説明

フィルム、その製造方法及び用途

【課題】簡便な方法で製造可能であり、軽量であり、従来よりもさらに高い耐熱性及び低い線膨張係数をも兼ね備える有機/無機複合体のフィルム、及びそのようなフィルムを簡便に製造する方法、並びにそのようなフィルムを備えた積層フィルム、透明導電性フィルム及びディスプレイ基板を提供する。
【解決手段】有機高分子材料及び無機微粒子を含む有機/無機複合体からなるフィルムであって、ゲル分率が80%以上であり、荷重0.2N/mm2、測定温度50〜300℃における伸びが5%以下であることを特徴とするフィルム;有機高分子材料及び無機微粒子を含む樹脂組成物を板状に成形して板状体を得る工程、及び前記板状体を延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程を含むフィルムの製造方法;並びに前記フィルムを含む積層フィルム、透明導電性フィルム、フラットパネルディスプレイ素子基板及び液晶ディスプレイ基板。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィルム、その製造方法及びその用途に関する。具体的には、高い耐熱性及び低い線膨張係数を有するフィルム、その製造方法及びその用途に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂材料からなるフィルムは、材料を適宜選択することにより、軽量、透明、低コスト等の優れた特性を有するものが得られるため、広範な分野における応用が検討されている。しかしながら、有機/無機複合体は、耐熱性の高さ及び線膨張係数の低さが依然不十分であるなどの理由から、その実用が依然困難である用途もある。
【0003】
一例として、TFT(薄膜トランジスタ)を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶ディスプレイの作製において、基板として従来用いられていたガラス基板に代えて樹脂フィルムを用いる場合について述べる。樹脂フィルム基板上へTFTアレイを形成する方法としては、転写法と直接法が提案されている。
【0004】
転写法は一旦ガラス基板上にTFTアレイを形成した後、TFTアレイ層を樹脂フィルム基板上へ転写しガラス基板を除去する方法である。TFTアレイの製造工程はガラス基板を用いた従来方法とほぼ同じである反面、転写プロセスが必須となるため製造工程が従来よりも複雑になる。
【0005】
これに対して直接法は、ガラス基板を用いず樹脂フィルム基板上へ直接TFTアレイを形成する方法である。直接法が可能になれば低コストでの液晶ディスプレイ製造が可能になるが、アモルファスシリコンTFTのプロセス温度は通常最高で300〜350℃に達するため、耐熱温度は100〜200℃程度しかない一般的な樹脂フィルムは、直接法によるTFTアレイの製造に耐えることができない。
【0006】
したがって、低コスト、軽量などの長所を有しながら、直接法によるTFTアレイの製造に耐える高い耐熱性及び低い線膨張係数をも兼ね備える樹脂フィルムを得ることができれば、動画表示能力においてSTN方式等より優れるTFT方式の液晶ディスプレイであって従来のガラス基板を用いたものに比べて軽量なものを、安価に製造することが可能となり、実用上の価値が極めて高いものとなり得る。このような観点から、工程が少なくてすみ、軽量などの長所を有しながら、高い耐熱性及び低い線膨張係数をも兼ね備える樹脂フィルムが求められている。
【0007】
樹脂フィルムの耐熱性等を向上させる技術として、樹脂に無機化合物添加した有機/無機複合体のフィルムが提案されている。例えば、特許文献1には、耐熱性及びガスバリア性を有する有機/無機複合体のフィルムとして、特定の有機変性層状珪酸塩を含有するものが記載されている。しかしながら、特許文献1に開示される通り樹脂に無機化合物を添加し有機/無機複合体のフィルムとしても、依然として、例えば上述の直接法TFTアレイの形成に十分な程の耐熱性を有するには至らない。
【0008】
【特許文献1】特開2004−107541号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、簡便な方法で製造可能である、軽量などの長所を有しながら、従来よりもさらに高い耐熱性及び低い線膨張係数をも兼ね備える有機/無機複合体のフィルム、及びそのようなフィルムを簡便に製造する方法、並びにそのようなフィルムを備えた積層フィルム、透明導電性フィルム及びディスプレイ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を進めたところ、有機/無機複合体のゲル分率及び特定温度領域の伸びが重要であることがわかった。そして、特許文献1のフィルムを測定したところ、ゲル分率が小さく、特定温度領域における伸びが大きいことがわかった。そこで、さらに鋭意研究を進めた結果、特定のゲル分率を有し、50〜300℃における荷重に対する伸びが特定の低い値である有機/無機複合体のフィルムが、特定の処理を組み合わせて行うことにより得られることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
【0011】
即ち本発明によれば、
(1)有機高分子材料、及び前記有機高分子材料中に分散した無機微粒子を含む有機/無機複合体からなるフィルムであって、ゲル分率が80%以上であり、荷重0.2N/mm2、測定温度50〜300℃における伸びが5%以下であることを特徴とするフィルム;
(2)有機高分子材料及び無機微粒子を含む樹脂組成物を板状に成形して板状体を得;前記板状体を、延伸処理及びエネルギー線処理に供することにより得てなる、前記(1)に記載のフィルム;
(3)前記延伸処理及びエネルギー線処理が、前記板状体を延伸処理し、その後エネルギー線処理する工程を含む、前記(2)に記載のフィルム;
(4)前記延伸処理及びエネルギー線処理が、前記板状体をエネルギー線処理し、その後延伸処理する工程を含む、前記(2)に記載のフィルム;
(5)有機高分子材料及び無機微粒子を含む樹脂組成物を板状に成形して板状体を得る工程;前記板状体を、延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程を含む、前記(1)のフィルムの製造方法;
(6)前記延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程が、前記板状体を延伸処理し、その後エネルギー線処理する工程を含む、前記(5)に記載の製造方法;
(7)前記延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程が、前記板状体をエネルギー線処理し、その後延伸処理する工程を含む、前記(5)に記載の製造方法;
(8)前記板状体を得る工程が、前記樹脂組成物を溶融押出成形する工程を含む、前記(5)〜(7)のいずれか1項に記載の製造方法;
(9)前記エネルギー線が電子線である、前記(5)〜(8)のいずれか1項に記載の製造方法;
(10)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のフィルムの層、及びその上に設けられた無機薄膜層を含む積層フィルム;
(11)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のフィルムの層、及びその上に設けられた透明導電層を含む透明導電性フィルム;
