JPH0926509A - 偏光機能を有する電極フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 偏光機能を有する高分子フィルム（Ａ）
１０の少なくとも一つの主面に酸化珪素薄膜層（Ｂ）２
０と透明導電層（Ｃ）３０が、ＡＢＣ、ＢＡＢＣ、ＢＡ
Ｃの構成をもつ偏光機能を有する電極フィルムにして、
該珪素酸化物薄膜層がポリシラザンを加熱処理すること
により得られる偏光機能を有する電極フィルム。 【効果】 ガスバリヤー性、高温耐久性および偏光特性
にすぐれた、液晶表示素子用基板に好適に使用できる偏
光機能を有する電極フィルムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（リ
キッドクリスタルディスプレー、以下ＬＣＤと略す）の
基板に用いる透明導電層付きの偏光フィルムに関し、Ｔ
Ｎ用およびＳＴＮ用液晶表示素子の基板に好適に用いる
ことができる偏光フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子においては、所望のパター
ンをもつ透明導電膜が積層された２枚の透明基材の間に
液晶が封入され、さらに、その基材に偏光フィルムが接
着され液晶表示素子が製作される。偏光フィルムとして
は、一般に、一軸に延伸されたポリビニルアルコールフ
ィルム（ＰＶＡ）に、偏光度の高いヨウ素分子を一定方
向に配列してつくるハロゲン偏光フィルムや直接染料で
染色したポリビニルアルコールフィルム等を他の支持フ
ィルムに挟んだものがある。さらに、耐久性が優れた偏
光フィルムとしては、１軸延伸したポリエチレンテレフ
タレートフィルム（ＰＥＴ）に色素を含有させた偏光フ
ィルムがあり、実際に市販されているものとしては三井
東圧化学（株）のＭＴ−Ｈ、ＭＴ−ＮＧシリーズ等があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子は従来上
記透明基材としてガラスを用いてきた。しかし、ガラス
に代わって高分子を用いることにより、軽量化がはかれ
る、割れにくくなると言った利点があるため、現在、ガ
ラス基材のプラスチック化がはかられている。その際、
ガラスと比較すると高分子の欠点として、酸素や水蒸気
と言ったガスが透過しやすいという点があった。この問
題を解決するため、珪素酸化物層をプラスチックフィル
ムに積層し、ガスバリヤー層を向上させる技術を本発明
者らは開示してきた。しかしながら、ＴＮやＳＴＮとい
った光の偏光を利用する液晶表示素子を完成させるに
は、さらに、本発明でいうところの偏光機能を有するフ
ィルムである偏光フィルムを液晶セルに張り合わせる必
要があり、これは、製造工程が増加するといった面から
も、界面で光が散乱されるため光の有効利用ができず画
面が暗くなるという観点からも好ましいものではなかっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らが鋭
意研究したところ、偏光機能を有する高分子フィルムに
おいて、ポリシラザンを加熱処理することにより得られ
る珪素酸化物層を、少なくとも一方の主面上に形成し、
さらに、透明導電層を形成することにより、液晶表示素
子用の基板の高分子化を達成でき、さらに、偏光機能を
有する電極フィルムを用いることで、偏光フィルムを貼
り合わせることなく液晶表示素子を得ることができ、し
たがって、偏光フィルムと液晶基板間における反射をお
さえることにより、素子の透過率を向上させることがで
きるだけでなく、さらに、生産性をも著しく向上させる
ことができることも見いだし、本発明に到達したのであ
る。

