JP2012032516A

JP2012032516A - 導電性偏光フィルム、その製造方法、およびそれを含む表示または入力装置

Info

Publication number: JP2012032516A
Application number: JP2010170734A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Matsuda; 祥一松田; Yoshimasa Sakata; 善昌坂田; Tadayuki Kameyama; 忠幸亀山
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-16
Also published as: US20120028013A1

Abstract

【課題】すなわち、本発明は、透過視認性および耐熱性に優れ、かつ抵抗率が低い導電性偏光フィルムを提供することを目的とする。
【解決手段】支持フィルム、有機色素膜、窒化ケイ素層、および透明導電膜をこの順に有することを特徴とする、導電性偏光フィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電性偏光フィルム、その製造方法、およびそれを含む表示または入力装置に関する。

近年、液晶ディスプレイ等の表示装置と、入力装置であるタッチパネルとを組み合わせた表示および入力装置が実用化され、例えば、携帯電話機、携帯音楽プレーヤー、およびプリンター等の操作パネルに用いられている。このような表示および入力装置は、ユーザーが画面上の表示を押すことで直感的に機器を操作することを可能にする。
しかし、このような表示および入力装置を使用する場合、必然的に、ユーザーは、入力装置を通して表示装置の表示を視覚することになるので、入力装置の存在によって、表示の視認性が低下してしまう問題がある。
この問題を解決するためには、例えば、入力装置と表示装置を一体化すればよい。特許文献１には、これを可能にするため、偏光板の片側表面上に、透明導電膜であるインジウムスズ酸化物（ｌＴＯ）層を形成した導電性偏光フィルムが開示されている（実施例１）。この導電性偏光フィルムを用いた表示および入力装置は、光透過性が高く、表示装置の表示の視認性に優れるという特徴を有する。

特開昭６２−８６３２８号

しかしながら、通常使用されている偏光板は、ヨウ素で染色したポリビニルアルコールフィルムをトリアセチルセルロースフィルムで挟持したものであるので、耐熱性に劣る。具体的には、例えば、８０℃未満で使用する必要がある。
従って、特許文献１の導電性偏光フィルムの製造においては、高い成膜温度でＩＴＯ層を形成させることができない。実際に、特許文献１の導電性偏光フィルムの製造においては、低温スパッタリングによってＩＴＯ層を形成している。
しかし、ＩＴＯ層等の透明導電膜の成膜温度は、形成される透明導電膜の抵抗率と密接な関係がある。このため、特許文献１の導電性偏光フィルムにおけるＩＴＯ層は、抵抗率が高いという問題がある。
また、製造後の導電性偏光フィルムの耐熱性も劣るので、使用温度が制限される。
これらの問題に鑑み、本発明は、透過視認性および耐熱性に優れ、かつ抵抗率が低い導電性偏光フィルムを提供することを目的とする。

本発明者らは、この目的を達成するため、まず、前記のような通常用いられる偏光板に代えて、耐熱性に優れる（具体的には、例えば、１００℃以上で使用できる。）有機色素膜を用いて、当該有機色素膜上に透明導電膜の形成を試みた。
表示の視認性に優れる表示および入力装置を得るためには、これに用いられる導電性偏光フィルムの透過視認性が高いことが要求されるが、前記の試行で形成された透明導電膜は不均一であり、透過視認性に優れる導電性偏光フィルムは得られなかった。
そこで本発明者らは、更なる研究の結果、有機色素膜の表面上に窒化ケイ素層を形成し、次いで、当該窒化ケイ素層の表面上に、スパッタリング処理により透明導電膜を形成することにより、均一な透明導電膜を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の導電性偏光フィルムは、
支持フィルム、有機色素膜、窒化ケイ素層、および透明導電膜をこの順に有することを特徴とする。

また、本発明の導電性偏光フィルムの製造方法は、
支持フィルムの表面上に有機色素を含むコーティング液を塗布して有機色素膜を形成する工程Ａ、
工程Ａで形成された有機色素膜の表面上に窒化ケイ素層を形成する工程Ｂ、および
工程Ｂで形成された窒化ケイ素層の表面上に、成膜温度が１００℃以上のスパッタリング処理により透明導電膜を形成する工程Ｃ
を有することを特徴とする。

