JP2003084264A - 反射型液晶表示素子用プラスチック基板。 - Google Patents

反射型液晶表示素子用プラスチック基板。

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JP2003084264A
JP2003084264A JP2001274832A JP2001274832A JP2003084264A JP 2003084264 A JP2003084264 A JP 2003084264A JP 2001274832 A JP2001274832 A JP 2001274832A JP 2001274832 A JP2001274832 A JP 2001274832A JP 2003084264 A JP2003084264 A JP 2003084264A
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Sadafumi Furukawa
禎史 古川
Sumio Shibahara
澄夫 柴原
Hideki Kubo
英樹 窪
Hideo Umeda
英雄 楳田
Junji Tanaka
順二 田中
Kazuhiko Yagata
和彦 屋ヶ田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐薬品性、耐熱性、寸法安定性に加え、表面
平滑性および水蒸気、酸素に対するバリア性の優れた反
射型液晶表示素子用プラスチック基板を提供する。 【解決手段】 シアネート樹脂を含む樹脂組成物をガラ
スクロスに含浸・乾燥させたプリプレグを加熱成形させ
た、厚みが50〜500μmのベース基板(a)の両面
に厚みが3〜50μmであるシアネート樹脂からなる平
滑性改良層(b)を有し、その片面に厚さ2〜15μの
脂環式エポキシ樹脂による耐フッ硝酸保護層(c)を有
し、対面には厚みが300〜1000ÅのTa25また
はSi34からなる水蒸気バリア層(d)と前記耐フッ
硝酸保護層(c)とを有する反射型液晶表示素子用プラ
スチック基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、剛性、耐薬品性、
耐熱性および寸法安定性が良好であり、かつ水蒸気、酸
素などに対するバリア性および表面平滑性に優れた反射
型液晶表示素子用プラスチック基板に関係するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示素子は薄膜化、軽量化、
大型化、任意の形状化、曲面表示対応などの高度な要求
がある。特に、携帯機器については軽量化、高耐久性が
強く要求され、これらの利用が拡大されるにつれて従来
のガラス基板に変わりプラスチックを基板とする液晶表
示パネルが提案され、例えば特開平10−77321号
に提案されている。しかし、最近になって液晶のカラー
動画化に伴いさらなる高速応答性が要求され、TFTの
需要が高まりつつある。しかし、TFT用液晶表示基板
にはその製造プロセスで高温にさらされることと、エッ
チング・洗浄工程と乾燥工程の繰り返しによる寸法変化
等の問題から、依然としてガラス基板が使われているの
が現状である。一方、反射型液晶表示素子は、低消費電
力の観点から近年注目されており、やはり基板のプラス
チック化の検討が進められている。例えば、特開平11
−2812号公報においてはガラスエポキシベース基板
等の樹脂が含浸した繊維布を含むベース基板を反射型液
晶表示基板に用いることが示されている。しかしなが
ら、TFT液晶表示素子用基板に用いるためにはなお耐
熱性が不十分であり、繊維布によるうねりが表面にも反
映され、表示素子として要求される平滑性が得られなか
った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐薬
品性、耐熱性、寸法安定性に加え、表面平滑性および水
蒸気、酸素に対するバリア性の優れた反射型液晶表示素
子用プラスチック基板を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、 (1)シアネート樹脂を含む樹脂組成物をガラスクロス
に含浸・乾燥させたプリプレグを加熱成形させた、厚み
が50〜500μmのベース基板(a)の両面に厚みが
10〜15μmであるシアネート樹脂からなる平滑性改
良層(b)を有し、その片面に厚さ2〜15μの脂環式
エポキシ樹脂による耐フッ硝酸保護層(c)を有し、対
面には厚みが300〜1000ÅのTa25またはSi
34からなる水蒸気バリア層(d)と前記耐フッ硝酸保
護層(c)とを有する反射型液晶表示素子用プラスチッ
