JP2938308B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JP2938308B2 JP2938308B2 JP5126270A JP12627093A JP2938308B2 JP 2938308 B2 JP2938308 B2 JP 2938308B2 JP 5126270 A JP5126270 A JP 5126270A JP 12627093 A JP12627093 A JP 12627093A JP 2938308 B2 JP2938308 B2 JP 2938308B2
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- liquid crystal
- gas barrier
- plastic substrate
- substrate
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶層を介在する一対
のプラスチック基板に少なくとも１層から成るガスバリ
ア膜を形成した液晶表示素子に関する。
のプラスチック基板に少なくとも１層から成るガスバリ
ア膜を形成した液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子の薄型軽量化を図り、基板
の加工性を向上するためにガラスのかわりにプラスチッ
ク素材を用いて液晶表示素子の基板を形成することが試
みられている。しかし、プラスチック基板はガラス基板
に比べてガス透過率が高く、このために外部から透過し
てきたガスが液晶層中に気泡を生じ、液晶表示素子の表
示不良を生じる。
の加工性を向上するためにガラスのかわりにプラスチッ
ク素材を用いて液晶表示素子の基板を形成することが試
みられている。しかし、プラスチック基板はガラス基板
に比べてガス透過率が高く、このために外部から透過し
てきたガスが液晶層中に気泡を生じ、液晶表示素子の表
示不良を生じる。
【０００３】このため、特開平３−１３８６１７に示さ
れるように、液晶表示素子のプラスチック基板表面に透
光性を有するＳｉ，Ｔｉなどの金属酸化物あるいは金属
窒化物のガスバリア膜をスパッタ法などによって形成
し、プラスチック基板のガス透過性を抑制する構造が提
案されている。
れるように、液晶表示素子のプラスチック基板表面に透
光性を有するＳｉ，Ｔｉなどの金属酸化物あるいは金属
窒化物のガスバリア膜をスパッタ法などによって形成
し、プラスチック基板のガス透過性を抑制する構造が提
案されている。
【０００４】図５は、従来の液晶表示素子１を示す断面
図である。液晶表示素子１は、一対のプラスチック基板
２間に液晶層３が封入され、シール材４によって封止さ
れて形成される。前記一対のプラスチック基板２は、両
面にハードコート膜６と、これに積層してＳｉ，Ｔｉな
どのアモルファス金属酸化物あるいは金属窒化物から成
るガスバリア膜７が形成され、さらに対向する面上にＩ
ＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透光性を有する電極
５が形成される。
図である。液晶表示素子１は、一対のプラスチック基板
２間に液晶層３が封入され、シール材４によって封止さ
れて形成される。前記一対のプラスチック基板２は、両
面にハードコート膜６と、これに積層してＳｉ，Ｔｉな
どのアモルファス金属酸化物あるいは金属窒化物から成
るガスバリア膜７が形成され、さらに対向する面上にＩ
ＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透光性を有する電極
５が形成される。
【０００５】一方、前記ガスバリア膜７をＰＶＡ（ポリ
ビニルアルコール）、ＥＶＯＡ（ＰＶＡとエチレンの共
重合体）などの有機物で形成した液晶表示素子１も試み
られている。
ビニルアルコール）、ＥＶＯＡ（ＰＶＡとエチレンの共
重合体）などの有機物で形成した液晶表示素子１も試み
られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のような
Ｓｉ，Ｔｉなどの酸化膜あるいは窒化膜、たとえばＳｉ
Ｏx，ＳｉＮxなどから成るガスバリア膜７は、ガスバリ
ア性が低いため、１００ｎｍ以上形成しなければ充分な
機能を果たさない。
Ｓｉ，Ｔｉなどの酸化膜あるいは窒化膜、たとえばＳｉ
Ｏx，ＳｉＮxなどから成るガスバリア膜７は、ガスバリ
ア性が低いため、１００ｎｍ以上形成しなければ充分な
