JP2007171596A - Substrate for display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、屈曲性を有する表示装置用サブストレートに関し、さらに詳しくは、半導体薄膜素子および配線用薄膜を特定ポリイミドフィルムに直接形成した表示装置用サブストレートと表示素子を含む表示装置における表示装置用サブストレートであり、耐熱性のある特定物性のポリイミドフィルムを支持体として形成された半導体薄膜素子および配線用薄膜などを含む保持回路を含む表示装置用サブストレートに関する。
本発明は、表示装置用の部材となるに表示装置用サブストレート関する。
表示装置としてはさらに具体的には、薄型テレビジョン、壁掛けテレビジョン、ハンドヘルドテレビジョン、据置型パーソナルコンピュータの表示部、モバイル型パーソナルコンピュータ、携帯型表示装置、音響機器の表示部、携帯型音楽再生機の表示部、車載用アミューズメント機器の表示部、携帯型通信機器の表示、たとえば携帯電話、自動車などの移動車両、船舶、航空機などのコクピットにおける表示装置、カーナビゲーションシステムの表示部、公共交通機関での案内表示、広告、広報媒体、腕時計、ヘッドマウントディスプレイ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどや、電子辞書、PDA、電子手帳、GPS、携帯型ゲーム機、携帯型カラオケ機、玩具の表示部、デジタルおよび銀塩カメラ表示部および状態表示・コントロール部の表示部、コンピューターディスプレーや、テレビモニターの状態表示・コントロール部の表示部、腕時計、腕時計以外の時計で電子表示装置を用いているもの。また、各種家電機器などのリモコンの表示部、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、電気がま、ジャーポット、食器洗い乾燥機、電気冷蔵庫、クッキングヒーター、換気扇、電気温水器、自然冷媒ヒートポンプ式給湯機、家庭用電気井戸ポンプ、空気清浄機、電気洗濯機、洗濯機(全自動式・二槽式)、洗濯乾燥機、電気掃除機、温水洗浄便座、電気かみそり、家庭用生ゴミ処理機、クーラー、などの家電製品の表示部、電気照明器具の表示部、ビデオレコーダー、DVDレコーダー、HDレコーダー、ステレオ、ホームシアターシステム、ラジオなどのAV機器の表示部、複写機、プリンター、FAX、電話などの事務機器の表示部、プリンター、CDドライブ、FDドライブ、MOドライブ、DVDドライブ、ハードディスク、メモリーカードリーダー・ライター、モデム、ルーター、ハブ等のコンピューター周辺機器およびコンピューター本体の表示部、ドアホン、火災報知システム、ガス検知、セキュリティーシステムなどの住宅、建物設備の表示部、ヘルスメーター、血圧測定器、電気マッサージ器具、などの健康増進機器の表示部、土木建設機械、鉱山機械、化学機械および貯蔵槽、パルプ・製紙機械、プラスチック加工機械、ポンプ、圧縮機および送風機、油圧機械および空気圧機器、動力伝導装置、農業用機械器具および木材加工機械、金属工作機械、金属加工機械および鋳造装置、食料品加工機械、包装機械および荷造機械、ミシンおよび繊維機械、冷凍機および冷凍機応用製品、自動販売機、自動改札機・自動入場機、回転電気機械、静止電気機械器具、開閉制御装置、半導体関連、家電関係、自動車など種々産業での生産設備、工作機械の表示部、電子交換機、デジタル伝送装置、通信設備内の表示部、現金自動預払機(支払機を含む)などの端末装置、電気計測器および電子応用装置、計測機器等の表示部などが挙げられる。
The present invention relates to a substrate for a display device having flexibility, and more specifically, for a display device in a display device including a substrate for a display device in which a semiconductor thin film element and a thin film for wiring are directly formed on a specific polyimide film, and the display element. The present invention relates to a substrate for a display device including a holding circuit including a semiconductor thin film element, a thin film for wiring, and the like, which is a substrate and is formed using a polyimide film having specific heat-resistant physical properties as a support.
The present invention relates to a substrate for a display device as a member for the display device.
More specifically, as a display device, a flat-screen television, a wall-mounted television, a handheld television, a stationary personal computer display unit, a mobile personal computer, a portable display device, an acoustic device display unit, portable music playback Display unit of machine, display unit of in-vehicle amusement device, display of portable communication device, display device in cockpit such as mobile phone, mobile vehicle such as automobile, ship, aircraft, display unit of car navigation system, public transportation Guidance display, advertisement, publicity media, wristwatch, head mounted display, video camera, digital still camera, etc., electronic dictionary, PDA, electronic notebook, GPS, portable game machine, portable karaoke machine, toy display unit, Digital and silver halide camera display and status display / control The display unit of the Lumpur part, computer displays and a display unit of the state display and control unit of the TV monitor, watch, those that are using the electronic display device with a watch other than a wristwatch. In addition, remote control displays for various home appliances, refrigerators, washing machines, microwave ovens, electric kettles, jar pots, dishwashers, electric refrigerators, cooking heaters, ventilation fans, electric water heaters, natural refrigerant heat pump water heaters, homes Electric well pumps, air purifiers, electric washing machines, washing machines (fully automatic, two-tank type), washing and drying machines, vacuum cleaners, warm water toilet seats, electric razors, household garbage processing machines, coolers, etc. Display units for home appliances, display units for electrical lighting equipment, video recorders, DVD recorders, HD recorders, stereos, home theater systems, display units for AV equipment such as radios, copiers, printers, faxes, telephones and other office equipment Display unit, printer, CD drive, FD drive, MO drive, DVD drive, hard disk, memory card Computer peripherals such as reader / writers, modems, routers, hubs, etc., display units of computer bodies, door phones, fire alarm systems, gas detection, security system and other housings, building equipment display units, health meters, blood pressure measuring instruments, electricity Display units for health promotion equipment such as massage appliances, civil engineering machinery, mining machinery, chemical machinery and storage tanks, pulp and paper machinery, plastic processing machinery, pumps, compressors and blowers, hydraulic machinery and pneumatic equipment, power transmission devices , Agricultural machinery and equipment, wood processing machinery, metal machine tools, metal processing machinery and casting equipment, food processing machinery, packaging machinery and packing machinery, sewing machines and textile machinery, refrigerators and refrigerator application products, vending machines, automatic Ticket gate / automatic entrance machine, rotating electrical machine, stationary electrical machine, opening / closing controller , Semiconductor equipment, home appliances, production equipment in various industries such as automobiles, display parts of machine tools, electronic exchanges, digital transmission devices, display parts in communication equipment, automatic teller machines (including payment machines), etc. And display units of electrical measuring instruments and electronic application devices, measuring instruments, and the like.
薄型の表示装置としては液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ、電気泳動型表示装置、フィールドエミッション型表示装置、エレクトロクロミック表示装置、回転球型表示装置、回転円筒型表示装置、電子噴流体など乾式粉体の移動を利用した表示装置などが知られている。
かかる表示装置は表示原理そのものを具現化した表示パネルと、駆動信号を生成し伝達するための駆動回路などを含む回路パネルをその構成部材として含んでいる。
かかる駆動信号の生成と伝達は、ドライバICと呼ばれる集積回路によってなされ、一般にテープサブストレートと呼ばれる極薄型の回路基板を介して表示パネルと接続されている。
近年の表示パネルの高精細化に伴い、ドライバICから導かれる駆動信号線の本数は極めて多数にのぼり、配線のピッチは非常に小さくなっている。そのため、温度変化、湿度変化による配線ピッチの伸縮やテープサブストレートの反り、ねじれ、変形による配線の接続不良が、製品収率に及ぼす影響が高くなってきている。
Thin display devices include liquid crystal display devices, electroluminescence display devices, plasma displays, electrophoretic display devices, field emission display devices, electrochromic display devices, rotating sphere display devices, rotating cylindrical display devices, and electronic jet fluids. A display device using movement of dry powder is known.
Such a display device includes, as its constituent members, a display panel that embodies the display principle itself, and a circuit panel that includes a drive circuit for generating and transmitting a drive signal.
Generation and transmission of such drive signals are performed by an integrated circuit called a driver IC, and are connected to the display panel via an extremely thin circuit board called a tape substrate.
With the recent increase in definition of display panels, the number of drive signal lines led from driver ICs has increased to a very large number, and the pitch of wiring has become very small. For this reason, expansion and contraction of the wiring pitch due to changes in temperature and humidity, warping of the tape substrate, twisting and deformation of the wiring due to deformation have an increasing effect on the product yield.
