該酸化珪素の層が形成されている主面上
に、さらに偏光フィルムがラミネートされ、該偏光フィ
ルムがラミネートされていない他の主面上には透明導電
層が形成されてなる導電性偏光フィルム、であり、好ま
しくは、酸化珪素層が、少なくとも有機珪素化合物と酸
素とを用いたプラズマ化学気相蒸着法（以下、プラズマ
ＣＶＤ法と略記する）で作製されたものである導電性偏
光フィルム、であり、さらに好ましくは、少なくとも一
つの主面に酸化珪素層が形成された透明高分子フィルム
のガス透過率が酸素に対して、０．２ｃｃ（ＳＴＰ）・
ｍ^ー2・ｄａｙ^-1（１ａｔｍ、２３℃）以下である導電性
偏光フィルム、である。添付図面の図１および図２は、
本発明にかかる導電性偏光フィルムの断面構造の一例を
示すものであって、１０は偏光フィルム、１５は接着
層、２０は酸化珪素層、２５は透明フィルム、３５は透
明導電層である。図１は透明フィルムの両面に酸化珪素
層が形成されている場合であり、図２は透明フィルムの
片面にのみ酸化珪素層が形成されている場合である。

【０００７】本発明において、酸化珪素層の基材となる
高分子フィルムは、透明性を有し、ガラス転移温度があ
る程度高く、吸湿性の少ないものが望ましく、ポリエー
テルスルフォン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレ
フタレート等をあげることができ、とりわけ、ポリエー
テルスルフォンが好ましい。高分子フィルムの厚さは、
５０〜５００μｍが好ましいが、必ずしもこの範囲に限
定されるものではない。また、液晶表示素子に使用する
には、光学的等方性の見地から、非晶質フィルムである
ことが好ましく、具体的には、レターデーション値が１
００ｎｍ以下であることが好ましい。

【０００８】本発明で用いられる、高分子フィルム基材
に積層する酸化珪素層は物理蒸着法、化学蒸着法、湿式
法等で作製しうる。具体的に示せば、物理蒸着法では、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等が
あり、化学蒸着法としては、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法等があり、湿式法としてはゾルゲル法
等がある。しかしながら、本発明では基材は高分子フィ
ルムであるため、一般的な金属基板に比べて低温で成膜
することが望ましく、物理蒸着法やプラズマＣＶＤ法が
好ましい。真空蒸着法では、二酸化珪素や一酸化珪素の
原料を抵抗加熱や電子線加熱により蒸発させ、高分子フ
ィルム上に膜を堆積させる。スパッタ法では、二酸化珪
素のターゲットをアルゴンでスパッタし、高分子フィル
ム上に膜を堆積させる。