機能を果たさない。
【０００７】図６は、基板２上に形成される成膜原子８
の状態を示す断面図である。図６に示すように、真空蒸
着、スパッタリング、イオンプレーティングおよびＣＶ
Ｄ法などで基板上に形成される膜は、膜を構成する原子
８が基板２上に積層されることによって成膜される。こ
のとき、成膜原子８の第１層９の構造は、基板２表面の
原子レベルの大きさでの凹凸および基板２表面を構成す
る原子および電子と成膜原子８との相互作用に依存して
おり、基板２表面の微視的状態を反映したものとなる。
しかし、成膜原子８が積層していくにしたがって、上層
の成膜原子８に対する基板２表面の影響は小さくなり、
膜厚が大きくなると、膜と基板２表面との界面１０と膜
内部との構造が異なってくる。このため、膜内部が外に
拡がろうとし、膜と基板２表面との界面１０を圧縮する
圧縮応力または膜内部が収縮し、膜と基板２表面との界
面１０を引張る引張応力などの内部応力を生じる。この
ような内部応力は、膜厚が大きいほど大きくなる。した
がって、このように厚く形成されたガスバリア膜７は、
膜の内部応力が大きくなり、プラスチック基板２が反る
などの不都合を生じる。
の状態を示す断面図である。図６に示すように、真空蒸
着、スパッタリング、イオンプレーティングおよびＣＶ
Ｄ法などで基板上に形成される膜は、膜を構成する原子
８が基板２上に積層されることによって成膜される。こ
のとき、成膜原子８の第１層９の構造は、基板２表面の
原子レベルの大きさでの凹凸および基板２表面を構成す
る原子および電子と成膜原子８との相互作用に依存して
おり、基板２表面の微視的状態を反映したものとなる。
しかし、成膜原子８が積層していくにしたがって、上層
の成膜原子８に対する基板２表面の影響は小さくなり、
膜厚が大きくなると、膜と基板２表面との界面１０と膜
内部との構造が異なってくる。このため、膜内部が外に
拡がろうとし、膜と基板２表面との界面１０を圧縮する
圧縮応力または膜内部が収縮し、膜と基板２表面との界
面１０を引張る引張応力などの内部応力を生じる。この
ような内部応力は、膜厚が大きいほど大きくなる。した
がって、このように厚く形成されたガスバリア膜７は、
膜の内部応力が大きくなり、プラスチック基板２が反る
などの不都合を生じる。
【０００８】図７は、基板２の曲げに対する膜７の強度
と、膜７の膜厚との関係を説明するための断面図であ
る。図７に示すように、膜７側が突部を形成するように
基板２を曲げていくと、膜７の突部側表面の伸びが膜７
の破壊伸度以上になったとき膜７の突部側表面に亀裂を
生じる。また、同じ厚さの基板２上に膜７を形成する場
合には、同じ曲げに対して膜７の膜厚４２が大きいほど
突部側膜７表面の伸び４３が大きくなり、これに対して
膜７の膜厚４５を小さくすると、突部側膜７表面の伸び
４４は小さい。このように、ガスバリア膜７を１００ｎ
ｍ以上の厚さに形成すると、プラスチック基板２の曲げ
に対して弱く、基板２の曲げによってガスバリア膜７に
亀裂を生じることがあり、この亀裂から進入したガスに
よって液晶層３内に気泡を生じる結果となる。
と、膜７の膜厚との関係を説明するための断面図であ
る。図７に示すように、膜７側が突部を形成するように
基板２を曲げていくと、膜７の突部側表面の伸びが膜７
の破壊伸度以上になったとき膜７の突部側表面に亀裂を
生じる。また、同じ厚さの基板２上に膜７を形成する場
合には、同じ曲げに対して膜７の膜厚４２が大きいほど
突部側膜７表面の伸び４３が大きくなり、これに対して
膜７の膜厚４５を小さくすると、突部側膜７表面の伸び
４４は小さい。このように、ガスバリア膜７を１００ｎ
ｍ以上の厚さに形成すると、プラスチック基板２の曲げ
に対して弱く、基板２の曲げによってガスバリア膜７に
亀裂を生じることがあり、この亀裂から進入したガスに
よって液晶層３内に気泡を生じる結果となる。
【０００９】また、これらの原因以外にもスパッタリン
グ時に基板面上に異物が付着したり、スパッタリング時
の異常放電などの原因によってガスバリア膜７に欠陥を
生じ、これによって液晶層３内に気泡を生じる可能性が
ある。
グ時に基板面上に異物が付着したり、スパッタリング時
の異常放電などの原因によってガスバリア膜７に欠陥を
生じ、これによって液晶層３内に気泡を生じる可能性が
ある。
【００１０】本発明の目的は、ガスバリア性に優れた薄
い膜厚のガスバリア膜をプラスチック基板面に形成する
ことによって、表示信頼性に優れた薄型軽量の液晶表示