【０００５】すわなち、本発明は、（１）偏光機能を有
する高分子フィルム（Ａ）の主面に珪素酸化物薄膜層
（Ｂ）と透明導電層（Ｃ）が、ＡＢＣ、ＢＡＢＣ、もし
くは、ＢＡＣの構成をもって形成された偏光機能を有す
る電極フィルムにして、該珪素酸化物薄膜層がポリシラ
ザンを加熱処理することにより得られる偏光機能を有す
る電極フィルムであり、また、（２）偏光機能を有する
高分子フィルム（Ａ）が、ポリエステル樹脂に２色性染
料を混合して成形したフィルムである（１）記載の偏光
機能を有する電極フィルムに関するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】まず、添付図面について説明する
と、図１は本発明にかかる電極フィルムの構造断面図で
あり、偏光機能を有する高分子フィルム１０の片面に珪
素酸化物層２０を、さらにその上に透明導電層２５を形
成したものである。図２は本発明にかかる電極フィルム
の構造断面図であり、偏光機能を有する高分子フィルム
１０の両面に珪素酸化物層２０を、さらに一方の珪素酸
化物層２０の上に透明導電層２５を形成したものであ
る。図３は、本発明の電極フィルムを用いた液晶セルの
断面図であり、本発明の偏光を有する電極フィルム２枚
の間に液晶５０をシール剤４０を用いて封入したもので
ある。

【０００７】本発明で偏光機能を有する高分子フィルム
とは、一般的にいう偏光フィルムであり、一般的な偏光
フィルムとして例示するならば、流延法や押出法等の一
般的な方法で製造されたＰＶＡフィルムを一軸あるいは
二軸方向に２〜４倍に延伸し、少なくとも１２０℃、２
時間以上の耐熱性を有する２色染料を吸着させたもの、
または、製膜されたＰＶＡフィルムを染色延伸したも
の、あるいはＰＶＡの原液を染色後製膜し延伸を行って
得られるものである。

【０００８】しかしながら、本発明に用いられる偏光機
能を有する高分子フィルムとしては、ポリエチレンテレ
フタレート樹脂等のポリエステル樹脂、ナイロン−６、
ナイロン−１２等のポリアミド樹脂、ポリメチルメタク
リレート樹脂等のアクリル樹脂、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテルス
ルフォン樹脂、ポリイミド樹脂等に２色性染料を混合、
成形してフィルム状にしたものが好ましく用いられる。
特に、耐熱性の優れた偏光フィルムとしては１軸延伸し
たＰＥＴフィルムに色素を含有させた、三井東圧化学
（株）のＭＴ−ＨおよびＭＴ−Ｎシリーズが、本発明に
は好ましく用いられるのである。

【０００９】偏光機能を有する高分子フィルムの厚さに
は特に制限がないが、通常２５〜１０００μｍのものが
用いられる。すなわち、一般的にはフィルムとは数１０
０μｍ以下のものであるが、シートや板に本発明を適用
することができることはいうまでもないのである。

【００１０】なお、本発明でいうところの偏光機能を有
する高分子フィルムの範囲は偏光機能を有する高分子フ
ィルムと他の透明高分子フィルムが適宜ラミネートされ
たものも含まれることは当業者の理解するところであろ
う。

【００１１】上記の２色性染料としては、分子構造上２
色性を有する直接染料、分散染料または酸性染料等のな
かから選ぶことができ、例えば、特開昭５８−６８００
８号公報に開示されるものが用いられるが、これらのな
かで偏光機能を有する高分子フィルムの基材樹脂の軟化
点において分解等の変質を起こさない２色性染料が好ま
しく用いられる。

【００１２】本発明で用いられる、偏光機能を有する高
分子フィルムの少なく１つの主面上に形成する珪素酸化
物層は、ポリシラザンを加熱処理することにより得られ
る。より具体的には、好ましくは、ポリシラザンを溶解
した溶液を塗布した基材を、大気中もしくは、酸化雰囲
気中で加熱処理し、さらに、好ましくは８０℃以上の高
温水蒸気中に暴露するか、酸溶液等に浸漬することによ
り得ることができる。

