JPS6186252A - 透明積層導電フイルム - 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】 本発明はポリエーテルサルホンフィルム上にアンダーコ
ートとしてウレタン系樹脂を設け、更に空気のバリア一
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ィルムの
もう一方の片面上にアンダーフートとしてアクリル系紫
外線硬化型Ｕ（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」二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プ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、火面植が可能であ
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
学異方性の袖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、熱時の収紺ｉ十に異方性かあ
り、光学的にも外観的にも透明電極としての性能を損な
そ・の眺セルロース系のフィルムなどが検討されている
か、耐熱性がなく液晶表示素子の加工工程でがなり変形
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、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
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
・１０度以内であり、かっ光弾性定数か２　、　ｆ’ｌ
　ｍｍ／　ｋｇ以下であり、更に２００　’Ｃ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
ム化に伴なう空気の透過により液晶の著しい劣化及び障
害か起こることが判明した。

更に一般的に高分子フィ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っている。

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
ール系乎Ｊｆ脂をベースフィルムにアンダーコー）第４
：有機物層の一七に設けることによって、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に液晶用としては透明積層導電フィルムを用い
る際のベースフィルムは厚さにか）わらず複屈折率は４
（）度以上の位相差があってはならない。

通路′ＴＮ型液晶表示素子は明視野で用いるか、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か生じる。

従ってベースフィルム４［：、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
等ら考慮した場合は複屈折率の程度は、厚さにか）わら
す位相差にして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か、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か加わるこ
とがあるが、この際に大きな複屈折を生したのでは第１
の条件で記した如く、表示のコントラストか小さくなる
。

更に重要な点は、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かか）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っと検討した結果、光
弾性定数は２．Ｏｍｍ／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月料としては、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は初層を設
けたベースフィルムにかけた応力と生じた光弾性鳩の関
係から求められる。

第３の条件としてベースフィルムの熱的性質であるか゛
、まず透明積層導電フィルムの作製時、酸化インジウム
の安定化のため］　１１０　’Ｃから２１）　０　℃の
範囲で熱処理を行うが、フィ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
ンクが生しる。

また電極パターンに加工する工程に於ては、洗浄、乾燥
等の工程を数回繰るが、電導性金属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
か掛なわれ、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は耐熱性
が必要であり、最低限度２（）０°Ｃに於ける収縮率か
５％以下であることが好ましい。

以上の条件をｉｊＩ！１足するものとしてポリエーテル
サルホンフィルムが最（、ｌｆ憂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ィルム側からの空気
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
うしても空気の透過を防がねば液晶用途には用いる、：
とか出来ない。

ここで・防止法としては空気をトラップ出来るベースフ
ィ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、１０度以内で
、かっ光弾性定数が２．Ｏｍｍ／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
サルホンフィ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ィルムの空気の透過
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ぎ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５Ｘ
　］　］Ｏ−５０−５ｃｃ７２４Ｈｒ−ａｉｍ以下の有
機物層を設けることによっ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ｒ
こものである。

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ｆＪｆ脂等があるが、分子開
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
か最も好ましく、ポリエーテルサルボンフィルムＦに設
けることによりその目的を達することを見い出しｒこち
のである。

しかしながらポリビニルアルコール１ｔｊｌ脂は親水性
であるため高分子フィルムには直接強固には付着すせる
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、描込の夾密性か損なわれ空気バリヤー性か急
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０（脂に対する密着力、又硬化温度か
ポリビニルアルコール樹脂の変色開始温度の１７０°Ｃ
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哉物、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ッタ
リングや蒸着法の場合、真空設備に大きな投資か必要で
ありランニングコストも高い。

従っ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ィルムに空気バリ
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０（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。

バリヤ一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、（）、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
問題か生じる。°″ 次に導電層として酸化インジウム等を主成分とする破膜
を形成する前、耐擦過傷性、耐アルカリ性等の向１−を
目的ｌこ、ポリエーテルサルホンフィルムードートを設
ける。

この理由としては、透明導電性フィルムは高分子フィル
ム上に真空蒸着法、イオンブレーティング法あ砧１はス
パッタリング法にて導電膜を形成することによって作製
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か要求され
ることか呟膜厚を薄くする場合が多い。

透明導電性フィルムの加工工程においては傷に上る断線
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１こよって生しる
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〃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、イオンブレ
ーティング法又はスパッ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？ち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
ンフィ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。

以上上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ィルム上
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ィルム
は、他の用途においてもフィ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ち
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、１００μ泊厚のポリエーテル
スルホンフィルムを用い、空気バリヤーのアンダーコー
トとしてウレタン樹脂（武１ｕ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系
樹脂層（株）クラレボバール＃１Ｉ７）を５μ１１厚で
コートし、４蘂蒜”＋＋　　　、　　　、　　／゛、　
　た。

この上に保護コートとしてエポキシ樹脂（ビスフェノー
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ィルム面上に５μｆＯ厚に
塗布し、更に酸化インジウムをスパッタ法により２５１
）　Ａ厚に設けた透明積層導電フィルムを作成した。

この際の導電層までを含めたフィルムの屈折率は２（）
度であり、光弾性定数は１．７５ｍｍ／ｋｇであった。

又、ポリビニルアルコール樹脂を付与したフィルムの空
気透過率は７　Ｘ　ｌ　０−５ｃｃ７’ｃ＋ｎ：・２４
Ｈｒ−ａｒｍ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２ｓｏ入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空気透過率は２　Ｘ　ｌ
　（１−”ｃｃ７’ｃｍ”　争２４Ｈｒ　・ａｔｎ＋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、加圧状態の環境下で信頼性試験を行った
。

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って、液晶の寿命を
飛躍的に向上出来る透明積層導電フィルムであることが
わかる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエーテルサルホンフィルムの片面にアンダー
   コートとしてウレタン系樹脂を設け、更にポリビニルア
   ルコール系樹脂を設けた上に保護コートを形成し、更に
   ポリエーテルサルホンフィ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膜を
   形成した透明積層導電フィルム。
2. （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項記載の透明積層導電フィルム。