WO2015005421A1 - 防湿性基材の製造方法および防湿性基材、ならびに防湿性基材を用いた偏光板、液晶表示パネル - Google Patents

防湿性基材の製造方法および防湿性基材、ならびに防湿性基材を用いた偏光板、液晶表示パネル Download PDF

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substrate
proof substrate
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駒田 実
柴田 晶彦
由香 渡辺
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大日本印刷株式会社
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a moisture-proof substrate that is used as, for example, a packaging material or a substrate material for an electronic device or the like and hardly generates a warp having a very low moisture permeability.
  • Various devices such as optical elements, liquid crystal display panels, organic EL (Electro-Luminescence) display panels, and other devices such as semiconductor devices and solar cell modules have many parts and parts that require moisture resistance.
  • a polarizing plate used in a liquid crystal display panel is known to have problems such as a change in polarization characteristics due to humidity.
  • Patent Document 1 discloses a transparent layer having a moisture-proof layer. It has been proposed to provide a protective layer on one or both sides of the polarizing film. Patent Document 1 describes that a polyester-based resin, a polyether sulfone-based resin, a polycarbonate-based resin, a polyamide-based resin, a polyimide-based resin, an acrylic resin, and an acetate-based resin can be used as the transparent protective layer forming material.
  • vacuum deposition is performed using a compound such as silicon oxide, indium oxide, tin oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium fluoride, and zinc oxide on at least one surface side of the transparent protective layer. It describes that a moisture-proof layer is formed by a method, a sputtering method, or an ion plating method.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-235625 discloses a polarizing plate provided with a triacetyl cellulose (TAC) film as a protective layer, in order to reduce the thickness and weight of the polarizing plate. If the thickness is reduced, the humidification reliability of the polarizing plate deteriorates (that is, the amount of change in light transmittance increases and the amount of change in polarization degree increases), and an environment of 40 ° C. ⁇ 90% RH has been pointed out. by the moisture permeability of the protective layer under the following 0.04g / cm 2 / 24h, it is proposed that can maintain moisture transmission reliability.
  • TAC triacetyl cellulose
  • Patent Document 2 discloses a protective layer having moisture permeability as described above by forming a deposition film such as a transparent thin film of various metals, an ITO thin film, or a transparent metal oxide thin film by a vapor deposition method or a sputtering method. It is described that
  • glass substrate to be used glass having a glass thickness of about 0.5 to 0.7 mm is used, but use of a thin glass having a thinner glass thickness of 0.3 mm is desired. Attempts have been made to further reduce the thickness of each layer constituting the panel as well as the glass substrate.
  • the rigidity of the panel is reduced as the thickness of each layer is reduced, not only the above-described problem of lowering the moisture-proof reliability but also the problem that the panel is warped occurs.
  • the liquid crystal display panel is warped, there is a problem that display defective portions called white spots are generated at the four corners of the panel, and the display stability for a long time is deteriorated.
  • the transparent metal oxide thin film can impart moisture resistance to the protective film.
  • these moisture barrier films hardly expand / shrink with respect to moisture absorption / drying, the protective film warps with expansion / contraction due to moisture absorption / drying of the base film on which the moisture barrier film is provided.
  • the problem that the warp of the protective film induces the warp of the display panel itself, whose rigidity has been reduced due to the reduction in thickness, has become apparent.
  • Such warpage of the protective layer due to moisture absorption is particularly noticeable when a moisture-absorbing substrate having a water absorption rate of 1% or more, such as a triacetyl cellulose (TAC) film, is used as a substrate film for providing a moisture-proof film.
  • a moisture-absorbing substrate having a water absorption rate of 1% or more such as a triacetyl cellulose (TAC) film
  • TAC triacetyl cellulose
  • the moisture-proof films described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are formed on a base film by a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method.
  • a vacuum deposition method a sputtering method, or an ion plating method.
  • the vapor deposition particles and sputtered particles having high temperature and high energy come into contact with the base film, so that the base film is damaged.
  • the hygroscopic base film as described above has low heat resistance, the flatness of the base film cannot be maintained after film formation, and as a result, the surface of the protective layer is swollen, the end floats, curls, etc. Shape deformation occurs.
  • the present inventors have provided a moisture-proof base material in which a moisture-proof film is provided on a hygroscopic base material having a water absorption rate of 1% or more, a moisture-proof film made of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film having a predetermined carbon content, As a result, it has been found that a moisture-proof substrate capable of realizing sufficient moisture-proof properties even when thin and capable of significantly suppressing warpage and deformation caused by the hygroscopic substrate can be realized. The present invention is based on this finding.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a moisture-proof substrate that has sufficient moisture resistance even if it is thin, and that can significantly suppress warpage and deformation caused by the hygroscopic substrate.
  • Another object of the present invention is to provide a moisture-proof substrate obtained by the production method, and a polarizing plate and a liquid crystal display panel using the moisture-proof substrate.
  • the method for producing a moisture-proof substrate according to the first invention is a method for producing a moisture-proof substrate, It is composed of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film containing a carbon component having a carbon content of 2.0 at% or more and 20.0 at% or less on at least one surface side of a hygroscopic substrate having a water absorption of 1% or more.
  • a moisture-proof film having a thickness of 30 nm or more is formed by a plasma chemical vapor deposition method; It is meant to include.
  • the film formation is preferably performed by a plasma chemical vapor deposition method using a film forming material gas containing an organosilicon monomer.
  • the moisture-proof substrate according to the second invention comprises a moisture-absorbing substrate having a water absorption rate of 1% or more, and a moisture-proof film formed on at least one surface side of the moisture-absorbing substrate. Because the moisture-proof film is made of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film containing a carbon component having a carbon content of 2.0 at% or more and 20.0 at% or less, and has a film thickness of 30 nm or more.
  • Moisture resistant substrate according to the second invention it is preferable that the moisture permeability in an environment of 25 ° C. 90% RH is less than 6.0g / m 2 / 24h.
  • a polarizing plate provided with the moisture-proof substrate according to the second invention and a liquid crystal display panel including the polarizing plate are also provided.
  • the moisture-proof film is formed by the plasma chemical vapor deposition method, damage to the hygroscopic substrate due to heat and particle collision energy can be greatly reduced. Therefore, even if the film thickness of the moisture-proof substrate is reduced, a moisture-proof substrate that can greatly reduce substrate deformation and warpage can be realized.
  • the moisture-proof film is formed of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film containing a carbon component having a carbon content of 2.0 at% or more and 20.0 at% or less, the water absorption is 1%. Even when a moisture-proof film is provided on the above-described hygroscopic substrate, the moisture-proof substrate has sufficient moisture resistance even if it is thin, and can greatly suppress warpage and deformation caused by the hygroscopic substrate. Can be realized.
  • moisture permeability means a value measured under the condition of 25 ° C. and 90% Rh in accordance with JIS Z 0208 “Method of testing moisture permeability of moisture-proof packaging material”.
  • the atomic composition percentage is a value measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
  • X-ray photoelectron spectroscopy is sometimes referred to as XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) method or ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) method.
  • the atomic composition percentage is measured by an X-ray photoelectron spectrometer (VG: ESCA LAB220i-XL manufactured by Scientific), but is not limited to this measuring apparatus.
  • water absorption means a value measured according to JIS K7209 (plastic water absorption and boiling water absorption test method), and the original mass of the test piece and the mass before and after the water absorption. It is displayed as the ratio of the increase. Specifically, the water absorption is measured as follows. (1) As a rule, the test specimen is a circular plate with a diameter of 50 ⁇ 1 mm or a square plate with a side of 50 ⁇ 1 mm and a thickness of 3 ⁇ 0.2 mm. (2) The test piece is dried for 24 ⁇ 1 hours in a thermostatic chamber maintained at 50 ⁇ 2 ° C. and allowed to cool in a desiccator.
  • (meth) acrylate means both acrylate and methacrylate.
  • the moisture-proof substrate 1 according to the present invention includes a moisture-absorbing substrate 2 having a water absorption rate of 1% or more and a moisture-proof substrate formed on at least one surface side of the moisture-absorbing substrate 2 as shown in FIGS. And a membrane 3. Further, the moisture-proof substrate 1 according to the present invention has a hard coat layer 4, an optical adjustment layer 5, an antifouling layer 6, etc. as required, as shown in FIGS. 3 to 4, unless the object of the present invention is impaired. The functional layer may be further provided. Hereinafter, each layer which comprises the moisture-proof base material by this invention is demonstrated.
  • the hygroscopic substrate 2 is a substrate that functions as a base film of the moisture-proof substrate 1.
  • the film needs to be capable of holding the moisture-proof film 3, but what kind of film is used may be selected depending on the use of the moisture-proof substrate 1.
  • the moisture-proof substrate 1 when used as a protective layer for a polarizing plate of a liquid crystal display panel, the light transmittance is preferably 70% or more, and preferably has no polarization characteristics.
  • the light transmittance if it is a laminated film for display for electronic parts, it may be exposed to a process of 150 ° C. or higher, so that the linear expansion coefficient is 15 ppm / K to 100 ppm / K and the glass transition point Tg is 150 ° C. to 300 ° C. ° C is preferred.
  • the glass transition point in this embodiment is measured by JIS K 7121 “Plastic transition temperature measurement method”.
  • the hygroscopic substrate 2 cannot always select a material having a low water absorption rate.
  • the panel is warped due to moisture absorption / drying of the moisture-proof substrate 1 when the panel is made.
  • Such warpage accompanying moisture absorption / drying of the moisture-proof substrate 1 itself is difficult to ignore when the material of the moisture-absorbing substrate 2 has a water absorption rate of 1% or more.
  • the case where it is a hygroscopic base material with a water absorption rate of 1% or more is targeted.
  • limiting in particular about the upper limit of a water absorption In a general plastic material, it is 10% or less, Preferably it is 5% or less.
  • Materials used for the hygroscopic substrate 2 are triacetyl cellulose (TAC) film, polyamide film, polyaramid film, polyvinyl alcohol (PVA) film, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin film, polyethylene glycol (PEG) film, polyimide ( PI) film, polyurethane resin film, polyethersulfone (PES) film, and the like.
  • TAC triacetyl cellulose
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PEG polyethylene glycol
  • PI polyimide
  • PES polyethersulfone
  • the thickness of the hygroscopic substrate 2 is about 5 ⁇ m to 220 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m to 50 ⁇ m. Below this range, pinholes are generated due to discharge due to static electricity, resulting in deterioration of barrier properties. Exceeding this range is not preferable because the production amount of one lot is reduced even if the same performance can be maintained.
  • the surface of the hygroscopic substrate 2 may be subjected to surface treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, heat treatment, chemical treatment, and the like.
  • surface treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, heat treatment, chemical treatment, and the like.
  • a conventionally known method can be appropriately used.
  • an anchor coat agent film may be formed on the surface of the hygroscopic substrate 2 for the purpose of improving the adhesion with the moisture-proof film 3 or the like.
  • a conventionally known film may be appropriately used.
  • a barrier layer may be provided between the hygroscopic substrate 2 and the moisture-proof film 3 for the purpose of improving gas barrier properties.
  • a conventionally known material may be appropriately used as the barrier layer forming material and forming method.
  • the moisture-proof film 3 formed on at least one surface side of the hygroscopic substrate 2 is a carbon component having a carbon content of 2.0 at% or more and 20.0 at% or less formed by plasma chemical vapor deposition.
  • a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is included.
  • a method for forming the moisture-proof film will be described.
