(57)【要約】【課題】ディスプレイ用基材として要求される、高度なガスバリア性、紫外線遮断性、導電性の３機能を同時に満足するディスプレイ用積層フィルムを提供すること。【解決手段】プラスチックフィルムの少なくとも片側に、紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層、少なくとも水溶性高分子を含むガスバリア性中間層、導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層を順次積層したこと。紫外線遮断性を有する金属酸化物が酸化亜鉛であること。ガスバリア性中間層が、水溶性高分子と１種以上の金属アルコキシドまたはその加水分解物を含む水溶液或いは水／アルコール混合溶液を塗布して得られた層であること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルムの少なくとも片側に、紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層、少なくとも水溶性高分子を含むガスバリア性中間層、導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層を順次積層したことを特徴とするディスプレイ用積層フィルム。
【請求項２】
前記紫外線遮断性を有する金属酸化物が、酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ用積層フィルム。
【請求項３】
前記ガスバリア性中間層が、水溶性高分子と１種以上の金属アルコキシドまたはその加水分解物を含む水溶液或いは水／アルコール混合溶液を塗布して得られた層であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載のディスプレイ用積層フィルム。
【請求項４】
前記金属アルコキシドが、テトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウムのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３記載のディスプレイ用積層フィルム。
【請求項５】
前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のディスプレイ用積層フィルム。
【請求項６】
前記導電性を有する金属酸化物が、ＩＴＯ（インジウム−錫複合酸化物）であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のディスプレイ用積層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬ）等に代表されるエレクトロニクスディスプレイ用のプラスチックフィルム基材に関するものであり、特に、ガスバリア性を必要とする基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬ）等のエレクトロニクスディスプレイ分野においては、従来の電極付きガラス基板を用いた素子から、高分子有機材料からなるプラスチックフィルム上に導電性やバリア性を付与させたプラスチックフィルム基材を用いた素子への需要が高まりつつある。その利点は、軽量、屈曲性、耐衝撃性、大面積化が容易であることなどが挙げられる。しかし、その一方でプラスチックフィルムは、ガラス基板と比較して水蒸気や酸素などのガスバリア性及び紫外線遮断性に劣り、表示性能に支障を及ぼす要因となる。
【０００３】
このようなガスバリア性の劣性を補う方法として、透明プラスチックフィルム上に珪素やアルミニウム等の金属酸化物からなる薄膜層を設けることによりガスバリア性を付与できないか検討がなされている。また、紫外線遮断性については、基材自体に紫外線吸収剤を練り込むことにより遮断機能を付与できないか検討なされている。
【０００４】
更に、ガスバリア性を向上させる金属酸化物層を薬品から保護するために、金属酸化物層上に耐薬品層を設ける検討もなされている。この薬品とは、透明電極付きガスバリアフィルムの透明電極をパターン化する際のエッチング工程で用いる、アルカリ性水溶液や酸性水溶液である。一般的に透明電極のエッチング工程は、レジスト被覆、レジスト露光、レジスト現像、透明電極エッチング、レジスト剥離の手順であり、レジスト現像工程とレジスト剥離工程でアルカリ性水溶液を、透明電極エッチング工程で酸性水溶液を用いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディスプレイ用基材として要求されるガスバリア性は非常に高度なため、上述の方法を用いても現在要求を満足させることはできないというのが現状である。すなわち、ディスプレイ用基材として用いられる条件として、高度なガスバリア性、紫外線遮断性、導電性の３機能を同時に満足することを求められているが、現在のところこれら全てを満足させるプラスチック材料からなるフィルムは見いだされていない。
本発明は、上述の３機能を同時に満足させるプラスチック材料かななるディスプレイ用積層フィルムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プラスチックフィルムの少なくとも片側に、紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層、少なくとも水溶性高分子を含むガスバリア性中間層、導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層を順次積層したことを特徴とするディスプレイ用積層フィルムである。
【０００７】
また、本発明は、上記発明によるディスプレイ用積層フィルムにおいて、前記紫外線遮断性を有する金属酸化物が、酸化亜鉛であることを特徴とするディスプレイ用積層フィルムである。
【０００８】