これら従来の表示装置としては、例えば印刷物のように目になじみ易く、また、外光による目の疲労のない受光型の表示装置として、球状、楕円体又は柱片状の表示素子と、表示素子の単数、又は複数個を透明な中空筒体に封入した表示装置(特許文献1参照)や、電界の印加により光学的反射特性が変化する複数のマイクロカプセルを所望の位置に確実に設置することにより、高精細且つ高品位な複数色およびカラー表示が可能な表示装置(特許文献2参照)や、画素電極とエレクトロクロミック層が形成されたアレイ側基板と、対向電極とエレクトロクロミック層が形成されたカラーフィルタ側基板と、アレイ側基板とカラーフィルタ側基板との間に注入された電解層からなるエレクトロクロミック表示装置において、画素電極およびエレクトロクロミック層の周辺に隔壁を設けることで、隣接する画素との間で、画素電極同士の短絡や、エレクトロクロミック層同士の短絡が生じないようにした高精細エレクトロクロミック表示装置(特許文献3参照)などが提案されており、その他液晶表示素子(TN液晶、STN液晶、強誘電液晶、ゲストホスト型液晶、コレステリック液晶等々)、EL表示素子、電気泳動型表示素子、エレクトロクロミック型表示素子、酸化還元型表示素子、回転球型又は回転円筒型表示素子、電子粉流体型表示素子(特許文献4参照)なども知られている。
これら前記のような種々の表示素子が多く知られており、これらの表示素子と一体となって作用する駆動部を担う半導体などの表示装置として具備すべきその他素子を備えた表示装置も多く提案されている。
例えば、画素TFTと駆動回路TFTとが同一基板上に一体形成された、アクティブマトリックス型半導体表示装置において、画素領域と駆動回路領域との間に配置されたギャップ保持材(このギャップ保持材としてポリイミド樹脂が例示)によってセルギャップの制御を行い、半導体表示装置全体にわたって均一なセル厚を得ることができ、従来の粒形のスペーサを用いないので、アクティブマトリックス基板と対向基板とを貼り合わせる時に、駆動回路TFTには応力が生じることがない駆動回路TFTにダメージを与えることを防ぐことができるアクティブマトリックス型半導体表示装置(特許文献5参照)や、一対の基板間に液晶を封入し、一方の基板上に層間絶縁膜(ポリイミド樹脂などが例示)を介して縦横に交差状態でマトリクス状に配列したゲート配線およびソース配線とを形成し、前記ゲート配線およびソース配線に電気的に接続させて薄膜トランジスタを形成するとともに、前記ゲート配線と前記ソース配線とによって区画した領域に前記薄膜トランジスタに電気的に接続させて画素電極を形成してなり、前記薄膜トランジスタをなすゲート電極と半導体能動層との間に介設したゲート絶縁膜の誘電率が前記層間絶縁膜の誘電率よりも大きい液晶表示装置(特許文献6参照)や、ベースフィルムの厚さ段差によるリード断線を防止することにより、信頼性を向上させた、半導体集積回路素子搭載用デバイスホールを有する有機絶縁テープと、該有機絶縁テープに貼付けされ、半導体集積回路素子ボンディング用のインナーリードと、出力側,入力側アウターリードの配線パターンが形成されている金属箔層と、前記インナーリードに、前記有機絶縁テープの幅方向に対して長手方向が平行になるように配置して接続した、縦横比が約4以上である半導体集積回路素子を有する液晶ドライバ用テープキャリアパッケージ(特許文献7参照)や、これら表示装置の種々素子の絶縁基材に種々のポリイミド樹脂やフィルム(特許文献4参照)が多く提案されている。
For example, in an active matrix semiconductor display device in which a pixel TFT and a drive circuit TFT are integrally formed on the same substrate, a gap holding material (polyimide is used as the gap holding material) disposed between the pixel region and the drive circuit region. Resin is an example), the cell gap can be controlled, and a uniform cell thickness can be obtained over the entire semiconductor display device, and since a conventional grain spacer is not used, when the active matrix substrate and the counter substrate are bonded together, An active matrix semiconductor display device (see Patent Document 5) that can prevent damage to the drive circuit TFT in which no stress is generated in the drive circuit TFT, or a liquid crystal sealed between a pair of substrates, The matrix is crossed vertically and horizontally through an interlayer insulating film (polyimide resin, etc.) on the substrate. A gate wiring and a source wiring arranged in a square shape are formed, and a thin film transistor is formed by being electrically connected to the gate wiring and the source wiring, and the thin film transistor is formed in a region partitioned by the gate wiring and the source wiring. A liquid crystal display in which a pixel electrode is formed by electrical connection, and a dielectric constant of a gate insulating film interposed between a gate electrode forming the thin film transistor and a semiconductor active layer is larger than a dielectric constant of the interlayer insulating film An organic insulating tape having a device hole for mounting a semiconductor integrated circuit element, in which reliability is improved by preventing lead disconnection due to a thickness difference of an apparatus (see Patent Document 6) and a base film, and the organic insulating tape The inner leads for bonding semiconductor integrated circuit elements and the output and input side outer leads The aspect ratio is about 4 or more, which is arranged and connected to the metal foil layer on which the wiring pattern of the wiring is formed and the inner lead so that the longitudinal direction is parallel to the width direction of the organic insulating tape. Many types of polyimide resins and films (see Patent Document 4) have been proposed for tape carrier packages for liquid crystal drivers having certain semiconductor integrated circuit elements (see Patent Document 7) and insulating substrates for various elements of these display devices. .
本発明では、表示装置用サブストレートの製造プロセス中に絶縁機材(基板)に加わる加熱冷却の繰り返しに耐え、さらに回路などの形成工程において熱ストレスが加わった場合にも十分な信頼性を保持する表示装置用サブストレート、軽量薄型の表示装置用サブストレートとそれを構成要素として含んだ表示装置の提供を目的とする。 The present invention can withstand repeated heating and cooling applied to the insulating equipment (substrate) during the manufacturing process of the substrate for a display device, and can maintain sufficient reliability even when thermal stress is applied in a circuit forming process. It is an object of the present invention to provide a substrate for a display device, a lightweight and thin substrate for a display device, and a display device including the same as a component.
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の物性を有する耐熱性高分子フィルムであるポリイミドフィルムを表示装置用サブストレートの絶縁基材に用いることによりその目的を達することを見出した。
すなわち本発明は、以下の構成からなる。
1.芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドを主成分とする300℃でのカール度10%以下のポリイミドフィルムを絶縁基材とし、該ポリイミドフィルム絶縁基材の表面に、半導体薄膜素子および配線用薄膜を直接形成したことを特徴とする表示装置用サブストレート。
2.表示素子が、液晶表示素子、EL表示素子、電気泳動型表示素子、エレクトロクロミック型表示素子、酸化還元型表示素子、回転球型又は回転円筒型表示素子、および乾式粉体の移動による表示形式の表示素子いずれかから選ばれた1種以上の表示素子である前記1に記載の表示装置用サブストレート。
3.液晶表示素子が、TN液晶、STN液晶、強誘電液晶、ゲストホスト型液晶、およびコレステリック液晶いずれかから選ばれた1種以上の液晶表示素子である前記2に記載の表示装置用サブストレート。
4.絶縁基材がベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドベンゾオキサゾールを主成分とする線膨張係数が−5〜16ppm/℃のポリイミドフィルムである前記1〜3いずれかに記載の表示装置用サブストレート。
5.絶縁基材がベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドベンゾオキサゾールを主成分とする面配向係数が0.75以上であり、引張弾性率が5GPa以上であり、引張破断強度が300MPa以上のポリイミドフィルムである前記1〜4いずれかに記載の表示装置用サブストレート。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the object is achieved by using a polyimide film, which is a heat-resistant polymer film having specific physical properties, as an insulating substrate of a substrate for a display device.
That is, this invention consists of the following structures.
1. A polyimide film having a curl degree of 10% or less at 300 ° C., which is mainly composed of polyimide obtained by reacting aromatic diamines and aromatic tetracarboxylic acids, is used as an insulating base, and the surface of the polyimide film insulating base And a substrate for a display device, wherein a semiconductor thin film element and a wiring thin film are directly formed.
2. The display element is a liquid crystal display element, an EL display element, an electrophoretic display element, an electrochromic display element, a redox type display element, a rotating sphere type or rotating cylindrical type display element, and a display type by moving a dry powder. 2. The substrate for a display device according to 1 above, wherein the substrate is one or more display elements selected from any one of the display elements.
3. 3. The substrate for a display device according to 2 above, wherein the liquid crystal display element is one or more liquid crystal display elements selected from TN liquid crystal, STN liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, guest-host liquid crystal, and cholesteric liquid crystal.
4). The insulating base material is a polyimide film having a linear expansion coefficient of −5 to 16 ppm / ° C. mainly composed of polyimide benzoxazole obtained by reacting an aromatic diamine having a benzoxazole structure with an aromatic tetracarboxylic acid. 4. The substrate for a display device according to any one of 1 to 3.
5. A plane orientation coefficient mainly composed of polyimide benzoxazole obtained by reacting an aromatic diamine having an benzoxazole structure with an aromatic tetracarboxylic acid as an insulating substrate is 0.75 or more, and a tensile modulus is The substrate for a display device according to any one of the above 1 to 4, which is a polyimide film having a tensile strength at break of 300 MPa or more and having 5 GPa or more.
本発明において用いられる特定物性の耐熱高分子フィルムであるポリイミドフィルムは、加熱・冷却による熱履歴において平面性の維持に優れ、かつ線膨張係数が低く、半導体材料に近いために、半導体に加わる熱ストレスを低減することが出来る。また、高い引張弾性率と高い引張破断強度を実現可能であるために半導体形成時の機械的なストレスに対する影響も小さい。すなわち引張弾性率の低い材料である場合、半導体膜形成時に基板フィルムを固定するために加えられるストレスにより基板が変形した状態に保たれるため、ストレスを開放した際に逆に基材上に形成された半導体層や発光層に応力が加わってしまい良好な特性を発揮することが出来ない。また本発明のポリイミドフィルムは、特に薄膜半導体層を形成する際に必要となる高温に十分耐えうる耐熱性を有するため、良質な半導体薄膜素子および配線用薄膜などを有する表示装置用サブストレートを作製することが出来る。 The polyimide film, which is a heat-resistant polymer film having specific physical properties used in the present invention, is excellent in maintaining flatness in the heat history by heating and cooling, has a low coefficient of linear expansion, and is close to a semiconductor material. Stress can be reduced. In addition, since a high tensile elastic modulus and a high tensile breaking strength can be realized, the influence on mechanical stress during semiconductor formation is small. In other words, when the material has a low tensile elastic modulus, the substrate is kept deformed by the stress applied to fix the substrate film during the formation of the semiconductor film. Stress is applied to the formed semiconductor layer and light emitting layer, and good characteristics cannot be exhibited. In addition, since the polyimide film of the present invention has heat resistance that can sufficiently withstand the high temperatures required particularly when forming a thin film semiconductor layer, a substrate for a display device having a high-quality semiconductor thin film element and a thin film for wiring is manufactured. I can do it.
本発明の表示装置用サブストレート内において、駆動回路はスイッチング用薄膜トランジスタであり、表示パネル(素子)をアクティブ駆動させるためのソース電極、ゲート電極などからなるTFT或いはMIM(メタルインシュレーターメタル構造のダイオード)が、絶縁基材上のアモルファスシリコン層や低温ポリシリコン層に形成され、その上を平坦化膜で覆われているものである。ここでは、シリコンで説明するが、必ずしも、シリコンには限定されず、有機トランジスタの使用などでも良い。 In the substrate for a display device of the present invention, a driving circuit is a switching thin film transistor, and a TFT or MIM (metal insulator metal structure diode) including a source electrode and a gate electrode for actively driving a display panel (element). However, it is formed in an amorphous silicon layer or a low-temperature polysilicon layer on an insulating substrate, and is covered with a planarizing film. Here, although silicon is used for explanation, it is not necessarily limited to silicon, and organic transistors may be used.
