JP4779241B2 - Optical film sheet and display device using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の基板に用いることができる光学用フィルムシートおよびこれを用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示素子用基板としてはガラス基板が従来から使用されてきた。しかしながら、近年携帯用の表示媒体の急速な成長により、軽く、割れないと言った特徴を活かしたプラスチック基板を用いた表示媒体の研究開発がなされている。ところが、プラスチックは酸素や水蒸気等のガス透過性、吸水による寸法変化率があり、基板にプラスチックを用いた場合は透過ガスにより気泡を生ずることで表示不良が発生したり、液晶中に水分が混入することにより液晶の比抵抗が低下して表示不良が発生したり、更に工程中の吸湿による寸法変化により上下基板の透明電極回路の位置ずれによる接続不良が起こるなどの問題があった。この問題を解決するために、プラスチックフィルムシートの両面にＳｉＯｘ、ポリ塩化ビニリデン等の光線透過率が高く水蒸気透過度が低い皮膜をバリア層として形成することが行われている。
【０００３】
しかし、これらの皮膜形成は真空プロセスによって行われることが多く、プラスチックフィルムシートの側面には処理することが困難であり、しかも液晶表示装置の場合には、１枚の大型基板で複数のセルを一括形成した後に切断し、ドライバが接続された状態で側面に皮膜を形成する必要があるため、これはさらに難しく一般に行われていない。この場合、湿度が著しく高い環境においては、特にネマチック液晶を用いた液晶表示装置や円偏光板を用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置のように偏光を利用した表示装置の場合、表示部の四隅や周辺に表示ムラが発生する場合があり問題となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、プラスチックを基板に用いた際の、工程中及び装置完成後に起こる表示装置の表示ムラを防止することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記表示ムラが以下の原因によって起きるものと推定した。即ち、高湿環境下に表面に水蒸気バリア層を有するプラスチック基板が置かれた場合、バリア層を有しない側面から水蒸気が拡散し、側面近傍と面内部で吸水による寸法変化が異なる。側面に近い周囲および四隅では基板が膨潤して伸びようとし、光弾性の高いプラスチック材料では、ことさら位相差が生じ、これにより表示装置が偏光を利用した装置である場合に表示ムラが発生するものと考えられる。これを防止するため、表示装置とした際に外側となる面のバリア層の水蒸気透過度を、基板の中心層となるプラスチックへの水分浸入量の面内分布に著しい差を生じさせず、同時に工程中の寸法変化に問題の無い範囲となるように制御し、かつ表示装置とした際に内側となる面には水蒸気を十分に遮断できるレベルの水蒸気透過度であるバリア層を形成することをことで解決できることを突き止め、その水蒸気透過度の最適な範囲をを鋭意検討した結果、以下の発明に至った。
【０００６】
すなわち本発明は、
（１） プラスチックフィルムシートの一方の面に、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下となる単独層または複合層を有し、かつ、他方の面に水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以上１０ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下となる単独層または複合層を有する光学用フィルムシート。
（２） 前記プラスチックフィルムシートの位相差が２０ｎｍ以下である（１）の光学用フィルムシート。
（３） 前記プラスチックフィルムシートの波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上である（１）または（２）の光学用フィルムシート。
（４） 前記プラスチックフィルムシートの光弾性定数が１０×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎ以上である（１）〜（３）の光学用フィルムシート。
（５） 前記プラスチックフィルムシートが、（１）エステル結合で結合された繰り返し単位を有する高分子、（２）カーボネート結合で結合された繰り返し単位を有する高分子または、（３）又は（４）スルホン結合で結合された繰り返し単位を有する高分子を主成分とする（１）〜（４）の光学用フィルムシート。
（６） 前記プラスチックフィルムシートがポリエーテルスルホンを主成分とする（５）の光学用フィルムシート。
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の光学用フィルムシートには、基板の中心となるプラスチックへの水分の浸入量の面内分布に著しい差が生じないようなレベルであると同時に工程中の寸法変化が問題の無い範囲となるように、表示装置とした際に外側となる面のバリア層の水蒸気透過度を制御し、かつ表示装置とした際に内側となる面には水蒸気を十分に遮断できるレベルの水蒸気透過度であるバリア層を形成することが必要である。基板の中心となるプラスチックへの水分の浸入量の面内分布に著しい差が生じないようなレベルであると同時に工程中の寸法変化が問題の無い範囲となるようなバリア層として、前者には水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以上１０ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下である単独層または複合層を用いることができる。この面のバリア層としては、水蒸気透過度が下限値以下であるとバリア性が高すぎて側面からの水蒸気の浸入とプラスチック中の拡散により吸湿濃度分布が発生してしまい位相差を発生する原因となる。水蒸気透過度が上限値以上であると、表示装置の組立工程中での基板寸法変化幅が大きくなりすぎ、加工不良を発生する。一方、表示装置とした際に内側となる面のバリア層としては水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下である単独層または複合層を用いることができる。この面のバリア層の水蒸気透過度が高いと、液晶中に水蒸気が浸入することにより液晶の比抵抗が低下して表示不良の原因となる。
【０００８】
本発明の光学用フィルムシートに水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以上１０ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であるバリア層を形成する方法としては、ポリ塩化ビニリデン等の有機バリア層をコーティング等により必要な厚さに成膜するか、またはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｎ等の酸化物、窒化物、ハロゲン化物等の無機バリア層を真空蒸着，ＣＶＤ，スパッタリング等で成膜することができる。さらに有機層と無機層を重ねて成膜することもできる。これらの組成および膜厚により水蒸気透過度を制御することができる。
水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下である単独層または複合層の成膜は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｎ等の酸化物、窒化物、ハロゲン化物等の無機バリア層を真空蒸着，ＣＶＤ，スパッタリング等で成膜するか、これらと有機膜を重ねて成膜することで得ることができる。さらに、透明導電材料であるＩＴＯ（酸化インジウム錫）もガス・水蒸気透過度を０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下とすることができるため、透明電極を全面に成膜するＴＦＴ−ＬＣＤの共通電極側基板のような場合には、ＩＴＯ電極で兼用できる場合がある。
【０００９】
本発明の光学用フィルムシートは位相差が２０ｎｍ以下であることが望ましい。位相差フィルムを別として、表示基板等に使用する場合は位相差が２０ｎｍを越えると、吸湿による位相差発生が無くても表示装置の表示ムラとして不良となる場合がある。さらに、本発明の光学用フィルムシートは、光弾性定数が１０×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎ以上のプラスチックフィルムシートを用いた際に特に有効である。光弾性定数が１０×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎ以下のプラスチックフィルムシートでは応力による位相差の発生が少ないため両面のバリア層ともに水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であっても表示装置に表示ムラを発生する問題は起こりにくいが、光弾性定数が低いプラスチックは一般に脂肪族系高分子等の耐熱性が低いものが多く、表示装置用基板としては使用が限られるものが多い。本発明の光学用フィルムシートに用いるプラスチックとしては特に限定はしないが、好ましいものを挙げると、（１）ポリエステルやポリアリレート等エステル結合で結合された繰り返し単位を有する高分子、（２）ポリカーボネート等カーボネート結合で結合された繰り返し単位を有する高分子または（３）ポリスルホン等スルホン結合で結合された繰り返し単位を有する高分子を主成分とするプラスチックである。これらを１種類で用いても２種類以上を混合して用いてもよい。また、滑剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、顔料、染料、無機質充填剤などを適宜ブレンドしても良い。表示装置の製造工程では１５０℃程度に加熱される工程が存在するので、耐熱性に優れるプラスチックが好ましく、芳香族基を有する芳香族ポリエステル、芳香族ポリアリレート、芳香族ポリカーボネート、芳香族ポリスルホン系の高分子を主成分とするものが好ましい。特に、耐熱性と以下に記す透明性のバランスからポリエーテルスルホンが好ましい。
