JPH09325213A

JPH09325213A - 光反射防止膜付偏光フィルム

Info

Publication number: JPH09325213A
Application number: JP8140339A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉; Toshiro Nagase; 俊郎長瀬
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、薄膜で導電性と可視光線透過率が高
く、しかも耐湿性が強く経時安定性に優れた光反射防止
膜付偏光フィルムを提供することにある。【解決手段】反射型液晶表示装置の観察者側電極板表面
に配置され、外部から入射する外光を直線偏光に変え、
前記直線偏光を選択的に透過させる偏光フィルム本体の
上に、銀系薄膜を透明酸化物薄膜で挟持する３層構成の
光反射防止膜を備える光反射防止膜を配したことを特徴
とする光反射防止膜付偏光フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、反射型液
晶表示装置の観察者側電極板に配置される偏光フィルム
に係わり、特に上記反射型液晶表示装置の表示画面を改
善させる光反射防止膜付偏光フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、電極を備える
一対の電極板と、これら電極板間に封入された液晶物質
とでその主要部が構成され、上記電極間に電界を印加し
て液晶物質の配向状態を変化させるとともに、その配向
状態によりその部位を透過する直線偏光の偏光面を回転
させ、この偏光の透過・不透過を偏光フィルムにより制
御して画面表示を行なうものである。そして、この種の
液晶表示装置としては、液晶表示装置の背面もしくは側
面に光源灯を配置して背面電極板側から光線を入射させ
るバックライト型あるいはライトガイド型のランプ内蔵
式透過型液晶表示装置が広く普及している。

【０００３】しかし、このランプ内蔵式透過型液晶表示
装置においては、そのランプによる消費電極が大きく、
ＣＲＴやプラズマディスプレイ等他の種類のディスプレ
イと略同等の電力を消費するため、液晶表示装置本来の
低消費電力といった特徴を損ない、また、携帯先での乾
電池による長時間の利用が困難であるという欠点を有し
ていた。

【０００４】他方、光源灯を内蔵することなく、装置の
観察者側に位置する電極板（以下、観察者側電極板とい
う）から室内光や自然光等の外光を入射させ、かつ背面
電極板に設けられた光反射材で反射させるとともに、こ
の反射光が画面表示する反射型液晶表示装置も知られて
いる。そして、この反射型液晶表示装置では光源灯を使
用しないことから消費電力が小さく、携帯先での乾電池
による長時間駆動に耐えるという利点を有している。

【０００５】このような反射型液晶表示装置としては、
例えば、図４に示すように背面電極板ａの裏面に金属反
射板ｅを配置したものが知られている。なお、図４中、
ｂは観察者側電極板、ｃは液晶物質、ｄは偏光フィルム
を示しており、上記外光を偏光フィルムｄで直線偏光に
変え、この直線偏光を金属反射板ｅで反射させるととも
に両電極ａ，ｂの透明電極ａ２，ｂ２間に電圧を印加し
て液晶物質ｃを駆動させ、上記直線偏光の透過・不透過
を制御して画面表示するものである。また、図５に示す
反射型液晶表示装置は、背面電極板ａの電極ａ２を金属
薄膜で構成し、この電極ａ２により入射光を反射させて
画面表示するものである。

【０００６】しかしながら、図４に示すような外部から
の光に依存する反射型液晶表示装置は、液晶物質ｃによ
って構成された表示画面が上記金属反射板ｅに映って虚
像を生じ、二重に観察されて非常に見にくいという問題
点があった。

【０００７】これに対して、図５に示される反射型液晶
表示装置においては、金属電極ａ２が液晶物質に密着し
ているため、上記二重表示を生じることはない。しか
し、その反面上記電極ａ２が入射光線を正反射するため
その外光の光源（例えば、蛍光灯）が電極ａ２に映り、
画面内にその虚像が観察されるという問題があった。こ
の種の問題は、液晶表示装置のカラー化のために表示面
にカラーフィルタ層を付加するとき、特に問題が深刻と
なる。カラーフィルタ層の選択透過性（したがって選択
吸収性）ため、外部からの光の利用率が低く、ただでさ
え、画面が暗くなりがちになるからである。

