JP2999718B2 - 光機能性有機フィルムとそれを用いた表示装置 - Google Patents

光機能性有機フィルムとそれを用いた表示装置

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敬郎 石川
大五郎 嘉本
高橋  研
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通常の有機フィル
ムに無機系薄膜をコーティングして作製した光機能性有
機フィルムとそれを用いた表示装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】有機フィルム上に無機系薄膜をコーティ
ングし、該フィルムの光機能性を高めたものとしては、
透明導電フィルムが知られている(New Glass, Vo
l.13,No.3,P.25(1989年)。こうした
フィルムの成膜方法としては、スパッタ法が知られてい
る。
【0003】特開平6−139964号公報には、機能
性フィルム付き陰極線管が開示されている。これはフィ
ルム上に反射防止効果や波長選択吸収効果を持つ膜を形
成したものをCRT上に接着させたものである。これ
は、蒸着により多層薄膜をフィルム上に形成したもので
あるが、ゾル溶液をスプレー塗布により塗布する方法も
開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】スパッタ法や蒸着によ
りフィルム上に無機膜を形成するものは、大掛かりな真
空装置が必要な上に、大面積のものの成膜には適さず、
また、成膜コストが高いなどの問題がある。スパッタ法
の場合は、アルゴンプラズマ中での成膜のため、アルゴ
ンプラズマによるフィルムの逆スパッタにより、フィル
ムが破壊されると云う問題もある。
【0005】他の成膜法としてはCVD法や真空蒸着法
が知られているが、成膜温度が高いためフィルム上への
無機膜の成膜は困難で、大面積のものには成膜が困難な
どの欠点がある。特に、有機フィルム上への成膜は、フ
ィルムの耐熱温度が低いため、通常の手法による成膜は
困難である。
【0006】また、真空蒸着法には、フィルム表面を冷
却しながら成膜する方法もあるが、かなり特殊な付属装
置を必要とする。また、蒸着法により成膜した場合、膜
の構造が柱状構造となるため、膜の横方向に対する膜の
強度は非常に弱いものであった。
【0007】また、ゾル溶液をスプレー塗布し、ついで
熱処理して成膜するものもあるが、膜表面が凹凸になり
易いため、表示装置等の発光体では光の透過性能が悪化
し、有機フィルムでは熱処理温度を高くできないため
に、フィルムへの密着強度は極めて低いものであった。
【0008】反射帯電防止膜を形成したCRTが知られ
ているが、この膜はCRTのフェースガラス面上に直接
成膜されたものが多く、反射帯電防止膜を形成した有機
フィルム等を設けたものではない。また、CRTのフェ
ースガラス面上にスピンコーティングあるいはスプレー
コーティングする方法は、膜形成に手数がかかり、生産
性が悪いと云う問題があった。
【0009】本発明の目的は、上記の問題を解決するた
めになされたもので、高光機能性を発揮する無機薄膜
を、耐熱性が低い有機フィルム上に低温形成し、汎用性
の高い便利な光機能性有機フィルムを提供することにあ
る。
【0010】本発明の他の目的は、上記光機能性有機フ
ィルムを用いた表示装置の提供にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】有機フィルム上に機能性
無機膜を形成するためには、低温成膜技術の開発が最大
の問題となる。これを解決するため本発明者らは光照射
を利用したゾルゲル法による光機能性有機フィルムを開
発した。これは、光エネルギによりゾルゲル反応を促進
して、低温で無機薄膜を形成する手法である。これによ
って、耐熱性の低い有機フィルム上にも機能性無機薄膜
を形成することが可能となる。
【0012】本発明の要旨は次のとおりである。
【0013】〔1〕 有機フィルム上に、粒子径が50
0Å以下の無機粒子と、金属がIn,Sn,Zn,T
i,Siから選ばれる金属アルコシドの少なくとも一種
を含むゾル溶液を塗布し、波長が254nmおよび/ま
たは184nmの紫外光照射により、前記金属アルコシ
ドのゾルゲル反応によって得られた無機薄膜が形成され
ていることを特徴とする光機能性有機フィルム。
【0014】
