JPH05105486A - 平滑ガラス基板およびその製造方法 - Google Patents
平滑ガラス基板およびその製造方法Info
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Abstract
水素原子または炭素原子数1〜8のアルキル基であ
る。)で表わされる繰り返し単位を有するポリシラザン
の1種または2種以上を含む塗布液から形成されたシリ
カ系被膜で、ガラス基板の表面が被覆されている平滑ガ
ラス基板、および該平滑ガラス基板のシリカ系被膜上に
透明導電膜が形成された透明電極基板を有する液晶表示
装置。 【効果】 上記のようなシリカ系被膜は、ボイド、ピン
ホール、クラック等がなく、緻密であり、アルカリパッ
シベーション膜としても優れている。このような被膜が
形成された平滑ガラス基板は、平滑性に優れており、こ
の平滑ガラス基板を用いて形成された透明電極基板を有
する液晶表示装置は、表示画像に色むら濃度むらがほと
んどない。
Description
ディスプレイ、光ディスク、磁気ディスク等に用いられ
ている平滑ガラス基板およびその製造方法に関し、さら
に詳しくは、膜形成時の収縮ストレスに基づくクラック
の発生がなく、しかも塗布液組成物の分解による被膜の
ボイドがなく、緻密なシリカ系被膜が、表面の平滑化膜
として表面上に形成されたガラス基板、およびこの平滑
ガラス基板の製造方法に関する。本発明は、さらに、こ
のような平滑ガラス基板を用いて形成された透明電極基
板を有する液晶表示装置にも関する。
レイ、光ディスク、磁気ディスク等の基板としてガラス
基板等が用いられている。
場合、ガラス表面の微細なうねりや凹凸が、表示素子や
記録素子の形成時に悪影響を及ぼすことがあった。この
ためガラス基板の表面を平滑にする必要があり、平滑化
の方法として、ガラス表面を物理的、化学的に研磨する
方法が知られている。
ス表面を平滑化すると、コストが高くなり、また、生産
効率が悪くなるという問題点がある。このため、ガラス
表面に塗布液を塗布することによって被膜を形成し、ガ
ラス表面を平滑にする方法が望まれているが、満足な平
滑表面を形成し得るような塗布液は得られていない。
る問題点を解決しようとするものであって、ボイド、ピ
ンホール、クラック等のない緻密なシリカ系被膜で表面
が平滑化された平滑ガラス基板を提供することを目的と
し、またこのような平滑ガラス基板の製造方法を提供す
ることを目的としている。
般式(I)
ぞれ独立して水素原子または炭素原子数1〜8のアルキ
ル基である。)で表わされる繰り返し単位を有するポリ
シラザンの1種または2種以上を含む塗布液から形成さ
れたシリカ系被膜で、ガラス基板の表面が被覆されるこ
とを特徴としている。
布液をガラス基板に塗布したのち、得られた塗膜を酸化
雰囲気中での加熱および/または酸化雰囲気中での紫外
線照射により硬化して、シリカ系被膜をガラス基板上に
形成する工程を含んで製造される。
およびその製造方法について、具体的に説明する。
板の表面が、
ぞれ独立して水素原子または炭素原子数1〜8のアルキ
ル基である。)で表わされる繰り返し単位を有するポリ
シラザンの1種または2種以上を含む塗布液から形成さ
れたシリカ系被膜で被覆されている。
に制限はなく用いられ、具体的には、ソーダライムガラ
ス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラ
ス、ホウ珪酸ガラス、結晶化ガラスなどが例示される。
基板の片面が上記のようなシリカ系被膜で被覆されてい
るが、両面が上記のようなシリカ系被膜で被覆されてい
てもよい。
3 がアルキル基である場合、アルキル基としてはメチル
基、エチル基およびプロピル基から選ばれる1種が好ま
しい。特にR1 、R2 およびR3 がいずれも水素原子で
ある場合が好ましく、この場合には、加熱時に分解する
アルキル基がなく、膜収縮が少なく、このため膜形成時
の収縮ストレスに基づくクラックが生じることが少なく
なり、クラックのほとんどない平滑ガラス基板が得られ
る。
単位を有するポリシラザンは、直鎖状であっても、環状
であってもよく、直鎖状のポリシラザンと環状のポリシ
ラザンの両者が含まれていてもよい。
均分子量は、500〜10,000、好ましくは1,0
00〜4,000の範囲にあることが望ましい。重量平
均分子量が500未満では、加熱硬化時に低分子量のポ
リシラザンが揮発し、得られたシリカ系被膜が多孔質に
なりやすく、また、分子量が10,000を越えると、
塗布液の流動性が低下し、被膜の平滑性が悪くなるとい
う傾向がある。
液は、通常、有機溶媒中に上記ポリシラザンを溶解して
形成される。このような有機溶媒としては、ポリシラザ
ンを溶解し、塗布液に流動性を付与するものであれば特
に制限はなく、具体的には、シクロヘキサン、トルエ
ン、キシレン、ヘキシレン等の炭化水素、塩化メチレ
ン、塩化エチレン、トリクロロエタン等のハロゲン化炭
化水素、エチルブチルエーテル、ジブチルエーテル、ジ
オキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げ
られる。これらの有機溶媒は、単独もしくは2種以上を
