JPWO2015005421A1 - Method for producing moisture-proof substrate, moisture-proof substrate, polarizing plate using the moisture-proof substrate, and liquid crystal display panel - Google Patents
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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。Provided is a method for producing a moisture-proof substrate that has sufficient moisture-proof properties even if it is thin, and that can significantly suppress warpage and deformation caused by a hygroscopic substrate. The method for producing a moisture-proof substrate according to the 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. 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 the hygroscopic substrate. Including forming a moisture-proof film having a film thickness of 30 nm or more by a plasma chemical vapor deposition method.
Description
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。 The present invention relates to a moisture-proof substrate that is used as, for example, a packaging material or a substrate material for electronic devices or the like and hardly generates a warp having a very low moisture permeability.
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。 Various devices such as optical devices, display devices such as liquid crystal display panels and organic EL (Electro-Luminescence) display panels, semiconductor devices, and solar cell modules have many parts and parts that require moisture resistance. For example, 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.
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。 For these problems, by attaching a resin film with a metal or inorganic compound thin film on the surface as a moisture-proof substrate, it is possible to give moisture-proof properties to parts and parts that require moisture resistance. It has been known. For example, it is known to attach a moisture-proof substrate as described above to a polarizing plate to impart moisture resistance.
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。
In addition, with respect to the problem that the optical properties of the polarizing plate are deteriorated or discolored due to the interaction between heat and humidity, Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-148603 (hereinafter referred to as Patent Document 1) has 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.
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。In JP-A-2001-235625 (hereinafter referred to as Patent Document 2), in a polarizing plate provided with a triacetyl cellulose (TAC) film as a protective layer, the thickness of the protective layer is reduced for the purpose of reducing 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.
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。 Incidentally, in recent years, there has been a demand for further lighter and thinner products in display devices such as liquid crystal display panels. As the glass substrate to be used, glass having a glass thickness of about 0.5 to 0.7 mm was used. However, 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.
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。 Since the rigidity of the panel is reduced as the thickness of each layer is reduced, there is a problem that the panel is warped as well as the above-described problem that the moisture-proof reliability is lowered. For example, when 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.
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。
Deposition film made of silicon oxide, indium oxide, tin oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide described in
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。 Such warpage of the protective layer due to moisture absorption is particularly noticeable when a hygroscopic 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.
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。
Moreover, since the moisture-proof film described in
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。
Moreover, the moisture-proof film described in
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。 Furthermore, when a moisture-proof film is provided on a hygroscopic substrate film, high-temperature and high-energy vapor-deposited particles or sputtered particles reach the surface of the hygroscopic substrate film by using a vacuum deposition method, sputtering method, or ion plating method. Then, a dehydration phenomenon occurs from the surface of the hygroscopic substrate film. As a result, a dense film cannot be formed and sufficient moisture resistance cannot be obtained, and the adhesion between the hygroscopic substrate film and the moisture barrier film is also lowered, so that a protective film having excellent durability cannot be obtained. There's a problem.
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。 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.
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。 Accordingly, 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 warping and deformation caused by the hygroscopic substrate.
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。 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.
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。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.
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。 In the first invention, the film formation is preferably performed by a plasma chemical vapor deposition method using a film forming material gas containing an organosilicon monomer.
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。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.
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。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.
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。 The polarizing plate provided with the moisture-proof base material by 2nd invention, and the liquid crystal display panel provided with the polarizing plate are also provided.
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。 According to the present invention, since 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.
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。 Further, according to the present invention, since 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.
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。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment at all, In the range of the objective of this invention, it can add and change suitably.
[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。[Definition]
In this specification, “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”.
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。 In this specification, “at%” is a unit indicating an atomic composition percentage which is a ratio of the number of atoms, and is also described as “atom% (atomic percent)”. As described later, the atomic composition percentage is a value measured by X-ray photoelectron spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy is sometimes referred to as an XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) method or an ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) method. As a specific example, the atomic composition percentage is measured by an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA LAB220i-XL manufactured by VG Scientific), but is not limited to this measuring apparatus.
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 In this specification, “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.
(3) Next, the mass of the test piece is measured to a unit of 0.1 mg, and the measured value is M1.
(4) After that, put the test piece into a container containing water kept at 23 ± 2 ° C., and after 24 ± 1 hour, remove the test piece from the water and measure to 0.1 mg unit. And
(5) From the measured M1 and M2, the water absorption is determined according to the following formula.
Water absorption rate = (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。 In this specification, “(meth) acrylate” means both acrylate and methacrylate.