【０００８】この問題を解決する手段として、高屈折率
のTiO₂と低屈折率のSiO₂の多層膜を積層して反射防止膜
とすることが考えられる。しかし、TiO₂やSiO₂は、スパ
ッタリングでの成膜速度が遅く、実用的でない。加え
て、TiO₂は成膜速度を速くするとスプラッシュが飛びや
すいため、あまり高いレートに設定しずらい。また、下
地の基板が有機フィルムである場合は、蒸発源からの放
射熱が大きく、この点からも高いパワーをかけにくく、
生産性のある成膜がむずかしい。

【０００９】加えて、TiO₂とSiO₂の反射防止膜は、いず
れも絶縁膜であるので、帯電防止機能や電磁波シールド
機能は持っていない。帯電防止機能をもたせるため、酸
化インジウムと酸化スズからなる透明導電膜（以下、単
にITO という）を 200〜1000Å前後の薄膜を反射防止膜
の下地として形成する構成があるが、透明導電膜の成膜
工程がよけいに増えるため、さらなるコスト上昇の要因
になる。

【００１０】また、特解昭63−173395号公報によれば、
銀薄膜を酸化インジウムと酸化スズからなる酸化膜で挟
持する〔ITO/Ag/ITO〕の三層構成で電磁波シールド膜と
する技術が、開示されている。しかし、この構成では、
スパッター蒸着などで形成するＩＴＯの屈折率が２．０
〜２．１の範囲にあり、当三層構成での反射率は、１％
前後であり、反射防止膜の要求レベル０．５％以下とす
るのは困難である。また、屈折率が２．０を超えると可
視光の短波長側（例えば 400〜450 ｎｍ）、長波長側
（例えば 600〜700 ｎｍ）での反射光が増えるため、可
視光域での全透過率が低くなってしまう問題がある。

【００１１】加えて、〔ITO/Ag/ITO〕の構成は、この光
学特性上の問題ばかりでなく、湿度に弱く室内放置で簡
単にシミが発生し、この三層構成が水分存在化で破壊さ
れてしまう重欠点がある。銀薄膜を挟持する構成する構
成の酸化物は、ＩＴＯの他、酸化インジウム単体、酸化
スズ単体、酸化亜鉛などが選ばれ、これらにより、熱線
反射膜用途への試みがなされている。いずれもＩＴＯと
同様、耐湿性に問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点に着目してなされたもので、その課題とすると
ころは、薄膜で導電性と可視光線透過率が高く、しかも
耐湿性が強く経時安定性に優れた光反射防止膜付偏光フ
ィルムを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、反
射型液晶表示装置の観察者側電極板表面に配置され、外
部から入射する外光を直線偏光に変え、前記直線偏光を
選択的に透過させる偏光フィルム本体の上に、銀系薄膜
を透明酸化物薄膜で挟持する３層構成の光反射防止膜を
備える光反射防止膜付偏光フィルムにおいて、前記透明
酸化物薄膜が、銀と固溶しやすい金属の酸化物を一種以
上含む第１の基材と、銀と固溶しにくい金属の酸化物を
一種以上含む第２の基材との混合酸化物よりなり、かつ
該混合酸化物の屈折率が 2.0以下であることを特徴とす
る光反射防止膜付偏光フィルムである。

【００１４】３層構成の光反射防止膜において、酸化イ
ンジウムなどの酸化物薄膜との結晶粒界では、銀が移動
しやすく、この銀と水分の存在て酸化物との反応が徐々
に進み、構成を破壊する傾向にある。同時に銀の凝集が
進行することが観察された。この傾向は、インジウムな
ど、銀と金属として固溶しやすい金属の酸化物の場合が
顕著であることを見い出した。酸化ガリウム、酸化アル
ミニウムも３層構成の光反射防止膜において同様であ
り、酸化インジウムほどではないにしても耐湿性は充分
ではない。