本発明における液晶表示素子(TN液晶、STN液晶、強誘電液晶、ゲストホスト型液晶、コレステリック液晶等々)電気泳動型、エレクトロクロミック型、回転球型、ないし回転円筒型、乾式粉体の移動による表示形式とは、それぞれ、液晶配向、電気泳動現象、エレクトロクロミック現象、球状、円筒状の部材の回転、粉体の移動により画像を形成する方式を言う。以下、この発明の表示パネルおよびその製造方法について、より具体化した実施の形態を用いて説明するが、この発明はこの実施の形態により限定されるものではない。
本発明における絶縁基材としてのフィルムは、300℃でのカール度10%以下のポリイミドフィルムであれば、特に限定されるものではなく、ポリイミドフィルムを得るための芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸類との反応は、溶媒中で芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸(無水物)類とを(開環)重付加反応に供してポリイミド前駆体であるポリアミド酸の溶液を得て、次いで、このポリアミド酸の溶液から前駆体フィルム(グリーンフィルム)を成形した後に乾燥・熱処理・脱水縮合(イミド化)することにより製造される。
Liquid crystal display element (TN liquid crystal, STN liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, guest host type liquid crystal, cholesteric liquid crystal, etc.) according to the present invention, display by movement of electrophoretic type, electrochromic type, rotating spherical type, rotating cylindrical type, dry powder The format refers to a method of forming an image by liquid crystal alignment, electrophoresis phenomenon, electrochromic phenomenon, spherical and cylindrical member rotation, and powder movement. Hereinafter, the display panel and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described using more specific embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments.
The film as the insulating substrate in the present invention is not particularly limited as long as it is a polyimide film having a curl degree of 10% or less at 300 ° C., and an aromatic diamine for obtaining a polyimide film and an aromatic tetra The reaction with the carboxylic acid is obtained by subjecting an aromatic diamine and an aromatic tetracarboxylic acid (anhydride) to a (ring-opening) polyaddition reaction in a solvent to obtain a polyamic acid solution as a polyimide precursor, Next, a precursor film (green film) is formed from this polyamic acid solution, followed by drying, heat treatment, and dehydration condensation (imidization).
以下ポリイミドフィルムについて詳述する。
本発明におけるポリイミドフィルムは、特に限定されるものではないが、下記の芳香族
ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸(無水物)類との組み合わせが好ましい例として挙
げられる。
A.ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との組み合わせ。
B.ジアミノジフェニルエーテル骨格を有する芳香族ジアミン類とピロメリット酸骨格を有する芳香族テトラカルボン酸類との組み合わせ。
C.フェニレンジアミン骨格を有する芳香族ジアミン類とビフェニルテトラカルボン酸骨格を有する芳香族テトラカルボン酸類との組み合わせ。
D.上記のABCの一種以上の組み合わせ。
本発明で特に好ましく使用できるベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸無水物類とを反応させて得られるポリイミドベンゾオキサゾールを主成分とするポリイミドベンゾオキサゾールフィルムに使用される、ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類として、下記の化合物が例示できる。
Hereinafter, the polyimide film will be described in detail.
Although the polyimide film in this invention is not specifically limited, The combination of the following aromatic diamine and aromatic tetracarboxylic acid (anhydride) is mentioned as a preferable example.
A. A combination of an aromatic diamine having a benzoxazole structure and an aromatic tetracarboxylic acid.
B. A combination of an aromatic diamine having a diaminodiphenyl ether skeleton and an aromatic tetracarboxylic acid having a pyromellitic acid skeleton.
C. A combination of an aromatic diamine having a phenylenediamine skeleton and an aromatic tetracarboxylic acid having a biphenyltetracarboxylic acid skeleton.
D. A combination of one or more of the above ABCs.
Used in a polyimide benzoxazole film mainly composed of polyimide benzoxazole obtained by reacting an aromatic diamine having a benzoxazole structure that can be particularly preferably used in the present invention and an aromatic tetracarboxylic acid anhydride, Examples of aromatic diamines having a benzoxazole structure include the following compounds.
これらの中でも、合成のし易さの観点から、アミノ(アミノフェニル)ベンゾオキサゾールの各異性体が好ましい。ここで、「各異性体」とは、アミノ(アミノフェニル)ベンゾオキサゾールが有する2つアミノ基が配位位置に応じて定められる各異性体である(例;上記「化1」〜「化4」に記載の各化合物)。これらのジアミンは、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
本発明においては、前記ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミンを70モル%以上使用することが好ましい。
Among these, amino (aminophenyl) benzoxazole isomers are preferable from the viewpoint of ease of synthesis. Here, “each isomer” refers to each isomer in which two amino groups of amino (aminophenyl) benzoxazole are determined according to the coordination position (eg, the above “
In the present invention, it is preferable to use 70 mol% or more of the aromatic diamine having the benzoxazole structure.
本発明は、前記事項に限定されず下記の芳香族ジアミンを使用してもよいが、好ましくは全芳香族ジアミンの30モル%未満であれば下記に例示されるベンゾオキサゾール構造を有しないジアミン類を一種又は二種以上、併用してのポリイミドフィルムである。
そのようなジアミン類としては、例えば、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、
The present invention is not limited to the above items, and the following aromatic diamines may be used. Preferably, the diamines do not have the benzoxazole structure exemplified below as long as the total aromatic diamine is less than 30 mol%. Is a polyimide film using one or two or more in combination.
Examples of such diamines include 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, and bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl]. Sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, m-aminobenzylamine, p-aminobenzylamine,
3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、
3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfoxide, 3,4'-
1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノシ)フェニル]ブタン、2,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、 1,1-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] butane, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] butane, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) Phenyl] butane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] butane, 2,3-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] butane, 2- [4- (4-aminophenoxy) Phenyl] -2- [4- (4-aminophenoxy) -3-methylphenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) -3-methylphenyl] propane, 2- [4- ( 4-aminophenoxy) phenyl] -2- [4- (4-aminophenoxy) -3,5-dimethylphenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) -3,5-dimethylphen Le] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane,
1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、4,4’−ビス[(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) ) Biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfoxide, bis [4- ( 4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) ) Benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (3 Aminophenoxy) benzoyl] benzene, 4,4′-bis [(3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,1-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide,
2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4’−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、ビス[4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル]スルホン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−トリフルオロメチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−フルオロフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−メチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−シアノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] methane, 1,1 -Bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ethane, 1,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ethane, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfoxide, 4,4 '-Bis [3- (4-aminophenoxy) benzoyl] diphenyl ether, 4,4'-bis [3- (3-aminophenoxy) benzoyl] diphenyl ether, 4,4'-bis [4- (4-amino-α) , Α-dimethylbenzyl) phenoxy] benzophenone, 4,4′-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) phenoxy] diphenylsulfone, bis 4- {4- (4-aminophenoxy) phenoxy} phenyl] sulfone, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) phenoxy-α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) phenoxy-α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-amino-6-trifluoromethylphenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3 -Bis [4- (4-amino-6-fluorophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-amino-6-methylphenoxy) -α, α-dimethylbenzyl Benzene, 1,3-bis [4- (4-amino-6-cyanophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene,
3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−ビフェノキシベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、2,6−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾニトリルおよび上記芳香族ジアミンにおける芳香環上の水素原子の一部もしくは全てがハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基又はアルコキシル基、シアノ基、又はアルキル基又はアルコキシル基の水素原子の一部もしくは全部がハロゲン原子で置換された炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基又はアルコキシル基で置換された芳香族ジアミン等が挙げられる。 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 4,4′-diamino-5,5′-diphenoxybenzophenone, 3,4′-diamino-4,5′-diphenoxybenzophenone, 3, 3'-diamino-4-phenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5-phenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4-phenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-5'-phenoxybenzophenone, 3,3 '-Diamino-4,4'-dibiphenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5,5'-dibiphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4,5'-dibiphenoxybenzophenone, 3,3'- Diamino-4-biphenoxybenzophenone, 4,4′-diamino-5-biphenoxybenzophenone, 3,4 -Diamino-4-biphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-5'-biphenoxybenzophenone, 1,3-bis (3-amino-4-phenoxybenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-amino- 4-phenoxybenzoyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-5-phenoxybenzoyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-5-phenoxybenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-amino) -4-biphenoxybenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-4-biphenoxybenzoyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-5-biphenoxybenzoyl) benzene, 1,4-bis (4-Amino-5-biphenoxybenzoyl) benzene, 2,6-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) pheno Si] benzonitrile and some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring in the aromatic diamine are halogen atoms, alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms or alkoxyl groups, cyano groups, or alkyl groups or alkoxyl group hydrogen atoms. Examples thereof include aromatic diamines substituted with a halogenated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, partially or entirely substituted with halogen atoms, or alkoxyl groups.
本発明で用いられる芳香族テトラカルボン酸類は例えば芳香族テトラカルボン酸無水物類である。芳香族テトラカルボン酸無水物類としては、具体的には、以下のものが挙げられる。 The aromatic tetracarboxylic acids used in the present invention are, for example, aromatic tetracarboxylic anhydrides. Specific examples of the aromatic tetracarboxylic acid anhydrides include the following.
これらのテトラカルボン酸二無水物は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
本発明においては、全テトラカルボン酸二無水物の30モル%未満であれば下記に例示される非芳香族のテトラカルボン酸二無水物類を一種又は二種以上、併用しても構わない。そのようなテトラカルボン酸無水物としては、例えば、ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ペンタン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサ−1−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−メチル−3−エチルシクロヘキサン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−メチル−3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−エチルシクロヘキサン−1−(1,2),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、
These tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, one or two or more non-aromatic tetracarboxylic dianhydrides exemplified below may be used in combination as long as they are less than 30 mol% of the total tetracarboxylic dianhydrides. Examples of such tetracarboxylic acid anhydrides include butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, pentane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, and cyclobutanetetracarboxylic acid. Acid dianhydride, cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, cyclohex-1-ene-2,3 5,6-tetracarboxylic dianhydride, 3-ethylcyclohex-1-ene-3- (1,2), 5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1-methyl-3-ethylcyclohexane-3 -(1,2), 5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1-methyl-3-ethylcyclohex-1-ene-3- (1,2), 5,6-tetracarboxylic dianhydride 1-ethylcyclohexane -(1,2), 3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1-propylcyclohexane-1- (2,3), 3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1,3-dipropylcyclohexane- 1- (2,3), 3- (2,3) -tetracarboxylic dianhydride, dicyclohexyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride,
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 Bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1-propylcyclohexane-1- (2,3), 3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1 , 3-Dipropylcyclohexane-1- (2,3), 3- (2,3) -tetracarboxylic dianhydride, dicyclohexyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] Heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] octane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] Oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride and the like. These tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
前記芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸(無水物)類とを重縮合(重合)してポリアミド酸を得るときに用いる溶媒は、原料となるモノマーおよび生成するポリアミド酸のいずれをも溶解するものであれば特に限定されないが、極性有機溶媒が好ましく、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−アセチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリックアミド、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、スルホラン、ハロゲン化フェノール類等があげられる。 これらの溶媒は、単独あるいは混合して使用することができる。溶媒の使用量は、原料となるモノマーを溶解するのに十分な量であればよく、具体的な使用量としては、モノマーを溶解した溶液に占めるモノマーの質量が、通常5〜40質量%、好ましくは10〜30質量%となるような量が挙げられる。 The solvent used when polyamic acid is obtained by polycondensation (polymerization) of the aromatic diamine and aromatic tetracarboxylic acid (anhydride) dissolves both the raw material monomer and the resulting polyamic acid. Although it will not specifically limit if it carries out, A polar organic solvent is preferable, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N-acetyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, Examples thereof include N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoric amide, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol dimethyl ether, sulfolane, and halogenated phenols. These solvents can be used alone or in combination. The amount of the solvent used may be an amount sufficient to dissolve the monomer as a raw material. As a specific amount used, the mass of the monomer in the solution in which the monomer is dissolved is usually 5 to 40% by mass, The amount is preferably 10 to 30% by mass.