【００１０】
本発明の光学用フィルムシートは波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上である方が好ましい。光線透過率が低いと、表示装置とした際に表示が暗くて見にくいことや、或いは明るくするために電力消費が大きくなる。この不具合は光線透過率の低下と共に徐々に問題となるものであるが、実用的には半透過型の表示基板を除けば、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上である方が望ましい。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例に基づき、詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
溶液キャスト法で製造した幅１ｍ厚さ１８０μｍ、位相差１ｎｍ±１ｎｍのポリカーボネートフィルムの両面に、コーター部、乾燥炉、高圧水銀灯による紫外線照射装置を有する連続式塗工機を用い、紫外線硬化性樹脂組成物としてエポキシアクリレート樹脂２５重量部、ウレタンアクリレート樹脂１０重量部、光重合開始剤として、イルガキュアー９０７(チバスぺシャリティケミカルズ製)１重量部、シランカップリング剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン0．2重量部、酢酸ブチル６５重量部の混合液（以下、紫外線硬化性樹脂組成物Ａと称す。）を塗布し、１２０℃で乾燥後に紫外線を３５０ｍＪ／ｃｍ2照射し膜厚２μｍのコート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの４０℃９０％ＲＨにおける水蒸気透過度をカップ法にて測定したところ、 ４０ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。尚、用いたポリカーボネートの光弾性定数は９６×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎであった。
【００１２】
続いて、このフィルムの一方の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．０４Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．０４Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを前記と同様の方法により塗工し、コート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの水蒸気透過度をヤナコ分析工業株式会社製ガスクロマトグラフィー式ガス・水蒸気透過率測定機ＧＴＲ−３０（以下、水蒸気透過率測定機と称す。）を用いて測定したところ、０.００２ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００１３】
次に、前記の酸化珪素膜を成膜した面と逆の面に、前記の連続式塗工機を用い、ポリ塩化ビニリデン１０重量部、塩化メチレン９０重量部の溶液を塗布・乾燥して膜厚４μｍのコート層とし、さらに再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを前記と同様に塗工してコート層を設け、光学用フィルムを得た。尚、ポリ塩化ビニリデンとコート層による水蒸気透過度を測定するために、前記酸化珪素膜とその上層のコート層が無いサンプルを作成し、水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、６ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、この光学用フィルムの波長５５０ｎｍにおける光線透過率を分光光度計により測定したところ、９２％であった。
【００１４】
この光学用フィルムを３６０mm×４６０ｍｍのシートに切断し、表示素子用基板とした。カラーフィルター層形成及び表示用透明電極形成のフォトリソグラフィー工程でフォトレジストの加熱乾燥及び水溶液による現像・エッチングの繰り返しに対する寸法変化を評価するため、次のような試験を行った。まず、基板を１２０℃で１時間乾燥させた後、乾燥容器中で基板の温度２３℃となるまで放置し精密寸法測定装置で外寸の測定を行い、その後２３℃の純水に５分間浸漬した後に再度外寸の測定を行う。この操作を再度繰り返し、最初の測定値に対する振れ幅の割合を求めた。このようにして求めた寸法変化は０．００３％であった。
【００１５】
次に、高温高湿条件下での位相差発生の評価を行った。まず、基板を、小型表示装置を想定して４０ｍｍ×６０ｍｍの外寸に切断し、四隅から縦・横ともに３ｍｍ内側の部分の位相差をベレックコンペンセイターを装着した偏光顕微鏡で測定した。位相差は１〜２nmであった。この基板を、６０℃９０％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に投入し、２４時間ごとに２４０時間まで、その後１００時間ごとに１０４０時間まで前記と同じ位置の位相差の測定を行ったところ、位相差の最大値は４ｎｍであった。
【００１６】
＜実施例２＞
溶融押出法で製造した幅１ｍ厚さ２００μｍ、位相差４ｎｍ±２ｎｍのポリエーテルスルホンのフィルムの両面に、実施例１と同様にして膜厚２μｍのコート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの４０℃９０％ＲＨにおける水蒸気透過度をカップ法にて測定したところ、 ５０ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、用いたポリエーテルスルホンの光弾性定数は１００×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎであった。
続いて、このフィルムの一方の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．０８Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．０８Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工し、コート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの水蒸気透過度を水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．０６ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００１７】
次に、前記の酸化珪素膜を成膜した面と逆の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．１５Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．１５Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工し、コート層を設け、光学用フィルムを得た。尚、２度目に成膜した酸化珪素膜とコート層による水蒸気透過度を測定するために、１度目の酸化珪素膜とその上層のコート層が無いサンプルを作成し、水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．８ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、この光学用フィルムの波長５５０ｎｍにおける光線透過率を分光光度計により測定したところ、８９％であった。
【００１８】
得られた光学用フィルムについて実施例１と同様にして寸法変化を求めたところ、０．００４％であった。また、実施例１と同様にして高温高湿条件下での位相差発生の評価を行ったところ、位相差の最大値は８ｎｍであった。
【００１９】
＜実施例３＞
溶液キャスト法で製造した幅１ｍ厚さ１８０μｍ、位相差１ｎｍ±１ｎｍのフルオレン構造を有する非晶性芳香族ポリエステルのフィルムの両面に実施例１と同様にして膜厚２μｍのコート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの４０℃９０％ＲＨにおける水蒸気透過度をカップ法にて測定したところ、 ４６ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、用いたフルオレン構造を有する非晶性芳香族ポリエステルの光弾性定数は６８×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎであった。