【００１３】本発明でいうところのポリシラザンとは、
（ＳｉＮ_a Ｈ_b ）_n （ａ＝１乃至３、ｂ＝０乃至１）の
構造をもつ、ペルヒドロポリシラザンであり、主鎖の
（−Ｓｉ−Ｎ−）に側鎖として水素のみが結合してい
る。該ポリシラザンは、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、エーテル、ＴＨＦ、塩化メチレン、四塩化炭素等の
溶媒に２０重量％以上溶解することができるので、これ
ら溶媒にポリシラザンを溶解した後に基材に塗布し、加
熱することにより珪素酸化物層を得ることができる。こ
の際、一般的には、無機物の珪素酸化物を得るのに４５
０℃以上の温度が必要であるが、アミンや遷移金属等の
触媒を添加することにより低温で、例えば１００〜１２
０℃の低温で加熱することにより無機の珪素酸化物に極
めて近い材料を得ることができるのである。この時の加
熱時間は、概ね１〜３時間程度である。また、ポリシラ
ザンの分子量（Ｍｎ）は５００から３０００の範囲で使
用することができるが、塗布用には分子量が６００〜９
００のものが好ましく用いられる。

【００１４】かくして形成された珪素酸化物層は、驚く
べきことに、高分子フィルム上に極めて強固に固着して
おり、例えば、ＪＩＳ−Ｋ−５４００に示されるような
碁盤目試験を行っても剥離は全く認められない。スチー
ルウールによる試験およびテーバー摩耗試験においても
表面に傷がつきにくくなっており、表面の保護層として
の機能まで備えていることを申し添える。なお、ポリシ
ラザン以外の方法で形成した珪素酸化物層は、ガスバリ
ヤー性がずっと小さい。

【００１５】なお、本発明でいうところの珪素酸化物と
は、必ずしも化学量論的な組成である必要はなく、Ｏ／
Ｓｉの比が１．６〜２．１の範囲にあるものであって、
さらに、製造法に由来する炭素や水素や窒素が数〜１０
数原子％含有されていてもかまわないが、屈折率が１．
５以下であることが好ましい。また、かくして形成され
た珪素酸化物は、実用的な膜厚においてに透明であるこ
とは勿論である。ここでいう透明とは、珪素酸化物の実
用上の膜厚において、波長が５００〜７００ｎｍの光線
に対して、実質的に光線透過率が８０％以上であること
をいう。

【００１６】さらに、上記珪素酸化物中には、鉄、ニッ
ケル、クロム、チタン、マグネシウム、アルミ、インジ
ウム、亜鉛、錫、アンチモン、タングステン、モリブデ
ン、銅等が、微量含まれてもよい。また、膜の可撓性を
改善する目的で、炭素や弗素を適宜含有させてもよい。

【００１７】珪素酸化物の膜厚は、０．１〜２μｍが好
ましく、より好ましくは、０．２〜１μｍである。膜厚
が、０．１μｍよりも薄いと、均一な珪素酸化物膜を得
ることができず、また、２μｍよりも厚い膜は、膜の内
部応力のために膜に亀裂が入るために好ましくない。

【００１８】膜厚の測定には、触針粗さ計、繰り返し反
射干渉計、マイクロバランス、水晶振動子法等がある
が、水晶振動子法では成膜中に膜厚測定が可能なので所
望の膜厚を得るのに適している。また、前もって成膜の
条件を定めておき試験基材上に成膜を行い、成膜時間と
膜厚との関係を調べた上で、成膜時間により膜厚を制御
する方法もある。また、成膜された珪素酸化物層の膜厚
は、蛍光Ｘ線や透過型電子顕微鏡の断面観察や走査型電
子顕微鏡反射電子像から測定することができる。

【００１９】本発明で使用する透明導電膜としては、 １）金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム等の単金属
または合金薄膜層 ２）酸化錫、酸化インジウム、ヨウ化銅、酸化亜鉛等化
合物半導体 ３）上記１）および２）を組み合わせた積層膜 等の公知のものが適用可能である。特に、酸化錫を５〜
５０重量％ドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）薄膜が
透明導電膜として好ましく用いられる。透明導電膜は、
物理蒸着法、または、湿式の成膜法により作成すること
ができる。物理蒸着法として、真空蒸着法、スパッタ
法、イオンプレーティング法、活性化反応蒸着法等を用
いることができる。湿式の成膜法としてはゾル−ゲル法
等が知られている。しかしながら、珪素酸化物の層を真
空プロセスで作成するため、透明導電膜の作成も真空プ
ロセスである物理蒸着法が好ましい。

