(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対のガラス板と、該一対のガラス板間に挟持された樹脂材料層を有する表示素子用基板において、
前記樹脂材料層はエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料であり、
該ガラス板には前記挟持された樹脂材料層による圧縮歪みを内在するよう構成されたことを特徴とする表示素子用基板。
【請求項２】
請求項１に記載の表示素子用基板において、前記ガラス基板間に内在された圧縮歪みは１.９×１０-4 以上であることを特徴とする表示素子用基板。
【請求項３】
対向する一対のガラス板と、該一対のガラス板間に挟持されたエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料を含む樹脂材料層と、を有し、
前記ガラス板は前記樹脂材料層による圧縮歪みを内在するように構成された表示素子用基板。
【請求項４】
請求項３に記載の表示素子用基板において、前記樹脂材料層は、下記化学式（１）で表されるエポキシ型有機ケイ素アルコキシドを用いて合成された無機−有機ハイブリッド材料からなることを特徴とする表示素子用基板。
【化１】
0003864750.tif 000041
【請求項５】
請求項３に記載の表示素子用基板において、前記樹脂材料層は、ビスフェノールＡ，ビスフェノールＦ，テトラブロモビスフェノールＡ，テトラフェニロールエタン，フェノールノボラック、若しくはｏ−クレゾールノボラックを主原料とするフェノール系のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，ポリプロピレングリコール若しくは水添ビスフェノールＡを主原料とするアルコール系のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，ヘキサヒドロ無水フタル酸若しくはダイマー酸を主原料とするグリシジルエステル型エポキシ樹脂，ジアミノフェニルメタン，イソシアヌル酸若しくはヒダントインを主原料とするグリシジルアミン型エポキシ樹脂，ｐ−アミノフェノール若しくはｐ−オキシ安息香酸を主原料とする混合型のエポキシ樹脂、又は下記化学式（２）のエステルを主原料とするエポキシ樹脂の何れかを用いて合成された無機−有機ハイブリッド材料からなることを特徴とする表示素子用基板。
【化２】
0003864750.tif 000042
【請求項６】
請求項３に記載の表示素子用基板において、前記樹脂材料層におけるケイ素成分の含有率が、ケイ素成分が全てＳｉＯ2 となっていると仮定した場合に、０重量％より多く、
３０重量％より少ないことを特徴とする表示素子用基板。
【請求項７】
請求項１または３に記載の表示素子用基板において、下記数式１に示された関係を満たすことを特徴とする表示素子用基板。
〔数１〕
｜{(αｇ−αｒ)×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ)}／{(Ｅｒ×ｈｒ)＋(Ｅｇ×ｈｇ)}｜≧１.９
×１０-4                                                      …（数式１）
［ここで、ΔＴは前記樹脂からなる材料の層のガラス転移温度（Ｔｇ）から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度である。（尚、前記樹脂からなる材料の層の硬化若しくは成型時の最高到達温度が該材料のガラス転移温度(Ｔｇ)以下である場合は該硬化若しくは成型時の最高到達温度から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度を示す。）また、αｇ＝使用ガラスの線膨張係数、αｒ＝樹脂からなる材料の線膨張係数、Ｅｇ＝ガラスの弾性率、Ｅｒ＝樹脂からなる材料の弾性率、ｈｇ＝ガラス板の合計厚み、ｈｒ＝樹脂からなる材料の厚み、である。］
【請求項８】
請求項１または３に記載の表示素子用基板において、下記数式２に示された関係を満たすことを特徴とする表示素子用基板。
〔数２〕
{αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ)}／｛Ｅｇ×ｈｇ｝≧１.９×１０-4       …（数式２）
【請求項９】
請求項１または３に記載の表示素子用基板において、前記表示素子用基板の厚みは0.3
mm以下であることを特徴とする表示素子用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示素子、特に液晶表示素子若しくは有機ＥＬ素子のパネル製造に用いる表示素子用基板に関するものであり、更に詳しくは、従来基板に比べ軽量で破損し難い表示素子用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータネットワークの急速な発展とデジタル通信インフラの整備に伴い、情報ネットワークを基盤とした先進的情報化社会が個人のレベルに及び、それとともにネットワークに積極的に参画するユーザ数は著しく増大して、そのニーズも益々多様化，高度化している。
【０００３】
その結果、従来から使用されたデスクトップパソコンに対する情報処理能力の向上（データ表示能力の向上も含む）要求に加え、携帯電話や携帯情報端末を利用してより自由により手軽にあらゆる場所からネットワークへ接続し情報へアクセスする要求が増大し、携帯電話や携帯情報端末に対しては単にその機能を提供するだけのものから映像情報までを取込んだ様々なアプリケーションを提供するプラットホームへの進化が期待されるに至っている。
【０００４】
このような状況の下、携帯情報端末等の携帯情報機器には、ネットワーク接続のための通信機能やデータ処理能力の向上に加え、表示情報の視認性の良さや、小さくて軽く、操作性が良くて持ち運びが容易であるというような携帯情報機器としての根本的な性能に対して一段の向上が求められている。
【０００５】
このとき、携帯情報機器において主要なデバイスであるフラットパネルディスプレイ、すなわち現状では液晶表示素子（又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））及び有機ＥＬ素子を主流とするフラットパネルディスプレイに対しても、対応する性能、具体的には、軽量，薄型，明るくて見やすい高密度の表示（高精細表示）の実現が強く求められることになる。
【０００６】
かかる高度且つ多様な要求に対し、ＬＣＤを例として従来技術の対応状況を概観すると、薄型化，軽量化の要求に対しては、第一に、使用するＬＣＤパネル製造用基板を薄型化することで対応する検討がなされている。
【０００７】
ＬＣＤ技術分野において通常使用される基板はガラス基板である。よって、このガラス基板を薄型化すること、すなわちより薄いガラスをＬＣＤのパネル製造に用いることでＬＣＤの薄型軽量化はある程度達成されるはずである。
【０００８】
しかし、ガラスは元来、落下や外部押圧等の衝撃に対し割れ易いという欠点を有しており、ＬＣＤの耐衝撃性並びに破損防止の観点から現状をはるかに超えるような薄型化は困難である。
【０００９】
液晶デバイスハンドブック(第４章４.２、２１８頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９年日刊工業新聞社発行）によれば、ＬＣＤパネル製造に使用されるガラス板の厚さとして通常使用される０.７mm厚以外に１.１mm，０.５mm，０.４mmが示されているが、０.４mm厚までガラス基板の厚みを薄くすると割れや欠けが生じやすくなりＬＣＤ製造工程での取り扱いが難しく、製造歩留まりを低下させる可能性がある。現状では、表示素子用ガラス基板の厚みについて、
０.３mm程度の薄型化が限界と考えられている。
【００１０】
そこで、ＬＣＤの技術分野においては、第二の改善方法として、ガラス板に替わって樹脂フィルムを基板に用いる検討が、例えば特開平６−１７５１４３号公報に開示されるなど、多数なされている。
【００１１】
樹脂フィルムは可撓性を有して割れにくく、落下や外部押圧に対し高い耐性を有するためガラス板に比べ薄型化が可能となる。そして、ガラスの比重が２.３であるのに対し、樹脂フィルムは１.２〜１.４であり、樹脂フィルムを基板に用いたＬＣＤは、従来ガラス基板を用いたＬＣＤに比べ、格段の軽量薄型化を可能とする技術とされている。
【００１２】
しかし、樹脂フィルムは一般に可視光の透過率がガラスに比べ低く、また更にガス透過性が高いことによりパネル内部の液晶中で発泡を生じる問題を引き起こすという欠点を有している。
【００１３】
従って、透過率とガスバリア性とがトレード・オフの関係を示し、十分なガスバリア性を基板に付与しようとする場合、ある程度基板を厚膜化する必要が生じ、その結果透過率の低下が顕著となって表示が暗くなり、ＬＣＤとしての表示品位はガラス基板を用いた従来ＬＣＤに比べ大きく劣ることになってしまう。
【００１４】
更に、樹脂フィルムはガラス板に比べ耐熱性の確保が困難であり、加熱により着色して透過率が低下したり、撓みや反りといった変形を生じることがある。
【００１５】
よって、樹脂フィルムによるＬＣＤを製造しようとする場合、低温プロセスでの処理が必要となる。そしてその場合、液晶を配向させるための配向材や液晶を挟持するよう一対の基板を貼り合せるためのシール材などについても低温プロセスに対応可能な専用の部材が必要となり、必要な部材の開発には高度の技術が必要とされる。
【００１６】
そして、例えば電極材として、成膜温度条件が抵抗特性（導電性）を決める
ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を使用しようとする場合、工程上必要な高温条件での成膜が困難であるため低抵抗のＩＴＯ電極膜を形成することはできない。
【００１７】
従って、樹脂フィルムを基板に用いたＬＣＤにおいてはＩＴＯ電極を微細パターニングすると電極の抵抗は高くなり、微細パターニングが必須となる高精細表示の実現は困難である。
【００１８】
そしてまた、表示品位を向上するためアクティブ駆動をＬＣＤで採用しようとする場合、画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の形成が必要となるが、ＴＦＴ製造プロセスに必要な処理温度条件に対し従来の樹脂フィルムは耐えることができない。よって、樹脂フィルム上にＴＦＴを形成するのは困難であり、樹脂フィルムを用いたＬＣＤにおいて高い表示品位を実現するアクティブ駆動の採用は困難である。
【００１９】
従って、樹脂フィルムを用いたＬＣＤに対しガラス基板使用のＬＣＤ並みの高速で高精細な表示を望むことはできず、また動画表示への対応も期待できない。
【００２０】
そこで、ＬＣＤの技術分野においては、第三の改善方法として、一対のガラス板で樹脂フィルム挟み込んでガラス板と樹脂フィルムからなる積層基板を構成し、表示素子用に用いる方法が、特開平７−４３６９６号公報，特開平７−49486号公報，特開平７−２８７２１８号公報に開示されている。
【００２１】
図１はＬＣＤパネル製造用に提案された従来のガラス板と樹脂フィルムからなる３層積層基板の構造を示す横断面図である。一対のガラス板１０１，１０２で軟らかい樹脂層１０３の表面を被う構成の３層構造を有する。
【００２２】
