JP2001001455A - 樹脂基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明電極等の無機質層を密着力よく蒸着でき
て抵抗値の上昇もなく、耐衝撃性や柔軟性に優れて液晶
セルの形成に用いうる樹脂基板の開発。 【解決手段】 アルキル基の炭素数が１〜４のモノアル
キルトリアルコキシシランの加水分解縮合物からなる透
明皮膜中に無機酸化物粒子を分散含有して表面粗さが１
２nm以下で、厚さが０．５〜４μmのコート層（１）を
透明樹脂板（２）の片面又は両面に有する樹脂基板。 【効果】 モノアルキルトリアルコキシシランの加水分
解縮合物からなる透明皮膜中における無機酸化物粒子の
凝集を抑制して表面平滑性に優れるコート層を形成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、光学特性に優れて液晶セ
ル基板などに好適な樹脂基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶セル基板に用いうる樹脂基板
としては、透明電極を形成するＩＴＯ等の無機質層を蒸
着した際の密着力の向上などを目的に、アルコキシシラ
ンの加水分解縮合物からなる透明皮膜中に無機酸化物粒
子を分散含有するコート層を設けたものが知られてい
た。しかしながら、そのコート層に蒸着した透明電極の
抵抗値が上昇したりコート層が耐衝撃性や柔軟性に乏し
い問題点があった。

【０００３】

【発明の技術的課題】本発明は、透明電極等の無機質層
を密着力よく蒸着できて抵抗値の上昇もなく、耐衝撃性
や柔軟性に優れて液晶セルの形成に用いうる樹脂基板の
開発を課題とする。

【０００４】

【課題の解決手段】本発明は、アルキル基の炭素数が１
〜４のモノアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮
合物からなる透明皮膜中に無機酸化物粒子を分散含有し
て表面粗さが１２nm以下で、厚さが０．５〜４μmのコ
ート層を透明樹脂板の片面又は両面に有することを特徴
とする樹脂基板を提供するものである。

【０００５】

【発明の効果】本発明によれば、平滑性に優れて耐衝撃
性や柔軟性に優れるコート層を形成でき、それに透明電
極等の無機質層を密着力よく蒸着できて透明電極の場合
にもその抵抗値の上昇を防止でき、液晶セルの形成に好
ましく用いる樹脂基板を得ることができる。これはモノ
アルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合物からな
る透明皮膜中における無機酸化物粒子の凝集を抑制して
表面平滑性に優れるコート層を形成したことによる。

【０００６】すなわち本発明者らは、上記の課題を克服
するために鋭意研究を重ねる中で、コート液を塗布し溶
媒を蒸発させる過程で無機酸化物粒子が凝集しそれを加
水分解縮合させて硬化処理すると表面の粗いコート層と
なり、それが原因で透明電極の抵抗値が上昇したり、耐
衝撃性や柔軟性に乏しいコート層となることを究明し
た。耐衝撃性や柔軟性の低下は、コート層中での凝集物
の不均一な分散構造によるものと思われる。

【０００７】

【発明の実施形態】本発明による樹脂基板は、アルキル
基の炭素数が１〜４のモノアルキルトリアルコキシシラ
ンの加水分解縮合物からなる透明皮膜中に無機酸化物粒
子を分散含有して表面粗さが１２nm以下で、厚さが０．
５〜４μmのコート層を透明樹脂板の片面又は両面に有
するものからなる。その例を図１、図２に示した。１が
コート層、２が透明樹脂板である。

【０００８】透明皮膜は、炭素数が１〜４のアルキル基
を１個有するモノアルキルトリアルコキシシランを加水
分解により重縮合して透明な無機酸化物としてなる加水
分解縮合物にて形成される。これにより無機酸化物粒子
の凝集を抑制して表面平滑性に優れ、耐衝撃性や柔軟性
に優れると共に透明電極等の無機質層を密着力よく蒸着
できて透明電極の場合にもその抵抗値の上昇を防止でき
るコート層を形成することができる。

【０００９】モノアルキルトリアルコキシシランとして
は、一般式：Ｒ^１Ｓｉ（ＯＲ）_３にて表される適宜なも
のの１種又は２種以上を用いうる。式中のＲ^１は炭素数
が１〜４のアルキル基であり、アルコキシ基中のＲは同
じものであってもよいし、相違していてもよい。加水分
解による重縮合反応の容易性等の点よりは、アルコキシ
基も炭素数が１〜４のアルキル基を有するものであるこ
とが好ましい。