[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。[Moisture-proof substrate]
As shown in FIGS. 1 to 2, the moisture-
(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。(Hygroscopic substrate)
In the present embodiment, the
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。
For example, when the moisture-
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。
Depending on the performance required in this way, the
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。
Materials used for the
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。
Moreover, as thickness of the
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。
The surface of the
(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。(Dampproof film)
The moisture-
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。
Plasma chemical vapor deposition is also called plasma CVD (plasma CVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD), and is a type of chemical vapor deposition. In 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. In the
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。
FIG. 7 is a structural diagram showing an example of a plasma CVD apparatus for forming a film by the plasma chemical vapor deposition method used in this embodiment. In FIG. 7, a
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。
Next, the manufacturing method of the moisture-
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。
Although the plasma CVD apparatus shown in FIG. 7 is a system for forming a film on the sheet-shaped
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。
FIG. 8 is a configuration diagram showing another example of a plasma CVD apparatus for forming a film by the plasma chemical vapor deposition method used in this embodiment. In FIG. 8, the plasma CVD apparatus includes a
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。
Next, the manufacturing method of the moisture-
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。
In any plasma CVD apparatus, the moisture-
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。
In addition, it is preferable to provide a magnetron mechanism in the vicinity of the surface of the moisture-absorbing
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。
In addition, when the moisture-
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。
An organic silicate compound is used as a film forming raw material gas used when forming a moisture-proof film by plasma chemical vapor deposition. In particular, an organosilicon monomer is suitable because it is easy to introduce a prescribed carbon content into the moisture-
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。 In the present embodiment, among the organosilicon compounds as described above, 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. In the present embodiment, as the inert gas, for example, argon gas, helium gas, or the like can be used. As the additive gas, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, water, methane, ethylene, or the like can be used.
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。
Further, in the present embodiment, in order to adjust the carbon content of the moisture-proof film, 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. Good. Appropriately selected the type of organic silicon monomer contained in the film-forming raw material gas used for forming the moisture-proof film, and adding an appropriate amount of additive gases such as oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, and ethylene, makes it suitable for moisture-proof films. It becomes possible to form a moisture-proof film having a carbon content. The moisture-
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。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 stretch in infrared absorption measurement. absorption peak due to vibration 1045~1060cm -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.
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。In the present embodiment, 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. In the infrared absorption measurement in the infrared absorption measurement, Si-O, the absorption peak by Si-N stretching vibration in the range of 830~1060cm -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. Exists.
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。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. Carbon atoms generated for etching are taken into the film to form Si—CH 3 bonds. With this feature, the water repellency of the Si—CH 3 bond formed on the film surface reduces the water vapor from 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
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。In addition, the presence of contained carbon in the form of Si—CH 3 bonds in the silicon oxide film or the silicon oxynitride film is more hygroscopic than in the case where a film made of only an inorganic compound is used as the moisture-
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。
If the carbon content measured by the X-ray photoelectron spectroscopy is less than 2.0 at%, moisture adsorption on the surface of the moisture-
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。 When 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.
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。
It can be confirmed that the moisture-
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。
The thickness of the moisture-
(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。(Hard coat layer)
The
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。
The
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。
When the above-mentioned ionizing radiation curable resin is used as the material for the
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。The
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。
The thickness of the
(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。(Optical adjustment layer)
Further, the moisture-
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。 Examples of the transparent fine particles include silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, antimony oxide, and the like having an average particle diameter of 0.5 μm to 20.0 μm. Fine particles may be used, and organic fine particles composed of crosslinked or uncrosslinked polymer particles may be used. The amount of 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.
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。
The antiglare 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-
(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。(Other membranes)
In addition to the
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。
As such other films, conventionally known films may be used as appropriate, but they are often formed on the surface of the
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。
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, and 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
[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。[Polarizer]
In the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, the
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。
As the
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。
It is preferable that the total thickness of the
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。
As the
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。 The TAC film is required to have no birefringence at all because the birefringence of the polarizer is finely controlled. When 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.
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。
A polyvinyl alcohol-based adhesive or a urethane-based adhesive is used for bonding the
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。
The
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。
The
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。
When the adhesive layer provided on the
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。
In addition, each layer, such as the
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。
The
[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。[LCD panel]
The liquid
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。
Moreover, when providing the
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。 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. In addition to the liquid crystal display panel described above, the present invention can be widely applied to electronic displays such as organic EL.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to the following Example etc. at all.
[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。[Example 1]
As the hygroscopic substrate, a 40 μm 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. After that,
[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。[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-
[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。[Example 3]
In Example 1, the moisture-
[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。[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-
[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。[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-
[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。[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-
[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。[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.
[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。[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.
[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。[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.
[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。[Comparative Example 1]
In Example 1, a moisture-
[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。[Comparative 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-
[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。[Comparative Example 3]
As a hygroscopic substrate, a triacetylcellulose film having a thickness of 40 μm 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.
[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。[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.
[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。[Comparative Example 5]
As a hygroscopic substrate, a triacetylcellulose film having a thickness of 40 μm 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. Then, 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.
[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。[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.
[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。[Evaluation of film thickness of moisture barrier film]
For the
[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。[Evaluation of flatness after film formation]
The flatness of the
Good: The orthogonal distance L is 1 mm or less, and no undulation is observed.
Defect: The orthogonal distance is greater than 1 mm or undulation is observed.
The evaluation results were as shown in the column “Flatness after film formation” in Table 1.
[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。[Dampproofness evaluation]
For the
[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。[Measurement of carbon content]
For the
[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。[Panel evaluation]
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 | occurrence | production of a display part was evaluated. 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.
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:
55a, 55b:
Claims (6)
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。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;
The manufacturing method of a moisture-proof base material comprising this.
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。A moisture-proof substrate comprising 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,
The moisture-proof film is a moisture-proof substrate 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 having a film thickness of 30 nm or more.
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