この従来技術によれば、樹脂表面はガラスで保護されることになり、耐熱性は向上する可能性がある。しかし、例えば特開平７−４３６９６号公報で開示された例において樹脂材にポリビニルブチラールを使用するなど、従来技術では樹脂材に比較的軟らかいものを用いており、積層されるガラス板に応力が発生しないように構成されている。
【００２３】
従って、基板総厚を薄くする目的で、構成するガラス板に１００μｍ程度の極薄いものを使用した場合、基板が割れたときにガラスが飛散しない効果は望めるものの、後に説明するように、耐衝撃性能、即ちガラス部分を割れ難くする効果は十分とは言えない。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
以上より、フラットパネルディスプレイ、すなわち現状ではＬＣＤ及び有機
ＥＬ素子に対して望まれる性能を実現するためには、ＬＣＤの技術分野で検討されている従来の技術には何れも問題点があるか、または改善効果が十分とは言えないことが分かる。
【００２５】
従って、フラットパネルディスプレイ、特にＬＣＤ及び有機ＥＬ素子に対して望まれる性能、具体的には軽量，薄型，高密度の表示（高精細表示）を実現し、今後動画表示をも射程に入れた高性能化を図っていくためには、ガラス板と樹脂フィルムの特徴を併せ持ってそれぞれの欠点を十分に改善する新規なる技術の開発が必要となる。
【００２６】
具体的には、ガラスの持つ高耐熱性と、樹脂の持つ薄型軽量性とを満足するとともに、耐衝撃性もガラスに比べ顕著に向上させる技術の開発が必要となる。
【００２７】
以上より、本発明の課題は、表示素子用基板において、軽量化と薄型化、並びに高信頼化（高ガスバリア性）と高耐熱化、そして高い耐衝撃性も同時に満足することである。
【００２８】
また本発明の別の課題は、ガラス板と樹脂とを積層して構成された表示素子用基板において、ガラス板部分を割れ難くすること、すなわち耐衝撃性能において０.３mm 厚のガラスと同等若しくはそれ以上にさせることである。
【００２９】
また本発明の別の課題は、軽量薄型で、耐衝撃性と表示品位に優れたＬＣＤ若しくは有機ＥＬ素子等の表示素子を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本出願の一つの実施態様によれば、表示素子用基板は、対向する一対のガラス板と、この一対のガラス板間に挟持された樹脂材料層とを有する表示素子用基板で、ガラス板部は圧縮歪みを内在するよう構成されたというものである。
【００３１】
さらに、ガラス板部に内在された圧縮歪みは、挟持された樹脂材料層による圧縮歪みであるというものである。
【００３２】
さらに、樹脂材料層は、ポリウレタンを除く熱硬化性の樹脂であるというものである。
【００３３】
または、樹脂材料層は、エポキシ樹脂であるというものである。
【００３４】
さらに、樹脂材料層は、無機−有機ハイブリッド材料であるというものである。
【００３５】
さらに、樹脂材料層は、エポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料であるというものである。
【００３６】
さらに、樹脂材料層は、エポキシ樹脂と有機ケイ素化合物を用いて合成されたエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料であるというものである。
【００３７】
さらに、樹脂材料層は、化学式１で表されるエポキシ型有機ケイ素アルコキシドを用いて合成された無機−有機ハイブリッド材料であるというものである。
【００３８】
【化１】
0003864750.tif 000002
【００３９】
［上記化学式１において、Ｒ，Ｒ′は有機基である。］
さらに、樹脂材料層は、ビスフェノールＡ，ビスフェノールＦ，テトラブロモビスフェノールＡ，テトラフェニロールエタン，フェノールノボラック、若しくはｏ−クレゾールノボラックを主原料とするフェノール系のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，ポリプロピレングリコール若しくは水添ビスフェノールＡを主原料とするアルコール系のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，ヘキサヒドロ無水フタル酸若しくはダイマー酸を主原料とするグリシジルエステル型エポキシ樹脂，ジアミノフェニルメタン，イソシアヌル酸若しくはヒダントインを主原料とするグリシジルアミン型エポキシ樹脂，ｐ−アミノフェノール若しくはｐ−オキシ安息香酸を主原料とする混合型のエポキシ樹脂、又は化学式２のエステルを主原料とするエポキシ樹脂の何れかを用いて合成された無機−有機ハイブリッド材料であるというものである。
【００４０】
【化２】
0003864750.tif 000003
【００４１】
さらに、樹脂材料層は、ケイ素成分の含有率が、ケイ素成分がすべてＳｉＯ2となっていると仮定した場合に、０重量％より多く、３０重量％より少ないというものである。
【００４２】
または、樹脂材料層は、ケイ素成分の含有率が、ケイ素成分がすべてＳｉＯ2となっていると仮定した場合に、４重量％より多く、１５重量％より少ないというものである。
【００４３】
さらに、ガラス板部に内在された圧縮歪みは、１.９×１０-4 以上であるというものである。
【００４４】
さらに、表示素子用基板の厚みは０.３mm 以下であるというものである。
【００４５】
さらに、数式１に示された関係を満たすというものである。
【００４６】
【数１】
0003864750.tif 000004
［ここで、ΔＴは前記樹脂からなる材料の層のガラス転移温度（Ｔｇ）から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度である。（尚、前記樹脂からなる材料の層の硬化若しくは成型時の最高到達温度が該材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下である場合は該硬化若しくは成型時の最高到達温度から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度を示す。）
また、αｇ＝使用ガラスの線膨張係数、
αｒ＝樹脂からなる材料の線膨張係数、
Ｅｇ＝ガラスの弾性率、
Ｅｒ＝樹脂からなる材料の弾性率、
ｈｇ＝ガラス板の合計厚み、
ｈｒ＝樹脂からなる材料の厚み、である。］
または、数式２に示された関係を満たすというものである。
【００４７】
【数２】
0003864750.tif 000005
さらに、この数式２を満たし、ガラス板の板厚の合計が６０μｍ以上であるというものである。
【００４８】
または、数式２を満たし、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以上であるというものである。
【００４９】
または、数式２を満たし、ガラス板の板厚の合計が１４０μｍ以上であるというものである。
【００５０】
または、数式３に示された関係を満たすというものである。
【００５１】
【数３】
0003864750.tif 000006
さらには、数式４に示された関係を満たすというものである。
【００５２】
【数４】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.４×１０-6ｍ                   …（数式４）
または、ガラス板の板厚の合計が１５０μｍ以下であり、数式５に示された関係を満たすというものである。
【００５３】
【数５】
｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ）｝≧２１００Ｐａ・ｍ         …（数式５）
または、前記ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以下であり、数式６に示された関係を満たすというものである。
【００５４】
【数６】
｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ）｝≧１４００Ｐａ・ｍ         …（数式６）
または、樹脂材料層の硬化若しくは成型時の最高到達温度は該材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下であり、ΔＴは、樹脂からなる材料の層を構成する材料の硬化若しくは成型時の最高到達温度から表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度であるというものである。
【００５５】
または、ガラス板部に内在された圧縮歪みは、３.４×１０-4 以上の大きさの圧縮歪みであるというものである。
【００５６】
さらには、表示素子用基板の厚みは０.３mm以下であるというものである。
【００５７】
さらには、数式７に示された関係を満たすというものである。
【００５８】
【数７】
0003864750.tif 000007
［ここで、ΔＴは前記樹脂からなる材料の層のガラス転移温度（Ｔｇ）から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度である。（尚、前記樹脂からなる材料の層の硬化若しくは成型時の最高到達温度が該材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下である場合は該硬化若しくは成型時の最高到達温度から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度を示す。）
また、αｇ＝使用ガラスの線膨張係数、
αｒ＝樹脂からなる材料の線膨張係数、
Ｅｇ＝ガラスの弾性率、
Ｅｒ＝樹脂からなる材料の弾性率、
ｈｇ＝ガラス板の合計厚み、
ｈｒ＝樹脂からなる材料の厚み、である。］
または、数式８に示された関係を満たすというものである。
【００５９】
【数８】
0003864750.tif 000008
さらには、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以上であるというものである。
【００６０】
または、ガラス板の板厚の合計が１４０μｍ以上であるというものである。
【００６１】
または、ガラス板の板厚の合計が１４０μｍ以下であり、数式９に示された関係を満たすというものである。
【００６２】
【数９】
｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ）｝≧３５００Ｐａ・ｍ         …（数式９）
または、ガラス板の板厚の合計が１４０μｍ以下であり、数式１０に示された関係を満たすというものである。
【００６３】
【数１０】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.７×１０-6ｍ                 …（数式１０）
または、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以下であり、数式１１に示された関係を満たすというものである。
【００６４】
【数１１】
｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ）｝≧２５００Ｐａ・ｍ       …（数式１１）
または、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以下であり、数式１２に示された関係を満たすというものである。