【００１０】ちなみに前記の一般式で表されるモノアル
キルトリアルコキシシランの具体例としては、メチルト
リメトキシシランやメチルトリエトキシシラン、エチル
トリメトキシシランやエチルトリエトキシシラン、ｎ-
プロピルトリメトキシシランやｎ-プロピルトリエトキ
シシラン、イソプロピルトリメトキシシランやイソプロ
ピルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメト
キシシランやγ-クロロプロピルトリエトキシシランが
あげられる。

【００１１】またメチルトリイソプロポキシシランやエ
チルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリイソ
プロポキシシランやｎ-プロピルトリイソプロポキシシ
ラン、メチルトリ-ｎ-プロポキシシランやエチルトリ-
ｎ-プロポキシシラン、イソプロピルトリ-ｎ-プロポキ
シシランやｎ-プロピルトリ-ｎ-プロポキシシラン、γ-
クロロプロピルトリイソプロポキシシランやγ-クロロ
プロピルトリ-ｎ-プロポキシシランも前記モノアルキル
トリアルコキシシランの例としてあげられる。

【００１２】さらにメチルジメトキシイソプロポキシシ
ランやメチルメトキシジイソプロポキシシラン、エチル
ジエトキシイソプロポキシシランやエチルエトキシジイ
ソプロポキシシラン、メチルジエトキシイソプロポキシ
シランやメチルエトキシジイソプロポキシシランなども
前記したモノアルキルトリアルコキシシランの例として
あげられる。

【００１３】モノアルキルトリアルコキシシランの加水
分解縮合物からなる透明皮膜中に分散含有させる無機酸
化物粒子は、透明電極等の密着力の向上等を目的とし、
その粒子としては、例えばシリカやアルミナ、酸化チタ
ンや酸化アンチモン、ジルコニアなどの、透明皮膜中で
透明性を示す適宜な粒子を１種又は２種以上用いうる。
就中、本発明の目的の点よりは、アルミナ粒子が好まし
く用いうる。

【００１４】用いる無機酸化物粒子の粒径は、本発明に
よる０．５〜４μmの厚さで表面粗さが１２nm以下のコ
ート層を形成する点やその透明性等の点より、平均粒径
に基づいて０．５μm以下、就中０．１μm以下、特に
０．０５μm以下であることが好ましい。

【００１５】透明皮膜の形成は、例えばモノアルキルト
リアルコキシシランと水をアルコール等の適宜な親水性
溶媒に溶解させた溶液に無機酸化物粒子を配合分散させ
てなるコート液をキャスティング方式やスピンコート方
式やディッピング方式等の適宜な方式で透明樹脂板上に
展開し、それを必要に応じ加熱処理して水や溶媒を蒸発
させながらモノアルキルトリアルコキシシランを加水分
解により重縮合させ、無機酸化物粒子を分散含有する無
機酸化物からなる硬化層（コート層）とする方法などに
より行うことができる。

【００１６】前記においてコート液の調製に用いる親水
性溶媒としては、コート液展開層中の溶媒の速やかな飛
散で効率的に乾燥処理して無機酸化物粒子の凝集を抑制
する点、ひいては表面平滑性に優れて耐衝撃性や柔軟性
に優れると共に蒸着する透明電極の抵抗値が上昇しない
コート層を形成する点などより、例えばイソプロピルア
ルコールやエチルセロソルブの如き沸点が１４０℃以下
のものが好ましく用いうる。

【００１７】またコート液の調製に際しては、加水分解
による重縮合反応を促進する点よりコート液のｐＨを２
〜５に調整することが好ましい。その調整には、硝酸や
塩酸や酢酸などの適宜な酸を用いうる。なおモノアルキ
ルトリアルコキシシランの加水分解による重縮合反応
は、常温にても進行するが、反応を速やかに行わせる点
よりは８０〜２００℃で３０〜１２０分間加熱すること
が好ましい。

【００１８】なおモノアルキルトリアルコキシシランの
加水分解による重縮合反応が１００％進行した場合に
は、ＳiＯ_２等の無機酸化物が１００％近くを占める透
明皮膜が形成されるが、アルキル基やアルコキシ基など
の有機基が残存する場合には有機成分含有の透明皮膜が
形成されることとなる。本発明においては、かかる有機
成分を含有しない透明皮膜であることが好ましいが、有
機成分を含有する場合にはその含有量が２０重量％以下
の透明皮膜であることが透明電極等の無機質層の密着性
の点より望ましい。

【００１９】透明樹脂板の片面又は両面に形成するコー
ト層（透明皮膜）の厚さは、上記した如く０．５〜４μ
mとされる。その厚さが０．５μm以下では透明電極等の
密着力の改善効果に乏しく、４μmを超えると柔軟性や
耐衝撃性に乏しくなる。また厚さが前記範囲外では表面
粗さが１２nm以下のコート層を形成しにくくなる。