  • Plasma chemical vapor deposition is also referred to as plasma CVD (plasma CVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD), and is a type of chemical vapor deposition.
  • plasma CVD plasma CVD
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • plasma enhanced chemical vapor deposition the raw material for film formation is vaporized and supplied during plasma discharge, an additive gas is added as necessary, and the gases in the system are mutually activated by collision to generate radicals and ions. Reactions at low temperatures are possible, which is impossible only by mechanical excitation.
  • a moisture-proof film 3 is formed by a reaction during discharge between the electrodes.
  • the frequency used to generate the plasma it is classified into low frequency (LF, several tens to several hundreds kHz), high frequency (RF, 13.56 MHz), and microwave (2.45 GHz).
  • LF low frequency
  • RF high frequency
  • microwave microwave
  • the method is broadly divided into a method of exciting a reaction gas and forming a film in an afterglow, and an ECR plasma CVD in which microwaves are introduced into a magnetic field (875 Gauss) that satisfies the ECR condition.
  • a capacitive coupling method parallel plate type
  • an inductive coupling method coil method
  • a magnetron structure made of magnets may be installed in the reaction system, and a space where the density of ions and electrons becomes high may be appropriately provided. Depending on the installation position of this magnetron, the damage to the film-forming substrate is reduced, and on the contrary, the damage to the film-forming substrate is increased, thereby improving the adhesion to the film-forming substrate. Can be adjusted.
  • FIG. 7 is a structural diagram showing an example of a plasma CVD apparatus for forming a film by plasma chemical vapor deposition used in this embodiment.
  • a plasma CVD apparatus 31 includes a chamber 32, a lower electrode 33 and an upper electrode 34 disposed in the chamber 32, a plasma generator (power source) 35 connected to the lower electrode 33, and a chamber 32.
  • an exhaust device 37 such as an oil rotary pump and a turbo molecular pump connected to each other through an exhaust valve 36, and a gas inlet 38 for introducing a film forming source gas into the chamber 32.
  • the gas inlet 38 is connected to additive gas supply sources 39a, 39b, 39c and flow meters 40a, 40b, 40c for the respective gases.
  • the film forming raw material supply sources 39d and 39e, the flow meters 40d and 40e, and the vaporizers 41d and 41e as necessary are connected.
  • a method for manufacturing the moisture-proof substrate 1 using such a plasma CVD apparatus will be described.
  • the inside of the chamber 32 is decompressed to a predetermined vacuum level by the exhaust device 37.
  • a film forming raw material gas is supplied by adjusting the flow rate with flow meters 40d, 40e, and a vaporizer.
  • the film forming raw material is vaporized using 41d and 41e, it is supplied to the gas inlet 38 in a gaseous state.
  • the additive gas is supplied from the additive gas supply sources 39a, 39b, and 39c to the gas inlet 38 after the flow rate is adjusted by the flow meters 40a, 40b, and 40c as necessary.
  • These gases may be mixed uniformly before the gas inlet 38 and then supplied into the chamber 2 or may be supplied separately from the gas inlet 38 for each gas type.
  • the inside of the chamber 32 is set to a predetermined pressure by controlling the degree of opening and closing of the exhaust valve 36 between the exhaust device 37 and the chamber 32.
  • power having a predetermined frequency is applied to the lower electrode 33 using the power source 35 in a state where the gas flow is stable inside the chamber 32, a plasma discharge is formed between the lower electrode 33 and the upper electrode 34, thereby absorbing moisture.
  • the moisture-proof film 3 is deposited on the conductive substrate 2 to form a film.
  • the plasma CVD apparatus shown in FIG. 7 is a system for forming a film on the sheet-shaped hygroscopic substrate 2, a roll-up type plasma CVD apparatus may be used.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing another example of a plasma CVD apparatus for forming a film by plasma chemical vapor deposition used in this embodiment.
  • the plasma CVD apparatus includes a chamber 50 having a film formation zone, and a transport system including a feed roller 51, a take-up roller 52, and a guide roller 61 for transporting the hygroscopic substrate 2 in the chamber 50.
  • a lower electrode 53 and a coating drum (upper electrode) 54 that also serves as an upper electrode are connected to a power source.
  • the chamber 50 is provided with an exhaust device 56b such as an oil rotary pump and a turbo molecular pump connected through an exhaust valve 55b, and further connected to the film formation zone through an exhaust valve 55a.
  • Exhaust devices 56a such as an oil rotary pump and a turbo molecular pump, and gas introduction ports 57a, 57b and 57c for introducing the source gas into the film formation zone are installed.
  • the gas inlets 57a, 57b, and 57c are connected to additive gas supply sources 58a, 58b, and 58c, and the film forming raw material supply sources 59a and 59b are connected via the flow meters 60a and 60b and the vaporizers 61a and 61b. It is connected to the.
  • the hygroscopic substrate 2 is mounted on the transport system of the plasma CVD apparatus so that the film formation surface is outside the coating drum 54.
  • the inside of the chamber 50 is depressurized to a predetermined degree of vacuum by the exhaust devices 56 and 56 '.
  • oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethylene, and the like are supplied from the additive gas supply sources 58a, 58b, and 58c after the flow rate is adjusted by the flowmeters 62a, 62b, and 62c, and further, the film forming raw material
  • the flow rate is adjusted from the supply sources 59a and 59b by the flow meters of the flow meters 60a and 60b, and the film forming raw material containing the organosilicon monomer is supplied in a gaseous state via the vaporizers 61a and 61b, and the gas introduction ports 57a and 57b,
  • the inside of the film formation zone is maintained at a predetermined pressure by controlling the degree of opening and closing of the exhaust valves 55a and 55b introduced from 57c and between the exhaust devices 56a and 56b and the film formation zone.
  • the moisture-proof film 3 is preferably formed at a discharge frequency of 10 Hz or more and 300 kHz or less so that excellent adhesion can be obtained by the ion implantation effect on the hygroscopic substrate 2.
  • a magnetron mechanism in the vicinity of the moisture-proof film 3 forming surface of the hygroscopic substrate 2 to form a plasma discharge from the viewpoint of improving productivity and reducing production cost. That is, by forming a plasma discharge by providing a magnetron mechanism, the plasma density is increased and the deposition rate is improved. In addition, the installation position of this magnetron reduces the damage to the film-forming substrate, and conversely increases the adhesion to the film-forming substrate by increasing the damage to the film-forming substrate. Adjustment is possible.
  • the upper electrode 34 in FIG. 7 and the coating drum 54 in FIG. 8 that are in contact with the hygroscopic substrate 2 by providing a cooling mechanism when the moisture-proof film 3 is formed.
  • a cooling mechanism when the moisture-proof film 3 is formed.
  • An organic silicate compound is used as a film forming raw material gas used when a moisture-proof film is formed by plasma chemical vapor deposition.
  • an organosilicon monomer is suitable because it is easy to introduce a prescribed carbon content into the moisture-proof film 3.
  • the organosilicon compound constituting the film forming monomer gas include 1.1.3.3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane (HMDSO), vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, and methylsilane.
  • 1.1.3.3-tetramethyldisiloxane or hexamethyldisiloxane is used because of its handleability and the characteristics of the formed continuous film.
  • Particularly preferred raw materials for example, argon gas, helium gas, or the like can be used.
  • oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, water, methane, ethylene, or the like can be used.
  • oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethylene, or the like may be added to the film forming raw material gas during film formation as an additive gas.
  • an additive gas such as oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, and ethylene.
  • the moisture-proof film 3 functions in the moisture-proof substrate 1 to reduce the moisture permeability (water vapor permeability) of the moisture-proof substrate 1 itself.
  • it functions to reduce warpage of the moisture-proof substrate caused by moisture absorption and drying of the moisture-proof substrate 1.
  • the silicon oxide film formed as described above is a thin film in which silicon, oxygen, and carbon are mainly detected by measurement by X-ray photoelectron spectroscopy, and Si—O—Si stretching in infrared absorption measurement. absorption peak due to vibration 1045 ⁇ 1060 cm -1, absorption peaks due to Si-CH 3 stretching vibration is generally detected 1274 ⁇ 8 cm -1.
  • the silicon oxide film containing a carbon component in this embodiment has a carbon content of 2.0 at% or more and 20.0 at% or less as measured by X-ray photoelectron spectroscopy, and the carbon is in the form of Si—CH 3 bonds. Existing.
  • the silicon oxynitride film is a thin film in which silicon, oxygen, nitrogen, and carbon are mainly detected by measurement with X-ray photoelectron spectroscopy.
  • Si-O the absorption peak by Si-N stretching vibration in the range of 830 ⁇ 1060 cm -1
  • absorption peaks due to Si-CH 3 stretching vibration is generally detected 1274 ⁇ 8 cm -1.
  • the silicon oxynitride film containing a carbon component in this embodiment has a carbon content of 2.0 at% or more and 20.0 at% or less as measured by X-ray photoelectron spectroscopy, and the carbon is in the form of Si—CH 3 bonds.
  • the presence of the contained carbon in the form of Si—CH 3 bonds is also a feature when the film is formed by plasma chemical vapor deposition. That is, when the silicon oxide or silicon oxynitride film is formed, decomposition products such as carbon atoms contained in the film forming source gas and additive gas, or ion species formed by plasma during film formation form the substrate surface. The carbon atoms generated for etching are taken into the film to form Si—CH 3 bonds.
  • the water repellency of the Si—CH 3 bond formed on the film surface reduces the water vapor adsorbing on the moisture-proof film surface, and the water molecules diffusing into the moisture-proof film are greatly reduced. Accordingly, since the intrusion of moisture into the hygroscopic substrate 2 is greatly reduced, it is possible to reduce the warpage of the moisture-proof substrate caused by moisture absorption / drying of the moisture-proof substrate 1 to a level with no problem.
  • the presence of contained carbon in the form of Si—CH 3 bonds in the silicon oxide film or silicon oxynitride film is more hygroscopic than in the case where a film made of only an inorganic compound is used as the moisture-proof film 3. It is considered that the difference in thermal contraction rate (thermal expansion coefficient) with the base material 2 is relaxed and the warp due to the temperature difference is also mitigated.
  • the carbon content is preferably 2.4 at% or more.
  • the carbon content measured by X-ray photoelectron spectroscopy exceeds 20.0 at%, the moisture-proof film becomes stronger in organic film properties, the film becomes less dense, and the moisture permeability increases. Decreasing is not preferable.
  • the carbon content is preferably 18.0 at% or less.
  • the moisture-proof film 3 has a predetermined carbon content by determining the ratio of the number of atoms of Si, O, C, and N.
  • a conventionally known method can be used as a method for obtaining such an atomic ratio.
  • evaluation is performed based on results obtained by an analyzer such as an X-ray photoelectron analyzer (XPS).
  • XPS is measured by XPS (ESCA LAB220i-XL manufactured by VG Scientific).
  • MgK ⁇ ray which is an X-ray source having an Ag-3d-5 / 2 peak intensity of 300 Kcps to 1 Mcps is used, and a slit having a diameter of about 1 mm is used.
  • the measurement is performed with the detector set on the normal line of the sample surface subjected to the measurement, and appropriate charge correction is performed.
  • the analysis after the measurement uses the software Eclipse version 2.1 attached to the above-mentioned XPS apparatus, and uses peaks corresponding to the binding energies of Si: 2p, C: 1s, N: 1s, and O: 1s. Is going.
