JP4196664B2 - 透明フィルム、透明導電性フィルム、液晶ディスプレイ、有機elディスプレイ、タッチパネルおよび該透明フィルムの製造方法 - Google Patents

透明フィルム、透明導電性フィルム、液晶ディスプレイ、有機elディスプレイ、タッチパネルおよび該透明フィルムの製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明フィルム、透明導電性フィルム、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、タッチパネルおよび該透明フィルムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子、有機EL表示素子、プラズマディスプレイ、電子ペーパー等の電子ディスプレイ素子用基板、あるいはCCD、CMOSセンサー等の電子光学素子用基板、あるいは太陽電池用基板としては、熱安定性、透明性の高さ、水蒸気透過性の低さからガラスが用いられてきた。しかし、最近携帯電話あるいは携帯用の情報端末の普及に伴い、それらの基板用として割れやすく比較的重いガラスに対し屈曲性に富み割れにくく軽量な基板が求められるようになった。
【0003】
そこでポリエーテルスルホン、ポリカーボネートあるいは特開平5−142525号公報に記載のポリエーテルスルホンとアクリル系基板を張り合わせた透明フィルムをプラスチック基板として使うことが提案され一部で採用されるようになったが、耐熱性が十分ではなかったり、価格が高価であったり、透過率や複屈折等の光学的性質が充分でない等の理由で普及の妨げになっていた。
【0004】
そこで安価で汎用的な樹脂を架橋することで耐熱性を改良した透明樹脂基板材料、たとえば特開平10−71667号に記載のアクリレート系架橋樹脂、特開平5−209067号に記載のマレイミド系架橋樹脂、特開平8−15682号に記載のα−メチルスチレン系架橋樹脂、特開2002−173529に記載のポリカーボネイト系架橋樹脂、特開2001−59015に記載のエポキシ系架橋樹脂などが提案されている。
【0005】
また特許文献1(特開2000−122038号公報)では、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリイミド、ポリアミド等の樹脂に対し金属酸化物をナノスケールで混合・相溶させる有機−無機ポリマーハイブリッドという手法によって耐熱性を向上させたプラスチックフィルムが開示されている。
【0006】
一方、STN、VAあるいはIPSモードの液晶パネルは、複屈折を利用した表示方法を採用しているが、可視光の全波長域で偏光の補償をするためには基板樹脂の複屈折の波長分散が正分散であることが好ましいが、このような複屈折の波長分散が正である耐熱性樹脂はなく、改善が求められていた。
【0007】
また、プラスチック基板は一般的に、ガラス基板と比べて透湿性が高く、ガラスの代替材料としてそのまま電子機器に使用するには不十分である。よって、プラスチック基板の水分の透過を抑制する層(防湿膜)を設けることが知られており、そのような層としては、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜などが知られている。
【0008】
また透明導電膜としては酸化インジウムにスズをドーピングして得られるITO膜、酸化錫にフッ素をドーピングして得られるFTO膜、In23−ZnO系アモルファスからなるIZO膜等が挙げられる。
【0009】
上記透湿性を抑制する酸化珪素膜やITO等の透明導電膜は、金属酸化物層であるが、これらは通常、真空蒸着、スパッタリング等で形成され、これらの方法は装置が複雑かつ大掛かりであり、酸化珪素膜や透明導電膜のような機能性薄膜の付与は高価なものとなっていた。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−122038号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の第一の目的は、液晶ディスプレイ用、有機ELディスプレイ用、またはタッチパネル用に、透明性、耐熱性が高く、複屈折が少なく、複屈折の波長分散が正である基板としての透明フィルムを提供することであり、本発明の第二の目的は、比抵抗が低く、透湿度が低く、透明性が高く、均質で接着性の良い防湿膜・透明導電膜を簡便なプロセスによって設けた透明導電性フィルムを提供することであり、本発明の第三の目的は、画像の歪み・色ずれの少ない液晶ディスプレイ、タッチパネル、また発光輝度の高い有機ELディスプレイを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記(1)〜(15)の構成によって達成される。
(1)重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換されたデキストランまたはセルロースエステルから選ばれる多糖類と、下記一般式(1)で表される有機金属化合物、またはその加水分解重縮合物とを重合架橋させた架橋高分子材料が80質量%以上の成分を構成して製膜されたことを特徴とする透明フィルム。
一般式(1) (V−L) M(OR) m−n
(式中、Mはケイ素またはチタン原子を表し、mはMの原子価を表す。Vは重合性不飽和二重結合を有する官能基、LはVとMをつなぐ2価の連結基、Rは水素原子またはアルキル基を表し、nは1以上m未満の正の整数を表す。)
(2)前記セルロースエステルが、下記の式(1)及び(2)を満たすセルロースエステルであることを特徴とする前記(1)に記載の透明フィルム。
式(1) 0.05<Y≦1.5
式(2) 1.0<X+Y≦2.9
(ここで、Xはアセチル基による置換度、Yは重合性不飽和二重結合を有する官能基による置換度を表す。)
(3)前記一般式(1)で表される有機金属化合物において、Vで表される重合性不飽和二重結合を有する官能基が、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の透明フィルム。
(4)下記一般式(1)で表される有機金属化合物と、下記一般式(2)で表される有機金属化合物とを加水分解重縮合させた高分子化合物と、前記重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換されたデキストランまたはセルロースエステルから選ばれる多糖類とを重合架橋させた架橋高分子材料が80質量%以上の成分を構成して製膜されたことを特徴とする透明フィルム。
一般式(1) (V−L) M(OR) m−n
(式中、Mはケイ素またはチタン原子を表し、mはMの原子価を表す。Vは重合性不飽和二重結合を有する官能基、LはVとMをつなぐ2価の連結基、Rは水素原子またはアルキル基を表し、nは1以上m未満の正の整数を表す。)
一般式(2) R″ M′(OR′) q−r
(式中、M′はケイ素またはチタン原子を表し、qはM′の原子価を表す。R′は水素原子またはアルキル基を表わし、R″は水素原子または重合性不飽和二重結合を有さないアルキル基、アリール基を表し、rは0以上q未満の正の整数を表す。)
(5)一般式(1)及び(2)で表される有機金属化合物の加水分解重縮合物を、それぞれ一般式(3)及び(4)で表した時、一般式(3)及び(4)で表される無機高分子化合物の質量の和が、前記透明フィルムに対して1〜40質量%であることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の透明フィルム。
一般式(3) (V−L) MO (m−n)/2
一般式(4) R″ M′O (q−r)/2
(6)前記一般式(1)または(2)で表される有機金属化合物において、MおよびM′で表される金属原子が、珪素原子であることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の透明フィルム。
(7)波長590nmでの面内リタデーション値をR (590)、波長480nmでの面内リタデーション値をR (480)としたとき、その比〔R (480)/R (590)〕が0.8以上、1.0未満であることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の透明フィルム。
(8)前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の透明フィルムの少なくとも一方の面に、金属酸化物または金属窒化物を含有する防湿膜が設けられ、さらにこの防湿膜上、及び/または防湿膜が設けられた面と反対側に透明導電膜が設けられていることを特徴とする透明導電性フィルム。
(9)前記防湿膜が、主として酸化ケイ素から構成されていることを特徴とする前記(8)に記載の透明導電性フィルム。
(10)前記防湿膜および前記透明導電膜が、大気圧または大気圧近傍の圧力下において、対向する電極間に高周波電圧をかけて放電させることにより、反応性ガスをプラズマ状態とし、前記プラズマ状態の反応性ガスに前記透明フィルムを晒すことによって形成された膜であることを特徴とする前記(8)または(9)に記載の透明導電性フィルム。
(11)(10)に記載の透明導電性フィルムを製造する透明導電性フィルムの製造方法であって、高周波電圧が、100KHz〜150MHzの範囲であって、かつ、供給電力が1W/cm 〜50W/cm の範囲で、前記防湿膜および前記透明導電膜を形成することを特徴とする前記(10)に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
(12)前記(8)〜(10)のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とする液晶ディスプレイ。
(13)前記(8)〜(10)のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とする有機ELディスプレイ。
(14)前記(8)〜(10)のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とするタッチパネル。
(15)前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の透明フィルムを、溶剤キャスト法により製造することを特徴とする透明フィルムの製造方法。
なお、1〜17は参考とされる構成である。
【0013】
1.重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換された多糖類と、下記一般式(1)で表される有機金属化合物、またはその加水分解重縮合物とを重合架橋させた架橋高分子材料が主たる成分であることを特徴とする透明フィルム。
一般式(1) (V−L)nM(OR)m-n
式中、Mは金属原子を表し、mは金属原子Mの原子価を表す。Vは重合性不飽和二重結合を有する官能基、LはVとMをつなぐ2価の連結基、Rは水素原子またはアルキル基を表し、nは1以上m未満の正の整数を表す。
【0014】
2.前記多糖類が、セルロース誘導体であることを特徴とする前記1に記載の透明フィルム。
【0015】
3.前記多糖類が、セルロースエステルであることを特徴とする前記1または2のいずれか1項に記載の透明フィルム。
【0016】
4.前記セルロースエステルが、下記の式(1)及び(2)を満たすセルロースエステルであることを特徴とする、前記1〜3のいずれか1項に記載の透明フィルム。
式(1) 0.05<Y≦1.5
式(2) 1.0<X+Y≦2.9
ここで、Xはアセチル基による置換度、Yは重合性不飽和二重結合を有する官能基による置換度を表す。
【0017】
5.前記一般式(1)で表される有機金属化合物において、Vで表される重合性不飽和二重結合を有する官能基が、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の透明フィルム。
【0018】
6.前記一般式(1)で表される有機金属化合物と、下記一般式(2)で表される有機金属化合物とを加水分解重縮合させた高分子化合物と、前記重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換された多糖類とを重合架橋させた架橋高分子材料が主たる成分であることを特徴とする透明フィルム。
一般式(2) R″rM′(OR′)q-r
式中、M′は金属原子を表し、qはM′の原子価を表す。R′は水素原子またはアルキル基を表わし、R″は水素原子または重合性不飽和二重結合を有さないアルキル基、アリール基を表し、rは0以上q未満の正の整数を表す。
【0019】
7.一般式(1)及び(2)で表される有機金属化合物の加水分解重縮合物を、それぞれ一般式(3)及び(4)で表した時、一般式(3)及び(4)で表される無機高分子化合物の質量の和が、前記透明フィルムに対して1〜40質量%であることを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の透明フィルム。
一般式(3) (V−L)nMO(m-n)/2
一般式(4) R″rM′O(q-r)/2
8.前記一般式(1)または(2)で表される有機金属化合物において、MおよびM′で表される金属原子が、珪素原子であることを特徴とする、前記1〜7のいずれか1項に記載の透明フィルム。
【0020】
9.波長590nmでの面内リタデーション値をR0(590)、波長480nmでの面内リタデーション値をR0(480)としたとき、その比〔R0(480)/R0(590)〕が0.8以上、1.0未満であることを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載の透明フィルム。
【0021】
10.前記1〜9のいずれか1項に記載の透明フィルムの少なくとも一方の面に、金属酸化物または金属窒化物を含有する防湿膜が設けられ、さらにこの防湿膜上、及び/または防湿膜が設けられた面と反対側に透明導電膜が設けられていることを特徴とする透明導電性フィルム。
【0022】
11.前記防湿膜が、主として酸化ケイ素から構成されていることを特徴とする前記10に記載の透明導電性フィルム。
【0023】
12.前記防湿膜および前記透明導電膜が、大気圧または大気圧近傍の圧力下において、対向する電極間に高周波電圧をかけて放電させることにより、反応性ガスをプラズマ状態とし、前記プラズマ状態の反応性ガスに前記透明フィルムを晒すことによって形成された膜であることを特徴とする、前記10または11に記載の透明導電性フィルム。