【００１５】しかし、本発明者らは、こうした耐湿性に
劣る酸化物に銀との固溶域の小さいもしくは銀との固溶
域をもたない金属の酸化物を５％以上添加すると３層構
成の光反射防止膜の耐湿性を大きく改善し得ることを発
見した。銀と固溶しにくい金属にはチタン、クロム、ジ
ルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタルなど高融点
の遷移金属、セリウムなどランタン系金属、ケイ素、ビ
スマス、ゲルマニウムなどの半金属などがある。ただ
し、これら銀と固溶しにくい金属の酸化物は銀との密着
力が不充分なため、銀と固溶しやすい金属の酸化物と混
合して３層構成の透明酸化物薄膜とする必要がある。銀
と固溶しやすい金属は、換言すると銀を母材として銀へ
の比較的広い固溶域を有する金属であり、インジウム、
亜鉛、ガリウム、カドミウム、アルミニウム、マグネシ
ウムなどがその代表である。これらの金属は概して銀と
の密着力が高い。

【００１６】これら３層構成の透明酸化物薄膜おいて、
さらに高い透過率と低反射率を得るためには、上記の混
合酸化物の屈折率が 2.0以下であることが重要であるこ
とを、本発明者らは見い出した。すなわち、請求項１の
発明となる。

【００１７】上記した金属ないし半金属の酸化物のう
ち、屈折率 2.0以下の低屈折率のものは、酸化ケイ素
（二酸化ケイ素）、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウム、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウムがある。上記した
金属ないし半金属の酸化物のうち、屈折率 2.0以上の高
屈折率のものは、酸化インジウム、酸化スズ、酸化セリ
ウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウ
ム、酸化タンタルなどがある。屈折率 2.0以下の混合酸
化物とするためには、これら低・高屈折率を適量混ぜて
調整するのが良い。なお、上述の低・高の区分は、それ
ぞれの酸化物の成膜方法、基板温度、酸化の程度、その
他によって変動するため、透明酸化物薄膜の形にて実測
する必要がある。

【００１８】本発明者らは、さらに検討を進め、上記混
合酸化物の屈折率と、透明酸化物としての膜厚、および
銀系薄膜の膜厚の関わり合いについてのシュミレーショ
ンを行なった。シュミレーションの結果を図６と表１に
示す。ただし、シュミレーションは、実測の反射率より
およそ 0.4％程度低い値が出るので、やや割り引いてデ
ータ値を観る必要がある。これらの結果から、いずれも
混合酸化物の屈折率が低いほうが、低反射率かつ高光透
過率となることがわかる。

【００１９】

【表１】

【００２０】また同時に、透明酸化物薄膜の少なくとも
片側の膜厚が40ｎｍ〜60ｎｍの範囲内であり、かつ銀系
薄膜の膜厚が11ｎｍ以下の範囲であることが、実測値想
定（シュミレーション値＋ 0.4％）にて 0.5％以下（波
長 550ｎｍ）の反射率を得るために必要である。シュミ
レーション上、混合酸化物の屈折率を 1.5以下、銀系薄
膜の膜厚を４nm以下とすると、さらに良い特性が得られ
る可能性が見いだせるが、銀系薄膜の膜厚を４nm以下に
すると、実際上均質な連続膜が形成されにくく、島状の
着膜となるので、シュミレーションで期待される反射率
等の特性は得られない。実際上、銀系薄膜の膜厚は、11
ｎｍ〜４ｎｍの範囲が好ましい。すなわち、請求項２に
係る発明は、銀系薄膜の膜厚が、４〜１１ｎｍの範囲に
あることを特徴とする請求項１記載の光反射防止膜付偏
光フィルムである。

【００２１】銀は蒸着やスパッタリングなどの真空成膜
時にかかる熱やプラズマの影響で凝集しやすい。またマ
イグレーション等で移動しやすく、銀を用いた電子デバ
イスの信頼性を損ないやすい。これを避けるために少量
の金属元素を銀に添加することが有効である。しかし、
この金属元素の添加量が多くなると、３層膜の透過率を
減少させる傾向にあるため、最小限に抑える必要があ
る。したがって、請求項３に係る発明は、銀系薄膜が、
３原子％以下の異種金属元素を含有せしめた銀合金より
なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光
反射防止膜付偏光フィルムとなる。

