JP2003246874A - 導電処理された高分子フィルム - Google Patents

導電処理された高分子フィルム

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JP2003246874A JP2002099374A JP2002099374A JP2003246874A JP 2003246874 A JP2003246874 A JP 2003246874A JP 2002099374 A JP2002099374 A JP 2002099374A JP 2002099374 A JP2002099374 A JP 2002099374A JP 2003246874 A JP2003246874 A JP 2003246874A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】LCDの内部に配置されても、問題のない透明
性等の光学特性を有し、静電防止や電磁波遮断機能を有
する導電性のフィルムで、かつ安価なフィルムを提供す
ることを目的としている。 【解決手段】導電性高分子を表面に付着させた高分子フ
ィルムにおいて、導電性高分子がポリチオフェンもしく
はその誘導体であり、高分子フィルムがアセチルセルロ
ース系もしくはノルボルネン系材料からなり、導電性高
分子層の厚みが3μm以下、可視光線の透過率が78%
以上、表面固有抵抗値が10Ω/口〜1012Ω/口
であることを特徴とする導電処理がなされた高分子フィ
ルムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導電性高分子を表面に付
着させた高分子フィルムに関し、詳しくは、その導電性
高分子が、ポリチオフェンもしくはその誘導体であり、
高分子フィルムがアセチルセルロース系もしくはノルボ
ルネン系材料からなり、導電性高分子層の厚みが3μm
以下、可視光線の透過率が78%以上、かつ表面固有抵
抗値が10〜1012Ω/口である高分子フィルムに
関するものであり、液晶ディスプレー(LCD)等のデ
ィスプレーに使用される静電防止や電磁波遮断機能を有
する高透明性の導電処理された高分子フィルムに関する
ものであり、特に偏光板の保護フィルムに有益に使用さ
れる。
【0002】
【従来技術】偏光板は、ポリビニルアルコール(PV
A)フィルムを延伸し、これにヨウ素や染料などを付着
固定させた偏光フィルムの両面に、トリアセチルセルロ
ース(TAC)からなるフィルムをPVAの両面に接着
し、PVAの強度面の補強や吸水による特性変化を防ぐ
構造となっている。TACは、透明性に優れ、かつ複屈
折が小さく、PVAへの接着が容易であるために、この
ような偏光フィルムの保護フィルムとして用いられてい
た。近年、液晶ディスプレーの大型化に伴い、TACフ
ィルムにおいても吸水性による寸法変化の大きさが問題
となる場合があり、そのために透明性に優れ、複屈折が
小さい上に、吸水率も小さなノルボルネン系材料からな
るフィルムがTAC代替材料として検討されている。
【0003】一方、LCDを初めとして、CRTやE
L、PDP等のディスプレーでは、そのものから発生す
る電磁波が人体に悪影響を及ぼすために、この電磁波を
遮断する必要があった。また、ディスプレーの内部や外
部にこの様な電磁波遮断の機能を有するフィルムを設置
する場合には、透明性に優れ、複屈折が小さく、高強度
で高耐熱性、低吸水性である必要があり、この様な特性
を満足した上に、電磁波遮断機能を有するフィルムが見
出される必要があった。
【0004】電磁波を遮断するためには、導電性を付与
されたものをディスプレーの前面に配置すればよいが、
一般的に、高透明の導電性材料としては、ITO等をス
パッタリングや蒸着等の方法で高分子フィルムに付着さ
せたものが用いられるが、これらの方法ではそのものの
生産性が悪く、材料そのものも高価であるために、導電
性を付与したフィルムが非常に高価になってしまう問題