  • the thickness of the moisture-proof film 3 in the present embodiment can be measured with a contact-type step meter, and specifically, measured using a step meter (manufactured by ULVAC, Inc., DEKTAK IIA). The measurement was performed with the scan range set to 2 mm and the scan speed set to Low.
  • the moisture-proof film needs to have a thickness of 30 nm or more. When the thickness of the moisture-proof film 3 is less than 30 nm, sufficient moisture resistance cannot be obtained. On the other hand, when the thickness of the moisture-proof film 3 is 500 nm or more, the productivity may be significantly reduced.
  • the thickness of the moisture-proof film 3 is particularly preferably 100 nm or more and 300 nm or less.
  • the hard coat layer 4 that may optionally be provided on the moisture-proof substrate 1 according to the present invention is provided for the purpose of preventing scratches on the surface of the polarizing plate.
  • the hard coat layer 4 is provided on at least one surface of the moisture-proof substrate 1. More specifically, the hard coat layer 4 can be provided on the surface of the hygroscopic substrate 2 on which the moisture-proof film 3 is formed. Thereby, since the moisture-proof base material 1 is protected by the hard-coat layer 4, the moisture-proof base material 1 which is hard to be damaged as a result can be provided.
  • the hard coat layer 4 can be formed by, for example, a method in which a cured film excellent in hardness, slipperiness, and the like by an appropriate ionizing radiation curable resin such as silicone is added to the surface of the transparent protective film.
  • a conventionally known layer can be appropriately used.
  • those having an acrylate functional group that is an ionizing radiation curable resin, that is, those having an acrylic skeleton and those having an epoxy skeleton are suitable.
  • Examples of the material for obtaining such a structure include ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta Bifunctional or higher acrylate monomers such as (meth) acrylate and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate can be exemplified.
  • a known photopolymerization initiator or photosensitizer can be used in combination.
  • Such photopolymerization initiators and photosensitizers are preferably used when the ionizing radiation curable resin is cured by irradiating ultraviolet rays. This is because ionizing radiation curable resins tend to be sufficiently cured when irradiated with an electron beam.
  • the addition amount of the photopolymerization initiator or photosensitizer is generally 0.1 parts by weight or more and 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the ionizing radiation curable resin.
  • various inorganic and organic additives such as a solvent, a curing catalyst, a wettability improver, a plasticizer, an antifoaming agent, and a thickener can be added as necessary.
  • the hard coat layer 4 can be formed by applying and curing the above material on the moisture-proof substrate 1 as a coating solution.
  • the coating amount of the coating solution is usually 0.5 g / m 2 or more and 15.0 g / m 2 or less as the solid content.
  • an ultraviolet-ray source used for hardening an ultrahigh pressure mercury lamp etc. can be mentioned, for example.
  • a wavelength of ultraviolet rays a wavelength range of 190 nm or more and 380 nm or less can be used normally, and as an electron beam source, various electron beam accelerators such as a cockcroft-walt type can be used.
  • the thickness of the hard coat layer 4 is usually 1 ⁇ m or more, preferably 3 ⁇ m or more, and usually 10 ⁇ m or less, preferably 8 ⁇ m or less. Within this range, the transparency of the moisture-proof substrate 1 is unlikely to be impaired, and the scratch resistance is likely to be good.
  • the moisture-proof substrate 1 according to the present invention may be provided with an optical adjustment layer 5 such as an antireflection film or an antiglare film.
  • the optical adjustment layer 5 is provided for the purpose of preventing reflection of external light and the like, and is realized by forming the optical adjustment layer 5 according to the conventional method.
  • an anti-glare layer which is one of the antiglare films, is provided for the purpose of preventing external light from being reflected on the surface of the polarizing plate and obstructing the viewing of the light transmitted through the polarizing plate.
  • the antiglare layer can be formed by imparting a fine concavo-convex structure to the surface of the transparent protective film by an appropriate method such as a roughening method such as a sand blasting method or an embossing method, or a blending method of transparent fine particles.
  • the transparent fine particles include silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, and antimony oxide having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m to 20.0 ⁇ m.
  • Fine particles may be used, and organic fine particles composed of crosslinked or uncrosslinked polymer particles may be used.
  • the amount of the transparent fine particles used is generally 2 to 70 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of the transparent resin.
  • the anti-glare layer containing transparent fine particles can be provided as a layer that also serves as a hard coat layer or as a coating layer on the surface of the moisture-proof substrate 1.
  • the antiglare layer may also serve as a diffusion layer (viewing angle compensation function or the like) for diffusing the light transmitted through the polarizing plate to expand the viewing angle.
  • the antireflection layer, the antisticking layer, the diffusion layer, the antiglare layer, and the like described above can be provided separately from the transparent protective layer as an optical layer composed of a sheet provided with these layers.
  • the anti-reflective film has a function to suppress the reflection of external light
  • the anti-static film has a function to prevent dust and dirt from adhering
  • the anti-fouling film inhibits adhesion of oil such as fingerprints.
  • Conventionally known materials may be used as appropriate, but they are often formed on the surface of the hard coat layer 4.
  • an antireflection function or a transparent conductive function can be added to the hard coat layer 4.
  • the smoothing film is used for flattening the surface, and may be formed on the surface of the moisture-proof film 3, for example.
  • the polarizing plate 10 includes a polarizer 11 having a polarization function that allows only polarized light in a specific direction or light that has been polarized to pass through, and moisture resistance bonded to the polarizer 11.
  • a substrate 1 is provided.
  • the moisture-proof substrate 1 is used for the purpose of protecting the polarizer 11 from moisture and giving the polarizing plate 10 rigidity.
  • the polarizer 11 generally uses uniaxially stretched polyvinyl alcohol or the like. Such a polarizer has drawbacks such as being easily torn in the direction of the stretching axis and poor water resistance, and is thin and weak in strength.
  • both surfaces of the polarizer 11 are sandwiched by the moisture-proof substrate 1 and used as the polarizing plate 10.
  • the hygroscopic substrate 2 that is the base film of the moisture-proof substrate 1 triacetyl cellulose (hereinafter sometimes referred to as TAC) is applied from the viewpoint of transparency, adhesion, and moisture permeability.
  • polarizer 11 for example, a film made of an appropriate vinyl alcohol-based polymer according to the prior art, such as polyvinyl alcohol or partially formalized polyvinyl alcohol, and a dyeing treatment or stretching treatment with a dichroic substance made of iodine, a dichroic dye, or the like.
  • Appropriate treatments such as cross-linking treatment and cross-linking treatment can be performed in an appropriate order and manner, and an appropriate material that transmits linearly polarized light when natural light is incident can be used. In particular, those excellent in light transmittance and degree of polarization are preferable.
  • the total thickness of the polarizer 11 and the moisture-proof substrate 1 provided on one side or both sides thereof is 135 ⁇ m or less.
  • the polarizer 11 preferably has a thickness of about 15 to 30 ⁇ m
  • the moisture-proof substrate 1 has a thickness of about 60 to 25 ⁇ m, more preferably about 50 to 25 ⁇ m. The thickness is preferably used.
  • the thickness of the moisture-proof substrate 1 is almost twice as large in total on the front and back sides, and the polarizer is also considered in consideration of the thickness of the adhesive layer.
  • the thickness of the polarizer 11 and the moisture-proof substrate 1 is appropriately selected so that the total thickness of the obtained polarizing plate 10 is 135 ⁇ m or less. If the thickness of the moisture-proof substrate 1 becomes too thin, the production becomes difficult and the handleability becomes difficult, so it is usually preferable not to make it thinner than about 25 ⁇ m.
  • an appropriate transparent film can be used.
  • an acetate-based resin such as triacetyl cellulose is generally used, but is not limited thereto.
  • TAC film is required to have no birefringence at all, because the birefringence of the polarizer is finely controlled.
  • a film is formed by extrusion, which is a general method for producing polymer films, the resin molecules are oriented in a certain direction and birefringence occurs. Therefore, as a method for producing a TAC film, a solution casting film forming method is generally used in which a polymer is dissolved in a solvent and spread thinly on a wide plate, and the film is produced while volatilizing the solvent.
  • a polyvinyl alcohol-based adhesive or a urethane-based adhesive is used for bonding the polarizer 11 and the moisture-proof substrate 1, particularly the moisture-proof substrate 1 made of a triacetyl cellulose film.
  • the polarizing plate 10 according to the present embodiment can be used as an optical member laminated with another optical layer in practical use.
  • the optical layer is not particularly limited.
  • One or two or more suitable optical layers that may be used for forming a liquid crystal display panel or the like can be used. Particularly, from the polarizer 11 and the moisture-proof substrate 1 of the present embodiment described above.
  • the polarizing plate 10 further comprises a reflecting plate or a semi-transmissive reflecting plate laminated with a reflecting plate or a semi-transmissive reflecting plate, and comprises the polarizer 11 and the moisture-proof substrate 1 of the present embodiment described above.
  • a viewing angle compensation film is further laminated on an elliptical or circularly polarizing plate on which a retardation plate is further laminated on the polarizing plate 10, or on the polarizing plate 10 comprising the polarizer 11 and the moisture-proof substrate 1 of the above-described embodiment.
  • Polarizing plate 10 or the above-described implementation A polarizing plate 10 consisting of the polarizer 11 and the moisture resistant substrate 1 state, preferably polarizer 10 is further laminated brightness enhancement film.
  • the polarizing plate 10 may be provided with an adhesive layer for bonding with other members such as the liquid crystal cell 21.
  • the pressure-sensitive adhesive layer can be formed of an appropriate pressure-sensitive adhesive according to the conventional type such as acrylic.
  • the moisture absorption rate is from the viewpoints of prevention of foaming phenomenon and peeling phenomenon due to moisture absorption, deterioration of optical characteristics due to thermal expansion difference and the like, prevention of warpage of the liquid crystal cell, and formation of the liquid crystal display panel 20 having high quality and excellent durability.
  • It is preferably an adhesive layer having a low heat resistance and excellent heat resistance.
  • it can also be set as the adhesion layer etc. which contain microparticles
  • the separator is formed by, for example, a method in which a release coat with an appropriate release agent such as a silicone-based, long-chain alkyl-based, fluorine-based, or molybdenum sulfide is provided on an appropriate thin leaf according to the above-described transparent protective film or the like. be able to.
  • an appropriate release agent such as a silicone-based, long-chain alkyl-based, fluorine-based, or molybdenum sulfide
  • each layer such as the polarizing plate 10, the polarizer 11 that forms the optical member, the moisture-proof substrate 1, the optical layer, and the adhesive layer, includes, for example, salicylic acid ester compounds, benzophenone compounds, benzotriazole compounds, and cyanoacrylate compounds.
  • a material having an ultraviolet absorbing ability by an appropriate method such as a method of treating with an ultraviolet absorber such as a nickel complex compound may be used.
  • the polarizing plate 10 according to the present embodiment can be preferably used for forming various devices such as the liquid crystal display panel 20.
  • the liquid crystal display panel 20 according to the present embodiment is a conventional transmission type, a reflection type, or a transmission / reflection type, in which the polarizing plate 10 according to this embodiment is arranged on one side or both sides of the liquid crystal cell 21 as shown in FIG. It can be formed as having an appropriate structure according to the above. Accordingly, the liquid crystal cell 21 forming the liquid crystal display panel 20 is arbitrary. For example, an active matrix drive type represented by a thin film transistor type, a simple matrix drive type represented by a twist nematic type or a super twist nematic type, etc. An appropriate type of liquid crystal cell 21 may be used.