【００２２】銀への添加元素は、移動しやすい銀の動き
を抑制する観点から、鉛や金など重い元素が好ましい。
３層膜に導電性を期待する場合は、銅、金、ニッケル、
亜鉛、カドミウム、マグネシウム、アルミニウムなど、
銀合金として導電性を低下させにくい元素を添加するこ
とが好ましい。３層膜の透過率の観点からは、銀と完全
固溶する金、パラジウムなどが好ましい。金、パラジウ
ムは３原子％を超えて添加することも可能だが、高価で
あるため、コストの点で少量添加が好ましい。この他、
インジウム、錫、チタン、ジルコニウム、セリウム、シ
リコンなど、基板への密着力を向上させるため微量加え
ても良い。これらの元素の添加は、３層膜の耐湿性向上
に有効である。

【００２３】本発明に用いることの可能な基板は、透明
であれば特に限定しない。例えば、ガラス、プラスチッ
クボード、プラスチックフィルム等が使用できる。自動
車や飛行機などの窓部材に直接着膜しても良い。液晶表
示装置に用いる偏光フィルム上に形成しても良いし、プ
ラズマディスプレイパネルやエレクトロルミネッセンス
表示装置など表示パネル面に直接あるいは間接的に形成
しても良い。

【００２４】外部光源の映り込みを緩和するため、あら
かじめ基板表面に凹凸を形成して、いわゆる防眩（アン
チグレア）効果を出すことも可能である。あるいは、本
発明の光反射防止膜を形成して後、微細な白色顔料を分
散させた塗膜を積層させて凹凸を形成し、アンチグレア
効果を出しても良い。

【００２５】また、光反射防止膜として、ディスプレイ
表面に形成する場合、膜表面に付着する油脂や指紋など
の汚れがディスプレイの表示品位を低下させることが問
題となる。こうした汚れ付着を少なくするため、フッ素
樹脂などの撥水性の塗膜を光反射防止膜の表面に形成す
ることが好ましい。撥水性塗膜の膜厚は光学特性に悪影
響を与えないよう、例えば０．１μｍ以下の可能な限り
薄いほうが良い。

【００２６】また、上記銀系薄膜と透明酸化物薄膜と
は、いずれもスパッタリング法によって形成できるほ
か、真空蒸着法やイオンプレーティング法等の真空成膜
法によって成膜することが可能である。そして、成膜の
際、成膜装置内部の酸素量を制御することにより、透明
酸化物薄膜の屈折率をある程度コントロールすることが
できる。成膜時の基板温度は１８０℃以下、ないし室温
の基板温度が望ましい。また、１５０℃以上の温度でア
ニーリング処理を施すことにより３層構成での導電性を
向上させることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００２８】

【実施例】

＜実施例１＞この実施例に係る偏光フィルム１は、図１
に示すようにヨウ素を吸着させた一軸延伸フィルム１３
と、この表裏に積層されたトリアセチルセルロースの保
護フィルム１２，１４と、その裏面側に接着剤層１５を
介して積層されたポリカーボネートの位相差フィルム１
６と、位相差フィルム１６上に塗布され液晶表示装置の
観察者側電極板に接着する接着剤層１７と、上記保護フ
ィルム１２側に積層された反射防止膜１１とで主要部が
構成されている。この光反射防止膜１１は、厚さ51ｎｍ
の透明酸化物薄膜２と、厚さ９ｎｍの銀系薄膜３、およ
び厚さ45ｎｍの透明酸化物薄膜４とで構成されている。

【００２９】上記の透明酸化物薄膜２，４は酸化ガリウ
ム、酸化セリウム、酸化珪素の混合酸化物よりなる。各
々の組成比は、酸素（Ｏ）を除いた金属元素の換算でガ
リウムが８５原子％、セリウムが５原子％、珪素が１０
原子％である。銀系薄膜３は銅（Ｃｕ）を0.75原子％含
有する銀合金により構成されている。上記混合酸化物に
よる透明酸化物薄膜２，４の屈折率は1.85であった。こ
の実施例の光反射防止膜１１は導電性であり、その光反
射率は約０．４％であった。この実施例の導電性光反射
防止膜の形成された偏光フィルムを空気中で１か月放置
して観察したところ、導電性反射防止膜の外観や反射率
に変化はなかった。