があった。また、ITOは黄色に着色する傾向があり、
LCDのカラー化に伴い、この着色も問題となってい
る。
【0005】また、LCD、EL、PDP等のディスプ
レーに配置される場合には、静電気によるごみの付着も
大きな問題であり、静電防止機能を有することも望まれ
ていた。
【0006】導電性を有する高分子材料としては、ポリ
アニリン系の誘導体、ポリピロール系の誘導体及びポリ
チオフェン系の誘導体がよく知られているが、高抵抗値
を得ようとすると、ポリアニリンは緑色に着色し、ポリ
ピロールはグレーに着色する問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の問題を解消し、LCD等のディスプレーに
配置されても、問題のない透明性を有し、静電防止や電
磁波遮断機能を有する導電性のフィルムでかつ安価なフ
ィルムを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、導
電性高分子を表面に付着させた高分子フィルムにおい
て、可視光透過率が78%以上、表面固有抵抗値が、1
〜1012Ω/口である導電性の高分子フィルムで
あり、導電性高分子としてポリチオフェン系材料を用
い、この導電性高分子層の厚みを3μm以下に制御し、
高分子フィルム材料として、アセチルセルロース系材料
もしくはノルボルネン系材料を用いることで容易に達成
される。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いられる導電性高分子は、チオフェン及び/又はチオ
フェン誘導体を重合して得られる単独重合体又は共重合
体である。この導電性高分子は、重合単位として下記式
(I)、式(II)、式(III)及び/又は式(I
V)で示される単位を主成分とする単独重合体又は共重
合体であり、この他の重合単位を共重合成分として少量
含む共重合体であってもよい。
【0010】
【化1】
【0011】
【化2】
【0012】
【化3】
【0013】
【化4】
【0014】上記式(I)及び式(II)で、R,R
はそれぞれ水素原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水
素基、脂環族炭化水素基もしくは芳香族炭化水素基、水
酸基、末端に水酸基を有する基、アルコキシ基、末端に
アルコキシ基を有する基、カルボキシ基、カルボキシル
塩基、末端にカルボキシル基を有する基、末端にカルボ
キシル塩基を有する基、エステル基、末端にエステル基
を有する基、スルホン酸基、末端にスルホン酸基を有す
る基、スルホニル基、末端にスルホニル基を有する基、
スルフィニル基、末端にスルフィニル基を有する基、ア
シル基、末端にアシル基を有する基、アミノ基、末端に
アミノ基を有する基、アミノ基の水素原子の一部又は全
部が置換された基、アミノ基の水素原子の一部または全
部が置換された基を末端に有する基、末端にカルバモイ
ル基を有する基、カルバモイル基の水素原子の一部又は
全部が置換された基、カルバモイル基の水素原子の一部
又は全部が置換された基を末端に有する基、ハロゲン
基、リン酸塩基、末端にリン酸塩基を有する基、オキシ
ラン基または末端にオキシラン基を有する基である。
【0015】また、上記式(II)及び式(IV)でY
は陰イオンを有する元素又は化合物であり、ハロゲン
イオン、スルホン酸イオン、カルボン酸イオン等が例示
され、これらの陰イオンを有する重合体を示す。
【0016】このようなチオフェン類の導電性高分子に
は、導電性を更に高めるためにドーピング剤を、例えば
導電性高分子100重量部に対し、0.1〜500重量
部添加することができる。このドーピング剤としては、
LiCl、RCOOLi(R:炭素数1〜30の飽
和炭化水素基)、RSOLi、RCOONa、R
SONa、RCOOK、RSOK、テトラエ
チルアンモニウム、I、BFNa、BFNa、H
ClO、CFSOH、FeCl、テトラシアノ
キノリン、Na10Cl10、フタロシアニン、ポ