【００６５】
【数１２】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.２×１０-6ｍ                 …（数式１２）
さらには、樹脂材料層の硬化若しくは成型時の最高到達温度は材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下であり、ΔＴは、樹脂からなる材料の層を構成する材料の硬化若しくは成型時の最高到達温度から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度であるというものである。
【００６６】
または、表示素子用基板の厚みは０.２mm 以下であり、ガラス板部に内在された圧縮歪みは、３.４×１０-4以上であるというものである。
【００６７】
さらには、数式１３に示された関係を満たすというものである。
【００６８】
【数１３】
0003864750.tif 000009
［ここで、ΔＴは前記樹脂からなる材料の層のガラス転移温度（Ｔｇ）から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度である。（尚、前記樹脂からなる材料の層の硬化若しくは成型時の最高到達温度が該材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下である場合は該硬化若しくは成型時の最高到達温度から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度を示す。）
また、αｇ＝使用ガラスの線膨張係数、
αｒ＝樹脂からなる材料の線膨張係数、
Ｅｇ＝ガラスの弾性率、
Ｅｒ＝樹脂からなる材料の弾性率、
ｈｇ＝ガラス板の合計厚み、
ｈｒ＝樹脂からなる材料の厚み、である。］
または、数式１４に示された関係を満たすというものである。
【００６９】
【数１４】
0003864750.tif 000010
さらには、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以上であるというものである。
【００７０】
または、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以下であり、数式１５に示された関係を満たすというものである。
【００７１】
【数１５】
｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ）｝≧２５００Ｐａ・ｍ       …（数式１５）
または、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以下であり、数式１６に示された関係を満たすというものである。
【００７２】
【数１６】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.２×１０-6ｍ                 …（数式１６）
さらには、樹脂材料層の硬化若しくは成型時の最高到達温度は材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下であり、ΔＴは、樹脂からなる材料の層を構成する材料の硬化若しくは成型時の最高到達温度から表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度であるというものである。
【００７３】
または、ガラス板部に内在された圧縮歪みは、５.０×１０-4 以上の大きさの圧縮歪みであるというものである。
【００７４】
さらには、表示素子用基板の厚みは０.３mm 以下であるというものである。
【００７５】
さらには、数式１７に示された関係を満たすというものである。
【００７６】
【数１７】
0003864750.tif 000011
［ここで、ΔＴは前記樹脂からなる材料の層のガラス転移温度（Ｔｇ）から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度である。（尚、前記樹脂からなる材料の層の硬化若しくは成型時の最高到達温度が該材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以下である場合は該硬化若しくは成型時の最高到達温度から該表示素子用基板の使用温度を差し引いた温度を示す。）
また、αｇ＝使用ガラスの線膨張係数、
αｒ＝樹脂からなる材料の線膨張係数、
Ｅｇ＝ガラスの弾性率、
Ｅｒ＝樹脂からなる材料の弾性率、
ｈｇ＝ガラス板の合計厚み、
ｈｒ＝樹脂からなる材料の厚み、である。］
さらには、ガラス板の板厚の合計が１００μｍ以上であるというものである。
【００７７】
または、ガラス板の板厚の合計が１４０μｍ以上であるというものである。
【００７８】
本出願の別の実施態様によれば、上述したこれらの表示素子用基板を少なくとも一枚用いて表示素子を構成するというものである。
【００７９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００８０】
図２は、本発明にかかる第一の実施形態である表示素子用基板の構造を示す横断面図である。
【００８１】
図２に示すように、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板１は、対向する一対のガラス板２，３と、該一対のガラス板２，３の間に挟持された、樹脂からなる材料の層４とからなる表示素子用基板１であって、ガラス板２，３の部分は圧縮歪みを内在するよう構成されている。
【００８２】
そして、ガラス板２，３の部分に内在された圧縮歪みは、前記挟持された樹脂からなる材料の層４によってガラス板部分２，３に付与された圧縮歪みである。
【００８３】
ガラス板は衝撃が加えられた場合、内部に生じる応力が一定以上となることにより割れを生じて破壊されるが、一般に圧縮歪みによる応力に比べ、引っ張り歪みによる応力に対して耐性が低く、引っ張り変形（歪み）に対して割れを生じ易い。つまり、衝撃が加えられたときに発生する割れ等の破壊は主に引っ張り歪みが生じることによって発生する。
【００８４】
従って、予めガラス板に比較的耐性のある圧縮歪みが内在されていれば、衝撃が加わってガラス板に引っ張り歪みが発生しても、このもともと内在されていた圧縮歪みの分だけ引っ張り歪みは緩和され、ガラスの破壊を生じ難くすることができる。
【００８５】
図面を用いて、詳細にガラス板の耐衝撃性能の向上機構について説明する。図３はガラス板と樹脂フィルムの温度変化に伴う自由伸縮を説明する図である。
【００８６】
図３に示すように、一対のガラス板１１，１２に樹脂からなる材料の層１３を挟み込んで、各材料間の接着等の相互作用が無い場合、温度の変化に伴い各部材は自由伸縮をする。通常は線膨張係数の大きな樹脂フィルムのほうがガラス板に比べ大きく縮むことになる。そして、高温から低温への温度変化ΔＴに伴う自由伸縮時の歪差（Δε）は数式１８で示される。
【００８７】
【数１８】
Δε＝（αｇ−αｒ)×ΔＴ                             …（数式１８）
［ここで、αｇはガラスの線膨張係数、αｒは樹脂の線膨張係数。］
このとき、温度変化幅（ΔＴ）の考え方であるが、一般的な樹脂材の場合、
｛ガラス転移温度（Ｔｇ）｝−｛製品温度（若しくは製品使用温度，製品評価温度）｝となる。これは、ガラス転移温度を超えると線膨張係数は３〜４倍になるが、縦弾性係数は約１／１００以下となり、Ｔｇ以上の温度領域で温度変化により発生する歪みに伴う応力はとても小さく、問題とならないためである。
【００８８】
また、温度変化の上限がＴｇ以下である場合は、その上限温度（すなわち樹脂が硬化する温度若しくは基板製造時の最高到達温度）と製品温度との差がΔＴとなる。
【００８９】
次に、ガラス板と樹脂フィルムが互いに接着している場合について考察する。図４は、ガラス板と樹脂フィルムが互いに接着しているときに高温から低温への温度変化ΔＴに伴って各部材に発生する歪みを説明する図である。
【００９０】
図４に示すように、ガラス板１６，１７は樹脂フィルム１８に比べ温度変化による縮みが小さいため、ガラス板１６，１７と樹脂フィルム１８が互いに接着されて一体化された積層体１５を形成することによりガラス板１６，１７部分には樹脂フィルム１８に起因する圧縮歪みが発生し、樹脂フィルム１８には逆にガラス板１６，１７に起因する引っ張り歪みが発生する。
【００９１】
そしてこのとき、ガラス板１６，１７部分に生じる歪み（εｇ）と樹脂フィルム１８に生じる歪み（εｒ）の比は式XIX に示すように、各材料の引っ張り剛性の比の逆数となる。
【００９２】
【数１９】
εｇ／εｒ＝(Ｅｒ×ｈｒ）／（Ｅｇ×ｈｇ）             …（数式１９）
［ここで、Ｅｇはガラスの縦弾性係数、Ｅｒは樹脂系材料の縦弾性係数、
ｈｇはガラス２枚の厚さ合計、ｈｒは樹脂系材料の厚さ。］
これより、各材料を接着したときに生じる歪（εｇ，εｒ）は次式で表される。
【００９３】
【数２０】
0003864750.tif 000012
【００９４】
【数２１】
εｒ＝−｛(αｇ−αｒ)×ΔＴ×(Ｅｇ×ｈｇ）｝／｛(Ｅｒ×ｈｒ)＋(Ｅｇ×ｈｇ）｝                                      …（数式２１）よって、各材料を接着したときにガラス板１６，１７に生じる応力（σｇ）及び樹脂フィルム１８に生じる応力（σｒ）は次式で表される。
【００９５】
【数２２】
σｇ＝εｇ×Ｅｇ                                      …（数式２２）
【００９６】
【数２３】
σｒ＝εｒ×Ｅｒ                                      …（数式２３）
図５は積層体全体の中立軸に対する曲げ変形に伴う歪みを説明する図である。図５に示されるように、積層体１５が曲率半径Ｒに曲げられたとき（図５中、符号２０の矢印は曲げモーメントを表す）、積層体１５全体の中立軸１９からＨの位置に生じる応力をσＨとすると、σＨは次式で表される。
【００９７】
【数２４】
σＨ＝Ｅ×Ｈ／Ｒ                                      …（数式２４）
［ここで、Ｅは中立軸１９からＨの位置の積層体構成材料の縦弾性係数。］
そして、ガラスが破壊される大きさの応力をσｂとすると、数式２５を満たす場合に単体のガラスには破壊が生じる。
【００９８】
【数２５】
σｂ≦σＨ                                            …（数式２５）
積層体１５を構成し、樹脂系材料接着によってガラスに圧縮応力σｇが内在する場合、式XXVIを満たすことによってガラスは破壊される。
【００９９】
【数２６】
σｂ≦σＨ＋σｇ                                      …（数式２６）
すなわち、積層体１５においては、ガラス板１７に内在された圧縮応力σｇの分だけガラス板１７では破壊が生じ難くなる。
【０１００】
なお、σｂはガラス材に共通する値であり、ガラス材の形状、特に厚みには依存しない。そして、薄いガラス板では曲げに対して高い耐性を有するものの、割れやすいという特徴も併せ持つが、これはガラスの曲がりやすさが、厚みの３乗に反比例して増大するためであり、衝撃を受けた場合、薄板ガラスでは曲がり易さの性能を超えるような、大きな局所的変形が生じるため、結果的に割れてしまうことになる。