続いて、このフィルムの一方の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ４０ｎｍの窒化酸化珪素膜を成膜した。窒化酸化珪素膜は、原料ターゲットに窒化珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．０８Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．０８Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。得られた膜の窒素と酸素の元素比は２対８であった。この窒化酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工し、コート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの水蒸気透過度を水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．０３ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００２０】
次に、前記の窒化酸化珪素膜を成膜した面と逆の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．１５Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．１５Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工し、コート層を設け、光学用フィルムを得た。尚、２度目に成膜した酸化珪素膜とコート層による水蒸気透過度を測定するために、１度目の酸化珪素膜とその上層のコート層が無いサンプルを作成し、水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．８ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、この光学用フィルムの波長５５０ｎｍにおける光線透過率を分光光度計により測定したところ、９１％であった。
【００２１】
得られた光学用フィルムについて実施例１と同様にして寸法変化を求めたところ、０．００３％であった。また、実施例１と同様にして高温高湿条件下での位相差発生の評価を行ったところ、位相差の最大値は４ｎｍであった。
【００２２】
＜実施例４＞
紫外線硬化性樹脂組成物として、ウレタンアクリレート樹脂２０重量部、イソシアヌル酸トリアクリレート７０重量部、光重合開始剤として、イルガキュアー９０７(チバスぺシャリティケミカルズ製)１重量部、メチルセロソルブアセテート５重量部の混合液を、表面に離型剤を均一に塗布した研磨ガラス上に流延し、９０℃のオーブン中で３０分乾燥した後、高圧水銀灯により紫外線を基板上下から各２００ｍＪ／ｃｍ2照射して紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させた。硬化物を基板から剥離した後、更に上下から各４００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、次いで研磨ガラス間に挟持した状態で１５０℃のオーブン中で２時間処理して厚さ０．４ｍｍ、外形３００ｍｍ×３００ｍｍのプラスチックシートを得た。このシートの４０℃９０％ＲＨにおける水蒸気透過度をカップ法にて測定したところ、 ２０ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、このプラスチックシートの位相差は０〜１ｎｍであり、光弾性定数は４×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎであった。
【００２３】
続いて、このシートの一方の面に、枚葉式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．０４Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．０４Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａをスピンコーティングし、８０℃のホットプレート上で２分間、さらに１２０℃のホットプレートで２分間乾燥した後、高圧水銀灯により紫外線を４００ｍＪ／ｃｍ2して硬化し、コート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの水蒸気透過度を水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０.００２ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００２４】
次に、前記の酸化珪素膜を成膜した面と逆の面に、式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．１５Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．１５Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを前記と同様の方法により塗工し、コート層を設け、光学用フィルムを得た。尚、２度目に成膜した酸化珪素膜とコート層による水蒸気透過度を測定するために、１度目の酸化珪素膜とその上層のコート層が無いサンプルを作成し、水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．８ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、この光学用フィルムの波長５５０ｎｍにおける光線透過率を分光光度計により測定したところ、８８％であった。
【００２５】
得られた光学用フィルムについて実施例１と同様にして寸法変化を求めたところ、０．００３％であった。また、実施例１と同様にして高温高湿条件下での位相差発生の評価を行ったところ、位相差の最大値は１ｎｍであった。
【００２６】
＜実施例５＞
実施例２で得た光学用フィルムを基板として用いて、液晶表示装置を作製した。
第１の工程として、カラーフィルター層を形成した。カラーフォルター層は、樹脂ブラックマトリクス材，Ｒ，Ｇ，Ｂの３種の顔料分散カラーレジストを用い、フォトリソグラフィーにより水蒸気透過度０．０６ｇ／ｍ2／ｄａｙのバリア層成膜面側に形成を行った。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーレジストの寸法は７０μｍ×２００μｍで、その間には幅１０μｍでブラックマトリクスを形成した。ブラックマトリクスの外寸は４０ｍｍ×６０ｍｍで、カラーフィルター形成範囲は３０ｍｍ×５０ｍｍとした。更に、カラーフィルターオーバーコート材をスピンコーターにより塗布し、１７０℃のオーブン中で１時間硬化した。
【００２７】
第２の工程として、透明電極を形成した。カラーフィルターを形成した基板には、カラーフィルター形成面上に、組み合わせて用いるカラーフィルターを形成していない基板は
水蒸気透過度０．０６ｇ／ｍ2／ｄａｙのバリア層成膜面側に、枚葉式スパッタ装置で酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を厚さ１００ｎｍに成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングによりストライプ状にパターニングして透明電極とした。
【００２８】
パターニングした透明電極上に配向剤を印刷・成膜し、２４０度ツイストの配向となるようラビングを行った後、洗浄して乾燥した。次に、カラーフィルターを形成していない基板にシール材をスクリーン印刷し、プリベークを行った。その間に、カラーフィルターを形成した基板側にはスペーサーを散布した。尚、スペーサーは接着性のコーティングがなされるものを用いた。続いて両基板のはり合わせを行い、シール材を完全硬化してセルとした。セルに、液晶としてメルク社製ＺＬＩ２２９３にカイラル剤を添加した組成物を注入し、封口材を用いて封口し、液晶セルを得た。さらに液晶セルに位相差フィルムと偏光フィルムを貼り液晶表示装置とした。
【００２９】
作製した液晶表示装置に駆動波形発生装置を接続し表示を行った。全面点灯時も非点灯時も表示ムラは見られず良好であった。また、液晶表示装置を６０℃９０％ＲＨの恒温恒湿槽に入れ、処理により表示に変化を生じないかを処理時間１０００時間まで試験したところ、表示ムラは発生しなかった。
【００３０】
＜比較例１＞
溶融押出法で製造した幅１ｍ厚さ２００μｍ、位相差４ｎｍ±２ｎｍのポリエーテルスルホンのフィルムの両面に、実施例１と同様にして膜厚２μｍのコート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの４０℃９０％ＲＨにおける水蒸気透過度をカップ法にて測定したところ、 ５０ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、用いたポリエーテルスルホンの光弾性定数は１００×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎであった。