ルフィリン、グルタミン酸、アルキルスルフォン酸塩、
ポリスチレンスルフォン酸アルカリ塩共重合体、ポリス
チレンスルフォン酸アニオン、スチレンスルフォン酸と
スチレンスルフォン酸アニオン共重合体等を挙げること
ができ、これらを2種以上を混合して用いることもでき
る。
【0017】本発明において、高分子フィルムと導電性
高分子との接着性をより良好なものとするために、バイ
ンダー樹脂を配合することができる。このバインダー樹
脂は、高分子フィルムの種類に対し、接着性が優れたも
のを適宜選定すれば良く、特に限定されるものではない
が、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アクリル変性
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル系、塩化
ビニル系、ポリビニルアルコールやポリエチレンビニル
アセテート、有機シリケート等から選定することができ
る。もちろん、2種類以上のバインダーを混合して用い
ることもできる。
【0018】本発明における導電高分子層は、チオフェ
ン及び/又はチオフェン誘導体を重合して得られる導電
性高分子を含む水性塗液を高分子フィルム上に塗布し、
乾燥、硬化してつくられる表面固有抵抗率が10〜1
12Ω/口の塗膜である。特に好ましくは、10
10Ω/口である。この表面抵抗率が10Ω/口未
満であると、塗膜層を厚くする必要が生じたり、後述す
るバインダー量が不足するために塗膜がもろくなり、1
12Ω/口を超えると静電防止効果や電磁波遮蔽効果
が不足する。
【0019】塗布法による形成される導電高分子層は、
導電性高分子を1〜95重量%好ましくは2〜70重量
%と前記のバインダー樹脂を5〜99重量%好ましくは
30〜98重量%との組成物を含む水性塗液を高分子フ
ィルムに塗布し、乾燥、硬化してつくられたものである
ことが好ましい。
【0020】導電性高分子とバインダー樹脂の割合が上
記の範囲であると、高分子フィルムと導電性高分子との
接着性が良好となり、静電防止効果が優れ、接着性や耐
削れ性が良好となるために好ましい。
【0021】導電性高分子とバインダー樹脂との組成物
は、通常用いられる混合方法で得ることができるが、微
粒子状のバインダー樹脂の表面に導電性高分子を被覆す
る方法や導電性高分子にある官能基とバインダー樹脂に
ある官能基とを化学的に結合させる方法なども応用でき
る。
【0022】導電高分子層の成分としては、接着性、耐
溶剤性、耐水性等を調整する目的でエポキシ樹脂、ビニ
ル樹脂、ポリエーテル樹脂、水溶性の樹脂等を任意に配
合できる。また、この他に塗膜の滑り性や耐ブロッキン
グ性をよくするために、平均粒径が0.01〜20μm
程度の無機や有機の微粒子を、滑剤として0.001〜
5重量%の割合で含有させることができる。
【0023】かかる微粒子としては、シリカ、アルミ
ナ、酸化チタン、カーボンブラック、カオリン、炭酸カ
ルシウム等の無機微粒子、ポリスチレン樹脂、架橋ポリ
スチレン樹脂、アクリル樹脂、架橋アクリル樹脂、メラ
ミン樹脂、シリコン樹脂、フッソ樹脂、尿素樹脂、ベン
ゾグアナミン樹脂等の有機微粒子等を例示することがで
きる。この有機微粒子は塗膜内で微粒子の状態をある程
度保持できる樹脂であれば熱可塑性樹脂であっても、熱
硬化性樹脂であっても良い。また、導電性を高めるため
に、導電性フィラー、例えば、酸化錫系微粒子、酸化イ
ンジューム系微粒子などを混合することもできる。
【0024】前記微粒子以外にも界面活性剤、酸化防止
剤、着色剤、顔料、蛍光増白剤、可塑剤、架橋材、有機
滑り剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を必要に応じて添
加することができる。
【0025】本発明において、前記組成物を含む水性塗
液を用いて、導電高分子層を形成するが、水性塗液の固
形分濃度は、0.1%〜30重量%が通常用いられ、1