ク基板。 (2)前記シアネート樹脂がノボラック型シアネート樹
脂である(1)の反射型液晶表示素子用プラスチック基
板。 (3)前記シアネート樹脂を含む樹脂組成物に平均粒径
2μm以下の球状溶融シリカからなる無機充填材を含む
ことを特徴とする(1)または(2)の反射型液晶表示
素子用プラスチック基板 (4)前記脂環式エポキシ樹脂が一般式(1)で示され
る脂環式エポキシ樹脂であることを特徴とする(1)〜
(3)の反射型液晶表示素子用プラスチック基板。
【化2】 である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 <ベース基板(a)>本発明のベース基板は透過光を使
用しない反射型液晶表示基板に用いるため、透明性は要
求されない。このベース基板の厚みは、50〜500μ
m、好ましくは100〜400μmである。50μm未
満では基板の剛性が維持できないおそれがあり、100
0μmを超えると重量が大きくなりすぎるため、軽量化
を目的とするプラスチック化のメリットが失われてしま
うおそれがある。また、50〜200℃での平均熱線膨
張係数は−5〜30ppm、好ましくは、−5〜25p
pm、より好ましくは0〜20ppmの範囲である事が
望ましい。平均線膨張係数が上記範囲内であれば、配線
に用いられる金属の平均線膨張係数との差が小さく、高
温にさらされたとき断線を生じるおそれがない。本発明
のベース基板は、シアネート樹脂をガラスクロスに含浸
させ、乾燥したプリプレグを加熱成形して製造すること
ができる。本発明に用いるシアネート樹脂としては、耐
熱性が高く線膨張係数が低いことからノボラック型シア
ネート樹脂及び/又はそのプレポリマーが好ましい。こ
こでいうノボラック型シアネート樹脂とは任意のノボラ
ック樹脂と、ハロゲン化シアン等のシアネート化試薬と
を反応させることで得られるもので、またこの得られた
樹脂を加熱することでプレポリマー化することが出来
る。また、本発明の樹脂組成物に対して弾性率を高め、
線膨張係数を低下させ、吸水性を低下させるために、シ
アネート樹脂等の樹脂成分と共に無機充填材を併用して
も良く、好ましい無機充填剤の例としては、平均粒径2
μm以下の球状溶融シリカを挙げることができる。
【0006】<平滑性改良層(b)>本発明の平滑性改
良層は、ベース基板が持つガラスクロスの織りを反映し
たうねりを改善し、半導体や絶縁層を真空プロセスにて
形成させることのできる平滑性100nm以下、すなわ
ち表面構造解析顕微鏡New View 5032(Zygo Corporation
製)により視野:1.44mm×1.08mmで観察を行った時の隣
り合う繊維布目の最高点と最低点との高さが100nm
以下とするために必要である。また、その材質としては
基材層との線膨張係数の差が少ないことが望ましい。基
材層との線膨張係数の差が大きいと基板加工時の高い温
度変化により、層間剥離を起こしたり、平滑性改良層に
亀裂が生じたりする。したがって、具体的にはベース基
板に使用している樹脂と同一のシアネート樹脂が最適で
ある。またその厚みは、3〜50μmであることが好ま
しい。更に好ましくは、10〜30μm、最も好ましく
は、10〜25μmである。この範囲内であれば、層間
剥離を起こすことなく、十分な表面平滑性を得ることが
できる。平面性は、ガラスなどの平滑な面を有する板な
どに挟んでベース基板上にコーティングしたシアネート
樹脂を硬化させることで得られる。
【0007】<耐フッ硝酸保護層(c)>本発明の耐フ
ッ硝酸保護層(c)は、半導体や絶縁膜のエッチングに
使用されるフッ硝酸から後述する水蒸気バリア層(d)
を守る役目をするものであり、また加熱・吸水工程にお
いても水蒸気バリア層と剥離しないことが求められる。
したがって、その材質は耐フッ硝酸性および密着性の両
方に優れる脂環式エポキシ樹脂が良く、その厚みは2〜
15μmである。また、脂環式エポキシ樹脂の中でも一
般式(1)に示す構造を有するものが好ましい。
【化3】 この耐フッ硝酸保護層(c)は水蒸気バリア層(d)の
直上に積層して直接水蒸気バリア層を保護する他、平滑
性改良層の上にも積層することで、ベース基板の保護も
担っている。また、平滑性改良層(b)と同様の平滑化
を行うことで、基板の平滑度をさらに高度化させる事も
可能である。
【0008】<水蒸気バリア層(d)>本発明で用いら
れる水蒸気バリア層(d)としては、透明性、水蒸気お
よび酸素に対するバリア性に優れていることからSi4
3が好ましい。また、耐フッ硝酸性を完璧にする上で
は、経済性では劣るが、Ta25でも良い。これらは、慣
用の方法、例えば、物理的方法(真空蒸着法、反応性蒸
