JP3114852B2 - 積層フィルム - Google Patents

積層フィルム

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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、フィルム液晶表示
装置に用いられる導電性フィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶用導電性フィルムとしては、特公昭
62−32101、特公昭63−34018、特公平1
−12666等に記載のポリエステル、ポリエーテルサ
ルフォン、ポリカーボネート等の高分子フィルム表面に
酸化インジウム、酸化錫、あるいは錫、インジウム合金
の酸化膜等の半導体膜や金、銀、パラジウムあるいはそ
れらの合金等の金属膜、半導体膜と金属膜を組み合わせ
て形成されたもの等が知られている。
【0003】しかしながら、プラスチック上に上記の透
明導電膜を形成する際、基板からのガスの影響や結晶化
によりエッチングが難しい等の欠点があり、この為いく
つかの検討はされているが確立、採用された技術は未だ
無い状況で有る。一例として酸に可溶な透明導電膜とし
て特開平7−168196に於いて、In、Znから成
る一層のみだけによる非晶質酸化物が提案されている
が、余りにも可溶過ぎ、パタン加工ライン上でのオーバ
エッチングというロット間の安定性に欠け、設計上も困
難さを伴うという大きな問題があった。
【0004】一方、ガスバリヤー層として、無機層を設
ける方法では、液晶用途以外では特公昭53−1295
3、液晶用では特開昭50−142194等において、
高分子フィルム上の少なくとも片面にSiO2等を蒸着
したもの、あるいは、高分子フィルム上に塩化ビニリデ
ン系ポリマーや特願昭59−207168記載のビニル
アルコール系ポリマーなど、更には、これらと無機層を
併用した特願昭59−201886、特願昭59−20
1887等相対的にガスバリヤー性のあるポリマーのコ
ーティン層を設けたものが知られている。
【0005】しかし、液晶用途として使用するには、フ
ィルム液晶の最大の特徴である耐衝撃性が必要であり、
これは落下や外部押圧に対応するものである。一般的に
デュポン衝撃試験機(JIS−K−5400.6.13
B)に於いて、重り荷重100gで落下させ、落下距離
300mm以上の衝撃性を有する事が望ましいが、実際
は50mm程度と実用上安心出来るレベルでは無かっ
た。
【0006】又、フィルム液晶の特徴である可とう性と
しては、35mmΦのロールに巻き付けてもクラックが
生じない可とう性が必要であるが、特開昭55−114
563に記載されている加水分解による酸化物からなる
無機層を有すると一般的には1μm程度と厚いため、又
他の製造法にも見られるが密着性が低いと同様にクラッ
クが生じ易くなると言う欠点が有り、必ずしも無機バリ
ヤーを設ければ良いといった状況では無かった。
【0007】以上の様に、フィルム液晶表示装置には、
ガスバリヤー性、透明導電性、耐衝撃性、可とう性を合
わせ持つ積層フィルムが不可欠な要素であるが、実用上
特にパタン加工性は歩留まりの上から重要である。しか
し、これらの機能を有する各層をくみあわせて、加工性
が良く、透明導電性、ガスバリアー性を付与でき、液晶
表示装置材料として必要な耐久性のすべてが十分な透明
導電性フィルムは、いまだ工業的には生産されていな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状
に鑑みなされたもので、希酸に可溶で、導電性を有し、
ガスバリヤー性、耐衝撃性、可とう性の優れた透明導電
性を有するフィルムを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、本発明に
より達成され、図1に示す様に高分子フィルムの少なく
とも片側に有機層、有機層の上に希酸に対し容易に溶け
る導電性層1、導電性層1の上に抵抗率が低い導電性層
2を順次積層し、該有機層と高分子フィルムの間、ある
いは、該有機層と該導電性層1との間にバリヤ性を有す
る無機層を設けた積層フィルムで、該導電性層1がIn
とGaの酸化物から成り、酸化物の組成Ga/In+G
aが0.05〜0.15の原子比であり、該有機層が融