【００２０】透明電極等の密着力の点よりコート層の好
ましい表面粗さは、８nm以下、就中７nm以下、特に６nm
以下である。また耐衝撃性や柔軟性の点より好ましいコ
ート層の表面硬度は、２ＧＰａ以下、就中０．５〜１．
８ＧＰａ、特に０．８〜１．６ＧＰａである。なお前記
の点よりコート層中の無機酸化物粒子の含有量は、８５
重量％以下、就中２０〜８０重量％、特に３０〜７０重
量％とすることが好ましい。

【００２１】コート層を付設する透明樹脂板としては、
熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの適宜な樹脂からなる
ものを用いうる。ＩＴＯ蒸着膜等からなる透明電極を設
ける必要のある液晶セル用のものとしては、蒸着処理時
の耐熱性等の点より１３０℃以上、就中１５０℃以上の
ガラス転移温度を有するものが好ましい。また、セル内
の液晶の変質防止やセル寿命等の点より耐薬品性や透明
性、光学的等方性や低吸水性、低透湿性や酸素等のガス
バリア性に優れるものが好ましい。

【００２２】透明樹脂板の形成に一般に用いられる樹脂
の例としては、ポリカーボネートやポリアリレート、ポ
リエーテルスルホンやポリエステル、ポリスルホンやポ
リメチルメタクリレート、ポリエーテルイミドやポリア
ミドの如き熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂や不飽和ポリ
エステル、ポリジアリルフタレートやポリイソボニルメ
タクリレートなどの熱硬化性樹脂などがあげられる。か
かる樹脂は、１種又は２種以上を用いることができ、他
成分との共重合体や混合物などとしても用いうる。

【００２３】耐熱性等の点より好ましく用いうる透明樹
脂板は、エポキシ系樹脂、特にエポキシ樹脂と酸無水物
系硬化剤とリン系硬化触媒を含有するエポキシ系組成物
の硬化体からなるものである。そのエポキシ樹脂として
は、ビスフェノール型やノボラック型、脂環式型や多官
能型などの種々のエポキシ樹脂を用いることができ、特
に限定はない。

【００２４】酸無水物系硬化剤としては、例えば無水フ
タル酸や３．６エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル
酸、無水コハク酸や無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水
フタル酸やテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒ
ドロ無水フタル酸やメチルテトラヒドロ無水フタル酸な
どがあげられ、就中ヘキサヒドロ無水フタル酸やテトラ
ヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸
やメチルテトラヒドロ無水フタル酸などの無色ないし淡
黄色の酸無水物が好ましく用いうる。酸無水物系硬化剤
の配合量は、エポキシ樹脂における１エポキシ当量あた
り０．５〜１．３当量が好ましい。

【００２５】リン系硬化触媒としては、アルキルホスフ
ィン類やホスフィンオキサイド類、ホスホニウム塩類な
どがあげられる。その配合量は、酸無水物系硬化剤１０
０重量部あたり、０．２〜１０重量部、就中０．５〜４
重量部が好ましい。

【００２６】透明樹脂板の形成は、例えば注型成形方式
やトランスファ成形方式、流延成形方式や射出成形方
式、ロール塗工成形方式や押出成形方式、キャスティン
グ成形方式や反応射出成形方式（ＲＩＭ）などの適宜な
方式で行うことができる。その形成に際しては、必要に
応じて例えば染料や変性剤、変色防止剤や酸化防止剤、
紫外線吸収剤や離型剤、反応性希釈剤や非反応性希釈剤
などの適宜な添加剤を透明性を損なわない範囲で適宜に
配合することができる。

【００２７】透明樹脂板の厚さは、使用目的等に応じて
適宜に決定しうるが、薄型化や軽量性等の点よりは１mm
以下、就中１０〜８００μm、特に５０〜５００μmが好
ましい。なお透明樹脂板のかかる厚さは、上記した如く
同種又は異種の樹脂からなる２層又は３層以上の積層物
として達成されていてもよい。従って透明樹脂板は、樹
脂の単層物やその積層物として形成されていてもよい。

【００２８】本発明による樹脂基板は、液晶表示装置、
就中、液晶セルを形成するセル基板に好ましく用いうる
が、特に厚さ４００μmの場合に基づいて分光光度計に
よる波長６００nmの光の透過率が６０％以上、就中８０
％以上の透明性を示すものが好ましく用いられる。

【００２９】なお樹脂基板の実用に際しては、ガス透過
性の低減を目的としたガスバリア層やハードコート層な
どの機能膜を付設することもできるし、位相差板や偏光
板と接合することもできる。従って本発明による樹脂基
板は、それをベース層とする種々の機能層との重畳物な
どからなる複層物として実用に供することができる。

