JPS6132751A - 積層導電フイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高分子フィルム上にアンダーコートとして有機
物層を設け、更にバリヤ一層として５ｉＯ１Ｓ　ｉ　Ｏ
２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ□０３、Ｔ　ａ　２０　
ｓ、Ｎｂ２Ｏ，、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、更に該金属
酸化物層上に導電層として酸化インジウムを主成分とす
る被膜を形成した積層導電フィ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
日では各種ディ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、透明導電フィルムは従来のガラス基板を高分子フ
ィ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っており特に
液晶用の電極材料としては有望である。

透明導電体のフィルム化はポリエステルフィルムによっ
て始まったが、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・ネマティック）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った。

そのため−軸延伸ポリエステルフィ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、−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ィ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。

従って液晶表示素子用電極としては、待に限定するもの
ではないが透明性が良く、非晶質で、耐熱性のあるフィ
ルムを用いなくてはならない。

そこで鋭意研究を行った結果、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．Ｏｍｍ／ｋｇ
以下であり、更に２００℃に於ける熱収縮率が５％以下
である高分子フィ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ったフィル
ム化に伴なう水蒸気や空気の拡散、更にはベースフィル
ムや有機物層からのイオン性不純物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。

そこで鋭意検討した結果、５ｉＯ１ＳｉＯ□、ＴｉＯ□
、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２０５、Ｎｂ２Ｏ３，５
ｎ０２、ＣｅＯ２のうち、少くとも１種以上の透明な金
属酸化物層をベースフィ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って、水蒸気や空気の透過又
、イオン性不純物の拡散を防止し、液晶の寿命を飛躍的
に向上することが出来る積層導電フィルムを見出したの
で以下に於て詳細に説明する。

まず第１に液晶用としては積層導電フィルムを用いる際
のベースフィルムは、特に限定するものではないが厚さ
にか・おらず複屈折率は４０度以上の位相差があっては
ならない。

通常ＴＮ型液晶表示素子は明視野で用いるが、フィルム
の複屈折が大きな場合、地の部分が着色し、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。

従ってベースフィ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
）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
設けたベースフィ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、これはフィルム
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。

一般にフィルム電極を用いた液晶セルに於いては、フィ
ルム電極をセットする場合とが、フィルム電極を接着す
る場合など、フィ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
。

更に重要な魚は、フィ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、この時フィルムにか
なりの張力及び圧縮力がが）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。

従ってフィルム電極に用いるベースフィルム並びに金属
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・で種々の透明プラスチックにつき検討した結果、光
弾性定数は２，０ｎｕｎ／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のが好ましい。

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ィルムにかけた応力と生じ
た光弾性　の関係から求められる。

第三の条件としてベースフィルム並びに金属酸化物、有
機物層の熱的性質であるが、まず透明積層導電フィルム
の作製時、金属酸化物の安定化のためｉｏｏ’ｃがら２
００℃の範囲で熱処理を行うが、フィルムの収縮率が太
きい場合には、金属酸化物膜に応力集中が起り、シワや
クラックが生じる。

また電極パターンに加工する工程に於いては、洗浄、乾
燥等の工程を数回経るが、酸化物層がついたベースフィ
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ィルムが収縮・変
形し、その機能を損なう恐れがある。

この様な理由か呟液晶用電極に用いるフィルム並びに金
属酸化物、有機物層は耐熱性が必要であり、最低限度２
００℃に於ける収縮率が５％以下であることが好ましい
。

第四には液晶等に用いる場合にはフィルム側からの水蒸
気や空気の透過を更には、ベースフィルムやアンダーコ
ートとしての有機物層からのイオン性不純物拡散を防止
しなけれはならない。

一般的に用いられるシッフベース系、アゾ系、７ゾキシ
系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキシル系の液晶い
ずれに於ても、加水分解を受は易いため水蒸気透過は寿
命に直接的な影響を与える。