【0024】
13.前記高周波電圧が、100KHz〜150MHzの範囲であって、かつ、供給電力が1W/cm2〜50W/cm2の範囲で、前記防湿膜および前記透明導電膜を形成することを特徴とする前記12に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
【0025】
14.前記10〜12のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【0026】
15.前記10〜12のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とする有機ELディスプレイ。
【0027】
16.前記10〜12のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とするタッチパネル。
【0028】
17.前記1〜9のいずれか1項に記載の透明フィルムを、溶剤キャスト法により製造することを特徴とする透明フィルムの製造方法。
【0029】
以下、本発明を詳細に説明する。
〈多糖類〉
本発明においては、複屈折の波長分散特性が正となる樹脂の骨格として、多糖類からなる高分子が好ましく用いられる。多糖類とは、単糖類が直線状または分岐しながら脱水縮合した高分子であって、自然界に多量に存在するため、安価な高分子材料である。このような多糖類としては、例えば、デンプン、グリコーゲン、アミロース、アミロペクチン、デキストラン、プルラン、グルカン、セルロース、キトサンなどがあるが、好ましくは、セルロースである。
【0030】
これら多糖類には、多くの水酸基が存在しているため、これらの水酸基を重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換することで、安価で低複屈折であり、複屈折の波長分散が正分散で耐熱性の高い透明フィルムを構成する一成分として用いることができる。
【0031】
複屈折の波長分散が正分散とは、例えば、該高分子を可溶な溶媒に溶解させてガラス板上にフィルム乾燥時の厚みが100μmになるように流延・乾燥させてフィルムを作製し、該高分子からなるフィルムの波長480nmにおける面内リターデーション値R0(480)を波長590nmにおける面内リターデーション値R0(590)で除した値が1より小さいものをいう。
【0032】
複屈折の波長分散が正の透明フィルムにおいては、可視光の全波長領域で偏光の補償が可能であり、複屈折を利用した表示方法を採用している液晶パネルにおいては色ずれがなく、有機EL表示素子においてはコントラストが良好である。
【0033】
また多糖類の水酸基を置換することは、多糖類の透湿度、耐水性を向上する効果があるため、水酸基は重合性不飽和二重結合を有する置換基以外によって置換されることが好ましい。このような置換基としては、メチル基、エチル基、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、フタル酸残基、トリメリット酸残基などがあげられるが、好ましくはアセチル基である。
【0034】
〈セルロース誘導体〉
本発明に用いられるセルロース誘導体としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルセルロースなどのセルロースエーテル類や、トリアセチルセルロース(TAC)、ジアセチルセルロース(DAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートブチレート(CAB)、セルロースアセテートフタレート、セルロースアセテートトリメリテート、硝酸セルロース等のセルロースエステル類などの残留水酸基を、重合性不飽和二重結合を有する官能基で置換したセルロース誘導体が挙げられるが、好ましくはセルロースエステル類を重合性不飽和二重結合を有する官能基で置換したセルロース誘導体である。
【0035】
重合性不飽和二重結合を有する官能基とは、ラジカルなどの活性種によって互いに重合することができる官能基であって、より具体的には、炭素−炭素二重結合を含む官能基であり、この炭素−炭素二重結合はメチル基などのような置換基によって置換されていても良い。このような置換基としては、例えば、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、アクリル酸残基、メタクリル酸残基等の不飽和脂肪酸残基等が挙げられる。
【0036】
上記セルロース誘導体であれば本発明の透明フィルムには好ましく用いられるが、より好ましくはセルロースエステルであり、セルロースエステルの置換度を、酢酸による置換度をX、重合性不飽和二重結合を有する官能基による置換度をYとして表した場合に、下記の式(1)、(2)を満たすセルロースエステルであることが好ましい。
式(1) 0.05<Y≦1.5
式(2) 1.0<X+Y≦2.9
これはX+Yが1.0以上2.9以下の範囲のものが樹脂の溶解性が高く、高濃度のドープ(溶媒に樹脂を溶かした溶解液を以後ドープと呼ぶ)を作製でき、製膜・乾燥時により有利だからである。また、共重合体が高温時に軟化しにくくなるためにはYは0.05以上、すなわちセルロース誘導体の繰り返し単位あたり20個に一つ以上重合性不飽和二重結合を有する置換基があることが好ましい。しかし透明フィルムの網目構造が密となりすぎ、もろいフィルムとなってしまうことを避けるためには、Yは1.5以下が好ましい。
【0037】
セルロースを形成するグルコースユニットは、結合できる3つの水酸基を有しており、例えば、セルローストリアセテートにおいて、グルコースユニットの3個の水酸基全てがアセチル基が結合している場合には、アセチル基による置換度は3.0である。
【0038】
これらアシル基の置換度の測定方法はASTM−D817−96に準じて測定することが出来る。
【0039】
本発明に用いられるセルロース誘導体の原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフなどを挙げることが出来る。また、これらから得られたセルロース誘導体は、それぞれを単独であるいは任意の割合で混合使用することが出来るが、綿花リンターを50質量%以上使用することが好ましい。
【0040】
セルロース誘導体の分子量は数平均分子量(Mn)で70,000〜200,000のものが、得られるフィルムの弾性率と、ドープの粘度や製膜速度の観点から好ましく、100,000〜200,000のものが更に好ましい。本発明で用いられるセルロース誘導体はMw/Mn比が3.0未満であるが、好ましくは1.4〜2.3である。
【0041】
セルロース誘導体の平均分子量及び分子量分布は、高速液体クロマトグラフィーを用い測定できるので、これを用いて数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)を算出し、その比を計算することができる。
【0042】
測定条件は以下の通りである。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806,K805,K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
【0043】
〈重合性不飽和二重結合を有する有機金属化合物〉
本発明の透明フィルムは、主として、前記重合性不飽和二重結合を有する置換基によって置換された多糖類と、前記一般式(1)で表されるような、重合性不飽和二重結合を有する有機金属化合物の共重合体によって構成されることが好ましい。本発明において「主として」とは、フィルム全体の80質量%以上が、ある成分によって構成されていることを表わし、主たる成分以外にも後述するような可塑剤、紫外線吸収剤、マット剤、架橋剤などが含まれていても良い。
【0044】
重合性不飽和二重結合を有する置換基としては、例えば、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、アクリル酸残基、メタクリル酸残基等の不飽和脂肪酸残基等を有する有機金属化合物が挙げられる。
【0045】
また前記有機金属化合物は、加水分解重縮合が可能な金属アルコキシド基を有しているため、これらの有機金属化合物を加水分解重縮合することによって、高分子化合物のネットワーク構造が形成され、また重合性不飽和二重結合を有する置換基によって置換された多糖類とラジカル重合を行うことによって、多糖類からなる有機高分子成分と有機金属化合物の加水分解重縮合により形成される高分子成分とが密な架橋構造を有する透明フィルムが得られ、該透明フィルムは高温条件下においても変形しにくくなるという驚くべき効果が得られる。
【0046】
このような、重合性不飽和二重結合を有する有機金属化合物の中でも、好ましいものとしてはアクリル酸またはメタクリル酸残基を有する金属アルコキシド類が挙げられ、特に好ましくはアクリル酸またはメタクリル酸残基を有する珪素アルコキシド類である。
【0047】
以下に、重合性不飽和二重結合を有する有機金属化合物の具体的化合物を示す。なお、これらのうち化合物34〜36、また化合物43は参考有機金属化合物である。
【0048】
【化1】
Figure 0004196664
【0049】
【化2】
Figure 0004196664
【0050】
【化3】
Figure 0004196664
【0051】
透明フィルムを構成する有機金属化合物は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。また、複数の有機金属化合物を用いる場合は、少なくとも1つの化合物が重合性不飽和二重結合を有していれば良く、他の有機金属化合物としては、前記一般式(2)で表される重合性不飽和二重結合を有さない有機金属化合物であってもよい。
【0052】
このような重合性不飽和二重結合を有さない有機金属化合物の例としては、例えば以下のようなものをあげることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0053】
ケイ素化合物として、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、テトラキス(メトキシエトキシ)シラン、テトラキス(メトキシプロポキシ)シラン等が挙げられる。
【0054】
また加水分解されない置換基を有するケイ素化合物として、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ジクロロジメチルシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、アセトキシトリエトキシシラン、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリメトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0055】
また、これらの化合物が部分的に縮合した、多摩化学製シリケート40、シリケート45、シリケート48、Mシリケート51のような数量体のケイ素化合物でもよい。
【0056】
またチタン化合物として、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンn−ブトキシド、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−エチルアセトアセテート)、チタンジ−n−ブトキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンアセチルアセトネート、ブチルチタネートダイマー等が挙げられる。
【0057】
またジルコニウム化合物として、ジルコニウムn−プロポキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムトリ−n−ブトキシドアセチルアセトネート、ジルコニウムジ−n−ブトキシドビスアセチルアセトネート、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムアセテート、等が挙げられる。
【0058】
またアルミニウム化合物として、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムs−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、等が挙げられる。
【0059】
またその他の金属からなる有機化合物として、例えば、バリウムイソプロポキシド、カルシウムエトキシド、銅エトキシド、マグネシウムエトキシド、マンガンメトキシド、ストロンチウムイソプロポキシド、錫エトキシド、亜鉛メトキシエトキシド、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、アンチモンエトキシド、ヒ素トリエトキシド、ビスマスt−ペントキシド、クロムイソプロポキシド、エルビウムメトキシエトキシド、ガリウムエトキシド、インジウムメトキシエトキシド、鉄エトキシド、ランタンイソプロポキシド、ネオジウムメトキシエトキシド、プラセオジムメトキシエトキシド、サマリウムイソプロポキシド、バナジウムトリイソブトキシドオキシド、イットリウムイソプロポキシド、テトラメトキシゲルマン、テトラエトキシゲルマン、テトライソプロポキシゲルマン、テトラn-ブトキシゲルマン、セリウムt−ブトキシド、ハフニウムエトキシド、ハフニウムn−ブトキシド、テルルエトキシド、モリブデンエトキシド、ニオブエトキシド、ニオブn−ブトキシド、タンタルメトキシド、タンタルエトキシド、タンタルn−ブトキシド、タングステン(V)エトキシド、タングステン(VI)エトキシド、タングステン(VI)フェノキシド等が挙げられる。
【0060】
また、本発明に用いられる有機金属化合物としては、分子種内に2つの金属原子をもつダブル金属アルコキシドと呼ばれる化合物でも良い。このようなダブル金属アルコキシドとしては、例えば、ゲレスト社製のアルミニウム銅アルコキシド、アルミニウムチタンアルコキシド、アルミニウムイットリウムアルコキシド、アルミニウムジルコニウムアルコキシド、バリウムチタンアルコキシド、バリウムイットリウムアルコキシド、バリウムジルコニウムアルコキシド、インジウムスズアルコキシド、リチウムニッケルアルコキシド、リチウムニオブアルコキシド、リチウムタンタルアルコキシド、マグネシウムアルミニウムアルコキシド、マグネシウムチタンアルコキシド、マグネシウムジルコニウムアルコキシド、ストロンチウムチタンアルコキシド、ストロンチウムジルコニウムアルコキシド等が挙げられる。