ポリアミド酸を得るための重合反応(以下、単に「重合反応」ともいう)の条件は従来公知の条件を適用すればよく、具体例として、有機溶媒中、0〜80℃の温度範囲で、10分〜30時間連続して撹拌および/又は混合することが挙げられる。必要により重合反応を分割したり、温度を上下させてもかまわない。この場合に、両モノマーの添加順序には特に制限はないが、芳香族ジアミン類の溶液中に芳香族テトラカルボン酸無水物類を添加するのが好ましい。重合反応によって得られるポリアミド酸溶液に占めるポリアミド酸の質量は、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量%であり、前記溶液の粘度はブルックフィールド粘度計による測定(25℃)で、送液の安定性の点から、好ましくは10〜2000Pa・sであり、より好ましくは100〜1000Pa・sである。
本発明におけるポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C)は、特に限定するものではないが3.0dl/g以上が好ましく、4.0dl/g以上がさらに好ましく、これらの還元粘度とすることで、得られるポリイミドベンゾオキサゾールの線膨張係数が−5〜16(ppm/℃)となす制御がし易くなる。
Conventionally known conditions may be applied for the polymerization reaction for obtaining the polyamic acid (hereinafter also simply referred to as “polymerization reaction”). As a specific example, in a temperature range of 0 to 80 ° C., 10 Stirring and / or mixing continuously for 30 minutes. If necessary, the polymerization reaction may be divided or the temperature may be increased or decreased. In this case, the order of adding both monomers is not particularly limited, but it is preferable to add aromatic tetracarboxylic acid anhydrides to the solution of aromatic diamines. The mass of the polyamic acid in the polyamic acid solution obtained by the polymerization reaction is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, and the viscosity of the solution is measured with a Brookfield viscometer (25 ° C.). From the viewpoint of the stability of liquid feeding, it is preferably 10 to 2000 Pa · s, and more preferably 100 to 1000 Pa · s.
The reduced viscosity (ηsp / C) of the polyamic acid in the present invention is not particularly limited, but is preferably 3.0 dl / g or more, more preferably 4.0 dl / g or more. By setting these reduced viscosities, It becomes easy to control the linear expansion coefficient of the obtained polyimide benzoxazole to be -5 to 16 (ppm / ° C).
重合反応中に真空脱泡することは、良質なポリアミド酸の有機溶媒溶液を製造するのに有効である。また、重合反応の前に芳香族ジアミン類に少量の末端封止剤を添加して重合を制御することを行ってもよい。末端封止剤としては、無水マレイン酸等といった炭素−炭素二重結合を有する化合物が挙げられる。無水マレイン酸を使用する場合の使用量は、芳香族ジアミン類1モル当たり好ましくは0.001〜1.0モルである。 Vacuum defoaming during the polymerization reaction is effective for producing a high-quality polyamic acid organic solvent solution. Moreover, you may perform superposition | polymerization by adding a small amount of terminal blockers to aromatic diamines before a polymerization reaction. Examples of the end capping agent include compounds having a carbon-carbon double bond such as maleic anhydride. The amount of maleic anhydride used is preferably 0.001 to 1.0 mol per mol of aromatic diamine.
高温処理によるイミド化方法としては、従来公知のイミド化反応を適宜用いることが可能である。例えば、閉環触媒や脱水剤を含まないポリアミド酸溶液を用いて、加熱処理に供することでイミド化反応を進行させる方法(所謂、熱閉環法)やポリアミド酸溶液に閉環触媒および脱水剤を含有させておいて、上記閉環触媒および脱水剤の作用によってイミド化反応を行わせる、化学閉環法を挙げることができる。 As an imidization method by high-temperature treatment, a conventionally known imidation reaction can be appropriately used. For example, using a polyamic acid solution that does not contain a ring-closing catalyst or a dehydrating agent, the imidization reaction proceeds by subjecting it to a heat treatment (so-called thermal ring-closing method), or a polycyclic acid solution containing a ring-closing catalyst and a dehydrating agent In particular, a chemical ring closing method in which an imidization reaction is performed by the action of the above ring closing catalyst and a dehydrating agent can be given.
熱閉環法の加熱最高温度は、100〜500℃が例示され、好ましくは200〜480℃である。加熱最高温度がこの範囲より低いと充分に閉環されづらくなり、またこの範囲より高いと劣化が進行し、複合体が脆くなりやすくなる。より好ましい態様としては、150〜250℃で3〜20分間処理した後に350〜500℃で3〜20分間処理する2段階熱処理が挙げられる。 100-500 degreeC is illustrated as a heating maximum temperature of a thermal ring closure method, Preferably it is 200-480 degreeC. When the maximum heating temperature is lower than this range, it is difficult to close the ring sufficiently, and when it is higher than this range, the deterioration proceeds and the composite tends to become brittle. A more preferable embodiment includes a two-stage heat treatment in which treatment is performed at 150 to 250 ° C. for 3 to 20 minutes and then treatment at 350 to 500 ° C. for 3 to 20 minutes.
化学閉環法では、ポリアミド酸溶液のイミド化反応を一部進行させて自己支持性を有する前駆体複合体を形成した後に、加熱によってイミド化を完全に行わせることができる。
この場合、イミド化反応を一部進行させる条件としては、好ましくは100〜200℃による3〜20分間の熱処理であり、イミド化反応を完全に行わせるための条件は、好ましくは200〜400℃による3〜20分間の熱処理である。
In the chemical ring closure method, imidization reaction of a polyamic acid solution is partially advanced to form a precursor complex having self-supporting property, and then imidization can be performed completely by heating.
In this case, the condition for partially proceeding with the imidization reaction is preferably a heat treatment for 3 to 20 minutes at 100 to 200 ° C., and the condition for allowing the imidization reaction to be completely performed is preferably 200 to 400 ° C. For 3 to 20 minutes.
閉環触媒をポリアミド酸溶液に加えるタイミングは特に限定はなく、ポリアミド酸を得るための重合反応を行う前に予め加えておいてもよい。閉環触媒の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどといった脂肪族第3級アミンや、イソキノリン、ピリジン、ベータピコリンなどといった複素環式第3級アミンなどが挙げられ、中でも、複素環式第3級アミンから選ばれる少なくとも一種のアミンが好ましい。ポリアミド酸1モルに対する閉環触媒の使用量は特に限定はないが、好ましくは0.5〜8モルである。
脱水剤をポリアミド酸溶液に加えるタイミングも特に限定はなく、ポリアミド酸を得るための重合反応を行う前に予め加えておいてもよい。脱水剤の具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸などといった脂肪族カルボン酸無水物や、無水安息香酸などといった芳香族カルボン酸無水物などが挙げられ、中でも、無水酢酸、無水安息香酸あるいはそれらの混合物が好ましい。また、ポリアミド酸1モルに対する脱水剤の使用量は特に限定はないが、好ましくは0.1〜4モルである。脱水剤を用いる場合には、アセチルアセトンなどといったゲル化遅延剤を併用してもよい。
The timing for adding the ring-closing catalyst to the polyamic acid solution is not particularly limited, and may be added in advance before the polymerization reaction for obtaining the polyamic acid. Specific examples of the ring-closing catalyst include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, and heterocyclic tertiary amines such as isoquinoline, pyridine, and betapicoline. Among them, heterocyclic tertiary amines are mentioned. At least one amine selected from is preferred. Although the usage-amount of a ring-closing catalyst with respect to 1 mol of polyamic acids does not have limitation in particular, Preferably it is 0.5-8 mol.
The timing of adding the dehydrating agent to the polyamic acid solution is not particularly limited, and may be added in advance before the polymerization reaction for obtaining the polyamic acid. Specific examples of the dehydrating agent include aliphatic carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, and aromatic carboxylic acid anhydrides such as benzoic anhydride. Among them, acetic anhydride, benzoic anhydride, etc. Acids or mixtures thereof are preferred. Moreover, the usage-amount of the dehydrating agent with respect to 1 mol of polyamic acids is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 4 mol. When a dehydrating agent is used, a gelation retarder such as acetylacetone may be used in combination.
本発明の表示装置用サブストレートにおけるその絶縁基材としてのポリイミドフィルムは、300℃でのカール度が10%以下のフィルムであり、フィルムの300℃のカール度(以下、300℃におけるフィルムのカール度ともいう)とは、所定の熱処理を行った後のフィルムの面方向に対する厚さ方向への変形度合を意味し、具体的には、図1に示すように、50mm×50mmの試験片を、300℃で10分間熱風処理した後に、平面上に試験片を凹状となるように静置し、四隅の平面からの距離(h1、h2、h3、h4:単位mm)の平均値をカール量(mm)とし、試験片の各頂点から中心までの距離(35.36mm)に対するカール量の百分率(%)で表される値である。
試料片は、フィルムの全長に対して5分の1の長さピッチで幅方向に2点(幅長の1/3と2/3の点)を試験片の中心点として計10点をサンプリングし、測定値は10点の平均値とする。
但し、10点のサンプリングをするに十分なフィルムがない場合は、可能な限り等間隔でサンプリングする。
具体的には、次式によって算出される。
カール量(mm)=(h1+h2+h3+h4)/4
カール度(%)=100×(カール量)/35.36
The polyimide film as the insulating substrate in the substrate for a display device of the present invention is a film having a curl degree at 300 ° C. of 10% or less, and the curl degree of the film at 300 ° C. (hereinafter, curl of the film at 300 ° C.). (Also called degree) means the degree of deformation in the thickness direction with respect to the surface direction of the film after performing a predetermined heat treatment. Specifically, as shown in FIG. After 10 minutes of hot air treatment at 300 ° C., the test piece is left on the plane so as to be concave, and the average value of distances from the four corner planes (h1, h2, h3, h4: unit mm) is the curl amount. (Mm), which is a value expressed as a percentage (%) of the curl amount with respect to the distance (35.36 mm) from each vertex to the center of the test piece.
