JP2007083573A - 粘土薄膜基板、電極付き粘土薄膜基板、及びそれらを用いた表示素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粘土薄膜基板は、粘土粒子が配向して積層した構造を有する粘土薄膜11の少なくとも片面に、ガスバリア無機質層12が積層されている。また、他の粘土薄膜基板においては、粘土粒子が配向して積層した構造を有する粘土薄膜の少なくとも片面に、平坦化無機質層が積層され、該平坦化無機質層の上に、ガスバリア無機質層が積層されている。ガスバリア無機質層は、窒素を含む酸化珪素膜よりなり、平坦化無機質層は、炭素を含む酸化珪素膜よりなる。これらの粘土薄膜基板は、エレクトロルミネッセンス表示素子および液晶表示素子の基板に好適に使用できる。
【選択図】 図1
Description
まず、本発明の粘土薄膜基板について詳細に説明する。図1ないし図3は、本発明の粘土薄膜基板の模式的断面図である。図1は、粘土薄膜11の片面にガスバリア無機質層12が設けられた本発明の第1の態様の粘土薄膜基板を示し、図2は、粘土薄膜11の片面に平坦化無機質層13およびガスバリア無機質層12が積層された本発明の第2の態様の粘土薄膜基板を示している。また、図3は、粘土薄膜11の片面に複数(図では2つ)の平坦化無機質層13a、13bおよび複数(図では2つ)のガスバリア無機質層12a、12bが交互に積層された本発明の第3の態様の粘土薄膜基板を示している。
本発明の上記粘土薄膜基板の片面に、更に透明導電層を積層して表示素子用の電極付き粘土薄膜基板を作製することができる。具体的には、上記した粘土薄膜基板上に、インジウム、スズ、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物を主成分とする透明導電性物質をCVD、PVD、ゾルゲル法などを用いて製膜することにより、透明導電層を形成して、フレキシブル性、高い透明性、ハイガスバリア性、平坦性、耐熱性、難燃性を有する有機ELやLCDに代表されるディスプレイ用の電極付き粘土薄膜基板を提供することができる。
N=Ns1/2 ・・・・・(1)
Nh=λ/4 ・・・・・(2)
本発明の表示素子は、上記粘土薄膜基板または上記電極付き薄膜基板を用いて作製することができる。すなわち、上記粘土薄膜基板の上に電圧または電流の変化によって光学的な特性が変化する素子を形成して、表示素子を作製することができる。また、上記粘土薄膜基板の上に、透明電極層、発光層、および陰極層を順次積層して、エレクトロルミネッセンス表示素子を作製することができる。更にまた、2枚の上記電極付き粘土薄膜基板の2つの透明導電膜の間に、液晶を挟持して液晶表示素子を作製してもよい。
次に、本発明のエレクトロルミネッセンス表示素子の構造と作製法について説明する。
図4および図5は、それぞれ本発明のエレクトロルミネッセンス素子の一例の模式的断面図である。図4において、エレクトロルミネッセンス素子は、粘土薄膜基板21上に、透明電極層22、発光層23、陰極層24が順次積層され、その積層体が金属材料、プラスチック等で形成された封止材25aによって密閉された空間に封止された構造を有している。また、図5においては、図4に示したものと同一の構成を有する積層体がガスバリアフィルム等の樹脂材料よりなる封止材25bによって封止されている。
透明電極層は、発光層に正孔を供給する陽極としての機能を有するものであって、例えば、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物や金、銀、アルミニウム等の金属を用いることができ、その形状、構造、大きさ等についても特に制限されるものではない。透明電極層の作製法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法、プラズマCVD法等の中から前記材料との適性を考慮して適宜選択すればよい。透明電極層のパターニングは、フォトリソグラフィーによる化学的エッチング法、レーザー等による物理的エッチング法、マスクを用いる真空蒸着法やスパッタリング法、又はリフトオフ法や印刷法等により行うことができる。厚さは、10nm〜5μmの範囲が適当である。
次に本発明の液晶表示素子について説明する。
液晶ディスプレイには、TN液晶を使用して薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor)で駆動するタイプの他に、強誘電性液晶(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal)あるいは反強誘電性液晶(AFLC:Anti-Ferroelectric Liquid Crystal)を用いるタイプがある。これらは表示の原理や駆動方式は異なるが、いずれの液晶ディスプレイでも一対の電極を有する基板間に液晶を狭持するという構造は変わらない。これら従来公知の液晶ディスプレイにおける基板として、本発明においては上記の粘土薄膜基板が使用される。
ベースとなる粘土薄膜を既知の方法で製造した。すなわち、合成スメクタイトを蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な粘土分散液を得た。その後、底面が平坦である真鍮製トレイに注ぎ、粘土分散液を水平に静置し、粘土粒子をゆっくり沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で乾燥した。それによって膜厚100μmの粘土薄膜が得られた。