【０００９】しかして、本目的にはプラズマＣＶＤ法が
特に好ましく用いられる。すなわち、本発明で用いられ
る、高分子フィルム基材に積層する酸化珪素の層は、本
発明者らが提案しているように、プラズマＣＶＤ法によ
り、少なくとも有機珪素化合物と酸素ガスを用いて作成
されることが最も好ましい。しかして、具体的に使用さ
れる有機珪素化合物としては、アセトキシトリメチルシ
ラン、アリルオキシトリメチルシラン、アリルトリメチ
ルシラン、ビストリメチルシリルアジペート、ブトキシ
トリメチルシラン、ブチルトリメトキシシラン、シクロ
ヘキシルオキシトリメチルシラン、デカメチルシクロペ
ンタシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、ジアセ
トキシジメチルシラン、ジアセトキシメチルビニルシラ
ン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシジフェニル
シラン、ジエトキシ−３−グリシドキシプロピルメチル
シラン、ジエトキシメチルオクタデシルシラン、ジエト
キシメチルシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、
ジエトキシメチルビニルシラン、ジメトキシジメチルシ
ラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチル
フェニルシラン、ジメチルエトキシフェニルシラン、ジ
メチルエトキシシラン、ジメチルイソペンチルオキシビ
ニルシラン、１，３−ジメチル−１，１，３，３−テト
ラフェニルジシロキサン、ジフェニルエトキシメチルシ
ラン、ジフェニルシラネジオール、１，３−ジビニル−
１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、２−
（３，４−エポキシシクロフェニルエチル）トリメトキ
シシラン、エトキシジメチルビニルシラン、エトキシト
リメチルシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチル
トリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチ
ルトリメチルシラン、３−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、１，１，１，３，５，５，５−ヘプタメ
チルトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキシルトリメトキシ
シラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メト
キシトリメチルシラン、メチルトリアセトキシシラン、
メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン、メチルイソプロペノキシシラン、メチルプロポキシ
シラン、オクタデシルトリエトキシエトキシシラン、オ
クタメチルシクロテトラシロキサン、１，１，１，３，
５，７，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、オク
タメチルトリシロキサン、オクチルトリエトキシシラ
ン、１，３，５，７，９−ペンタメチルシクロペンタシ
ロキサン、ペンタメチルジシロキサン、１，１，３，
５，５−ペンタフェニル−１，３，５−トリメチルトリ
シロキサン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルト
リメトキシシラン、フェニルトリメチルシラン、プロポ
キシトリメチルシラン、プロピルトリエトキシシラン、
テトラアセトキシシラン、テトラブトキシシラン、テト
ラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テト
ラメトキシシラン、１，３，５，７−テトラメトキシシ
クロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチル
ジシロキサン、テトラメチルシラン、１，３，３，５−
テトラメチルー１，１，５，５−テトラフェニルトリシ
ロキサン、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，
５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン、テトラ
プロポキシシラン、トリアセトキシビニルシラン、トリ
エトキシビニルシラン、トリエチルシラン、トリヘキシ
ルシラン、トリメトキシシラン、トリメトキシビニルシ
ラン、トリメチルシラノール、１，３，５−トリメチル
−１，３，５−トリビニルシクロトリシロキサン、トリ
メチルビニルシラン、トリフェニルシラノール、トリス
（２−メトキシエトキシ）ビニルシラン等を用いること
ができるが、これらに限定されるものではなく、アミノ
シラン、シラザン等も用いられる。

【００１０】本発明において、これら有機化合物の上記
を反応容器に導入するには、ヘリウムやアルゴン等の希
ガスをキャリヤーガスとして用いることができる。ま
た、有機珪素化合物を加熱し蒸気圧を上げて、有機珪素
ガスを直接導入することもできる。また、酸素ガスの代
わりに、酸化作用があるガス、例えば、オゾン、水蒸
気、笑気ガス等も使用し得る。導入する有機珪素ガスと
酸素ガスの流量の比は、有機珪素化合物の種類にもよる
が、酸素ガス／有機珪素ガス＝０．２〜１．２程度の流
量比の範囲が好ましい。なお、ヘリウム等の希ガスをキ
ャリヤーガスとして用いるときには、ヘリウム中の有機
ガスの流量と酸素ガスの流量の範囲が上記０．２〜１．
２程度の範囲が好ましい。酸素流量があまり少なすぎる
と、生成される膜の光線透過率ならびにガスバリヤー性
が低下し、酸素流量があまり多いときには膜の密着性な
らびにガスバリヤー性が低下する。さらに、驚くべきこ
とに、上記本発明者らが提案している方法においては、
作製される薄膜中に炭素がほとんど残留せず、酸化珪素
薄膜層になるのである。

【００１１】また、反応中の圧力はプラズマ放電が起こ
る範囲であればよく、通常の平行平板型高周波プラズマ
装置で成膜を行う場合には、０．０５〜２．５Ｔｏｒｒ
が好ましく、より好ましくは、０．１〜１．５Ｔｏｒｒ
である。圧力が低すぎるとプラズマ放電の維持が困難に
なり、圧力が高すぎると膜の密着性が低下する傾向にあ
る。しかしながら、より低圧で放電させることが可能な
電子サイクロトロン共鳴放電やヘリコン波放電、マグネ
トロン放電を用いる場合においては圧力範囲は上記の範
囲に限定されるものではない。流量の計測と制御は、マ
スフローコントローラー、浮き子式フローメター、バブ
ルメーター等を使用することができる。圧力の測定に
は、ピラニ真空計、隔膜真空計、スピニングローター真
空計、熱伝導真空計、電離真空計等が使用し得るが、隔
膜真空計が好ましく用いられる。

【００１２】酸化珪素層の厚さは、ガスバリヤー性保ち
ながらも透明性を損ねない範囲であればよく、具体的に
示せば、２０〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは
３０〜３００ｎｍで、さらに好ましくは５０〜２００ｎ
ｍである。なお、同じ厚みであれば、両面に酸化珪素の
層を設ける方がより好ましい。すなわち、２００ｎｍの
層を片面に設けるよりも、１００ｎｍの層を両面に設け
る方がより好ましいのである。