(12)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のフィルムを含むフラットパネルディスプレイ素子基板;及び
(13)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のフィルムを含む液晶ディスプレイ基板;
がそれぞれ提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明のフィルムは、簡易な方法で製造可能であり、軽量などの従来の有機高分子材料の長所を有しながら、さらに高い耐熱性及び低い線膨張係数をも兼ね備えており、TFT液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイなどに用いる積層フィルム、透明導電性フィルム、フラットパネルディスプレイ素子基板などとして有用である。また、ディスプレイのための用途以外にも、プリント基板等、金属との積層体として使用される用途に広く好適に用いることができる。
本発明のフィルムの製造方法は、延伸処理及びエネルギー線処理という特定の処理を含むことにより、上記本発明のフィルムを簡便に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明のフィルムは、有機高分子材料、及び前記有機高分子材料中に分散した無機微粒子を含む有機/無機複合体からなる。
前記有機高分子材料としては、各種の熱可塑性樹脂を挙げることができる。当該熱可塑性樹脂としては、無機微粒子を均一に分散させることができるものであれば特に限定されない。例えば、脂環式構造重合体、ポリエチレンやポリプロピレン等の鎖状オレフィン系重合体、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリルポリマー等が挙げられる。これらの中でも、脂環式構造含有重合体又は鎖状オレフィン系重合体が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性の観点から脂環式構造含有重合体が特に好ましい。
【0014】
前記有機高分子材料は、後述するエネルギー線の照射により架橋を形成しうるものが好ましい。具体的には、ラジカル反応性不飽和基を有する熱可塑性樹脂であることがより好ましい。ラジカル反応性不飽和基を有する熱可塑性樹脂を用いることで、成形体を得た後、ラジカル反応により、簡便かつ効率よく架橋体を得ることができる。ラジカル反応性不飽和基としては、α−オレフィン基、ビニル芳香族基、不飽和カルボン酸基等が挙げられ、エネルギー線照射による架橋性の観点から不飽和カルボン酸基が好ましい。ラジカル反応性不飽和基を有する熱可塑性樹脂を得る方法に特に制限は無い。例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基、アミノ基、カルボニルオキシカルボニル基等の反応性基を有する熱可塑性樹脂に、ラジカル反応性不飽和基を有する化合物を反応(変性反応)させる方法が挙げられる。このような樹脂を用いることにより、後述するゲル分率などの本発明の要件を満たしたフィルムを容易に製造することができる。
【0015】
本発明に用いる無機微粒子は、前記有機高分子材料中に均一に分散するものであれば特に制限されないが、有機/無機複合体中に分散した状態で、(A)数平均厚みが10nm以下、面内方向における数平均粒子径が300nm以下で、かつ平均アスペクト比が5以上である無機層状化合物、又は(B)数平均粒子径が50nm以下である無機超微粒子を用いるのが好ましい。このような無機層状化合物又は無機超微粒子を用いることで透明性、耐熱性、低線膨張性に優れるフィルムを得ることができる。
【0016】
前記(A)の無機層状化合物は、その化合物が平面的に配列された構造を有する状態(層状)にあり、その垂直方向に平面構造の繰り返しが見られる、多結晶層構造を有する化合物である。この無機層状化合物は、結晶層が相互にファンデルワールス力または水素結合力により結合されているものと、各結晶層間に陽イオンが介在していて、負電荷に荷電した結晶層が相互に前記陽イオンを介して微弱な静電力により結合されているものとに大別することができる。
【0017】
このような無機層状化合物の具体例としては、グラファイト、TiS2、NbSe2、MoS2等の遷移金属ジカルコゲン化物;CrPS4等の二価金属リンカルコゲン化物;MoO3、V25等の遷移金属の酸化物;FeOCl、VOCl、CrOCl等のオキシハロゲン化物;Zn(OH)2、Cu(OH)2等の水酸酸化物;Zr(HPO42・nH2O、Ti(HPO43・nH2O、Na(UO2PO43・nH2O等のリン酸塩;Na2Ti37、KTiNbO5、RbxMnxTi2−xO4等のチタン酸塩;Na227、K227等のウラン酸塩;KV38、K3514、CaV616・nH2O、Na(UO239)・nH2O等のバナジン酸塩;KNb33、K4Nb617等のニオブ酸塩;Na2413、Ag41013等のタングステン酸塩;Mg2Mo27、Cs2Mo516、Cs2Mo722、Ag4Mo1033等のモリブデン酸塩;モンモリロナイト、サポナイト、ハイデライト、ヘクトライト、ノントロナイト、スティブンサイト、トリオクタヘドラルバーミキュライト、ジオクタヘドラルバーミキュライト、マスコバイト、フィロゴバイト、バイオタイト、レピドライト、バラゴナイト、テトラシリシックマイト、カオリナイト、ハロイサイト、ディッカイト、H2SiO5、H2Si1429・5H2O等の珪酸塩またはこの珪酸塩により構成される鉱物類等を挙げることができる。これらの無機層状化合物は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0018】
これら無機層状化合物の中でも、有機高分子材料への分散性、得られるフィルムの耐熱性、機械的強度の観点から、珪酸塩、リン酸塩およびモリブデン酸塩が好ましく、さらには、珪酸塩が特に好ましい。
【0019】
本発明に用いる無機層状化合物は、数平均厚みが10nm以下、面内方向における数平均粒子径が300nm以下、かつ平均アスペクト比が5以上であり、数平均厚みが5nm以下、面内方向における数平均粒子径が200nm以下、かつ平均アスペクト比が10以上のものが好ましい。なお、前記平均アスペクト比は100以下であることがより好ましく、50以下がさらに好ましい。数平均厚みが10nmより大きいと、得られたフィルムの透明性が劣る場合がある。また、平均アスペクト比が5より小さいと、耐熱性や機械的強度の改善効果が小さくなる場合があり、平均アスペクト比が50より大きいと組成物の透明性が劣ったり、脱溶剤性が悪くなったりする場合がある。
【0020】
無機層状化合物の数平均厚み、面内方向の数平均粒子径及び平均アスペクト比は、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察像からコンピュータ処理を行うことにより算出することができる。
【0021】
ここで、面内方向における数平均粒子径は、面内方向における長径と短径の算術平均値である。面内方向における長径は面内方向における最長の差渡し径で、面内方向における短径は面内方向における最短の差渡し径である。また、平均アスペクト比は、面内方向における平均粒子径と厚みの比である。
【0022】
無機層状化合物は有機溶剤中で膨潤可能なものを用いることが好ましい。ここで膨潤とは、無機層状化合物が有機溶剤を吸収して体積を増大させる現象をいい、その際、無機層状化合物を構成する無機層状結晶の単位層(以下ナノシート)の層間が拡大する。