  • the polarizing plates 10 are provided on both sides of the liquid crystal cell 21, they may be the same or different. Further, when the liquid crystal display panel 20 is formed, for example, appropriate components such as a prism array sheet, a lens array sheet, a light diffusing plate, and a backlight can be arranged in one or more layers at appropriate positions.
  • the use of the moisture-proof substrate according to the present invention is not particularly limited. However, it is thin and light, high moisture resistance is required, and it is suitable for applications that require deformation such as warpage.
  • the present invention can be widely applied to electronic displays such as organic EL.
  • Example 1 As the hygroscopic substrate, a 40 ⁇ m thick triacetyl cellulose (TAC) film was used. On this hygroscopic substrate, a silicon oxide film was formed as a moisture-proof film by plasma chemical vapor deposition. In the plasma chemical vapor deposition method, a parallel plate type plasma CVD apparatus as shown in FIG. 7 was used, and the distance between the electrode plates was set to 25 mm. The hygroscopic substrate was set on the lower electrode, and the inside of the chamber was evacuated to 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or less with a vacuum pump.
  • TAC triacetyl cellulose
  • hexamethyldisiloxane 2 sccm as a film forming raw material gas, argon gas 10 sccm and oxygen gas 30 sccm as an additive gas are introduced between the electrodes from the gas inlet 38, and the pressure in the chamber is adjusted by adjusting the opening degree of the exhaust valve of the chamber. Set to 7 Pa. Thereafter, a plasma discharge was formed from the plasma generator at a frequency of 40 kHz and an input power of 200 W, and a silicon oxide film having a thickness of 102 nm was formed as a moisture-proof film, whereby a moisture-proof substrate 1 was produced.
  • Example 2 In Example 1, a silicon oxide film having a film thickness of 103 nm is formed on one surface (described as a surface in Table 1) of the hygroscopic substrate, and a film thickness of 102 nm is formed on the other surface (described as a back surface in Table 1). A moisture-proof substrate 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicon oxide film was formed.
  • Example 3 In Example 1, the moisture-proof base material 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the film forming raw material gas was changed to 2 sccm of hexamethyldisilazane and a 100 nm-thick silicon oxynitride film was formed as the moisture-proof film. did.
  • Example 4 In Example 3, a silicon oxynitride film having a film thickness of 105 nm is formed on one surface (described as the surface in Table 1) of the hygroscopic substrate, and the film thickness is formed on the other surface (described as the back surface in Table 1).
  • a moisture-proof substrate 4 was produced in the same manner as in Example 3 except that a 101 nm silicon oxide film was formed.
  • Example 5 In Example 1, the oxygen addition amount at the time of forming the silicon oxide film was increased to 75 sccm, and a moisture-proof film having a film thickness of 103 nm with a carbon content measured as follows was 2.4 at% was implemented. In the same manner as in Example 1, a moisture-proof substrate 5 was produced.
  • Example 6 In Example 1, the oxygen addition amount at the time of forming the silicon oxide film was increased to 35 sccm, and a moisture-proof film having a film thickness of 78 nm having a carbon content measured as follows of 12.3% was implemented. In the same manner as in Example 1, a moisture-proof substrate 6 was produced.
  • Example 7 In Example 1, the amount of oxygen added during the formation of the silicon oxide film was increased to 40 sccm, and the moisture content was measured as follows, and the carbon content was 7.8%. In the same manner as in Example 1, a moisture-proof substrate 7 was produced.
  • Example 8 In Example 1, the moisture-proof substrate 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the moisture-proof film was formed so that the thickness of the silicon oxide film was 195 nm.
  • Example 9 In Example 1, a moisture-proof substrate 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that the moisture-proof film was formed so that the thickness of the silicon oxide film was 308 nm.
  • Example 1 a moisture-proof substrate 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the moisture-proof film was formed so that the thickness of the silicon oxide film was 25 nm.
  • Example 2 In Example 1, except that the amount of oxygen added during the formation of the silicon oxide film was reduced to 6 sccm, and a moisture-proof film having a film thickness of 102 nm with a carbon content of 25.2 at% measured as follows was used. In the same manner as in Example 1, a moisture-proof substrate 11 was produced.
  • a hygroscopic substrate As a hygroscopic substrate, a triacetylcellulose film having a thickness of 40 ⁇ m was used. A silicon oxide film was formed as a moisture-proof film on this hygroscopic substrate by a vacuum deposition method. A hygroscopic substrate was set in a film forming chamber, and SiO was used as a film forming material for the moisture-proof film, and the film was formed while oxygen gas was added. At this time, the distance between the hygroscopic substrate and the film forming material was set to 500 mm.
  • a hygroscopic substrate and a vapor deposition material are set in a vacuum chamber, evacuated to 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less, and then the vapor deposition material is heated and evaporated using an EB gun, and oxygen gas is introduced at 20 sccm, Reactive vapor deposition was performed to form a silicon oxide film having a thickness of 105 nm as a moisture-proof film, and a moisture-proof substrate 12 was produced.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 3, a silicon oxide film having a film thickness of 103 nm is formed on one surface (described as a surface in Table 1) of the hygroscopic substrate, and a film thickness of 103 nm is formed on the other surface (described as a back surface in Table 1). A moisture-proof substrate 13 was produced in the same manner as in Comparative Example 3 except that the silicon oxide film was formed.
  • a hygroscopic substrate As a hygroscopic substrate, a triacetylcellulose film having a thickness of 40 ⁇ m was used. A silicon oxide film was formed as a moisture-proof film on the hygroscopic substrate by a sputtering method. A hygroscopic substrate is set in a film forming chamber, the inside of the chamber is evacuated to 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less, Si is used as a film forming target material, and argon gas and oxygen gas are introduced as a reactive gas.