着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イ
オンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法
など)、化学的方法(CVD法、プラズマCVD法、レ
ーザーCVD法など)により形成でき、その厚みは30
0〜1000Åである。
【0009】
【実施例】以下に本発明を実施例によってさらに具体的
に説明するが、本発明は、これによってなんら制限され
るものではない。 <ベース基板(a)の作製>ノボラック型シアネート樹
脂(ロンザジャパン株式会社製PT60、数平均分子量
800)100重量部及びフェノールノボラック樹脂
(住友デュレズ製PR−51714)2重量部をメチル
エチルケトンに常温で溶解し、エポキシシランカップリ
ング剤(日本ユニカー製A−187)1重量部、球状溶
融シリカ(株式会社アドマテックス製SO−25R 平
均粒径0.5μm )150部を添加し、高速攪拌機を
用いて10分攪拌した。調製したワニスをガラスクロス
(厚さ200μm、日東紡績製、WEA−7628)に
含浸し、120℃の加熱炉で2分乾燥してワニス固形分
(プリプレグ中に樹脂とシリカの占める成分)が約50
%のプリプレグを得た。このプリプレグを2枚重ね、離
型処理した鏡面のステンレス板を当て板として、圧力4
MPa、温度220℃で1時間加熱加圧成形を行い、2
50℃の乾燥機で窒素雰囲気下1時間後硬化することに
よってベース基板を得た。
【0010】<平滑性改良層(b)の積層>ノボラック
型シアネート樹脂(ロンザジャパン株式会社製PT3
0)100重量部及びフェノールノボラック樹脂(住友
デュレズ製PR−51714)2重量部を60℃で溶解
したものを前記ベース基板(a)の両面にコートし、離
型処理したガラス板で挟み込み加熱硬化させることによ
って片側20μmの平滑性改良層を形成した。
【0011】<水蒸気バリア層(d)の成膜>さらに、
片面にRFスパッタ法を用い、五酸化タンタルターゲッ
トにより水蒸気バリア層(d)を成膜した。成膜条件は
初期真空度5×10-6 Torrまで引き、Ar分圧を2×
10-4 Torrに設定し400Åの厚さに成膜した。 <耐フッ硝酸保護層(c)の積層>最後に、固形分換算
で脂環式エポキシ(ダイセル社製:セロキサイド202
1P)100重量部に対して硬化剤ビスフェノールS
(ダイセル社製:試作品EX−1(B))3重量部、カ
チオン触媒(ダイセル社製:試作品EX−1(A))を
0.5重量部、界面活性剤F−474(大日本インキ社
製)を1重量部添加し、2−ブトキシエタノールに溶解
させ、厚み0.5μmでディップコートした。これを1
70℃、30分プレキュアさせた後200℃2時間熱硬
化させ、本発明の反射型液晶表示素子用プラスチック基
板を得た。
【0012】<評価> (1)耐DMSO性: 60℃のジメチルスルホキシド
(DMSO)に試料を浸漬して15分間放置した後、試
料を取り出し、目視にて外観を観察した。 (2)耐NMP性: 23℃のN−メチルピロリドン
(NMP)に試料を浸漬して20分間放置した後、試料
を取り出し、目視にて外観を観察した。 (3)耐液晶性: 試料の表面にメルク社製ZIL−4
792を1滴たらし、150℃のオーブン中で1時間放
置した後、試料を取り出し、目視にて外観を観察した。 (4)サイクルテスト:純水80℃ボイル30分と20
0℃30分乾燥を1サイクルとする、サイクル処理を3
回行い、無機膜の外観変化を100倍の光学顕微鏡によ
り観察した。 (5)バリア性:モコン社製透湿度測定器PERMAT
RAN−W3/31MGを用いて、40℃、90%水蒸
気に対するバリア性を測定。 (6)耐フッ硝酸性: シート表面に50%フッ酸水溶
液:70%硝酸水溶液が1:5となるように調製したフ
ッ硝酸を両面に1滴滴下し、温度を25℃で20時間放
置後、表面の状態を観察した。 (7)平均線膨張係数:セイコー電子社製TMA/SS
120C型熱応力歪測定装置を用いて、窒素の存在下、
1分間に5℃の割合で温度を室温から(熱変形温度−2
0℃)まで上昇させて20分間保持した後、1分間に5
℃の割合で温度を室温まで冷却し5分間室温で保持させ
た。その後、再度、1分間に5℃の割合で温度を上昇さ
せて、50℃〜200℃の時の値を測定して求めた。 (8)貯蔵弾性率:10mm×60mmのテストピース
を切り出し、TAインスツルメント社製動的粘弾性測定
装置DMA983を用いて3℃/分で昇温し、200℃
での貯蔵弾性率を求めた。 (9)反り、撓み等の変形:基板上に、窒化シリコン
(Si3N4)をスパッタリングにより3000Åの厚さ