【００３０】前記した液晶セルの形成は、例えば樹脂基
板に透明電極パターンを形成して対向配置し、その樹脂
基板間に液晶を封入する方法などにより行うことができ
る。その透明電極ないしパターンの形成は、例えば酸化
スズや酸化インジウム、それらの複合物（ＩＴＯ）や
金、白金やパラジウムの如き透明電極形成材をスパッタ
リング法や真空蒸着法等により蒸着する方式や透明導電
塗料を塗布する方式などの従来に準じた方式で行うこと
ができる。

【００３１】透明電極上に必要に応じて設けられる液晶
配列用の配向膜も同様に従来に準じた方式で行うことが
できる。形成する液晶セルは、例えばＴＮ型やＳＴＮ
型、ＴＦＴ型や強誘電性液晶型など任意である。

【００３２】

【実施例】例１ 表面粗さ０．２nm、ガラス転移温度１９６℃、厚さ４０
０μmのエポキシ系樹脂板上に、メチルトリメトキシシ
ラン３０部（重量部、以下同じ）、イソプロピルアルコ
ール（沸点８２．４℃）４５部、水３０部及び硝酸０．
０６部を混合してなる溶液に平均粒径０．０２μmのア
ルミナ１０部を分散させてなるコート液をスピンコータ
にて塗布し（３００rpm、３０秒間）、１８０℃で１時
間加熱処理して厚さ２μmのコート層を付設して、樹脂
基板を得た。

【００３３】前記コート層の表面粗さを原子間力顕微鏡
（セイコー社製、ＳＰＩ３８００）によるコンタクトモ
ードにて測定した結果（以下同じ）、４．０nmであっ
た。また表層から０．５μmまでの表面硬度を薄膜硬度
計にて測定した結果（ＮＥＣ社製、ＭＨＡ−４００、以
下同じ）、１．３９ＧＰａであり、耐衝撃性と柔軟性に
優れていた。

【００３４】例２ イソプロピルアルコールに代えてエチルセロソルブ（沸
点１３４．８℃）を用いてコート液を調製し、それを用
いてコート層を形成したほかは例１に準じて樹脂基板を
得た。そのコート層の表面粗さは５．６nmで、表面硬度
は１．１１ＧＰａであり、耐衝撃性と柔軟性に優れてい
た。

【００３５】例３ イソプロピルアルコールに代えてブチルカルビトール
（沸点２３０．４℃）を用いてコート液を調製し、それ
を用いてコート層を形成したほかは例１に準じて樹脂基
板を得た。そのコート層の表面粗さは８．９nmで、表面
硬度は２．１３ＧＰａであり、耐衝撃性と柔軟性に劣っ
ていた。

【００３６】評価 上記の例１〜３で得た樹脂基板のコート層上にスパッタ
リング方式でＩＴＯからなる厚さ約０．１μmの透明電
極を設け、それを１５０℃で１時間加熱して状態の変化
を調べた。

【００３７】前記において例１，２では透明電極の表面
抵抗がいずれの場合も加熱前は４０Ω／□であり、加熱
後も４０Ω／□と変化はなく、透明電極を含む基板全体
に外観上の変化は全く認められなかった。またその基板
を用いて液晶セルを形成して液晶表示装置としたところ
良好な表示特性を示した。

【００３８】一方、例３では加熱前後における透明電極
の表面抵抗は６０Ω／□であり、その基板を用いて液晶
セルを形成して液晶表示装置としたところ透明電極の抵
抗値が高くて良好な表示特性が得られなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図

【図２】他の実施例の断面図

【符号の説明】

１：コート層 ２：透明樹脂板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 JA07 JB03 JC07 JD13 LA01 4F100 AA17A AA17B AA17H AA19H AK01C AK52A AK52B AK53 BA02 BA03 BA06 BA10A BA10B BA13 CA23A CA23B CC00A CC00B DD07A DD07B DE01A DE01B DE01H EH46 EJ08A EJ08B GB41 JK06 JK10 JK12A JK12B JK13 JK15 JN01A JN01B JN01C YY00A YY00B

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルキル基の炭素数が１〜４のモノアル
   キルトリアルコキシシランの加水分解縮合物からなる透
   明皮膜中に無機酸化物粒子を分散含有して表面粗さが１
   ２nm以下で、厚さが０．５〜４μmのコート層を透明樹
   脂板の片面又は両面に有することを特徴とする樹脂基
   板。
2. 【請求項２】 請求項１において、コート層が沸点１４
   ０℃以下の溶媒を用いたコート液の硬化層からなる樹脂
   基板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、コート層の表
   面粗さが８nm以下、表面硬度が２ＧＰａ以下である樹脂
   基板。