JPH0552002B2 - - Google Patents

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JPH0552002B2
JPH0552002B2 JP59201886A JP20188684A JPH0552002B2 JP H0552002 B2 JPH0552002 B2 JP H0552002B2 JP 59201886 A JP59201886 A JP 59201886A JP 20188684 A JP20188684 A JP 20188684A JP H0552002 B2 JPH0552002 B2 JP H0552002B2
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JP
Japan
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film
metal oxide
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transparent
polyvinyl alcohol
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Junji Tanaka
Unosuke Uchida
Hisakazu Nakamura
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication of JPH0552002B2 publication Critical patent/JPH0552002B2/ja
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  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高分子フイルム上にアンダーコートと
してウレタン系樹脂を設け、更に空気のバリアー
層としてポリビニルアルコール系樹脂を設けた
後、更に水蒸気バリヤー層としてSiO、SiO2
TiO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O3、SnO2
CeO2の群から選ばれた少なくとも1種以上の金
属酸化物層を設け、更に該高分子フイルムの片面
もしくは両面上に導電層として酸化インジウムを
主成分とする被膜を形成した透明積層導電フイル
ムに関するものである。
透明導電体としては、以前より酸化スズ、酸化
インジウム膜をガラス基板上に形成したものが知
られており、今日では各種デイスプレイの電極や
透明な面発熱体等に広く利用されている。
一方、透明導電フイルムは従来のガラス基板を
高分子フイルムに置き替えたものであり、薄くて
軽量、割れなくフレキシブルであり、加工性が良
く、大面積が可能であるなどガラス基板にはない
種々の特徴を持つており特に液晶用の電極材料と
しては有望である。
透明導電体のフイルム化はポリエステルフイル
ムによつて始まつたが、通常2軸延伸法により作
製するため複屈折を生じ、TN(ツイスト・ネマ
テイツク)型液晶表示素子の透明電極として用い
ることができなかつた。
そのため一軸延伸ポリエステルフイルムが液晶
素子用透明電極として検討されているが、これを
用いる場合は光学異方性の軸を液晶素子に用いら
れる偏向板の軸に一致させなくてはならず、作業
性が非常に悪い。
又、一軸延伸であるため、熱時の収縮率に異方
性があり、光学的にも外観的にも透明電極として
の性能を損なう。
その他セルロース系のフイルムなどが検討され
ているが、耐熱性がなく液晶表示素子の加工工程
でかなり変形するため使用することが困難であ
る。
従つて液晶表示素子用電極としては、特に限定
するものではないが透明性が良く、、非晶質で、
耐熱性のあるフイルムを用いなくてはならない。
そこで鋭意研究を行つた結果、複屈折率が位相
差にして40度以内であり、かつ光弾性定数が2.0
mm/Kg以下であり、更に200℃に於ける熱収縮率
が5%以下である高分子フイルムが最も適してい
ることを見出した。
しかしながら従来のガラス基板では生じなかつ
たフイルム化に伴なう水蒸気や空気の拡散により
液晶の著しい劣化及び障害が起こることが判明し
た。
更に一般的に高分子フイルムは傷がつき易く外
観上透明性の点から何らかの保護コートが必要と
なつている。
そこで鋭意検討した結果、水蒸気及び空気バリ
ヤー層としてSiO、SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3
Ta2O5、Nb2O3、SnO2、CeO2のうち、少くとも
1種以上の透明な金属酸化物層と、更にバリヤー
向上のため、空気に対して最も効果の高い高分子