また、本発明の表示または入力装置は、本発明の導電性偏光フィルムを含むことを特徴とする。

本発明によれば、透過視認性および耐熱性に優れ、かつ抵抗率が低い導電性偏光フィルムが得られる。

本発明の導電性偏光フィルムの一態様の構造の概要を示す図導電性偏光フィルムの表面の偏光顕微鏡写真（実施例１）導電性偏光フィルムの表面の偏光顕微鏡写真（比較例１）

以下に、本発明の導電性偏光フィルムを詳細に説明する。
前記の通り、本発明の導電性偏光フィルムは、支持フィルム、有機色素膜、窒化ケイ素層、および透明導電膜をこの順に有する。
図１に本発明の導電性偏光フィルムの一態様の構造の概要を示す。図１中において、符号１は透明導電膜を、符号２は窒化ケイ素層を、符号３は有機色素膜を、符号４は支持フィルムを示す。

本発明の導電性偏光フィルムは、透過視認性および耐熱性に優れ、かつ抵抗率が低いという特徴を有する。

透過視認性に関し、本発明の導電性偏光フィルムの可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）での全光線透過率は、好ましくは、８０％以上、より好ましくは、８５％以上である。全光線透過率は、ＪＩＳＫ７１０５に記載の測定法Ａに準じて測定される。
また、本発明の導電性偏光フィルムのヘーズは、好ましくは、１０％以下、より好ましくは、５％以下である。ヘーズは、ＪＩＳＫ７１３６に記載の方法に準じて測定される。

耐熱性に関し、具体的には、本発明の導電性偏光フィルムは、例えば１００℃で連続的に使用した場合でも、変形や物性（例、偏光度）の低下が生じにくい。

本発明の導電性偏光フィルムにおける透明導電膜の抵抗率は、好ましくは５×１０^-4Ω・ｃｍ以下である。本発明の導電性偏光フィルムにおける透明導電膜の抵抗率は、小さいことが好ましく、その下限に制限は無いが、通常、２×１０^-4Ω・ｃｍ以上である。

本発明の導電性偏光フィルムの全体の厚さは、好ましくは、１５μｍ〜１３０μｍである。

1.支持フィルム
本発明の導電性偏光フィルムにおける支持フィルムは、その表面に積層される有機色素膜、窒化ケイ素層、および透明導電膜を支持するものである。

前記支持フィルムは、透明性に優れるものが好ましい。
前記支持フィルムの可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）での全光線透過率は、好ましくは、８０％以上、より好ましくは、８５％以上である。全光線透過率は、ＪＩＳＫ７１０５に記載の測定法Ａに準じて測定される。
また、前記支持フィルムのヘーズは、好ましくは、１０％以下、より好ましくは、５％以下である。ヘーズは、ＪＩＳＫ７１３６に記載の方法に準じて測定される。

前記支持フィルムは、耐熱性に優れるものが好ましい。
支持フィルムの耐熱性は、当該支持フィルムを形成する材料の荷重たわみ温度によって表される。前記支持フィルムを形成する材料の荷重たわみ温度は、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。荷重たわみ温度は、ＪＩＳ７１９１に記載の方法に準じて測定される。
前記支持フィルムを形成する材料としては、例えば、シクロオレフィン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。

前記支持フィルムは、配向処理や、易接着処理などの処理が施されていてもよい。前記配向処理としては、ラビング処理のような機械的配向処理、光配向処理のような化学的配向処理等が挙げられる。前記易接着処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、ＵＶ処理等が挙げられる。