【0023】
膨潤させた無機層状化合物の層間距離は3nm以上であることが好ましく、5nm以上がより好ましく、7nm以上がさらに好ましい。層間距離が過度に小さいと、有機高分子材料中での均一分散が不十分となる。なお、層間距離はX線回折法(XRD)を用いて測定することができる。
【0024】
無機層状化合物を有機高分子材料のマトリックスに分散させる場合、理想的には前記ナノシートの状態で均一分散していることが好ましいが、数枚のナノシートが重なった状態であっても、数平均厚みが10nm以下であればよい。
【0025】
この発明において用いられる無機層状化合物は、分散性を向上させるために、有機化処理を施すことが好ましい。この有機化処理は、例えば、陽イオン性界面活性剤を用いて行うことができる。この陽イオン性界面活性剤としては、R1234+-で表される第四級アンモニウム塩又は特開2004−292412号公報、特開2005−97028号公報記載のホスホニウム塩を挙げることができる。
【0026】
前記R1234+-において、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ同一であっても、別異であってもよく、炭素数1〜30の飽和または不飽和炭化水素基を表す。この炭素数1〜30の飽和または不飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等の飽和脂肪族炭化水素基;ラウリル基、オレイル基等の不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ベンジル基等の芳香族炭化水素基を挙げることができる。X-としては、Cl-、Br-、NO3-、OH-、CH3COO-等の陰イオンを挙げることができる。
【0027】
無機層状化合物の有機化処理は、例えば、無機層状化合物を水に分散させて無機層状化合物分散液を調製し、この分散液に前記陽イオン性界面活性剤を添加し、常温下に撹拌することによって行うことができる。このときの無機層状化合物分散液における無機層状化合物の濃度は、0.01〜70質量%に調整することが好ましい。また、添加する陽イオン性界面活性剤は水溶液として添加しても良い。
【0028】
また、有機化処理を行うために用いる前記陽イオン界面活性剤以外に、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、色素、帯電防止剤等の機能性有機化合物をインターカレーションさせたものを用いることもできる。機能性有機化合物をインターカレーションさせる方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。
【0029】
前記(B)の数平均粒子径が50nm以下である無機超微粒子は有機高分子材料中に分散した状態で、数平均粒子径及び平均アスペクト比がこの範囲内にあれば、その材質、形状は特に限定されない。
【0030】
無機超微粒子の材質としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム等の金属酸化物や複合金属酸化物、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、亜鉛等の遷移金属単体、半導体、金属の塩等を挙げることができる。
【0031】
無機超微粒子の形状は特に限定されず、球状、棒状、針状、不定形等、目的に応じて適宜選択すればよい。
【0032】
無機超微粒子の数平均粒子径は50nm以下、好ましくは30nm以下である。数平均粒子径が50nmを超えると、得られたフィルムの透明性が劣る場合がある。また、無機超微粒子の粒径分布は狭いほど好ましい。粒径分布が大きい場合、光散乱を生じる大粒径の粒子が含まれるようになるため、フィルムの透明性が劣る場合がある。
【0033】
なお、透明性に優れたフィルムを得るためには、粒径が60nm以上の無機微粒子の割合は、全無機微粒子の体積に対して通常10体積%以下であり、5体積%以下が好ましく、3体積%以下がより好ましい。
【0034】
また、本発明に用いる無機超微粒子の粒径分布は、小さいほど分散性の均質性が向上し、低ヘイズ化できるので好ましい。よって、該粒径分布はその標準偏差として通常20%以下であり、15%以下が好ましく、10%以下がより好ましい。
【0035】
重合体中に分散した無機超微粒子の数平均粒子径、粒径分布は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察像から測定することができる。
【0036】
無機超微粒子は有機溶剤への均一分散を良好に行わせるために、又は有機高分子材料中への均一分散を良好に行わせるために、表面処理を行ったものを用いることが好ましい。
【0037】
表面処理は、無機化合物又は有機化合物を用いて実施することができる。
【0038】
表面処理に用いる無機化合物としては、例えば、コバルトを含有する無機化合物(CoO2、Co23、Co34等)、アルミニウムを含有する無機化合物(Al23、Al(OH)3等)、ジルコニウムを含有する無機化合物(ZrO2、Zr(OH)4等)、ケイ素を有する化合物(SiO2等)、鉄を有する化合物(Fe23等)等が挙げられる。これらの中でも、コバルトを含有する無機化合物、アルミニウムを含有する無機化合物、ジルコニウムを含有する無機化合物が好ましく、コバルトを含有する無機化合物、Al(OH)3、Zr(OH)4がより好ましい。
【0039】
表面処理に用いる有機化合物としては、例えばポリオール、アルカノールアミン、ステアリン酸、イソシアネート系化合物、有機シラン系、有機チタン系化合物、有機ボラン系化合物、及びエポキシ化合物等のカップリング剤等が挙げられ、有機シランン系カップリング剤が好ましい。
【0040】
有機シラン系カップリング剤としては、特に限定させるものではないが、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0041】
本発明に用いる無機超微粒子は、混晶やコアシェル構造等の不均一構造を有していても良い。特に、コアシェル構造は、例えばコアである半導体結晶の光触媒能が樹脂の分解を促進する等好ましくない作用を有する場合、別物質のシェル構造を設けてこれを改善するなど優れた効果を付与できる場合がある。従って、化学的に比較的不活性な物質がシェルを構成することが好ましく、具体的にはシリカ(酸化ケイ素)、アルミナ(酸化アルミニウム)等の非遷移金属の酸化物、窒化ホウ素等の窒化物、黒鉛状炭素や非晶性炭素等の炭素単位、あるいは貴金属類(銀、金、白金、銅等)が好ましいシェル物質として例示できる。
【0042】
本発明に用いる無機微粒子としては、ラジカル反応性不飽和基を有する化合物で修飾されたものを用いることが好ましい。ラジカル反応性不飽和基を有する化合物で修飾された無機微粒子を用いることで、エネルギー線照射により無機微粒子表面で結合を形成させることができ、フィルムに高度の耐熱性と低線膨張性を付与することができる。
【0043】
ラジカル反応性不飽和基としては、エネルギー線が照射されることにより、ラジカル反応を引き起こす性質を有する不飽和基であれば特に制約されない。例えば、α−オレフィン基、ビニル芳香族基、不飽和カルボン酸基等が挙げられる。
【0044】