【０１０１】
表示素子用基板の薄さに対する要求としては、軽量性の観点からは通常使用されるガラス板０.７mm厚を少しでも薄くすることであるが、一対の基板で液晶や有機ＥＬ材等の材料を挟持し、基板の該材料とは反対側に反射板を配置する反射型表示素子の構成においては、基板の厚みに依存して不可避的に生じる視差の問題の低減要求も大きい。
【０１０２】
この場合、表示素子用基板の厚みを０.３mm 以下となるように構成することにより、これを用いた該構成の反射型表示素子においては、０.７mm 程度の厚みを有するガラス板を基板に使用する従来例に比べ明らかに視差を低減でき、且つ反射型表示素子として許容できる程度まで視差の問題を低減できる。
【０１０３】
そして、表示素子用基板の厚みを０.２mm 以下となるように構成することにより、上記視差の問題は実質的に解消可能であり、構成としてより好ましい。
【０１０４】
よって、表示素子用基板の厚みを０.３mm以下、望ましくは０.２mm以下とすることにより、従来の反射型表示素子に比べ表示品位の格段に向上された反射型の表示素子の提供が可能となる。
【０１０５】
従って、表示素子用基板としてのガラス板の薄さの限界とされる厚み０.３mmで軽量性が確保でき、０.３mm 厚のガラス板並みの割れ難さ、耐衝撃性を確保することが求められるが、そのためには、より薄い一対のガラス板で樹脂からなる材料の層を挟持するに際し、樹脂からなる材料の層からガラス板部分に対し適当な圧縮歪み（εｇ）が加わるよう基板を製造する必要がある。
【０１０６】
そして、その圧縮歪みの効果程度は、高弾性率のガラスが低弾性率の樹脂からなる材料に置き換えられることにより曲げ変形が生じやすくなる効果（弾性率の差に相関）を上回る大きさとなる必要がある。
【０１０７】
以上の考察に従えば、σｇを大きくすること、すなわち、より大きな圧縮歪みを、樹脂からなる材料の層を挟持する一対のガラス板に発生させるように部材を選択し、構成することが一対のガラス板と樹脂からなる材料の層とからなる表示素子用基板の耐衝撃性向上において望ましい。
【０１０８】
そして、表示素子用基板として求められる軽量性及び薄型であることを同時に満足しようとすれば、薄さの確保には望ましいが割れやすい極薄ガラス板を使用し、その割れやすさを補って十分な耐衝撃性能を確保することができるよう、ガラス板部分に内在される圧縮歪みを最適化する必要がある。
【０１０９】
そして、その実現のためには、例えば挟持される樹脂からなる材料の層を硬くする必要があるなど、表示素子用基板総厚，使用ガラス板厚，樹脂からなる材料の層の厚さ，樹脂からなる材料の特性(Ｔｇ，線膨張係数，弾性率等の材料特性)及び基板を製造する際の条件に最適な関係があることが考えられる。
【０１１０】
そこで、本発明にかかる実施形態として、対向する一対のガラス板と、該一対のガラス板間に挟持された、樹脂からなる材料の層とからなる３層積層型の表示素子用基板であって、表示素子用基板総厚，使用ガラス板厚，樹脂からなる材料の層の厚さ等、構成要件を変えた表示素子用基板を多数製造した。
【０１１１】
そして、軽量薄型性を確保しながら例えば０.３mm厚や０.５mm厚のガラス板以上の耐衝撃性能を満足する条件（表示素子用基板総厚，使用ガラス板厚，樹脂からなる材料の層の厚さ等）を明らかにした。
【０１１２】
更に、表示素子用基板として求められる軽量性及び薄型であること並びに耐衝撃性能を同時に満足するのに必要な、積層型の表示素子用基板のガラス板部分に内在する圧縮歪み（応力）の見積りを行った。
【０１１３】
具体的な製造方法・条件は後の実施例の欄に記載したが、一対のガラス板で挟持する樹脂からなる材料の層としてエポキシ樹脂からなる無機−有機ハイブリッド材料を使用した。
【０１１４】
エポキシ樹脂からなる無機−有機ハイブリッド材料は後に説明するように熱硬化性のエポキシ樹脂からなる熱硬化性の硬い材料であり、未硬化の原料を一対のガラス基板に挟持して熱硬化／成型し、その後使用温度まで冷却されたときに、その高い弾性率と線膨張係数に由来する大きな応力を挟持するガラス板に与えることができる。
【０１１５】
そして、熱硬化性であるがゆえに、その後加熱されてもハイブリッド材料に起因する、内在された応力は緩和されず、安定的に高い耐衝撃性能を有する表示素子用基板を提供できる。
【０１１６】
すなわち、一対のガラス板で挟持する樹脂からなる材料の層としては熱硬化性の材料が好ましい。このとき、例え熱硬化性の樹脂材料であっても、ポリウレタンのように軟らかい材料の使用は、形成される圧縮応力が小さいため好ましくない。
【０１１７】
その他、条件として使用ガラス板厚，樹脂からなる材料の層の厚さなどを種々変化させて基板総厚の異なる表示素子用基板を多数製造し、ガラス板部分に内在する圧縮歪み（応力）の大きさと耐衝撃性能の関係を評価した。
【０１１８】
図６は、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板の落球試験の方法を説明する図である。
【０１１９】
評価方法は静置されたサンプル基板２１上に金属球２２を落下させることにより、サンプル基板２１内部での割れの発生の有無を評価する落球試験に拠ったが、詳細については基板作成方法等とともに、後の実施例の欄で説明する。
【０１２０】
図７は、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板の落球試験の結果をまとめた表である。
【０１２１】
表中、リファレンスとしてガラス板単体の試験結果をサンプル基板の試験結果とともに示した。このとき、サンプル基板に関する表記についてであるが、ガラスの総厚（二枚のガラス厚合計）は、ほぼ同じ厚みの一対のガラス板を用いているため「ガラス厚み」欄の数値を二倍することにより算出でき、一対のガラス板に挟持された樹脂からなる材料の層の厚みは「基板総厚」から算出された「ガラスの総厚」を差し引くことにより求めることができる。
【０１２２】
図７の表に示されるように、０.２mm 厚までのガラス板は耐衝撃性能が低く、１０cmの高さからの金属球２２の落下で基板は割れてしまう。０.３mm 厚のガラス板では、１０cmの高さからの金属球の落下には耐えることができるが、１５cmの落下高さでは割れてしまう。０.５mm 厚では、２０cm落下高さで落下部位の表面に傷が発生するものの割れず、落下高さ２５cmで割れが発生した。
【０１２３】
本発明にかかる実施形態である積層型の表示素子用基板１においては、ガラス板２，３の各々の厚さ１００μｍ（二枚の合計厚は２００μｍ）及びハイブリッド材料層４の厚さ１００μｍの基板構成（基板総厚３００μｍ。以下、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝１００／１００／１００の構成と記する）において０.３mm ガラスと同等の耐衝撃性能を示している。
【０１２４】
すなわち、１００μｍ厚の熱硬化のハイブリッド材料(以下、ＨＢ材と記する)が、２００μｍ（１００μｍ×２枚）厚のガラス板内部に発生させる応力の効果は、結果として、より薄いガラス板により構成された本発明の表示素子用基板の耐衝撃性能を同じ厚みのガラス板並のレベルまで引き上げていることになる。
【０１２５】
更に図７の評価結果を参照すると、同等のＨＢ材部分の厚みを有するガラス／ＨＢ材／ガラス＝５０／９０／５０の構成（基板総厚１９０μｍ）においては、落下高さ３０cmでも顕著な割れは発生せず、耐衝撃性能が著しく向上している。
【０１２６】
従って、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板においては、耐衝撃性能に関して、高弾性のガラス板部分が薄くなる効果に比べ、ガラス板部分がＨＢ材から受ける応力の増大効果による影響のほうが大きいことがわかる。
【０１２７】
従って、１００μｍ厚程度の熱硬化ＨＢ材を挟持する場合、各ガラス板厚を
１００μｍ以下にすれば０.３mm 厚のガラス板と同程度若しくはそれ以上の耐衝撃性能が得られる。
【０１２８】
また、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板のガラス板総厚を２００μｍ以下とし、ＨＢ材を１００μｍ以上とするならば、０.４mm，０.５mmなど総厚０.３mm以上となる場合もあるものの、０.３mm厚のガラス板以上の耐衝撃性能が得られることになる。
【０１２９】
そこで、１００μｍ厚の熱硬化ＨＢ材が２００μｍ厚のガラス板部分に与える応力を上記の数式２０，数式２２を用いて見積ることにする。
【０１３０】
まず、数式２０より１００μｍ厚の熱硬化ＨＢ材により２００μｍ厚のガラス板部分に生じる歪みεｇを算出する。
【０１３１】
算出に必要な物性値は以下の通りである。
【０１３２】
0003864750.tif 000013
αｇ（使用ガラスの線膨張係数）＝５.１×１０-6Ｋ-1
αｒ（ＨＢ材料の線膨張係数）＝８８×１０-6Ｋ-1
Ｅｇ（ガラスの弾性率）＝７２.５ＧＰａ（ギガパスカル）
Ｅｒ（ＨＢ材の弾性率）＝２.４ＧＰａ
ガラスの厚み総計＝２００μｍ（１００μｍ×上下２枚）
ＨＢ材の厚み＝１００μｍ
従って、εｇは以下のように算出できる。
【０１３３】
【数２７】
0003864750.tif 000014
よって、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝１００／１００／１００の構成の表示素子用基板においては、１.９×１０-4 の圧縮歪みがガラス板部に生じている。
【０１３４】
従って、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において０.３mm 厚のガラス板の耐衝撃性を得るためには、１.９×１０-4 以上の圧縮歪みが２００μｍ以下の厚さのガラス板に生じるように、ガラス厚や樹脂からなる材料の層の種類や厚みを選択し、表示素子用基板を構成すれば良いことがわかる。
【０１３５】
このとき、ガラスに生じる圧縮応力σｇは、数式２２より以下のように算出することができる。
【０１３６】
【数２８】
0003864750.tif 000015
すなわち１３.８ＭＰａ の圧縮応力が総厚２００μｍのガラス板に加わることになる。
【０１３７】
上記圧縮歪み（応力）がガラスに生じているところに衝撃を加えたとしても、衝撃によって生じる変形によって発生する引っ張り歪み（応力）はこの内在している圧縮歪み（応力）により一部緩和される。従って、圧縮歪み（応力）の無い基板に比べより大きな変形，衝撃を耐えることができるようになる。
【０１３８】
ここで、ガラスの線膨張係数は樹脂の持つ線膨張係数に比べて小さく、通常１０分の１以下である（αｇ≪αｒ）。また樹脂系の材料の弾性率はガラスの弾性率に比べ３０分の１から４０分の１であり、基板総厚が３００μｍの場合、極薄ガラス板の取扱いの困難さを考慮するとすれば薄さの範囲にも限度があり（使用するガラス１枚につき２５μｍ程度の下限を想定。）、樹脂からなる材料の層とガラスの厚みの比（ｈｒ／ｈｇ）は最大でも５倍程度（ｈｒ／ｈｇ＜５）と想定できる。
【０１３９】
以上を考慮すると、数式２０を本発明にかかる実施形態である積層型の表示素子用基板に適用しようとする場合、数式２９のように簡略化することが可能となる。
【０１４０】
【数２９】
0003864750.tif 000016
そして、数式２９を用い、上記物性値を用いてεｇを算出すると、εｇ＝1.9×１０-4となり、数２０を用いて算出した値と実質的に等しいことがわかる。