前記支持フィルムの厚さは、通常、１５μｍ〜１２０μｍである。

2.有機色素膜
有機色素膜は、前記支持フィルムの一方の表面上に配置される。
本発明の導電性偏光フィルムにおける有機色素膜は、有機色素を主成分とするものであり、波長４００ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長で吸収二色性を示す。前記有機色素膜における有機色素の含有率は、当該有機色素膜の総重量に対して、好ましくは８０重量％以上である。
前記有機色素としては、例えば、アゾ系色素、アントラキノン系色素、フタロシアニン系色素、ペリレン系色素、キノフタロン系色素、ナフトキノン系色素、メタロシアニン系色素が挙げられる。前記有機色素のうち、溶液（例えば、水溶液）中で液晶相を呈するもの（すなわち、リオトロピック液晶性を示すもの）が、支持フィルム上に塗布した際、高い二色比を示すため好ましい。リオトロピツク液晶性を示す有機色素は、公知の方法、例えば、特開２００９−１７３８４９号に記載の方法、または特開２０Ｏ９−１１５８６６号に記載の方法に準じて合成することができる。
前記有機色素膜の厚さは、好ましくは１００ｎｍ〜１０，０００ｎｍであり、より好ましくは１００ｎｍ〜１，０００ｎｍである。

3.窒化ケイ素層
窒化ケイ素層は、前記有機色素膜の、前記支持フィルムとは反対側の表面上に配置される。
窒化ケイ素は一般式ＳｉＮ_x（例、Ｓｉ₃Ｎ₄）で表される化合物であり、これから形成される層は、優れた耐熱性と機械的強度を示す。また、窒化ケイ素は耐酸性を示すので、前記有機色素として酸性色素を使用した場合でも、当該酸性色素に起因する劣化が生じにくい。
前記窒化ケイ素層は、後記で詳細に説明する透明導電膜の形成時における温度変化による前記有機色素膜の膨張および収縮を抑制し、それによって均一な透明導電膜の形成を可能にしていると推測されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
前記窒化ケイ素層における窒化ケイ素の含有率は、当該窒化ケイ素層の総重量に対して、好ましくは９０重量％以上である。
前記窒化ケイ素層の厚さは、好ましくは１０ｎｍ〜１，０００ｎｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
当該厚さが小さすぎる場合は、後記で詳細に説明する透明導電膜が不均一になる場合がある。
窒化ケイ素層は、通常、高い透明性を有するが、前記窒化ケイ素層の厚さが大きすぎる場合は、導電性偏光フィルムの光透過性を損なう場合がある。
前記有機色素膜の厚さ（ｄＡ）と前記窒化ケイ素層の厚さ（ｄＢ）との厚さの比率（ｄＡ／ｄＢ）は、好ましくは１よりも大きく、かつ１００以下であり、より好ましくは１よりも大きく、かつ１０以下である。この比率（ｄＡ／ｄＢ）が、小さすぎる場合は、有機色素膜にクラックが生じる場合があり、一方、大きすぎる場合は、窒化ケイ素層の表面が不均一になる場合がある。

4.透明導電膜
透明導電膜は、前記窒化ケイ素層の、前記有機色素膜とは反対側の表面上に配置される。
前記透明導電膜は、可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で光透過性が高く、ヘーズ（ＨＡＺＥ、曇度）が低いことが好ましい。
光透過性は、可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）での全光線透過率で表される。
前記透明導電膜の可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）での全光線透過率は、好ましくは、８０％以上、より好ましくは、８５％以上である。全光線透過率は、ＪＩＳＫ７１０５に記載の測定法Ａに準じて測定される。
また、前記透明導電膜のヘーズは、好ましくは、１０％以下、より好ましくは、５％以下である。ヘーズは、ＪＩＳＫ７１３６に記載の方法に準じて測定される。ヘーズは、透明導電膜の均一性に関連する。
前記全光線透過率およびヘーズは、通常、それぞれ、支持フィルムに支持された状態で測定され、別途測定した支持フィルム等の全光線透過率およびヘーズ値を算入して、得られる。

上述のように、前記透明導電膜は、抵抗率が低いことが好ましい。
前記透明導電膜の抵抗率は、透明導電の材料を選定することや、後記で詳細に説明する成膜温度を調整することによって、低くすることができる。

前記透明導電膜は、代表的には例えば、インジウムスズ酸化物（ｌＴＯ）層、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）層などである。なかでも、ＩＺＯ層が好ましい。