  • a silicon oxide film having a film thickness of 105 nm was formed as a moisture-proof film by a dual magnetron sputtering method (frequency: 40 kHz) with a film-forming pressure of 0.3 Pa and an input power of 2 kW, and a moisture-proof substrate 14 was produced.
  • Comparative Example 6 In Comparative Example 5, a silicon oxide film having a film thickness of 105 nm was formed on one surface (described as the surface in Table 1) of the hygroscopic substrate, and a film thickness of 105 nm was formed on the other surface (described as the back surface in Table 1). A moisture-proof substrate 15 was produced in the same manner as in Comparative Example 5 except that the silicon oxide film was formed.
  • the film thickness of the moisture-proof film is set using a step gauge (DEKTAK IIA, manufactured by ULVAC, Inc.), the scanning range is set to 2 mm, and the scanning speed is set to Low. And measured. The measured film thickness was as shown in the “film thickness” column of Table 1.
  • the measurement was performed with the detector set on the normal line of the sample surface used for the measurement, and appropriate charge correction was performed.
  • the analysis after the measurement uses the software Eclipse version 2.1 attached to the above-mentioned XPS apparatus, and uses peaks corresponding to the binding energies of Si: 2p, C: 1s, N: 1s, and O: 1s. went.
  • a liquid crystal display panel shown in FIG. 6 was prepared using the hygroscopic substrate obtained as described above, and stored in an environmental tester at 60 ° C. and 90% RH for one week. Then, the panel display state was confirmed visually and the presence or absence of white spot generation
  • the evaluation criteria were as follows. Good: No white spots are seen on the display. Defect: White spots are seen on the display. The evaluation results were as shown in the “Panel Evaluation” column of Table 1.
  • Moisture proof substrate 2 Hygroscopic substrate 3: Moisture proof film 4: Hard coat layer 5: Optical adjustment layer 6: Antifouling layer 10: Polarizing plate 11: Polarizer 20: Liquid crystal display panel 21: Liquid crystal cell 22: Glass substrate 23: Adhesive layer 31: Plasma CVD device 32: Chamber 33: Lower electrode 34: Upper electrode 35: Plasma generator 36: Exhaust valve 37: Exhaust device 38: Gas inlets 39a, 39b, 39c: Additional gas supply device 39d, 39e: Film forming material supply devices 40a, 40b, 40c, 40d, 40e: Flow meters 41d, 41e: Vaporizer 50: Chamber 51: Delivery roller 52: Winding roller 53: Lower electrode 54: Coating drum (upper electrode) ) 55a, 55b: exhaust valves 56a, 56b: exhaust devices 57a, 57b, 57c: gas introduction ports 58a, 58b, 58c: additive gas supply sources 59a, 59b: film forming raw material supply

Abstract

 薄くても十分な防湿性を有するとともに、吸湿性基材に起因する反りや変形を大幅に抑制可能な防湿性基材の製造方法を提供する。発明による防湿性基材の製造方法は、吸水率が1%以上の吸湿性基材と、前記吸湿性基材の少なくとも一方の面側に形成された防湿膜と、を備えた防湿性基材の製造方法であって、前記吸湿性基材の少なくとも一方の面側に、炭素含有率が2.0at%以上、20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜からなる、膜厚が30nm以上の防湿膜を、プラズマ化学気相成長法により成膜する、ことを含む。

Description

防湿性基材の製造方法および防湿性基材、ならびに防湿性基材を用いた偏光板、液晶表示パネル
 本発明は、例えば、電子デバイス等のパッケージ材料ないし基板材料として用いられる、極めて低い透湿度を有する反りを生じにくい防湿性基材に関する。
 光学素子、液晶表示パネルや有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイパネルなどの表示装置、半導体装置、太陽電池モジュール等の各種装置には、防湿性が要求される部位や部品が多く存在している。例えば、液晶表示パネルにおいて使用される偏光板は、湿度によって偏光特性の変化を招くなどの問題点が知られている。
 これらの問題点に対して、金属や無機化合物の薄膜を面上に製膜した樹脂フィルムを防湿性基材として貼り合わせることにより、防湿性が要求される部位や部品に防湿性を付与することが知られている。例えば、偏光板に上記したような防湿性基材を貼り合わせて、防湿性を付与することが知られている。
 また、熱と湿度の相互作用により偏光板の光学特性が低下したり、変色する問題に対して、特開平03-148603号公報(以下、特許文献1という)には、防湿層を備えた透明保護層を偏光フィルムの片側または両側に設けることが提案されている。そして、特許文献1には、透明保護層形成材として、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、アセテート系樹脂を使用できることが記載されており、また、透明保護層の少なくとも一方の面側に、酸化珪素、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛などの化合物を用いて、真空蒸着方式、スパッタリング方式、イオンプレーティング方式により、防湿層を形成することが記載されている。
 特開2001-235625号公報(以下、特許文献2という)には、保護層としてトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを備えた偏光板において、偏光板の厚さや重量を小さくする目的で保護層の厚さを薄くすると、偏光板の加湿信頼性が悪化する(即ち、光線透過率変化量が大きくなり、偏光度変化量が大きくなる)という問題が指摘されており、40℃×90%RHの環境下での保護層の透湿度を0.04g/cm2/24h以下とすることにより、透湿信頼性を維持できることが提案されている。また、特許文献2には、各種金属の透明薄膜、ITO薄膜、透明な金属酸化物薄膜などの蒸着膜を蒸着法やスパッタリング法によって形成することにより上記のような透湿度を有する保護層が得られることが記載されている。
 ところで、近年、液晶表示パネルなどの表示装置において、さらなる製品の軽量化、薄型化が求められている。使用されるガラス基材は、ガラス厚み0.5~0.7mm程度のガラスが用いられていたが、さらに薄いガラス厚み0.3mmの薄膜ガラスの使用が要望されている。また、ガラス基板のみならず、パネルを構成する各層の厚みをより一層薄くする試みがなされている。
 このような各層の薄膜化に伴いパネルの剛性が低下するため、上記したような防湿信頼性が低下するという問題だけでなく、パネルに反りが発生するという問題が生じている。例えば、液晶表示パネルに反りが生じると、パネルの四隅に白抜けとよばれる表示不良部が生じ、長期間の表示安定性が劣化するという問題がある。
特開平03-148603号公報 特開2001-235625号公報
 特許文献1に記載の酸化珪素、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛からなる蒸着膜や、特許文献2に記載の各種金属の透明薄膜、ITO薄膜、透明な金属酸化物薄膜は、保護膜に防湿性を付与できる。しかしながら、これらの防湿膜は、吸湿/乾燥に対してほとんど膨張/収縮しないため、防湿膜を設ける基材フィルムの吸湿/乾燥による膨張/収縮に伴い、保護膜に反りが生じる。その結果、保護膜の反りが、薄型化によって剛性が低下した表示パネル自体の反りを誘発するといった問題が顕在化している。
 このような吸湿による保護層の反りは、防湿膜を設ける基材フィルムとして、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等の吸水率が1%以上の吸湿性基材を使用した場合に特に顕著となる。
 また、特許文献1および特許文献2に記載されている防湿膜は、温度変化に対してもほとんど膨張/収縮しないため、基材フィルムの温度変化による膨張/収縮に伴い、保護層に反りが生じる。このような温度変化によって生じる反りも、上記した吸湿/乾燥によって生じる反りと相まって無視し得ないものとなっている。
 また、特許文献1、特許文献2に記載された防湿膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法によって基材フィルム上に形成されている。このような成膜方法においては、高温かつ高エネルギーの蒸着粒子やスパッタ粒子が基材フィルムに接触するため、基材フィルムにダメージを受ける。特に、上記したような吸湿性の基材フィルムは耐熱性が低いため、成膜後に基材フィルムの平坦性が維持できなくなり、その結果、保護層の表面にうねりや端部の浮き、カール等の形状変形が生じる。
 さらに、吸湿性基材フィルムに防湿膜を設ける場合に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法を採用すると、高温かつ高エネルギーの蒸着粒子やスパッタ粒子が吸湿性基材フィルムの表面に到達すると、吸湿性基材フィルム表面から脱水現象が生じる。その結果、緻密な膜が形成できずに十分な防湿性が得られなくなり、また、吸湿性基材フィルムと防湿膜との密着性も低下するため耐久性に優れた保護膜が得られないという問題がある。
 本発明者らは、吸水率が1%以上の吸湿性基材上に防湿膜を設けた防湿性基材において、所定の炭素含有率を有する酸化珪素膜または酸窒化珪素膜からなる防湿膜とすることにより、薄くても十分な防湿性を有するとともに、吸湿性基材に起因する反りや変形を大幅に抑制可能な防湿性基材を実現できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
 したがって、本発明の目的は、薄くても十分な防湿性を有するとともに、吸湿性基材に起因する反りや変形を大幅に抑制可能な防湿性基材の製造方法を提供することである。
 また、本発明の別の目的は、当該製造方法により得られた防湿性基材、ならびに防湿性基材を用いた偏光板および液晶表示パネルを提供することである。
 第1の発明による防湿性基材の製造方法は、防湿性基材の製造方法であって、
 吸水率が1%以上の吸湿性基材の少なくとも一方の面側に、炭素含有率が2.0at%以上、20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜からなる、膜厚が30nm以上の防湿膜を、プラズマ化学気相成長法により成膜する、
ことを含んでなるものである。
 第1の発明においては、前記成膜が、有機珪素モノマーを含む成膜原料ガスを用いるプラズマ化学気相成長法により行われることが好ましい。
 第2の発明による防湿性基材は、吸水率が1%以上の吸湿性基材と、前記吸湿性基材の少なくとも一方の面側に形成された防湿膜と、を備えた防湿性基材であって、
 前記防湿膜は、炭素含有率が2.0at%以上、20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜からなり、かつ膜厚が30nm以上である。
 第2の発明による防湿性基材は、25℃90%RHの環境下での透湿度が6.0g/m2/24h以下であることが好ましい。
 第2の発明による防湿性基材を備えた偏光板、およびその偏光板を備えた液晶表示パネルも提供される。
 本発明によれば、プラズマ化学気相成長法により防湿膜を形成するため、熱や粒子衝突エネルギーによる吸湿性基材へのダメージを大幅に低減することができる。そのため、防湿性基材の膜厚を薄くしたとしても、基材変形やそりを大幅に低減できる防湿性基材を実現できる。