【０１４１】
従って、ガラスの総厚が２００μｍ以下且つ基板総厚０.３mm以下で、０.３mm厚のガラス板と同程度若しくはそれ以上の耐衝撃性を満足するには、数式２を満たせばよい。
【０１４２】
【数３０】
0003864750.tif 000017
このとき、ガラス板を使用して樹脂からなる材料の層を挟持して表示素子用基板を製造することを考慮すると、ガラス板は製造工程で容易に取り替える程度の剛性と割れ難さが必要となる。そのような要求を満足するガラス板の厚みは、大よそ３０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は６０μｍ以上が望ましい。
【０１４３】
そして、実際に表示素子用基板の製造に使用した経験から、比較的容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは５０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１００μｍ以上がより望ましい。
【０１４４】
更に、工程上、容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは７０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１４０μｍ以上がより望ましい。
【０１４５】
また、式IIに従って考察すると、ガラスの厚みを２００μｍ以下とし、ガラスの圧縮歪みを１.９×１０-4 以上にするためには、数式３を満たせばよい。
【０１４６】
【数３１】
0003864750.tif 000018
実際の製造工程を考慮すると、樹脂系材料のＴｇを超える温度条件にて製造工程中で加熱が行われる場合には、ΔＴは製造工程中の加熱温度ではなく樹脂のＴｇから評価温度若しくは使用時温度を引いた温度が上限の値となる。そこで樹脂からなる材料の特性としては、Ｔｇ（℃）から平均的な使用温度である２０℃を差し引いた値＝（Ｔｇ−２０）（℃）が重要となり、数式３を満たす必要がある。
【０１４７】
【数３２】
｛αｒ×(Ｔｇ−２０)×Ｅｒ×ｈｒ｝≧２８００Ｐａ・ｍ  …（数式３０）
ここで、樹脂の弾性率Ｅｒは概ね１ＧＰａ以上であり、実際には２ＧＰａ以上の値を有する樹脂系の材料を使用することを前提とすれば、数式３及び数式３０は数式４及び数式３１のように直すことができる。
【０１４８】
【数３３】
0003864750.tif 000019
【０１４９】
【数３４】
0003864750.tif 000020
次に、数式２に従って考察すると、軽量性を十分に確保してガラスの厚みを１５０μｍ以下とし、ガラスの歪みを１.９×１０-4≧  以上として同時に耐衝撃性能も確保するためには、数式５を満たせばよい。
【０１５０】
このようなガラス板の薄型化検討をすることにより、表示素子用基板製造のためのガラスの取り扱いや使用の困難さは増すことになるが、樹脂に比較的軟らかいものも採用することが可能となり、樹脂材選択の範囲を広げることが可能となる。
【０１５１】
【数３５】
0003864750.tif 000021
そして、上記と同様に、数式３５を満たすことが必要となる。
【０１５２】
【数３６】
｛αｒ×(Ｔｇ−２０)×Ｅｒ×ｈｒ｝≧２１００Ｐａ・ｍ  …（数式３２）
次に、数式２に従って考察すると、軽量性を更に十分に確保してガラスの厚みを１００μｍ以下とし、ガラスの歪みを１.９×１０-4 以上にするためには、数式６を満たせばよい。
【０１５３】
【数３７】
0003864750.tif 000022
そして、上記と同様に、数式３３を満たすことが必要となる。
【０１５４】
【数３８】
｛αｒ×(Ｔｇ−２０)×Ｅｒ×ｈｒ｝≧１４００Ｐａ・ｍ  …（数式３３）
次に、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において基板総厚０.３mm以下で、０.５mm 厚のガラス板と同等若しくはそれ以上の耐衝撃性を得る構成について考察する。
【０１５５】
図７の評価結果より、９０μｍ厚の熱硬化のＨＢ材を上下ガラス板で挟持する場合、ガラス板総厚を１００μｍにすれば０.５mm 厚のガラス以上の耐衝撃性能が得られる。
【０１５６】
また、１４０μｍ厚の熱硬化のＨＢ材を上下ガラス板で挟持する場合、ガラス板総厚を１４０μｍにしても、０.５mm 厚のガラス板以上の耐衝撃性能を示すとともに、９０μｍ厚の熱硬化のＨＢ材料を上下５０μｍ厚のガラス板で挟持する表示素子用基板より高い耐衝撃性能が得られている。
【０１５７】
よって、まず９０μｍ厚の熱硬化ＨＢ樹脂が総厚１００μｍのガラス板部に与える応力を数式２０，数式２２から算出する。
【０１５８】
初めに、数式２０よりガラス板部分に生じる歪みεｇを算出すると、｜εｇ｜＝３.４×１０-4となる。
【０１５９】
次に、ガラスの応力σｇは、σｇ＝３.４×１０-4×７２.５ＧＰａ＝２４０ＭＰａとなる。よって、基板総厚０.３mm以下で、０.５mm厚のガラス板以上の耐衝撃性を満足するには、数式７若しくは数式８を満たせばよい。
【０１６０】
【数３９】
0003864750.tif 000023
【０１６１】
【数４０】
0003864750.tif 000024
このとき、ガラス板を使用して樹脂からなる材料の層を挟持して表示素子用基板を製造することを考慮すると、ガラス板は製造工程で容易に取り替える程度の剛性と割れ難さが必要となる。そのような要求を満足するガラス板の厚みは、大よそ３０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は６０μｍ以上が望ましい。
【０１６２】
そして、実際に表示素子用基板の製造に使用した経験から、比較的容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは５０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１００μｍ以上がより望ましい。
【０１６３】
更に、工程上、容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは７０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１４０μｍ以上がより望ましい。
【０１６４】
また、数式８に従って考察すると、軽量性を十分に確保してガラスの厚みを１４０μｍ以下とし、ガラスの歪みを３.４×１０-4 以上として同時に耐衝撃性能も確保するためには、数式９を満たせばよい。
【０１６５】
このようなガラス板の薄型化検討をすることにより、表示素子用基板製造のためのガラスの取り扱いや使用の困難さは増すことになるが、樹脂に比較的軟らかいものも採用することが可能となり、樹脂材選択の範囲を広げることが可能となる。
【０１６６】
【数４１】
0003864750.tif 000025
数式９と実際の製造工程を考慮するとΔＴは樹脂のＴｇから評価温度又は使用温度を引いた温度が上限となる。そこで樹脂の特性としては、（Ｔｇ−２０）値が重要となり、数式３４を満たす必要がある。
【０１６７】
【数４２】
｛αｒ×（Ｔｇ−２０)×Ｅｒ×ｈｒ｝≧３５００Ｐａ・ｍ …（数式３４）
ここで、樹脂系材料の弾性率Ｅｒは概ね１ＧＰa以上であり、実際には２ＧＰa以上の値を有する樹脂系材料を使用することを前提とすれば、数式９及び数式３４は数式１０及び数式３５のように直せる。
【０１６８】
【数４３】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.７×１０-6ｍ                 …（数式１０）
【０１６９】
【数４４】
（αｒ×（Ｔｇ−２０)×ｈｒ）≧１.７×１０-6ｍ        …（数式３５）
次に、数式８に従って考察すると、軽量性を更に十分に確保してガラスの厚みを１００μｍ以下とし、ガラスの歪みを３.７×１０-4 より大きくするためには、数式１１を満たせばよい。
【０１７０】
【数４５】
0003864750.tif 000026
数式１１と実際の製造工程を考慮するとΔＴは樹脂系材料のＴｇから評価温度又は使用温度を引いた温度が上限となる。そこで樹脂の特性としては、（Ｔｇ−２０）値が重要となり、数式４５を満たす必要がある。
【０１７１】
【数４６】
｛αｒ×（Ｔｇ−２０)×Ｅｒ×ｈｒ｝≧２５００Ｐａ・ｍ …（数式３６）
ここで、樹脂系材料の弾性率Ｅｒは概ね１  ＧＰａ以上であり、実際には２ＧＰａ以上の値を有する樹脂系材料を使用することを前提とすれば、数式１１及び数式３６は数式１２及び数式３７のように直せる。
【０１７２】
【数４７】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.２×１０-6ｍ                 …（数式１２）
【０１７３】
【数４８】
（αｒ×（Ｔｇ−２０)×ｈｒ）≧１.２×１０-6ｍ        …（数式３７）
このとき、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において、基板の総厚を０.２mm 以下とし、更に十分な薄型性と表示における視差低減効果を実現しつつ、０.５mm 厚のガラス板と同等若しくはそれ以上の耐衝撃性を得る構成とするには、上記考察に従い、数式１３若しくは数式１４を満たせばよい。
【０１７４】
【数４９】
0003864750.tif 000027
【０１７５】
【数５０】
0003864750.tif 000028
このとき、ガラス板を使用し、樹脂からなる材料の層を挟持して表示素子用基板を製造することを考慮すると、ガラス板は製造工程で容易に取り替える程度の剛性と割れ難さが必要となる。そのような要求を満足するガラス板の厚みは、大よそ３０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は６０μｍ以上が望ましい。
【０１７６】
そして、実際に表示素子用基板の製造に使用した経験から、比較的容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは５０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１００μｍ以上がより望ましい。
【０１７７】
更に、工程上、容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは７０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１４０μｍ以上がより望ましい。
【０１７８】
また、数式１４に従って考察すると、軽量性を十分に確保してガラスの厚みを１００μｍ以下とし、ガラスの圧縮歪みを３.４×１０-4 以上として同時に耐衝撃性能も確保するためには、数式１５を満たせばよい。
【０１７９】
このようなガラス板の薄型化検討をすることにより、表示素子用基板製造のためのガラスの取り扱いや使用の困難さは増すことになるが、樹脂に比較的軟らかいものも採用することが可能となり、樹脂材選択の範囲を広げることが可能となる。
【０１８０】
【数５１】
0003864750.tif 000029
数式１５と実際の製造工程を考慮するとΔＴは樹脂のＴｇから評価温度又は使用温度を引いた温度が上限となる。そこで樹脂の特性としては、（Ｔｇ−２０）値が重要となり、数式３８を満たす必要がある。
【０１８１】