〜20重量%が好ましい。固形分濃度が、このような範
囲にあると、水性塗液の粘度が塗布に適したものとな
る。水性塗液は、水溶液、水分散液、乳化液等任意の形
態で用いることができ、水性塗液の中に、メタノール、
エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコ
ール等のアルコール類やアセトン、メチルエチルケトン
等のケトン類などの水に可溶の溶剤を添加することで、
溶剤の蒸発速度を高めることもできる。特にアルコール
類は水との混和性が高い点と平滑性を良くする点で好ま
しく使用される。また、この他の溶剤が不都合にならな
い範囲で少量含まれていてもよい。
【0026】本発明において、導電高分子層は、上記塗
液を透明の高分子フィルムに塗布することで形成され
る。導電性高分子層が塗布された高分子フィルムは、光
学フィルムとして使用されるために、特に偏光板の保護
フィルムとして使用されるので、用いられる高分子フィ
ルムにおいては、可視光線の透過率と複屈折が重要な特
性として挙げられる。可視光線の透過率は、高ければ高
い程よく、78%以上、好ましくは82%以上、特に好
ましくは85%以上である。複屈折は小さければ小さい
ほど良く、100nm以下、好ましくは50nm以下が
好ましく、これらの特性を同時に持ち合わせた高分子フ
ィルムが好適に用いられる。
【0027】かかる高分子フィルムとしては、可視光線
の透過率や複屈折、及び黄色の着色性等の特性からアセ
チルセルロース系フィルムとノルボルネン系フィルム
が、使用される。
【0028】アセチルセルロース系フィルムとしては、
セルロース繊維を原料とした三酢酸セルロースフィルム
(TACフィルム)や二酢酸セルロースフィルムやこれ
らの変性フィルム等が挙げられる。このフィルムは通
常、セルロース繊維を塩化メチレン等の適当な溶媒に溶
解した溶液を、例えば、ステンレスベルトや適当な高分
子フィルム上に塗布した後、溶媒を除去乾燥して得られ
る。
【0029】本発明に好適に用いられるノルボルネン系
フィルムとしては、ノルボルネン構造を有する重合性モ
ノマー1種もしくは複数のモノマーから得られた重合体
であれば特に限定されるものではない。例えば、ノルボ
ルネン構造を含有するモノマー類を、開環重合し、その
後水素化触媒により残存した2重結合の一部もしくは全
部を水素添加する方法で重合体を得ることができる。具
体的に例示すると、特開昭63−218726、特開平
5−25220、特開平9−183832等に示される
方法で製造される商品名として日本ゼオン株式会社のゼ
オネックスやゼオノア、特開平5−97978や特開平
1−240517等で例示される方法で製造されるJS
R株式会社のアートン等が含まれる。
【0030】また、ノルボルネン構造を有するモノマー
と他の2重結合を有するモノマー数種を組合わせたモノ
マー群を公知の方法で付加重合させた重合体もあり、例
えば特開平6−107735、特開昭62−25240
6や特開平8−259629等で示される方法で製造さ
れる三井化学株式会社の商品名アペルやヘキスト社が商
品化したトパス等が含まれる。
【0031】このようにして得られた重合体からフィル
ムを製造する方法は、公知の方法が適用できる。例え
ば、重合体をよく溶解することができる溶媒、具体的に
は塩化メチレンなどのハロゲン系溶媒や芳香族や脂環族
の有機溶媒に重合体を溶解し、ステンレス等の金属製ベ
ルトやポリエステル等の高分子フィルム上に重合体溶液
を塗布し、溶剤を除去乾燥して得るいわゆるキャスティ
ング法で製造することができる。また、重合体を熱で溶
融し、金属製のベルト上に吐出後冷却して得るいわゆる
押し出し法でも製造できる。
【0032】また、アセチルセルロース系フィルムやノ
ルボルネン系フィルムを製造する際に、必要に応じてこ
れらの重合体の中に酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線
安定剤、着色剤、滑剤、帯電防止剤、各種顔料や染料、