であるポリビニルアルコール系樹脂をベースフイ
ルムにアンダーコートした有機物層の上に設ける
ことによつて、水蒸気や空気の透過を防止し、液
晶の寿命を飛躍的に向上することが出来る透明積
層導電フイルムを見出したので以下に於て詳細に
説明する。
まず第1に液晶用としては透明積層導電フイル
ムを用いる際のベースフイルムは、特に限定する
ものではないが厚さにかゝわらず複屈折率は40度
以上の位相差があつてはならない。
通常TN型液晶表示素子は明視野で用いるが、
フイルムの複屈折が大きな場合、他の部分が着色
し、文字部分のコントラストが小さくなるという
欠点が生じる。
従つてベースフイルム並びに金属酸化物、有機
物層の複屈折は全くないことが好ましいが、生産
工程に於けるバラツキ等も考慮した場合は複屈折
率の程度は、厚さにかゝわらず位相差にして40度
が限界であることを見出した。
尚この測定は位相差メータにて金属酸化物、有
機物層を設けたベースフイルムの主軸方向の光波
の速度差から生ずる位相差を測定することにより
得られる。
第2の条件として光弾性定数であるが、これは
フイルムに力を加え変形した場合に於ける複屈折
の生じ易さを表わしている定数である。
一般にフイルム電極を用いた液晶セルに於いて
は、フイルム電極をセツトする場合とか、フイル
ム電極を接着する場合など、フイルム電極に張力
や圧縮応力が加わることがあるが、この際に大き
な複屈折を生じたのでは第1の条件で記した如
く、表示のコントラストが小さくなる。
更に重要な点は、フイルム電極を用いる場合
は、液晶の曲面表示が行なわれる場合があり、こ
の時フイルムにかなりの張力及び圧縮力がかゝる
ため応力下に於いて大きな複屈折を生じる材料で
は、同様の理由により表示コントラストを小さく
するため好ましくない。
従つてフイルム電極に用いるベースフイルム並
びに金属酸化物、有機物層は応力下に於いて、出
来る限り複屈折を生じない材質が好ましい。
こゝで種々の透明プラスチツクにつき検討した
結果、光弾性定数は2.0mm/Kgが限界であり、こ
れ以下の値が好ましい。
一般に光弾性定数の小さな材料としては、ヤン
グ率が大きく、即ち歪みが生じ難く、組成的には
大きな分極率を有する分子を含まないことが好ま
しい。
尚、光弾性定数の測定は光弾性装置を用い、金
属酸化物、有機物層を設けたベースフイルムにか
けた応力と生じた光弾性縞の関係から求められ
る。
第3の条件としてベースフイルムの熱的性質で
あるが、まず透明積層導電フイルムの作製時、金
属酸化物の安定化のため100℃から200℃の範囲で
熱処理を行うが、フイルムの収縮率が大きい場合
には、金属酸化物膜に応力集中が起り、シワやク
ラツクが生じる。
また電極パターンに加工する工程に於ては、洗
浄、乾燥等の工程を数回経るが、電導性金属酸化
物層がついたベースフイルムの熱収縮率が大きな
場合は、パターン精度が損なわれ、その後の加工
に支障をきたす。
その他液晶表示体を組み込んだ機器が比較的高
温になる場合があり、この様な環境では電極フイ
ルムが収縮・変形し、その機能を損なう恐れがあ
る。
この様な理由から、液晶用電極に用いるフイル
ムは耐熱性が必要であり、最低限度200℃に於け
る収縮率が5%以下であることが好ましい。
第4には液晶等に用いる場合にはフイルム側か
らの水蒸気や空気の透過を防止しなければならな
い。
一般に用いられるシツフベース系、アゾ系、ア
ゾキシ系、ビフエニル系、フエニルシクロヘキシ
ル系の液晶いずれに於いても、加水分解を受け易
いため水蒸気透過は寿命に直接的な影響を与え
る。
特にシツフベース系では注意が必要である。
又空気が透過した場合は液晶内に気泡が生じ大
きな障害となる。
従つてガラス基板を高分子フイルム化するため
には、どうしても水蒸気や空気の透過を防がねば
液晶用途には用いることが出来ない。
そこで防止法としては水蒸気や空気をトラツプ
出来るベースフイルムを用いれば良いが、液晶等
に用いる際の最も好ましい条件である複屈折率が
位相差にして40度以内で、かつ光弾性定数が2.0
mm/Kg以下という光学定数を満足するためには無
定形高分子でなければ達成出来ない。
しかしながらこれら無定形高分子フイルムの水
蒸気や空気の透過率は一般的に大きく、液晶劣化
を防止することは困難である。
そこで種々の金属酸化物膜や有機物につき意検
討した結果可視領域に於いて、透過率が85%以上
で、かつ水蒸気透過率が4×10-5g/cm2
24Hr・atm以下で又空気透過率が7×10-5c.c./
cm2・24Hr・atm以下の金属酸化物層並びに有機
物層を設けることによつて液晶用の信頼性試験で
ある80℃、90%RHの環境下に於いて、実用化が
可能な基準を大巾に向上する1600時間の使用に耐
えることを見出したものである。