また、本発明は、上記発明によるディスプレイ用積層フィルムにおいて、前記ガスバリア性中間層が、水溶性高分子と１種以上の金属アルコキシドまたはその加水分解物を含む水溶液或いは水／アルコール混合溶液を塗布して得られた層であることを特徴とするディスプレイ用積層フィルムである。
【０００９】
また、本発明は、上記発明によるディスプレイ用積層フィルムにおいて、前記金属アルコキシドが、テトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウムのうち少なくとも一つを含むことを特徴とするディスプレイ用積層フィルムである。
【００１０】
また、本発明は、上記発明によるディスプレイ用積層フィルムにおいて、前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールであることを特徴とするディスプレイ用積層フィルムである。
【００１１】
また、本発明は、上記発明によるディスプレイ用積層フィルムにおいて、前記導電性を有する金属酸化物が、ＩＴＯ（インジウム−錫複合酸化物）であることを特徴とするディスプレイ用積層フィルムである。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、プラスチック基材の上の少なくとも片面に金属酸化物からなる薄膜層／ガスバリア性中間層／金属酸化物からなる薄膜層を設けているので、ディスプレイ用基材として必要なバリア性、紫外線遮断性、導電性の３機能に優れた実用性の高いディスプレイ用積層フィルムを提供することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のディスプレイ用積層フィルムの一例を示す断面図である。図１に示すように、本発明のディスプレイ用積層フィルムは、プラスチック基材（１）がプラスチック材料からなるフィルムであり、その少なくとも片面に紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層（２）、ガスバリア性中間層（３）、導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層（４）を順次積層してなるものである。
【００１４】
本発明に用いられるプラスチック基材（１）は、プラスチック材料からなるフィルムであり、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、アモルファスポリオレフィンフィルムなどを用いることができる。
これらは、機械強度や寸法安定性を有するものであれば、延伸されたものでも未延伸のものでも構わない。
【００１５】
プラスチック基材（１）の厚さは特に制限をうけるものでなく、その要求品質により適宜選定される。ディスプレイ用途向けと考慮するならば、実用的には数１０μｍから数１００μｍの範囲が好ましく、特に５０〜４００μｍとすることが好ましい。また、量産を考慮すれば、連続的に前記各層を形成できるように長尺の連続フィルムとすることが望ましい。
【００１６】
本発明のディスプレイ用積層フィルムは、プラスチック材料からなるフィルムにガスバリア性、紫外線遮断性、導電性を付与させるために、鋭意検討の結果、上記３層の構成としたものである。また、ガスバリア性中間層（３）は、紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層（２）と導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層（４）に挟まれている必要がある。本発明における各層について以下に詳細に説明する。
【００１７】
まず、第１の層である紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層（２）について説明する。該薄膜層は、薄膜単体において紫外線遮断性機能があるものであれば特に限定しないが、実用性及び性能を考慮すると酸化亜鉛であることが好ましい。
紫外線遮断性がない場合、画像表示媒体により使用できるプラスチック材料が限定されるためにコスト及び量産性に影響がでる。よってプラスチック材料に依らない紫外線遮断付与方法が必要になる。紫外線吸収剤の練り込み等では紫外線遮断機能は付与できてもガスバリア性付与との両立という点では問題がある。よって本発明に記載させている方法を用いることが好ましい。
【００１８】
該薄膜層の厚さは、要求品質により用いられる金属酸化物の種類、構成により最適条件が異なるが、一般的には５〜３００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択される。ただし膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得られないことや膜厚が十分ではないことがあり、紫外線遮断機能を十分に果たすことができない場合がある。また膜厚が３００ｎｍを越える場合は薄膜にフレキシビリティを保持させることができず、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、薄膜に亀裂を生じるおそれがあるので問題がある。より好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内にあることである。
【００１９】
金属酸化物からなる薄膜層をプラスチック基材（１）上に形成する方法としては種々在り、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、フォトＣＶＤ法などにより形成される。
また、プラスチック基材の特徴を活かした巻き取り式による連続蒸着を行うことできる、巻き取り式の真空成膜装置を用いることが好ましい。この中では膜品質の安定性が高いスパッタリング法を用いた場合、安定した遮断性が得られるのでより好ましい。
【００２０】