無機微粒子の表面を修飾するラジカル反応性不飽和基を有する化合物としては、ラジカル反応性の不飽和基を少なくとも一個有するものであれば特に限定されない。
【0045】
用いるラジカル反応性不飽和基を有する化合物の具体例としては、エチレン、プロピレン等のα−オレフィン;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン化合物;スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ジビニルベンゼン、4−ビニルピリジン等のラジカル反応性芳香族化合物;アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、マレイン酸クロライ等の前記不飽和カルボン酸のハライド;アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイミド等の前記不飽和カルボン酸のアミド若しくはイミド誘導体;無水マレイン酸、無水シトラコン酸等の前記不飽和カルボン酸の無水物;マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、(メタ)アクリル酸アミド、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の前記不飽和カルボン酸のエステル誘導体;ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシシラン等のラジカル不飽和基を有するシラン化合物等が挙げられる。
【0046】
本発明における無機微粒子の修飾とは、無機微粒子の表面にラジカル反応性不飽和基を有する化合物が静電力等の親和力によって吸着された状態、あるいは無機微粒子とラジカル反応性不飽和基を有する化合物との間に共有結合を形成している状態をいう。上記のラジカル反応性不飽和基を有する化合物で無機微粒子を修飾する方法としては、例えば溶液中で無機微粒子と上記化合物を接触させる方法等が挙げられる。
【0047】
前記有機/無機複合体における有機高分子材料及び無機微粒子の含有割合は、有機高分子材料100重量部に対して、無機微粒子が好ましくは1〜100重量部、より好ましくは1〜50重量部、さらに好ましくは5〜20重量部とすることができる。前記配合割合にすることにより、耐熱性や、機械強度に優れる成形体を得ることができる。
【0048】
前記有機/無機複合体は、前記有機高分子材料及び無機微粒子に加え、任意成分として、フェノール系やリン系等の老化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、レベリング剤を含むことができる。これらの任意成分の含有割合は、通常10〜10,000ppm、好ましくは100〜5,000ppmである。
【0049】
本発明のフィルムは、そのゲル分率が80%以上であり、好ましくは80〜100%である。ゲル分率を80%以上とすることにより、所望の耐熱性等の特性を有するフィルムとすることができる。ここで、ゲル分率の測定は、フィルムのサンプル2gを110℃に熱したキシレン中に浸漬して8時間後に取り出し、サンプルに残留したキシレンを留去し、キシレンを留去したサンプルを乾燥させた後秤量し、次式に従って計算することにより求めることができる。
ゲル分率(%)=100×(熱キシレン処理後のサンプル質量/熱キシレン処理前のサンプル質量)
【0050】
本発明のフィルムは、荷重0.2N/mm2、測定温度30〜300℃における伸びが5%以下であり、好ましくは0%〜5%である。当該伸びは、メトラートレド社製熱機械的分析装置(商品名:TMA/SDTA840)等の装置を用い、窒素気流下フィルムのサンプルに所定の荷重を負荷し、昇温速度10℃/分にて、30℃から300℃までの温度範囲で測定した後、50〜300℃におけるサンプルの長さの変化量を測定することで求めることができる。
【0051】
本発明のフィルムの厚さは、用途に応じて適宜決定することができるが、例えば後述する積層フィルム、透明導電性フィルム、ディスプレイ基板等の用途に好適に用いうる厚さとして、10〜500μmの範囲であり、さらに好ましくは10〜200μmの範囲である。10μmより薄くなると強度不足や取扱いが困難になり、500μmより厚くなると、透明性の低下や可撓性が損なわれる傾向がある。
【0052】
本発明のフィルムは、前記有機高分子材料及び無機微粒子を含む樹脂組成物を板状に成形して板状体を得、それを延伸処理及びエネルギー線処理に供することにより得ることができる。
【0053】
前記樹脂組成物を調製する方法としては特に限定されず、例えば、(α)有機高分子材料と無機微粒子の各所定量と、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量とを、常温下又は加熱下で、直接配合して混練する直接混練法、(β)有機高分子材料と無機微粒子の各所定量と、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量とを、常温下又は加熱下で、溶媒中で混合した後、溶媒を除去する方法、(γ)予め上記有機高分子材料に所定量以上の無機微粒子を配合して混練したマスターバッチを作製しておき、このマスターバッチ、有機高分子材料の所定量の残部、及び、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量を、常温下又は加熱下で、混練又は溶媒中で混合するマスターバッチ法、(δ)有機高分子材料と無機微粒子の各所定量と、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量及び沸点が50℃〜200℃の有機化合物を含む混合物を、混練装置を用いて混練する工程を含む方法、等が挙げられる。これらの中でも、(γ)、(δ)の方法が好ましい。
【0054】
上記(γ)のマスターバッチ法において、有機高分子材料に無機微粒子を配合したマスターバッチと、マスターバッチを希釈して所定の無機微粒子濃度とする際に用いる有機高分子材料を含有するマスターバッチ希釈用樹脂組成物は、同一の組成であっても異なる組成であってもよい。
【0055】
上記マスターバッチ法における無機微粒子の配合量は特に限定されないが、有機高分子材料100重量部に対する好ましい下限は1重量部、上限は500重量部である。1重量部未満であると、任意の濃度に希釈可能なマスターバッチとしての利便性が薄れる。500重量部を超えると、マスターバッチ自体における分散性や、特にマスターバッチ希釈用樹脂組成物によって所定の配合量に希釈する際の無機微粒子の分散性が悪くなることがある。より好ましい下限は5重量部、上限は300重量部である。
【0056】
上記(δ)の、有機高分子材料と無機微粒子の各所定量と、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量及び沸点が50℃〜200℃の有機化合物を含む混合物を、混練装置を用いて混練する工程を含む方法において、有機化合物は、有機高分子材料及び無機微粒子を得るのに用いられた有機化剤の極性部に対して不活性で、かつ常温において液体であり、かつ沸点が50℃〜200℃であればよく、特に限定されるものではない。
【0057】