 また、本発明によれば、防湿膜が、炭素含有率が2.0at%以上20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜成膜からなるため、吸水率が1%以上の吸湿性基材上に防湿膜を設けた場合であっても、薄くても十分な防湿性を有するとともに、吸湿性基材に起因する反りや変形を大幅に抑制可能な防湿性基材を実現できる。
本発明による防湿性基材の第一の実施形態の概略断面図である。 本発明による防湿性基材の第二の実施形態の概略断面図である。 本発明による防湿性基材の応用形態を示す概略断面図である。(a)は第一の応用形態を示し、(b)は第二の応用形態を示す。 本発明による防湿性基材の応用形態を示す概略断面図である。(a)は第三の応用形態を示し、(b)は第四の応用形態を示す。 本発明による偏光板の応用形態を示す概略断面図である。(a)は第一の応用形態を示し、(b)は第二の応用形態を示す。 本発明による液晶表示パネルの応用形態を示す概略断面図である。 本発明の製造に用いられるプラズマCVD装置の第一の例を示す概略図である。 本発明の製造に用いられるプラズマCVD装置の第二の例を示す概略図である。 本発明の反りの評価方法を示す概略図である。
 以下、本発明の具体的な実施形態について、図面等を用いて以下に詳しく説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
[定義]
 本明細書において、「透湿度」とは、JIS Z 0208「防湿包装材料の透湿度試験方法」に準拠して、25℃90%Rhの条件下で測定された値を意味する。
 本明細書において、「at%」とは、原子数の割合である原子組成百分率を示す単位であり、「atom%(atomic percent)」とも記載される。原子組成百分率は、後述するように、X線光電子分光法により測定される値である。X線光電子分光法は、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)法、または、ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)法と呼ばれることもある。具体的な一例として、原子組成百分率は、X線光電子分光測定装置(VG Scientific社製ESCA LAB220i-XL)により測定されるが、この測定装置に限定されるものではない。
 本明細書において、「吸水率」とは、JIS K7209(プラスチックの吸水率および沸騰水吸水率試験方法)に準拠して測定された値を意味し、試験片の元の質量と吸水前後の質量増加分の比として表示したものである。具体的には、吸水率は下記のようにして測定される。
 (1)原則として試験片は、直径50±1mmの円形板,または1辺が50±1mmの正方形の板とし、厚さは3±0.2mmのものを使用する。
 (2)試験片を、50±2℃に保った恒温槽中で24±1時間乾燥し、デシケータ中で放冷する。
 (3)次いで、試験片の質量を0.1mgの単位まで測定し、測定値をM1とする。
 (4)その後、23±2℃に保った水を入れた容器に試験片を入れ、24±1時問後、試験片を水から取り出し、0.1mgの単位まで測定し、測定値をM2とする。
 (5)測定されたM1およびM2より、吸水率を下記の式に従って求める。
    吸水率=(M2-M1)/M1×100 
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの両者を意味する。
[防湿性基材]
 本発明による防湿性基材1は、図1~図2に示すように、吸水率が1%以上の吸湿性基材2と、吸湿性基材2の少なくとも一方の面側に形成された防湿膜3とを備えている。また、本発明による防湿性基材1は、本発明の目的を損なわない限り、図3~図4に示すように、必要に応じてハードコート層4、光学調整層5、防汚層6等の機能層を更に備えていてもよい。以下、本発明による防湿性基材を構成する各層について説明する。
(吸湿性基材)
 本実施形態において吸湿性基材2は、防湿性基材1のベースフィルムとして機能する基材である。防湿膜3を保持し得るフィルムである必要があるが、どのような性質のフィルムを用いるかは、防湿性基材1の用途によって選択すればよい。
 例えば、防湿性基材1を液晶表示パネルの偏光板の保護層として用いる場合には、光線透過率としては70%以上であることが好ましいし、偏光特性を有しない方が好ましい。また、電子部品用途、ディスプレイ用積層フィルムであれば、150℃以上の工程に曝されることがあるので、線膨張係数が15ppm/K~100ppm/Kで、ガラス転移点Tgが150℃~300℃が好ましい。本実施形態において本実施形態においてガラス転移点は、JIS K 7121「プラスチックの転移温度測定方法」により測定したものとする。
 このように求められる性能によって、吸湿性基材2は、必ずしも吸水率が低い材料を選択できるとは限らない。その結果、表示パネルなどの薄型化に伴う剛性の低下に伴い、パネルなどにした際の防湿性基材1の吸湿/乾燥に伴うパネルの反りが問題となる。このような防湿性基材1自体の吸湿/乾燥に伴う反りは、吸湿性基材2の材料が吸水率1%以上である場合に無視しがたくなる。本実施形態においては、吸水率1%以上の吸湿性基材である場合を対象としている。吸水率の上限については、特に制限はないが、一般的なプラスチックの材料では、10%以下、好ましくは5%以下である。
 吸湿性基材2に用いる材料は、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリアミドフィルム、ポリアラミドフィルム、ポリビニルアルコール(PVA)フィルム、エチレン-ビニルアルコール共重合樹脂フィルム、ポリエチレングリコール(PEG)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリウレタン樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)フィルムなどが挙げられる。
 また、吸湿性基材2の厚さとしては、5μm~220μm程度、好ましくは10μm~50μmである。この範囲未満では、静電気による放電によるピンホールの発生によりバリア性劣化の原因となり、この範囲を超えると、同じ性能を維持できたとしても1ロットの生産量が少なくなる為好ましくない。
 吸湿性基材2の表面は、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、加熱処理、薬品処理等の表面処理を行ってもよい。こうした表面処理の具体的な方法は従来公知のものを適宜用いることができる。また、吸湿性基材2の表面には、防湿膜3等との密着性の向上を目的としてアンカーコート剤膜を形成してもよい。こうしたアンカーコート剤膜としては、従来公知のものを適宜用いればよい。さらに、吸湿性基材2と防湿膜3との間に、ガスバリア性を向上する目的でバリア層を設けてもよい。バリア層の形成材料および形成方法は、従来公知のものを適宜用いればよい。
(防湿膜)
 吸湿性基材2の少なくとも一方の面側に形成される防湿膜3は、プラズマ化学気相成長法により成膜された、炭素含有率が2.0at%以上20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜である。以下、防湿膜の成膜方法について説明する。
 プラズマ化学気相成長は、プラズマCVD(plasma CVD、 plasma-enhanced chemical vapor deposition、 PECVD)法とも言われ、化学気相成長法の一種である。プラズマ化学気相成長においては、プラズマ放電中に成膜原料を気化して供給し、必要に応じて添加ガスを加え、系内のガスを衝突により相互に活性化してラジカルやイオン化するため、熱的励起のみによっては不可能な低温下での反応が可能となる。吸湿性基材2は、電極間の放電中での反応により防湿膜3が形成される。プラズマの発生に用いる周波数により、低周波(LF、数十~数百kHz)、高周波(RF、13.56MHz)、およびマイクロ波(2.45GHz)に分類される。マイクロ波を用いる場合は、反応ガスを励起し、アフターグロー中で成膜する方法と、ECR条件を満たす磁場(875Gauss)中にマイクロ波導入するECRプラズマCVDに大別される。また、プラズマ発生方法で分類すると、容量結合方式(平行平板型)と誘導結合方式(コイル方式)に分類される。また、必要に応じて反応系内に磁石によるマグネトロン構造体を設置し、イオンや電子等密度の高くなる空間を適宜設けてもよい。このマグネトロンの設置位置により、被成膜基材へのダメージを低減したり、反対に被成膜基材へのダメージを強くしたりすることで被成膜基材への密着性を向上させる等の調整が可能となる。
 図7は、本態様に用いられるプラズマ化学気相成長法にて成膜するプラズマCVD装置の一例を示す構造図である。図7において、プラズマCVD装置31は、チャンバー32と、このチャンバー32内に配設された下部電極33、上部電極34と、下部電極33に接続されたプラズマ発生装置(電源)35と、チャンバー32に排気弁36を介して接続された油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気装置37と、成膜原料ガスをチャンバー32に導入するためのガス導入口38とを備えている。上記のガス導入口38は、添加ガス供給源39a、39b、39cおよびそれぞれのガスの流量計40a、40b、40cが接続されている。また成膜原料供給源39d、39eおよびそれぞれの流量計40d、40e、および必要に応じて、それぞれの気化器41d、41eが接続されている。
 次に、このようなプラズマCVD装置を使用した防湿性基材1の製造方法について説明する。下部電極33上に吸湿性基材2の被成膜面を上側として装着した後、チャンバー32内を排気装置37により所定の真空度まで減圧する。次にチャンバー32内に成膜原料ガスを導入するため、まず成膜原料供給源39d、39eにある有機珪素モノマーを含む成膜原料を流量計40d、40eにて流量調整して供給、気化器41d、41eを用いて成膜原料を気化させた後、ガス導入口38にガス状に供給する。同時に必要に応じて添加ガス供給源39a、39b、39cから添加ガスを、流量計40a、40b、40cにて流量調整された後ガス導入口38に供給する。これらのガスはガス導入口38の前段で均一に混合させてからチャンバー2内に供給してもよいし、ガス種ごとに別々にガス導入口38から供給してもよい。そして排気装置37とチャンバー32との間にある排気弁36の開閉度を制御することにより、チャンバー32内を所定の圧力に設定する。チャンバー32内部でガスの流れが安定した状態で、下部電極33に電源35を用いて所定の周波数を有する電力を投入すると、下部電極33と上部電極34との間でプラズマ放電が形成され、吸湿性基材2に防湿膜3が堆積することで成膜が行われる。
 なお、図7に示されるプラズマCVD装置はシート形状の吸湿性基材2に成膜する方式であるが、巻き取り式のプラズマCVD装置を使用してもよい。
 図8は、本態様に用いられるプラズマ化学気相成長法にて成膜するプラズマCVD装置の他の例を示す構成図である。図8において、プラズマCVD装置は成膜ゾーンをもつチャンバー50と、このチャンバー50内で吸湿性基材2を搬送するための送出ローラー51、巻き取りローラー52、ガイドローラー61からなる搬送系とを備えている。成膜ゾーンでは、下部電極53と、上部電極を兼ねたコーティングドラム(上部電極)54とが電源に接続されている。また、チャンバー50には排気弁55bを介して接続された油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気装置56bが設置され、さらに成膜ゾーンには、排気弁55aを介して接続された接続された油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気装置56aと、原料ガスを成膜ゾーン内に導入するためのガス導入口57a、57b、57cとが設置されている。上記のガス導入口57a、57b、57cは、添加ガス供給源58a、58b、58cに接続されているとともに、流量計60a、60b、気化器61a、61bを介して成膜原料供給源59a、59bに接続されている。
 次に、このようなプラズマCVD装置を使用した防湿性基材1の製造方法について説明する。まず、被成膜面がコーティングドラム54の外側となるように吸湿性基材2をプラズマCVD装置の搬送系に装着する。次いで、チャンバー50内を排気装置56および56´により所定の真空度まで減圧する。続いて、添加ガス供給源58a、58b、58cから例えば、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エチレン等が62a、62b、62cの流量計にて流量調整後供給され、更に、成膜原料供給源59a、59bから流量計60a、60bの流量計にて流量調整され、気化器61a、61bを介して有機珪素モノマーを含む成膜原料がガス状で供給され、ガス導入口57a、57b、57cから導入され、排気装置56a、56bと成膜ゾーンとの間にある排気弁55a、55bの開閉度を制御することにより、成膜ゾーン内を所定の圧力に維持する。続いて、吸湿性基材2を所望の方向に搬送を開始し、成膜ゾーンのコーティングドラム(上部電極)54と下部電極53とに所定の周波数を有する電力を電源により投入する。これにより、成膜ゾーンにおいて成膜原料ガスおよび添加ガスが導入され、下部電極53とコーティングドラム(上部電極)54との間でプラズマ放電が形成される。そして、搬送されている吸湿性基材2上に防湿膜3が成膜される。
 いずれのプラズマCVD装置においても、防湿膜3の成膜は、吸湿性基材2へのイオン打ち込み効果により優れた密着性を得られるように放電周波数10Hz以上300kHz以下とすることが好ましい。
 また、吸湿性基材2の防湿膜3形成面付近にマグネトロン機構を設けてプラズマ放電を形成することは生産性を向上し生産コストを低減可能とする点で好ましい。すなわち、マグネトロン機構を設けてプラズマ放電を形成することによってプラズマ密度が高くなり成膜速度が向上する。また、このマグネトロンの設置位置により、被成膜基材へのダメージを低減する、反対に被成膜基材へのダメージを強くすることで被成膜基材への密着性を向上させる等の調整が可能となる。
 また、防湿膜3の成膜時に、吸湿性基材2が接する図7の上部電極34、および図8のコーティングドラム54は、冷却機構を設けて冷却することが好ましい。吸湿性基材2が接する図7の下部電極33、および図8のコーティングドラム54を冷却しながら防湿膜3を成膜することにより、吸湿性基材2への熱ダメージをより低減し、防湿性基材1の変形やうねりを低減することができる。
 プラズマ化学気相成長法により防湿膜を成膜する際に使用される成膜原料ガスとしては、有機珪酸化合物が用いられる。特に、防湿膜3に規定の炭素含有率を導入しやすいことから有機珪素モノマーが適している。成膜用モノマーガスを構成する有機珪素化合物としては、例えば、1.1.3.3-テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシラザン等を単独であるいは、複数使用することができる。