混合して用いることができる。
の濃度は、3〜35重量%であることが望ましい。本発
明に係る平滑ガラス基板の製造方法では、上記塗布液を
ガラス基板上に塗布し、得られた塗膜を酸化雰囲気中で
加熱するか、または得られた塗膜を酸化雰囲気中で紫外
線照射するか、あるいは得られた塗膜を酸化雰囲気中で
加熱および紫外線照射することにより、塗膜を硬化させ
てシリカ系被膜が形成される。
び紫外線照射するとは、塗膜を加熱しながら紫外線照射
すること、または塗膜を加熱後紫外線照射すること、あ
るいは塗膜を紫外線照射後加熱することなどを意味す
る。
膜を形成する際には、スプレー法、スピンコート法、デ
ィップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、
転写印刷法などの塗布方法を用いることができる。
ば、酸素含有ガス、水蒸気含有ガス、オゾン含有ガスな
どが挙げられる。平滑ガラス基板の製造方法における塗
膜の硬化方法について具体的に説明すると、酸化雰囲気
中での塗膜の加熱は、150℃〜800℃好ましくは3
50℃〜800℃の温度で行われることが望ましい。
し、その後、150℃〜450℃で加熱して、塗膜を硬
化することもできる。さらに塗膜を酸化雰囲気中で紫外
線照射することによって硬化させることもできる。
は、塗膜を酸化雰囲気中での加熱のみによっても被膜を
得ることもできるが、塗膜に紫外線照射を施すことによ
り、被膜の形成時における加熱温度を低くすることがで
き、また加熱時間を短縮できるので好ましい。
または紫外線照射によって硬化させると、ほとんどの−
SiN−骨格は酸化されて−SiO−骨格に変化する。
従来、アルコキシシラン系塗布液を塗布し加熱硬化さ
せてシリカ系被膜を形成した場合、加熱硬化時にアルコ
キシシランのSiOH基同士の縮合反応等により被膜の
収縮が生じるといったことがあった。
ザン溶液からなる塗布液をガラス基板上に塗布し、次い
で酸化雰囲気中での加熱および/または紫外線照射によ
りシリカ系被膜を形成しているため、Si−N結合がS
i−O結合に変化するだけで結合間距離がほとんど変化
せず、このため得られる被膜の収縮が起こらないと考え
られる。
被覆されたガラス基板の製造方法では、従来のアルコキ
シシラン系塗布液からシリカ系保護膜を形成する方法に
比較して、膜形成時の収縮ストレスに基づくクラックの
発生が少なく、しかも塗布液組成物の分解による被膜の
ボイドがなく、緻密なシリカ系被膜を形成することが可
能となる。
なる塗布液を、凹凸のあるガラス基板に、その凹凸を平
坦化する程度に厚く塗布してもクラックの発生等がな
く、その表面がシリカ系被膜により平滑化されたガラス
基板を得ることが可能となる。
されたシリカ系被膜は、その緻密性に優れているため、
ガラス基板からアルカリ成分が溶出するのを防止し、こ
の平滑ガラス基板上に形成される導電膜、電極膜などが
アルカリ成分によって悪影響を受けることが防止され
る。
ッシベーション膜として優れた特性を示す。本発明に係
る平滑ガラス基板は、液晶表示用ガラス基板、プラズマ
ディスプレイ用基板、光ディスク用基板あるいは磁気デ
ィスク用基板等平滑化が要求される場合に優れた効果を
発揮する。
用いて、スパッタリング等常法にしたがいITOなどの
透明導電膜を平滑ガラス基板のシリカ系被膜上に形成す
ると、凹凸のほとんどない平滑な透明電極基板が得られ
る。この平滑性に優れた一対の透明電極基板を有する液
晶表示装置では、電極間距離にむらがなく、このため濃
度むらおよび色むらのない画像が得られる。
特定のポリシラザンを含む塗布液をガラス基板上に塗布
したのち、得られた塗膜を酸化雰囲気中での加熱および
/または紫外線照射により硬化して、被膜を形成してい
るので、得られるシリカ系被膜には、塗布液組成物の分
解によるボイドがほとんど発生せず、また膜形成時の収
縮ストレスが少なくなり、このため膜形成時の収縮スト
レスに起因するクラック等が防止され、表面が平滑で緻
密なシリカ系被膜がガラス基板上に形成できる。このた
め上記のようなガラス基板上に形成されたシリカ系被膜
は、ガラス基板の表面を平滑化する上で効果的であり、
さらにアルカリパッシベーション膜としても優れた特性
を示す。
示装置においては、液晶の配向乱れや色むらがなく安定
な液晶画像が得られる。以下本発明を実施例により説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
レン300mlを入れ、−5℃に冷却した。次いでこの
フラスコ内にジクロロシラン30.0gを加え、攪拌し
ながらさらにNH3 ガスを2時間吹き込んでジクロロシ
ランとNH3 との反応生成物を含む溶液を得た。得られ
た溶液から沈澱をろ過して除去した後、ろ液を減圧して
溶媒を除去することにより、樹脂状のポリシラザンA
(分子量2,700)を得た。
して固形分濃度20重量%であるポリシラザンAを含む
塗布液(A)を調製した。この塗布液(A)をガラス基
板上にディッピング法により塗布し、200℃で乾燥
後、湿潤N2 (酸素濃度1%)中で450℃1時間焼成
して、膜厚2,000オングストロームのシリカ系被膜
を形成し、平滑ガラス基板を作成した。
率および被膜の緻密性、表面硬度、密着性を下記のよう