【００１３】上記酸化珪素中には、鉄、ニッケル、クロ
ム、チタン、マグネシウム、アルミ、インジュウム、亜
鉛、錫、アンチモン、タングステン、モリブデン、銅等
が、微量含まれてもよい。また、膜の可撓性を改善する
目的で、炭素や弗素を適宜含有させてもよい。膜厚の測
定には、触針粗さ計、繰り返し反射干渉計、マイクロバ
ランス、水晶振動子法等があるが、水晶振動子法では成
膜中に膜厚測定が可能なので所望の膜厚を得るのに適し
ている。また、前もって成膜の条件を定めておき試験基
材上に成膜を行い、成膜時間と膜厚との関係を調べた上
で、成膜時間により膜厚を制御する方法もある。

【００１４】透明導電層としては、従来、 １）金、銀、アルミニウム、パラジュウム等の単金属ま
たは合金薄膜 ２）酸化錫、酸化インジュウム、酸化亜鉛、ヨウ化銅等
化合物半導体 ３）上記１）および２）を組み合わせた積層膜 ４）上記１）を透明誘電体層で挟み込んだ積層体 が知られており、本発明においてはいずれも使用可能で
ある。上記の透明導電膜は、物理蒸着法、または、湿式
の成膜法により製作することができる。物理蒸着法とし
ては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング
法、活性化反応蒸着法等を用いることができる。湿式の
成膜法としては、ゾルーゲル法等が適用できる。透明導
電層の厚さは、透明性を損ねない範囲で充分な導電率を
得られる範囲ならばよく、３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲
が望ましく、より望ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範
囲である。

【００１５】酸化珪素層もしくは透明導電層を高分子基
材の上に形成するときには、該基材の前処理として、コ
ロナ放電処理、プラズマ処理、グロー放電処理、逆スパ
ッタ処理、表面粗面化処理、化学処理等を行うことや、
公知のアンダーコートを施したりすることは適宜行うこ
とができる。

【００１６】本発明においては、偏光フィルムとしては
とくに限定する条件はないが、例示するならば、流延法
や押出法等の一般的な方法で製造されたＰＶＡフィルム
を一軸あるいは二軸方向に２〜４倍に延伸し、少なくと
も１２０℃、２時間以上の耐熱性を有する２色染料を吸
着させたもの、または、製膜されたＰＶＡフィルムを染
色延伸したもの、あるいはＰＶＡの原液を染色後製膜し
延伸を行って得られるものである。また、実際に市販さ
れている偏光フィルムとしては三井東圧化学（株）のＭ
Ｔ−Ｈシリーズが好ましく用いられる。偏光フィルムに
酸化珪素層を積層した透明高分子フィルムをラミネート
する場合、充分な密着強度を得るために、ウレタン樹脂
系、シリコン樹脂系、エポキシ樹脂系の接着剤の中で少
なくとも１２０℃、２時間以上の耐熱性を有するものを
用いることが好ましい。

【００１７】ラミネート加工は、公知のラミネート方法
を用いればよく、押出ラミネーション、ドライラミネー
ション、ノンソルベントドライラミネーション、ホット
メルトラミネーション、サーマルラミネーション、ウエ
ットラミネーション等を例示することができる。なお、
導電性偏光フィルムには適宜保護フィルムやハードコー
ト層を設けることができるのは当業者が理解していると
ころである。たとえば、偏光フィルムに対してＴＡＣ
（トリアセテートセルロース）フィルムを保護兼支持体
として用いることがよく行われる。あるいは、ポリエチ
レンテレフタレートも同様な目的で用いられるが、この
場合、ポリチレンテレフタレートに酸化珪素層を積層し
ておいても、同様の効果を得ることができる。さらに、
酸化珪素を積層した高分子フィルムを適宜複数枚ラミネ
ートして性能を向上させることやフィルムの両面に酸化
珪素を形成して性能を向上させることができるのは当業
者が適宜採用しうる手段であることは云うまでもない。
以下、実施例により本発明の実施の態様の一例を説明す
る。