Samples were sampled at a total of 10 points, with 2 points in the width direction (1/3 and 2/3 of the length) as the center points of the test piece at a 1/5 length pitch with respect to the total length of the film. The measured value is an average value of 10 points.
However, if there is not enough film to sample 10 points, sample as much as possible.
Specifically, it is calculated by the following formula.
Curling amount (mm) = (h1 + h2 + h3 + h4) / 4
Curling degree (%) = 100 × (curl amount) /35.36
本発明において、ポリイミドフィルムの400℃のカール度とは、前記の300℃における測定時の熱処理を400℃で10分間熱風処理する以外は同様に測定したものである。
本発明における300℃のカール度は、より好ましくは8%以下でありさらに好ましくは5%以下である、さらに400℃でのカール度が10%以下のフィルムが好ましい。
本発明における表示装置用サブストレートにおける基材フィルムは、好ましくはポリイミドフィルムであり、さらに好ましくはベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドベンゾオキサゾールを主成分とする線膨張係数が−5〜16ppm/℃のポリイミドフィルムであり、また特に好ましくはベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸(無水物)類とを反応させて得られるポリイミドベンゾオキサゾールを主成分とする面配向係数が0.75以上であり、引張弾性率が5GPa以上であり、引張破断強度が300MPa以上のポリイミドフィルムである。
In the present invention, the curl degree at 400 ° C. of the polyimide film is measured in the same manner except that the heat treatment at the time of measurement at 300 ° C. is treated with hot air at 400 ° C. for 10 minutes.
The curl degree at 300 ° C. in the present invention is more preferably 8% or less, still more preferably 5% or less, and further a film having a curl degree at 400 ° C. of 10% or less is preferred.
The substrate film in the substrate for a display device in the present invention is preferably a polyimide film, more preferably a polyimide benzoxazole obtained by reacting an aromatic diamine having a benzoxazole structure with an aromatic tetracarboxylic acid. Is a polyimide film having a linear expansion coefficient of -5 to 16 ppm / ° C., and particularly preferably an aromatic diamine having a benzoxazole structure and an aromatic tetracarboxylic acid (anhydride). And a polyimide film having a plane orientation coefficient of 0.75 or more, a tensile modulus of elasticity of 5 GPa or more, and a tensile strength at break of 300 MPa or more.
本発明のポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの長手方向(MD方向)および幅方向(TD方向)の線膨張係数は、−5〜16ppm/℃(×10-6cm/cm/℃)であることが好ましく、2〜10ppm/℃であることが、なお好ましく、3〜9ppm/℃であることが、特に好ましい。 これらの線膨張係数は、ジアミンとテトラカルボン酸無水物の種類と割合、並びに面配向係数に依存する。線膨張係数はベンゾオキサゾール構造を有するジアミン成分を増すことにより低下させることができ、全ジアミン成分の50%以上、ベンゾオキサゾール構造のジアミンを用いることにより所定の範囲に収めることができる。
線膨張係数がこの範囲を高低いずれの方向に逸脱しても、半導体層に加わるストレスが増加し、光電変換効率が著しく低下してしまう。すなわち、半導体薄膜を形成する際には、基板は所定温度で熱せられる訳であり、室温に冷却される際に、半導体薄膜の線膨張係数と、基材フィルムの線膨張係数の差異に応じた応力が半導体、および基材フィルムの両方に加わる訳である。半導体層に加わったストレスは前述の通り、光電変換効率を低下させるばかりでなく、素子そのものの寿命、信頼性を低下させてしまう。同時に基板側に加わったストレスは、基板と半導体薄膜との接着性を阻害するものとなる。
また面配向係数が0.75以上であり、引張弾性率が5GPa以上であり、引張破断強度が300MPa以上のポリイミドフィルムであることによって、更なる耐熱性の向上効果が得られる。
The linear expansion coefficient in the longitudinal direction (MD direction) and the width direction (TD direction) of the polyimide benzoxazole film of the present invention is preferably −5 to 16 ppm / ° C. (× 10 −6 cm / cm / ° C.), It is still more preferable that it is 2-10 ppm / degrees C, and it is especially preferable that it is 3-9 ppm / degrees C. These linear expansion coefficients depend on the types and ratios of diamine and tetracarboxylic acid anhydride and the plane orientation coefficient. The linear expansion coefficient can be lowered by increasing the diamine component having a benzoxazole structure, and can be within a predetermined range by using 50% or more of the total diamine component and a diamine having a benzoxazole structure.
Even if the linear expansion coefficient deviates from this range in any direction, the stress applied to the semiconductor layer increases, and the photoelectric conversion efficiency is significantly reduced. That is, when the semiconductor thin film is formed, the substrate is heated at a predetermined temperature. When the substrate is cooled to room temperature, it corresponds to the difference between the linear expansion coefficient of the semiconductor thin film and the linear expansion coefficient of the base film. Stress is applied to both the semiconductor and the base film. As described above, the stress applied to the semiconductor layer not only decreases the photoelectric conversion efficiency but also decreases the lifetime and reliability of the element itself. At the same time, the stress applied to the substrate side inhibits the adhesion between the substrate and the semiconductor thin film.
Further, when the polyimide film has a plane orientation coefficient of 0.75 or more, a tensile modulus of elasticity of 5 GPa or more, and a tensile breaking strength of 300 MPa or more, a further effect of improving heat resistance can be obtained.
本発明におけるポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの長手方向(MD方向)および幅方向(TD方向)の引張弾性率が5GPa以上であることが好ましい。引張弾性率がこの範囲に満たない場合、外力によりフィルムが変形しやすくなり、結果として、フィルム表面に形成された半導体薄膜に破断や欠陥が生じやすくなる。引張弾性率は7GPa以上が好ましく、さらには9GPa以上が好ましい。引張弾性率の上限は特に制限されないが、事実上25GPa程度である。
ポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの引張弾性率は、分子構造と面配向によって制御可能である。引張弾性率は分子構造、すなわちジアミンとテトラカルボン酸無水物の種類と割合、と密度に依存する。引張弾性率はベンゾオキサゾール構造を有するジアミン成分を増すことにより上げることができ全ジアミン成分の50%以上ベンゾオキサゾール構造のジアミンを用いることにより所定の範囲に収めることができる。面配向係数の制御は、一般に、グリーンフィルム成膜時の昇温プロファイルを調整したり、イミド化時又は、その前に延伸を施したりする手段などが挙げられ、本発明のフィルムにもかかる手段を適用し得る。たとえば、ポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの面配向係数を高くするためには、グリーンフィルムに加える熱量を小さくしたり、イミド化反応前、ないし反応中にフィルムを縦方向、横方向、あるいは縦横両方向に延伸したりする手段が挙げられる。
It is preferable that the tensile elasticity modulus of the longitudinal direction (MD direction) and the width direction (TD direction) of the polyimide benzoxazole film in this invention is 5 GPa or more. When the tensile modulus is less than this range, the film is likely to be deformed by an external force, and as a result, the semiconductor thin film formed on the film surface is likely to be broken or defective. The tensile modulus is preferably 7 GPa or more, more preferably 9 GPa or more. The upper limit of the tensile elastic modulus is not particularly limited, but is practically about 25 GPa.
The tensile elastic modulus of the polyimide benzoxazole film can be controlled by the molecular structure and the plane orientation. The tensile modulus depends on the molecular structure, that is, the type and proportion of diamine and tetracarboxylic anhydride, and the density. The tensile elastic modulus can be increased by increasing the diamine component having a benzoxazole structure and can be within a predetermined range by using diamine having a benzoxazole structure of 50% or more of the total diamine component. The control of the plane orientation coefficient generally includes means for adjusting the temperature rising profile at the time of forming the green film, imidizing, or performing stretching before the means, and the means for the film of the present invention. Can be applied. For example, in order to increase the plane orientation coefficient of a polyimide benzoxazole film, the amount of heat applied to the green film can be reduced, or the film can be stretched in the vertical, horizontal, or both horizontal and vertical directions before or during the imidization reaction. The means to do is mentioned.
本発明のポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの長手方向(MD方向)および幅方向(TD方向)の引張破断強度は300MPa以上であることが好ましい。引張破断強度がこの範囲に満たない場合、外力によりフィルム基材のみならず半導体層にダメージが生じやすくなる。上限に関しては特に制限されない。ポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの引張破断強度は、ポリアミド酸の分子量、ならびに、グリーンフィルム作製からイミド化工程までの、アミド結合の加水分解の程度を所定の範囲に収めることにより達成可能である。
より具体的には、ポリアミド酸溶液の還元粘度が1.2以上、好ましくは1.5以上、なお好ましくは1.7以上とし、さらにポリアミド酸溶液を支持体に塗布する時点から、イミド化が完了するまでの間の作業雰囲気の相対湿度を75%RH以下、好ましくは60%RH以下、なお好ましくは不活性ガス雰囲気とする事により所定の引張破断強度を実現することが出来る。
The tensile rupture strength in the longitudinal direction (MD direction) and the width direction (TD direction) of the polyimide benzoxazole film of the present invention is preferably 300 MPa or more. When the tensile strength at break is less than this range, the external force tends to damage not only the film substrate but also the semiconductor layer. The upper limit is not particularly limited. The tensile strength at break of the polyimide benzoxazole film can be achieved by keeping the molecular weight of the polyamic acid and the degree of hydrolysis of the amide bond from the green film preparation to the imidization step within a predetermined range.
More specifically, the reduced viscosity of the polyamic acid solution is 1.2 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 1.7 or more, and further, imidation is started from the time when the polyamic acid solution is applied to the support. By setting the relative humidity of the working atmosphere until completion to 75% RH or less, preferably 60% RH or less, more preferably an inert gas atmosphere, a predetermined tensile breaking strength can be realized.
