JPH0552609B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリエーテルサルホンフイルム上にア
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、保護コートを設け、更に該ポリ
エーテルサルホンフイルムのもう一方の片面上に
アンダーコートとしてアクリル系紫外線硬化型樹
脂を用い更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％以下であるポリエーテルサルホンフイルム
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空気の透過により液晶の著
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、バリヤー性向上のた
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質層の上に設けることに
よつて、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有機物層と設け
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、酸
化インジウムの安定化のため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、酸化インジウム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。

以上の条件を満足するものとしてポリエーテル
サルホンフイルムが最も優れていることを見い出
した。

第４には液晶等に用いる場合にはフイルム側か
らの空気の透過を防止しなければならない。

空気が透過した場合は液晶内に気泡が生じ外観
上致命的な障害となる。

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。

ここで防止法としては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2.0mm／Kg以
下という光学定数を満足するためには無定形高分
子であるポリエーテルサルホンフイルムでなけれ
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。

そこで種々の有機物層につき鋭意検討した結果
可視領域に於いて、透過率が85％以上で、又空気
透過率が５×10^-5c.c.／cm²・24Hr・atm以下の有
機物層を設けることによつて液晶用の信頼性試験
である加圧状態の環境下に於いて、実用化が可能
な基準を大巾に向上する1400時間の使用に耐える
ことを見出したものである。

空気バリヤー性として最も優れている有機物層
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も高いポリ
ビニルアルコール系樹脂が最も好ましく、ポリエ
ーテルサルポンフイルム上に設けることによりそ
の目的を達することを見い出したものである。

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
用いることは出来ずどうしても保護コートが必要
となる。

保護コートの要求性能としては、耐塩酸性以外
にポリビニルアルコール系樹脂に対する密着力、
又硬化温度がポリビニルアルコール樹脂の変色開
始温度の170℃以下であり、透明性、耐溶剤性に
優れていることが必要である。

保護コートには上記の条件を満足すれば有機
物、無機物のいずれでも良いが、無機物の形成方
法であるスパツタリングや蒸着法の場合、真空設
備に大きな投資が必要でありランニングコストも
高い。

従つてコスト低減化のためには真空設備を必要
としない塗布法で有機物をコートすることが好ま
しい。

そこで以上の欠点を改善するため鋭意検討した
結果、まず基板であるポリエーテルサルホンフイ
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保護コートとしてエポキシ系
熱硬化型樹脂あるいはアクリル系紫外線硬化型樹
脂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。

バリヤー層として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。

次に導電層として酸化インジウム等を主成分と
する被膜を形成する前、耐擦過傷性、耐アルカリ
性等の向上を目的に、ポリエーテルサルホンフイ
ルム上にアンダーコートを設ける。

この理由としては、透明導電性フイルムは高分
子フイルム上に真空蒸着法、イオンプレーテイン
グ法あるいはスパツタリング法にて導電膜を形成
することによつて作製し、導電膜としてはインジ
ウムを主成分とする酸化物を用いる場合が多い
が、導電性の他に高透明性が要求されることか
ら、膜厚を薄くする場合が多い。

透明導電性フイルムの加工工程においては傷に
よる断線を防止するため耐擦過傷性、又細線回路
を形成する際に用いるレジスト剥離液であるアル
カリによつて生じる耐アルカリ性という性能が要
求され、これらの対策が必要である。

更に導電性膜形成時の真空中でのガス放出を避
ける目的がある。

すなわち導電膜の形成法である真空蒸着法、イ
オンプレーテイング法又はスパツタリング法のい
ずれも真空中で行う物理的成膜法であり、基板か
らの放出ガスは膜質に悪影響を及ぼす場合が多
い。

これらの欠点を補うアンダーコートとしては、
耐アルカリ性に優れ、耐擦過傷性向上のためポリ
エーテルサルホンフイルム並びに酸化インジウム
に対して強固な密着力を有し、更に透明性、耐熱
性、複屈折率、光弾性定数に優れているものが必
要となる。

そこで鋭意検討した結果、上記条件を満足する
樹脂としてアクリル系紫外線硬化型樹脂が最も好
ましいことを見い出したものである。

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空気透過を防
止したため、寿命の大巾な向上が計られる。

又表面に設けた保護コートがあるためハンドリ
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ポリエーテルサル
ホンフイルム上にポリビニルアルコール系樹脂層
を設け、更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空気の透過を防ぎ、例えば
種々の電気特性、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厚のポリエー
テルスルホンフイルムを用い、空気バリヤーのア
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2μm厚に、更にポリビニ
ルアルコール樹脂（(株)クラレポバール＃117）を
5μm厚でコートした。

この上に保護コートとしてエポキシ樹脂（ビス
フエノールＡ型エポキシ樹脂にポリチオールを硬
化剤としたもの）を3μm厚に塗布した。

更に導電層のアンダーコートとしてエポキシア
クリレート樹脂（昭和高分子(株)リポキシVR60）
をもう一方のポリエーテルサルホンフイルム面上
に5μm厚に塗布し、更に酸化インジウムをスパツ
タ法により250Å厚に設けた透明積層導電フイル
ムを作成した。

この際の導電層までを含めたフイルムの屈折率
は20度であり、光弾性定数は1.75mm／Kgであつ
た。

又、ポリビニルアルコール樹脂を付与したフイ
ルムの空気透過率は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。

又比較例として同一のベースフイルムに同様な
方法で直接酸化インジウムを250Å厚につけた積
層導電膜を作成した。

尚、この際のベースフイルムの空気透過率は２
×10^-2c.c.／cm²・24Hr・atmであつた。

以上の２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、加圧状態の環境下で信頼
性試験を行つた。

この結果ポリビニルアルコール樹脂を設けたセ
ルでは、実用化が可能な基準を大巾に上回る1400
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空気の透過を防止する
ポリビニルアルコール樹脂を設けることによつ
て、液晶の寿命を比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)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエーテルサルホン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保護
   コートを形成し、ポリエーテルサルホンフイルム
   のもう一方の片面上にアクリル系紫外線硬化型樹
   脂をアンダーコートとして設け、更に導電層とし
   て酸化インジウムを主成分とする被覆を形成した
   ことを特徴とする液晶用透明積層導電フイルム。 ２ 保護コートとしてはエポキシ系熱硬化型樹脂
   あるいはアクリル系紫外線硬化型樹脂である特許
   請求の範囲第１項記載の液晶用透明積層導電フイ
   ルム。