【数５２】
｛αｒ×（Ｔｇ−２０)×Ｅｒ×ｈｒ｝≧２５００Ｐａ・ｍ …（数式３８）
ここで、樹脂系材料の弾性率Ｅｒは概ね１ＧＰa以上であり、実際には２ＧＰa以上の値を有する樹脂系材料を使用することを前提とすれば、数式１５及び数式３８は数式１６及び数式３９のように直せる。
【０１８２】
【数５３】
（αｒ×ΔＴ×ｈｒ）≧１.２×１０-6ｍ                 …（数式１６）
【０１８３】
【数５４】
（αｒ×（Ｔｇ−２０)×ｈｒ）≧１.２×１０-6ｍ        …（数式３９）
次に、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において基板総厚０.３mm以下で、０.５mm 厚のガラス板を超える耐衝撃性を得る構成について考察する。
【０１８４】
図７の評価結果より、１４０μｍ厚の熱硬化のＨＢ材を上下ガラス板で挟持する場合、ガラス板総厚を１４０μｍにすれば０.５mm 厚のガラス板を超える耐衝撃性能が得られる。
【０１８５】
よって、１４０μｍ厚の熱硬化ＨＢ材が１４０μｍ厚のガラス板部に与える応力を数式２０，数式２２から算出する。
【０１８６】
初めに、数式２０よりガラス板部分に生じる圧縮歪みεｇを算出すると、
｜εｇ｜＝５.０×１０-4となる。
【０１８７】
次に、ガラスの圧縮応力σｇは、σｇ＝５.０ ×１０-4×７２.５ＧＰａ ＝３６３ＭＰａとなる。よって、基板総厚０.３mm以下で、０.５mm厚のガラス板を超える耐衝撃性を満足するには、数式１７若しくは数式８を満たせばよい。
【０１８８】
【数５５】
0003864750.tif 000030
【０１８９】
【数５６】
0003864750.tif 000031
このとき、ガラス板を使用して樹脂からなる材料の層を挟持して表示素子用基板を製造することを考慮すると、ガラス板は製造工程で容易に取り替える程度の剛性と割れ難さが必要となる。そのような要求を満足するガラス板の厚みは、大よそ３０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は６０μｍ以上が望ましい。
【０１９０】
そして、実際に表示素子用基板の製造に使用した経験から、比較的容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは５０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１００μｍ以上がより望ましい。
【０１９１】
更に、工程上、容易に取り扱えるようにするには、一枚のガラス板の厚みは７０μｍ以上であり、ガラス板厚の合計は１４０μｍ以上がより望ましい。
【０１９２】
次に、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において、一対のガラス板間に挟持された、樹脂からなる材料の層について説明する。
【０１９３】
本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において、一対のガラス板間に挟持された、樹脂からなる材料の層は、基板の耐衝撃性を確保するため、該ガラス板に十分な圧縮歪みを与えることのできる材料、つまり、上記した条件を満たして所望の圧縮応力をガラス板部分に付与可能な特性を有する樹脂系の材料であればいずれも使用可能である。
【０１９４】
そして、上記したように、安定的に高い耐衝撃性能を有する表示素子用基板を提供できよう、一対のガラス板で挟持する樹脂からなる材料の層は熱硬化性の材料からなることが好ましい。
【０１９５】
このとき、例え熱硬化性の樹脂材料であっても、ポリウレタンのように軟らかい材料の使用は、形成される圧縮応力が小さいため好ましくない。エポキシ樹脂など硬い樹脂の使用が好ましい。
【０１９６】
尚、エポキシ樹脂については、着色が無いものを選択することが可能であり、薄膜を形成し表示素子用基板に用いた場合高透過率の基板を提供することが可能であり、その点でも好ましい。
【０１９７】
次に、数式２０などに示されるようにガラス板に与える圧縮応力をより大きくするため、温度変化幅ΔＴをより大きくできる、すなわちＴｇがより高い樹脂系材料の使用が好ましい。
【０１９８】
更に、樹脂系材料の高Ｔｇ化には樹脂材に無機材料の特徴を取り入れることが有効であり、有機物の長所と無機物の長所（高温条件下での力学特性に優れ、高耐熱性。）を併せ持つ材料、すなわち無機−有機ハイブリッド材料の使用が好ましい。
【０１９９】
このとき、温度変化幅の上限は通常樹脂材のＴｇで決まるが、特開２０００−１０９７０９号公報により開示された新しい技術である重付加型の熱硬化樹脂と有機ケイ素化合物を用いて合成された無機−有機ハイブリッド材料は、熱硬化樹脂にエポキシ樹脂を使用することが可能である。
【０２００】
そして、もともと硬いエポキシ樹脂をベースとしているため、硬さの確保が容易であり、高Ｔｇであり、更に基板製造時にＴｇを超えて温度を加えた場合、温度変化幅ΔＴの上限はＴｇではなく、加えた温度そのものとなるという特徴も併せ持っている。
【０２０１】
図８は、本発明にかかる実施例である表示素子用基板に使用したエポキシ樹脂ベースの無機−有機ハイブリッド材料と比較例であるエポキシ樹脂の粘弾性評価結果を示すグラフである。
【０２０２】
図８に示すように、本発明にかかる実施例である表示素子用基板に使用した無機−有機ハイブリッド材料は、以下に詳述する構造，製造方法によるが、Ｔｇ以上の温度でも弾性率の低下程度が、比較例であるエポキシ樹脂他の一般の樹脂材に比べて著しく低い。
【０２０３】
従って、温度変化幅ΔＴについては、ΔＴ＝（樹脂を効果させた温度）−（製品温度）、とすることができる。
【０２０４】
すなわち、製造工程中に高い温度を加えれば、その分をそのままガラス板に加える圧縮応力を反映させることが可能であり、圧縮応力を制御して非常に大きくすることが可能である。
【０２０５】
よって、本発明にかかる表示素子用基板においては、重付加型の熱硬化樹脂と有機ケイ素化合物を用いて合成された無機−有機ハイブリッド材料の使用が好ましい。そして、硬く、高透過率の薄膜形成可能なエポキシ樹脂をベースとしたエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料の使用がより好ましい。
【０２０６】
次に、本発明において使用可能な無機−有機ハイブリッド材料の具体的分子構造について説明する。
【０２０７】
無機−有機ハイブリッド材料には、化学式３又は化学式４の化合物と重付加型熱硬化樹脂とからなる無機−有機ハイブリッド材料の使用が好ましい。かかる材料は該重付加型熱硬化樹脂の硬化剤を添加して使用するが、熱硬化前の粘度が低く、成型して行う表示素子用基板の製造が容易であり、希望の形状に成型することが容易となる。
【０２０８】
【化３】
0003864750.tif 000032
【０２０９】
【化４】
0003864750.tif 000033
【０２１０】
［ただし、化学式３及び化学式４において、Ｒは上記重付加型熱硬化性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基であり、かつ、Ｒ1〜Ｒ6は（ＳｉＯＲ3/2）を繰り返しの単位として０個から３個有する含ケイ素基である。］
無機−有機ハイブリッド材料の作製法の一つとしてゾル−ゲル法を利用する方法がある。この方法では、有機化合物が分解されない１００〜１５０℃程度の温度範囲でマイクロメートルオーダー若しくはそれ以下のオーダーの有機金属酸化物若しくは金属酸化物を有機高分子マトリクスの中に形成することが可能となる。
【０２１１】
従って、ハイブリッド化の方法としてゾル−ゲル法の利用が適しており、ゾル−ゲル法はエポキシ樹脂を有機高分子マトリクス用の材料として使用することが可能である。
【０２１２】
そして、このエポキシ樹脂を用いたハイブリッド化において行われるゾル−ゲル反応については、エポキシ型有機ケイ素アルコキシドを原料に用いた場合を例に挙げると、化学式５，化学式６に示した反応となる。
【０２１３】
【化５】
0003864750.tif 000034
【０２１４】
【化６】
0003864750.tif 000035
【０２１５】
［ここで、化学式５，化学式６においてＲ，Ｒ′は有機基を示す］
化学式５はアルコールの生成を伴う有機ケイ素アルコキシドの加水分解であり、化学式６は水酸化有機ケイ素の脱水縮合反応である。
【０２１６】
これら化学式５，化学式６に示す反応をエポキシ樹脂中で行い、適当な反応進行の後、エポキシ樹脂用硬化剤、例えばアミン系化合物，４級アンモニウム塩，ジシアンアミド，カルボン酸無水物，三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス，有機酸ヒドラジド，イミダゾール系化合物，フェノール，クレゾール，キシリノール若しくはフェノール樹脂等の硬化剤を添加する場合、有機ケイ素化合物にエポキシ基が含まれるため、有機ケイ素化合物中及びエポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤中のアミノ基等反応性官能基との付加反応が起こる。
【０２１７】
更に反応が進むと、硬化剤と共有結合を形成した状態の有機ケイ素化合物が均一に分散したエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料が生成される。すなわち、有機ケイ素材料が均一に分散したエポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料からなる表示素子用基板の製造が可能となる。
【０２１８】
なお、上記化学式５，化学式６に示す反応をエポキシ樹脂中で行う場合、開放系で反応を行うことが可能である。
【０２１９】
そして、反応容器に蒸留装置を備えるなどし、窒素ガスを流しながら蒸留を行い、生成するアルコールと水の少なくとも一部を反応器中から除去しながら反応を進行させることも可能である。
【０２２０】
この蒸留法を利用することによりゾル−ゲル反応の進行を促進することが可能となり、反応時間、ひいては基板製造時間の短縮が可能となる。また蒸留法は真空状態でアルコールや水などを除去する方法に比べ、マイルドに反応系からアルコールや水などを除去することが可能であり、反応が急激に起こって、生成物に着色が生じることを抑制することが可能となり、高透過率の表示素子用基板の製造が可能となる。
【０２２１】
そして、窒素雰囲気下での反応が可能となるため、酸素を遮断するという効果もあって、最終的に生成されるエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料の着色がより抑制され、高い透過率を有する表示素子用基板の製造が可能となる。
【０２２２】
また、反応系の中から反応生成物であるアルコールを除去するため、生成物である有機ケイ素アルコキシドの加水分解生成物の熱的安定性を向上させることが可能となる。
【０２２３】
その結果、該有機ケイ素アルコキシドの加水分解生成物とエポキシ樹脂からなる混合物のポットライフが長くなり、一度に大量の有機ケイ素アルコキシドの加水分解反応を行い、得られた生成物から必要量だけを用いて表示素子用基板の製造を行い、残った分を次回以降の表示素子用基板の製造に使用することができる。
【０２２４】
すなわち、表示素子用基板の製造工程の簡素化が可能となり、低コストでの表示素子用基板の製造が可能となる。