前記透明導電膜の厚さは、好ましくは１０ｎｍ〜１，０００ｎｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。

5.製造方法
また、本発明の導電性偏光フィルムの製造方法は、
支持フィルムの表面上に有機色素を含むコーティング液を塗布して有機色素膜を形成する工程Ａ、
工程Ａで形成された有機色素膜の表面上に窒化ケイ素層を形成する工程Ｂ、および
工程Ｂで形成された窒化ケイ素層の表面上に、成膜温度が１００℃以上のスパッタリング処理により透明導電膜を形成する工程Ｃ
を有することを特徴とする。

a)工程Ａ
工程Ａは、支持フィルムの表面上に有機色素を含むコーティング液を塗布して有機色素膜を形成する工程である。
前記コーティング液は、有機色素を水系溶媒（例、水）又は有機溶媒に溶解して調製される。前記コーティング液の塗布方法としては、例えば、スライド式コータ、スロットダイコータ、バーコータを用いる方法が挙げられる。

前記工程Ａの後、工程Ｂの前に、有機色素膜の溶媒量を調整する目的で乾燥工程を実施してもよい。この際、乾燥を促進するため、加温してもよい。

b)工程Ｂ
工程Ｂでは、工程Ａで形成された有機色素膜の表面上に窒化ケイ素層を形成する工程である。
前記窒化ケイ素層の形成は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ＝ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって行うことができる。

c)工程Ｃ
工程Ｃでは、工程Ｂで形成された窒化ケイ素層の表面上に、成膜温度が１００℃以上のスパッタリング処理により透明導電膜を形成する工程である。
前記スパッタリング処理とは、低圧気体中で放電によりプラズマを発生させ、そのプラズマ中の陽イオンが負電極のターゲットに加速されてその表面に衝突し、その衝撃によって飛び出した物質をコーティング対象（本発明では、窒化ケイ素層）上に堆積させる処理である。前記スパッタリング処理において、成膜温度は好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１２０℃〜２００℃である。成膜温度が１００℃以上であることにより、透明導電膜の抵抗率が十分に低くすることができる。一方、成膜温度が高すぎると、支持フィルムが融解する場合がある。

本発明の導電性偏光フィルムは、好ましくはタッチパネル等の入力装置；液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置；および機能性ガラス等の構成部品として好適に用いられるが、本発明の導電性偏光フィルムの用途は、これらに限定されるものではない。
本発明の導電性偏光フィルムは、通常の偏光フィルムと同様に使用することができるが、言わば、透明導電膜と偏光板とが一体化されたものであるので、上述のような装置の製造工程を簡略化できる。また、表示装置と入力装置とが一体化された表示および入力装置等に好適に使用できる。

本発明の表示または入力装置は、導電性偏光フィルムを含む。
本発明の表示または入力装置は、表示装置と入力装置とが一体化された表示および入力装置であってもよい。

以下、実施例、及び比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは単に本発明の具体例を説明することを目的とするものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

実施例、および比較例での測定は以下の方法で行った。
(1)液晶相の観察
２枚のスライドガラスに、コーティング液を少量挟み込み、顕微鏡用大型試料加熱冷却ステージ（ジャパンハイテック社製製品名「１００１３Ｌ」）を備える、偏光顕微鏡（オリンパス社製製品名「ＯＰＴｌＰＨＯＴ−ＰＯＬ」）を用いて観察した。
(2)有機色素膜の偏光度の測定
グラントムソン偏光子を備える分光光度計（日本分光社製製品名「Ｖ−７１００」）を用いて、波畏３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の偏光透過スペクトルを測定した。このスペクトルから、視感度補正を行った、最大透過率方向の直線偏光の透過率Ｙ₁、及び最大透過率方向に直交する方向の直線偏光の透過率Ｙ₂を求め、次式により、偏光度を算出した。
＜式＞
偏光度＝（Ｙ₁−Ｙ₂）／（Ｙ₁＋Ｙ₂）
(3)導電性偏光フィルムの表面の観察
偏光顕微鏡（オリンパス社製製品名「ＯＰＴｌＰＨＯＴ−ＰＯＬ」）を用いて観察した。