有機化合物としては、例えば、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、脂環式炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、ニトリル系溶媒、アルコール系溶媒、ニトロベンゼン、スルホラン等が挙げられる。これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0058】
これらの中でも、無機層状化合物(A)の分散性をさらに良くすることができる点で、芳香族炭化水素系溶媒又はエーテル系溶媒の使用が好ましく、前記無機層状化合物(A)を膨潤させる、芳香族炭化水素系溶媒又はエーテル系溶媒が特に好ましい。
【0059】
ここで挙げた膨潤とは、前記無機層状化合物(A)が有機溶剤を吸収して、その体積を増大させる現象をいい、膨潤度が1cc/g以上の無機層状化合物と有機化合物の組み合わせが好ましい。膨潤度は、例えば、沈降容積法(粘土ハンドブック513頁)により測定することができる。また、無機層状化合物(A)と有機化合物の膨潤性が非常に良好な場合には、有機化合物中で無機層状化合物(A)が無限膨潤してしまい、沈降せず測定不能になる。しかしながら、該状態は非常に良く膨潤する最も好ましい組み合わせとなる。
【0060】
混練装置としては特に制限がなく、例えばスクリュー押出機、バンバリーミキサー、ミキシングロール等を用いて行うことができるが、操作の簡便さのためスクリュー押出機が好ましく、二軸混練押出機が特に好ましい。二軸混練押出機を用いる場合は、押出機のバレル中で溶液を加熱しつつ、ベント口を減圧状態にして、有機・無機複合体中の有機化合物を除去することができる。
【0061】
混練温度やベント口の圧力は、用いる有機化合物の沸点に応じて適宜調整することができる。より具体的には、混練温度は、150℃〜300℃、好ましくは200℃〜270℃の範囲とすることができる。また、ベント口の圧力は、1.3×102〜9.3×103Pa、好ましくは6.6×102〜2.7×103Paの範囲とすることができる。
【0062】
前記混練は、混練装置の比エネルギーが0.1〜0.4kW・hr/kg、好ましくは0.15〜0.35kW・hr/kgとなる条件下で行う。混練装置の比エネルギーとは、樹脂を溶融混練する際に、単位重量当り(1kg)の樹脂に混練設備から混練の効果の為に与えられるエネルギーをいい、数値が大きい場合が練りの効果が高いことになる。例えば、押出機の場合、1kgの樹脂を押し出すのに必要なスクリュー駆動用モーターの消費電力で近似的に表わされる。
【0063】
例えば、バンバリーミキサー等のロール式混練機の場合は、樹脂1kg処理するのに必要なロールの駆動用モーターの消費電力で近似的に表わされる。具体的には、押出機のモーターに電流計、電圧計等を取り付け、これからモーターの電力消費量を得、これにモーターの力率(通常0.85程度)を掛け、1kgの樹脂に加えられる混練力(W・hr/kg)を得る。
【0064】
前記混練後の組成物中に残留する有機化合物の含有量が5000ppm以下、好ましくは3000ppm以下、より好ましくは1000ppm以下にまで除去することが好ましい。残留する有機化合物含有量が多すぎると、成形体にシルバーストリークやボイド、及び発泡等の成形不良や着色が生じるため好ましくない。前記有機化合物の含有量は、混練後の組成物を溶剤に分散し、これをガスクロマトグラフィーを用いて内部標準法に供することにより求めることができる。
【0065】
有機高分子材料と無機微粒子の各所定量と、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量及び沸点が50〜200℃の有機化合物を含む混合物を、混練装置を用いて混練する具体的手順としては、例えば、下記の二種の手順が挙げられる。
【0066】
(手順1)(1-A)有機高分子材料と無機微粒子の各所定量と、必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤の各所定量及び沸点が50℃〜200℃の有機化合物を含む混合物(la)を得る工程;及び(1-B)前記混合物(la)を混練装置で混練する工程、を含む手順。
(手順2)(2-A)予め有機化合物と無機層状化合物(A)とを混合して混合物(2a)を得る工程;及び(2-B)前記混合物(2a)と有機高分子材料と必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤とを混合し混練装置で混練する工程、を含む手順。
【0067】
上記手順1の工程(1-A)における各成分の混合方法は、攪拌槽を用いて各成分を混合する方法:ブレンダーを用いて各成分を混合する方法:ヘンシェルミキサー等の高速ミキサーを用いて各成分を混合する方法:等が挙げられる。その際、超音波を加えたり、溶剤の沸点以下の温度に加温したりしてもよい。
【0068】
工程(1-B)における混練は、上に述べた通りの混練方法で行うことができる。これにより、有機化合物を除去しながらの混練が達成できる。
【0069】
工程(2-A)における各成分の混合は、前記工程(1-A)と同様の方法で行うことができる。このように、予め有機化合物と無機層状化合物(a)とを混合することにより、無機層状化合物(A)を膨潤させてから、次の工程に供することができる。
【0070】
工程(2-B)における混練は、フィーダーを用いて、混合物(2a)と有機高分子材料と必要に応じて配合される一種又は二種以上の添加剤とを所望の配合比になるように混練装置内に導入し、上に述べた通りの混練方法で行うことができる。これにより、有機化合物を除去しながらの混練が達成できる。後述する各種添加剤は、必要に応じて、この混練の時点においても添加することができる。
【0071】
前記板状体を得る工程は、上述のようにして得られた樹脂組成物を公知の成形方法により成形することにより行うことができる。成形方法としては、射出成形法、溶融押出成形法、プレス成形法、ブロー成形法、キャスト成形法等が挙げられるが、板状体の生産性の観点から、溶融押出成形法が好ましい。
【0072】
前記延伸処理及びエネルギー線処理は、どちらを先に行うこともできる。即ち、前記板状体を延伸処理し、その後エネルギー線処理することもでき、一方前記板状体をエネルギー線処理し、その後延伸処理することもできる。
【0073】
前記延伸処理の具体的方法としては、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンター延伸機を用いて横方向に一軸延伸する方法等の一軸延伸法;固定するクリップの間隔を開いての縦方向の延伸と同時に、ガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法や、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸した後、その両端部をクリップ把持してテンター延伸機を用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法;横又は縦方向に左右異なる速度の送り力若しくは引張り力又は引取り力を付加できるようにしたテンター延伸機を用いてフィルムの幅方向に対して任意の角度θの方向に連続的に斜め延伸する方法;などが挙げられる。フィルムの等方性の観点から延伸処理法として二軸延伸法が好ましい。
【0074】
