(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基材上に少なくとも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って、
前記耐プラズマ層が、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ものであ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（ガラス転移点）あるいは熱分解温度が１８０℃以上であり線膨張係数が１００ｐｐｍ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】
前記元素がＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｉの内の１種類以上である請求項１〜３のいずれかに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】
全光線透過率が８８％以上である請求項１〜４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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶，プラズマディスプレイ，エレクトロルミネッセンス（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。
【０００３】
近年の表示素子の高品位化により、ＴＦＴ（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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高いガス・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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のプ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。
【０００６】
すなわち本発明は、
（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。
（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（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。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、最外層に酸素・フッ素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／ｍｏｌ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。
【０００８】
最外層を形成する構成要素の成分割合は、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。
【０００９】
本発明のプラスチック基材はＴｇあるいは熱分解温度が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１００ｐｐｍ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。
【００１０】
本発明の酸素・水蒸気バリア層は特に限定しないが、ＳｉＯ2系、ＳｉＯＮ系において酸素透過度（ＪＩＳ  Ｋ７１２６のＢ法（等圧法））が０．１ｃｍ3／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／ｍ2・ｄａｙ未満という条件を達成できることが見いだせている。
【００１１】
本発明のプラスチック基材層と酸素・水蒸気バリア層または、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℃ＮＭＰ、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。
【００１２】
本発明では、酸素・水蒸気バリア層、有機層、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。
【００１３】
【実施例】
（実施例および比較例）
Ｔｇ２５０℃、４００μのジシクロペンタジエニルジ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ＳｉＯ2２００Å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。ＳｉＯ2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。
【００１４】
更に比較例２のＳｉＯ2上に同様に該エポキシ樹脂を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。
【００１５】
これら６種類のシートを用い初期値並びに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（ＪＩＳ  Ｋ７１２９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。
【００１６】
【表１】
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表１において、酸素透過度の単位はｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ、水蒸気透過度の単位はｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００１７】
【発明の効果】
以上の様に本発明によればプラズマ耐性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。