点50℃以上のエポキシアクリレートプレポリマーある
いは融点50℃以上のウレタンアクリレートプレポリマ
ーの紫外線硬化膜であり、0.3〜1.5μmの厚みで
ある耐衝撃性、可とう性、エッチング性に優れた積層フ
ィルムであり、更に好ましい態様は、該導電性層2がI
nとSnの酸化物から成り、酸化物の組成In/In+
Snが0.85〜0.94の原子比である積層フィルム
である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に於ける高分子フィルムと
は、例えばポリエーテルサルフォン、ポリカーボネー
ト、ポリアリレート、ノルボルネン、紫外線硬化型樹
脂、エポキシ樹脂に代表される熱硬化型樹脂等からなる
全光線透過率(JIS−K−7105.5.5)で85
%以上の透明性を有し、光学異方性が少ないフィルムで
あって、加工性の点からは極力耐熱性があることが望ま
しい。この意味から、223℃と最もTgが高いポリエ
ーテルサルホンや紫外線硬化樹脂、熱硬化型樹脂がより
好ましい。又、厚みとしては、ガラスに対し軽い、割れ
ない、可とう性を有するために0.05〜0.5mmの
ものであり、必要に応じて複数のフィルムを熱融着ある
いは屈折率を合わせた接着剤等を介し積層した構成のも
のでも良い。尚、光学異方性としては、出来るだけ0が
望ましいが、リタゼーション値として15nm以下、角
度依存性としては45度で2倍以内が好ましい。これ
は、色差として2以下並びに角度依存性に関しては色ず
れ防止からの要求である。
【0011】有機層としては、融点50℃以上のエポキ
シアクリレートプレポリマーあるいは融点50℃以上の
ウレタンアクリレートプレポリマーの紫外線硬化膜であ
り、液晶用途としての特性を満足出来れば、熱的により
安定な熱硬化型を用いても良い。しかしながら、生産性
に優れた紫外線硬化型樹脂がより好ましい。当然なが
ら、高分子フィルムや無機層との密着力は不可欠であ
り、この目的のため図2で前処理層として示す様な通常
行われているプライマー層やアンダーコート層を設けて
も良い。
【0012】ここで重要なのは、耐衝撃性保持の為、有
機層の厚みを制限する必要がある。確かに樹脂処方に依
る処があるのは事実であるが、通常のコート樹脂の厚み
として用いられる2〜5μm程度の厚みを塗布し、本発
明に述べた耐衝撃性試験を行うと、一般的に落下距離5
0mm程度でクラックが生じ易くなる為である。従って
液晶用途として実用上充分安定した領域で使用するには
落下距離として500mm以上が望ましく、鋭意検討し
たところ有機層の厚みとして0.3〜1.5μmの範囲
であれば満足する事を見いだしたものである。これは、
紫外線硬化型樹脂は硬化時に10〜20%程の硬化収縮
が起こるため、潜在的な内部応力を持っており、衝撃試
験の様な局部的な外力が働くと一気にクラックが入るた
めである。有機層の厚みが0.3μm未満では、塗布ム
ラが生じ易くなり、1.5μmを越えると密着力が低下
しクラックが発生しやすくなる。有機層を2.5μmに
塗布した際のベースフィルムとの密着力は200g/c
mであるのに対し、0.5μm品では1000g/cm
と5倍まで向上できている。更に薄化する優位点とし
て、液晶用途では極力透明性を有することが望ましく、
通常塗布される最も薄い2μmに対しても、波長400
nmに於いて0.5μm低減する毎に0.5%の透過率
の改善が認められ、この意味からも有効な手段になる。
【0013】無機層としては全光線透過率85%以上、
表面抵抗率(JIS−K−6911)1×1012Ω以
上、酸素バリヤー性として2cc/24hr・m2以下
を有し、35mmΦのロールに巻き付けてもクラックが
生じない可とう性を有するものであれば実用上問題な
い。無機層としては、例えばSiOx、SixNy、A
lxOy等あるいはこれらの多層、複合膜が考えられ、
蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、CVD
に代表される気相成膜法や、金属アルコキサイドを原料
とした加水分解等による塗布法により形成される。
【0014】全光線透過率としては出来るだけ高いこと
が望ましいが、高分子フィルム並びに導電性層の透過率
を考慮すれば実質上85%以上であれば使用可能とな