続いて、このフィルムの一方の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．０８Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．０８Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工し、コート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの水蒸気透過度を水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．０６ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００３１】
次に、前記の酸化珪素膜を成膜した面と逆の面に、連続式真空蒸着装置を用いて厚さ２０ｎｍの酸化珪素膜を成膜して、光学用フィルムを得た。尚、２度目に成膜した酸化珪素膜による水蒸気透過度を測定するために、１度目の酸化珪素膜とその上層のコート層が無いサンプルを作成し、水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、１５ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、この光学用フィルムの波長５５０ｎｍにおける光線透過率を分光光度計により測定したところ、８９％であった。
【００３２】
得られた光学用フィルムについて実施例１と同様にして寸法変化を求めたところ、０．０１％であった。また、実施例１と同様にして高温高湿条件下での位相差発生の評価を行ったところ、位相差の最大値は７ｎｍであった。
【００３３】
この光学用フィルムを基板として用いて、液晶表示装置の作製を試みた。実施例５と同様にしてカラーフィルター層の形成を行ったところ、フォトリソグラフィーの繰り返し時に位置ズレが生じ、ブラックマトリクスとＲ，Ｇ，Ｂのカラーレジストの間に隙間ができる、２色のカラーレジストが一部重なるといった不良が発生した。
【００３４】
＜比較例２＞
溶融押出法で製造した幅１ｍ厚さ３００μｍ、位相差６ｎｍ±２ｎｍのポリエーテルスルホンのフィルムの両面に、実施例１と同様にして膜厚２μｍのコート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの４０℃９０％ＲＨにおける水蒸気透過度をカップ法にて測定したところ、 ５０ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、用いたポリエーテルスルホンの光弾性定数は１００×１０-13ｃｍ2／ｄｙｎであった。
続いて、このフィルムの一方の面に、連続式スパッタ装置を用いて厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。酸化珪素膜は、原料ターゲットに珪素を用い、スパッタ装置内を１０-3Ｐａ以下まで減圧した上で放電ガスとしてアルゴンを分圧で０．０４Ｐａ導入、反応ガスとして酸素を分圧で０．０４Ｐａ導入して反応性スパッタリングを行い成膜した。この酸化珪素層の上に、再度紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工し、コート層を設けた。この工程でサンプリングしたフィルムの水蒸気透過度を水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０.００２ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００３５】
次に、前記の酸化珪素膜を成膜した面と逆の面にも、前記と同様にして厚さ５０ｎｍの酸化珪素膜を成膜しその上層に紫外線硬化性樹脂組成物Ａを実施例１と同様の方法により塗工してコート層を設けた。２度目に成膜した酸化珪素膜による水蒸気透過度を測定するために、１度目の酸化珪素膜とその上層のコート層が無いサンプルを作成し、水蒸気透過率測定機を用いて測定したところ、０．００２ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。また、この光学用フィルムの波長５５０ｎｍにおける光線透過率を分光光度計により測定したところ、８９％であった。
【００３６】
得られた光学用フィルムについて実施例１と同様にして寸法変化を求めたところ、０．００２％であった。また、実施例１と同様にして高温高湿条件下での位相差発生の評価を行ったところ、位相差の最大値は４１ｎｍであった。
【００３７】
この光学用フィルムを基板として用いて、実施例５と同様にして液晶表示装置を作製した。作製した液晶表示装置に駆動波形発生装置を接続し表示を行った。全面点灯時も非点灯時も表示ムラは見られず良好であった。この液晶表示装置を６０℃９０％ＲＨの恒温恒湿槽に入れ、処理により表示に変化を生じないかを試験したところ、５０時間程度より表示部四隅から表示ムラが発生した。
【００３８】
実施例１〜４では、寸法変化も小さく、高温高湿処理による位相差発生も小さな表示装置用基板として好適な光学用フィルムシートがえられており、この中では最も位相差発生が大きな実施例２の光学用フィルムを用いて表示装置を作製した場合でも、良好な表示を行うことができた（実施例５）。
【００３９】
一方、比較例１では、一方の面に、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下でとなる単独層または複合層を有するものの、他方の面に水蒸気透過度が１５ｇ／ｍ2／ｄａｙと大きかったため、カラーフィルターの形成がうまくできなかった。また、実施例２では、両面ともに水蒸気透過度が０．００２ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下と小さかったために、高温高湿処理による位相差の発生が大きく、表示装置とした際には高温高湿条件下で表示ムラが発生してしまった。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学用フィルムシート及びこれを用いた表示装置は、基板の装置内側面と外側面にそれぞれ異なった最適な水蒸気透過度を持たせることにより、良好な寸法安定性を維持しつつ、従来プラスチック基板で発生していた表示部四隅の表示ムラを無くす事ができ、表示性能を著しく向上させることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical film sheet that can be used for a substrate such as a liquid crystal display device and a display device using the same.
[0002]
[Prior art]
As a substrate for a display element, a glass substrate has been conventionally used. However, due to the rapid growth of portable display media in recent years, research and development have been conducted on display media using plastic substrates that take advantage of the characteristics of being light and not cracking. However, plastics have gas permeability such as oxygen and water vapor, and the rate of dimensional change due to water absorption. When plastic is used for the substrate, bubbles are generated by the permeated gas, resulting in display defects and moisture in the liquid crystal. As a result, the specific resistance of the liquid crystal is lowered to cause a display failure, and further, a connection failure due to a displacement of the transparent electrode circuit on the upper and lower substrates occurs due to a dimensional change due to moisture absorption during the process. In order to solve this problem, a film having a high light transmittance, such as SiOx, polyvinylidene chloride, and the like, having a low water vapor transmission rate is formed on both surfaces of a plastic film sheet as a barrier layer.