素子を提供することである。
い膜厚のガスバリア膜をプラスチック基板面に形成する
ことによって、表示信頼性に優れた薄型軽量の液晶表示
素子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対のプラス
チック基板間に液晶層を介在して形成される液晶表示素
子において、前記プラスチック基板に少なくとも１層か
ら成るＳｉＡｌＯＮ膜を形成したことを特徴とする液晶
表示素子である。
チック基板間に液晶層を介在して形成される液晶表示素
子において、前記プラスチック基板に少なくとも１層か
ら成るＳｉＡｌＯＮ膜を形成したことを特徴とする液晶
表示素子である。
【００１２】
【００１３】
【作用】本発明に従えば、液晶表示素子は一対のプラス
チック基板間に液晶層を介在して成り、前記プラスチッ
ク基板に少なくとも１層から成るＳｉＡｌＯＮ膜をたと
えば１００ｎｍ以下の薄い膜厚に形成される。前記Ｓｉ
ＡｌＯＮ膜は、Ｓｉ−Ａｌ，Ｓｉ−Ｏ，Ｓｉ−Ｎ，Ａｌ
−Ｏ，Ａｌ−ＮおよびＯ−Ｎの結合がランダムに生じ、
様々な原子が様々な結合距離で結合した構造から成る。
これによって、ＳｉＡｌＯＮ膜は高いガスバリア性を有
し、１００ｎｍ以下に形成してもプラスチック基板を介
するガスの透過を防止することができる。
チック基板間に液晶層を介在して成り、前記プラスチッ
ク基板に少なくとも１層から成るＳｉＡｌＯＮ膜をたと
えば１００ｎｍ以下の薄い膜厚に形成される。前記Ｓｉ
ＡｌＯＮ膜は、Ｓｉ−Ａｌ，Ｓｉ−Ｏ，Ｓｉ−Ｎ，Ａｌ
−Ｏ，Ａｌ−ＮおよびＯ−Ｎの結合がランダムに生じ、
様々な原子が様々な結合距離で結合した構造から成る。
これによって、ＳｉＡｌＯＮ膜は高いガスバリア性を有
し、１００ｎｍ以下に形成してもプラスチック基板を介
するガスの透過を防止することができる。
【００１４】
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例である液晶表示素子
１１の全体の構成を示す断面図であり、図２は図１に示
すプラスチック基板１２とそれに形成されるガスバリア
膜１７の配置を示す断面図である。図１に示すように液
晶表示素子１１は、膜処理が施された一対のプラスチッ
ク基板１８間に液晶層１３が注入され、シール材１４に
よって封止されて形成される。前記プラスチック基板１
８は、図２（ａ）に示すように、プラスチック基板１２
の片面のみ、あるいは図２（ｂ）に示すようにプラスチ
ック基板１２の両面にガスバリア膜１７が形成される。
ガスバリア膜１７がプラスチック基板１２の片面のみに
形成されたプラスチック基板１８を用いて液晶表示素子
１１を形成する場合には、ガスバリア膜１７はプラスチ
ック基板１２の液晶層１３側に配置されてもよいし、反
対側に配置されてもよい。また、あるいは図２（ａ）に
示すように、プラスチック基板１２の片面にガスバリア
膜１７を形成後、図２（ｃ）に示すように、２枚のプラ
スチック基板１２間にガスバリア膜１７を介在させても
よい。前述のように、それぞれガスバリア膜１７が形成
されたプラスチック基板１８には、液晶層１３を介在し
て対向する表面にＩＴＯなどから成る電極１５が形成さ
れる。前記電極１５に積層して配向膜１６が形成され、
配向処理が施される。
１１の全体の構成を示す断面図であり、図２は図１に示
すプラスチック基板１２とそれに形成されるガスバリア
膜１７の配置を示す断面図である。図１に示すように液
晶表示素子１１は、膜処理が施された一対のプラスチッ
ク基板１８間に液晶層１３が注入され、シール材１４に
よって封止されて形成される。前記プラスチック基板１
８は、図２（ａ）に示すように、プラスチック基板１２
の片面のみ、あるいは図２（ｂ）に示すようにプラスチ
ック基板１２の両面にガスバリア膜１７が形成される。
ガスバリア膜１７がプラスチック基板１２の片面のみに
形成されたプラスチック基板１８を用いて液晶表示素子
１１を形成する場合には、ガスバリア膜１７はプラスチ
ック基板１２の液晶層１３側に配置されてもよいし、反
対側に配置されてもよい。また、あるいは図２（ａ）に
示すように、プラスチック基板１２の片面にガスバリア
膜１７を形成後、図２（ｃ）に示すように、２枚のプラ
スチック基板１２間にガスバリア膜１７を介在させても
よい。前述のように、それぞれガスバリア膜１７が形成
されたプラスチック基板１８には、液晶層１３を介在し
て対向する表面にＩＴＯなどから成る電極１５が形成さ
れる。前記電極１５に積層して配向膜１６が形成され、
