(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックからなる基板の一方の主面に、主成分である珪素酸化物をターゲットとして、前記ターゲットの上に、少なくとも、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物の内、一つ以上の金属酸化物のペレットを載置して、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、前記金属酸化物が、網目状の骨格からなる前記珪素酸化物のすき間を埋めるガスバリア膜を成膜した後、他方の主面に、前記ガスバリア膜の膜厚以上の膜厚で、主成分である珪素酸化物をターゲットとして、前記ターゲットの上に、少なくとも、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物の内、一つ以上の金属酸化物のペレットを載置して、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、前記金属酸化物が、網目状の骨格からなる前記珪素酸化物のすき間を埋めるガスバリア膜を成膜することを特徴とするガスバリア膜付き基板の製造方法。
【請求項２】
プラスチックからなる基板の両面に、主成分である珪素酸化物をターゲットとして、前記ターゲットの上に、少なくとも、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物の内、一つ以上の金属酸化物のペレットを載置して、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、前記金属酸化物が、網目状の骨格からなる前記珪素酸化物のすき間を埋めるガスバリア膜を成膜した後、ガスバリア膜の成膜温度以上で、かつ前記基板のガラス転移温度以下の温度で、前記ガスバリア膜を緻密化するための熱処理を行うことを特徴とするガスバリア膜付き基板の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理が、前記ガスバリア膜を両面に成膜した後、両面同時に行われることを特徴とする請求項２記載のガスバリア膜付き基板の製造方法。
【請求項４】
前記プラスチックからなる基板は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、珪素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレン系樹脂の内ひとつ、またはその共重合体からなることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のガスバリア膜付き基板の製造方法。
【請求項５】
前記プラスチックからなる基板を構成する材料のガラス転移温度が１５０℃以上であることを特徴とする請求項２記載のガスバリア膜付き基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバリア膜付き基板とその製造方法および液晶表示素子に関するものであり、特に基板材料としてプラスチックを用いたガスバリア膜付き基板とその製造方法および液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子用基板として、従来からガラスが用いられている。携帯用機器の軽量化に伴い、液晶表示素子用基板としては、ガラスから、より軽量で割れにくいプラスチックへの要求が強くなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プラスチックを液晶表示素子用基板として用いる際に、ガラス基板と違い、基板自身が酸素や水蒸気のガスを透過することが問題となる。
【０００４】
酸素や水蒸気の透過性が高いと、液晶表示素子作製後、外部より酸素や水蒸気が素子内に入り、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生する。
【０００５】
また、液晶表示素子として用いる場合には、透明導電膜を形成する必要があるが、基板の片面のみに透明導電膜を形成すると、基板に反りが発生してしまう。
【０００６】
この反った基板を用いて、液晶素子を作製することは、基板の搬送や真空吸着等のプロセスで、多くの負担を強いられることになる。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑み、プラスチックからなる基板を用いた際にもガスバリア性が十分な、ガスバリア膜付き基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明のガスバリア膜付き基板の製造方法は、プラスチックからなる基板の一方の主面に、主成分である珪素酸化物をターゲットとして、前記ターゲットの上に、少なくとも、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物の内、一つ以上の金属酸化物のペレットを載置して、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、前記金属酸化物が、網目状の骨格からなる前記珪素酸化物のすき間を埋めるガスバリア膜を成膜した後、他方の主面に、前記ガスバリア膜の膜厚以上の膜厚で、主成分である珪素酸化物をターゲットとして、前記ターゲットの上に、少なくとも、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物の内、一つ以上の金属酸化物のペレットを載置して、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、前記金属酸化物が、網目状の骨格からなる前記珪素酸化物のすき間を埋めるガスバリア膜を成膜することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１７】
（参考例１）
図1は、本発明のガスバリア膜付き基板を示す概念図を示し、図１において１はガスバリア膜、２は基板、３はガスバリア膜付き基板である。図２において２４は透明導電膜である。
【００１８】
アクリル樹脂からなる基板２の上にＲＦマグネトロンスパッタを用いて、基板２の温度を２５℃に保持した状態で珪素酸化物からなるターゲットの上にホウ素酸化物のペレットを載せ、ガスバリア膜１ａを１５０Å形成し、続いて裏面に同様の方法でガスバリア膜１ｂを２５０Å形成し、ガスバリア膜付き基板３を作製した。このガスバリア膜付き基板３にＤＣマグネトロンスパッタを用いて、ＩＴＯからなる透明導電膜２４を１５００Å形成し、公知のフォトリソグラフィー法を用いて、透明導電膜２４上に複数のストライプ状のレジストパターンを形成した。このレジストパターンを形成したガスバリア膜付き基板３を塩酸系エッチング液によりレジストパターン通りに透明導電膜２４のパターンを形成した。レジストを除去した後、配向膜として、ポリイミドを塗布し、ラビングを行った。これらの基板を２枚用意し、片方の基板に球状の樹脂からなるスペーサを散布し、円柱状のガラスからなるスペーサを混練したエポキシ樹脂を主成分とするシール樹脂を介して、２枚の基板を貼り合わせ、液晶を注入し、液晶セルを完成させた。