[0003]
However, these film formations are often performed by a vacuum process, which is difficult to process on the side of a plastic film sheet. In the case of a liquid crystal display device, a plurality of cells are formed on one large substrate. This is more difficult and generally not done because it is necessary to form a film on the side with the driver connected to the side after cutting together. In this case, in an environment with extremely high humidity, especially in the case of a display device using polarized light such as a liquid crystal display device using nematic liquid crystal or an organic electroluminescence display device using a circularly polarizing plate, Display unevenness may occur, which is a problem.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to prevent display unevenness of a display device that occurs during a process and after completion of the device when plastic is used for a substrate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors estimated that the display unevenness is caused by the following causes. That is, when a plastic substrate having a water vapor barrier layer on the surface is placed in a high humidity environment, water vapor diffuses from the side surface without the barrier layer, and the dimensional change due to water absorption differs between the vicinity of the side surface and the inside of the surface. A substrate that swells and stretches near the sides and at the four corners, and a plastic material with high photoelasticity causes a phase difference, which causes display unevenness when the display device uses polarized light. it is conceivable that. In order to prevent this, the water vapor permeability of the barrier layer on the outer surface of the display device does not cause a significant difference in the in-plane distribution of the amount of moisture intrusion into the plastic that is the central layer of the substrate, and at the same time It is controlled so that there is no problem in dimensional change during the process, and a barrier layer having a water vapor permeability level that can sufficiently block water vapor is formed on the inner surface when the display device is formed. As a result of ascertaining what can be solved by this, and intensively studying the optimum range of the water vapor permeability, the following inventions have been achieved.
[0006]
That is, the present invention
(1) A single layer or a composite layer having a water vapor transmission rate of 0.1 g / m 2 / day or less is provided on one surface of the plastic film sheet, and a water vapor transmission rate of 0.1 g / m on the other surface. An optical film sheet having a single layer or a composite layer of m 2 / day or more and 10 g / m 2 / day or less.
(2) The optical film sheet according to (1), wherein the retardation of the plastic film sheet is 20 nm or less.
(3) The optical film sheet of (1) or (2), wherein the plastic film sheet has a light transmittance of 80% or more at a wavelength of 550 nm.
(4) The optical film sheet of (1) to (3), wherein the plastic film sheet has a photoelastic constant of 10 × 10 −13 cm 2 / dyn or more.
(5) The plastic film sheet is (1) a polymer having a repeating unit bonded by an ester bond, (2) a polymer having a repeating unit bonded by a carbonate bond, or (3) or (4) a sulfone. (1) to (4) optical film sheet comprising, as a main component, a polymer having repeating units bonded by bonding.
(6) The optical film sheet according to (5), wherein the plastic film sheet contains polyethersulfone as a main component.
It is.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical film sheet of the present invention has a level that does not cause a significant difference in the in-plane distribution of the amount of moisture permeating into the plastic that is the center of the substrate, and at the same time, there is no problem with dimensional change during the process. Thus, when the display device is used, the water vapor permeability of the barrier layer on the outer surface is controlled, and when the display device is used, the inner surface has a water vapor permeability level that can sufficiently block water vapor. It is necessary to form a barrier layer. As a barrier layer that does not cause a significant difference in the in-plane distribution of the amount of moisture permeating into the plastic that is the center of the substrate, and at the same time has a problem-free range of dimensional changes during the process, A single layer or a composite layer having a water vapor permeability of 0.1 g / m 2 / day to 10 g / m 2 / day can be used. As the barrier layer on this surface, if the water vapor permeability is lower than the lower limit, the barrier property is too high, and moisture absorption concentration distribution occurs due to the infiltration of water vapor from the side surface and diffusion in the plastic. It becomes. If the water vapor transmission rate is equal to or higher than the upper limit value, the substrate dimension change width during the assembly process of the display device becomes too large, resulting in processing defects. On the other hand, a single layer or a composite layer having a water vapor permeability of 0.1 g / m 2 / day or less can be used as a barrier layer on the inner surface when a display device is formed. If the water vapor permeability of the barrier layer on this surface is high, the water vapor permeates into the liquid crystal, which reduces the specific resistance of the liquid crystal and causes display defects.
[0008]
As a method for water vapor transmission rate in an optical film sheet of the present invention to form the barrier layer is less than 0.1g / m 2 / day or more 10g / m 2 / day, the coating such as an organic barrier layer such as polyvinylidene chloride Or an inorganic barrier layer such as Si, Ti, Zr, Al, Ta, Nb, Sn, etc., such as oxide, nitride, halide, etc. by vacuum deposition, CVD, sputtering, etc. Can be membrane. Further, an organic layer and an inorganic layer can be stacked to form a film. The water vapor transmission rate can be controlled by these compositions and film thicknesses.
The film formation of a single layer or a composite layer having a water vapor permeability of 0.1 g / m 2 / day or less can be performed using oxides such as Si, Ti, Zr, Al, Ta, Nb, Sn, nitrides, halides, etc. The inorganic barrier layer can be obtained by forming a film by vacuum deposition, CVD, sputtering, or the like, or by stacking these with an organic film. Furthermore, since ITO (indium tin oxide), which is a transparent conductive material, can also have a gas / water vapor permeability of 0.1 g / m 2 / day or less, it is a common electrode for TFT-LCD that forms a transparent electrode on the entire surface. In the case of a side substrate, the ITO electrode may be used in some cases.
[0009]
The optical film sheet of the present invention desirably has a retardation of 20 nm or less. Aside from the retardation film, when used for a display substrate or the like, if the retardation exceeds 20 nm, display unevenness of the display device may be defective even if no retardation is generated due to moisture absorption. Furthermore, the optical film sheet of the present invention is particularly effective when a plastic film sheet having a photoelastic constant of 10 × 10 −13 cm 2 / dyn or more is used. In a plastic film sheet having a photoelastic constant of 10 × 10 −13 cm 2 / dyn or less, the occurrence of a phase difference due to stress is small, so that the water vapor permeability is 0.1 g / m 2 / day or less for both barrier layers. Although the problem of causing display unevenness in a display device is unlikely to occur, plastics with low photoelastic constants generally have low heat resistance such as aliphatic polymers, and many of them are limited in use as display device substrates. . Although it does not specifically limit as a plastic used for the optical film sheet of this invention, When a preferable thing is mentioned, (1) The polymer which has a repeating unit couple | bonded by ester bonds, such as polyester and polyarylate, (2) Polycarbonate etc. It is a plastic mainly composed of a polymer having a repeating unit bonded by a carbonate bond or (3) a polymer having a repeating unit bonded by a sulfone bond such as polysulfone. These may be used alone or in combination of two or more. Further, a lubricant, a heat stabilizer, a weather stabilizer, a pigment, a dye, an inorganic filler, and the like may be appropriately blended. Since there is a process of heating to about 150 ° C. in the manufacturing process of the display device, a plastic excellent in heat resistance is preferable, and aromatic polyester having an aromatic group, aromatic polyarylate, aromatic polycarbonate, aromatic polysulfone series are preferable. Those mainly composed of a polymer are preferred. In particular, polyethersulfone is preferable from the balance of heat resistance and transparency described below.