配向処理が施される。
【００１６】前述のガスバリア膜１７は、ＳｉおよびＡ
ｌの酸化物と窒化物とが高次に結合した非晶質複合化合
物であるＳｉＡｌＯＮから成り、Ｏ2とＮ2との混合ガス
を雰囲気とする反応性スパッタ法によって前述のプラス
チック基板１２面上に形成される。また、前述のスパッ
タリングに、スパッタターゲットとしてＳｉおよびＡｌ
の酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などを用いれば、Ｎ2
ガスを雰囲気とする反応性スパッタ法によって、ＳｉＡ
ｌＯＮ薄膜を形成することができる。このようにして、
プラスチック基板１２上に形成されたＳｉＡｌＯＮ膜１
７は、Ｓｉ，Ａｌの単純窒化膜、単純酸化膜がそれぞれ
の原子間の結合距離が一定であるのに対し、Ｓｉ−Ａ
ｌ，Ｓｉ−Ｏ，Ｓｉ−Ｎ，Ａｌ−Ｏ，Ａｌ−ＮおよびＯ
−Ｎの結合がランダムに生じるので、様々な原子が様々
な結合距離で結合した構造を有する。このため、ガスバ
リア性に優れ、図６に示すＳｉＯx，ＳｉＮxなどから成
るガスバリア膜７と比較すると、ガスバリア膜１７を膜
厚１００ｎｍ以下に形成した場合でも、１００ｎｍ以上
の膜厚に形成されたＳｉＯx，ＳｉＮx膜７に匹敵するガ
スバリア性を示す。
ｌの酸化物と窒化物とが高次に結合した非晶質複合化合
物であるＳｉＡｌＯＮから成り、Ｏ2とＮ2との混合ガス
を雰囲気とする反応性スパッタ法によって前述のプラス
チック基板１２面上に形成される。また、前述のスパッ
タリングに、スパッタターゲットとしてＳｉおよびＡｌ
の酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などを用いれば、Ｎ2
ガスを雰囲気とする反応性スパッタ法によって、ＳｉＡ
ｌＯＮ薄膜を形成することができる。このようにして、
プラスチック基板１２上に形成されたＳｉＡｌＯＮ膜１
７は、Ｓｉ，Ａｌの単純窒化膜、単純酸化膜がそれぞれ
の原子間の結合距離が一定であるのに対し、Ｓｉ−Ａ
ｌ，Ｓｉ−Ｏ，Ｓｉ−Ｎ，Ａｌ−Ｏ，Ａｌ−ＮおよびＯ
−Ｎの結合がランダムに生じるので、様々な原子が様々
な結合距離で結合した構造を有する。このため、ガスバ
リア性に優れ、図６に示すＳｉＯx，ＳｉＮxなどから成
るガスバリア膜７と比較すると、ガスバリア膜１７を膜
厚１００ｎｍ以下に形成した場合でも、１００ｎｍ以上
の膜厚に形成されたＳｉＯx，ＳｉＮx膜７に匹敵するガ
スバリア性を示す。
【００１７】図３は基板１２上にＳｉＡｌＯＮ膜１７を
形成する際の反応性スパッタ法を説明するための断面図
であり、図４は反応性スパッタリングにおけるスパッタ
ターゲット２３の１例を示す平面図である。図３（ａ）
に示すように、プラスチック基板１２は充分な洗浄の後
スパッタチャンバー２０内に設置される。さらに、スパ
ッタチャンバー２０内を真空にし、スパッタチャンバー
２０の内圧を５×１０-5torrとする。このとき、スパッ
タチャンバー２０内の湿度は、ほぼ０％になる。その
後、図３（ｂ）に示すように、スパッタチャンバー２０
内にＯ2ガス２１を導入し、スパッタチャンバー２０の
内圧を３×１０-3torrとする。次に、プラスチック基板
１２表面にＯ2プラズマ処理を施す。Ｏ2プラズマ処理
は、プラスチック基板１２とガスバリア膜１７との密着
性を良好にするために行われる。前記Ｏ2プラズマ処理
を施すことによって、プラスチック基板１２の表面に原
子レベルの単位で、すなわち数ｎｍ〜数１０ｎｍの凹凸
を生じる。したがって、プラスチック基板１２の表面積
すなわち結合面の面積が増大し、プラスチック基板１２
とガスバリア膜１７との密着性が向上する。また、Ｏ2
プラズマ処理によって、プラスチック基板１２表面にカ
ルボニル基および水酸基を生成し（これを微視的酸化と
いう）、ガスバリア膜１７とプラスチック基板１２の表
面とが結合しやすくなる。Ｏ2プラズマ処理は、室温、
湿度０％、Ｏ2ガス中気圧３×１０-3torrにて１分間１
００Ｗで放電して行われる。放電は、直流電源または交
流電源のいずれを用いて行ってもよい。この後、スパッ
タチャンバー２０内にＮ2ガスを導入し、スパッタチャ
ンバー２０の内圧が大気圧に等しくなったらプラスチッ
ク基板を取出す。
形成する際の反応性スパッタ法を説明するための断面図
であり、図４は反応性スパッタリングにおけるスパッタ
ターゲット２３の１例を示す平面図である。図３（ａ）
に示すように、プラスチック基板１２は充分な洗浄の後
スパッタチャンバー２０内に設置される。さらに、スパ