【0015】〔有機フィルム上に無機薄膜が多層
に形成され、該無機薄膜有機フィルム面側に高屈折率
の無機薄膜その上に低屈折率の無機薄膜が積層され、
その少なくとも一層の無機薄膜が粒子径が500Å以
下の無機粒子と、金属がIn,Sn,Zn,Ti,Si
から選ばれる金属アルコシドの少なくとも一種を含むゾ
ル溶液を塗布し、波長が254nmおよび/または18
4nmの紫外光照射により、前記金属アルコシドのゾル
ゲル反応によって得られた無機薄膜であることを特徴と
する光機能性有機フィルム。
【0016】
【0017】〔〕 前記有機フィルムの無機薄膜形成
面がシランカップリング剤で処理された面上に前記無機
薄膜が形成されている前記の光機能性有機フィルム。
【0018】〔出射光または反射光を変調するこ
とにより表示を行う表示装置において、前記表示装置の
表示パネルフェース面に、有機フィルム上に粒子径が5
00Å以下の無機粒子と、金属がIn,Sn,Zn,T
i,Siから選ばれる金属アルコシドの少なくとも一種
を含むゾル溶液を塗布し、波長が254nmおよび/ま
たは184nmの紫外光照射により、前記金属アルコシ
ドのゾルゲル反応によって得られた無機薄膜を有する光
機能性有機フィルムを設けたことを特徴とする表示装
【0019】〔出射光または反射光を変調するこ
とにより表示を行う表示装置において、前記表示装置の
表示パネルフェース面に、表面に無機薄膜が多層に形成
された有機フィルムを有し、前記無機薄膜は有機フィル
ム面側に高屈折率の無機薄膜とその上に低屈折率の無機
薄膜が積層され、その少なくとも一層の無機薄膜が、粒
子径が500Å以下の無機粒子と、金属がIn,Sn,
Zn,Ti,Siから選ばれる金属アルコシドの少なく
とも一種を含むゾル溶液を塗布し、波長が254nmお
よび/または184nmの紫外光照射により、前記金属
アルコシドのゾルゲル反応によって得られた無機薄膜で
ある光機能性有機フィルムを設けたことを特徴とする表
示装置。
【0020】〔前記表示装置の表示パネルフェー
ス面に形成した前記有機フィルムの無機薄膜形成面がシ
ランカップリング剤処理された面上に前記無機薄膜が形
成されている光機能性有機フィルムを設けた前記の表示
装置。
【0021】
【発明の実施の形態】ゾル溶液中に各種機能性の無機粒
子を分散させておけば、ゾルが光照射により無機薄膜に
変換される際に光機能性の無機粒子が固定される。これ
により光機能性を有する無機薄膜を有機フィルム上に形
成することができる。
【0022】また、無機粒子を分散したゾル溶液の代わ
りに分散させたい無機粒子の原料となる金属アルコキシ
ドのゾル溶液を用いることによっても、目的とする無機
薄膜を得ることもできる。この際、照射する光は通常の
金属アルコキシドの吸収波長領域である紫外線領域の光
が効果的である。
【0023】上記の紫外線により、ゾルゲル反応の基本
反応である加水分解反応及び縮合反応を効率的に進行さ
せることができ、目的とする無機薄膜を得ることができ
る。
【0024】上記無機薄膜の形成に使用する有機フィル
ムは、その表面をシランカップリング剤等で処理し、フ
ィルム表面に無機の中間介在層を形成しておくと、無機
薄膜の密着強度が向上し、実用の際に好適なものが得ら
れる。
【0025】上記無機薄膜の成膜方法は、従来のような
スパッタ法、CVD法、真空蒸着法等の大掛かりな真空
設備を要しないため、極めて経済的な方法である。
【0026】前記無機粒子としてはIn23,Sn
2,ZnO,TiO2,SiO2の少なくとも一種を用
いることができる。該無機粒子の粒径は、500Å以下
が望ましい。特に、In23,SnO2,ZnOは導電
性を有するので、帯電防止膜となる。
【0027】本発明のフィルムは高屈折率/低屈折率の
積層膜とし、各層の膜厚と屈折率を制御することによ
り、それぞれの層での光の反射光をλ/4ずらすことで
光の干渉効果により反射光を減殺させることにより、反
射防止効果を発現させることができる。
【0028】高屈折率層に導電性を有する無機粒子を用
いることにより、反射防止機能と帯電防止機能を併せ持
つ光機能性有機フィルムを得ることができる。
【0029】本発明の光機能性有機フィルムは、液晶、
CRT等のフェース面上に適用することにより、反射防
止機能または反射帯電防止機能を形成することができ
る。
【0030】また、本発明の有機フィルム上に形成した
無機薄膜は、従来の蒸着やスパッタ法で形成した薄膜と
比較して、その構造が大きく異なる。即ち、蒸着やスパ