本発明において好ましく用いられるイミド化方法は先に述べたように熱閉環法である。熱閉環法とは、ポリアミド酸を加熱することでイミド化する方法である。本発明ではポリアミド酸溶液に閉環触媒および脱水剤を含有させておいて、上記閉環触媒および脱水剤の作用によってイミド化反応を促進しても構わない。この方法では、ポリアミド酸溶液を支持体に塗布した後、イミド化反応を一部進行させて自己支持性を有するフィルムを形成した後に、加熱によってイミド化を完全に行わせることができる。
閉環触媒をポリアミド酸溶液に加えるタイミングは特に限定はなく、ポリアミド酸を得るための重合反応を行う前に予め加えておいてもよい。閉環触媒の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどといった脂肪族第3級アミンや、イソキノリン、ピリジン、ベータピコリンなどといった複素環式第3級アミンなどが挙げられ、中でも、複素環式第3級アミンから選ばれる少なくとも一種のアミンが好ましい。ポリアミド酸1モルに対する閉環触媒の使用量は特に限定はないが、好ましくは0.5〜8モルである。
The imidization method preferably used in the present invention is a thermal ring closure method as described above. The thermal ring closure method is a method in which polyamic acid is imidized by heating. In the present invention, the polyamic acid solution may contain a ring-closing catalyst and a dehydrating agent, and the imidization reaction may be promoted by the action of the ring-closing catalyst and the dehydrating agent. In this method, after the polyamic acid solution is applied to the support, the imidization reaction is partially advanced to form a film having self-supporting property, and then imidization can be performed completely by heating.
The timing for adding the ring-closing catalyst to the polyamic acid solution is not particularly limited, and may be added in advance before the polymerization reaction for obtaining the polyamic acid. Specific examples of the ring-closing catalyst include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, and heterocyclic tertiary amines such as isoquinoline, pyridine, and betapicoline. Among them, heterocyclic tertiary amines are mentioned. At least one amine selected from is preferred. Although the usage-amount of a ring-closing catalyst with respect to 1 mol of polyamic acids does not have limitation in particular, Preferably it is 0.5-8 mol.
脱水剤をポリアミド酸溶液に加えるタイミングも特に限定はなく、ポリアミド酸を得るための重合反応を行う前に予め加えておいてもよい。脱水剤の具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸などといった脂肪族カルボン酸無水物や、無水安息香酸などといった芳香族カルボン酸無水物などが挙げられ、中でも、無水酢酸、無水安息香酸あるいはそれらの混合物が好ましい。また、ポリアミド酸1モルに対する脱水剤の使用量は特に限定はないが、好ましくは0.1〜4モルである。脱水剤を用いる場合には、アセチルアセトンなどといったゲル化遅延剤を併用してもよい。 The timing of adding the dehydrating agent to the polyamic acid solution is not particularly limited, and may be added in advance before the polymerization reaction for obtaining the polyamic acid. Specific examples of the dehydrating agent include aliphatic carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, and aromatic carboxylic acid anhydrides such as benzoic anhydride. Among them, acetic anhydride, benzoic anhydride, etc. Acids or mixtures thereof are preferred. Moreover, the usage-amount of the dehydrating agent with respect to 1 mol of polyamic acids is although there is no limitation in particular, Preferably it is 0.1-4 mol. When a dehydrating agent is used, a gelation retarder such as acetylacetone may be used in combination.
支持体に形成されたポリイミドフィルムの前駆体(グリーンフィルム)を完全にイミド化する前に支持体から剥離してもよいし、イミド化後に剥離してもよい。
さらに本発明ではフィルムの生産性、巻き取り性、操作性の向上のために、滑剤を添加することが出来る。滑剤としてはシリカ、アルミナなどの金属酸化物や無機塩類に代表される無機ないし有機の微粒子を用いることができる。好ましく用いることができる滑剤の粒子径は0.01〜10μmの範囲であり、その添加量はフィルム全体の0.001〜1%程度の範囲である。
The polyimide film precursor (green film) formed on the support may be peeled off from the support before complete imidization, or may be peeled off after imidization.
Furthermore, in the present invention, a lubricant can be added to improve the productivity, winding property and operability of the film. As the lubricant, inorganic or organic fine particles typified by metal oxides such as silica and alumina and inorganic salts can be used. The particle diameter of the lubricant that can be preferably used is in the range of 0.01 to 10 μm, and the amount added is in the range of about 0.001 to 1% of the entire film.
本発明におけるポリイミドベンゾオキサゾールフィルムは、通常は無延伸フィルムであるが、1軸又は2軸に延伸しても構わない。ここで、無延伸フィルムとは、テンター延伸、ロール延伸、インフレーション延伸などによってフィルムの面拡張方向に機械的な外力を意図的に加えずに得られるフィルムをいう。
本発明におけるポリイミドベンゾオキサゾールフィルムは、そのまま、あるいは表面処理剤あるいは表面活性化剤で処理していない場合は、好適にはコロナ放電処理、低圧あるいは常圧プラズマ処理、真空プラズマ処理、紫外線照射、火炎処理等で表面処理を施す。
The polyimide benzoxazole film in the present invention is usually an unstretched film, but may be uniaxially or biaxially stretched. Here, the unstretched film refers to a film obtained without intentionally applying a mechanical external force in the surface expansion direction of the film by tenter stretching, roll stretching, inflation stretching, or the like.
When the polyimide benzoxazole film in the present invention is used as it is or is not treated with a surface treatment agent or a surface activator, it is preferably a corona discharge treatment, a low pressure or normal pressure plasma treatment, a vacuum plasma treatment, an ultraviolet irradiation, a flame. Surface treatment is performed by treatment or the like.
次に本発明の表示装置用サブストレート適用例の一例有機EL表示装置(パネル)について説明する。これまでに述べてきたようにポリイミド(ベンゾオキサゾール)フィルムに、裏面電極となる導電層、駆動回路やスイッチング素子となる薄膜シリコン等からなる半導体層の機能薄膜、機能厚膜を積層・パターニングする事により実現される。
まず、フィルム(基板)上に第一電極を形成する。第一電極についても透明である必要はない。ほとんどの場合には金属薄膜が用いられ、用いる有機物材料との相性を考慮して適宜選択すればよい。一般的な有機EL素子においては、金属薄膜は電子注入電極として機能する場合が多いので、電子注入を容易にするような仕事関数の小さな金属が望ましく、具体的には、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、カルシウムなどが挙げられる。逆に、金属薄膜を正孔注入電極として機能させる場合には、正孔注入を容易にするような仕事関数の大きな金属が望ましい。具体的には、金、白金、銅、ニッケルなどが挙げられる。
第一電極の成膜方法としても、公知の手法が適用可能であり、蒸着法、スパッタ法、電子ビーム法、メッキ法などが挙げられる。また、パターニングに関しても、特に限定されるものではなく、公知のシャドウマスク法、フォトリソグラフィ法などが適用可能である。
第一電極の膜厚は、用いる金属材料にもよるが、500Å〜1μm程度である。
次いで基板上にアクティブ駆動用のTFT(薄膜トランジスタ)を形成する。
本発明の一例である有機EL表示装置(パネル)は、第二電極側より発光を取り出す構成であるから、特に透明性を意識する必要はなく、公知の方法により、アモルファスシリコン、ポリシリコンなどからなるTFTを形成すればよい。また、TFTの代わりにMIM(メタルインシュレーターメタル構造のダイオード)であってもなんら差し支えない。また、TFTはチャネル・エッチ型、チャネル保護型、スタガ型、逆スタガ型や、その他公知の半導体技術による、ものでなんら差し支えない。
Next, an organic EL display device (panel) as an example of application of the substrate for a display device of the present invention will be described. As described above, a polyimide (benzoxazole) film is laminated and patterned with a conductive layer to be a back electrode, a functional thin film of a semiconductor layer made of thin film silicon to be a drive circuit or a switching element, and a functional thick film. It is realized by.
First, a first electrode is formed on a film (substrate). The first electrode need not be transparent. In most cases, a metal thin film is used and may be appropriately selected in consideration of compatibility with the organic material used. In a general organic EL device, a metal thin film often functions as an electron injection electrode. Therefore, a metal having a small work function that facilitates electron injection is desirable. Specifically, aluminum, magnesium, lithium, Examples include calcium. Conversely, when a metal thin film functions as a hole injection electrode, a metal having a large work function that facilitates hole injection is desirable. Specific examples include gold, platinum, copper, and nickel.
As a method for forming the first electrode, a known method can be applied, and examples thereof include a vapor deposition method, a sputtering method, an electron beam method, and a plating method. Further, patterning is not particularly limited, and a known shadow mask method, photolithography method, and the like can be applied.
Although the film thickness of a 1st electrode is based also on the metal material to be used, it is about 500 to 1 micrometer.
Next, an active drive TFT (thin film transistor) is formed on the substrate.
The organic EL display device (panel) which is an example of the present invention has a configuration in which light emission is extracted from the second electrode side, so there is no need to be particularly conscious of transparency, and it can be made from amorphous silicon, polysilicon or the like by a known method. The TFT to be formed may be formed. Also, MIM (Metal Insulator Metal Structure Diode) may be used instead of TFT. Further, the TFT may be a channel etch type, a channel protection type, a stagger type, an inverted stagger type, or other known semiconductor technology.
以下、実施例および比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例における物性の評価方法は以下の通りである。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited by a following example. In addition, the evaluation method of the physical property in the following examples is as follows.
1.ポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C)
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液をウベローデ型の粘度管により30℃で測定した。
2.フィルムの厚さ
マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン(商品名)1254D)を用いて測定した。
1. Reduced viscosity of polyamic acid (ηsp / C)
A solution dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone so that the polymer concentration was 0.2 g / dl was measured at 30 ° C. using an Ubbelohde type viscosity tube.
2. The thickness of the film was measured using a micrometer (Finereuf, Millitron (trade name) 1254D).
3.フィルムの引張弾性率、引張破断強度および引張破断伸度
測定対象のフィルムを、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ100mm×10mmの短冊状に切り出したものを試験片とした。引張試験機(島津製作所製、オートグラフ(商品名)、機種名AG−5000A)を用い、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmの条件で、MD方向、TD方向それぞれについて、引張弾性率、引張破断強度および引張破断伸度を測定した。
3. Tensile modulus, tensile breaking strength and tensile breaking elongation of the film The film to be measured was cut into strips of 100 mm × 10 mm in the flow direction (MD direction) and the width direction (TD direction), respectively, as test pieces. . Using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph (trade name), model name AG-5000A) under the conditions of a tensile speed of 50 mm / min and a distance between chucks of 40 mm, the tensile modulus of elasticity in each of the MD direction and TD direction, Tensile rupture strength and tensile rupture elongation were measured.
4.フィルムの線膨張係数(CTE)
測定対象のフィルムについて、下記条件にてMD方向およびTD方向の伸縮率を測定し、30℃〜45℃、45℃〜60℃、…と15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。MD方向、TD方向の意味は上記「3.」の測定と同様である。
装置名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
4). Film linear expansion coefficient (CTE)
For the film to be measured, the stretch rate in the MD direction and the TD direction is measured under the following conditions, and the stretch rate / temperature at intervals of 30 ° C. to 45 ° C., 45 ° C. to 60 ° C.,. This measurement was performed up to 300 ° C., and the average value of all measured values was calculated as CTE. The meanings of the MD direction and the TD direction are the same as in the measurement of “3.” above.