で形成させ、常温に戻した後、定盤に設置して反りを観
察した。 (10)抵抗値:基板上に、アルミニウムをスパッタリ
ングにより3000Åの厚さで形成させ、フォトリソグ
ラフ法により、幅10μm、長さ30mmの模擬配線パ
ターンを形成させ、パターン両端5mmの部分に金20
00Åをのスパッタリングして5mm□の抵抗値測定用
電極を形成させた。このときの両端間の抵抗値をR0
して測定した。つづいて、10mm□の開口部を有する
メタルマスクを配線パターンの中央部に配設し、SiN
(2000Å)/アモルファスSi(500Å)/Si
N(2000Å)の各層を連続CVDにより形成させ
た。常温に戻したときの両端間の抵抗値を再度測定し、
1とした。さらに、200℃のオーブンに1時間入れ
た後、常温に戻したときの両端間の抵抗値をR2とし
た。 (11)表面平滑性:表面構造解析顕微鏡New View 503
2(Zygo Corporation製)により視野:1.44mm×1.08mmで
観察を行い、隣り合った繊維布目の最高点と最低点との
高さを測定する。
【0013】実施例における各評価を示す。 (1)耐DMSO:変化なし (2)耐NMP性:変化なし (3)耐液晶性:変化なし (4)サイクルテスト:クラック等の異常なし (5)バリア性:処理前後で0.05g/m2dayと変化は認め
られなかった。 (6)耐フッ硝酸性:両面ともクラック等の変化は認め
られなかった。 (7)平均線膨張係数:12ppmと良好であった。 (8)貯蔵弾性率:20GPaと非常に剛直な値を示し
た。 (9)反り、撓み等の変形:1mm以下と良好であっ
た。 (10)抵抗値:R1/R0=1.01、R2/R0=
1.01と変化は認められなかった。 (11)表面平滑性:最高点と最低点の高さは50nm
と良好であった。 以上の結果から、本発明は反射型液晶表示素子用プラス
チック基板として、好適な性能を示した。
【0014】
【発明の効果】本発明のベース基板構成物は、耐薬品
性、耐熱性に加え、酸素、水蒸気バリア性、寸法安定
性、剛性、表面平滑性の何れの項目に対しても優れた性
能を誇ることから、反射型液晶表示素子用プラスチック
基板に好適に用いることができる。
フロントページの続き (72)発明者 楳田 英雄 東京都品川区東品川2丁目5番8号 住友 ベークライト株式会社内 (72)発明者 田中 順二 東京都品川区東品川2丁目5番8号 住友 ベークライト株式会社内 (72)発明者 屋ヶ田 和彦 東京都品川区東品川2丁目5番8号 住友 ベークライト株式会社内 Fターム(参考) 2H090 JA07 JB03 JC07 JC08 JD11 JD12 JD14 JD18 LA01 4F100 AA12E AA17E AA20A AG00A AK31A AK31B AK31C AK31K AK33 AK53D AK53K AL05A BA05 BA07 BA10D BA10E CA02 CA23A DE01A DG12A DH01A EH66 EJ82A GB41 JB01D JD04E JJ03 JK01 JK15B JK15C JL04 YY00A YY00B YY00C YY00E

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シアネート樹脂を含む樹脂組成物をガラ
    スクロスに含浸・乾燥させたプリプレグを加熱成形させ
    た、厚みが50〜500μmのベース基板(a)の両面
    に厚みが3〜50μmであるシアネート樹脂からなる平
    滑性改良層(b)を有し、その片面に厚さ2〜15μの
    脂環式エポキシ樹脂による耐フッ硝酸保護層(c)を有
    し、対面には厚みが300〜1000ÅのTa25また
    はSi 34からなる水蒸気バリア層(d)と前記耐フッ
    硝酸保護層(c)とを有する反射型液晶表示素子用プラ
    スチック基板。
  2. 【請求項2】 前記シアネート樹脂がノボラック型シア
    ネート樹脂である請求項1記載の反射型液晶表示素子用
    プラスチック基板。
  3. 【請求項3】 前記シアネート樹脂を含む樹脂組成物に
    平均粒径2μm以下の球状溶融シリカからなる無機充填
    材を含むことを特徴とする請求項1または2記載の反射
    型液晶表示素子用プラスチック基板
  4. 【請求項4】 前記脂環式エポキシ樹脂が一般式(1)
    で示される脂環式エポキシ樹脂であることを特徴とする
    請求項1〜3何れか一項記載の反射型液晶表示素子用プ
    ラスチック基板。 【化1】
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