【0061】
これらの有機金属化合物の中で、本発明に用いられるのはケイ素、チタニウムのいずれかの金属が含まれている有機金属化合物であって、より好ましくはケイ素のアルコキシドである。特に好ましくは、加水分解されない置換基を有さないケイ素のアルコキシドである。
【0062】
また透明フィルム中の有機金属化合物の含有量としては、透明フィルムの全質量に対して、前記の式(3)、(4)のように加水分解重縮合が完全に終了した形態をとっていると仮定した質量で、1〜40質量%が好ましい。透明フィルムが高温時に軟化しにくくなるためには有機金属化合物の添加量が1質量%以上であることが好ましく、また、透明フィルムの網目構造が密となりすぎ、もろいフィルムとなってしまうことを避けるには、有機金属化合物の添加量が透明フィルムの40質量%以下であることが好ましい。
【0063】
〈加水分解触媒〉
本発明の透明フィルムにおいて、前記一般式(1)、(2)で表される有機金属化合物は、必要に応じて水・触媒を加えて加水分解を起こさせて縮合反応を促進してもよい。
【0064】
しかしフィルムのヘイズ、平面性、製膜速度、溶剤リサイクルなどの生産性の観点から、水分はドープ濃度の0.01%以上2.0%以下の範囲内とすることが好ましい。
【0065】
疎水的な有機金属化合物に水を添加する場合には、有機金属化合物と水が混和しやすいように、メタノール、エタノール、アセトニトリルのような親水性の有機溶媒が共存していることが好ましい。また、セルロース誘導体のドープに有機金属化合物を添加する際に、ドープからセルロース誘導体が析出しないよう、該セルロース誘導体の良溶媒も含まれていることが好ましい。
【0066】
ここで触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、りん酸、12タングスト(VI)りん酸、12モリブド(VI)りん酸、けいタングステン酸等の無機酸、酢酸、トリフロロ酢酸、レブリン酸、クエン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機酸等が用いられる。酸を添加しゾル・ゲル反応が進行した後に塩基を加え中和しても良い。塩基を加え中和する場合、乾燥工程前でのアルカリ金属の含有量が5000ppm未満である事が好ましい(ここでアルカリ金属とは、イオン状態のものを含む)。又、ルイス酸、例えばゲルマニウム、チタン、アルミニウム、アンチモン、錫などの金属の酢酸塩、その他の有機酸塩、ハロゲン化物、燐酸塩などを併用してもよい。
【0067】
また触媒として、このような酸類の代りに、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミンなど、DBU(ジアザビシクロウンデセン−1)、DBN(ジアザビシクロノネン)などのビシクロ環系アミン、アンモニア、ホスフィン、アルカリ金属アルコキシド、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム等の塩基を用いることができる。
【0068】
このような、酸またはアルカリ触媒の添加量としては特に制限はされないが、好ましくは重縮合可能な反応性金属化合物の量に対して質量で1.0%〜20%が好ましい。また、酸及び塩基の処理を複数回併用しても良い。触媒を中和してもよいし揮発性の触媒は減圧で除去してもよいし、分液水洗等により除去しても良い。触媒の除去が簡便である、イオン交換樹脂のような固体触媒を使用しても良い。
【0069】
なお金属化合物の加水分解重縮合は、塗布前の溶液状態で反応を完結させても良いし、フィルム状に流延してから反応を完結させても良いが塗布前に反応を完結させるのが良い。用途によっては反応は完全に終了しなくても良いが、できれば完結していたほうがよい。
【0070】
〈ラジカル重合開始剤〉
本発明の透明フィルムにおいて、重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換されたセルロース誘導体と、後述する架橋剤重合性不飽和二重結合を有する低分子化合物や、前記有機金属化合物、またはその加水分解重縮合物とは、熱または紫外線等によって特に開始剤を用いずに重合しても良いが、必要に応じてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ベンゾイル(BPO)のようなラジカル重合触媒を用いても良い。
【0071】
しかしセルロース誘導体を有機溶剤に溶解する時に熱をかけることがあるため、熱によって開始反応がおきる開始剤ではなく、紫外線等の活性線の照射によって開始反応が起きる、光重合開始剤が好ましい。例えば、10〜1000mJ/cm2の強度の紫外線等によって開始反応を起こさせることで重合させるのが好ましい。
【0072】
このような好ましい光重合開始剤としては、ベンゾイン誘導体、イルガキュア651のようなベンジルケタール誘導体、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184)のようなα−ヒドロキシアセトフェノン誘導体、イルガキュア907のようなα−アミノアセトフェノン誘導体などが挙げられる。
【0073】
〈架橋剤〉
本発明の透明フィルムには、ラジカル重合によって起きる架橋の密度を向上させるような、重合性不飽和二重結合を分子内に複数有する低分子化合物を架橋剤として添加しても良い。
【0074】
本発明において低分子化合物とは、分子量が1000以下で、それ単体ではフィルムとして製膜できない化合物である。
【0075】
本発明に用いられる重合性不飽和二重結合を複数有する低分子化合物としては、例えば、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、アクリル酸残基、メタクリル酸残基等の不飽和脂肪酸残基等を有する低分子化合物が挙げられる。より好ましくはアクリル酸またはメタクリル酸と、多価のアルコールとのエステル類である。
【0076】
以下に、多価アルコール不飽和カルボン酸エステルの具体的化合物を示す。
【0077】
【化4】
Figure 0004196664
【0078】
【化5】
Figure 0004196664
【0079】
【化6】
Figure 0004196664
【0080】
【化7】
Figure 0004196664
【0081】
これらの重合性不飽和二重結合を有する低分子化合物は、単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
【0082】
〈添加剤〉
本発明における透明フィルムには、例えば、特開2002−62430号などに記載されているような、フィルムに加工性・柔軟性・防湿性を付与する可塑剤、紫外線吸収機能を付与する紫外線吸収剤、フィルムの劣化を防止する酸化防止剤、フィルムに滑り性を付与する微粒子(マット剤)、フィルムのリタデーションを調整するリタデーション調製剤等を含有させても良い。
【0083】
また、これらの添加剤も重合性不飽和二重結合を有する官能基、または金属アルコキシル基を有する官能基によって置換し、重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換されたセルロース誘導体や重合性不飽和二重結合を有する低分子化合物とともに共重合させてもよい。
【0084】
〈溶剤〉
本発明の、重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換された多糖類誘導体および有機金属化合物、またはその加水分解重縮合物は、共に溶剤に溶解され、基材上に流延しフィルムを形成させる際に押し出しあるいは流延後に溶剤を蒸発させるという溶剤キャスト法で製膜することが好ましいため、揮発性の溶媒が好ましく、かつ、触媒や有機金属化合物等と反応せず、しかも流延用基材を溶解しないものが好ましい。またこのような溶媒を2種以上混合して用いても良い。また、セルロース誘導体と有機金属化合物を各々別の溶媒に溶解した後に混合しても良い。
【0085】
ここで、以下、上記セルロース誘導体に対して良好な溶解性を有する有機溶媒を良溶媒といい、また溶解に主たる効果を示し、その中で大量に使用する有機溶媒を主(有機)溶媒または主たる(有機)溶媒という。
【0086】
良溶媒の例としてはアセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類、テトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類、ぎ酸メチル、ぎ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、γ−ブチロラクトン等のエステル類の他、メチルセロソルブ、ジメチルイミダゾリノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ジメチルスルフォキシド、スルホラン、ニトロエタン、塩化メチレンなどが挙げられるが、1,3−ジオキソラン、THF、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸メチルおよび塩化メチレンが好ましい。
【0087】
ドープには、上記有機溶媒の他に、1〜40質量%の炭素原子数1〜4のアルコールを含有させることが好ましい。これらは、ドープを金属支持体に流延した後、溶媒が蒸発し始めてアルコールの比率が多くなることでウェブ(支持体上にセルロース誘導体のドープを流延した以降のドープ膜の呼び方をウェブとする)をゲル化させ、ウェブを丈夫にし金属支持体から剥離することを容易にするゲル化溶媒として用いられたり、これらの割合が少ない時は非塩素系有機溶媒のセルロース誘導体の溶解を促進したりする役割もあるし、反応性金属化合物のゲル化、析出、粘度上昇を抑える役割もある。
【0088】
炭素原子数1〜4のアルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルを挙げることが出来る。これらのうち、ドープの安定性に優れ、沸点も比較的低く、乾燥性も良く、且つ毒性がないこと等からエタノールが好ましい。これらの有機溶媒は、単独ではセルロース誘導体に対して溶解性を有しておらず、貧溶媒という。
【0089】
このような条件を満たし好ましい高分子化合物であるセルロース誘導体を高濃度に溶解する溶剤として最も好ましい溶剤は塩化メチレン:エチルアルコールの比が95:5〜80:20の混合溶剤である。
【0090】
〈防湿膜〉
本発明の透明フィルムには、水蒸気透過性の低減を目的とした、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物等の皮膜を、防湿膜として基板の少なくとも一方の面に形成してよい。これらは積層されていても良いし、両面に形成されていてもよい。
【0091】
こうした膜に使用される金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物としてはケイ素、ジルコニウム、チタン、タングステン、タンタル、アルミニウム、亜鉛、インジウム、クロム、バナジウム、スズ、ニオブから選ばれる1種類以上の元素の酸化物あるいは窒化物、酸窒化物が挙げられ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素が好ましいが、特に好ましくは酸化ケイ素が主たる成分である金属酸化物膜である。主たる成分であるとは、防湿膜の成分内の比率が80質量%以上であることをいう。
【0092】
金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物は例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって製膜することができるが、後述する大気圧プラズマ放電処理方法が好ましい方法である。
【0093】
また、J.Sol−Gel Sci.Tech.,p141〜146(1998)に開示されているように、金属酸化物や金属窒化物、金属酸窒化物の薄膜はひび割れやすく、割れたクラックから水蒸気がもれてしまうため、金属酸化物や金属窒化物、金属酸窒化物の防湿膜の上に各種コーティング材を塗布することで前記クラックを封止し、一層の透湿度の低減をはかることもできる。
【0094】
〈透明導電膜〉
次に透明導電膜について説明する。
【0095】
本発明において、透明導電膜とは、一般に工業材料としてよく知られているものであり、可視光(400〜700nm)をほとんど吸収せず透明で、しかも良導体の膜のことである。電気を運ぶ自由荷電体の透過特性が可視光域で高く、透明であり、しかも電気伝導性が高いため、有機EL表示装置等の透明電極として用いられる。本発明のように、透明導電膜を有機EL表示装置用として使用する場合には、透明導電膜の膜厚を約100〜140nmとすることが好ましい。
【0096】
透明導電膜としては、SnO2、In23、CdO、ZnO2、SnO2:Sb、SnO2:F、ZnO:AL、In23:Snなどの金属酸化物膜及びドーパントによる複合酸化物膜がある。
【0097】
ドーパントによる複合酸化物膜としては、例えば、酸化インジウムにスズをドーピングして得られるITO膜、酸化錫にフッ素をドーピングして得られるFTO膜、In23−ZnO系アモルファスからなるIZO膜等が挙げられる。
【0098】
このような透明導電膜は、例えば、塗布に代表される湿式製膜法や、あるいは、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の真空を用いた乾式製膜法で形成されても良いが、本発明の導電性フィルム上に透明導電膜を形成する手段としては、製膜プロセスが簡便な大気圧プラズマ放電処理方法が好ましい方法である。
【0099】
〈大気圧プラズマ処理〉
大気圧プラズマ処理とは、大気圧または大気圧近傍の圧力下において、対向する電極間に電界を発生させることで、電極間にある反応性ガスをプラズマ状態とし、このプラズマ状態となった反応性ガスに基材を晒すことによって基材上に膜を形成する方法である。
【0100】
本発明において、大気圧近傍とは、20kPa〜110kPaの圧力を表すが、本発明に記載の効果を好ましく得るためには、93kPa〜104kPaが好ましい。
【0101】
本発明の、透明導電膜を形成する大気圧プラズマ処理による装置及び方法についてその一例を説明する。