ッタ法で作製した薄膜は、膜の断面構造が柱状構造であ
り、膜の横方向に対する動きに対して、膜の強度が非常
に弱いものであった。本発明による無機薄膜は、超微粒
子(粒径500Å以下)が分散されているゾル溶液を、
無機バインダとしてフィルム上に接着するため、無機薄
膜の断面構造は、微粒子の集合体が積層したものとな
る。このため膜の横方向や、粒子間の動きに対して余裕
度が高いため、その強度は極めて強いものとなり、膜の
可とう性もこれまでにない優れたものとなる。
【0031】有機フィルムの素材としては、ポリエチレ
ンテレフタレート(PET)が好ましいが、トリアセチ
ルセルロース(TAC)等の他の材料も目的に応じて用
いることが可能である。
【0032】高い光機能性を備えた本発明の有機フィル
ムは、接着剤で表示装置のフェース面に接着して用い
る。その際の接着剤としては、酢酸ビニル系、アクリル
系、ホットメルト系、ユリア樹脂系、フェノール樹脂
系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、ホットメル
ト樹脂系など目的に応じて市販の透明な接着剤であれば
使用することができる。
【0033】
【実施例】本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【0034】〔実施例1〕テトラエトキシシラン、水、
エタノール、硝酸をモル比で1:12:45:0.25
の割合で混合してSiO2ゾル溶液とした。この溶液1
00mlにSnを2重量%含有したITO(Indim Ti
n Oxide)超微粒子(粒径50〜300Å)を酸性度を
調節しながら分散し7重量%の分散ゾル溶液とした。
【0035】このITO分散ゾル溶液をPETフィルム
(フィルムの適用面をシランカップリング剤で処理し厚
さ300Åのシリカ層を形成)上に浸潰法により成膜
し、50℃で2分間乾燥した。
【0036】次いで、このフィルム上にテトラエトキシ
シランを原料として合成した1重量%SiO2ゾル溶液
を同様に浸潰法により成膜して、50℃で2分間乾燥し
た。
【0037】次に、254nm,184nmの紫外線を
3分間を照射した。この光照射の際の基板フィルムの温
度は50℃とした。この膜の表面抵抗は5×106Ω/
□であった。また表面反射率は0.35%(570n
m)であった。
【0038】この膜の断面構造を浸透型電子顕微鏡(T
EM)で観察した。TEM観察用試料の作製はFIB
(Focused Ion Beam)加工で作製した。
【0039】この膜の断面の模式構造図を図1に示す。
図中において、1は有機フィルム、2はシランカップリ
ング層、3は無機粒子(In23)、4はシリカ層であ
る。有機フィルム1上に1000Å及び800Åの膜厚
でITO及びSiO2が均一に形成されていることが観
察された。
【0040】また、ITO膜中には粒径が50〜300
Åの粒子が観察された。この粒径は可視光波長よりもは
るかに小さいので薄膜は透明となる。ITO及びSiO
2の屈折率はそれぞれ1.70及び1.42であった。こ
のため、液晶やCRTのフェースプレート表面にこの反
射帯電防止膜を設けても、透過光または蛍光体の光を散
乱することがない。また、液晶やCRTの表面反射を防
止し、かつ、静電気などの帯電も防止することができ
た。
【0041】ITOの代わりにSnO2(Sb含有),
ZnO(Al含有)を使用しても同様な帯電防止効果と
反射防止効果を有するフィルムが得られた。
【0042】〔実施例2〕実施例1で作製した反射帯電
防止機能を有する有機フィルムを、CRT(17インチ
ブラウン管)のフェースプレート表面に接着した。
【0043】この表面に反射帯電防止膜を形成したCR
Tは、外光のフェースプレート表面での反射が抑えられ
るため、視認性が極めて向上した。また、帯電防止機能
により、静電気が除去できるため、CRTフェースプレ
ート表面への塵埃の付着が少なく、かつ、人が触れても
電気的ショックを受けることがなかった。
【0044】〔実施例3〕実施例1で作製した反射帯電
防止機能を有する有機フィルムを、液晶表示装置の表示
面の偏光膜の上に接着した。
【0045】この液晶表示装置は、フェースプレート表
面での外光の反射が抑えられるため、視認性が極めて向
上した。
【0046】
【発明の効果】本発明の光機能性有機フィルムは、従来
の蒸着法やプラズマ法に比べて、比較的低温で無機薄膜
を形成することができるので、ベースとなる有機フィル