[0010]
The optical film sheet of the present invention preferably has a light transmittance of 80% or more at a wavelength of 550 nm. If the light transmittance is low, the display becomes dark and difficult to see when the display device is used, or the power consumption increases to make it brighter. This problem gradually becomes a problem as the light transmittance decreases. However, practically, it is desirable that the light transmittance at a wavelength of 550 nm is 80% or more except for a semi-transmissive display substrate.
[0011]
【Example】
Hereinafter, although it demonstrates in detail based on an Example, this invention is not limited to a present Example.
<Example 1>
UV curable resin using a continuous coating machine with a coater part, a drying furnace, and a UV irradiation device using a high-pressure mercury lamp on both sides of a polycarbonate film with a width of 1m, a thickness of 180μm, and a retardation of 1nm ± 1nm manufactured by the solution casting method 25 parts by weight of epoxy acrylate resin as composition, 10 parts by weight of urethane acrylate resin, 1 part by weight of Irgacure 907 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) as photopolymerization initiator, and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane as silane coupling agent A coating solution of 0.2 parts by weight and 65 parts by weight of butyl acetate (hereinafter referred to as UV curable resin composition A) was applied, dried at 120 ° C., and then irradiated with UV rays at 350 mJ / cm 2 to form a coating having a thickness of 2 μm. A layer was provided. It was 40 g / m < 2 > / day when the water vapor transmission rate in 40 degreeC90% RH of the film sampled at this process was measured by the cup method. The polycarbonate used had a photoelastic constant of 96 × 10 −13 cm 2 / dyn.
[0012]
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on one surface of the film using a continuous sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.04 Pa, and oxygen is used as a reaction gas at a partial pressure of 0.04 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was again coated by the same method as described above to provide a coat layer. When the water vapor permeability of the film sampled in this step was measured using a gas chromatography gas / water vapor permeability measuring machine GTR-30 (hereinafter referred to as a water vapor permeability measuring machine) manufactured by Yanaco Analytical Industries, Ltd., It was 0.002 g / m 2 / day.
[0013]
Next, on the surface opposite to the surface on which the silicon oxide film is formed, a solution of 10 parts by weight of polyvinylidene chloride and 90 parts by weight of methylene chloride is applied and dried using the continuous coating machine. A coating layer having a thickness of 4 μm was formed, and the UV curable resin composition A was applied again in the same manner as described above to provide a coating layer to obtain an optical film. In addition, in order to measure the water vapor transmission rate by polyvinylidene chloride and the coating layer, a sample without the silicon oxide film and the upper coating layer was prepared and measured using a water vapor transmission rate measuring machine. 2 / day. Further, the light transmittance of this optical film at a wavelength of 550 nm was measured with a spectrophotometer and found to be 92%.
[0014]
This optical film was cut into a sheet of 360 mm × 460 mm to obtain a display element substrate. In order to evaluate the dimensional change with respect to repeated heating and drying of a photoresist and development / etching with an aqueous solution in a photolithography process for forming a color filter layer and a transparent electrode for display, the following test was performed. First, after drying the substrate at 120 ° C. for 1 hour, the substrate is left to stand in a drying container until the temperature of the substrate reaches 23 ° C., and the external dimensions are measured with a precision dimension measuring device, and then immersed in pure water at 23 ° C. for 5 minutes. After that, measure the outer dimensions again. This operation was repeated again, and the ratio of the amplitude to the first measured value was obtained. The dimensional change thus obtained was 0.003%.
[0015]
Next, the occurrence of phase difference under high temperature and high humidity conditions was evaluated. First, the substrate was cut into an external size of 40 mm × 60 mm assuming a small display device, and the phase difference of the inner part 3 mm from the four corners in the vertical and horizontal directions was measured with a polarizing microscope equipped with a Berek compensator. The phase difference was 1-2 nm. When this substrate was put into a constant temperature and humidity chamber set at 60 ° C. and 90% RH, and the phase difference at the same position was measured up to 240 hours every 24 hours and then every 10 hours up to 1040 hours, The maximum value of the phase difference was 4 nm.
[0016]
<Example 2>
In the same manner as in Example 1, a coating layer having a thickness of 2 μm was provided on both sides of a polyethersulfone film having a width of 1 m and a thickness of 200 μm and a retardation of 4 nm ± 2 nm produced by the melt extrusion method. It was 50 g / m < 2 > / day when the water vapor transmission rate in 40 degreeC90% RH of the film sampled at this process was measured by the cup method. The polyethersulfone used had a photoelastic constant of 100 × 10 −13 cm 2 / dyn.
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on one surface of the film using a continuous sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.08 Pa, and oxygen is used as a reactive gas at a partial pressure of 0.08 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was again applied in the same manner as in Example 1 to provide a coating layer. It was 0.06 g / m < 2 > / day when the water vapor permeability of the film sampled at this process was measured using the water vapor permeability measuring machine.
[0017]
Next, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on the surface opposite to the surface on which the silicon oxide film was formed, using a continuous sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.15 Pa, and oxygen is used as a reactive gas at a partial pressure of 0.15 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was applied again by the same method as in Example 1, and a coating layer was provided to obtain an optical film. In addition, in order to measure the water vapor transmission rate by the silicon oxide film and the coating layer formed the second time, a sample without the first silicon oxide film and the upper coating layer was prepared, and a water vapor transmission rate measuring machine was used. The measured value was 0.8 g / m 2 / day. Further, the light transmittance of this optical film at a wavelength of 550 nm was measured with a spectrophotometer and found to be 89%.
[0018]
When the dimensional change was calculated | required like Example 1 about the obtained optical film, it was 0.004%. Further, when the occurrence of retardation was evaluated under the high temperature and high humidity conditions in the same manner as in Example 1, the maximum value of the retardation was 8 nm.
[0019]
<Example 3>
In the same manner as in Example 1, a coating layer having a thickness of 2 μm was provided on both surfaces of an amorphous aromatic polyester film having a fluorene structure having a width of 1 m, a thickness of 180 μm, and a retardation of 1 nm ± 1 nm produced by the solution casting method. It was 46 g / m < 2 > / day when the water vapor transmission rate in 40 degreeC90% RH of the film sampled at this process was measured by the cup method. The photoelastic constant of the amorphous aromatic polyester having a fluorene structure used was 68 × 10 −13 cm 2 / dyn.