ッタチャンバー２０内を真空にし、スパッタチャンバー
２０の内圧を５×１０-5torrとする。このとき、スパッ
タチャンバー２０内の湿度は、ほぼ０％になる。その
後、図３（ｂ）に示すように、スパッタチャンバー２０
内にＯ2ガス２１を導入し、スパッタチャンバー２０の
内圧を３×１０-3torrとする。次に、プラスチック基板
１２表面にＯ2プラズマ処理を施す。Ｏ2プラズマ処理
は、プラスチック基板１２とガスバリア膜１７との密着
性を良好にするために行われる。前記Ｏ2プラズマ処理
を施すことによって、プラスチック基板１２の表面に原
子レベルの単位で、すなわち数ｎｍ〜数１０ｎｍの凹凸
を生じる。したがって、プラスチック基板１２の表面積
すなわち結合面の面積が増大し、プラスチック基板１２
とガスバリア膜１７との密着性が向上する。また、Ｏ2
プラズマ処理によって、プラスチック基板１２表面にカ
ルボニル基および水酸基を生成し（これを微視的酸化と
いう）、ガスバリア膜１７とプラスチック基板１２の表
面とが結合しやすくなる。Ｏ2プラズマ処理は、室温、
湿度０％、Ｏ2ガス中気圧３×１０-3torrにて１分間１
００Ｗで放電して行われる。放電は、直流電源または交
流電源のいずれを用いて行ってもよい。この後、スパッ
タチャンバー２０内にＮ2ガスを導入し、スパッタチャ
ンバー２０の内圧が大気圧に等しくなったらプラスチッ
ク基板を取出す。
【００１８】さらに、図３（ｃ）に示すように、スパッ
タチャンバー２０内にＯ2＋Ｎ2の混合ガス２２を導入す
る。Ｏ2とＮ2の混合比、Ｎ2／Ｏ2は、１／２〜２であれ
ばよく、Ｎ2／Ｏ2＝１が望ましい。このＯ2＋Ｎ2の混合
ガス２２を雰囲気として、前述のＯ2プラズマ処理を施
された基板１２をスパッタターゲット２３によってスパ
ッタリングする。スパッタリングは、基板１２の温度を
２０〜１２０℃とし、Ｎ2＋Ｏ2混合ガス中気圧５×１０
-4〜３×１０-3torr、温度０％、印加電力４０〜２００
Ｗ（直流でも交流でもよい）で行われ、プラスチック基
板１２表面上にＳｉＡｌＯＮ膜１７を１００ｎｍの膜厚
に形成する。このときの印加電力およびスパッタリング
時間は装置によって異なり、印加電力とスパッタリング
時間の関係は表１に示す。また、プラスチック基板１２
とスパッタターゲット２３との距離は３０ｎｍが望まし
い。
タチャンバー２０内にＯ2＋Ｎ2の混合ガス２２を導入す
る。Ｏ2とＮ2の混合比、Ｎ2／Ｏ2は、１／２〜２であれ
ばよく、Ｎ2／Ｏ2＝１が望ましい。このＯ2＋Ｎ2の混合
ガス２２を雰囲気として、前述のＯ2プラズマ処理を施
された基板１２をスパッタターゲット２３によってスパ
ッタリングする。スパッタリングは、基板１２の温度を
２０〜１２０℃とし、Ｎ2＋Ｏ2混合ガス中気圧５×１０
-4〜３×１０-3torr、温度０％、印加電力４０〜２００
Ｗ（直流でも交流でもよい）で行われ、プラスチック基
板１２表面上にＳｉＡｌＯＮ膜１７を１００ｎｍの膜厚
に形成する。このときの印加電力およびスパッタリング
時間は装置によって異なり、印加電力とスパッタリング
時間の関係は表１に示す。また、プラスチック基板１２
とスパッタターゲット２３との距離は３０ｎｍが望まし
い。
【００１９】
【表１】
【００２０】スパッタターゲット２３は、Ｓｉ−Ａｌの
合金あるいは図４に示すようなＡｌ基板２４上にＳｉの
小片２５を配置したものを用いる。スパッタターゲット
２３は、Ｓｉ−Ａｌの合金を用いる場合、Ｓｉ／Ａｌが
１／４〜４であればよく、Ｓｉ／Ａｌ＝１が望ましい。
またスパッタターゲット２３として、図４に示すような
Ａｌ基板２４上にＳｉの小片２５を配置したものを用い
る場合には、ＳｉとＡｌの面積比Ｓｉ／Ａｌが１／４〜
４となるよう、好ましくはＳｉ／Ａｌ＝１となるよう配
置する。スパッタリングは、プラスチック基板１２が過
熱しないよう４０〜２００Ｗで行う。このようにして、
スパッタターゲット２３から飛来するＳｉとＡｌは、Ｎ
2＋Ｏ2混合ガス２２と反応しながらプラスチック基板１
２面上に積層され、ＳｉＡｌＯＮ薄膜１７を形成する。
また、図４に示すように、スパッタターゲット２３は同
面積の正方形状のＳｉ面２５と、Ａｌ面２４とが上下左
右方向に交互に配置されているが、スパッタターゲット
２３としてはＳｉ原子とＡｌ原子がむらなくプラスチッ
ク基板１２に放出されればよく、Ｓｉ面２５とＡｌ面２
４とが図４に示す例とは異なるパターンに配置されても
よい。
合金あるいは図４に示すようなＡｌ基板２４上にＳｉの