次に、この金属酸化物からなる薄膜層を形成するための巻き取り式真空成膜機の例を示す。図２は、その概略図である。該真空成膜装置には、ウエブ状のプラスチック基材（９）の巻出し・巻き取り室（５）に、トルクモータ等の一定の張力にてプラスチック基材（１１）を巻き取り可能な巻き取り手段をもつ巻き取り軸（７）、かつパウダークラッチ等のトルク制御手段により一定のバックテンションをかけつつウエブ状のプラスチック基材（１０）の巻出しを可能にする巻出し軸（８）、プラスチック基材の走行を規制する複数のアイドルローラ（１２、１３）、ニップローラ（１６、１７）、適宣にフィードバックを行うための張力検出器を具備したテンションロール（１４、１５）、フィルム表面の温度温度を監視するための温度センサー（１８、１９）を有している。
【００２１】
また、成膜室（６）には、成膜時のフィルム表面の温度をコントロールし、表面に膜を形成するための温調入りドラム（２０）からなり、その下に蒸発源（２１）が配置されている。成膜部としては、スッパリング法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が用いることが可能である。
巻出し・巻き取り室（５）、及び成膜室（６）は、白太矢印で示すように真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００２２】
次いで、第２の層であるガスバリア性中間層（３）を説明する。本発明で該中間層として用いることができるのは、鋭意検討の結果、少なくとも水溶性高分子成分を含む中間層であることを見出した。
用いることのできる水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等水溶性であれば特に限定することはない。その中では特にポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略す）を本発明のコーティング剤に用いた場合にガスバリア性が優れるのでより好ましい。ここでいうＰＶＡは、一般にポリ酢酸ビニルをけん化して得られるものである。ＰＶＡとして、例えば、酢酸基が数十％残存している、いわゆる部分けん化ＰＶＡから酢酸基が数％しか残存していない完全ＰＶＡ等を含み、特に限定されない。これを溶液にして金属酸化物からなる薄膜層（２）にコーティング後、加熱乾燥し形成される。
【００２３】
更に、ガスバリア性中間層（３）は、水溶性高分子と１種以上の金属アルコキシド及び加水分解物を含む水溶液或いは水／アルコール混合溶液を主剤とするコーティング剤を用いて形成させたものが好ましい。例えば、水溶性高分子と金属アルコキシドを水系（水或いは水／アルコール混合）溶媒で溶解させた溶液、或いは、これに金属アルコキシドを予め加水分解させるなど処理を行ったものを混合した溶液を調整し溶液とする。ここで用いられる水溶性高分子は上述したものと同様なものが使用可能である。
【００２４】
更に、金属アルコキシドとは、一般式、Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍ：Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等の金属、Ｒ：ＣＨ３　、Ｃ２　Ｈ５　等のアルキル基）で表せる化合物である。具体的にはテトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ２　Ｈ５　）４　］、トリイソプロポキシアルミニウム［Ａｌ（Ｏ−２’−Ｃ３　Ｈ７　）３　］などがあげられ、中でもテトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウムが加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定であるので好ましい。
【００２５】
コーティング剤のガスバリア性を損なわない範囲で、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、或いは分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤などの公知の添加剤を必要に応じて加えることができる。
例えば、コーティング剤に加えられるイソシアネート化合物としては、その分子中に２個以上のイソシアネート基を有するものが好ましい。例えば、トリレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネートなどのモノマー類と、これらの重合体、誘導体が挙げられる。
コーティング剤の塗布方法には、通常用いられるディッピング法、ロールコーティング法、スクリーン印刷法、スプレー法、グラビア印刷法などの従来公知の手段を用いることができる。
【００２６】
ガスバリア性中間層（３）の厚さは、コーティング剤の種類や加工機や加工条件によって最適条件異なり特に限定しない。但し乾燥後の厚さが、０．０１μｍ以下の場合は、均一が塗膜が得られなく十分なガスバリア性を得られない場合があるので好ましくない。また、厚さが５０μｍを超える場合は膜にクラックが生じ易くなるため問題となる場合がある。好ましくは０．０１〜５０μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０μｍの範囲にあることである。
【００２７】
更に、第３の層である導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層（４）について説明する。該薄膜層は、薄膜単体において導電性機能があるものであれば特に限定しないが、実用性及び操作性、コスト、エッチング性を考慮するとＩＴＯ（インジウム−錫複合酸化物）であることが好ましい。
【００２８】
該薄膜層の厚さは、要求品質により用いられる金属酸化物の種類、構成により最適条件が異なるが、一般的には５〜３００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択される。