繊維類、分散剤等の各種添加剤を添加してフィルムを製
造することができる。偏光板の保護フィルムとして使用
する場合には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定
剤をむしろ含有させたフィルムが好適に使用される。
【0033】このようにして得られたフィルムは、表面
に種々の目的でコートされる場合がある。例えば、表面
の傷つきを防止するために、アクリル系、ウレタン系、
ウレタンアクリル系のUV硬化性や熱硬化性のハードコ
ート剤、エポキシ系のハードコート剤、シリコン系のハ
ードコート剤等が塗布されたものを用いることもでき
る。また、このハードコート剤の中に、SiO2やアル
ミナ等の微粒子を含有させて塗布し、光沢を低減させた
いわゆるアンチグレアードハードコートされたものも用
いることができる。偏光板の保護フィルムとして使用す
る場合には、上記ハードコートやアンチグレアードハー
ドコート剤を塗布したものがより好適に使用される。
【0034】上記高分子フィルムへの塗液の塗布方法と
しては、公知の任意の塗布方法が適用できる。例えば、
ロールコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷
法、オフセット印刷法、マイクログラビアコート法、リ
バースコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート
法、エアーナイフコート法、含侵法及びカーテンコート
法などを単独または組合わせて適用することができる。
【0035】本発明において、導電高分子層の厚みは、
0.005〜3μm、好ましくは0.01〜1μm、更
に好ましくは0.02〜0.5μmである。厚みが薄す
ぎると十分な静電防止効果が得られないことがあり、厚
すぎると塗膜にひび割れが生じたり耐ブロッキング性が
低下することがある。導電高分子層は、高分子フィルム
の両面に塗布しても、片面に塗布しても良いのは言うま
でも無いことである。
【0036】このようにして導電高分子層を形成された
高分子フィルム上に、既に記述したハードコート剤、ア
ンチグレアードハードコートを行うこともできる。ま
た、公知の種々のコート、例えば、反射防止コートや汚
れ防止コート、粘着剤層のコート等目的に応じたコート
を行うこともできる。また、導電高分子層を片面に形成
した場合には、反対側の面に、目的に応じてハードコー
ト、アンチグレアードハードコート、反射防止コート、
汚れ防止コート、粘着剤層のコート等を行うことができ
る。また、これらのコートを目的に応じて種々組合わせ
ることも可能である。
【0037】偏光板は、通常、LCDの液晶の前後に2
枚が配置されるが、本発明のフィルムは、2枚の偏光板
の4枚すべての保護フィルムとして用いることもできる
が、目的に応じて3枚にすることもでき、更に2枚や1
枚に使用することもできる。複数使用する場合には、そ
れぞれの抵抗値は同じである必要はなく、かつ高分子フ
ィルムの種類も適宜目的に応じて選定できる。電磁波遮
断機能の観点からみると、最外層の保護フィルムに使用
するのが、効果やコストの観点で好ましい。
【0038】
【実施例】以下、実施例で本発明を更に説明する。
【実施例1】ジオキシエチレンポリチオフェン(BAY
ER社のBaytronPH)16重量部にポリスチレ
ンスルフォン酸イオンとポリスチレンスルフォン酸を
1:1のモル比で共重合したものを30重量部ドーピン
グした導電性高分子20gとバインダーとしてアクリル
樹脂、ウレタン樹脂及びポリビニルアルコールを1:
1:1の重量比で混合したもの100g、ならびにノニ
オン性界面活性剤であるポリオキシエチレンノニルフェ
ニルエーテルを5gをイソプロピルアルコールを20重
量%含有する水1kgに溶解させた水性コート液1を得
た。これを、厚み80μmのトリアセチルセルロースフ
ィルム(TACフィルム)にグラビアコーターで塗布
し、100℃で乾燥した。導電高分子層の厚みは、0.