特にシッ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。

更に、イオン性不純物が液晶内に拡散した場合は、電流
の増大につながり劣化を著しく促進する。

従ってガラス基板を高分子フィルム化するためには、ど
うしても水蒸気や空気の透過更にはイオン性不純物の拡
散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ップ出来イオ
ン性不純物のないベースフィルムや有機アンダーコート
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２，０ｍｍ１ｋｇ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ィルムの水蒸気や空
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につき鋭意検討した結果可視
領域に於て、透過率が８５％以上で、かつ水蒸気透過率
が２×１０″ｇ／ｃＩ１１２・２４Ｈｒ以下で又空気透
過率が４×１０”ｃｃ／ｃｍ２・２４Ｈ「以下の金属酸
化物層を設けることによりて液晶用の信頼性試験である
８０℃、９０％ＲＨの環境下に於いて、従来の基準を大
巾に上回る１５００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、Ｓｉｎ、ＳｉＯ２、Ｔ
ｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａ　Ｉ　２０３、Ｔａ２０５、Ｎｂ
２Ｏ，、ＳｎＯ２、ＣｅＯ□の群から選ばれた少なくと
も一種以上を用いることにより、その目的を達すること
が出来る。

これらの金属酸化物層の厚さは特に限定しないが、１０
０〜５０００Ａの範囲が好ましい。

厚さが１ｏｏＸ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５ｏｏｏ人を越えた厚さでは、酸化物層にクラックが
入ったりして好ましくない。

アンダーコートとしての有機物は、前述の条件を満足す
れば特に限定するものではないが、性能面からは、余り
薄い場合は硬化不足等から、本来のアンダーコートとし
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。

以上記した様に従来のガラス基板に替えて高分子フィル
ムベースによる透明導電性フィ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。

更に性能面ではフィルム側からの水蒸気や空気透過又、
イオン性不純物の拡散を防止したため、寿命の大巾な向
上が計られる。

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ィルム上に特定の金属酸
化物層を設け、その上に酸化インジウムを主体とする被
膜を有した積層導電フィルムは、他の用途においてもフ
ィルム面からの水蒸気や空気、イオン性不純物の拡散を
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 ベースフィルムとしては、１００μｍ厚のポリエーテル
スル７オンフイルムを用い、　有機アンダーコートトし
てアクリル系樹脂を５μｍ厚にコートした。

この上に金属酸化物としてＳｉＯ２をスパッタ法で５０
０人厚に形成し、更に導電層として酸化インジウムを該
アクリル系樹脂層の上に同様にスパッタ法により２５０
人厚に設は積層導電フィルムを作成した。

この際の金属酸化物（Ｓ　１ｏ２）層までを含めたフィ
ルムの複屈折率は２０度であり、光弾性定数は１．７５
ｍｍ／ｋｇであり、２００℃に於ける収縮率は１．０％
であった。

又、金属酸化物、有機物層を付与したフィルムの水蒸気
透過率は２Ｘｌ″４ｇ／Ｃｌｌ１２・２４Ｈｒであり、
空気透過率は４　Ｘ　１０−’ｃｃ／ｃｎ＋２・２４Ｈ
ｒであり、可視光領域に於ける透過率は８７％であった
。

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

尚、この際のベースフィルムの水蒸気透過率はＩＸ１０
＝ｇ／ａｍ２・２４Ｈｒ、又空気透過率は２　Ｘ　１０
’ｃｃ／ａｍ２・２４Ｈｒであった。

以上の２種類の積層導電フィ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
験を行った。

この結果金属酸化物であるＳｉＯ２を設けたセルでは、
従来の基準を大巾に上回る１５００時間の使用が可能で
あった。

一方、ベースフィ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
不可能となった。

以上実施例で示した様に水蒸気や空気の透過を防止する
金属酸化物層を設けることによって、液晶の寿命を飛躍
的に向上出来る積層導電フィルムであることがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高分子フィルムの片面もしくは両面にアンダーコートと
   して有機物層を設け、更に該高分子層の少なくとも片面
   上に、金属酸化物のＳｉＯ、ＳｉＯ＿２、ＴｉＯ＿２、
   ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｔａ＿２Ｏ＿５、Ｎｂ＿
   ２Ｏ＿３、ＳｎＯ＿２、ＣｅＯ＿２の群から選ばれた少
   なくとも１種以上の酸化物層を設け、更に該金属酸化物
   層の片面上に導電層として酸化インジウムを主成分とす
   る被膜を形成した積層導電フィルム。