【0102】
〈大気圧プラズマ放電処理装置〉
大気圧プラズマ放電処理装置は、アース電極であるロール電極と、対向する位置に配置された印加電極である複数の固定電極を有し、これらの電極の間で放電させ、当該電極間に導入した希ガスと反応性ガスを含有する反応ガスをプラズマ状態とし、該ロール電極に巻回されながら移送する基材フィルムを該プラズマ状態の反応ガスに晒すことによって、該フィルムの上に防湿膜や導電膜等の薄膜を形成する。
【0103】
他の方式としては、基材フィルムを電極間ではない電極近傍に置きあるいは移送させ、発生したプラズマを基材フィルム上に吹き付けて薄膜形成を行うジェット方式等がある。
【0104】
図1は、本発明に係る大気圧もしくはその近傍の圧力下でのプラズマ放電処理装置の一例を示す図である。図1はプラズマ放電処理装置30、ガス充填手段50、電圧印加手段40、及び電極温度調節手段60から構成されている。ロール回転電極35と角筒型固定電極群36として、基材フィルムCFをプラズマ放電処理するものである。基材フィルムCFは図示されていない元巻きから巻きほぐされて搬送して来るか、または前工程から搬送されて来てガイドロール64を経てニップロール65で基材フィルムに同伴して来る空気等を遮断し、ロール回転電極35に接触したまま巻き回されながら角筒型固定電極群36との間を移送され、ニップロール66、ガイドロール67を経て、図示してない巻き取り機で巻き取られるか、次工程に移送する。反応ガスはガス充填手段50で、ガス発生装置51で発生させた反応ガスGを、流量制御して給気口52より放電処理室32のプラズマ放電処理容器31内に入れ、該プラズマ放電処理容器31内を反応ガスGで充填し処理排ガスG′を排気口53より排出するようにする。次に電圧印加手段40で、高周波電源41により角筒型固定電極群36に電圧を印加し、ロール回転電極35にはアースを接地し、電極間で放電プラズマを発生させる。ロール回転電極35及び角筒型固定電極群36を電極温度調節手段60を用いて媒体を加熱または冷却し電極に送液する。電極温度調節手段60で温度を調節した媒体を送液ポンプPで配管61を経てロール回転電極35及び角筒型固定電極群36内側から温度を調節する。
【0105】
プラズマ放電処理の際、基材フィルムの温度によって得られる薄膜の物性や組成は変化することがあり、これに対して適宜制御することが好ましい。媒体としては、蒸留水、油等の絶縁性材料が好ましく用いられる。プラズマ放電処理の際、幅手方向あるいは長手方向での基材フィルムの温度ムラが出来るだけ生じないようにロールを用いた回転電極の内部の温度を制御することが望まれる。なお、68及び69はプラズマ放電処理容器31と外界を仕切る仕切板である。
【0106】
なお、放電プラズマ処理に用いられる反応ガスは、給気口52からプラズマ放電処理容器31に導入され、処理後のガスは排気口53から排気される。
【0107】
図2は、ロール電極の金属等の導電性母材とその上に被覆されている誘電体の構造を示す一例を示す見取り図である。
【0108】
図2において、アース電極であるロール回転電極35aは、金属等の導電性の母材35Aに対し、誘電体被覆層として、セラミックスを溶射後、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したセラミックス被覆処理した誘電体35Bを被覆した組み合わせで構成されているものである。セラミックス被覆処理誘電体を片肉で1mm被覆し、アースに接地してある。また、溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、更に好ましく用いられる。
【0109】
または、誘電体層として、ガラスライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。
【0110】
金属等の導電性の母材35Aとしては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることが出来るが、電極の安定性という観点からはチタン金属またはチタン合金が好ましい。
【0111】
導電性の母材及び誘電体についての詳細については後述する。
図3は、印加電極としての角筒型固定電極群の1個を取り出した角筒型固定電極の母材とその上に被覆されている誘電体の構造を示す一例を示す見取り図である。
【0112】
図3において、角筒型電極36aは、金属等の導電性の母材に対し、図2同様の誘電体被覆層を有している。すなわち、中空の金属パイプに対し、上記同様の誘電体を被覆し、放電中は冷却水による冷却が行えるようになっている。尚、角筒型固定電極の数は、上記ロール電極の円周より大きな円周上に沿って14本設置されている。
【0113】
図3に示した角筒型電極36aは、円筒型電極に比べて、放電範囲(放電面積)を広げる効果があるので、本発明の薄膜形成方法に好ましく用いられる。
【0114】
印加電極に電圧を印加する電源としては、特に限定はないが、パール工業製高周波電源(200kHz)、パール工業製高周波電源(800kHz)、日本電子製高周波電源(13.56MHz)、パール工業製高周波電源(150MHz)等が使用出来る。
【0115】
上記電極間の距離は、電極の導電性母材に設けた固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定される。上記電極の一方に誘電体を設けた場合の誘電体表面と電極の最短距離、上記電極の双方に誘電体を設けた場合の誘電体表面同士の距離としては、いずれの場合も均一な放電を行う観点から0.5〜20mmが好ましく、特に好ましくは1±0.5mmである。
【0116】
電源41より角筒型固定電極群36に印加される電圧の値は適宜決定されるが、例えば、電圧が10V〜10kV程度で、電源周波数は100kHzを越えて150MHz以下に調整される。ここで電源の印加法に関しては、連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードとパルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モードのどちらを採用しても良いが連続モードの方がより緻密で良質な膜が得られる。
【0117】
プラズマ放電処理容器31はパイレックス(R)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い絶縁性をとっても良い。
【0118】
また、放電プラズマ処理時の基材フィルムへの影響を最小限に抑制するために、放電プラズマ処理時の基材フィルムの温度を常温(15℃〜25℃)〜300℃以下の温度に調整することが好ましい。上記の温度範囲に調整するため、必要に応じて電極、基材フィルムは温度調節手段で冷却や加熱をしながら放電プラズマ処理される。
【0119】
〈反応ガス〉
本発明の光学フィルムの防湿膜を形成する反応ガスについて説明する。使用する反応ガスは、基本的に、不活性ガスと、薄膜を形成するための反応性ガスの反応ガスである。反応性ガスは、反応ガスに対し、0.01〜10体積%含有させることが好ましい。薄膜の膜厚としては、0.1〜1000nmの範囲の薄膜が得られる。
【0120】
使用する反応ガスは不活性ガスと反応性ガスを含有する混合ガスである。
不活性ガスとは、周期表の第18属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等の希ガス、もしくは窒素等を挙げることが出来るが、本発明に記載の効果を得るためには、ヘリウム、アルゴン、窒素が好ましく用いられる。緻密で、高精度の薄膜を形成するためには、希ガスとしてアルゴンを用いることが最も好ましい。アルゴンを用いると、高密度プラズマを発生しやすいのではないかと推定している。アルゴンガスは、反応ガス(希ガスと反応性ガスの混合ガス)100体積%に対し、90.0〜99.9体積%含有されることが好ましい。
【0121】
薄膜形成を実施するにあたり、使用する反応ガスは、基本的に、不活性ガスと、薄膜を形成するための反応性ガスの反応ガスである。反応性ガスは、反応ガスに対し、0.01〜10体積%含有させることが好ましい。薄膜の膜厚としては、0.1〜1000nmの範囲の薄膜が得られる。
【0122】
反応性ガスは、放電空間でプラズマ状態となり、薄膜を形成する成分を含有するものであり、有機金属化合物、有機化合物、無機化合物、またこれら直接薄膜を形成する化合物と水素ガス、酸素ガス、炭酸ガス等補助的に使用するガスとがある。
【0123】
〈防湿膜形成用反応性ガス〉
防湿膜形成用反応性ガスには、適切な防湿性を得ることの出来る化合物であれば制限なく使用出来るが、チタン化合物、錫化合物、珪素化合物、フッ素化合物、フッ素を有する珪素化合物あるいはこれらの化合物の混合物を好ましく用いることが出来るが、最も好ましくはケイ素化合物である。
【0124】
防湿膜形成用反応性ガスに使用できる珪素化合物としては、有機珪素化合物、珪素水素化合物、ハロゲン化珪素化合物等を挙げることが出来、有機珪素化合物としては、例えば、テトラエチルシラン、テトラメチルシラン、テトライソプロピルシラン、テトラブチルシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルシランジアセトアセトナート、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等、珪素水素化合物としては、テトラ水素化シラン、ヘキサ水素化ジシラン等、ハロゲン化珪素化合物としては、テトラクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ジエチルジクロロシラン等を挙げることが出来る。
【0125】
防湿膜形成用反応性ガスに使用できるチタン化合物としては、有機チタン化合物、チタン水素化合物、ハロゲン化チタン等があり、有機チタン化合物としては、例えば、トリエチルチタン、トリメチルチタン、トリイソプロピルチタン、トリブチルチタン、テトラエチルチタン、テトライソプロピルチタン、テトラブチルチタン、トリエトキシチタン、トリメトキシチタン、トリイソプロポキシチタン、トリブトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、メチルジメトキシチタン、エチルトリエトキシチタン、メチルトリイソプロポキシチタン、テトラジメチルアミノチタン、ジメチルチタンジアセトアセトナート、エチルチタントリアセトアセトナート等、チタン水素化合物としてはモノチタン水素化合物、ジチタン水素化合物等、ハロゲン化チタンとしては、トリクロロチタン、テトラクロロチタン等が挙げられる。
【0126】
防湿膜形成用反応性ガスに使用できる錫化合物としては、有機錫化合物、錫水素化合物、ハロゲン化錫等であり、有機錫化合物としては、例えば、テトラエチル錫、テトラメチル錫、二酢酸ジ−n−ブチル錫、テトラブチル錫、テトラオクチル錫、テトラエトキシ錫、メチルトリエトキシ錫、ジエチルジエトキシ錫、トリイソプロピルエトキシ錫、ジエチル錫、ジメチル錫、ジイソプロピル錫、ジブチル錫、ジエトキシ錫、ジメトキシ錫、ジイソプロポキシ錫、ジブトキシ錫、錫ジブチラート、錫ジアセトアセトナート、エチル錫アセトアセトナート、エトキシ錫アセトアセトナート、ジメチル錫ジアセトアセトナート等、錫水素化合物等、ハロゲン化錫としては、二塩化錫、四塩化錫等を挙げることが出来る。なお、このようにして、形成された酸化錫層は表面比抵抗値を1011Ω/cm2以下に下げることが出来るため、帯電防止層としても有用であるし、防湿膜ではなく導電膜として使用しても構わない。また、これらの反応性ガスを2種以上を同時に混合して使用することが出来る。
【0127】
上記の有機珪素化合物、有機チタン化合物または有機錫化合物は、取り扱い上の観点から金属水素化合物、金属アルコキシドが好ましく、腐食性、有害ガスの発生がなく、工程上の汚れなども少ないことから、金属アルコキシドが好ましく用いられる。
【0128】
〈大気圧プラズマ処理:透明導電膜形成用反応性ガス〉
次に透明導電膜形成用反応性ガスは、放電空間でプラズマ状態となり、透明導電膜を形成する成分を含有するものであり、β−ジケトン金属錯体、金属アルコキシド、アルキル金属等の有機金属化合物が用いられる。反応性ガスには透明導電膜主成分となる反応性ガスとドーピングを目的に少量用いられる反応性ガスがある。更に、透明導電膜の抵抗値を調整する為に用いる反応性ガスがある。
【0129】
本発明において透明導電膜の主成分に用いられる反応性ガスは、分子内に酸素原子を有する有機金属化合物が好ましい。例えば、インジウムヘキサフルオロペンタンジオネート、インジウムメチル(トリメチル)アセチルアセテート、インジウムアセチルアセトナート、インジウムイソポロポキシド、インジウムトリフルオロペンタンジオネート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル3,5−ヘプタンジオネート)インジウム、ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ、ジ−n−ブチルジアセトキシスズ、ジ−t−ブチルジアセトキシスズ、テトライソプロポキシスズ、テトラブトキシスズ、ジンクアセチルアセトナート等を挙げることができる。この中で特に、好ましいのはインジウムアセチルアセトナート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート)インジウム、ジンクアセチルアセトナート、ジ−n−ブチルジアセトキシスズである。
【0130】
ドーピングに用いられる反応性ガスとしては、例えば、アルミニウムイソプロポキシド、ニッケルアセチルアセトナート、マンガンアセチルアセトナート、ボロンイソプロポキシド、n−ブトキシアンチモン、トリ−n−ブチルアンチモン、ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ、ジ−n−ブチルジアセトキシスズ、ジ−t−ブチルジアセトキシスズ、テトライソプロポキシスズ、テトラブトキシスズ、テトラブチルスズ、ジンクアセチルアセトナート、6フッ化プロピレン、8フッ化シクロブタン、4フッ化メタン等を挙げることができる。
【0131】
透明導電膜の抵抗値を調整する為に用いる反応性ガスとしては、例えば、チタントリイソプロポキシド、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン等を挙げることができる。