小片２５を配置したものを用いる。スパッタターゲット
２３は、Ｓｉ−Ａｌの合金を用いる場合、Ｓｉ／Ａｌが
１／４〜４であればよく、Ｓｉ／Ａｌ＝１が望ましい。
またスパッタターゲット２３として、図４に示すような
Ａｌ基板２４上にＳｉの小片２５を配置したものを用い
る場合には、ＳｉとＡｌの面積比Ｓｉ／Ａｌが１／４〜
４となるよう、好ましくはＳｉ／Ａｌ＝１となるよう配
置する。スパッタリングは、プラスチック基板１２が過
熱しないよう４０〜２００Ｗで行う。このようにして、
スパッタターゲット２３から飛来するＳｉとＡｌは、Ｎ
2＋Ｏ2混合ガス２２と反応しながらプラスチック基板１
２面上に積層され、ＳｉＡｌＯＮ薄膜１７を形成する。
また、図４に示すように、スパッタターゲット２３は同
面積の正方形状のＳｉ面２５と、Ａｌ面２４とが上下左
右方向に交互に配置されているが、スパッタターゲット
２３としてはＳｉ原子とＡｌ原子がむらなくプラスチッ
ク基板１２に放出されればよく、Ｓｉ面２５とＡｌ面２
４とが図４に示す例とは異なるパターンに配置されても
よい。
【００２１】さらにスパッタターゲット２３には、石英
ガラス基板上にＡｌの小片を配置したもの、石英ガラス
基板上にサファイアの小片を配置したもの、あるいはＳ
ｉＡｌＯから成る焼成酸化物などを用いてもよい。また
スパッタターゲット２３として、前述のうちＳｉＡｌＯ
の焼成酸化物を用いる場合、Ｎ2ガスを雰囲気としてス
パッタリングを行うのが好ましいが、Ｎ2＋Ｏ2混合ガス
２２を用いて行ってもよい。また、スパッタターゲット
２３として、ＳｉＡｌＯＮセラミクスを用いる場合に
は、スパッタリングの雰囲気としてＡｒガスを用いるこ
とができる。
ガラス基板上にＡｌの小片を配置したもの、石英ガラス
基板上にサファイアの小片を配置したもの、あるいはＳ
ｉＡｌＯから成る焼成酸化物などを用いてもよい。また
スパッタターゲット２３として、前述のうちＳｉＡｌＯ
の焼成酸化物を用いる場合、Ｎ2ガスを雰囲気としてス
パッタリングを行うのが好ましいが、Ｎ2＋Ｏ2混合ガス
２２を用いて行ってもよい。また、スパッタターゲット
２３として、ＳｉＡｌＯＮセラミクスを用いる場合に
は、スパッタリングの雰囲気としてＡｒガスを用いるこ
とができる。
【００２２】以上のようにして、本発明の液晶表示素子
１１は、液晶層１３を介在する一対のプラスチック基板
１２上にそれぞれ膜厚１００ｎｍのＳｉＡｌＯＮから成
るガスバリア膜１７が形成される。前記ガスバリア膜１
７は、ＳｉＯxから成る膜厚２００ｎｍのガスバリア膜
７より優れたガスバリア性を示し、前記ガスバリア膜１
７をプラスチック基板１２上に形成した液晶表示素子１
１と、ガスバリア膜７をプラスチック基板２上に形成し
た液晶表示素子１とを比較すると、室温、湿度５０％、
大気中１０気圧下に１２時間放置した場合、基板２上に
２００ｎｍにＳｉＯx膜を形成した液晶表示素子１には
液晶層３中に気泡が発生したが、基板１２上に１００ｎ
ｍの膜厚でＳｉＡｌＯＮ膜１７を形成した液晶表示素子
１１には液晶層１３中に気泡の発生が認められなかっ
た。
１１は、液晶層１３を介在する一対のプラスチック基板
１２上にそれぞれ膜厚１００ｎｍのＳｉＡｌＯＮから成
るガスバリア膜１７が形成される。前記ガスバリア膜１
７は、ＳｉＯxから成る膜厚２００ｎｍのガスバリア膜
７より優れたガスバリア性を示し、前記ガスバリア膜１
７をプラスチック基板１２上に形成した液晶表示素子１
１と、ガスバリア膜７をプラスチック基板２上に形成し
た液晶表示素子１とを比較すると、室温、湿度５０％、
大気中１０気圧下に１２時間放置した場合、基板２上に
２００ｎｍにＳｉＯx膜を形成した液晶表示素子１には
液晶層３中に気泡が発生したが、基板１２上に１００ｎ
ｍの膜厚でＳｉＡｌＯＮ膜１７を形成した液晶表示素子
１１には液晶層１３中に気泡の発生が認められなかっ
た。
【００２３】さらに、厚さ０．２ｍｍのポリカーボネー
トシートから成るプラスチック基板１２の表面上にガス
バリア膜１７をそれぞれ５０ｎｍ，１００ｎｍ，２００
ｎｍおよび４００ｎｍの膜厚に形成し、前記各プラスチ
ック基板１２を曲率半径Ｒ＝４０ｍｍ，２０ｍｍ，１０
ｍｍおよび５ｍｍに曲げ、プラスチック基板１２の曲げ
に対するガスバリア膜１７のクラック発生の有無を測定
した。表２に示すように、曲率半径４０ｍｍでは、いず
れの膜厚でもガスバリア膜１７にクラックの発生は認め
られず、曲率半径２０ｍｍでは膜厚４００ｎｍに形成さ
れたガスバリア膜１７にクラックが発生した。また、曲