 本実施形態において、上記のような有機珪素化合物の中でも、1.1.3.3-テトラメチルジシロキサン、または、ヘキサメチルジシロキサンは、その取り扱い性や形成された連続膜の特性等から、特に好ましい原料である。また、本実施形態において、不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス等を使用することができる。また添加ガスとして、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、メタン、エチレン等を使用することができる。
 また、本実施形態においては、防湿膜の炭素含有率を調整するために、成膜時に成膜原料ガスに、添加ガスとして酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エチレン等を添加してもよい。防湿膜形成に用いる成膜原料ガスに含まれる有機珪素モノマー種類を適宜選択し、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エチレンのような添加ガスを適量添加することで、防湿膜に適した炭素含有率を有する防湿膜を形成することが可能となる。本防湿膜3は、防湿性基材1において、防湿性基材1自体の透湿度(水蒸気透過率)を低下させる機能をはたしている。また、吸湿性基材2への水分の侵入を防ぐことで、防湿性基材1の吸湿・乾燥によって生じる防湿性基材の反りを低減する機能を果たす。
 上記のようにして成膜される酸化珪素膜は、X線光電子分光法での測定によって、珪素、酸素、炭素が主に検出される薄膜であり、赤外吸収測定におけるSi-O-Si伸縮振動による吸収ピークが1045~1060cm-1、Si-CH3伸縮振動による吸収ピークが1274±8cm-1に一般的に検出される。本実施形態における炭素成分を含む酸化珪素膜は、X線光電子分光法での測定による炭素含有率が2.0at%以上20.0at%以下であり、炭素は、Si-CH3結合の形で存在している。
 また、本実施形態において、酸窒化珪素膜は、X線光電子分光法での測定によって、珪素、酸素、窒素、炭素が主に検出される薄膜であり、赤外吸収測定における赤外吸収測定におけるSi-O、Si-N伸縮振動による吸収ピークが830~1060cm-1の範囲に、Si-CH3伸縮振動による吸収ピークが1274±8cm-1に一般的に検出される。本実施形態における炭素成分を含む酸窒化珪素膜は、X線光電子分光法での測定による炭素含有率が2.0at%以上20.0at%以下であり、炭素は、Si-CH3結合の形で存在している。
 含有炭素がSi-CH3結合の形で存在していることは、プラズマ化学気相成長法により製膜した際の特徴でもある。すなわち、酸化珪素または酸窒化珪素膜の成膜時に、成膜原料ガスや添加ガスに含有されている炭素原子、または成膜時にプラズマにより形成されるイオン種などの分解生成物が基材表面をエッチングするために発生する炭素原子を膜中に取り込みSi-CH3結合を形成する。本特徴により、膜表面に形成されたSi-CH3結合の撥水性により水蒸気が防湿膜表面に吸着することが軽減され、防湿膜中に拡散する水分子が大幅に低減する。従って、吸湿性基材2への水分の侵入が大幅に減少するため防湿性基材1の吸湿・乾燥によって生じる防湿性基材の反りを問題ないレベルまで低減できる。
 また、酸化珪素膜または酸窒化珪素膜中に含有炭素がSi-CH3結合の形で存在していることは、防湿膜3として無機化合物のみから成る膜を用いた場合に比べて、吸湿性基材2との熱収縮率(熱膨張率)の差を緩和し、温度差による反りについても緩和する働きを示すと考えられる。
 X線光電子分光法での測定による炭素含有率が2.0at%より少なくなると防湿膜3表面への水分の吸着が十分に低減できないため、透湿性が高くなる。また、防湿膜3中の有機成分が少なくなるため防湿膜3のフレキシビリティが低下し、防湿膜3にクラックが入りやすくなり透湿度が上昇するなど、ガスバリア性の低下を招く。従って、防湿性基材1の吸湿・乾燥による反りを充分に低減できなくなり好ましくない。炭素含有率は2.4at%以上が好ましい。
 X線光電子分光法での測定による炭素含有率が20.0at%より大きくなると防湿膜は、有機膜の性質が強くなり、膜の緻密性が低下し、透湿度が上昇するなど、ガスバリア性の低下を招き好ましくない。炭素含有率は18.0at%以下が好ましい。
 防湿膜3が所定の炭素含有率を有していることは、Si、O、C、Nの原子数の比を求めることにより確認することができる。こうした原子数比を求める方法としては、従来公知の方法を用いることができ、本実施形態においては、X線光電子分析装置(XPS)等の分析装置で得られた結果で評価している。本実施形態においては、XPSの測定は、XPS(VG Scientific社製ESCA LAB220i-XL)により測定する。X線源としては、Ag-3d-5/2ピーク強度が300Kcps~1McpsとなるX線源であるMgKα線を用い、直径約1mmのスリットを使用している。測定は、測定に供した試料面の法線上に検出器をセットした状態で行い、適正な帯電補正を行っている。測定後の解析は、上述のXPS装置に付属されたソフトウエアEclipseバージョン2.1を使用し、Si:2p、C:1s、N:1s、O:1sのバインディングエネルギーに相当するピークを用いて行っている。このとき、C:1sのピークのうち、炭化水素に該当するピークを基準として、各ピークシフトを修正し、ピークの結合状態を帰属させる。そして、各ピークに対して、シャーリーのバックグラウンド除去を行い、ピーク面積に各元素の感度係数補正(C=1.0に対して、Si=0.87、N=1.77、O=2.85)を行い、原子数比を求めている。得られた原子数比について、Si、C、N、Oの原子数の和を100とし、Cの原子組成百分率としている。
 本実施形態における防湿膜3の厚さは、接触型段差計により測定可能であり、具体的には、段差計(株式会社アルバック製、DEKTAK IIA)を使用して測定した。そして、スキャン範囲を2mm、スキャンスピードをLowに設定して測定を行った。本実施形態において防湿膜の膜厚は、30nm以上である必要がある。防湿膜3の膜厚が30nmより薄くなると十分な防湿性が得られなくなる。一方、防湿膜3の膜厚が500nm以上となると、生産性が著しく低下する場合ある。防湿膜3の膜厚は、100nm以上300nm以下が特に好ましい。
(ハードコート層)
 本発明による防湿性基材1に任意に設けてもよいハードコート層4は、偏光板表面の傷付き防止などを目的に設けられる。ハードコート層4は、防湿性基材1の少なくとも片面に設けられる。より具体的には、ハードコート層4は、吸湿性基材2の防湿膜3が形成された面に設けることができる。これにより、防湿性基材1がハードコート層4により保護されるので、その結果、傷が付きにくい防湿性基材1を提供することができる。
 ハードコート層4は、例えばシリコーン系などの適宜な電離放射線硬化型樹脂による硬度や滑り性等に優れる硬化皮膜を透明保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。ハードコート層4としては、従来公知のものを適宜用いることができる。具体的には、ハードコート層4の材料としては、電離放射線硬化型樹脂であるアクリレート系の官能基を有するもの、すなわち、アクリル骨格を有するもの、エポキシ骨格を有するものが適当であり、ハードコート層4の硬度や耐熱性、耐溶剤性、耐擦傷性を考慮すると、高い架橋密度の構造とすることが好ましい。こうした構造を得るための材料としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、およびジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の2官能以上のアクリレートモノマーを挙げることができる。
 ハードコート層4の材料として、上記の電離放射線硬化型樹脂を用いる場合、公知の光重合開始剤や光増感剤を併用することができる。こうした光重合開始剤や光増感剤は、紫外線を照射して電離放射線硬化型樹脂を硬化させる場合に好ましく用いられる。なぜなら、電子線を照射する場合には電離放射線硬化型樹脂は十分硬化する傾向を有するからである。光重合開始剤や光増感剤の添加量は、一般に、電離放射線硬化型樹脂100重量部に対して、0.1重量部以上、10重量部以下とする。こうした材料の他、溶媒、硬化触媒、濡れ性改良剤、可塑剤、消泡剤、増粘剤等の無機、有機系の各種添加剤を必要に応じて添加することができる。
 ハードコート層4は、上記の材料を塗布液として防湿性基材1上に塗布し硬化させることによって形成することができる。ここで塗布液の塗布量としては、固形分として、通常、0.5g/m2以上、15.0g/m2以下が適当である。なお、硬化に用いる紫外線源としては、例えば、超高圧水銀灯等を挙げることができる。紫外線の波長としては、通常、190nm以上、380nm以下の波長域を使用することができ、また、電子線源としては、例えばコッククロフトワルト型等の各種電子線加速器を用いることができる。
 ハードコート層4の厚さは、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、また、通常10μm以下、好ましくは8μm以下とする。この範囲とすれば、防湿性基材1の透明性を損ないにくく、かつ、耐擦傷性も良好となりやすい。
(光学調整層)
 また、本発明による防湿性基材1には、反射防止膜、防眩膜等の光学調整層5を設けてもよい。光学調整層5は、外光の反射防止等の目的で設けられ、従来に準じた光学調整層5の形成により実現される。例えば、防眩膜の一つであるアンチグレア層は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止などを目的に設けられるものである。アンチグレア層は、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式等による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて透明保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。
 前記の透明微粒子には、例えば平均粒径が0.5μm~20.0μmのシリカやアルミナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウムや酸化アンチモン等が挙げられ、導電性を有する無機系微粒子を用いてもよく、また、架橋または未架橋のポリマー粒状物等からなる有機系微粒子などを用いうる。透明微粒子の使用量は、透明樹脂100質量部あたり2質量部~70質量部、さらに好ましくは5質量部~50質量部が一般的である。
 透明微粒子配合のアンチグレア層は、ハードコート層を兼ねる層として、あるいは防湿性基材1表面への塗工層などとして設けることができる。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角を拡大するための拡散層(視角補償機能など)を兼ねるものであってもよい。なお上記した反射防止層やスティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、それらの層を設けたシートなどからなる光学層として透明保護層とは別体のものとして設けることもできる。
(その他の膜)
 上記説明した、ハードコート層4、光学調整層5以外にも、必要に応じて他の膜を用いることもできる。こうしたものとしては、例えば、防汚膜6、帯電防止膜、および平滑化膜を挙げることができる。これらの防汚膜6、帯電防止膜、は、光学粘着剤を介して本実施形態の防湿性基材1と貼り合わせることで、所望の機能を得てもよい。
 こうした他の膜は、従来公知のものを適宜用いればよいが、いずれもハードコート層4の表面に形成されることが多い。但し、反射防止機能や視野角制御機能などをハードコート層4に付随することもできる。
 反射防止膜は外光の映り込みを抑制する機能をもつものであり、帯電防止膜は塵や埃が付着することを防止する機能をもち、防汚膜は指紋等の油脂の付着を阻害するものであり、従来公知のものを適宜用いればよいが、いずれもハードコート層4の表面に形成されることが多い。但し、反射防止機能や透明導電機能をハードコート層4に付加することもできる。平滑化膜は、表面を平坦化するために用いられるものであり、例えば、防湿膜3の表面に形成されることがある。
[偏光板]
 本実施形態において偏光板10は、図5に例示したように特定方向に偏光、または偏波した光だけに限って通過させる偏光機能を有する偏光子11と、偏光子11に貼り合わせた防湿性基材1とを備えている。防湿性基材1は、偏光子11を水分から保護し、偏光板10に剛性を持たせる目的で用いられる。通常、偏光子11は、一般的に一軸延伸したポリビニルアルコール等が用いられている。このような偏光子は、延伸軸方向に裂け易く、耐水性に劣るなどの欠点があり、また薄く強度面で弱い。本発明においては、それら欠点を補うために防湿性基材1によって偏光子11の両面を挟持して偏光板10として使用されている。防湿性基材1のベースフィルムである吸湿性基材2としては、透明性、付着性、不透湿性の面からトリアセチルセルロース(以下、TACということがある)が適用されている。
 偏光子11としては、例えばポリビニルアルコールや部分ホルマール化ポリビニルアルコールなどの従来に準じた適宜なビニルアルコール系ポリマーよりなるフィルムにヨウ素や二色性染料等よりなる二色性物質による染色処理や延伸処理や架橋処理等の適宜な処理を適宜な順序や方式で施してなり、自然光を入射させると直線偏光を透過する適宜なものを用いうる。とりわけ、光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。
 偏光子11とその片面または両面に設けられた防湿性基材1とのトータルの厚みが135μm以下であることが好ましい。特に限定するものではないが、このうち、偏光子11としては、15~30μm程度の厚みであることが好ましく、防湿性基材1の厚みとしては、60~25μm、より好ましくは50~25μm程度の厚みのものが好ましく用いられる。防湿性基材1を偏光子11の両側に形成する場合には、防湿性基材1の厚みは表裏トータルでほぼこの2倍の厚みになるし、接着層の厚みも考慮して、偏光子11の両側に防湿性基材1が形成された状態で、得られた偏光板10のトータルの厚みが135μm以下となるように、偏光子11や防湿性基材1の厚みを適宜選択する。防湿性基材1の厚みがあまり薄くなると、製造がむずかしくなり、また、取り扱い性が難しくなるので、通常、25μm程度よりは薄くしない方が好ましい。
 偏光子11の片側または両側に設ける防湿性基材1のベースフィルムとなる吸湿性基材2としては、適宜な透明フィルムを用いうる。そのポリマーの例としてトリアセチルセルロースの如きアセテート系樹脂が一般的に用いられるが、これに限定されるものではない。
 偏光子の複屈折性を微妙にコントロールしているだけあってTACフィルムには複屈折が全くないことが求められる。高分子フィルムの一般的な製法である押し出し成形でフィルムを作ると,樹脂の分子が一定方向に配向し,複屈折が発生してしまう。そこで,TACフィルムの製法としては,ポリマーを溶剤に溶かして広い板の上に薄く広げ,溶剤を揮発させながらフィルムを作製する溶液流延製膜法が一般に使われている。