【０２２５】
そして更に、反応容器に還流装置を備えるなどし、窒素ガスを流しながら還流を行い、生成するアルコールと水を反応容器中で還流させながら反応を進行させることも可能である。
【０２２６】
この還流法を利用することによりゾル−ゲル反応の進行を促進することが可能となり、反応時間、ひいては製造時間の短縮が可能となる。また窒素雰囲気下での反応が可能となるため、最終的に生成されるエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料の着色が抑制され、高い透過率を有する表示素子用基板の製造が可能となる。
【０２２７】
また、上記化学式５，化学式６の反応を予め独立に行って有機ケイ素アルコキシドをオリゴマー化させた後、得られたオリゴマーをエポキシ樹脂に加え混合し、更にエポキシ硬化剤を加えて反応させ、エポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料を生成することも可能である。
【０２２８】
ゾル−ゲル法によるオリゴマー化反応をエポキシ樹脂と分けて行うことにより、ゾル−ゲル反応によって引き起こされるエポキシ樹脂中での副反応を抑制することが可能となり、エポキシ樹脂の着色を抑制できて、より高い透明性を備えたハイブリッド材料の提供、ひいてはそれを用いた表示素子基板の提供が可能となる。
【０２２９】
以上のようなハイブリッド材料の提供に適するエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ，ビスフェノールＦ，テトラブロモビスフェノールＡ，テトラフェニロールエタン，フェノールノボラック、若しくはｏ−クレゾールノボラックを主原料とするフェノール系のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，ポリプロピレングリコール若しくは水添ビスフェノールＡを主原料とするアルコール系のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，ヘキサヒドロ無水フタル酸若しくはダイマー酸を主原料とするグリシジルエステル型エポキシ樹脂，ジアミノフェニルメタン，イソシアヌル酸若しくはヒダントインを主原料とするグリシジルアミン型エポキシ樹脂，ｐ−アミノフェノール若しくはｐ−オキシ安息香酸を主原料とする混合型のエポキシ樹脂、又は下記化学式２のエステルを主原料とするエポキシ樹脂及びそれらの混合物の使用が可能である。
【０２３０】
【化２】
0003864750.tif 000036
【０２３１】
次に、表示素子基板の製造に使用するハイブリッド材料におけるケイ素成分の含有量についてであるが、ハイブリッド材料中に含まれるケイ素がすべてＳiＯ2になったと仮定した場合の計算値、すなわちＳｉＯ2 換算量として定義することができる。具体的算出方法は、使用するエポキシ樹脂と硬化剤と加水分解後の有機ケイ素アルコキシドの量の総和で、使用する有機ケイ素中のケイ素がＳｉＯ2 になったときの量を割り算して求める。
【０２３２】
そして、表示素子基板の製造に好適なハイブリッド材料におけるケイ素成分の含有量についてであるが、無機物の特徴を備え耐熱性を向上するため、０重量％より多いＳｉＯ2 換算量が必要である。そして３０重量％より少ないＳｉＯ2 換算量とすることが望ましい。
【０２３３】
ＳｉＯ2 換算量が３０重量％より多い場合、化学式３又化学式４の化合物をハイブリット材料中に均一に分散させることは困難となり、化学式３又化学式４の化合物の偏在が発生してしまう。その結果、製造される表示素子用基板は脆くなり、落とした場合などの衝撃に対し割れやすくなってしまう。
【０２３４】
そして、ＳｉＯ2 換算量については、４重量％以上１５重量％以下とすることがより好ましい。
【０２３５】
ＳｉＯ2 換算量を４重量％以上とすることで無機−有機ハイブリッド化の効果が顕著となり、耐熱性により優れた表示素子用基板の提供が可能となる。そして、１５重量％以下とすることにより、化学式３又化学式４の化合物をハイブリット材料中に均一に分散させることが可能となり、製造される基板の脆さの一因となる化学式３又化学式４の化合物の偏在を十分抑制することが可能となる。
【０２３６】
以上、本発明にかかる実施形態である表示素子用基板において、上記説明をした樹脂からなる材料の層を用いて一対の適当な厚さのガラス板間に挟持することにより、高い耐衝撃性能を有した薄型・軽量・高信頼性の表示素子用基板の提供が可能となる。
【０２３７】
（実施例）
以下、実施例を挙げて本発明にかかる実施形態である表示素子用基板及びそれを使用した表示素子について詳細に説明する。
【０２３８】
（実施例１）
初めに、本発明にかかる第一実施例である表示素子用基板を構成するエポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料からなる層の原料となるワニスを調合する。
【０２３９】
ＳｉＯ2 換算量が８ｗｔ％となるように、化学式７に示す３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、ＧＴＭＳと略称する)１３.２ｇと精製水１.３ｇと化学式９に示すジラウリン酸ジ−ｎ−ブチル錫０.１３ｇ とを反応容器中混合し、一晩室温条件下で放置する。
【０２４０】
次に、化学式８に示すエポキシ樹脂を３０ｇ加え、３０分間室温で撹拌する。
【０２４１】
次に、反応容器に蒸留装置を装着し、窒素ガスを流し反応液中に生成するメタノール（水）を蒸留法により除去ながら、１５０℃で４時間加熱撹拌する。
【０２４２】
次に、加熱を止め、室温まで反応液の温度を戻した後、エポキシ硬化剤として化学式１０に示すフェノール樹脂１６.５ｇ と硬化促進剤であるトリフェニルホスフィン０.３ｇ を加え、８０℃で２分間加熱する。
【０２４３】
次に、図９は、本発明にかかる第一実施例である表示素子用基板のプレス成型方法を説明する図である。図９に示すプレス成型方法に従い本発明にかかる第一実施例である表示素子用基板１を製造する。
【０２４４】
上記方法により得られたワニス３１を、ポリイミドシート３２上に置かれ、予め１２０℃に予備加熱された、縦３０mm，横７０mm，厚み７０μｍガラス板３の上に流すようにして塗布する。
【０２４５】
そして、最終的に得られる基板の厚みが通常使用されるガラス製の表示素子用基板と比べて十分に薄い０.３mm 程度となるよう、スペーサ３３を用いて厚みを調整しながら、もう一枚の縦３０mm，横７０mm，厚み７０μｍのガラス板２と
５０μｍ厚のポリイミドシート３４で挟み込む。
【０２４６】
次に、得られた積層構造物を一対のステンレス製鏡板（２mm厚）３５，３６で挟持し、更にその上からアミド繊維(３.８mm厚）３７，３８で挟み込んでプレス成型セット３０を構成する。
【０２４７】
【化７】
0003864750.tif 000037
【０２４８】
【化８】
0003864750.tif 000038
【０２４９】
【化９】
0003864750.tif 000039
【０２５０】
【化１０】
0003864750.tif 000040
【０２５１】
次に、このプレス成型セットを１２０℃で１５分間及び１６０℃で１２０分間プレス成型する。
【０２５２】
プレス終了後、図２に示す、対向する一対のガラス板２，３と、一対のガラス板２，３の間に挟持された厚さ１４０μｍのエポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料からなる層４とから構成され、大きさ３０mm×７０mm，厚み0.28mmである表示素子用基板１(ガラス／ＨＢ材／ガラス＝７０／１４０／７０の構成)を得る。
【０２５３】
得られた本発明にかかる実施例である表示素子用基板１においては、ガラス板２，３の部分に圧縮歪みが内在されている。
【０２５４】
そして、ガラス板２，３の部分に内在された圧縮歪みは、挟持されたエポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料からなる材料の層４によってガラス板２，３部分に付与された圧縮歪みである。
【０２５５】
本実施例において使用した上記エポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料の物性は、次の通りである。
【０２５６】
Ｔｇ＝１４５℃
ΔＴ＝（ＨＢ材の硬化温度＝１６０℃）−（耐衝撃性評価温度＝２０℃）
＝１４０℃（＝１４０Ｋ）
αｒ（ＨＢ材料の線膨張係数）＝８８×１０-6Ｋ-1
Ｅｒ（ＨＢ材の弾性率）＝２.４ＧＰａ
ＨＢ材の厚み＝１４０μｍ
また、同様に使用したガラス板の物性は次の通りである。
【０２５７】
αｇ（使用ガラスの線膨張係数）＝５.１×１０-6Ｋ-1
Ｅｇ（ガラスの弾性率）＝７２.５ＧＰａ（ギガパスカル）
ガラスの厚み総計＝１４０μｍ（７０μｍ×上下２枚）
以上の物性値と、先に説明した数式２０よりガラス板２，３部に内在された圧縮歪みは４×１０-4であることがわかる。
【０２５８】
同様に、数式２６に従う｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ)｝／(Ｅｇ×ｈｇ)値は４×１０-4と算出できる。同様に、｛αｒ×ΔＴ×(Ｅｒ×ｈｒ)｝値は４１００Ｐａ・ｍ、｛αｒ×ΔＴ×ｈｒ｝値は３.０×１０-6ｍと算出でき、式III及び式IVに示した関係を満たしている。
【０２５９】
次に、得られた本発明にかかる実施例である表示素子用基板１の光透過率を測定したところ、波長４００ｎｍの光透過率が９３％、波長５４０ｎｍの光透過率が９７％であり、非常に高い透過率を示すことがわかった。
【０２６０】
従って、本発明により、高透過率を示す表示素子用基板の提供が可能となることがわかった。
【０２６１】
そして、得られた本発明にかかる実施例である表示素子用基板１の重量を測定した。サンプルの大きさは１０mm×１０mmとし、同じ大きさの０.３mm 厚のガラス板と重量を比較した。
【０２６２】
その結果、本発明にかかる実施例である表示素子用基板１は０.０４５５ｇ と非常に軽量であるのに対し、比較例であるガラス板の重量は０.０７１３ｇ であり、同等の厚みでありながら本発明にかかる実施例である表示素子用基板１はガラス板に比べ、約４割の重量低減が可能であることがわかった。
【０２６３】
従って、本発明により、軽量な表示素子用基板の提供が可能となることがわかった。
【０２６４】
次に、得られた本発明にかかる実施例である表示素子用基板１の耐熱性を試験した。
【０２６５】
初めに１５０℃に設定されたオーブンの中で１時間放置し、その後着色の有無を目視にて調べた。着色は見られなかった。
【０２６６】
次に、別のサンプルを２００℃に設定されたオーブンの中で１時間放置し、その後着色の有無を透過率の測定を行うことにより調べた。波長４００ｎｍの光透過率が９１％、波長５４０ｎｍの光透過率が９８％であり、加熱前と同様の非常に高い透過率を維持していることがわかった。
【０２６７】
以上より、本発明にかかる実施例である表示素子用基板１は、高い耐熱性を有することがわかった。従って、本発明により、高い耐熱性を有する表示素子用基板の提供が可能となることがわかった。
【０２６８】