【0132】
透明導電膜主成分として用いられる反応性ガスとドーピングを目的に少量用いられる反応性ガスの量比は、製膜する透明導電膜の種類により異なる。例えば、酸化インジウムにスズをドーピングして得られるITO膜においては得られるITO膜のIn/Snの原子数比が100/0.1〜100/15の範囲になるように反応性ガス量を調整する。好ましくは、100/0.5〜100/10の範囲になるよう調整する。In/Snの原子数比はXPS測定により求めることができる。
【0133】
酸化錫にフッ素をドーピングして得られる透明導電膜(FTO膜という)においては、得られたFTO膜のSn/Fの原子数比が100/0.01〜100/50の範囲になるよう反応性ガスの量比を調整する。Sn/Fの原子数比はXPS測定により求めることができる。
【0134】
In23−ZnO系アモルファス透明導電膜(IZO膜)においては、In/Znの原子数比が100/50〜100/5の範囲になるよう反応性ガスの量比を調整する。In/Znの原子数比はXPS測定で求めることができる。
【0135】
また、上述したITO膜、FTO膜、IZO膜において、例えば、Snのドープ量としては5質量%以下であることが好ましい。
【0136】
これらの反応性ガスは、放電プラズマ処理により基材フィルム上に均一な薄膜を形成する観点から、反応ガス中の含有率は、0.01〜10体積%で有することが好ましいが、更に好ましくは、0.01〜1体積%である。
【0137】
更に、反応性ガスとして酸素、オゾン、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、窒素から選択される成分を0.01〜5体積%含有させることにより、反応促進され、且つ、緻密で良質な薄膜を形成することが出来る。
透明導電膜の膜厚としては、0.1nm〜1000nmの範囲の透明導電膜が得られる。
【0138】
また、上記の有機錫化合物、有機チタン化合物、有機珪素化合物、有機亜鉛化合物、または有機インジウム化合物を放電空間である電極間に導入するには、両者は常温常圧で、気体、液体、固体何れの状態であっても構わない。気体の場合は、そのまま放電空間に導入出来るが、液体、固体の場合は、加熱、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用される。また上記金属アルコキシドは、溶媒によって希釈して使用しても良く、この場合、希ガス中へ気化器等により気化して反応ガスに使用すればよい。溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用出来る。
【0139】
〈印加電圧〉
薄膜形成方法では、対向する電極間に、100kHzを越えた高周波電圧で、且つ、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、反応性ガスを励起してプラズマを発生させることが好ましい。
【0140】
電極間に印加する高周波電圧の周波数の上限値は、好ましくは150MHz以下である。また、高周波電圧の周波数の下限値としては、好ましくは200kHz以上、更に好ましくは800kHz以上である。
【0141】
電極間に供給する電力の下限値は、好ましくは1.2W/cm2以上であり、上限値としては、好ましくは50W/cm2以下、更に好ましくは20W/cm2以下である。なお、放電面積(1/cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。本発明におけるように、高い周波数で、且つ、高い出力密度でハイパワーの電圧を印加する場合には、放電面積は片側の電極の放電面の総面積に相当する。この総面積で、前記電極に接続した電源から供給されるトータル電力(W)を割り算すると、出力密度を算出することが出来る。
【0142】
また、この大気圧プラズマ放電処理方法は、特に大面積において均一な膜厚を得るには、一組の対向する電極に印加するトータル電力は、15kWを越えることが好ましく、より好ましくは30kW以上、更に好ましくは50kW以上である。発熱の観点からは、300kW以下であることが好ましい。尚、トータル電力は、前記一組の電極に接続された電源から供給される電力(W)に相当する。前記一組の電極に対し、電源が2以上接続されている場合には、これら電源全ての供給電力を足し算した値である。具体的には、前述の図1の大気圧プラズマ放電処理装置において、ロール回転電極35と角筒型固定電極群36を一組の対向する電極とし、それに接続された電源41から供給される電力のことになる。トータル電力の範囲を満たすには、放電面積がある程度大きいことが必要となってくる。
【0143】
また、電極間に印加する高周波電圧は、断続的なパルス波であっても、連続したサイン波であっても構わないが、本発明の効果を高く得るためには、連続したサイン波であることが好ましい。
【0144】
〈大気圧プラズマ処理:電極〉
大気圧または大気圧近傍の圧力下において、このようなハイパワーの電界を、大面積の電極に印加しても、均一な放電状態を保つことが出来る高耐久電極をプラズマ放電処理装置に採用する必要がある。
【0145】
このような電極としては、金属等の導電性母材上の少なくとも放電面に誘電体を被覆したものであることが好ましい。少なくとも対向する印加電極とアース電極のどちらか片側に誘電体を被覆すること、好ましくは、印加電極とアース電極の両方に誘電体を被覆することである。
【0146】
誘電体被覆電極は、金属等の導電性母材と、セラミックスやガラス等の誘電体素材の複合部品であり、供給する電力、特にトータル電力が大きい場合には、誘電体の脆弱な部分から破壊されやすく、安定したプラズマ放電を維持することが難しい。特に、大きい放電面積を有する誘電体被覆電極においては、それが顕著であり、本発明におけるハイパワーを用いる薄膜形成方法を実施するためには、少なくとも一方の電極がそれに耐え得る誘電体被覆電極であることが必要となる。
【0147】
本発明において、誘電体被覆電極に用いられる誘電体としては、具体的には、比誘電率が6〜45の無機化合物であることが好ましく、また、このような誘電体としては、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス溶射材、あるいは、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス等のガラスライニング材等がある。この中では、後述のセラミックスを溶射したものやガラスライニングにより設けたものが好ましい。特にアルミナを溶射して設けた誘電体が好ましい。
【0148】
また、誘電体被覆電極において、大電力に耐える他の好ましい仕様としては、耐熱温度が100℃以上であることである。更に好ましくは120℃以上、特に好ましくは150℃以上である。尚、耐熱温度とは、絶縁破壊が発生せず、正常に放電出来る状態において耐えられる最も高い温度のことを指す。このような耐熱温度は、上記のセラミックス溶射や、泡混入量の異なる層状のガラスライニングで設けた誘電体を適用したり、下記導電性母材と誘電体の線熱膨張係数の差の範囲内の材料を適宜選択する手段を適宜組み合わせることによって達成可能である。
【0149】
また、本発明に係る誘電体被覆電極において、別の好ましい仕様としては、誘電体と導電性母材との線熱膨張係数の差が10×10-6/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8×10-6/℃以下、更に好ましくは5×10-6/℃以下、更に好ましくは2×10-6/℃以下である。尚、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。
【0150】
線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性母材と誘電体との組み合わせとしては、導電性母材がチタンを70質量%以上含有するチタン金属またはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射皮膜であるか、また誘電体がガラスライニングのものが好ましく用いられる。
【0151】
上記チタン金属またはチタン合金は、チタンを70質量%以上含有していれば、問題なく使用出来るが、好ましくは80質量%以上のチタンを含有しているものが好ましい。本発明に有用なチタン合金またはチタン金属は、工業用純チタン、耐食性チタン、高力チタン等として一般に使用されているものを用いることが出来る。工業用純チタンとしては、TIA、TIB、TIC、TID等を挙げることが出来、何れも鉄原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子等を極僅か含有しているもので、チタンの含有量としては、99質量%以上を有している。耐食性チタン合金としては、T15PBを好ましく用いることが出来、上記含有原子の他に鉛を含有しており、チタン含有量としては、98質量%以上である。また、チタン合金としては、鉛を除く上記の原子の他に、アルミニウムを含有し、その他バナジウムや錫を含有しているT64、T325、T525、TA3等を好ましく用いることが出来、これらのチタン含有量としては、85質量%以上を含有しているものである。これらのチタン合金またはチタン金属は熱膨張係数がステンレススティール、例えばAISI316に比べて、熱膨張係数が1/2程度小さく、金属母材としてチタン合金またはチタン金属の上に施された後述の誘電体との組み合わせがよく、高温、長時間での使用に耐えることが出来る。
【0152】
また、本発明の誘電体被覆電極において、大電力に耐える別の好ましい仕様としては、誘電体の厚みが0.5〜2mmであることである。この膜厚変動は、5%以下であることが望ましく、好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。
【0153】
誘電体の空隙率をより低減させるためには、セラミックス等の溶射膜に、更に、無機化合物で封孔処理を行うことが好ましい。前記無機化合物としては、金属酸化物が好ましく、この中では特に酸化ケイ素(SiOx)を主成分として含有するものが好ましい。
【0154】
封孔処理の無機化合物は、ゾルゲル反応により硬化して形成したものであることが好ましい。封孔処理の無機化合物が金属酸化物を主成分とするものである場合には、金属アルコキシド等を封孔液として前記セラミック溶射膜上に塗布し、ゾルゲル反応により硬化する。無機化合物がシリカを主成分とするものの場合には、アルコキシシランを封孔液として用いることが好ましい。
【0155】
ここでゾルゲル反応の促進には、エネルギー処理を用いることが好ましい。エネルギー処理としては、熱硬化(好ましくは200℃以下)や、紫外線照射などがある。更に封孔処理の仕方として、封孔液を希釈し、コーティングと硬化を逐次で数回繰り返すと、よりいっそう無機質化が向上し、劣化の無い緻密な電極が出来る。
【0156】
誘電体被覆電極の金属アルコキシド等を封孔液として、セラミックス溶射膜にコーティングした後、ゾルゲル反応で硬化する封孔処理を行う場合、硬化した後の金属酸化物の含有量は60モル%以上であることが好ましい。封孔液の金属アルコキシドとしてアルコキシシランを用いた場合には、硬化後のSiOx(xは2以下)含有量が60モル%以上であることが好ましい。硬化後のSiOx含有量は、XPSにより誘電体層の断層を分析することにより測定する。
【0157】
また、誘電体被覆電極の誘電体表面を研磨仕上げする等の方法により、電極の表面粗さRmax(JIS B 0601)を10μm以下にすることで、誘電体の厚み及び電極間のギャップを一定に保つことが出来、放電状態を安定化出来ること、更に熱収縮差や残留応力による歪やひび割れを無くし、かつ、高精度で、耐久性を大きく向上させることが出来る。誘電体表面の研磨仕上げは、少なくとも基材フィルムと接する側の誘電体において行われることが好ましい。
【0158】
〈活性線硬化樹脂層〉
本発明の透明導電性フィルムにおいて、上記の防湿膜・透明導電膜のような金属化合物層を透明フィルムに直接形成させてもよいが、他の中間層を少なくとも1層設けた上に形成させてもよい。他の層として、防眩層やクリアハードコート層等を好ましく用いることが出来、これらの層が紫外線等活性線により硬化する活性線硬化樹脂層であることが好ましく、このような紫外線で硬化された樹脂層の上に本発明に係る防湿膜・透明導電膜を形成させることによって耐擦り傷性に優れた透明導電性フィルムを得ることが出来る。
【0159】
この中間層は、大気圧プラズマ処理により金属酸化物層を形成する場合、接着性向上及びプラズマダメージ軽減の作用を有する。このように、中間層を設けることによって、基材上に直接、金属化合物層を形成する場合に比して金属化合物層の特性を上げることができる。また、この中間層によって基材と金属化合物層との間の密着性を向上させることができる。
【0160】
防眩層及びクリアハードコート層の活性線硬化樹脂層は、重合性不飽和モノマーを含む成分を重合させて形成した樹脂層で、活性線硬化樹脂層である。ここで、活性線硬化樹脂層とは、紫外線や電子線のような活性線照射により架橋反応などを経て硬化する樹脂を主たる成分とする層をいう。活性線硬化樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂などが代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性線照射によって硬化する樹脂でもよい。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、または紫外線硬化型エポキシ樹脂等を挙げることが出来る。
【0161】
〈層構成〉
本発明の導電性フィルムは防湿膜と透明導電膜のそれぞれの薄膜が製膜されたものである。これらの層は、互いに積層されていても良いし、基板の片面ずつに製膜されていても良い。また防湿膜は両面に製膜されてもよい。
【0162】
防湿膜と導電膜を積層する場合は、例えば、図1のような大気圧もしくはその近傍の圧力下で反応ガス雰囲気内でプラズマ放電処理装置を直列に2基を防湿膜・導電膜の順に2層積層するように並べて連続的に処理することが出来、この連続的積層処理は品質の安定やコスト削減、生産性の向上等から本発明の導電性フィルムの作製に適しており好ましい。無論同時に積層せずに、1層処理ごと、処理後巻き取り、逐次処理して積層してもよい。
【0163】