ただし膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得られないことや膜厚が十分ではないことがあり、紫外線遮断機能を十分に果たすことができない場合がある。また、膜厚が３００ｎｍを越える場合は薄膜にフレキシビリティを保持させることができず、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、薄膜に亀裂を生じるおそれがあるので問題がある。より好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内にあることである。
【００２９】
金属酸化物からなる薄膜層（４）をプラスチック基材上に形成する方法としては種々在り、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、フォトＣＶＤ法などにより形成される。またプラスチック基材の特徴を活かした巻き取り式による連続蒸着を行うことできる、巻き取り式の真空成膜装置を用いることが好ましい。この中では膜品質の安定性が高いスパッタリング法を用いた場合、安定した導電性が得られるのでより好ましい。薄膜層の厚みは、１０〜１５０ｎｍである。
【００３０】
スッパッタリングによるＩＴＯの成膜はＤＣ（直流）スパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法等があり、従来の公知の技術を用いることができる。スパッタリング法による成膜はターゲットにアルミニウムを用いチャンバー内にアルゴンガス等の不活性ガスを導入し、ターゲットのアルミニウムを表面に設置した電極にＤＣ、高周波または、パルス電圧を印可することにより成膜が可能である。またターゲットを設置する電極内部に永久磁石または、電磁石を設置し、磁界を利用したマグネトロンスパッタリングを用いて成膜しても良い。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
［ガスバリア性溶液の調製］
下記に示す溶液を重量比にて１液／２液＝６０／４０に配合したものをガスバリア性溶液として用いた。
１液：テトラエトキシシラン１０．４ｇに塩酸（０．１Ｎ）８９．６ｇを加え、３０分間撹拌し加水分解させた固形分３ｗｔ％（ＳｉＯ２　換算）の加水分解溶液
２液：ポリビニルアルコールの３ｗｔ％水／イソプロピルアルコール溶液（水：イソプロピルアルコール重量比で９０：１０）
【００３２】
［ディスプイ用積層フィルムの作製］
プラスチックフィルムとして厚み１００μｍのポリエチレンナテレフタレート（ＰＥＴ）の片面に、上記に示した巻き取り式真空成膜装置を用いてスッパタリング法により厚さ５０ｎｍの酸化亜鉛層を形成した。次に、上述したガスバリア性溶液をマイクログラビア法にて塗工し厚さ０．３μｍのガスバリア性中間層を形成した。更に、スパッタリング法により厚さ１００ｎｍのＩＴＯ層を形成し、本発明のディスプイ用積層フィルムを得た。
【００３３】
＜実施例２＞
酸化亜鉛層の厚さを１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして本発明のディスプレイ用積層フィルムを得た。
【００３４】
＜実施例３＞
ＩＴＯ層の厚さを１５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして本発明のディスプレイ用積層フィルムを得た。
【００３５】
＜比較例１＞
ガスバリア性中間層を設けなかった以外は、実施例１と同様にしてディスプレイ用積層フィルムを得た。
【００３６】
＜比較例２＞
紫外線遮断性のある金属酸化物からなる薄膜層を設けなかった以外は、実施例１と同様にしてディスプレイ用積層フィルムを得た。
【００３７】
［評価］
実施例及び比較例のディスプレイ用積層フィルムについて、以下の評価を実施した。その評価結果を表１に示す。
・紫外線遮蔽性の測定：３８０ｎｍの波長における透過率を測定した。
・水蒸気透過率の測定：ガスバリア性の指標として、水蒸気透過率（ｇｒ／ｍ２　／ｄａｙ）の測定を実施した。水蒸気透過率は、モコン法を用いて測定し、その時の測定条件は４０℃−９０％ＲＨであった。
【００３８】
【表１】
2004144970.tif 000003
【００３９】
実施例１、２、３については、ディスプレイ用基材として紫外線遮断性、ガスバリア性を満足するものであったが、それに対して比較例は、それを満足しているとは言えるものではなかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、プラスチックフィルムの片側に、紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層、少なくとも水溶性高分子を含むガスバリア性中間層、導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層を順次積層したディスプレイ用積層フィルムであるので、ディスプレイ用基材として要求される高度なガスバリア性、紫外線遮断性、導電性の３機能を同時に満足することのできるディスプレイ用積層フィルムとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディスプレイ用積層フィルムの一例を示す断面図である。
【図２】金属酸化物からなる薄膜層を形成するための巻き取り式真空成膜機の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・プラスチック基材
２・・・紫外線遮断性を有する金属酸化物からなる薄膜層
３・・・ガスバリア性中間層
４・・・導電性を有する金属酸化物からなる薄膜層
５・・・巻出し・巻き取り室
６・・・成膜室
７・・・巻き取り軸
８・・・巻出し軸
９、１０、１１・・・プラスチック基材
１２、１３・・・アイドルローラ
１４、１５・・・テンションロール
１６、１７・・・ニップローラ
１８、１９・・・温度センサー
２０・・・温調入りドラム
２１・・・蒸発源
【図１】
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【図２】
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