【００２０】透明導電層の厚さは、透明性を損ねない範
囲で充分な導電率を得られる範囲ならばよく、３０ｎｍ
〜５００ｎｍの範囲が望ましく、より望ましくは５０〜
３００ｎｍの範囲である。

【００２１】なお、図２に示したように偏光機能を有す
る高分子フィルムの両面に珪素酸化物層を設けることが
好ましいことは当業者が容易に理解できるところであろ
う。また、偏光フィルムには適宜保護フィルムやハード
コート層、粘着剤層、汚れ防止層等を設けることは、当
業者の設計条件の範囲内である。

【００２２】偏光フィルムの光学的な評価項目として
は、偏光フィルムの平行光線透過率の測定がある。次
に、この偏光フィルムと同一の偏光フィルムを偏光軸が
平行あるいは直角になるように張り合わせ、透過率（平
行）および透過率（垂直）の値を測定し、偏光度を計算
する。偏光機能を有する電極フィルムの酸素透過率は、
モコン法（ＡＳＴＭ−Ｅ９６）により２３℃において測
定した。

【００２３】

【実施例】以下、実施例に基づき、本発明について更に
詳細に説明する。 （実施例１）偏光機能を有する高分子フィルム（ＭＴ−
ＮＧ１、厚さ１００μｍ、三井東圧化学（株））の片面
に、２０重量％のポリシラザンを溶解したキシレンを塗
布し、１２０℃で１時間加熱処理をすることにより珪素
酸化物層を０．５μｍの厚さで得た。なお、ポリシラザ
ンには東燃（株）の分子量が６００のものを使用した。
次に、珪素酸化物層が形成された面に５０ｎｍのＩＴＯ
（酸化錫１０重量％）をスパッタ法により積層した。得
られたフィルムの平行光線透過率および偏光度、酸素ガ
スの透過率を測定した。さらに、８０℃の高温試験を行
った。

【００２４】（実施例２）偏光機能を有する高分子フィ
ルム（ＭＴ−ＮＧ２、厚さ１００μｍ、三井東圧化学
（株））の片面に、２０重量％のポリシラザンを溶解し
たキシレンを塗布し、１２０℃で１時間加熱処理をする
ことにより珪素酸化物層を０．５μｍの厚さで得た。な
お、ポリシラザンには東燃（株）の分子量が８００のも
のを使用した。次に、珪素酸化物層が形成された面に５
０ｎｍのＩＴＯ（酸化錫１０重量％）をスパッタ法によ
り積層した。得られたフィルムの平行光線透過率および
偏光度、酸素ガスの透過率を測定した。さらに、８０℃
の高温試験を行った。

【００２５】（実施例３）実施例１と同じ偏光機能を有
する高分子フィルム（ＭＴ−ＮＧ１）の両面に、２０重
量％のポリシラザンを溶解したキシレンを塗布し、１２
０℃で１時間加熱処理をすることにより珪素酸化物層を
０．５μｍの厚さで得た。なお、ポリシラザンには東燃
（株）の分子量６００のものを使用した。次に、珪素酸
化物層が形成された面に５０ｎｍのＩＴＯ（酸化錫１０
重量％）をスパッタ法により積層した。得られたフィル
ムの平行光線透過率および偏光度、酸素ガスの透過率を
測定した。さらに、８０℃の高温試験を行った。