導電膜が積層されていない透明フィルムの裏面側には防汚層を設けても良い。また裏面にも防湿膜がある場合は、防湿膜の上に防汚層や反射防止層を積層しても良い。また、本発明の透明フィルムまたは透明導電性フィルムを他のフィルム状、シート状あるいは板状の成型物と貼り合わせて使用してもよい。
【0164】
防汚層とは、透明基材表面に汚れがついて透過像を見にくくすることがないよう、ゴミ・指紋等を付着しにくく、またふき取りやすく層である。防汚層は、例えば熱架橋性含フッ素ポリマーにイソプロピルアルコールを加えて、0.2質量%の粗分散液を調製し、最表面層の表面にバーコータで塗布することによって形成される。
【0165】
本発明における透明導電性フィルムの好ましい構成例は以下に示す通りである。
(A) 基材/中間層/防湿膜/透明導電膜
(B) 防汚層/ 基材/中間層/防湿膜/透明導電膜
(C) 防湿膜/中間層/基材/中間層/透明導電膜
(D) 防汚層/防湿膜/中間層/基材/中間層/防湿膜/透明導電膜
【0166】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。
【0167】
〈多糖類の置換度測定〉
ASTM D817−96に基づき、下記のようにして置換度DSを求めた。乾燥した多糖類1.90gを精秤し、アセトン70mlとジメチルスルホキシド30mlを加え溶解した後、さらにアセトン50mlを加えた。攪拌しながら1N−水酸化ナトリウム水溶液30mlを加え、2時間ケン化した。熱水100mlを加え、フラスコ側面を洗浄した後、フェノールフタレインを指示約として1N−硫酸で滴定した。別に試料と同じ方法で空試験を行なった。滴定が終了した溶液の上澄み液を100倍に希釈し、イオンクロマトグラフを用いて、常法により有機酸の組成を測定した。測定結果とイオンクロマトグラフによる酸組成分析結果から、下記式により置換度を計算した。
TA=(B−A)×F/(1000×W)
DSa=(162.14×TA)/{1−42.14×TA+(1−56.06×TA)×(X/AC)}
DSx=DSa×(X/AC)
DS=DSa+DSx
A:試料滴定量(ml)
B:空試験滴定量(ml)
F:1N−硫酸の力価
W:試料質量(g)
TA:全有機酸量(mol/g)
X/AC:イオンクロマトグラフで測定した酢酸(AC)と酢酸以外の酸(X)とのモル比
DSa:酢酸による置換度
DSx:酢酸以外の酸によるの置換度
〈合成例1〉
ピリジン79.1g(1mol)を含むジメチルホルムアミド(DMF)916mlに、関東化学製デキストラン(平均分子量6万〜9万)81.1gを60℃で1時間かけて溶解させた後、攪拌しながら塩化アクリロイル90.5g(1mol)を滴下し、滴下終了後120℃に昇温してさらに3時間攪拌したのち、放冷したDMF溶液を15Lのメタノール中に滴下した。
【0168】
得られた白色沈殿を濾別し真空中80℃で乾燥させ、115.4gの白色固体を得た。得られた多糖類誘導体1の置換度は、アクリロイル基=1.45であった。
【0169】
〈合成例2〉
ピリジン60.9g(770mmol)を含むジメチルホルムアミド(DMF)916mlに、和光純薬製アセチルセルロース(以下ACと略す)91.6gを60℃で1時間かけて溶解させた後、攪拌しながら塩化アクリロイル69.7g(770mmol)を滴下し、滴下終了後120℃に昇温してさらに3時間攪拌したのち、放冷したDMF溶液を15Lのメタノール中に滴下した。
【0170】
得られた白色沈殿を濾別し真空中80℃で乾燥させ、115.4gの白色固体を得た。得られた多糖類誘導体2の置換度は、アセチル基=1.52、アクリロイル基=1.09であった。
【0171】
〈合成例3〉
4−ジメチルアミノピリジン1.65g(13.5mmol)を含むテトラヒドロフラン(THF)1157mlに、ダイセル化学製ジアセチルセルロースLM80(以下LM80と略す)115.7gを60℃で1時間かけて溶解させた後、攪拌しながらメタクリル酸無水物41.6gを滴下し、そのまま60℃で3時間攪拌したのち、放冷したTHF溶液を17Lのメタノール中に滴下した。
【0172】
得られた白色沈殿を濾別し真空中80℃で乾燥させ、133.0gの白色固体を得た。得られた多糖類誘導体3の置換度は、アセチル基=2.13、メタクリロイル基=0.55であった。
【0173】
〈合成例4〉
ピリジン16.6g(210mmol)を含むジメチルホルムアミド(DMF)820mlに、ダイセル化学製ジアセチルセルロースL50(以下L50と略す)116.5gを60℃で1時間かけて溶解させた後、攪拌しながら塩化メタクリロイル22.0g(210mmol)を滴下し、滴下終了後120℃に昇温してさらに3時間攪拌したのち、放冷したDMF溶液を15Lのメタノール中に滴下した。
【0174】
得られた白色沈殿を濾別し真空中80℃で乾燥させ、128.7gの白色固体を得た。得られた多糖類誘導体4の置換度は、アセチル基=2.33、メタクリロイル基=0.40であった。
【0175】
〈合成例5〉
二ラウリン酸ジブチルすず0.19g(0.3mmol)を含むジメチルホルムアミド(DMF)820mlに、上記L50、116.5gを60℃で1時間かけて溶解させた後、攪拌しながらアリルイソシアネート17.4g(210mmol)を滴下し、滴下終了後120℃に昇温してさらに3時間攪拌したのち、放冷したDMF溶液を15Lのメタノール中に滴下した。
【0176】
得られた白沈を濾別し真空中80℃で乾燥させ、124.0gの白色固体を得た。得られた多糖類誘導体5の置換度は、アセチル基=2.33、アリルウレイド基=0.20であった。
【0177】
〈本発明の透明フィルム101の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)1.39g(5.6mmol)と塩化メチレン1.39g、エタノール1.39gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.15g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0178】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例1で作製した多糖類誘導体1を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0179】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム101とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0180】
〈本発明の透明フィルム102の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)0.70g(2.8mmol)と塩化メチレン0.70g、エタノール0.70gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.08g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0181】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例2で作製した多糖類誘導体2を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0182】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム102とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0183】
〈本発明の透明フィルム103の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)1.39g(5.6mmol)と塩化メチレン1.39g、エタノール1.39gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.15g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0184】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例2で作製した多糖類誘導体2を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム103とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0185】
〈本発明の透明フィルム104の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)4.17g(16.8mmol)と塩化メチレン4.17g、エタノール4.17gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.45g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0186】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例2で作製した多糖類誘導体2を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0187】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム104とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0188】
〈本発明の透明フィルム105の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)0.70g(2.8mmol)と塩化メチレン0.70g、エタノール0.70gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.08g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0189】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例3で作製した多糖類誘導体3を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0190】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム105とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0191】
〈本発明の透明フィルム106の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)1.39g(5.6mmol)と、テトラメトキシシラン(以後TMOSと略称)1.27g(8.3mmol)と、塩化メチレン2.66g、エタノール2.66gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.45g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0192】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例3で作製した多糖類誘導体3を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム106とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0193】
〈本発明の透明フィルム107の作製〉
チタンメタクリロキシエチルアセトアセテートトリイソプロポキシド(化合物例42)1.54g(3.5mmol)と、TMOS1.27g(8.3mmol)と、塩化メチレン2.81g、エタノール2.81gを混合し、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0194】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例3で作製した多糖類誘導体3を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、チタンメタクリロキシエチルアセトアセテートトリイソプロポキシドを含む前記溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0195】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム107とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0196】
〈本発明の透明フィルム108の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)1.39g(5.6mmol)と、チタニウムテトライソプロポキシド(TTIPと略称)1.78g(6.3mmol)と、塩化メチレン3.17g、エタノール3.17gを混合し、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0197】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例3で作製した多糖類誘導体3を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0198】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム108とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0199】
〈本発明の透明フィルム109の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)0.70g(2.8mmol)と塩化メチレン0.70g、エタノール0.70gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.08g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0200】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例4で作製した多糖類誘導体4を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0201】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム109とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0202】