延伸処理するときの温度は有機高分子材料のガラス転移温度をTgとすると、好ましくは(Tg−30℃)から(Tg+60℃)の間、より好ましくは(Tg−10℃)から(Tg+50℃)の温度範囲である。また、延伸倍率は、通常1.01〜30倍、好ましくは1.01〜10倍、より好ましくは1.01〜5倍である。1.01倍以上の延伸を行うことにより、線膨張係数を低く抑えることができ好ましい。また、二軸延伸、即ち面内の直交する2方向に延伸を行う場合、その延伸倍率の差は、0〜5%、好ましくは0〜2%とすることが、等方性のあるフィルムを得る上では好ましい。
【0075】
前記エネルギー線処理は、エネルギー線を、延伸前又は延伸後の板状体に照射することにより行うことができる。エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、マイクロ波等を挙げることができる。これらの中でも、フィルムの変形を最小化することができる等の観点から電子線照射が好ましい。照射強度は30〜500kGyが好ましく、50〜400kGyがより好ましい。照射温度は室温から支持体の変形温度の間であれば特に限定は無く、30〜200℃が好ましく、50〜150℃がより好ましい。
【0076】
本発明の積層フィルム及び透明導電性フィルムは、前記本発明のフィルムの層、及びその上に設けられた無機薄膜層又は透明導電層を含む。前記無機薄膜層又は透明導電層を構成する材料としては、Au、Ag、Pd、Pt、Al、Cr等の金属、ITO、IZO、ATO、In23、SnO2、Cd2SnO4等の金属酸化物、及びTiO2/Ag/TiO2等の多層膜などを挙げることができる。無機薄膜層、透明導電層の厚さは特に限定されないが、5nm〜1μmの範囲が好ましい。
【0077】
フィルム層上に無機薄膜層又は透明導電層を設ける方法は特に限定されず、例えば金属酸化物の膜を、蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法、及びスプレー法等により形成することができる。
【0078】
本発明のフラットパネルディスプレイ素子基板及び本発明の液晶ディスプレイ基板は、前記本発明のフィルムを含む。これら本発明の基板は、本発明のフィルムに加え、前記の無機薄膜層、透明導電層等を併せて含んでいてもよい。
【0079】
本発明の基板は、任意の方式のディスプレイ用の基板とすることができるが、特に好ましくは、TFT(薄層トランジスタ)方式の液晶ディスプレイ用の基板とすることができる。具体的には例えば、本発明のフィルムを基板として、その上にTFTアレイを直接形成するか、又はガラス基板などの他の基板上に形成したTFTアレイを転写することにより、液晶ディスプレイ装置を製造することができる。特に、本発明のフィルムは高温における伸びが少ないため、その上に直接TFTアレイを形成するのに適しており、優れた性能の液晶ディスプレイを簡便に製造することができる。
【実施例】
【0080】
以下、実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。下記の実施例において、量比は特に断らない限り質量比を示す。
【0081】
実施例中の諸物性の測定は、下記の通り行った。
【0082】
(1)樹脂の変性量、並びに不飽和基及びエポキシ基等の導入量
1H−NMRを用い、WO99/1519記載の方法により測定した。
(2)樹脂の分子量
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて、標準ポリスチレンの換算分子量を樹脂の分子量とした。
(3)ゲル分率
作製したフィルム2gを、110℃に熱したキシレン中に導入した。8時間後に、該試験サンプルを取り出し、残留キシレンを留去・乾燥後、次式に従って、ゲル分率を算出した。
ゲル分率(%)=100×(熱キシレン処理後のサンプル質量/熱キシレン処理前のサンプル質量)
(4)伸び
作製したフィルムを長さ15mm、断面積が0.5mm2になるようにフィルムを切り出し、メトラートレド社製熱機械的分析装置(商品名:TMA/SDTA840)を用いて測定した。本発明では、窒素気流下、荷重0.1N、昇温速度10℃/分にて、30℃から300℃までの温度範囲で測定した後、50〜300℃の変化量をフィルムの伸びとした。
(5)無機積層体耐久性試験
作製したフィルム上にITO層を積層した無機積層体(1〜5)を90RH%下、−30℃、30分→25℃、5分→80℃、30分→25℃、5分を1サイクルとし、該サイクルを200サイクル行った後の表面抵抗を測定し、試験前後の抵抗値の変化を測定した。
【0083】
(製造例1) 不飽和基含有脂環式構造重合体の製造
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン500部に、1−ヘキセン0.82部、ジブチルエーテル0.15部及びトリイソブチルアルミニウム0.30部を室温で反応器に入れ混合した後、45℃に保ちながら、9−エチリデン−テトラシクロ〔6.2.1.13,6.02,7〕ドデカ−4−エン(以下「ETCD」と略記する)100部と、六塩化タングステン0.7質量%トルエン溶液40部とを、2時間かけて連続的に添加し重合した。重合溶液にブチルグリシジルエーテル1.06部及びイソプロピルアルコール0.52部を加えて重合触媒を不活性化し、重合反応を停止させることにより開環重合体を含有する反応溶液を得た。さらに得られた開環重合体を含有する反応溶液100部に対して、シクロヘキサン270部を加え、さらに水素化触媒としてニッケル−アルミナ触媒(日揮化学社製)5部を加え、水素により5MPaに加圧した後、攪拌しながら温度200℃まで加温し、4時間反応させることにより、ETCD開環共重合体水素化物を20質量%含有する反応溶液を得た。ろ過により水素化触媒を除去した後、円筒型濃縮乾燥機(日立製作所製)を用いて温度270℃、圧力1kPa以下で、溶媒であるシクロヘキサン、及び他の揮発成分を除去しつつ水素化物を溶融状態で押出機からストランド状に押出し、冷却後ペレット化してETCD開環共重合体水素化物ペレットを回収した。得られたETCD開環共重合体水素化物の質量平均分子量は35,000、水素化率は99.9%であった。
【0084】
次いで、先に得たETCD開環重合体水素化物100部に対して、無水マレイン酸13.0部、ジクミルパーオキシド2部及びtert−ブチルベンゼン250部を混合し、オートクレーブ中にて135℃、6時間反応を行った後、多量のアセトン中に加えることにより樹脂を析出させ、ろ過することにより樹脂を回収した。回収した樹脂を100℃、1Torr以下で48時間乾燥させ、無水マレイン酸変性脂環式構造重合体を121部得た。得られた無水マレイン酸変性脂環式構造重合体の質量平均分子量は39,000であった。また、1H−NMRで測定したところ無水マレイン酸変性量(重合体中の総重合単位数に対する、無水マレイン酸で変性された重合単位数の割合)は19.5mol%であった。
【0085】
次いで、先に得た無水マレイン酸変性脂環式構造重合体 100部に対して、アリルアミン5.5部、トルエン200部及びテトラヒドロフラン200部を混合し、IRにて酸無水物由来のピークが消失するまで室温にて反応を行った。その後、多量のアセトン中に加えることにより樹脂を析出させ、ろ過することにより樹脂を回収した。回収した樹脂を100℃、1Torr以下で48時間乾燥させ、不飽和基含有脂環式構造重合体99部を得た。得られた不飽和基含有脂環式構造重合体の質量平均分子量は39,000であった。また、1H−NMRで測定したところ不飽和基導入量(重合体中の総重合単位数に対する、不飽和基が導入された重合単位数の割合)は19.5mol%であった。
【0086】
(製造例2) 不飽和基含有アクリル樹脂の製造