上記の粘土薄膜の両面にマグネトロンスパッタ装置を用いて酸化珪素を主体とするガスバリア無機質層を形成した。すなわち、真空チャンバー内で粘土薄膜を80℃に加熱し、残留水分を除去した後、Siターゲット近傍で酸素と窒素の混合ガスによるプラズマを発生させる反応性スパッタ法を用いることにより、粘土薄膜上に膜厚90nmのガスバリア無機質層を形成した。形成されたガスバリア無機質層をX線光電子分光法(ESCA)により組成の分析を行った。その結果、ガスバリア無機質層の組成は、珪素36.5at%、酸素43.2at%、窒素19.3at%であり、窒素を含有する酸化珪素膜であることが確認された。更に同様の方法を用いて粘土薄膜の反対面にも膜厚90nm、珪素36.3at%、酸素42.9at%、窒素19.8at%の窒素を含む酸化珪素膜を形成して、両面にガスバリア無機質層を有する粘土薄膜基板を得た。
上記方法によって得られ粘土薄膜基板について、諸特性を測定した。ガスバリア性能については、JIS K 7126 A法(差圧法)に準じた差圧式のガスクロ法により、ガス・蒸気等の透過率・透湿度の測定が可能なGTRテック株式会社製ガス・蒸気透過率測定装置を用いて、水蒸気透過率および酸素透過率の測定を行った。温度40℃湿度90%の環境下での水蒸気透過率は0.003g/m2・day、酸素透過率は0.2cc/m2・day・atmであった。
熱容量約38MJ/m3のメタンガスを燃料とする口径9.5mm、管の長さ100mmのブンセバーナでバーナの炎を高さ19mmの青色炎に調整し、長さ125mm、幅13mmの大きさの試料下端とバーナ先端との間隔が9.5mmとなるように、つかみ具で試料の長さ方向を垂直に保持し、試料の下端中央部に10秒間接炎することにより耐燃性試験を行った。ポリエチレンテレフタレートフィルムにガスバリア無機質層を設けたフィルム基板は、接炎後発火したが、実施例1及び2の本発明の粘土薄膜基板では発火は認められなかった。したがって、本発明の粘土薄膜基板は難燃性に優れていることが確認された。
Claims (15)
- 粘土粒子が配向して積層した構造を有する粘土薄膜の少なくとも片面に、ガスバリア無機質層が積層されてなることを特徴とする粘土薄膜基板。
- 前記ガスバリア無機質層が、窒素を含む酸化珪素膜または珪素の窒化膜からなることを特徴とする請求項1に記載の粘土薄膜基板。
- 前記ガスバリア無機質層の厚さが10〜200nmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の粘土薄膜基板。
- 前記ガスバリア無機質層がスパッタリング法によって形成されてなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の粘土薄膜基板。
- 粘土粒子が配向して積層した構造を有する粘土薄膜の少なくとも片面に、平坦化無機質層が積層され、該平坦化無機質層の上に、ガスバリア無機質層が積層されてなることを特徴とする粘土薄膜基板。
- 粘土粒子が配向して積層した構造を有する粘土薄膜の少なくとも片面に、複数のガスバリア無機質層と複数の平坦化無機質層が交互に積層されてなることを特徴とする粘土薄膜基板。
- 前記ガスバリア無機質層が、窒素を含む酸化珪素膜または珪素の窒化膜からなり、前記平坦化無機質層が、炭素を含む酸化珪素膜らなることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の粘土薄膜基板。
- 前記ガスバリア無機質層の厚さが10〜200nmであり、前記平坦化無機質層の厚さが100〜5000nmであることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の粘土薄膜基板。
- 前記ガスバリア無機質層がスパッタリング法によって形成されてなり、前記平坦化無機質層がCVD法によって形成されてなることを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれか1項に記載の粘土薄膜基板。
- 請求項1、請求項5および請求項6の何れか1項に記載の粘土薄膜基板の片面に、更に透明導電層が積層されてなることを特徴とする電極付き粘土薄膜基板。
- 前記粘土薄膜基板の、透明導電膜が積層されている面とは反対側の面に、防眩層が設けられたことを特徴とする請求項10に記載の電極付き粘土薄膜基板。
- 前記粘土薄膜基板の、透明導電膜が積層されている面とは反対側の面に、反射防止層が設けられたことを特徴とする請求項10に記載の電極付き粘土薄膜基板。
- 前記粘土薄膜基板の、透明導電膜が積層されている面とは反対側の面に、ハードコート層が設けられたことを特徴とする請求項10に記載の電極付き粘土薄膜基板。
- 基板上に、少なくとも透明電極層、発光層、および陰極層が順次積層された積層体を有するエレクトロルミネッセンス表示素子において、該基板が、請求項1、請求項5および請求項6のいずれか1項に記載の粘土薄膜基板からなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示素子。
- 少なくとも電極層が積層された2枚の基板の間に液晶が挟持された液晶表示素子において、該基板が、請求項1、請求項5および請求項6のいずれか1項に記載の粘土薄膜基板からなることを特徴とする液晶表示素子。
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