る。全光線透過率が85%未満であると透明性が不十分
となり本用途には使用できない。
【0015】表面抵抗率は1×1012Ω以上が必要であ
る。これは無機層が直接液晶層に接する為、通常TN、
STNモードで使用される液晶の比抵抗が1×1010Ω
−cm程度であるため100倍以上の差を設ける必要が
有るからである。1×1012Ω以下であるとセルの消費
電流が著しく上昇し、セルの寿命の点から問題になるた
めである。このためには結晶光学的に理想に近いSiO
2、Si34、Al23が好ましい。又、セル寿命の点
からは、イオン性不純物は極力少ない方が望ましく通常
20ppm以下が望まれる。このためには材料の選定や
成膜中の不純物管理が重要になる。
【0016】酸素バリヤー性として、モコン法による測
定値で2cc/24hr・m2以下であることが重要で
ある。塩化ビニリデン系ポリマーやビニルアルコール系
ポリマーに代表される有機バリヤーに比べ、温湿度の変
化が無いことが最大の特徴であり、有機バリヤーの常温
常湿での2cc/24hr・m2の値以下であれば、実
用上問題ない。又、必要に応じ本発明に記載した必要特
性を満足する範囲であれば図3に示す様に無機層と導電
性層1の間の有機層を多層化する為、新規あるいは同種
の第2有機層を設け表面抵抗率特性を補っても良い。
又、無機層の形成に先立ち該有機層との密着力を高める
ために脱ガス処理、コロナ放電処理、火炎処理等の表面
処理やアクリル系、エポキシ系等の公知のアンカーコー
トが施されていてもよい。
【0017】導電性層1としはInとGaから成り、酸
化物の組成はGa/In+Gaが0.05〜0.15の
原子比であることが通常用いられるHCl濃度15vo
l%によるパタン加工性に於いてコントール可能で、且
つ、導電性が良好な範囲である。即ち、Ga/In+G
aの原子比が0.15を越える範囲では比抵抗が極端に
上昇し、Gaの影響が多くなり、Ga23単独又はIn
23、ZnOの複合酸化物と同様にエッチング性のコン
トロールが不可能になる。例えば原子比が0.20にな
ると最適組成である0.10の比抵抗1.0×10-3Ω
−cm(500Å)に対して1.8倍以上の比抵抗にな
る。Ga/In+Gaの原子比が、0.05未満では比
抵抗が同様に上昇し、エッチング特性が通常一般的に用
いられるIn23、SnO2の酸化物と差が無く効果と
して認められない。導電性層1の厚みとしては50〜2
00Åが望ましい。200Å以上であると導電性層2に
通常用いるIn23、SnO2の複合酸化物の組成In
/In+Snの原子比0.91の比抵抗2.0×10-4
Ω−cmに比べて5倍以上悪い為に導電性からは不利に
なるからである。また50Å未満であると目標とする良
好なエッチング特性が得られ無くなる。
【0018】導電性層2としては、In23、SnO2
の酸化物からなるもので、通常広く用いられている。目
的の抵抗値を得るために適宜製造条件を考慮して成膜さ
れる。酸化物の組成はIn/In+Snの原子比で0.
85〜0.94であり0.85未満あるいは0.94を
越えると比抵抗が増加してしまうからである。特に0.
85未満であると耐酸性が増しエッチング性が大幅に低
下する。
【0019】
【実施例】
《実施例1》高分子フィルムとして溶融押し出し法によ
り作製した厚み200μm、リタゼーション5nmのポ
リエーテルサルフォンフィルムを用いた。高分子フィル
ム上に、分子量1540、融点70℃のエポキシアクリ
レートプレポリマー(昭和高分子製、VR−60)10
0重量部、酢酸ブチル400重量部、セロソルブアセテ
ート100重量部、ベンゾインエチルエーテル2重量部
を50℃にて攪拌、溶解して均一な溶液としたものをグ
ラビアロールコータで塗布し、80℃で10分間加熱し
て溶媒を除去し、80w/cmの高圧水銀灯により15
cmの距離で30秒間照射して樹脂を硬化させ、0.5
μm厚の有機層を形成した。次にこのフィルム上にDC
マグネトロン法により初期真空度3×10-4Paに引
き、酸素/アルゴンガス9%の混合ガスを導入、3×1
-1Paの条件下において無機層を成膜し500Å厚の
SiO2を得た。この無機膜の酸素バリヤー性はモコン
法により測定したところ1.0cc/24hr・m2
あり、表面抵抗率を測定したところ8.1×1012Ωで
あった。又、全光線透過率(JIS−K−7105.
