JP2002268584A - アクティブマトリックス型表示用プラスチック基板 - Google Patents
アクティブマトリックス型表示用プラスチック基板Info
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Abstract
高寿命のプラスチック表示用基板を提供する。 【解決手段】 プラスチツク基材上に少なくても1層以
上の酸素・水蒸気バリア層を有し、且つ最外層に耐プラ
ズマ層を1層以上設けたことを特徴とするアクティブマ
トリックス用表示用プラスチック基板。
Description
ックス型表示用プラスチック基板に関する。
ロルミネッセンス(EL),蛍光表示管,発光ダイオ−
ド等のディスプレイ基材としてはガラス板が多く用いら
れているが、割れ易い、曲げられない、比重が大きく軽
量化に不向き等の問題から、近年、ガラス板の代わりに
プラスチック素材を用いる試みが数多く行われるように
なってきた。しかし、プラスチックではいかなる樹脂に
おいてもガスを吸収・透過する性質を持ち、ガラス板に
比べ、水蒸気の吸収による基板寸法変化、酸素ガスの透
過による液晶の劣化が問題であった。そこで、酸化ケイ
素、酸化アルミニウムを初めとする透明な金属酸化被膜
をガス・水蒸気バリアとしてプラスチックに積層する事
が行われているが、バリア性能は酸素で0.1cm3/
m2・24h・atm (JIS K7126のB法(等
圧法))、水蒸気で0.1g/m2・dayを(JIS
K7129のB法(赤外センサー法))安定して維持
させることが困難であった。
(薄膜トランジスタ)液晶表示装置、有機EL表示装置
等のより高精細な回路パターンが要求されるようになる
と、基板に含まれるわずかな水分量による寸法変化が、
画質に影響するようになり、水蒸気透過率としては、さ
らに高いバリア性能が要求されるようになってきてい
る。また、酸素透過率に関しても、液晶の酸化による劣
化から規定されているが、この値にしてもより高寿命な
液晶基板が求められるようになっており、この値も同様
に0.1cm3/m2・24h・atm以下が要求されて
いる。この動きに併せてアクティブマトリックス型にお
いてもプラスチック化の検討を行ったところ、従来のパ
ッシィブ型とは根本的にプロセスが異なるため、従来の
SiO2によるガスバリア層では、アクティブマトリッ
クス型作製工程中でバリア値が維持出来ないことが判明
した。具体的にはアクティブマトリックス型のTFT,
TFD(薄膜ダイオード)ではCVD膜形成のため最低
でも180℃以上の耐熱性が必要であり、ホトリソグラ
フプロセスでもレジスト剥離工程では煮沸環境下にさら
される。この温度−吸水サイクルが最低でも2回以上繰
り返される為、この環境下にさらされた場合、内在して
いる残留応力により、クラックや剥離が生じるものと考
えられる。また、アクティブマトリックス型の作製プロ
セスには酸素およびフッ素プラズマに暴露されるドライ
エッチング工程があり、SiO2酸化物系は酸素プラズ
マには耐性があるが、フッ素プラズマには浸食され表面
が乱反射により白化されることによる透過率の低下、コ
ントラストの低下が生じる。また、最外層が有機層であ
る構造では酸素、フッ素プラズマ双方に浸食されるた
め、同じく最外層として有機物は使用できない。さら
に、液晶に代表されるアクティブ型表示デバイスではレ
ジスト剥離に用いられる、DMSO(ジメチルスルホキ
シド)、配向材に含まれるNMP(N−メチルピロリド
ン)の耐薬品性は不可欠である。
水蒸気バリア性を有し、高品位・高寿命のプラスチック
表示用基板を提供するものである。
ラスチック基板におけるこれらの欠点を補うため、最外
層には酸素・フッ素プラズマ耐性がある対プラズマ層を
有し、最外層とプラスティック基材の間に酸素・水蒸気
バリア層を設ける事でアクティブマトリックス用表示用
プラスチック基板が使用できる事を見出したものであ
る。
・水蒸気バリア層を有し、且つ最外層に耐プラズマ層を
1層以上設けたことを特徴とするアクティブマトリック
ス型表示用プラスチック基板。 (2)プラスチック基材が、Tgあるいは熱分解温度が
180℃以上であり線膨張係数係数が100ppm未満
である(1)のアクティブマトリックス型表示用プラス
チック基板 (3)基板のバリア値として酸素透過度が0.1cm3
/m2・24h・atm未満、水蒸気透過度が0.1g
/m2・day未満である(1)、(2)記載のアクテ
ィブマトリックス型表示用プラスチック基板。 (4)対プラズマ層が、フッ化物の生成エネルギーが1