温度計、還流冷却器および攪拌機を備えた4つ口フラスコに、初期仕込み溶剤としてキシレンを200.0部仕込み、攪拌下で加熱し100℃を保った。一方、グリシジルアクリレート65.5部、イソボリルアクリレート373.0部、ラウリルアクリレート61.5部、アゾビスイソブチロニトリル10.0部及び酢酸ノルマルブチルエステル200.0部に混合溶解し滴下成分とした。次いで、100℃に保った、上記4つ口フラスコに該滴下成分を2時間かけて滴下漏斗により等速滴下した。滴下が終了した後、100℃の温度を1時間保ち、アゾビスイソブチロニトリル1.0部を酢酸ノルマルブチルエステル15.0部に溶解した追加触媒成分を添加し、更に100℃の温度を2時間放置した。得られた樹脂溶液を円筒型濃縮乾燥機(日立製作所製)を用いて温度200℃、圧力1kPa以下で、溶媒であるキシレン、酢酸ノルマルブチルエステル及び他の揮発成分を除去しつつアクリル樹脂を溶融状態で押出機からストランド状に押出し、冷却後ペレット化してアクリル樹脂ペレットを回収した。得られたアクリル樹脂の質量平均分子量は25,000であった。また、1H−NMRで測定したところ、エポキシ量(重合体の総重合単位数に対する、エポキシ基を有する重合単位数の割合)は19.8mol%であった。
【0087】
次いで、得られたアクリル樹脂 100部に対して、アリルアミン5.5部、キシレン200部及びテトラヒドロフラン200部を混合し、IRにてエポキシ基由来のピークが消失するまで室温にて反応を行った。その後、多量のアセトン/メタノール混合溶液中に加えることにより樹脂を析出させ、ろ過することにより樹脂を回収した。回収した樹脂を80℃、1Torr以下で48時間乾燥させ、不飽和基含有アクリル樹脂100部を得た。得られた不飽和基含有アクリル樹脂の質量平均分子量は25,000であった。また、1H−NMRで測定したところ不飽和基導入量は19.8mol%であった。
【0088】
(実施例1)
有機化処理サポナイト(コープケミカル製、製品名「ルーセンタイトSAN」)15部及び製造例1で得た不飽和基含有脂環式構造重合体185部を加えた混合物を2軸混練機(東芝機械製、TEM−35B、スクリュー径37mm、L/D=32、スクリュー回転数150rpm、樹脂温度240℃、フィールドレート10kg/時間)を用い、樹脂組成物をストランド状に押出し、水冷してペレタイザーで切断しペレット化した。
【0089】
次いで、10μmのポリマーフィルター、65mmΦのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するTダイ式フィルム溶融押出機を使用し、溶融樹脂温度240℃、Tダイの幅350mmの成形条件で、上で得たペレットを厚さ100μmに押出成形することによりフィルムを得た。得られたフィルムを100mm/秒の延伸速度、延伸温度150℃の二軸延伸によって、縦横共に1.3倍延伸処理を実施した。次いで、延伸処理したフィルムに加速電圧3MeVの電子線を200kGy照射することで架橋フィルム1を得た。得られた架橋フィルム1のゲル分率、伸びを測定したところ、ゲル分率は99%、伸びは1.3%であった。
【0090】
次に、酸化インジウム90質量%及び酸化第二錫10質量%から成る酸化物をターゲットにし、アルゴン及び酸素の混合ガス(アルゴンと酸素との容積比;99:1)雰囲気下に、スパッタ装置にて、ITOから成る厚み100nmの透明導電性薄膜を先に得た架橋フィルム1の表面に形成することにより無機積層体1を得た。得られた無機積層体1の外観、耐湿熱試験における表面抵抗の変化を測定した。その結果無機積層体1は面状欠陥が全く見られず、また耐湿熱試験前後で表面抵抗変化量が2Ω/□であり、優れた耐久性を示した。
【0091】
架橋フィルム1上にスパッタリング法によりCr膜を200nmの厚さに成膜し、フォトリソグラフィー工程によりゲート配線を加工した。次に、得られたフィルムをプラズマCVD装置中に設置し、ゲート絶縁層であるSiN膜(原料ガス:SiH4、NH3、H2混合ガス)を350nm、半導体層であるa−Si膜(原料ガス:SiH4、H2混合ガス)を200nm、さらにコンタクト層であるn+a−Si膜(SiH4、H2混合ガスにPH3を添加したガス)を30nmの厚さに形成した。次いで、フォトリソグラフィー工程によりa−Si、n+a−Siを島状に加工しTFT部を形成した。次に、スパッタリング法によりCr膜を200nmの厚さに成膜し、フォトリソグラフィー工程により、ドレイン配線、ソース電極に加工した。その後、n+a−Si膜をドライエッチングにより除去した。この上に保護性絶縁層をプラズマCVD法により成膜した。この上に感光性有機樹脂(JSR製、製品名「オプトマーPC」)を塗布法で形成した。次いで、グリッドパターンを有するマスクを用いて露光、現像により、スルーホールを形成し、ドライエッチングにより、ゲート絶縁層、保護性絶縁層のSiNにソース電極、ドレイン配線端子部、ゲート配線端子部のコンタクトホールを形成した。さらに、スパッタリング法によりITO膜を140nmの厚さに成膜し、フォトリソグラフィー工程によりITO膜を加工し画素電極、配線端子部の被覆を形成することによりアクティブマトリックス基板を作製した。作製したアクティブマトリックス基板上に配向膜を印刷形成した後、レーヨン布を用いた回転ラビングにより配向処理を行った。次いで、ガラスファイバーを1.0質量%混入した紫外線硬化性シール樹脂を用意し、基板の周囲部分にこの紫外線硬化性シール樹脂を印刷することによりアクティブマトリックス基板を作製した。一方、別の架橋フィルム1上にカラーフィルター層とブラックマトリックスを形成した後、オーバーコート層を形成した。その後、対向電極であるITO膜をスパッタリング法により140nmの厚さに成膜した。作製した対向電極基板上に配向膜を印刷形成した後、レーヨン布を用いた回転ラビングにより配向処理を行い、所定の径の樹脂ビーズを200個/mm2の割合で散布することにより対向電極基板を作製した。そして両基板を貼りあわせ、紫外線照射によりシール樹脂を硬化した。その後、n=0.14のエステル系ネマチック液晶に所定の量のカイラル剤を混ぜた混合液晶を真空注入し、紫外線硬化樹脂で封口した。そして紫外線照射により硬化後、熱処理して液晶セルを形成させた。次いで、入射端面側に冷陰極管が配置され、かつ裏面側に光反射シートが設けられた導光板の出射面側に、順次光拡散シート、偏光板、作製した液晶セル、偏光板を配置し、透過型液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を白/黒表示モードとして、出光面側から観察したところ、表示面全面にわたって良好な表示ができた。
【0092】
(実施例2)
粒径が20nmであるシリカ微粒子のトルエンスラリー(固形分濃度:20質量%)50部、製造例1で得た不飽和基含有脂環式構造重合体190部及びトルエン1000部からなる混合物を均一になるまで攪拌することにより組成物溶液を得た。さらに、該組成物溶液を円筒型濃縮乾燥機(日立製作所製)を用いて温度270℃、圧力1kPa以下で、溶媒を除去しつつ組成物を溶融状態で樹脂組成物をストランド状に押出し、水冷してペレタイザーで切断しペレット化した。次いで、10μmのポリマーフィルター、65mmΦのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するTダイ式フィルム溶融押出機を使用し、溶融樹脂温度240℃、Tダイの幅350mmの成形条件で、上で得たペレットを厚さ100μmに押出成形することによりフィルムを得た。得られたフィルムを加速電圧3MeVの電子線を300kGy照射し、さらに100mm/秒の延伸速度、延伸温度150℃の自由収縮の一軸延伸によって、1.3倍延伸処理を実施することにより架橋フィルム2を得た。得られた架橋フィルム2のゲル分率、伸びを測定したところ、ゲル分率は99%、伸びは2.8%であった。