〈本発明の透明フィルム110の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)0.70g(2.8mmol)と塩化メチレン0.70g、エタノール0.70gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.08g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0203】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例4で作製した多糖類誘導体4を10.0gと、トリメチロールプロパントリアクリレート(化合物例77)0.50gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0204】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム110とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0205】
〈本発明の透明フィルム111の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)1.39g(5.6mmol)と、テトラメトキシシラン(TMOS)1.27g(8.3mmol)と、塩化メチレン2.66g、エタノール2.66gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.45g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0206】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例4で作製した多糖類誘導体4を10.0gと、トリメチロールプロパントリアクリレート(化合物例77)0.50gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0207】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム111とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0208】
〈本発明の透明フィルム112の作製〉
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(化合物例16)0.70g(2.8mmol)と塩化メチレン0.70g、エタノール0.70gを混合した後、0.5%硝酸水溶液を0.08g加えて加水分解を行い、室温でそのまま1時間攪拌を続けた。
【0209】
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、合成例5で作製した多糖類誘導体5を10.0gと、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを溶解させた後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに1時間攪拌を行った後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜した。
【0210】
得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させた後に、120mJ/cm2の強度の紫外線を1分間照射させ、本発明の透明フィルム112とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0211】
〈比較例の透明フィルム113作製〉
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、AC10.0gを溶解後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜し、得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させ、比較例の透明フィルム113とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0212】
〈比較例の透明フィルム114作製〉
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、LM80、10.0gを溶解後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜し、得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させ、比較例の透明フィルム114とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0213】
〈比較例の透明フィルム115作製〉
エタノール6.0gと塩化メチレン68.5gの混合溶媒に、L50、10.0gを溶解後、ガラス板上にギャップ巾400μmのドクターブレードで製膜し、得られたフィルムを120℃で30分間乾燥させ、比較例の透明フィルム115とした。フィルムの厚みは50μmだった。
【0214】
〈比較例の透明フィルム116〉
フィルム厚50μmのポリエーテルスルホンフィルムである住友ベークライト(株)製“スミライト FS−1300”を比較の透明フィルム116とした。
【0215】
〈比較例の透明フィルム117〉
フィルム厚100μmのポリカーボネートフィルムである帝人(株)製“ピュアエース”を比較の透明フィルム117とした。
【0216】
〈比較例の透明フィルム118〉
フィルム厚100μmのポリノルボルネンフィルムである日本ゼオン(株)製“ゼオノア Z1420R”を比較の透明フィルム118とした。
【0217】
〈比較例の透明フィルム119〉
特開2000−122038に開示の、実施例1に基づき、フィルムを作製した。
【0218】
ポリビニルピロリドン(以下PVP)10gをエタノール90gに溶解し、PVPの10%エタノール溶液を作製した。また、テトラエトキシシラン(以下TEOSと略称)4.0gをエタノール6.0gと混合し、TEOSの40%エタノール溶液を作製した。
【0219】
このPVP10%エタノール溶液と、TEOS40%エタノール溶液を混合し、水5.0gと1モル/l塩酸水溶液を1.0g加えた。攪拌しながら24時間放置し、できた溶液をガラス板状に、乾燥時の膜厚が100μmとなるように塗布した。ガラス板上にできたフィルムを乾燥後、剥離し、比較の透明フィルム119とした。
【0220】
以上、作製した本発明の透明フィルム101〜112および比較例の透明フィルム113〜119について下記の評価を実施した。評価結果を下記表1に示す。
【0221】
《ガラス転移温度(Tg)、貯蔵弾性率の測定》
レオメトリックス社製固体粘弾性測定装置RSA−IIを用い、周波数100Hz、引っ張りモードにて室温から250℃まで掃引し、各透明フィルムの貯蔵弾性率E′(Pa)、損失弾性率E″(Pa)、またその比(E″/E′)であるtanδを測定した。このtanδが極大値をとる温度をガラス転移温度(Tg)とした。
【0222】
《複屈折、波長分散特性の測定》
王子計測機器(株)製自動複屈折計KOBRA−21ADHで測定し、各透明フィルムの面内のX方向、Y方向の屈折率の差に、厚みを50μmと仮定して乗じた値を複屈折(nm)として表した。
【0223】
また、480nmにおけるリタデーション値R0(480)及び590nmにおけるリタデーション値R0(590)を、同様にKOBRA−21ADHを用いて測定し、下式のように480nmでの複屈折値と590nmでの複屈折値の比を計算し、複屈折の波長分散を評価した。
【0224】
P=R0(480)/R0(590)
《透過率・ヘイズの測定》
東京電色製TURBIDITY METER T−2600DAで測定した。
【0225】
【表1】
Figure 0004196664
【0226】
また、表1において、使用した有機金属化合物および重合性不飽和二重結合を複数有する低分子化合物を併せて低分子化合物とした。
【0227】
比較例の透明フィルム117、118はtanδのピーク温度(ガラス転移温度(Tg))が低く好ましくない。また透明フィルム117は面内複屈折も大きく好ましくない。
【0228】
また比較例の透明フィルム113、114、115、116はtanδのピーク温度(ガラス転移温度(Tg))は200℃を越えており、高いガラス転移温度を有しているが、ガラス転移点以後の温度では急激に貯蔵弾性率が低下して材料が軟化しており好ましくない。
【0229】
また透明フィルム119は複屈折の波長分散が逆分散であり好ましくない(P>1.0)。
【0230】
一方、本発明の透明フィルム106は、ジアセチルセルロース等とほぼ同じガラス転移温度であるが、ガラス転移点を越えた後の250℃でも貯蔵弾性率が930MPaと、ガラス状態に近い弾性率を保持しており耐熱性が高い透明フィルムであった。また、複屈折の波長分散も正分散であり(P<1.0)、好ましい透明フィルムであった。
【0231】
同様に透明フィルム101〜105、107〜112においても、250℃において270〜910MPa程度の貯蔵弾性率を有しており、また複屈折の波長分散も正分散であり好ましい透明フィルムであった。
【0232】
実施例2
実施例1で得られた透明フィルム101〜119上に下記の方法でクリアハードコート層、防湿膜を形成した透明フィルム201〜219を作製した。
【0233】
〈クリアハードコート層の作製〉
透明フィルム101上に、下記ハードコート層塗布組成物が3μmの膜厚となるように押出しコーターでコーティングし、ついで80℃に設定された乾燥部で1分間乾燥した後、120mJ/cm2で紫外線照射することにより形成した。
【0234】
Figure 0004196664
〈防湿膜の作製〉
プラズマ放電装置としては、電極が平行平板型のものを用い、この電極間に上記透明フィルムを載置し、且つ、混合ガスを導入して薄膜形成を行った。
【0235】
尚、平板型電極は、以下のものを用いた。200mm×200mm×2mmのステンレス板に高密度、高密着性のアルミナ溶射膜を被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により硬化させ封孔処理を行った。このようにして被覆した誘電体表面を研磨し、平滑にして、Rmax5μmとなるように加工した。このように電極を作製し、アース(接地)した。
【0236】
一方、印加電極としては、中空の角型の純チタンパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆したものを複数作製し、平板型電極に対向する電極群とした。
【0237】
また、プラズマ発生に用いる使用電源は日本電子(株)製高周波電源JRF−10000にて周波数13.56MHzの電圧で且つ5W/cm2の電力を供給し、前記電極間に以下の組成の反応性ガスを流した。
不活性ガス:アルゴン 99.3体積%
反応性ガス1:水素 0.5体積%
反応性ガス2:テトラエトキシシラン 0.3体積%
クリアハードコート層が設けられた透明フィルム101のクリアハードコート層上に、上記反応ガス、反応条件により大気圧プラズマ処理を行い、防湿膜として酸化ケイ素膜を作製し、透明フィルム201とした。
【0238】
以下同様の条件にて、透明フィルムを102〜119に、それぞれ代えることで透明フィルム202〜219を作製し、下記の評価を行った。
【0239】
《透湿度評価》
透湿度はJIS−Z−0208に記載の条件A(25℃、40%RH)で測定した。透湿度評価は、クリアハードコート層・防湿膜を付与する前後で測定した。
【0240】
《膜厚》
基材上の酸化ケイ素膜厚は、Photal社製FE−3000反射分光膜厚計により測定した。
【0241】
《剥離試験》
日本工業規格K5400に準拠し、下記のような碁盤目テープ試験を行った。形成された防湿膜の表面に片刃のカミソリの刃を防湿膜の面に対して90°の角度で1mm間隔で縦横に11本入れ、1mm角の碁盤目を100個作成した。この上に市販のセロファンテープを貼りつけ、その一端を手で持って垂直に力強く引っ張って剥がし、切りこみ線からの貼られたテープ面積に対する薄膜が剥がされた面積の割合を下記の3段階で評価した。
【0242】
A:全く剥離されなかった
B:剥離された面積割合が10%未満だった
C:剥離された面積割合が10%以上だった
【0243】
【表2】
Figure 0004196664
【0244】
表2で示されたように、大気圧プラズマ処理によって設けられた酸化ケイ素膜により、高い防湿性が本発明の透明フィルムや比較例の透明フィルムに付与されたことがわかる。
【0245】
なおこの防湿膜の基板への密着性の評価では、実施例の透明フィルム201〜212、比較例の透明フィルム213〜215、219では密着性が良くはがれにくく好ましい透明フィルムであったが、比較例の透明フィルム216〜218は密着性が悪くはがれやすく好ましくない透明フィルムであった。
【0246】
実施例3
実施例2で得られた透明フィルム201〜219の酸化ケイ素層上に、下記の方法で透明導電膜を形成して透明導電性フィルム301〜319を作製した。
【0247】
〈透明導電膜の作製〉
供給電力を12W/cm2に変更した以外は、防湿膜の形成と同様の大気圧プラズマ条件で、反応性ガスは下記の組成に変更したものを流した。
不活性ガス :ヘリウム 98.69体積%
反応性ガス1:水素 0.05体積%
反応性ガス2:インジウムアセチルアセトナト 1.2体積%
反応性ガス3:ジブチル錫ジアセテート 0.05体積%
反応性ガス4:テトラエトキシシラン 0.01体積%
透明フィルム201の酸化ケイ素層上に上記反応ガス、反応条件により大気圧プラズマ処理を行い、透明導電膜として錫ドープ酸化インジウム膜(ITO膜)を作製した。