ムを変質,変形することがなく、高価な真空設備を必要
としない。
【0047】また、無機薄膜に含まれる無機粒子として
導電性粒子を選択すれば、反射,帯電防止機能を有する
光機能性有機フィルムを提供できる。該フィルムをフェ
ースプレート表面に設けたCRTや液晶表示装置等の表
示装置は、反射,帯電防止機能が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光機能性有機フィルムのTEMの模式
断面図である。
【符号の説明】
1…有機フィルム、2…シランカップリング層、3…無
機粒子(In23)、4…シリカ(SiO2)層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 研 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平7−20451(JP,A) 特開 平6−297629(JP,A) 特開 平6−212125(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 G02B 1/10 H01J 29/88

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機フィルム上に、粒子径が500Å以
    下の無機粒子と、金属がIn,Sn,Zn,Ti,Si
    から選ばれる金属アルコシドの少なくとも一種を含むゾ
    ル溶液を塗布し、波長が254nmおよび/または18
    4nmの紫外光照射により、前記金属アルコシドのゾル
    ゲル反応によって得られた無機薄膜が形成されているこ
    とを特徴とする光機能性有機フィルム。
  2. 【請求項2】 有機フィルム上に無機薄膜が多層に形成
    され、該無機薄膜有機フィルム面側に高屈折率の無機
    薄膜その上に低屈折率の無機薄膜が積層され、その少
    なくとも一層の無機薄膜が粒子径が500Å以下の無
    機粒子と、金属がIn,Sn,Zn,Ti,Siから選
    ばれる金属アルコシドの少なくとも一種を含むゾル溶液
    を塗布し、波長が254nmおよび/または184nm
    の紫外光照射により、前記金属アルコシドのゾルゲル反
    応によって得られた無機薄膜であることを特徴とする光
    機能性有機フィルム。
  3. 【請求項3】 前記有機フィルムの無機薄膜形成面がシ
    ランカップリング剤で処理された面上に前記無機薄膜が
    形成されている請求項1または2に記載の光機能性有機
    フィルム。
  4. 【請求項4】 出射光または反射光を変調することによ
    り表示を行う表示装置において、 前記表示装置の表示パネルフェース面に、有機フィルム
    上に粒子径が500Å以下の無機粒子と、金属がIn,
    Sn,Zn,Ti,Siから選ばれる金属アルコシドの
    少なくとも一種を含むゾル溶液を塗布し、波長が254
    nmおよび/または184nmの紫外光照射により、前
    記金属アルコシドのゾルゲル反応によって得られた無機
    薄膜を有する光機能性有機フィルムを設けたことを特徴
    とする表示装置。
  5. 【請求項5】 出射光または反射光を変調することによ
    り表示を行う表示装置において、 前記表示装置の表示パネルフェース面に、表面に無機薄
    膜が多層に形成された有機フィルムを有し、前記無機薄
    有機フィルム面側に高屈折率の無機薄膜その上に
    低屈折率の無機薄膜が積層され、その少なくとも一層
    無機薄膜粒子径が500Å以下の無機粒子と、金属
    がIn,Sn,Zn,Ti,Siから選ばれる金属アル
    コシドの少なくとも一種を含むゾル溶液を塗布し、波長
    が254nmおよび/または184nmの紫外光照射に
    より、前記金属アルコシドのゾルゲル反応によって得ら
    れた無機薄膜である光機能性有機フィルムを設けたこと
    を特徴とする表示装置。
  6. 【請求項6】 前記表示装置の表示パネルフェース面に
    形成した前記有機フィルムの無機薄膜形成面がシランカ
    ップリング剤処理された面上に前記無機薄膜が形成され
    ている光機能性有機フィルムを設けた請求項4または5
    に記載の表示装置。
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