600kJ/mol以上の元素を主成分とする酸化物お
よび/または窒化物からなる(1)〜(3)のアクティ
ブマトリックス型表示用プラスチック基板。 (5)前記元素がTa、Hf、Zr、Nb、Tiの内の
1種類以上である(4)のアクティブマトリックス型表
示用プラスチック基板。 (6)基板の全光線透過率が88%以上である(1)〜
(5)のアクティブマトリックス型表示用プラスチック
基板。 である。
プラズマに耐える耐プラズマ層を、さらにその内層に
は、少なくとも1層以上の酸素・水蒸気バリア層を備え
たアクティブマトリックス型表示用プラスチック基板で
ある。上述のように、酸素プラズマに対しては、従来よ
り用いられている酸素・水蒸気バリアの構成でも耐性を
持たせることができるが、対フッ素プラズマに対して
は、特別の層構成が必要である。本発明者らは、フッ化
物の生成エネルギーが高い元素に着目し、検討を行った
結果、フッ化物の生成エネルギーが1600kJ/mo
l以上であれば、対フッ素プラズマ耐性があることを見
いだし、本発明に至った。フッ化物の生成エネルギーが
1600kJ/mol以上である元素としては、Ta、
Hf、Zr、Nb、W、Ti、Mo等があげられるが、
これらの内、酸化物も透明もしくは白色等の薄い色であ
るTa、Hf、Zr、Nb、Tiがより好ましい。
透明性と酸素・フッ素プラズマ耐性を兼ね備える条件を
満たすように、窒素、酸素、前記元素の原子比率を調節
すると良い。最外層の厚みは600Å 以上が耐久性、
信頼性から好ましい。しかしながら1500Å を越え
ると全光線透過率88%を確保するのが難しい。
熱分解温度が180℃以上であり150℃から180℃
の線膨張係数係数が100ppm未満の樹脂を少なくと
も含むのが好ましい。これは液晶基板の製造工程に耐え
うる耐熱性が必要であると共に、線膨張係数が100p
pmを越える様な基板ではバリア膜にストレスが内在
し、初期値は目的のバリア値を確保出来ても経時変化で
バリア特性が劣化するためである。好ましい樹脂の例と
しては、ポリアクリレート樹脂、カルドポリカーボネー
ト樹脂、ポリイミド樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、エ
ポキシ樹脂等を挙げることができる。また、これらの樹
脂の他にシリカ、アルミナ、ジルコニア等の無機フィラ
ーを含有しても良い。
しないが、SiO2系、SiON系において酸素透過度
(JIS K7126のB法(等圧法))が0.1cm
3/m2・24h・atm未満、水蒸気透過度(JIS
K7129のB法(赤外センサー法))が0.1g/m
2・day未満という条件を達成できることが見いだせ
ている。
気バリア層または、酸素・水蒸気バリア層と耐プラズマ
層との間には、各層の密着性を高め、各層を保護するた
めの有機層を設けることも可能である。該有機層はTg
が180℃を越え、90℃DMSO浴中、200℃NM
P、フッ酸で変化しない耐薬品性を有するものが好まし
く、また、硬化収縮量が10%未満であるものがさらに
好ましいが、特に限定はしない。例えば、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、光線硬化性樹脂(電子線硬化性樹
脂、紫外線硬化性樹脂など)で構成することができる。
有機層の成分の具体例としては、例えば、アクリル系樹
脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチ
ラール、ポリカーボネート、ニトロセルロースやセルロ
ースアセテートなどのセルロース系ポリマー、ロジン変
性マレイン酸樹脂などの熱可塑性樹脂;ウレタン系樹
脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、尿素−メラミン系樹
脂、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂;エポキシ(メ
タ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなど
の光硬化性樹脂などが挙げられ、これらは、一種または
二種以上を混合して用いることができる。好ましい有機
層の例としては熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂であり、そ
の中でもエポキシ系の熱硬化性樹脂(リン変性エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂環式高Tg樹脂、ポリエス