【００１８】

【実施例】

（実施例１） Ａ．ガスバリヤー性透明フィルムの作製 押し出し法で作製した厚さ５０μｍのポリエーテルスル
フォン（以下ＰＥＳと略記する）の両面に、ヘリウムを
キャリヤーガスとしたテトラメチルジシロキサン（以下
ＴＭＤＳＯと略記する）と酸素とを原料ガスとして平行
平板型電極を有するプラズマＣＶＤ装置により１３．５
６ＭＨｚの高周波でプラズマ放電を発生させ、表１に示
す条件で膜厚１００ｎｍの酸化珪素の層を形成した。

【００１９】

【表１】 Ｂ．透明導電層の作製 上記の方法で作製したガスバリヤー性透明フィルムに、
ＤＣマグネトロンスパッタ法により、表２に示す条件で
厚さ１００ｎｍの透明導電層を形成した。得られたフィ
ルムの表面抵抗を測定したところ、３０Ω／□、波長５
５０ｎｍの光の透過率が７５％のものが得られた。

【００２０】

【表２】 Ｃ．導電性偏光フィルムの作製 ガスバリヤー性透明フィルムの透明導電層を形成してい
ない面に偏光フィルム（ＭＴ−Ｈ、三井東圧（株））を
シリコン系の接着剤でラミネートすることのより、導電
性偏光フィルムを作製した。

【００２１】（実施例２）実施例１において、両面に酸
化珪素層を形成したＰＥＳの代わりに片面に酸化珪素層
を形成し、酸化珪素が形成されていない面に透明導電膜
を形成したこと以外は、実施例１と同様の手順で、導電
性偏光フィルムを作製した。

【００２２】（比較例１）実施例１において、偏光フィ
ルムのラミネートを行わない以外はすべて実施例１と同
様の手順で両面に酸化珪素を形成した透明高分子フィル
ムを作製した。 （比較例２）実施例２において、偏光フィルムのラミネ
ートを行わない以外はすべて実施例２と同様の手順で片
面に酸化珪素を形成した透明高分子フィルムを作製し
た。 （比較例３）実施例１において、酸化珪素を積層してい
ないＰＥＳを用いる以外はすべて実施例１と同様の手順
で導電性偏光フィルムを作製した。

【００２３】上記、実施例および比較例において得られ
た供試体の酸素ガス透過率をＡＳＴＭ Ｄ−１４３４に
準拠して測定した。また、同供試体を直径１０ｍｍφ表
面粗さＲａ＝０．１μｍの３０４ステンレス鋼の丸棒に
５回巻き付ける曲げ試験を行ったあとに、ＡＳＴＭ Ｄ
−１４３４に準拠した方法で酸素ガスを透過率測定し
た。上記試験の結果を表３に示す。

【００２４】

【表３】 さらに、上記実施例１と２および比較例１で作製した曲
げ試験後の供試体を用いて液晶を供試体間に封入し、４
０℃、８０％の雰囲気にさらした。曲げ試験後の比較例
１の供試体で作製した場合、８５時間で液晶が白濁して
しまったが、曲げ試験後の実施例１と２の供試体で作製
した場合は、１０００時間を越えても液晶に変化は見ら
れなかった。

【００２５】

【発明の効果】偏光フィルムと透明基板を一体化したこ
とにより液晶表示素子の製造工程を簡略化できるばかり
でなく、上記の試験から、本発明になる導電性偏光フィ
ルムは曲げ試験に対しても著しく優れた性能を示し、液
晶表示素子の製造上極めて有用なものであることが示さ
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる導電性偏光フィルムの断面構造

【図２】本発明になる導電性偏光フィルムの断面構造

【符号の説明】

１０ 偏光フィルム １５ 接着層 ２０ 酸化珪素層 ２５ 透明フィルム ３５ 透明導電層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの主面に酸化珪素層が形
   成された透明高分子フィルムの、該酸化珪素の層が形成
   されている主面上に、さらに偏光フィルムがラミネート
   され、該偏光フィルムがラミネートされていない他の主
   面上には、透明導電層が形成されてなる導電性偏光フィ
   ルム。
2. 【請求項２】 酸化珪素層が、少なくとも有機珪素化合
   物と酸素とを用いたプラズマ化学気相蒸着法で作製され
   たものである、請求項１記載の導電性偏光フィルム。
3. 【請求項３】 少なくとも一つの主面に酸化珪素層が形
   成された透明高分子フィルムのガス透過率が、酸素に対
   して、０．２ｃｃ（ＳＴＰ）・ｍ^ー2・ｄａｙ ^-1（１ａｔ
   ｍ、２３℃）以下である、請求項１または２記載の導電
   性偏光フィルム。