【００１９】
本参考例１のガスバリア膜では、ホウ素酸化物が網目状の骨格からなる珪素酸化物のすき間を埋めるため、ガスの透過が抑制される。その結果このようにして得られた液晶表示素子は外部より酸素や水蒸気が素子内に入ることなく、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生しなかった。
【００２０】
また、ガスバリア膜をプラスチック基板の両面に形成することで、熱膨張係数の差による基板の歪を軽減するとともにバリア効果を高めることができる。
【００２１】
（実施の形態１）
参考例１と同様にＲＦマグネトロンスパッタを用いて、基板２の温度を２５℃に保持した状態で珪素酸化物からなるターゲットの上にりん酸化物のペレットを載せ、ガスバリア膜１ａを２００Å形成し、続いて裏面に同様の方法でガスバリア膜１ｂを３００Å形成し、ガスバリア膜付き基板３を作製した。ガスバリア膜の組成を変更した以外は参考例１と同様な方法で、透明導電膜、配向膜等を形成し、液晶表示素子を完成させた。本実施形態のガスバリア膜では、リン酸化物が網目状の骨格からなる珪素酸化物のすき間を埋めるため、ガスの透過が抑制される。従ってこのようにして得られた液晶表示素子は外部より酸素や水蒸気が素子内に入ることなく、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生しなかった。
【００２２】
（実施の形態２）
参考例１と同様にＲＦマグネトロンスパッタを用いて、基板２の温度を２５℃に保持した状態で珪素酸化物からなるターゲットの上にナトリウム酸化物のペレットを載せ、ガスバリア膜１ａを２００Å形成し、続いて裏面に同様の方法でガスバリア膜１ｂを２００Å形成した後、基板２のガラス転移温度（１９０℃）より低い１５０℃で１２時間熱処理を行い、ガスバリア膜付き基板３を作製した。ガスバリア膜の組成および製造方法を変更した以外は参考例１と同様な方法で、透明導電膜、配向膜等を形成し、液晶表示素子を完成させた。本実施形態のガスバリア膜では、ナトリウム酸化物が網目状の骨格からなる珪素酸化物のすき間を埋めるため、ガスの透過が抑制される。従ってこのようにして得られた液晶表示素子は外部より酸素や水蒸気が素子内に入ることなく、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生しなかった。
【００２３】
（実施の形態３）
参考例１と同様にＲＦマグネトロンスパッタを用いて、基板２の温度を２５℃に保持した状態で珪素酸化物からなるターゲットの上にカリウム酸化物のペレットを載せ、ガスバリア膜１ａを２００Å形成し、続いて裏面に同様の方法でガスバリア膜１ｂを２５０Å形成し、ガスバリア膜付き基板３を作製した。ガスバリア膜の組成を変更した以外は参考例１と同様な方法で、透明導電膜、配向膜等を形成し、液晶表示素子を完成させた。本実施形態のガスバリア膜では、カリウム酸化物が網目状の骨格からなる珪素酸化物のすき間を埋めるため、ガスの透過が抑制される。従ってこのようにして得られた液晶表示素子は外部より酸素や水蒸気が素子内に入ることなく、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生しなかった。
【００２４】
（参考例２）
参考例１と同様にＲＦマグネトロンスパッタを用いて、基板２の温度を１２０℃に保持した状態で珪素酸化物からなるターゲットの上に鉛酸化物のペレットを載せ、ガスバリア膜１ａを２００Å形成し、続いて裏面に同様の方法でガスバリア膜１ｂを２５０Å形成し、ガスバリア膜付き基板３を作製した。ガスバリア膜の組成を変更した以外は参考例１と同様な方法で、透明導電膜、配向膜等を形成し、液晶表示素子を完成させた。本参考例のガスバリア膜では、鉛酸化物が網目状の骨格からなる珪素酸化物のすき間を埋めるため、ガスの透過が抑制される。従ってこのようにして得られた液晶表示素子は外部より酸素や水蒸気が素子内に入ることなく、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生しなかった。
【００２５】
なお、以上の説明では、基板２としてアクリル樹脂を用いたが、ガスバリア膜付き基板としての機能、あるいは液晶表示素子としての機能を損なわない限り、これに限定されるものではない。ただし、耐熱性等の観点から、熱可塑性の樹脂よりも熱あるいは光によって硬化する放射線硬化タイプの樹脂が望ましい。例えば放射線硬化性のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、または珪素系樹脂を用いることで、ガスバリア膜形成後の熱処理温度を上げることが可能となるため、熱処理によるガスバリア膜の緻密化が行い易くなる。さらに上に列記した材料のみでなく、ガスバリア付き基板３を構成する材料のガラス転移温度が１５０℃以上であれば、同様の理由でガスバリア膜の緻密化が行い易くなる。例えばポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレン系樹脂の内ひとつ、またはその共重合体からなる樹脂が用いられる。
【００２６】
また、以上の説明では、ガスバリア膜に添加する酸化物としてホウ素酸化物、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、鉛酸化物の例をのべたが、この他、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、バリウム酸化物などの金属酸化物も同様にバリア効果を高めるために用いることが出来る。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、珪素酸化物からなるガスバリア膜を用いた際にも、りん酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物の内、一つ以上の金属酸化物を含むことにより、網目状の骨格からなる珪素酸化物のすき間を埋めるため、ガスの透過が抑制される。その結果、液晶表示素子にこのガスバリア膜付き基板を用いると、外部より酸素や水蒸気が素子内に入ることなく、液晶の劣化や気泡の発生による表示不良が発生しないという有利な効果が得られる。
【００２８】
また、ガスバリア膜を形成した後、基板のガラス転移温度より低い温度で熱処理を行うことで、低温で緻密なガスバリア膜が得られるため、ガスの透過を抑制する効果がより一層高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバリア膜付き基板を示す概念図
【図２】本発明の液晶表示素子を示す概念図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  ガスバリア膜
２  基板
３  ガスバリア膜付き基板
２４  透明導電膜
【図１】
0004385512.tif 000002
【図２】
0004385512.tif 000003