【0248】
以下、透明フィルムを202〜219に変更することで透明導電性フィルム302〜319を作製し、下記の評価を行った。
【0249】
《比抵抗》
JIS−R−1637に従い、四端子法により求めた。なお、測定には三菱化学製ロレスタ−GP、MCP−T600を用いた。
【0250】
《透過率》
東京電色製TURBIDITY METER T−2600DAで測定した。
【0251】
《平均反射率のバラツキ測定》
光学フィルム1〜7をそれぞれ10枚ずつサンプリングして、反射モードの日立製作所製分光光度計U−4000型により、5度正反射の条件で400〜700nmの範囲で反射率の測定を行い、平均反射率のバラツキを調べ、最大値と最小値の差でバラツキを表示した。なお、反射防止層のない側の光学フィルム面を粗面化した後、黒色のスプレーを用いて光吸収処理を行い、光学フィルム裏面の光の反射を防止した。
【0252】
透明導電膜が付与された透明導電性フィルム301〜319について、比抵抗、透過率と平均反射率のばらつきを評価した結果を表3に示す。
【0253】
【表3】
Figure 0004196664
【0254】
表3で示されたように、大気圧プラズマ法によってITO膜を設けたところ、本発明の透明導電性フィルム301〜312、比較の透明導電性フィルム313〜319いずれも、透明度が高く比抵抗の低い良好な透明導電性フィルムであった。
【0255】
しかしこの透明導電膜の面内反射率のバラツキを評価すると、比較の透明導電性フィルム313〜319では反射率のバラツキが観測されたが、本発明の透明導電性フィルム301〜312ではほとんど反射率のバラツキが発生しない、好ましい透明導電性フィルムであった。これは透明導電膜を設ける際のハイパワーの電力に、耐熱性の低い基材では耐えられないゆえではないかと推測される。
【0256】
実施例4
また、上述した本発明の透明導電性フィルム301〜312、比較例の透明導電性フィルム313〜319を用いて、図4に示すようなTN液晶表示素子を以下の方法で作製した。
【0257】
〈TN液晶表示素子の作製方法〉
上記透明導電膜が形成された前記フィルム基材上に、平滑化のための樹脂層をコートし、さらにその上に直接あるいは二酸化ケイ素層等を介して透明導電膜を形成し、ストライプ形状等にパターニング加工して表示用電極を形成させ、同じフィルム基材を用いて対向基板を作製、即ち、対向基板側にも表示用電極を形成し、さらに、配向膜、シール材をそれぞれ印刷法等で形成し、スペーサー散布を行った後、両基板を対向させて圧着し空セルを構成する。そしてこの空セルに真空注入法等で液晶を注入し、対向する表示用電極に駆動電圧が印加されるように端子部を取り出し、必要に応じて位相差板、偏光板、タッチパネル、光源等を組み合わせることによって液晶表示素子を形成する。
【0258】
このように前記フィルム基材として前記透明導電性フィルムを用いて作製した液晶表示素子において、本発明の透明導電性フィルム301〜312においては良好な画像が得られたが、比較例の透明導電性フィルム313〜319においては画像の歪み・色調のずれが認められた。
【0259】
実施例5
また、本発明の透明導電性フィルム301〜312、比較例の透明導電性フィルム313〜319を用いて、図5に示すような単純マトリックス駆動有機EL素子を以下の方法で作製した。
【0260】
〈有機EL素子の作製方法〉
まず、透明導電性基材(本発明の透明導電性フィルム301〜312、比較例の透明導電性フィルム313〜319)501上に透明導電膜(陽電極)502をパターニングした。その後、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、次いで煮沸エタノール中から引き上げ乾燥した。次いで、透明導電膜表面をUV/O3洗浄した後、真空蒸着装置でN,N′−ジフェニル−m−トリル−4,4′−ジアミン−1,1′−ビフェニル(TPD)を蒸着速度0.2nm/secで55nmの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とした。
【0261】
さらに、Alq3:トリス(8−キノリノラト)アルミニウムを蒸着速度0.2nm/secで50nmの厚さに蒸着して、電子注入輸送・発光層とした。
【0262】
次いで、スパッタ装置でDCスパッタ法にてAl・Sm合金(Sm:10at%)をターゲットとして陰電極を200nmの厚さに製膜した。この時のスパッタガスにはArを用い、ガス圧3.5Pa、ターゲットと基板間距離(Ts)9.0cmとした。また、投入電力は1.2W/cm2とした。
【0263】
最後に、SiO2を200nmの厚さにスパッタして保護層として、有機EL発光素子を得た。この有機EL発光素子は、それぞれ2本ずつの平行ストライプ状陰電極と、8本の平行ストライプ状用電極を互いに直交させ、2×2mm縦横の素子単体(画素)を互いに2mmの間隔で配置し、8×2の16画素の素子としたものである。
【0264】
このようにして得られた有機EL素子を9Vで駆動させたところ、実施例の透明導電性フィルム301〜312では350cd/m2以上の輝度が得られたが、比較例の透明導電性フィルム313〜319では50cd/m2以下であり、有機EL素子としての必要な発光強度が得られなかった。
【0265】
実施例6
さらに、上述した本発明の透明導電性フィルム301〜312、比較例の透明導電性フィルム313〜319を用いて、図6に示すようなタッチパネルを以下の方法で組み立てた。
【0266】
〈タッチパネルの組み立て方法〉
図6における下部電極606にはタッチパネル用ガラスITO(スパッタリング製膜品)を用い、上部電極605には前記の実施例で得られた透明導電性基材(本発明の透明導電性フィルム301〜312、比較例の透明導電性フィルム313〜319)を用いた。そして、透明導電性基材の透明導電膜面を向かい合わせにし、熱硬化タイプドットスペーサを用い、間隔を7μm空けてパネル化してタッチパネルを組み立てた。
【0267】
このようにして組み立てたタッチパネルの下に適当な画像を置き、ななめ45℃から視認して、透過して見える画像が歪まずに見えるか視認性試験を行ったところ、実施例の透明導電性フィルム301〜312では歪みなく画像を視認できたが、比較例の透明導電性フィルム313〜319では歪みが確認された。
【0268】
【発明の効果】
本発明によれば複屈折が小さく波長分散特性が正分散であって、ガラス転移温度が高く、またガラス転移温度を越えても軟化せず高い弾性率を保持できる耐熱性の高い液晶ディスプレイ用、有機ELディスプレイ用、またはタッチパネル用透明フィルムを提供することができた。
【0269】
また、本発明の透明フィルム上には良好な密着性で防湿膜を設けることができ、透明フィルムの透湿度を、透明フィルムの用いられる電子機器等に悪影響を与えない程度にまで下げることができた。
【0270】
また、防湿膜を付与した本発明の透明フィルム上には、透明度が高く比抵抗の低い透明導電膜を、むらなく均一に設けることができた。
【0271】
さらに、本発明の透明フィルム上に設ける防湿膜、透明導電膜を大気圧プラズマ処理により製膜することで、高い品質・生産性で透明導電性フィルムを製造することが可能となった。
【0272】
その結果、良質な液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、タッチパネル等を作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】大気圧もしくはその近傍の圧力下でのプラズマ放電処理装置の一例を示す図である。
【図2】ロール電極の金属等の導電性母材とその上に被覆されている誘電体の構造を示す一例を示す見取り図である。
【図3】印加電極としての角筒型固定電極群の1個を取り出した角筒型固定電極の母材とその上に被覆されている誘電体の構造を示す一例を示す見取り図である。
【図4】液晶表示素子の斜視図である。
【図5】有機EL素子の構成例を示す概念図である。
【図6】タッチパネルの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
30 プラズマ放電処理装置
31 プラズマ放電処理容器
32 放電処理室
35、35a ロール回転電極
35A、36A 母材
35B、36B 誘電体
36 角筒型固定電極群
36a 角筒型電極
40 電圧印加手段
50 ガス充填手段
51 ガス発生装置
60 電極温度調節手段
401 透明導電性基材
402 透明導電膜
403 配向膜
404 液晶
501 透明導電性基材
502 透明導電膜
503 正孔注入輸送層
504 電子注入輸送・発光層
505 陰電極
506 保護層
601 透明導電性基材
602 タッチパネル用ガラス
603、604 透明導電膜
605 上部電極
606 下部電極
607 熱硬化タイプドットスペーサ

Claims (15)

  1. 重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換されたデキストランまたはセルロースエステルから選ばれる多糖類と、下記一般式(1)で表される有機金属化合物、またはその加水分解重縮合物とを重合架橋させた架橋高分子材料が80質量%以上の成分を構成して製膜されたことを特徴とする透明フィルム。
    一般式(1) (V−L)M(OR)m−n
    (式中、Mはケイ素またはチタン原子を表し、mはMの原子価を表す。Vは重合性不飽和二重結合を有する官能基、LはVとMをつなぐ2価の連結基、Rは水素原子またはアルキル基を表し、nは1以上m未満の正の整数を表す。)
  2. 前記セルロースエステルが、下記の式(1)及び(2)を満たすセルロースエステルであることを特徴とする請求項1に記載の透明フィルム。
    式(1) 0.05<Y≦1.5
    式(2) 1.0<X+Y≦2.9
    (ここで、Xはアセチル基による置換度、Yは重合性不飽和二重結合を有する官能基による置換度を表す。)
  3. 前記一般式(1)で表される有機金属化合物において、Vで表される重合性不飽和二重結合を有する官能基が、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることを特徴とする請求項1または2に記載の透明フィルム。
  4. 下記一般式(1)で表される有機金属化合物と、下記一般式(2)で表される有機金属化合物とを加水分解重縮合させた高分子化合物と、前記重合性不飽和二重結合を有する官能基によって置換されたデキストランまたはセルロースエステルから選ばれる多糖類とを重合架橋させた架橋高分子材料が80質量%以上の成分を構成して製膜されたことを特徴とする透明フィルム。
    一般式(1) (V−L) M(OR) m−n
    (式中、Mはケイ素またはチタン原子を表し、mはMの原子価を表す。Vは重合性不飽和二重結合を有する官能基、LはVとMをつなぐ2価の連結基、Rは水素原子またはアルキル基を表し、nは1以上m未満の正の整数を表す。)
    一般式(2) R″ M′(OR′) q−r
    (式中、M′はケイ素またはチタン原子を表し、qはM′の原子価を表す。R′は水素原子またはアルキル基を表わし、R″は水素原子または重合性不飽和二重結合を有さないアルキル基、アリール基を表し、rは0以上q未満の正の整数を表す。)
  5. 一般式(1)及び(2)で表される有機金属化合物の加水分解重縮合物を、それぞれ一般式(3)及び(4)で表した時、一般式(3)及び(4)で表される無機高分子化合物の質量の和が、前記透明フィルムに対して1〜40質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明フィルム。
    一般式(3) (V−L) MO (m−n)/2
    一般式(4) R″ M′O (q−r)/2
  6. 前記一般式(1)または(2)で表される有機金属化合物において、MおよびM′で表される金属原子が、珪素原子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の透明フィルム。
  7. 波長590nmでの面内リタデーション値をR (590)、波長480nmでの面内リタデーション値をR (480)としたとき、その比〔R (480)/R (590)〕が0.8以上、1.0未満であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明フィルム。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の透明フィルムの少なくとも一方の面に、金属酸化物または金属窒化物を含有する防湿膜が設けられ、さらにこの防湿膜上、及び/または防湿膜が設けられた面と反対側に透明導電膜が設けられていることを特徴とする透導電性フィルム。
  9. 前記防湿膜が、主として酸化ケイ素から構成されていることを特徴とする請求項8に記載の透明導電性フィルム。
  10. 前記防湿膜および前記透明導電膜が、大気圧または大気圧近傍の圧力下において、対向する電極間に高周波電圧をかけて放電させることにより、反応性ガスをプラズマ状態とし、前記プラズマ状態の反応性ガスに前記透明フィルムを晒すことによって形成された膜であることを特徴とする請求項8または9に記載の透明導電性フィルム。
  11. 請求項10に記載の透明導電性フィルムを製造する透明導電性フィルムの製造方法であって、高周波電圧が、100KHz〜150MHzの範囲であって、かつ、供給電力が1W/cm 〜50W/cm の範囲で、前記防湿膜および前記透明導電膜を形成することを特徴とする請求項10に記載の透明導電性フィルムの製造方法
  12. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とする液晶ディスプレイ
  13. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とする有機ELディスプレイ
  14. 請求項10のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムを基板として用いることを特徴とするタッチパネル
  15. 請求項のいずれか1項に記載の透明フィルムを、溶剤キャスト法により製造することを特徴とする透明フィルムの製造方法
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