【００３０】この光反射防止膜付偏光フィルム１を図２
に示すように厚さ０．７ｍｍの透明ガラス板を基材とす
る反射型液晶表示装置の観察者側電極板１８の表面に接
着した。なお、図２において１９は観察者側電極板１８
に設けられた透明電極、２０は背面電極板を示し、この
背面電極板２０の内面側に光反射性アルミニウム薄膜か
らなる電極２１が画素パターン状に設けられている。ま
た、２２は液晶物質であり、上記透明電極１９と電極２
１との間に画素毎に電圧を印加することにより上記液晶
物質２２を駆動して画面表示が行なえるよう構成されて
いる。そして、蛍光灯の照明下でこの反射型液晶表示装
置を駆動したところ、表示画面内に上記蛍光灯の虚像が
ほとんど観察されず、コントラストの高い鮮明な表示画
面を観察することができた。

【００３１】＜実施例２＞この実施例の偏光フィルム２
は、図３に示すようにヨウ素を吸着させた一軸延伸フィ
ルム２３と、この表裏に積層されたトリアセチルセルロ
ースの保護フィルム２４，２５と、その表面側に積層さ
れた実施例１と同様の光反射防止膜１１と、その上に塗
布されたオルガノシロキサン系ハードコート層２６とか
らなる。また、上記裏面保護フィルム２５側には、接着
剤層１５を介して積層されたポリカーボネートの位相差
フィルム１６と、位相差フィルム１６上に塗布され液晶
表示装置の観察者側電極板に接着する接着性の光散乱層
２７とで主要部が構成されている。

【００３２】上記光散乱層２７は、６重量％のＣａＦ₂
（屈折率；１．４３、粒子径０．１〜５μｍ）が分散さ
れたアクリル系接着剤（屈折率；１．５）を１０μｍ厚
に塗布して形成されたものであり、アンチグレア効果を
有する。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、表示画面に外部光源の
虚像が映ることを防止できるため、反射型液晶表示装置
における表示画面の改善が図れる。また、３層構成の光
反射防止膜の耐湿性を実用レベルに向上しえた。さら
に、本発明の光反射防止膜は導電性であるので、帯電防
止機能や電磁波シールド機能も有している。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光反射防止膜付偏光フィルムの一実施
例を示す拡大断面図。

【図２】図１の光反射防止膜付偏光フィルムをの膜厚を
反射型液晶表示装置に装着した状態を示す説明図。

【図３】本発明の光反射防止膜付偏光フィルムの他の実
施例を示す拡大断面図。

【図４】反射型液晶表示装置の一例を示す説明図。

【図５】反射型液晶表示装置の他の例を示す説明図。

【図６】本発明に用いる光反射防止膜の光反射率と光透
過率のシュミレーション結果を示すグラフ図。

【符号の説明】

１偏光フィルム２、４透明酸化物薄膜３銀系薄膜１１光反射防止膜１２、１４保護フィルム１３、一軸延伸フィルム１５、１７接着剤層１６位相差フィルム１８観察者側電極板１９透明電極２０背面電極板２１電極２２液晶物質２７光散乱層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射型液晶表示装置の観察者側電極板表面
に配置され、外部から入射する外光を直線偏光に変え、
前記直線偏光を選択的に透過させる偏光フィルム本体の
上に、銀系薄膜を透明酸化物薄膜で挟持する３層構成の
光反射防止膜を備える光反射防止膜付偏光フィルムにお
いて、前記透明酸化物薄膜が、銀と固溶しやすい金属の
酸化物を一種以上含む第１の基材と、銀と固溶しにくい
金属の酸化物を一種以上含む第２の基材との混合酸化物
よりなり、かつ該混合酸化物の屈折率が 2.0以下である
ことを特徴とする光反射防止膜付偏光フィルム。
【請求項２】上記銀系薄膜の膜厚が、４〜１１ｎｍの範
囲にあることを特徴とする請求項１記載の光反射防止膜
付偏光フィルム。
【請求項３】上記銀系薄膜が、３原子％以下の異種金属
元素を含有せしめた銀合金よりなることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の光反射防止膜付偏光フィル
ム。
【請求項４】上記銀と固溶しやすい金属の酸化物が、酸
化ガリウム、酸化インジウム、酸化アルミニウムのうち
から選択される少なくとも１種であることを特徴とする
請求項１、請求項２または請求項３記載の光反射防止膜
付偏光フィルム。
【請求項５】異種金属元素が、金もしくは銅であること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求
項４記載の光反射防止膜付偏光フィルム。