（実施例１）
（有機色素の合成）
４−ニトロアニリンと８−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸とを、常法（細田豊著「理論製造染料化学（５版）」昭和４３年７月１５日、技報堂発行１３５項−１５２項）に従って、ジアゾ化およびカップリング反応させて、モノアゾ化合物を得た。このモノアゾ化合物を、同様に常法によりジアゾ化し、さらに１−アミノ−８−ナフトール−２，４−ジスルホン酸リチウム塩とカップリング反応させて、後記化学構造式（１）の芳香族ジスアゾ化合物（以下、化合物（１）と記す）を含む粗生成物を得、これを塩化リチウムで塩析することにより、精製された化合物（１）を得た。
この化合物（１）をイオン交換水に溶解させ、２０重量％の水溶液を調製した。この水溶液をポリスポイトで採取し、２枚のスライドガラスの間に挟み込んで、室温（２３℃）にて、偏光顕微鏡で観察したところ、ネマチック液晶相が観察された。

＜化学構造式（１）＞

（有機色素膜の形成）
化合物（１）をイオン交換水に溶解し、濃度８重量％の前処理液を調製した。この前処理液を、攪拌しながら液温が９０℃になるまで加熱し、３０分間保持した後に２３℃の恒温室で放冷させた。この放冷した液（コーティング液）を１時間以内に、ラビング処理およびコロナ処理が施されたシクロオレフィン系樹脂フィルム（日本ゼオン社製商品名「ゼオノア」）上に、バーコータ（ＢＵＳＨＭＡＮ社製製品名「ＭａｙｅｒｒｏｔＨＳ５」）を用いて塗布し、２３℃の恒温室内で自然乾燥させて有機色素膜（厚さ４００ｎｍ）を作製した。この有機色素膜は、可視光領域で吸収二色性を示し、偏光度は９９％であった。

（窒化ケイ素層の形成）
前記で得られた有機色素膜の表面に、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＮｘ膜（厚さ１００ｎｍ）を形成した。形成条件は以下の通りである。
真空度：２．２５×１０^-3Ｔｏｒｒ
ＳｉＨ₄ガス流量：５０ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：５０ｓｃｃｍ
周波数：１３．５６ＭＨｚ
電力：７００Ｗ

（透明導電膜の形成）
前記窒化ケイ素層の表面に、スパッタリング処理により、酸化インジウム−酸化亜鉛膜（厚さ１００ｎｍ）を形成した。形成条件は以下の通りである。
真空度：３×１０^-3Ｔｏｒｒ
スパッタ電流：５Ａ
スパッタ電圧：３００Ｖ
成膜温度：１３０℃

（比較例１）
比較例１として、窒化ケイ素層を形成せずに、有機色素膜の表面上に酸化インジウム−酸化亜鉛膜を形成したこと以外は、実施例１の導電性偏光フィルムと同様にして、導電性偏光フィルムを作成した。

（評価）
前記のように作製した実施例１の導電性偏光フィルムは、表面が均一であった。その顕微鏡写真を図１に示す。また、比較例１の導電性偏光フィルムは、表面が不均一であった。その顕微鏡写真を図２に示す。

本発明の導電性偏光フィルムは、例えば、タッチパネル、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、機能性ガラス等に好適に用いられる。

Claims

支持フィルム、有機色素膜、窒化ケイ素層、および透明導電膜をこの順に有することを特徴とする、導電性偏光フィルム。
請求項１に記載の導電性偏光フィルムの製造方法であって、
支持フィルムの表面上に有機色素を含むコーティング液を塗布して有機色素膜を形成する工程Ａ、
工程Ａで形成された有機色素膜の表面上に窒化ケイ素層を形成する工程Ｂ、および
工程Ｂで形成された窒化ケイ素層の表面上に、成膜温度が１００℃以上のスパッタリング処理により透明導電膜を形成する工程Ｃ
を有することを特徴とする、導電性偏光フィルムの製造方法。
請求項１に記載の導電性偏光フィルムを含む表示または入力装置。