率半径１０ｍｍでは、膜厚４００ｎｍおよび２００ｎｍ
のガスバリア膜１７にクラックの発生が認められ、曲率
半径５ｍｍでは、全てのプラスチック基板１２が割損し
た。このように、プラスチック基板１２の曲げに対して
は、ガスバリア膜１７の膜厚が薄いほどガスバリア膜１
７にクラックを生じにくく、膜厚１００ｎｍ以下ではガ
スバリア膜１７はプラスチック基板１２とほぼ等しい膜
強度を示すことが判る。
トシートから成るプラスチック基板１２の表面上にガス
バリア膜１７をそれぞれ５０ｎｍ，１００ｎｍ，２００
ｎｍおよび４００ｎｍの膜厚に形成し、前記各プラスチ
ック基板１２を曲率半径Ｒ＝４０ｍｍ，２０ｍｍ，１０
ｍｍおよび５ｍｍに曲げ、プラスチック基板１２の曲げ
に対するガスバリア膜１７のクラック発生の有無を測定
した。表２に示すように、曲率半径４０ｍｍでは、いず
れの膜厚でもガスバリア膜１７にクラックの発生は認め
られず、曲率半径２０ｍｍでは膜厚４００ｎｍに形成さ
れたガスバリア膜１７にクラックが発生した。また、曲
率半径１０ｍｍでは、膜厚４００ｎｍおよび２００ｎｍ
のガスバリア膜１７にクラックの発生が認められ、曲率
半径５ｍｍでは、全てのプラスチック基板１２が割損し
た。このように、プラスチック基板１２の曲げに対して
は、ガスバリア膜１７の膜厚が薄いほどガスバリア膜１
７にクラックを生じにくく、膜厚１００ｎｍ以下ではガ
スバリア膜１７はプラスチック基板１２とほぼ等しい膜
強度を示すことが判る。
【００２４】
【表２】
【００２５】このように本実施例によれば、プラスチッ
ク基板１２上にＳｉＡｌＯＮから成るガスバリア膜１７
を形成することによって、ガスバリア膜１７の膜厚を１
００ｎｍ程度に薄くしても充分に液晶層１３中に気泡が
発生することを防止することができる。これによって、
ガスバリア膜１７を薄くすることができるので、プラス
チック基板１２のガスバリア膜１７の内部応力による反
りを防止することができるとともに、ガスバリア膜１７
のプラスチック基板１２の曲げに対するクラックの発生
を低減することができ、前記プラスチック基板１２の加
工性を向上することができる。
ク基板１２上にＳｉＡｌＯＮから成るガスバリア膜１７
を形成することによって、ガスバリア膜１７の膜厚を１
００ｎｍ程度に薄くしても充分に液晶層１３中に気泡が
発生することを防止することができる。これによって、
ガスバリア膜１７を薄くすることができるので、プラス
チック基板１２のガスバリア膜１７の内部応力による反
りを防止することができるとともに、ガスバリア膜１７
のプラスチック基板１２の曲げに対するクラックの発生
を低減することができ、前記プラスチック基板１２の加
工性を向上することができる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、一対のプ
ラスチック基板間に液晶層を介在して成る液晶表示素子
は、前記プラスチック基板に少なくとも１層から成るＳ
ｉＡｌＯＮ膜を形成される。ＳｉＡｌＯＮ膜は、高いガ
スバリア性を有し、薄膜に形成しても充分効果を発揮
し、たとえば膜厚１００ｎｍ以下に形成した場合でも、
プラスチック基板のガスの透過を防止し、液晶層内に気
泡が発生することを防止することができる。さらに、Ｓ
ｉＡｌＯＮ膜を１００ｎｍ以下に形成することによっ
て、プラスチック基板の曲げに対してＳｉＡｌＯＮ膜に
亀裂を生じにくくなり、ＳｉＡｌＯＮ膜のガス透過防止
の信頼性を向上することができる。これによって、表示
信頼性に優れた薄型軽量の液晶表示素子を得ることがで
きる。
ラスチック基板間に液晶層を介在して成る液晶表示素子
は、前記プラスチック基板に少なくとも１層から成るＳ
ｉＡｌＯＮ膜を形成される。ＳｉＡｌＯＮ膜は、高いガ
スバリア性を有し、薄膜に形成しても充分効果を発揮
し、たとえば膜厚１００ｎｍ以下に形成した場合でも、
プラスチック基板のガスの透過を防止し、液晶層内に気
泡が発生することを防止することができる。さらに、Ｓ
ｉＡｌＯＮ膜を１００ｎｍ以下に形成することによっ
て、プラスチック基板の曲げに対してＳｉＡｌＯＮ膜に
亀裂を生じにくくなり、ＳｉＡｌＯＮ膜のガス透過防止
の信頼性を向上することができる。これによって、表示
信頼性に優れた薄型軽量の液晶表示素子を得ることがで
きる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である液晶表示素子１１の全
体の構成を示す断面図である。