にして評価した。 (1)表面平滑性 触針式表面粗さ計(東京精密社製サーフコム570A)
により、平滑ガラス基板表面の微細なうねり(凹凸)を
測定した。
光度計で測定した。 (3)アルカリ処理による膜厚変化 平滑ガラス基板を5重量%NaOH水溶液に60℃で2
0分間浸漬したのち、膜厚をエリプソメーターで測定
し、処理前後の膜厚変化を評価した。
水溶液に25℃で1分間浸漬したのち、膜厚をエリプソ
メーターで測定し、処理前後の膜厚変化を評価した。
ガラス基板表面を20回摺動したのち、その表面状態を
目視観察した。
剥離の有無を目視観察した。
(A)を塗布し、120℃で乾燥後、高圧水銀ランプと
オゾナイザーを備えた紫外線照射装置で紫外線を5分間
照射した。
のN2 中で加熱して、膜厚1500オングストロームの
シリカ系被膜を形成し、平滑ガラス基板を作成した。こ
の平滑ガラス基板について実施例1と同様の評価を行っ
た。
ジクロロシラン34.2gを用いた以外は実施例1と同
様にしてポリシラザンB(分子量1,200)を得た。
次いで得られたポリシラザンBを含む塗布液(B)を、
実施例1と同様にして調製した。
シリカ系被膜を形成し、平滑ガラス基板を作成した。こ
の平滑ガラス基板について実施例1と同様の評価を行っ
た。
ロソルブ200gを加えて希釈し、この溶液に0.01
重量%HCl水溶液96gを加えてテトラメトキシシラ
ンの加水分解を行った。室温で1時間反応させて、アル
コキシシラン(分子量2,500)を含む塗布液を調製
した。
ガラス基板に被膜を形成し、実施例1と同様の評価を行
った。結果を表1および図4に示す。
板を製造した。それぞれの平滑ガラス基板のシリカ系被
膜上に、スパッタリング法によりITO透明導電膜を形
成した。次いでこのITO透明導電膜にホトレジストを
施して、シリカ系被膜上に液晶表示装置用に液透明電極
が形成された一対の透明電極基板を得た。
板を用いて液晶表示装置を製造した。なお透明電極間の
距離は均一な粒径を有する絶縁性球状粒子スペーサによ
りほぼ6μm程度に調整し、液晶化合物としては市販の
ネマチック液晶を用いた。この液晶表示装置を駆動し
て、その表示画像を観察したところ、色むら、濃度むら
は見られなかった。
外は実施例4と同様にして液晶表示装置を製造した。
像を観察したところ、表示画像に一部色むら、濃度むら
が見られた。
方法で得られたシリカ系被膜付ガラス基板は、その表面
がきわめて平滑であることがわかる。
厚変化が少ない。すなわち、本発明に係るシリカ系被膜
は緻密な膜であり、この被膜はアルカリパッシベーショ
ン膜としても優れていることがわかる。
測定したチャート。
測定したチャート。
測定したチャート。
したチャート。
Claims (3)
- 【請求項1】下記一般式(1) 【化1】 (ただし、R1 、R2 およびR3 は、それぞれ独立して
水素原子または炭素原子数1〜8のアルキル基であ
る。)で表わされる繰り返し単位を有するポリシラザン
の1種または2種以上を含む塗布液から形成されたシリ
カ系被膜で、ガラス基板の表面が被覆されていることを
特徴とする平滑ガラス基板。 - 【請求項2】下記一般式(1) 【化2】 (ただし、R1 、R2 およびR3 は、それぞれ独立して
水素原子または炭素原子数1〜8のアルキル基であ
る。)で表わされる繰り返し単位を有するポリシラザン
の1種または2種以上を含む塗布液を、ガラス基板に塗
布したのち、得られた塗膜を酸化雰囲気中での加熱およ
び/または紫外線照射により硬化して、ガラス基板の表
面にシリカ系被膜を形成する工程を含むことを特徴とす
る平滑ガラス基板の製造方法。 - 【請求項3】請求項1に記載の平滑ガラス基板に形成さ
れたシリカ系被膜上に、透明導電膜が形成されてなる透
明電極基板を有することを特徴とする液晶表示装置。
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|---|---|---|---|
| JP27294491A JP3262815B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 平滑ガラス基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05105486A true JPH05105486A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3262815B2 JP3262815B2 (ja) | 2002-03-04 |
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ID=17520950
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| JP27294491A Expired - Lifetime JP3262815B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 平滑ガラス基板およびその製造方法 |
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