Device name: TMA4000S manufactured by MAC Science
Sample length; 20mm
Sample width: 2 mm
Temperature rise start temperature: 25 ° C
Temperature rising end temperature: 400 ° C
Temperature increase rate: 5 ° C / min
Atmosphere: Argon
5.フィルムの融点、ガラス転移温度
測定対象のフィルムについて、下記条件で示差走査熱量測定(DSC)を行い、融点(融解ピーク温度Tpm)とガラス転移点(Tmg)をJIS K 7121に準拠して求めた。
装置名 ; MACサイエンス社製DSC3100S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料質量 ; 4mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温終了温度 ; 600℃
昇温速度 ; 20℃/min
雰囲気 ; アルゴン
5. The melting point of the film and the glass transition temperature The film to be measured was subjected to differential scanning calorimetry (DSC) under the following conditions, and the melting point (melting peak temperature Tpm) and the glass transition point (Tmg) were determined according to JIS K 7121. .
Device name: DSC3100S manufactured by MAC Science
Pan : Aluminum pan (non-airtight)
Sample mass: 4mg
Temperature rising start temperature: 30 ° C
Temperature rising end temperature: 600 ° C
Temperature increase rate: 20 ° C / min
Atmosphere: Argon
6.フィルムの熱分解温度
測定対象のフィルムを充分に乾燥したものを試料として、下記条件で熱天秤測定(TGA)を行い、試料の質量が5%減る温度を熱分解温度とみなした。
装置名 ; MACサイエンス社製TG−DTA2000S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料質量 ; 10mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温速度 ; 20℃/min
雰囲気 ; アルゴン
6). Thermal Decomposition Temperature of Film Using a sufficiently dried film to be measured as a sample, thermobalance measurement (TGA) was performed under the following conditions, and the temperature at which the mass of the sample decreased by 5% was regarded as the thermal decomposition temperature.
Device name: TG-DTA2000S manufactured by MAC Science
Pan : Aluminum pan (non-airtight)
Sample mass: 10 mg
Temperature rising start temperature: 30 ° C
Temperature increase rate: 20 ° C / min
Atmosphere: Argon
7.フィルムの面配向係数
測定対象のフィルムを測定治具に装着して以下の条件にてX線回折測定を行って、2θ=21.8°付近に現れる回折ピークについての極点図を求めた。
装置名 ;(株)リガク製RINT 2100PC、多目的試料台
電圧、電流値 ;40kV、40mA
測定法 ;反射法および透過法
走査範囲 ;反射法 α;15〜90°/2.5°間隔
β;0〜360°/5°間隔
反射法 α;0〜15°/2.5°間隔
β;0〜360°/5°間隔
スリット ;DS 0.1mm、SS 7mm、RS 7mm、
縦発散制限スリット 1.2mm
走査スピード ;連続(360°/min)
検出器 ;シンチレーションカウンター
7). Plane orientation coefficient of film A film to be measured was mounted on a measurement jig and X-ray diffraction measurement was performed under the following conditions to obtain a pole figure of a diffraction peak appearing near 2θ = 21.8 °.
Device name: RINT 2100PC manufactured by Rigaku Co., Ltd., multipurpose sample base Voltage, current value; 40 kV, 40 mA
Measurement method; reflection method and transmission method scanning range; reflection method α; 15 to 90 ° / 2.5 ° interval
β: 0 to 360 ° / 5 ° interval
Reflection method α: 0-15 ° / 2.5 ° interval
β: 0-360 ° / 5 ° interval slit; DS 0.1 mm,
Vertical divergence limit slit 1.2mm
Scanning speed: Continuous (360 ° / min)
Detector: Scintillation counter
図2は、この極点図を模式的に表したものである。図中、2本の破線部における回折強度プロファイルからピーク半値幅(HMDおよびHTD)を求め、HMDおよびHTDの平均値をHa(単位:°)と定義した。尚、ピーク半値幅は、リガク製解析プログラムを用いて求めた。このようにして得られたHaから、ポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの面配向係数を次式により算出した。
面配向係数 =(180°− Ha)÷180°
FIG. 2 schematically shows this pole figure. In the figure, peak half widths (HMD and HTD) were determined from diffraction intensity profiles at two broken lines, and the average value of HMD and HTD was defined as Ha (unit: °). The peak half-value width was obtained using a Rigaku analysis program. From the thus obtained Ha, the plane orientation coefficient of the polyimide benzoxazole film was calculated by the following formula.
Plane orientation coefficient = (180 °-Ha) ÷ 180 °
〔ポリアミド酸溶液の重合例1〕
(無機粒子の予備分散)
アモルファスシリカの球状粒子シーホスターKE−P10(日本触媒株式会社製)を1.22質量部、N−メチル−2−ピロリドン420質量部を、容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである容器に入れホモジナイザーT−25ベイシック(IKA Labor technik社製)にて、回転数1000回転/分で1分間攪拌し予備分散液を得た。予備分散液中の平均粒子径は0.11μmであった。
(ポリアミド酸溶液の調製)
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである反応容器内を窒素置換した後、223質量部の5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾオキサゾールを入れた。次いで、4000質量部のN−メチル−2−ピロリドンを加えて完全に溶解させてから、先に得た予備分散液を420質量部と217質量部のピロメリット酸二無水物を加えて、25℃にて24時間攪拌すると、褐色の粘調なポリアミド酸溶液Aが得られた。この還元粘度(ηsp/C)は3.8dl/gであった。
[Polymeric acid solution polymerization example 1]
(Preliminary dispersion of inorganic particles)
1.22 parts by mass of amorphous silica spherical particles Seahoster KE-P10 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), 420 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone, the wetted part of the container, and the infusion pipe are austenitic stainless steel The mixture was placed in a container of SUS316L and stirred with a homogenizer T-25 basic (manufactured by IKA Labortechnik) at a rotation speed of 1000 rpm for 1 minute to obtain a preliminary dispersion. The average particle size in the preliminary dispersion was 0.11 μm.
(Preparation of polyamic acid solution)
A nitrogen inlet tube, a thermometer, a liquid contact part of a container equipped with a stirring rod, and a pipe for infusion were substituted with nitrogen in the reaction container made of austenitic stainless steel SUS316L, and then 223 parts by mass of 5-amino-2- ( p-Aminophenyl) benzoxazole was added. Next, 4000 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone was added and completely dissolved, and then the preliminary dispersion obtained above was added with 420 parts by mass and 217 parts by mass of pyromellitic dianhydride. When the mixture was stirred at ° C. for 24 hours, a brown viscous polyamic acid solution A was obtained. The reduced viscosity (ηsp / C) was 3.8 dl / g.
〔ポリアミド酸溶液の重合例2〕
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである反応容器内を窒素置換した後,5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾオキサゾール223質量部、N,N−ジメチルアセトアミド4416質量部を加えて完全に溶解させた後,コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックスDMAC−ST30(日産化学工業株式会社製)40.5質量部(シリカを8.1質量部含む)、ピロメリット酸二無水物217質量部を加え、25℃の反応温度で24時間攪拌すると、褐色で粘調なポリアミド酸溶液Bが得られた。このもののηsp/Cは4.0dl/gであった。
[Polymeric acid solution polymerization example 2]
Nitrogen introduction tube, thermometer, vessel wetted part equipped with stirring rod, and infusion pipe were replaced with nitrogen in the reaction vessel of austenitic stainless steel SUS316L, and then 5-amino-2- (p-aminophenyl) ) After adding 223 parts by mass of benzoxazole and 4416 parts by mass of N, N-dimethylacetamide and completely dissolving them, Snowtex DMAC-ST30 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 40 in which colloidal silica is dispersed in dimethylacetamide .5 parts by mass (including 8.1 parts by mass of silica) and 217 parts by mass of pyromellitic dianhydride are added and stirred at a reaction temperature of 25 ° C. for 24 hours to obtain a brown and viscous polyamide acid solution B. It was. Ηsp / C of this product was 4.0 dl / g.
〔ポリアミド酸溶液の重合例3〕
(無機粒子の予備分散)
アモルファスシリカの球状粒子シーホスターKE−P10(日本触媒株式会社製)を7.6質量部、N−メチル−2−ピロリドン390質量部を容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである容器に入れホモジナイザーT−25ベイシック(IKA Labor technik社製)にて、回転数1000回転/分で1分間攪拌し予備分散液を得た。
(ポリアミド酸溶液の調製)
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである反応容器内を窒素置換した後、200質量部のジアミノジフェニルエーテルを入れた。次いで、3800質量部のN−メチル−2−ピロリドンを加えて完全に溶解させてから、先に得た予備分散液を390質量部と217質量部のピロメリット酸二無水物を加えて、25℃にて5時間攪拌すると、褐色の粘調なポリアミド酸溶液Cが得られた。この還元粘度(ηsp/C)は3.7dl/gであった。
[Polymeric acid solution polymerization example 3]
(Preliminary dispersion of inorganic particles)
7.6 parts by weight of amorphous silica spherical particle Seahoster KE-P10 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), 390 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone, the liquid contact part of the container, and the infusion pipe are austenitic stainless steel SUS316L And stirred for 1 minute at a rotation speed of 1000 rpm with a homogenizer T-25 basic (manufactured by IKA Labortechnik) to obtain a preliminary dispersion.
(Preparation of polyamic acid solution)
The liquid contact part of the vessel equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, a stirring rod, and the pipe for infusion were substituted with nitrogen in the reaction vessel made of austenitic stainless steel SUS316L, and then 200 parts by mass of diaminodiphenyl ether was added. Next, after 3800 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone was added and completely dissolved, 390 parts by mass and 217 parts by mass of pyromellitic dianhydride were added to the preliminary dispersion obtained above. When the mixture was stirred at 0 ° C. for 5 hours, a brown viscous polyamic acid solution C was obtained. The reduced viscosity (ηsp / C) was 3.7 dl / g.