これらの金属酸化物層としては、SiO、SiO2
TiO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O3、SnO2
CeO2の群から選ばれた少なくとも一種以上を用
い、更に金属酸化物層の欠陥を補い、空気バリヤ
ー性としても最も優れている有機物層としては、
分子間力が強く官能基濃度も高いポリビニルアル
コール系樹脂が最も好ましく、上記の金属酸化物
層と有機物層を組み合せることによりその目的を
達することを見い出したものである。
ここでバリヤー層として金属酸化物と有機物を
組み合せる理由であるが、金属酸化物は本来、拡
散以外にガスの透過はなく、理想的な物質である
が、一般に金属酸化物を高分子フイルム上に形成
する方法としては、気相法であるスパツタリング
や蒸着法等で作製するが、装置内にある微粒子、
ベースフイルムの汚れや作成時の応力等で生じる
ピンホールを皆無にすることは不可能であり、金
属酸化物の単独層だけでは充分なバリヤー層とは
なり得ない。
次に空気バリヤー層として有機物を単独層とし
て設けた場合であるが、この目的に適する有機物
としては、セルロース系やポリアクリルニトリル
系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリアミド系樹脂等
があるが、分子間力が強く官能基濃度が高いポリ
ビニルアルコール系樹脂が最も好ましい。
しかしながらポリビニルアルコール系樹脂は親
水性であるため高分子フイルムには直接強固には
付着させることは出来ず、又高湿度下では水を吸
着し、水素結合を切断させ、構造の緻密性が損な
われ空気バリヤー性が急激に低下する。
更にポリビニルアルコール樹脂は導電膜のエツ
チング液である塩酸におかされるため、単独では
用いるこのは出来ない。
そこで以上の欠点を改善するため鋭意検討した
結果、まず基板である高分子フイルムに空気バリ
ヤー性に最も優れたポリビニルアルコール系樹脂
を強固に付着させるためウレタン系樹脂を用い、
更に高湿度下での劣化を防止し、更に耐塩酸性の
ため金属酸化物をポリビニルアルコール系樹脂上
に形成すれば上記の欠点が全て解決出来ることを
見い出したものである。
これらの金属酸化物層の厚さは特に限定しない
が、100〜5000Åの範囲が好ましい。
厚さが100Å未満では連続的な膜を形成しない
ため目的とする水蒸気や空気の透過の防止を達成
することは困難である。
又5000Åを越えた厚さでは、酸化物層にクラツ
クが入つたりして好ましくない。
バリヤー層としての有機物層の厚さは特に限定
するものではないが、性能面からは、余り薄い場
合はバリヤーコートとしての性能が期待出来なく
なるため、0.5μm以上の厚みは必要である。
又、20μmを越える厚みでは、応力が強く、カ
ール等の問題が生じる。
又、電導層として酸化インジウムを主成分とす
る被膜を形成する前、耐擦過傷性向上を目的に、
高分子フイルム上に該フイルムに適したアンダー
コートを設けてもさしつかえない。
以上記した様に従来のガラス基板に替えて高分
子フイルムベースによる透明導電性フイルムを用
いることにより、薄く、フレキシブルである新し
いタイプの液晶素子の作製が可能になると共に、
生産面に於いては取扱いが容易で、打抜き加工も
可能であり、生産性を飛躍的に向上することが出
来る。
更に性能面ではフイルム側からの水蒸気や空気
透過を防止したため、寿命の大巾な向上が量られ
る。
又表面に設けた金属酸化物が保護コートとなり
ハンドリング性も大巾に改善された。
以上主として液晶用の電極材料について述べた
が、アンダーコートを付与した高分子フイルム上
に特定の有機物層と金属酸化物層を設け、更に片
面もしくは両面上に酸化インジウムを主体とする
被膜を有した透明積層導電フイルムは、他の用途
においてもフイルム面からの水蒸気や空気を防
ぎ、例えば種々の電子特性、信頼性等の低下を防
止することが出来、液晶用の電極材料同様きわめ
て有用なものである。
以下、実施例により更に詳細に説明する。
実施例 ベースフイルムとしては、100μm厚のホリエ
ーテルスルホンフイルムを用い、有機物アンダー
コートとしてウレタン樹脂(武田薬品工業(株)タケ
ネートA−3)を5μm厚に、更にポリビニルア
ルコール樹脂を5μm厚にコートした。
この上に金属酸化物としてSiO2をスパツタ法
で500A厚に形成した。
このフイルムの複屈折率は20度であり、光弾性
定数は1.75mm/Kgでり、又該フイルムの水蒸気透
過率は4×10-5g/cm2・24Hr・atmであり、、空
気透過率は7×10-5c.c./cm2・24Hr・atmであり、
可視光領域に於ける透過率は87%であつた。
又比較例としてのベースフイルムの水蒸気透過
率は1×10-2g/cm2・24Hr・atm、又空気透過