【００２６】（実施例４）実施例２と同じ偏光機能を有
する高分子フィルム（ＭＴ−ＮＧ２）の両面に、２０重
量％のポリシラザンを溶解したキシレンを塗布し、１２
０℃で１時間加熱処理をすることにより珪素酸化物層を
０．５μｍの厚さで得た。なお、ポリシラザンには東燃
（株）の分子量が８００のものを使用した。次に、珪素
酸化物層が形成された面に５０ｎｍのＩＴＯ（酸化錫１
０重量％）をスパッタ法により積層した。得られたフィ
ルムの平行光線透過率および偏光度、酸素ガスの透過率
を測定した。さらに、８０℃の高温試験を行った。

【００２７】（比較例１）実施例１と同じ偏光機能を有
する高分子フィルム（ＭＴ−ＮＧ１）の一主面に５０ｎ
ｍ厚のＩＴＯ（酸化錫１０重量％）をスパッタ法により
積層した。得られたフィルムの平行光線透過率および偏
光度を測定した。さらに、酸素ガスの透過率を測定し
た。

【００２８】（比較例２）実施例２と同じ偏光機能を有
する高分子フィルム（ＭＴ−ＮＧ２）の一主面に５０ｎ
ｍ厚のＩＴＯ（酸化錫１０重量％）をスパッタ法により
積層した。得られたフィルムの平行光線透過率および偏
光度を測定した。さらに、酸素ガスの透過率を測定し
た。

【００２９】（比較例３）ポリビニルアルコールフィル
ムにヨウ素分子を含浸させ、該フィルムをトリアセテー
トセルロースフィルムの支持体に挟んだ構造を有する従
来の偏光フィルムの一主面に５０ｎｍ厚のＩＴＯ（酸化
錫１０重量％）をスパッタ法により積層した。得られた
フィルムを用いて、８０℃の高温試験を行った。以下
に、実施例１〜５および比較例１〜３の平行光線透過率
および偏光度、酸素ガス透過率の測定結果を表１に示
す。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例１〜４および比較例３の試料に対
し、８０℃の高温試験を１００時間行った後の透過率お
よび偏光度を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】次に実施例１〜４、および、比較例１〜３
で作製したフィルムを用いて、図３に示すように、電極
面側に液晶を注入し、ストラクトボンド（三井東圧化学
（株））でシールすることにより、ＴＮ型液晶セルのモ
デルを作製した。得られたセルを４０℃、８０ＲＨに湿
熱環境に５００時間放置したところ、実施例１〜４では
特に変化がなかったが、比較例１〜３では、液晶中に気
泡が発生していた。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施例１〜５および比較例１〜３
より、偏光機能を有する高分子フィルムの少なくとも一
つの主面にポリシラザンを加熱処理することにより得ら
れる珪素酸化物薄膜層を形成し、さらに、透明導電層を
形成することにより、偏光度を低下させることなく光線
透過率が高くなった高耐久性の、ＴＮおよびＳＴＮに好
適に用いることができる偏光機能を有する電極フィルム
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる偏光機能を有する電極フィルム
の構造断面図

【図２】本発明にかかる偏光機能を有する電極フィルム
の構造断面図

【図３】本発明の偏光機能を有する電極フィルムを用い
た液晶セルの断面図

【符号の説明】

１０ 偏光機能を有する高分子フィルム ２０ 珪素酸化物層 ２５ 透明導電層 ３０ 偏光を有する電極フィルム ４０ シール剤 ５０ 液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和氣 進 東京都千代田区霞が関三丁目２番５号 三 井東圧化学株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光機能を有する高分子フィルム（Ａ）
   の主面に珪素酸化物薄膜層（Ｂ）と透明導電層（Ｃ）
   が、ＡＢＣ、ＢＡＢＣ、もしくは、ＢＡＣの構成をもっ
   て形成された偏光機能を有する電極フィルムにして、該
   珪素酸化物薄膜層がポリシラザンを加熱処理することに
   より得られる偏光機能を有する電極フィルム。
2. 【請求項２】 偏光機能を有する高分子フィルム（Ａ）
   が、ポリエステル樹脂に２色性染料を混合して成形した
   フィルムである請求項１記載の偏光機能を有する電極フ
   ィルム。