テル変性脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変
性エポキシ樹脂、イミドエポキシ樹脂)およびアクリレ
ート系の光硬化性樹脂(ウレタンアクリレート、エポキ
シアクリレート)が考えられる。
層、耐プラズマ層の各層を基材の両側に設けることも可
能である。
0μのシ゛シクロヘ゜ンタシ゛エニルシ゛アクリレートのシートを用い、両面に
浸漬法にてTg223℃の脂環式エポキシ樹脂を厚さ
2.0μコートし、200℃2時間焼成した。該コート
上にRFスパッタ法を用いSiO2ターゲットを用いS
iO2200Åを両面に成膜した。この状態のシートを
比較例1とした。同様に該コート上にRFスパッタ法を
用いSiO2ターゲットを用いSiO2を800Å両面に
成膜した。この状態のシートを比較例2とした。SiO
2の成膜条件は初期真空度3×10-6Torrまで引き、
酸素分圧5×10-4Torrにし、Arを導入して全圧
を2×10-3Torrにして行った。
キシ樹脂を2μ両面コートし焼成した。この状態のシー
トを比較例3とした。更に比較例3上に五酸化タンタル
ターゲットを用い、同じ成膜条件のRFスパッタ方法に
より1000Åの酸化物を生成した。この状態のシート
を実施例1とした。又、比較例3上に五酸化タンタルタ
ーゲットと窒化珪素ターゲットを用い、同じ成膜条件で
RFスパッタ方法により2源同時成膜を行った。但し、
成膜された膜のタンタルと珪素の原子比が20:13に
なるようにターゲット上にマスクをかけた。この状態の
シートを実施例2とした。又、比較例3上に酸化チタン
ターゲットを用い、同じ成膜条件でRFスパッタ方法に
より成膜を行った。この状態のシートを実施例3とし
た。
以下の環境試験後の全光線透過率、酸素透過度(JIS
K7126のB法(等圧法))、水蒸気透過度(JI
SK7129のB法(赤外センサー法))を測定した。
環境試験としては、X試験として、180℃2時間の乾
燥、80℃の煮沸を2回繰り返した。また、フッ素プラ
ズマ条件としてシートAの550nmの透過率が30%
下がる条件で各シートを同時にフッ素プラズマ処理槽に
投入した。この試験をY試験とした。XおよびY各試験
後の値を表1に記す。本発明による実施例ではいずれも
環境試験X,Y試験後において酸素透過度0.1cm3
/m2・24h・atm未満、水蒸気透過度0.1g/
m2・day未満、全光線透過率88%以上という条件
を維持することができた。
・atm、水蒸気透過度の単位はg/m2・dayであ
る。
とガスバリアの両方の特性を満足させる事ができ、この
特性としては従来にない特性であり、本発明は、アクテ
ィブマトリックス型表示用プラスチック基板として、産
業上極めて有用である。
Claims (6)
- 【請求項1】 プラスチツク基材上に少なくても1層以
上の酸素・水蒸気バリア層を有し、且つ最外層に耐プラ
ズマ層を1層以上設けたことを特徴とするアクティブマ
トリックス型表示用プラスチック基板。 - 【請求項2】 プラスチック基材が、Tgあるいは熱分
解温度が180℃以上であり線膨張係数係数が100p
pm未満である請求項1記載のアクティブマトリックス
型表示用プラスチック基板。 - 【請求項3】 基板のバリア値として酸素透過度が0.
1cm3/m2・24h・atm未満で且つ、水蒸気透過
度が0.1g/m2・day未満である請求項1または
2記載のアクティブマトリックス型表示用プラスチック
基板。 - 【請求項4】 対プラズマ層が、フッ化物の生成エネル
ギーが1600kJ/mol以上の元素を主成分とする
酸化物および/または窒化物からなる請求項1〜3何れ
か1項記載のアクティブマトリックス型表示用プラスチ
ック基板。 - 【請求項5】 前記元素がTa、Hf、Zr、Nb、T
iの内の1種類以上である請求項4記載のアクティブマ
トリックス型表示用プラスチック基板。 - 【請求項6】 基板の全光線透過率が88%以上である
請求項1〜5何れか1項記載のアクティブマトリックス
型表示用プラスチック基板。
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2001
- 2001-03-13 JP JP2001071072A patent/JP4830204B2/ja not_active Expired - Fee Related
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