率は2×10-2c.c./cm2・24Hr・atmであつた。
更に、ベースフイルムのポリエーテルスルホン
フイルム上にウレタン樹脂5μm厚、ポリビニル
アルコール樹脂5μm厚にコートし、この上に金
属酸化物としてSiO2の薄膜を設けたフイルムの
SiO2側に導電層として酸化インジウムをスパツ
タリング法により250Å厚に設けた透明積層導電
フイルムと、又上記ベースフイルムにウレタン樹
脂、ポリビニルアルコール樹脂とSiO2を設けた
フイルムのベースフイルム側に導電層として酸化
インジウムをスパツタリングで250Å厚に設けた
透明積層導電フイルムを作製した。
一方比較例としてベースフイルムに直接導電層
として酸化インジウムをスパツタリング法で250
Å厚に設けた透明積層導電フイルムを作製した。
以上の3種類の積層導電フイルムを用いて液晶
表示用のセルを作製し、80℃、90%RHの環境下
で信頼性試験を行つた。
この結果本願発明のウレタン樹脂、ポリビニル
アルコール樹脂と金属酸化物であるSiO2を設け
た前2者の透明積層導電フイルムよりなるセルで
は、実用化が可能な基準を大巾に上回る1600時間
の使用が可能であつた。
一方、ベースフイルムに直接酸化インジウム薄
膜を付した比較例より作製したセルでは、約500
時間で使用が不可能となつた。
以上実施例で示した様に本願発明の透明積層導
電フイルムは水蒸気や空気の透過を防止する金属
酸化物層と有機物層を設けることによつてなり、
液晶の寿命を飛躍的に向上出来る透明積層導電フ
イルムであることがわかる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 透明高分子フイルムの片面にアンダーコート
    としてウレタン系樹脂層を設け、更にポリビニル
    アルコール系樹脂層を設けた上に金属酸化物の
    SiO、SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5
    Nb2O3、SnO2、Ceo2、の群から選ばれた少なく
    とも1種以上の金属酸化物層を設け、更に該高分
    子フイルムの片面もしくは両面上に導電層として
    酸化インジウムを主成分とする被膜を形成したこ
    とを特徴とする液晶用透明積層導電フイルム。
JP59201886A 1984-09-28 1984-09-28 透明積層導電フイルム Granted JPS6179645A (ja)

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JP59201886A JPS6179645A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 透明積層導電フイルム

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JP59201886A JPS6179645A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 透明積層導電フイルム

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JPS6179645A JPS6179645A (ja) 1986-04-23
JPH0552002B2 true JPH0552002B2 (ja) 1993-08-04

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JP59201886A Granted JPS6179645A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 透明積層導電フイルム

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JP3158667B2 (ja) * 1991-08-01 2001-04-23 セイコーエプソン株式会社 液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子の再生方法
JP3562467B2 (ja) * 1991-08-01 2004-09-08 セイコーエプソン株式会社 液晶表示素子及び電子機器
JP4667471B2 (ja) * 2007-01-18 2011-04-13 日東電工株式会社 透明導電性フィルム、その製造方法及びそれを備えたタッチパネル

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JPS6179645A (ja) 1986-04-23

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