 偏光子11と防湿性基材1、特にトリアセチルセルロースフィルムからなる防湿性基材1との接着には、ポリビニルアルコール系の接着剤やウレタン系の接着剤が用いられる。
 本実施形態による偏光板10は、その実用に際して他の光学層と積層してなる光学部材として用いることができる。その光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過反射板、位相差板(1/2波長板、1/4波長板などのλ板も含む)、視覚補償フィルムや輝度向上板などの、液晶表示パネル等の形成に用いられることのある適宜な光学層の1層または2層以上を用いることができ、特に、前述した本実施形態の偏光子11と防湿性基材1からなる偏光板10に、更に反射板または、半透過反射板が積層されてなる反射型偏光板または半透過反射板型偏光板、前述した本実施形態の偏光子11と防湿性基材1からなる偏光板10に、更に位相差板が積層されている楕円または、円偏光板、前述した本実施形態の偏光子11と防湿性基材1からなる偏光板10に、更に視角補償フィルムが積層されている偏光板10、あるいは、前述した本実施形態の偏光子11と防湿性基材1からなる偏光板10に、更に輝度向上フィルムが積層されている偏光板10が好ましい。
 本実施形態による偏光板10には、液晶セル21等の他部材と接着するための粘着層を設けることもできる。その粘着層は、アクリル系等の従来に準じた適宜な粘着剤にて形成することができる。とりわけ、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示パネル20の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層であることが好ましい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層などとすることもできる。粘着層は必要に応じて必要な面に設ければよい。
 偏光板10に設けた粘着層が表面に露出する場合には、その粘着層を実用に供するまでの間、汚染防止等を目的にセパレータにて仮着カバーすることが好ましい。セパレータは、上記の透明保護フィルム等に準じた適宜な薄葉体に、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤による剥離コートを設ける方式などにより形成することができる。
 なお、偏光板10、光学部材を形成する偏光子11、防湿性基材1、光学層、粘着層などの各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの適宜な方式により紫外線吸収能をもたせたものなどであってもよい。
 本実施形態による偏光板10は、液晶表示パネル20等の各種装置の形成などに好ましく用いることができる。
[液晶表示パネル]
 本実施形態における液晶表示パネル20は、図6のように本実施形態による偏光板10を液晶セル21の片側または両側に配置してなる透過型や反射型、あるいは透過/反射両用型等の従来に準じた適宜な構造を有するものとして形成することができる。従って液晶表示パネル20を形成する液晶セル21は任意であり、例えば薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型のもの、ツイストネマチック型やスーパーツイストネマチック型に代表される単純マトリクス駆動型のものなどの適宜なタイプの液晶セル21を用いたものであってよい。
 また液晶セル21の両側に偏光板10を設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。さらに液晶表示パネル20の形成に際しては、例えばプリズムアレイシートやレンズアレイシート、光拡散板やバックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に1層または2層以上配置することができる。
 本発明による防湿性基材の用途は、特に限定されない。ただし、薄型軽量であり、高い防湿性が求められ、反り等の変形が生じないことが要求される用途に好適である。上記した液晶表示パネル以外にも、例えば有機ELなどの電子ディスプレイに広く適用できる。
 以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。
 [実施例1]
 吸湿性基材として、厚み40μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを用いた。この吸湿性基材上に、プラズマ化学気相成長法により、防湿膜として酸化珪素膜を形成した。プラズマ化学気相成長法は、図7に示したような平行平板型プラズマCVD装置を用い、電極板の間の距離を25mmとした。上記吸湿性基材を下部電極上にセットし、チャンバー内を真空ポンプで真空度を1×10-2Pa以下まで排気した。その後、成膜原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン2sccm、アルゴンガス10sccmと添加ガスとして酸素ガス30sccm、をガス導入口38から電極間に導入し、チャンバーの排気弁の開度調整により、チャンバー内圧力を7Paに設定した。その後、プラズマ発生装置より周波数を40kHz、投入電力200Wにてプラズマ放電を形成し、防湿膜として膜厚102nmの酸化珪素膜を形成し、防湿性基材1を作製した。
[実施例2]
 実施例1において、吸湿性基材の一方の面(表1において表面と記載する)に膜厚103nmの酸化珪素膜を形成し、他方の面(表1において裏面と記載する)に膜厚102nmの酸化珪素膜を形成した以外は実施例1と同様にして防湿性基材2を作製した。
[実施例3]
 実施例1において、成膜原料ガスをヘキサメチルジシラザン2sccmに変更し、防湿膜として膜厚100nmの酸窒化珪素膜を形成した以外は実施例1と同様にして、防湿性基材3を作製した。
[実施例4]
 実施例3において、吸湿性基材の一方の面(表1において表面と記載する)に膜厚105nmの酸窒化珪素膜を形成し、他方の面(表1に裏面と記載する)に膜厚101nmの酸化珪素膜を形成した以外は実施例3と同様にして、防湿性基材4を作製した。
[実施例5]
 実施例1において、酸化珪素膜の成膜時の酸素添加量を75sccmに増加し、下記のようにして測定した炭素含有率が2.4at%である膜厚103nmの防湿膜とした以外は実施例1と同様にして、防湿性基材5を作製した。
[実施例6]
 実施例1において、酸化珪素膜の成膜時の酸素添加量を35sccmに増加し、下記のようにして測定した炭素含有率が12.3%である膜厚78nmの防湿膜とした以外は実施例1と同様にして、防湿性基材6を作製した。
[実施例7]
 実施例1において、酸化珪素膜の成膜時の酸素添加量を40sccmに増加し、下記のようにして測定した炭素含有率が7.8%である、膜厚50nmの防湿膜とした以外は実施例1と同様にして、防湿性基材7を作製した。
[実施例8]
 実施例1において、酸化珪素膜の膜厚が195nmとなるように防湿膜を形成した以外は実施例1と同様にして、防湿性基材8を作製した。
[実施例9]
 実施例1において、酸化珪素膜の膜厚が308nmとなるように防湿膜を形成した以外は実施例1と同様にして、防湿性基材9を作製した。
[比較例1]
 実施例1において、酸化珪素膜の膜厚が25nmとなるように防湿膜を形成した以外は実施例1と同様にして、防湿性基材10を作製した。
[比較例2]
 実施例1において、酸化珪素膜の成膜時の酸素添加量を6sccmに減じ、下記のようにして測定した炭素含有率が25.2at%である膜厚102nmの防湿膜とした以外は実施例1と同様にして、防湿性基材11作製した。
[比較例3]
 吸湿性基材として、厚み40μmのトリアセチルセルロースフィルムを用いた。この吸湿性基材上に、真空蒸着法により、防湿膜として酸化珪素膜を形成した。吸湿性基材を成膜チャンバー内にセットし、防湿膜の成膜材料としてSiOを用い、酸素ガスを添加しながら成膜した。この際に、吸湿性基材と成膜材料との間の距離を500mmとした。真空チャンバー内に吸湿性基材および蒸着材料をセットし、1×10-3Pa以下まで真空排気し、その後EBガンを用いて蒸着材料を加熱、蒸発させ、かつ酸素ガスを20sccm導入して、反応性蒸着を実施し、防湿膜として膜厚105nmの酸化珪素膜を形成し、防湿性基材12を作製した。
[比較例4]
 比較例3において、吸湿性基材の一方の面(表1において表面と記載する)に膜厚103nmの酸化珪素膜を形成し、他方の面(表1に裏面と記載する)に膜厚103nmの酸化珪素膜を形成した以外は比較例3と同様にして、防湿性基材13を作製した。
[比較例5]
 吸湿性基材として、厚み40μmのトリアセチルセルロースフィルムを用いた。この吸湿性基材上に、スパッタリング法により、防湿膜として酸化珪素膜を形成した。吸湿性基材を成膜チャンバー内にセットし、チャンバー内を1×10-3Pa以下まで真空排気し、成膜ターゲット材料としてSiを用い、アルゴンガスと、反応性ガスとして、酸素ガスを導入し、成膜圧力を0.3Pa、投入電力を2kWとして、デュアルマグネトロンスパッタリング法(周波数40kHz)により、防湿膜として膜厚105nmの酸化珪素膜を形成し、防湿性基材14を作製した。
[比較例6]
 比較例5において、吸湿性基材の一方の面(表1において表面と記載する)に膜厚105nmの酸化珪素膜を形成し、他方の面(表1に裏面と記載する)に膜厚105nmの酸化珪素膜を形成した以外は比較例5と同様にして、防湿性基材15を作製した。
[防湿膜の膜厚評価]
 上記のようにして得られた吸湿性基材1~15について、防湿膜の膜厚を、段差計(株式会社アルバック製、DEKTAK IIA)を使用し、スキャン範囲を2mm、スキャンスピードをLowに設定して測定した。測定された膜厚は、表1の「膜厚」の欄に示す通りであった。
[成膜後平坦性の評価]
 上記のようにして得られた吸湿性基材1~15について、平坦性の評価を行った。先ず、防湿性基材を15cm×15cmに切り出して、図9に示す防湿性基材サンプル10を得た。そして、同図に示すように、防湿性基材サンプル72をステンレス鋼製の基板71上に置き、防湿性基材サンプル72の頂点8とステンレス鋼製の基板6との直交距離Lを測定した。また、目視にてうねりを観察した。そして、直交距離Lの大きさおよびうねりの状態に応じて、下記評価基準で吸湿性基材のカールの発生度合いを評価した。
 良好:直交距離Lが1mm以下でありうねりがみられない。
 不良:直交距離が1mmより大きいか、うねり等がみられる。
 評価結果は、表1の「成膜後平坦性」の欄に示す通りであった。
[防湿性評価]
 上記のようにして得られた吸湿性基材1~15について、透湿度をJIS Z 0208「防湿包装材料の透湿度試験方法」に準拠して、25℃90%Rhの条件下で測定し、防湿性を評価した。評価結果は、表1の「透湿度」の欄に示す通りであった。
[炭素含有率の測定]
 上記のようにして得られた吸湿性基材1~15について、防湿膜の表面に吸着した汚染物質をアルゴンを用いて除去した後、X線光電子分光測定装置を用いて防湿膜の組成分析を行い、炭素含有率を求めた。炭素含有率の測定は、XPS(VG Scientific社製ESCA LAB220i-XL)を用いて測定した。X線源としては、Ag-3d-5/2ピーク強度が300Kcps~1McpsとなるX線源であるMgKα線を用い、直径約1mmのスリットを使用した。測定は、測定に供した試料面の法線上に検出器をセットした状態で行い、適正な帯電補正を行った。測定後の解析は、上述のXPS装置に付属されたソフトウエアEclipseバージョン2.1を使用し、Si:2p、C:1s、N:1s、O:1sのバインディングエネルギーに相当するピークを用いて行った。C:1sのピークのうち、炭化水素に該当するピークを基準として、各ピークシフトを修正し、ピークの結合状態を帰属させた。そして、各ピークに対して、シャーリーのバックグラウンド除去を行い、ピーク面積に各元素の感度係数補正(C=1.0に対して、Si=0.87、N=1.77、O=2.85)を行い、原子数比を求めた。得られた原子数比について、Si、C、N、Oの原子数の和を100とし、Cの原子組成百分率とした。解析により算出された防湿膜の炭素含有率(at%)は表1に示される通りであった。
[パネル評価]
 上記のようにして得られた吸湿性基材を用いて、図6に示す液晶表示パネルを作製し、60℃90%RHの環境試験機内に一週間保管した。その後、パネル表示状態を目視にて確認し、表示部の白抜け発生の有無を評価した。評価基準は以下の通りとした。
 良好:表示部に白抜けがみられない。
 不良:表示部に白抜けがみられる。
 評価結果は、表1の「パネル評価」の欄に示される通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
1:   防湿性基材
2:   吸湿性基材
3:   防湿膜
4:   ハードコート層
5:   光学調整層
6:   防汚層
10:  偏光板
11:  偏光子
20:  液晶表示パネル
21:  液晶セル
22:  ガラス基板
23:  粘着層
31:  プラズマCVD装置
32:  チャンバー
33:  下部電極
34:  上部電極
35:  プラズマ発生装置
36:  排気弁
37:  排気装置
38:  ガス導入口
39a、39b、39c: 添加ガス供給装置
39d、39e:成膜原料供給装置
40a、40b、40c、40d、40e:  流量計
41d、41e:  気化器
50:  チャンバー
51:  送出ローラー
52:  巻き取りローラー
53:  下部電極
54:  コーティングドラム(上部電極)
55a、55b:排気弁
56a、56b:排気装置
57a、57b、57c:ガス導入口
58a、58b、58c:添加ガス供給源
59a、59b:成膜原料供給源
60a、60b:  流量計
61:  ガイドローラー
62a、62b:  気化器
63a、63b、63c:  流量計
71:  ステンレス鋼製の基板
72:  防湿性基材サンプル

Claims (6)

  1.  防湿性基材の製造方法であって、
     吸水率が1%以上の吸湿性基材の少なくとも一方の面側に、炭素含有率が2.0at%以上、20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜からなる、膜厚が30nm以上の防湿膜を、プラズマ化学気相成長法により成膜する、
    ことを含んでなる、防湿性基材の製造方法。
  2.  前記成膜が、有機珪素モノマーを含む成膜原料ガスを用いるプラズマ化学気相成長法により行われる、請求項1に記載の防湿性基材の製造方法。
  3.  吸水率が1%以上の吸湿性基材と、前記吸湿性基材の少なくとも一方の面側に形成された防湿膜と、を備えた防湿性基材であって、
     前記防湿膜は、炭素含有率が2.0at%以上、20.0at%以下の炭素成分を含む酸化珪素膜または酸窒化珪素膜からなり、かつ膜厚が30nm以上である、防湿性基材。
  4.  25℃90%RHの環境下での透湿度が6.0g/m2/24h以下である、請求項3に記載の防湿性基材。
  5.  請求項3または請求項4のいずれか一項に記載の防湿性基材を備えた、偏光板。
  6.  請求項5に記載の偏光板を備えた、液晶表示パネル。
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