【0093】
次に、架橋フィルム1の代わりに架橋フィルム2を用いた他は実施例1と同様に操作し、無機積層体2を作製した。得られた無機積層体2の外観、耐湿熱試験における表面抵抗の変化を測定した。その結果無機積層体2も面状欠陥が全く見られず、また耐湿熱試験前後で表面抵抗変化量が3Ω/□であり、優れた耐久性を示した。
【0094】
次いで、架橋フィルム1の代わりに架橋フィルム2を用いた他は実施例1と同様に操作し、アクティブマトリックス基板を作製し、液晶セル、透過型液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を白/黒表示モードとして、出光面側から観察したところ、表示面全面にわたって良好な表示ができた。
【0095】
(実施例3)
実施例1における不飽和基含有脂式構造重合体を製造例2で得た不飽和基含有アクリル樹脂に変えた以外は実施例1と同様の操作により架橋フィルム3を得た。得られた架橋フィルム3のゲル分率、伸びを測定したところ、ゲル分率は99%、伸びは3.7%であった。
【0096】
次に、架橋フィルム1の代わりに架橋フィルム3を用いた他は実施例1と同様に操作し、無機積層体3を作製した。得られた無機積層体3の外観、耐湿熱試験における表面抵抗の変化を測定した。その結果無機積層体3も面状欠陥が全く見られず、また耐湿熱試験前後で表面抵抗変化量が6Ω/□であり、優れた耐久性を示した。
【0097】
次いで、架橋フィルム1の代わりに架橋フィルム3を用いた他は実施例1と同様に操作し、アクティブマトリックス基板を作製し、液晶セル、透過型液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を白/黒表示モードとして、出光面側から観察したところ、表示面全面にわたって良好な表示ができた。
【0098】
(比較例1)
製造例1で得た不飽和基含有脂環式構造重合体に代えて、製造例1で中間産物として作製したETCD開環共重合体水素化物を用いた他は実施例1と同様に操作し、未架橋フィルム4を作製した。得られた未架橋フィルム4のゲル分率、伸びを測定したところ、ゲル分率は0%、伸びを測定したところフィルムが破断した。
【0099】
次に、架橋フィルム1の代わりに未架橋フィルム4を用いた他は実施例1と同様に操作し、比較例無機積層体4を作製した。得られた比較例無機積層体4の外観、耐湿熱試験における表面抵抗の変化を測定した。その結果比較例無機積層体4はフィルム前面で膨れ等の面状不良が見られ、また耐湿熱試験前後で表面抵抗変化量が26Ω/□と耐久性に劣ることが確認された。
【0100】
(比較例2)
製造例1で得た不飽和基含有脂環式構造重合体と有機化処理サポナイトとの混合物に代えて、製造例1で作製した不飽和基含有脂環式構造重合体のみを用いた他は実施例1と同様に操作して、比較例架橋フィルム5を得た。得られた比較例架橋フィルム5のゲル分率、伸びを測定したところ、ゲル分率は99%、伸びは10.6%であった。
【0101】
次に、架橋フィルム1の代わりに比較例架橋フィルム5を用いた他は実施例1と同様に操作し、比較例無機積層体5を作製した。得られた比較例無機積層体5の外観、耐湿熱試験における表面抵抗の変化を測定した。その結果比較例無機積層体5は面状欠陥が全く見られず、また耐湿熱試験前後で表面抵抗変化量が3Ω/□であり、優れた耐久性を示した。
【0102】
次いで、架橋フィルム1の代わりに比較例架橋フィルム5を用いた他は実施例1と同様に操作し、アクティブマトリックス基板を作製し、液晶セル、透過型液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を白/黒表示モードとして、出光面側から観察したところ、表示面全面の一部で表示不良が見られた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機高分子材料、及び前記有機高分子材料中に分散した無機微粒子を含む有機/無機複合体からなるフィルムであって、
ゲル分率が80%以上であり、
荷重0.2N/mm2、測定温度50〜300℃における伸びが5%以下であることを特徴とするフィルム。
【請求項2】
有機高分子材料及び無機微粒子を含む樹脂組成物を板状に成形して板状体を得;
前記板状体を、延伸処理及びエネルギー線処理に供する
ことにより得てなる、請求項1に記載のフィルム。
【請求項3】
前記延伸処理及びエネルギー線処理が、前記板状体を延伸処理し、その後エネルギー線処理する工程を含む、請求項2に記載のフィルム。
【請求項4】
前記延伸処理及びエネルギー線処理が、前記板状体をエネルギー線処理し、その後延伸処理する工程を含む、請求項2に記載のフィルム。
【請求項5】
有機高分子材料及び無機微粒子を含む樹脂組成物を板状に成形して板状体を得る工程;
前記板状体を、延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程
を含む、請求項1のフィルムの製造方法。
【請求項6】
前記延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程が、前記板状体を延伸処理し、その後エネルギー線処理する工程を含む、請求項5に記載の製造方法。
【請求項7】
前記延伸処理及びエネルギー線処理に供する工程が、前記板状体をエネルギー線処理し、その後延伸処理する工程を含む、請求項5に記載の製造方法。
【請求項8】
前記板状体を得る工程が、前記樹脂組成物を溶融押出成形する工程を含む、請求項5〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
【請求項9】
前記エネルギー線が電子線である、請求項5〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
【請求項10】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルムの層、及びその上に設けられた無機薄膜層を含む積層フィルム。
【請求項11】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルムの層、及びその上に設けられた透明導電層を含む透明導電性フィルム。
【請求項12】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルムを含むフラットパネルディスプレイ素子基板。
【請求項13】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルムを含む液晶ディスプレイ基板。

【公開番号】特開2007−23184(P2007−23184A)
【公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−208936(P2005−208936)
【出願日】平成17年7月19日(2005.7.19)
【出願人】(000229117)日本ゼオン株式会社 (1,870)
【Fターム(参考)】