また、一対のガラス板に挟持されたエポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料からなる材料の層の粘弾性特性を調べるため、上記した本発明にかかる実施例である表示素子用基板の製造において、一対のガラス板を使用せず、上記エポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料のみを上下ポリイミドシート間に挟みこんで上記と同様のプレスを行い、硬化させたサンプルを製造した。
【０２６９】
更に、比較例としては、ＧＴＭＳと精製水と化学式９に示すジラウリン酸ジ−ｎ−ブチル錫とを使用せず、上記と同様の化学式８に示すエポキシ樹脂と、エポキシ硬化剤として化学式１０に示すフェノール樹脂と硬化促進剤であるトリフェニルホスフィンを用い、同様のプレス成型方法に従い、同様の条件でプレス成型を行い、ハイブリッド化されていないエポキシ樹脂サンプルを得た。
【０２７０】
そしてこれらサンプルを用い、それぞれの粘弾性特性を評価した。結果は、図８に示した。
【０２７１】
図８より、比較例であるエポキシ樹脂サンプルにおいては、ガラス転移点(Tg)である１４５℃近辺で粘弾性特性が急激に低下しているのに対し、本実施例に使用されたエポキシ−ケイ素系無機−有機ハイブリッド材料サンプルでは１４５℃近辺での粘弾性特性の低下が軽微であり、Ｔｇ以上での弾性定数は比較例であるエポキシ樹脂サンプルと比べ一桁以上高いことがわかった。
【０２７２】
（実施例２）
次に、表示素子用基板総厚，使用ガラス板厚、及び樹脂からなる材料の層の厚さ等条件と、耐衝撃性能との関係を明らかにし、本発明にかかる実施例である表示素子用基板において、軽量薄型性を確保しながら例えば０.３mm厚や０.５mm厚のガラス板以上の耐衝撃性能を満足する最適な条件を明らかにするため、表示素子用基板総厚，使用ガラス板厚，樹脂からなる材料の層の厚さ等、構成要件を種々変えた本発明にかかる実施例である表示素子用基板を製造した。
【０２７３】
ガラス／ＨＢ材／ガラス＝７０／１４０／７０の構成を有する上記第一実施例である基板製造において使用したのと同じエポキシ−ケイ素系の無機−有機ハイブリッド材料の原料ワニスを用い、使用するガラス板に５０μｍ厚，１００μｍ厚及び２００μｍ厚のものをそれぞれ使用し、またプレス時のスペーサの厚みを調整して表示素子用基板におけるＨＢ材からなる材料の層の厚さを適宜調整し、上記第一実施例の表示素子用基板と同様の方法に従い、本発明にかかる別の実施例である表示素子用基板を製造した。
【０２７４】
得られた表示素子用基板は、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝５０／９０／５０の構成，ガラス／ＨＢ材／ガラス＝１００／１００／１００の構成、及びガラス／ＨＢ材／ガラス＝２００／４２０／２００の構成の３種である。
【０２７５】
それぞれの透過率はガラス／ＨＢ材／ガラス＝５０／９０／５０の構成で９８％（波長４００ｎｍ）、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝１００／１００／１００の構成で９４％（波長４００ｎｍ）、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝２００／４２０／２００の構成で８５％（波長４００ｎｍ）であり、歪みや撓みが無く、高い透過率の表示素子用基板が得られた。
【０２７６】
（実施例３）
次に、第一実施例及び第二実施例で説明した製造方法にかかる４種の本発明の実施例である表示素子用基板（ガラス／ＨＢ材／ガラス＝７０／１４０／７０，５０／９０／５０，１００／１００／１００、及び２００／４２０／２００の４種の構成）を用い、耐衝撃性を評価した。
【０２７７】
評価方法は概略を図６に示したが、木製の試験台上に静置された各サンプル基板(３０mm×７０mmの大きさ)２１の中央部上に、１２.７mmφで重さが８.３４３ｇである鉄製金属ベアリング球２２を落下させ、サンプル基板２１内部での割れの発生の有無を評価する落球試験に拠った。
【０２７８】
また、比較例として同じ大きさで、厚みがそれぞれ５０μｍ，１００μｍ，２００μｍ，３００μｍ（０.３mm）及び５００μｍ（０.５mm）のガラス板を用い、同様の落球試験を行い耐衝撃性能の比較を行った。
【０２７９】
本発明にかかる実施例である表示素子用基板及び比較例であるガラス基板の落球試験の結果は図７の表にまとめて示した。
【０２８０】
ガラス／ＨＢ材／ガラス＝１００／１００／１００の構成を有する実施例である表示素子用基板は、０.３mm 厚のガラス板と同等の耐衝撃性能を示すことがわかった。
【０２８１】
また、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝５０／９０／５０の構成を有する実施例である表示素子用基板は、０.５mm 厚のガラス板と同等の耐衝撃性能を示すことがわかった。
【０２８２】
更に、ガラス／ＨＢ材／ガラス＝７０／１４０／７０の構成を有する実施例である表示素子用基板は、０.５mm 厚のガラス板を超える耐衝撃性能を示すことがわかった。
【０２８３】
以上より、本発明にかかる実施例である表示素子用基板は、高い耐衝撃性能を示すことがわかった。従って、本発明により、高い対処劇性能を示す表示素子用基板の提供が可能となることがわかった。
【０２８４】
（実施例４）
本発明にかかる第一実施例である上記ガラス／ＨＢ材／ガラス＝７０／１４０／７０の構成を有する表示素子用基板を用い、所謂ＴＮ(ツイスト−ネマチック)モードの液晶表示装置を製造した。
【０２８５】
はじめに、第一実施例である表示素子用基板を２枚用い、公知のスパッタリング法を利用して２００℃の温度条件下、各基板の片面全面に透明導電材料であるＩＴＯ（インジウム−チン−オキサイド）の層を１００ｎｍの厚みで形成した。
【０２８６】
得られたＩＴＯ電極付き基板は反りも無く、平坦で、高い透明性を有していた。
【０２８７】
このＩＴＯ層の形成された基板を夫々同様にエッチング処理し、ＩＴＯ層をストライプ状にパターニングし、各基板上にストライプ電極を形成した。このときストライプ電極を構成する各一本毎の電極の幅は６mmであり、隣接する電極間の間隔は０.５mmとした。
【０２８８】
次に、各基板の電極が形成された面に液晶を配向させるためのポリイミド配向膜を配設するため、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸のワニス（固形分濃度２％）をスピンコート法により塗布し、溶剤を除去するため８０℃で仮乾燥した後、２００℃で１５分間焼成を行った。こうして基板の電極上には１００ｎｍの厚みでポリイミド配向膜が形成された。
【０２８９】
次に、液晶分子を配向させるため、各基板のポリイミド配向膜表面をラビング処理した。ラビング処理はフジオカ製のラビング機を使用し、１００mmφのラビングロールにレーヨン製のバフ布を巻いて行った。ラビング条件はラビングロールの回転速度を１０００ＲＰＭ、基板の送り速度を３０mm／秒、押し込み量を０.４mm とした。ここで、押し込み量とは、ポリイミド配向膜表面から基板側に押し込まれる量のことである。ラビング方向は、ストライプ電極の長軸に対し平行とした。
【０２９０】
次に、ラビング処理された２枚の電極付き基板の内の一方について、その配向膜側の表示領域周辺部に熱硬化性樹脂であるシール材を塗布し、もう一方の電極付き基板の配向膜側表面にはスペーサを散布した。
【０２９１】
そして、配向膜におけるラビング方向（液晶配向方向）が互いに９０度の角度をなし、且つ、外部から電圧を印加するための電極の取り出し（配線）が容易となるよう両基板を数mmずらすようにして、配向膜形成面側から張り合わせ、引き続き１５０℃で加熱しながら２時間加圧し、上下両基板を接着固定して液晶充填前のＬＣＤパネルを得た。
【０２９２】
このとき上下基板間のギャップは５μｍであった。
【０２９３】
次に、ＬＣＤパネルの開口部である封入口から液晶を注入し、注入後、封入口は紫外線硬化樹脂を用いて光封止した。
【０２９４】
次にＬＣＤパネルの上下両面それぞれに偏向版をクロスニコル配置となるよう貼り付けた。このとき、一方の偏向板の偏向軸は該偏向板が張られた基板上に形成された配向膜のラビング方向（液晶配向方向）と一致するようにした。
【０２９５】
こうして、ノーマリーオープン特性（低電圧印加時には白表示、高電圧印加時には黒表示）のＴＮモード液晶表示装置が得られた。
【０２９６】
次に、むき出しなっている上下基板表面のストライプ電極を用いてＬＣＤパネルに４Ｖの電圧を印加した。電圧の印加に従い、液晶が配向変化し、電圧無印加時には白表示だったパネルの表示領域が均一な黒色表示に変化した。
【０２９７】
従って、本発明にかかる第一実施例である表示素子用基板を用い、ＬＣＤパネル製造工程を経て、液晶表示装置が製造されたことを確認した。
【０２９８】
すなわち、本発明にかかる第一実施例である表示素子用基板はＩＴＯを電極材料に用いるための従来のＬＣＤ製造プロセスに適応することが可能であり、これを用いて液晶表示装置の製造が可能であることがわかった。
【０２９９】
本発明によれば、表示素子用基板において、軽量化と薄型化、並びに高信頼化（高ガスバリア性）と高耐熱化、そして高い耐衝撃性も同時に満足することが可能となる。
【０３００】
また本発明によれば、ガラス板と樹脂とを積層して構成された表示素子用基板において、ガラス板部分を割れ難くすること、すなわち０.３mm 厚のガラスと同等若しくはそれ以上に耐衝撃性能を向上させることが可能である。
【０３０１】
また本発明によれば、軽量薄型で、耐衝撃性と表示品位に優れたＬＣＤ若しくは有機ＥＬ素子等の表示素子を従来からの材料と製造工程を使用して提供することが可能である。
【０３０２】
【発明の効果】
本発明によれば、軽量薄型で耐衝撃性に優れた表示素子用基板が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＣＤパネル製造用に提案された従来のガラス板と樹脂フィルムからなる３層積層基板の構造を示す横断面図である。
【図２】本発明にかかる第一の実施形態である表示素子用基板の構造を示す横断面図である。
【図３】ガラス板と樹脂フィルムの温度変化に伴う自由伸縮を説明する図である。
【図４】ガラス板と樹脂フィルムが接着している場合に温度変化ΔＴに伴って発生する歪みを説明する図である。
【図５】積層体全体の中立軸に対する曲げ変形に伴う歪みを説明する図である。
【図６】本発明にかかる実施形態である表示素子用基板の落球試験の方法を説明する図である。
【図７】本発明にかかる実施形態である表示素子用基板の落球試験の結果をまとめた表である。
【図８】本発明にかかる実施例である表示素子用基板に使用した無機−有機ハイブリッド材料と比較例であるエポキシ樹脂の粘弾性評価結果を示すグラフである。
【図９】本発明にかかる第一実施例である表示素子用基板のプレス成型方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…表示素子用基板、２，３，１１，１２，１６，１７…ガラス板、４，１３…樹脂からなる材料の層、１５…積層体、１８…樹脂フィルム、１９…中立軸、２０…曲げモーメント、２１…サンプル基板、２２…金属球、３０…プレス成型セット、３１…ワニス、３２，３４…ポリイミドシート、３３…スペーサ、３５，３６…鏡板、３７，３８…アミド繊維。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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