11μmであった。このフィルムの特性を表1に示し
た。後述の導電性高分子を塗布していないだけの違いを
示した比較例1と比較して、表面固有抵抗値は1014
Ω/口以上の抵抗値が、塗布によって8x10Ω/口
にまで低下し導電率が高まっているにも拘わらず、全光
線透過率と複屈折はほとんど悪化せず、黄色度は、逆に
小さくなっていることが判る。LCDの内部に配置され
ても、特に偏光板の保護フィルムとして使用されても、
光学特性的に悪影響することなく、むしろ色度的には黄
色度は改善され、電磁波遮断機能や静電防止機能を付加
することができることを示している。
【0039】
【比較例1】実施例1において、導電性高分子の塗布を
行っていないTACフィルムの特性値を測定し、表1に
示した。
【0040】
【実施例2】実施例1に用いた水性コート液1を用い、
これを80μm厚のTACフィルムにあらかじめ紫外線
硬化型のアクリル系ハードコート剤に微小シリカを分散
させたものを塗布後硬化させることによりヘイズ値が2
7.1%に、60度角度の光沢が34.3%になるよう
にアンチグレアード処理されたフィルムを用いて、その
表面に実施例1と同様に導電性高分子を塗布した。導電
性高分子層の厚みは、0.12μmであった。このフィ
ルムの特性を表2に示した。後述の比較例2は、導電性
高分子の塗布を行っていない場合の特性値を示してお
り、これに比べ、抵抗値は1014Ω/口以上から7x
10Ω/口まで低下し導電性が高まっているにも拘わ
らず、全光線透過率及び複屈折はほとんど変化は認めら
れず、一方黄色度はむしろ改善されていることがわか
る。また、アンチグレアード処理層上に塗布しても、ヘ
イズ値及び光沢度はほとんど変化していないこともわか
る。この結果から、本発明の導電性高分子が塗布された
アンチグレアード処理されたTACフィルムがLCDの
内部に配置されても、アンチグレアード処理効果は維持
でき、光学特性的には何ら悪影響を与えることなく、電
磁波遮断かつ静電防止機能を付与でき、また、黄色度は
逆に改善されることがわかる。
【0041】
【比較例2】実施例2において、導電性高分子の塗布の
みを行っていないアンチグレアード処理されたTACフ
ィルムの特性値を表2に示した。
【0042】
【実施例3】実施例1において、導電性高分子を10g
とした以外は、まったく同様にして塗布フィルムを得
た。導電性高分子層の厚みは、0.12μmであった。
このフィルムの特性を表1に示した。
【0043】
【実施例4】導電性高分子層の厚みを1.2μmにした
以外は、実施例1とまったく同様にして塗布フィルムを
得た。このフィルムの特性を表1に示した。
【0044】
【実施例5】JSR株式会社のノルボルネン材料からな
る厚さ100μmのフィルム(商品名アートン)に、実
施例1と同様の水性コート液1を塗布した。導電性高分
子層の厚みは、0.10μmであった。このフィルムの
特性を表1に示した。
【0045】
【比較例3】実施例5において、水性コート液の塗布し
ていないフィルムの特性値を表1に示した。
【0046】
【実施例6】実施例2と同様にして、フィルムがアンチ
グレアード処理されている100μm厚のアートンフィ
ルムを用いた以外は、実施例5とまったく同様にして、
塗布した。導電性高分子層の厚みは、0.11μmであ
った。このフィルムの特性を表2に示した。
【0047】
【比較例4】実施例6において、導電性高分子を塗布し
ていないフィルムの特性値を表2に示した。
【0048】
【実施例7】フィルムが日本ゼオン株式会社のノルボル
ネン材料からなる厚さ100μm厚のフィルム(商品名
ゼオノア)で実施例6と同様にアンチグレアード処理さ
れているものを用いた以外は実施例6とまったく同様に
塗布フィルムを得た。導電性高分子層の厚みは、0.1
2μmであり、このフィルムの特性を表2に示した。
【0049】
【比較例5】実施例7において、導電高分子を塗布して
いないフィルムの特性値を表2に示した。
【0050】
【0051】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性高分子を表面に付着させた高分子
    フィルムにおいて、導電性高分子がポリチオフェンもし
    くはその誘導体であり、高分子フィルムがアセチルセル
    ロース系もしくはノルボルネン系材料からなり、導電性
    高分子層の厚みが3μm以下、可視光線の透過率が78
    %以上、かつ表面固有抵抗値が、10〜1012Ω/
    口であることを特徴とする導電処理された高分子フィル
    ム。
  2. 【請求項2】 請求項1における高分子フィルムが、偏
    光フィルムの少なくとも一方の保護フィルムとして使用
    された偏光板。
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