体の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すプラスチック基板１２と、それに形
成されるガスバリア膜１７とを示す断面図である。
成されるガスバリア膜１７とを示す断面図である。
【図３】基板１２上にＳｉＡｌＯＮ膜１７を形成する際
の反応性スパッタ法を説明するための断面図である。
の反応性スパッタ法を説明するための断面図である。
【図４】反応性スパッタリングにおけるスパッタターゲ
ット２３の１例を示す平面図である。
ット２３の１例を示す平面図である。
【図５】従来のガスバリア膜７を備えるプラスチック基
板液晶表示素子１を示す断面図である。
板液晶表示素子１を示す断面図である。
【図６】基板２上に形成される成膜原子８の状態を示す
断面図である。
断面図である。
【図７】基板２の曲げに対する膜７の強度と、膜７の膜
厚との関係を説明するための断面図である。
厚との関係を説明するための断面図である。
１１ 液晶表示素子 １２ プラスチック基板 １３ 液晶層 １４ シール材 １５ 電極 １６ 配向膜 １７ ＳｉＡｌＯＮ膜（ガスバリア膜） １８ 膜処理を施したプラスチック基板
Claims (1)
- 【請求項１】 一対のプラスチック基板間に液晶層を介
在して形成される液晶表示素子において、 前記プラスチック基板に少なくとも１層から成るＳｉＡ
ｌＯＮ膜を形成したことを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126270A JP2938308B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126270A JP2938308B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 液晶表示素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01396199A Division JP3577232B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06337406A JPH06337406A (ja) | 1994-12-06 |
| JP2938308B2 true JP2938308B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=14931040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5126270A Expired - Lifetime JP2938308B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938308B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6885146B2 (en) | 2002-03-14 | 2005-04-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device comprising substrates, contrast medium and barrier layers between contrast medium and each of substrates |
| JP5427683B2 (ja) * | 2010-04-19 | 2014-02-26 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置 |
| CN106414063B (zh) * | 2014-05-26 | 2018-09-11 | 柯尼卡美能达株式会社 | 阻气性膜及使用其的电子器件 |
| CN110199221B (zh) * | 2017-01-17 | 2022-03-01 | 富士胶片株式会社 | 流体单元、三维结构流体单元及三维结构流体单元的制造方法 |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5126270A patent/JP2938308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06337406A (ja) | 1994-12-06 |
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