Subsequently, a silicon nitride oxide film having a thickness of 40 nm was formed on one surface of the film using a continuous sputtering apparatus. The silicon nitride oxide film uses silicon nitride as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.08 Pa, and oxygen is used as a reaction gas at a partial pressure of 0. .08 Pa was introduced to form a film by reactive sputtering. The elemental ratio of nitrogen and oxygen in the obtained film was 2 to 8. On this silicon oxynitride layer, the ultraviolet curable resin composition A was applied again by the same method as in Example 1 to provide a coating layer. It was 0.03 g / m < 2 > / day when the water vapor permeability of the film sampled at this process was measured using the water vapor permeability measuring machine.
[0020]
Next, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on the surface opposite to the surface on which the silicon nitride oxide film was formed, using a continuous sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.15 Pa, and oxygen is used as a reactive gas at a partial pressure of 0.15 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was applied again by the same method as in Example 1, and a coating layer was provided to obtain an optical film. In addition, in order to measure the water vapor transmission rate by the silicon oxide film and the coating layer formed the second time, a sample without the first silicon oxide film and the upper coating layer was prepared, and a water vapor transmission rate measuring machine was used. The measured value was 0.8 g / m 2 / day. Further, the light transmittance of this optical film at a wavelength of 550 nm was measured with a spectrophotometer and found to be 91%.
[0021]
When the dimensional change was calculated | required like Example 1 about the obtained optical film, it was 0.003%. Further, when the occurrence of retardation under high temperature and high humidity conditions was evaluated in the same manner as in Example 1, the maximum value of retardation was 4 nm.
[0022]
<Example 4>
As UV curable resin composition, 20 parts by weight of urethane acrylate resin, 70 parts by weight of isocyanuric acid triacrylate, 1 part by weight of Irgacure 907 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals), 5 parts by weight of methyl cellosolve acetate The mixture was cast on a polished glass with a release agent uniformly applied to the surface, dried in an oven at 90 ° C. for 30 minutes, and then irradiated with ultraviolet rays of 200 mJ / cm 2 from above and below the substrate with a high-pressure mercury lamp. The UV curable resin composition was cured. After the cured product is peeled from the substrate, it is further irradiated with ultraviolet rays of 400 mJ / cm 2 from the top and bottom, and then processed in an oven at 150 ° C. for 2 hours while being sandwiched between polished glasses, and has a thickness of 0.4 mm. A 300 mm × 300 mm plastic sheet was obtained. It was 20 g / m < 2 > / day when the water-vapor-permeability in 40 degreeC90% RH of this sheet | seat was measured by the cup method. The retardation of this plastic sheet was 0 to 1 nm, and the photoelastic constant was 4 × 10 −13 cm 2 / dyn.
[0023]
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on one surface of the sheet using a single wafer sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.04 Pa, and oxygen is used as a reaction gas at a partial pressure of 0.04 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the UV curable resin composition A is spin-coated again, dried on an 80 ° C. hot plate for 2 minutes and further on a 120 ° C. hot plate for 2 minutes, and then irradiated with ultraviolet light at 400 mJ using a high-pressure mercury lamp. / Cm 2 to cure and provide a coat layer. It was 0.002 g / m < 2 > / day when the water vapor permeability of the film sampled at this process was measured using the water vapor permeability measuring machine.
[0024]
Next, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on the surface opposite to the surface on which the silicon oxide film was formed, using a type sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.15 Pa, and oxygen is used as a reactive gas at a partial pressure of 0.15 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was applied again by the same method as described above, and a coating layer was provided to obtain an optical film. In addition, in order to measure the water vapor transmission rate by the silicon oxide film and the coating layer formed the second time, a sample without the first silicon oxide film and the upper coating layer was prepared, and a water vapor transmission rate measuring machine was used. The measured value was 0.8 g / m 2 / day. Moreover, it was 88% when the light transmittance in wavelength 550nm of this optical film was measured with the spectrophotometer.
[0025]
When the dimensional change was calculated | required like Example 1 about the obtained optical film, it was 0.003%. Moreover, when the evaluation of the phase difference generation under the high temperature and high humidity condition was performed in the same manner as in Example 1, the maximum value of the phase difference was 1 nm.
[0026]
<Example 5>
A liquid crystal display device was produced using the optical film obtained in Example 2 as a substrate.
As a first step, a color filter layer was formed. The color filter layer uses a resin black matrix material, three types of pigment-dispersed color resists of R, G, and B, and is formed on the side of the barrier layer where the water vapor transmission rate is 0.06 g / m 2 / day by photolithography. went. The dimensions of the color resists of R, G and B were 70 μm × 200 μm, and a black matrix was formed with a width of 10 μm between them. The outer dimensions of the black matrix were 40 mm × 60 mm, and the color filter formation range was 30 mm × 50 mm. Further, a color filter overcoat material was applied by a spin coater and cured in an oven at 170 ° C. for 1 hour.
[0027]
As a second step, a transparent electrode was formed. On the substrate on which the color filter is formed, the substrate on which the color filter to be used in combination is not formed on the surface on which the barrier layer is formed on the surface of the barrier layer having a water vapor transmission rate of 0.06 g / m 2 / day. A film of indium tin oxide (ITO) with a thickness of 100 nm was formed by a sputtering system, and patterned into a stripe shape by photolithography and etching to obtain a transparent electrode.
[0028]
An orientation agent was printed and formed on the patterned transparent electrode, and rubbed so as to obtain a twist orientation of 240 degrees, followed by washing and drying. Next, a sealing material was screen printed on a substrate on which no color filter was formed, and prebaked. Meanwhile, spacers were dispersed on the side of the substrate on which the color filter was formed. The spacer used was an adhesive coating. Subsequently, the two substrates were bonded together, and the sealing material was completely cured to obtain a cell. A composition in which a chiral agent was added to ZLI2293 manufactured by Merck as a liquid crystal was injected into the cell, and the composition was sealed using a sealing material to obtain a liquid crystal cell. Further, a retardation film and a polarizing film were attached to the liquid crystal cell to obtain a liquid crystal display device.
