JP3119583B2

JP3119583B2 - 積層フィルム

Info

Publication number: JP3119583B2
Application number: JP08156571A
Authority: JP
Inventors: 進新井; 順二田中
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH10717A

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性膜と
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３
００ｍｍ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、希酸に可溶な導電性を有し、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、該導電性層１、２とは反対側にバリヤ性を有する
無機層を設けた耐衝撃性、可とう性、エッチング性に優
れた積層フィルムであって、該積層フィルムの該耐衝撃
性として、デュポン衝撃試験機に於ける重り荷重１００
ｇでの落下試験において、落下距離５００ｍｍ以上の衝
撃性を有する積層フィルムであり、更に好ましい態様は
該導電性層１がＩｎとＭｇの酸化物から成り、酸化物の
組成Ｉｎ／Ｉｎ＋Ｍｇが０．７５〜０．９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、０．３〜１．５
μｍの厚みであり、該無機層の全光線透過率が８５％以
上、３０Ｈｚの駆動周波数に於ける表面抵抗率が１×１
０¹²Ω以上、酸素バリヤー性が２ｃｃ／２４ｈｒ・ｍ²
以下であり、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０．８５〜０．９
５の原子比であり、該可とう性として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
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８０
％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程度の厚みを塗布すると、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。

【００１３】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／ｃｍ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４００ｎｍに於いて０．５μ
ｍ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。

【００１４】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（１
０〜３０Ｈｚ）以上、酸素バリヤー性として２ｃｃ／２
４ｈｒ・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、ＡｌｘＯｙ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。

【００１５】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。

【００１６】液晶の駆動周波数である３０Ｈｚに於ける
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抵抗率が１×１０¹⁰Ω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ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａ
ｌ₂Ｏ₃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。

【００１７】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。

【００１８】導電性層１としはＩｎとＭｇから成り、酸
化物の組成はＩｎ／Ｉｎ＋Ｍｇが０．７５〜０．９の原
子比であることが通常用いられるＨＣｌ濃度１５ｖｏｌ
％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、Ｉｎ／Ｉｎ＋Ｍ
ｇの原子比が０．７５未満では比抵抗が極端に上昇し、
Ｍｇの影響が多くなり、ＺｎＯ単独又はＩｎ₂Ｏ₃、Ｚｎ
Ｏ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。又、Ｉｎ／Ｉｎ＋Ｍｇの原子比が０．９
を越えると比抵抗が同様に上昇する。例えば０．９５に
なると最適組成である０．８５の比抵抗８．０×１０^-4
Ω−ｃｍ（５００Å）に対して１．６倍以上の比抵抗に
なる。又、０．９５以上ではエッチング特性が通常一般
的に用いられるＩｎ₂Ｏ₃、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５
０〜２００Åが望ましい。２００Å以上であると導電性
層２に通常用いるＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂（５ｗｔ％）の複
合酸化物の比抵抗２．０×１０^-4Ω−ｃｍに比べて４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。

【００１９】導電性層２としては、Ｉｎ₂Ｏ₃、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．
８５〜０．９５であり０．８５未満あるいは０．９５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。

【００２０】

【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
０^-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で
あり、３０Ｈｚの周波数に於ける表面抵抗率（ＪＩＳ−
Ｋ−６９１１）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８９％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。

【００２１】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、１×１０^-1Ｐ
ａの条件下において成膜し、Ｉｎ／Ｉｎ＋Ｍｇの原子比
が０．８５である導電性層１を得た。測定の結果、膜厚
は１１０Å、比抵抗は１．８×１０^-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３％の混合ガスを導入、１×１
０^-1Ｐａの条件下において成膜し、ＳｎＯ₂含有率５ｗ
ｔ％のＩｎ₂Ｏ₃の複合酸化物（Ｉｎ／Ｉｎ＋Ｓｎの原子
比で０．９５）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８３％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１５
ｖｏｌ％、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。

【００２２】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形成は同一装置で連続的に成膜した。

【００２３】《比較例１》実施例１と同一ロットフィル
ムを用い、同一有機層まで形成した。但し有機層の厚み
は４μｍとした。次に無機層、導電性層１、２を実施例
１と同一条件で作製した。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。

【００２４】《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Ｉｎ／Ｉｎ
＋Ｍｇの原子比が０．７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１００
０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３．８×１０^-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。

【００２５】《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Ｉｎ／Ｉｎ
＋Ｍｇの原子比が０．９５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。

【００２６】

【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１５：導電性層２６：前処理層７：第２有機層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、該導電
性層１、２とは反対側にバリヤ性を有する無機層を設け
てなる積層フィルムであって、該積層フィルムの耐衝撃
性として、デュポン衝撃試験機に於ける重り荷重１００
ｇでの落下試験において、落下距離５００ｍｍ以上の衝
撃性を有す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。
【請求項２】該可とう性として、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こ
とを特徴とする請求項１記載の積層フィルム。
【請求項３】該導電性層１がＩｎとＭｇの酸化物から
成り、酸化物の組成Ｉｎ／Ｉｎ＋Ｍｇが０．７５〜０．
９の原子比であることを特徴とする請求項１または２記
載の積層フィルム。
【請求項４】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請求
項１、２または３記載の積層フィルム。
【請求項５】該無機層の全光線透過率が８５％以上、
３０Ｈｚの駆動周波数に於ける表面抵抗率が１×１０¹²
Ω以上、酸素バリヤー性が２ｃｃ／２４ｈｒ・ｍ²以下
であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載
の積層フィルム。
【請求項６】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．
９５の原子比であることを特徴とする請求項１、２、
３、４または５記載の積層フィルム。