5.5)は91%であった。更に35mmΦのロールに
巻き付け、1000倍の金属顕微鏡で観察したが、クラ
ックは認められず可とう性に優れたものであった。
【0020】次に導電性層1として、同じくDCマグネ
トロン法により初期真空度3×10-4Paに引き、酸素
/アルゴンガス4%の混合ガスを導入し、1.2×10
-1Paの条件下において成膜し、Ga/In+Gaの原
子比が0.10である導電性層1を得た。測定の結果、
膜厚は120Å、比抵抗は2.0×10-3Ω−cmであ
った。次に、導電性層2として、導電性層1と同じくD
Cマグネトロン法により初期真空度3×10-4Paに引
き、酸素/アルゴンガス3%の混合ガスを導入、1×1
-1Paの条件下において成膜し、In23、SnO2
の複合酸化物、In/In+Snの原子比で0.91の
組成の膜800Åを得た。導電性層1、2の比抵抗は
2.9×10-4Ω−cm、全光線透過率は79%であっ
た。以上の条件で得られた導電膜にレジストを塗布、露
光、現像し、エッチング液としてHCl濃度15vol
%、液温40℃中で200μmピッチの回路を作製し
た。ライン/スペースとしては、150/50μmであ
る。エッチング時間は30秒で残差もなく良好なストレ
ートラインが得られた。
【0021】このパタンを作製したフィルムを用いて耐
衝撃性試験を行った。装置としてデュポン衝撃試験機
(JIS−K−5400.6.13B)に於いて、重り
荷重100gで落下させた処、落下距離900mmでよ
うやくクラックが認められ非常に良好であった。又、可
とう性試験として35mmΦのロールに巻き付け、10
00倍の金属顕微鏡で観察したが、前述の無機層だけと
同様にクラックは認められず、導電性層1、2の比抵抗
も変化しなかった。再度導電性層を全てエッチングし、
酸素バリヤーを確認したところ、1.0cc/24hr
・m2と変化は認められなかった。尚、各特性の評価は
同一条件で作製したもので行い、特に無機層、導電性層
1、2形成は同一装置で成膜した。
【0022】《比較例1》実施例1と同一ロットフィル
ムを用い、同一条件で有機層、無機層、導電性層1、2
を形成した。但し有機層の厚みは4μmとした。次に実
施例1と同一手法によりパタン化したフィルムを用いデ
ュポン衝撃試験機による耐衝撃性試験を行った。重り荷
重100gで落下させた処、落下距離35mmでクラッ
クが認められた。
【0023】《比較例2》実施例1と同一ロットフィル
ムを用い、同一条件で0.5μm厚の有機層、500Å
の無機層を形成した。次に導電性層1としてGa/In
+Gaの原子比が0.20で厚み300Å、導電性層2
として実施例1と同様に厚み800Åを形成した。次に
実施例1と同一手法によりパタン化したフィルムを10
00倍の金属顕微鏡で観察した処、パタン残差は無く良
好であったが、比抵抗は4.1×10-4Ω−cmと高く
導電膜としては満足出来るレベルではなかった。
【0024】《比較例3》実施例1と同一ロットフィル
ムを用い、同一条件で0.5μm厚の有機層、500Å
の無機層を形成した。次に導電性層1としてGa/In
+Gaの原子比が0.03で厚み30Å、導電性層2と
して実施例1と同様に厚み800Åを形成した。実施例
1と同一手法によりパタン化したフィルムを1000倍
の金属顕微鏡で観察した処、パタン残差が微小ではある
が認められた。
【0025】
【発明の効果】本発明により、エッチング性が良好で耐
衝撃性に優れ、透明性、ガスバリヤー性を満足する透明
導電性フィルムを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる積層フィルムの一部断面図を示
す。
【図2】本発明にかかる積層フィルムの一部断面図を示
し、無機層と有機層との密着性を向上させる為に前処理
層を設けた例である。
【図3】本発明にかかる積層フィルムの一部断面図を示
し、表面抵抗率特性を補う為無機層と有機層の間に第2
有機層を設けた例である。
【符号の説明】
1:高分子フィルム 2:有機層 3:無機層 4:導電性層1 5:導電性層2 6:前処理層 7:第2有機層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−337409(JP,A) 特開 平6−347774(JP,A) 特開 平5−232488(JP,A) 特開 平8−169075(JP,A) 特開 昭59−201853(JP,A) 特開 平8−54614(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 500 G02F 1/1333 505 G02F 1/1343

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高分子フィルムの少なくとも片側に有機
    層、有機層の上に希酸に対し容易に溶ける導電性層1、
    導電性層1の上に抵抗率が低い導電性層2を順次積層
    し、該有機層と高分子フィルムの間、あるいは、該有機
    層と該導電性層1との間にバリヤ性を有する無機層を設
    けた積層フィルムで、該導電性層1がInとGaの酸化
    物から成り、酸化物の組成Ga/In+Gaが0.05
    〜0.15の原子比であり、該有機層が融点50℃以上
    のエポキシアクリレートプレポリマーあるいは融点50
    ℃以上のウレタンアクリレートプレポリマーの紫外線硬
    化膜であり、0.3〜1.5μmの厚みであることを特
    徴とする耐衝撃性、可とう性、エッチング性に優れた積
    層フィルム。
  2. 【請求項2】 該導電性層2がInとSnの酸化物から
    成り、酸化物の組成In/In+Snが0.85〜0.
    94の原子比であることを特徴とする請求項1記載の積
    層フィルム。
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