[0029]
A drive waveform generator was connected to the manufactured liquid crystal display device for display. Even when the entire surface was lit and when it was not lit, display unevenness was not seen and was good. Further, when the liquid crystal display device was placed in a constant temperature and humidity chamber at 60 ° C. and 90% RH and tested whether the display was changed by the processing, the processing time was 1000 hours. As a result, no display unevenness occurred.
[0030]
<Comparative Example 1>
In the same manner as in Example 1, a coating layer having a thickness of 2 μm was provided on both sides of a polyethersulfone film having a width of 1 m and a thickness of 200 μm and a retardation of 4 nm ± 2 nm produced by the melt extrusion method. It was 50 g / m < 2 > / day when the water vapor transmission rate in 40 degreeC90% RH of the film sampled at this process was measured by the cup method. The polyethersulfone used had a photoelastic constant of 100 × 10 −13 cm 2 / dyn.
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on one surface of the film using a continuous sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.08 Pa, and oxygen is used as a reactive gas at a partial pressure of 0.08 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was again applied in the same manner as in Example 1 to provide a coating layer. It was 0.06 g / m < 2 > / day when the water vapor permeability of the film sampled at this process was measured using the water vapor permeability measuring machine.
[0031]
Next, a silicon oxide film having a thickness of 20 nm was formed on a surface opposite to the surface on which the silicon oxide film was formed, using a continuous vacuum vapor deposition apparatus to obtain an optical film. In addition, in order to measure the water vapor transmission rate by the silicon oxide film formed the second time, a sample without the first silicon oxide film and the coating layer thereabove was prepared and measured using a water vapor transmission rate measuring machine. However, it was 15 g / m 2 / day. Further, the light transmittance of this optical film at a wavelength of 550 nm was measured with a spectrophotometer and found to be 89%.
[0032]
When the dimensional change was calculated | required like Example 1 about the obtained optical film, it was 0.01%. Moreover, when the evaluation of phase difference generation under high temperature and high humidity conditions was performed in the same manner as in Example 1, the maximum value of the phase difference was 7 nm.
[0033]
An attempt was made to produce a liquid crystal display device using this optical film as a substrate. When the color filter layer was formed in the same manner as in Example 5, a positional deviation occurred during photolithography repetition, and a gap was formed between the black matrix and the R, G, B color resists. There was a defect such as partly overlapping.
[0034]
<Comparative example 2>
In the same manner as in Example 1, a coating layer having a thickness of 2 μm was provided on both surfaces of a polyethersulfone film having a width of 1 m, a thickness of 300 μm, and a retardation of 6 nm ± 2 nm produced by the melt extrusion method. It was 50 g / m < 2 > / day when the water vapor transmission rate in 40 degreeC90% RH of the film sampled at this process was measured by the cup method. The polyethersulfone used had a photoelastic constant of 100 × 10 −13 cm 2 / dyn.
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on one surface of the film using a continuous sputtering apparatus. The silicon oxide film uses silicon as a raw material target, the pressure inside the sputtering apparatus is reduced to 10 −3 Pa or less, argon is introduced as a discharge gas at a partial pressure of 0.04 Pa, and oxygen is used as a reaction gas at a partial pressure of 0.04 Pa. Then, reactive sputtering was performed to form a film. On this silicon oxide layer, the ultraviolet curable resin composition A was again applied in the same manner as in Example 1 to provide a coating layer. It was 0.002 g / m < 2 > / day when the water vapor permeability of the film sampled at this process was measured using the water vapor permeability measuring machine.
[0035]
Next, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm is formed on the surface opposite to the surface on which the silicon oxide film is formed, and an ultraviolet curable resin composition A is formed thereon as in Example 1. Coating was carried out in the same manner as in to provide a coat layer. In order to measure the water vapor transmission rate of the silicon oxide film formed the second time, a sample without the first silicon oxide film and the coating layer on the first silicon oxide film was created and measured using a water vapor transmission rate measuring device. It was 0.002 g / m 2 / day. Further, the light transmittance of this optical film at a wavelength of 550 nm was measured with a spectrophotometer and found to be 89%.
[0036]
When the dimensional change was calculated | required like Example 1 about the obtained optical film, it was 0.002%. Further, when the occurrence of the phase difference under the high temperature and high humidity condition was evaluated in the same manner as in Example 1, the maximum value of the phase difference was 41 nm.
[0037]
A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 5 using this optical film as a substrate. A drive waveform generator was connected to the manufactured liquid crystal display device for display. Even when the entire surface was lit and when it was not lit, display unevenness was not seen and was good. When this liquid crystal display device was placed in a constant temperature and humidity chamber at 60 ° C. and 90% RH and tested for changes in display due to the treatment, display unevenness occurred from the four corners of the display portion in about 50 hours.
[0038]
In Examples 1 to 4, optical film sheets suitable as display device substrates with small dimensional change and small phase difference generation due to high-temperature and high-humidity processing are obtained, and among these examples, the phase difference generation is the largest. Even when a display device was produced using the optical film of No. 2, good display could be performed (Example 5).
[0039]
On the other hand, in Comparative Example 1, on one side, but have a single layer or a composite layer water vapor transmission rate is below 0.1g / m 2 / day, water vapor permeability on the other surface is 15 g / m 2 / The color filter could not be formed well because of the large day. Further, in Example 2, since the water vapor permeability was small at 0.002 g / m 2 / day or less on both surfaces, the occurrence of a phase difference due to the high temperature and high humidity treatment was large. Display unevenness has occurred below.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the optical film sheet of the present invention and the display device using the same have good dimensional stability by giving different optimal water vapor permeability to the inner side surface and the outer side surface of the substrate. While maintaining, it is possible to eliminate the display unevenness at the four corners of the display section, which has been generated in the conventional plastic substrate, and the display performance can be remarkably improved.
Claims (6)
液晶表示装置の内面側となる面の側に水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下となる単独層または複合層を有し、
液晶表示装置の内面側とは反対面の側に水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ以上１０ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下となる単独層または複合層を有する光学用フィルムシート。 An optical film sheet used as a plastic substrate for a liquid crystal display device,
Having a single layer or a composite layer having a water vapor transmission rate of 0.1 g / m 2 / day or less on the surface which is the inner surface side of the liquid crystal display device ;
An optical film sheet having a single layer or a composite layer having a water vapor transmission rate of 0.1 g / m 2 / day or more and 10 g / m 2 / day or less on the side opposite to the inner surface side of the liquid crystal display device .
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