〔ポリアミド酸溶液の重合例4〕
(無機粒子の予備分散)
アモルファスシリカの球状粒子シーホスターKE−P10(日本触媒株式会社製)を3.7質量部、N−メチル−2−ピロリドン420質量部を容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである容器に入れホモジナイザーT−25ベイシック(IKA Labor technik社製)にて、回転数1000回転/分で1分間攪拌し予備分散液を得た。
(ポリアミド酸溶液の調製)
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた容器の接液部、および輸液用配管はオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lである反応容器内を窒素置換した後、108質量部のフェニレンジアミンを入れた。次いで、3600質量部のN−メチル−2−ピロリドンを加えて完全に溶解させてから、先に得た予備分散液を420質量部と292.5質量部のジフェニルテトラカルボン酸二無水物を加えて、25℃にて12時間攪拌すると、褐色の粘調なポリアミド酸溶液Dが得られた。この還元粘度(ηsp/C)は4.5dl/gであった。
[Polymeric acid solution polymerization example 4]
(Preliminary dispersion of inorganic particles)
3.7 parts by mass of amorphous silica spherical particles Seahoster KE-P10 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), 420 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone, and the infusion part are austenitic stainless steel SUS316L And stirred for 1 minute at a rotation speed of 1000 rpm with a homogenizer T-25 basic (manufactured by IKA Labortechnik) to obtain a preliminary dispersion.
(Preparation of polyamic acid solution)
The wetted part of the vessel equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a stirring rod, and the infusion piping were substituted with nitrogen in the reaction vessel made of austenitic stainless steel SUS316L, and then 108 parts by mass of phenylenediamine was added. Next, after 3600 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone was added and completely dissolved, 420 parts by mass and 292.5 parts by mass of diphenyltetracarboxylic dianhydride were added to the preliminary dispersion obtained above. When the mixture was stirred at 25 ° C. for 12 hours, a brown viscous polyamic acid solution D was obtained. The reduced viscosity (ηsp / C) was 4.5 dl / g.
〔ポリイミドフィルムの製造例1〜4〕
重合例1〜4で得たポリアミド酸溶液を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA−4100(東洋紡績株式会社製)の無滑剤面上に、コンマコーターを用いてコーティングし(ギャップは、650μm、塗工幅1240mm)、4つの乾燥ゾーンを有する連続式乾燥炉に通して下記所定条件で乾燥した。
第1ゾーン 上側温度 105℃、下側温度 110℃
風量 上下とも20立方m/分
第2ゾーン 上側温度 110℃、下側温度 110℃
風量 上下とも30立方m/分
第3ゾーン 上側温度 110℃、下側温度 110℃
風量 上下とも20立方m/分
第4ゾーン 上側温度 110℃、下側温度 110℃
上側風量 15立方m/分、下側風量 20立方m/分
各ゾーンの長さは同じであり、総乾燥時間は15分である。
また風量は各ゾーン毎の吹き出し口からの風量の総計である。
乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムをポリエステルフィルムから剥離して、両端をカットし、厚さ39μm、幅1200mmのそれぞれのグリーンフィルムを得た。
得られたグリーンフィルムを、ピンテンターにて両端を把持した状態で窒素置換された連続式の熱処理炉に通し、第1段が180℃で5分、昇温速度4℃/秒で昇温して第2段として400℃で5分の条件で2段階の加熱を施して、イミド化反応を進行させた。その後、5分間で室温にまで冷却することで、褐色を呈する厚さ25μmのポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。
[Production Examples 1 to 4 of polyimide film]
The polyamic acid solution obtained in Polymerization Examples 1 to 4 was coated on the non-lubricant surface of polyethylene terephthalate film A-4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) using a comma coater (gap: 650 μm, coating width). 1240 mm) and passed through a continuous drying furnace having four drying zones and dried under the following predetermined conditions.
Air volume 20 cubic m / min for both top and
Air volume 30 cubic m / min for both top and bottom Third zone Upper temperature 110 ° C, Lower temperature 110 ° C
Air volume 20 cubic m / min for both top and
Upper air volume 15 cubic m / min, lower air volume 20 cubic m / min The length of each zone is the same, and the total drying time is 15 minutes.
The air volume is the sum of the air volumes from the outlets for each zone.
The polyamic acid film that became self-supporting after drying was peeled off from the polyester film, and both ends were cut to obtain respective green films having a thickness of 39 μm and a width of 1200 mm.
The obtained green film was passed through a continuous heat treatment furnace purged with nitrogen while holding both ends with a pin tenter. As the second stage, two stages of heating were performed at 400 ° C. for 5 minutes to advance the imidization reaction. Then, it cooled to room temperature in 5 minutes, and the 25-micrometer-thick polyimide film which exhibits brown was obtained. The properties of the obtained film are shown in Table 1.
〔ポリイミドフィルムの製造例5〕
重合例2で得たポリアミド酸溶液を、厚さ0.5mm、幅750mm、表面粗度0.005μmまで研磨したステンレスベルトにスキージ/ベルト間のギャップを680μmとしてコーティングし、3つの熱風式乾燥ゾーンを備えた乾燥機にて
第1ゾーン 温度:105℃、風量:10立方m/分 乾燥時間:4分間
第2ゾーン 温度:115℃、風量:20立方m/分 乾燥時間:4分間
第3ゾーン 温度:110℃、温度:25立方m/分 乾燥時間:4分間
にて乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムをステンレスベルトから剥離し厚さ39μmのグリーンフィルムを得た。
得られたグリーンフィルムを、窒素置換された連続式の熱処理炉に通し、第1段が180℃で3分、昇温速度4℃/秒で昇温して第2段として460℃で2分の条件で2段階の加熱を施して、イミド化反応を進行させた。その後、5分間で室温にまで冷却することで、褐色を呈する厚さ25μmのポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。
[Production Example 5 of polyimide film]
A stainless steel belt obtained by polishing the polyamic acid solution obtained in Polymerization Example 2 to a thickness of 0.5 mm, a width of 750 mm, and a surface roughness of 0.005 μm was coated with a squeegee / belt gap of 680 μm, and three hot-air drying zones First zone Temperature: 105 ° C, Air volume: 10 cubic m / min Drying time: 4 minutes Second zone Temperature: 115 ° C, Air volume: 20 cubic m / min Drying time: 4 minutes Third zone Temperature: 110 ° C., temperature: 25 cubic m / min Drying time: dried for 4 minutes. The polyamic acid film which became self-supporting after drying was peeled from the stainless steel belt to obtain a green film having a thickness of 39 μm.
The obtained green film was passed through a continuous heat treatment furnace purged with nitrogen, the first stage was heated at 180 ° C. for 3 minutes, and the heating rate was 4 ° C./second, and the second stage was at 460 ° C. for 2 minutes. The imidation reaction was allowed to proceed by applying two stages of heating under the conditions described above. Then, it cooled to room temperature in 5 minutes, and the 25-micrometer-thick polyimide film which exhibits brown was obtained. The properties of the obtained film are shown in Table 1.
〔ポリイミドフィルムの製造例6〜9〕
重合例1〜4で得たポリアミド酸溶液を、厚さ0.5mm、幅750mm、表面粗度0.005μmまで研磨したステンレスベルトにスキージ/ベルト間のギャップを680μmとしてコーティングし、3つの熱風式乾燥ゾーンを備えた乾燥機にて
第1ゾーン 温度:110℃、風量:10立方m/分 乾燥時間:2分間
第2ゾーン 温度:130℃、風量:25立方m/分 乾燥時間:2分間
第3ゾーン 温度:135℃、温度:25立方m/分 乾燥時間:2分間
にて乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムをステンレスベルトから剥離し厚さ36μmのグリーンフィルムを得た。
得られたグリーンフィルムを、窒素置換された連続式の熱処理炉に通し、第1段が180℃で3分、昇温速度4℃/秒で昇温して第2段として460℃で2分の条件で2段階の加熱を施して、イミド化反応を進行させた。その後、5分間で室温にまで冷却することで、褐色を呈する厚さ25μmのポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。
[Production Examples 6 to 9 of polyimide film]
A stainless steel belt obtained by polishing the polyamic acid solution obtained in Polymerization Examples 1 to 4 to a thickness of 0.5 mm, a width of 750 mm, and a surface roughness of 0.005 μm was coated with a squeegee / belt gap of 680 μm, and three hot-air types First zone Temperature: 110 ° C., Air volume: 10 cubic m / min Drying time: 2 minutes Second zone Temperature: 130 ° C., Air volume: 25 cubic m / min Drying time: 2 minutes 3 zones Temperature: 135 ° C., temperature: 25 cubic m / min Drying time: dried for 2 minutes. The polyamic acid film which became self-supporting after drying was peeled from the stainless steel belt to obtain a green film having a thickness of 36 μm.
The obtained green film was passed through a continuous heat treatment furnace purged with nitrogen, the first stage was heated at 180 ° C. for 3 minutes, and the heating rate was 4 ° C./second, and the second stage was at 460 ° C. for 2 minutes. The imidation reaction was allowed to proceed by applying two stages of heating under the conditions described above. Then, it cooled to room temperature in 5 minutes, and the 25-micrometer-thick polyimide film which exhibits brown was obtained. The properties of the obtained film are shown in Table 1.
表示用パネル作製例として、図3のような構造が用いられる。
絶縁基板上にはAlを200nmスパッタにて形成して、パターン化してゲート配線バスライン、ゲート電極およびゲート配線を形成する。この時点では、各ゲート配線はゲート配線バスラインに接続しておく。このゲート配線バスラインは、陽極化成時に電源供給ラインとして使用する。この後、フォトレジストを3μm塗布しフォトエッチングプロセスにより、領域A、Bのレジストを除去する。領域AはTFTの部分、Bha配線交差部である。この状態で、基板を化成液に浸して、ゲート配線のバスラインに+72Vの電圧を30分加えることで、領域A、BでのAlのうち70nmがAl2O3になり、100nm程度のAl2O3膜が得られる。化成液としては、3%酒石酸溶液をエチレングリコールで希釈し、アンモニア水を添加して、PH7.0に調整した。レジストを除去した後大気中で200℃1時間加熱を行う。このことで、Al2O3膜のリーク電流の低減をもくろむ。
この上に、プラズマCVD法によって窒化シリコンを300nm製膜し、水素化非晶質シリコン(a−Si)100nm、第2の窒化シリコンを200nm製膜する。このときの基板温度は380℃とした。この後に、第2の窒化シリコンをパターン化して、TFTのチャネル上を配線交差部のみとした。
ついでリン2%程度のドープした、非晶質シリコンn層を50nm堆積し、パターン化して、TFTのソース・ドレイン部のみに残す。このときa−Siも同時に除去する。Crを100nm、Alを500nm、スパッタリングにて堆積し、パターン化して、信号線、TFTのドレイン、ソース電線などを形成する。このAl加工時に先に形成したゲート配線バスラインを除去して、各々のゲート配線を分離する。
次に透明電極のITOを100nmスパッタリングにて形成して、画素電極、端子等を形成する。最後に、プラズマCVDにて、窒化シリコンを1μm程度堆積させ、
フォトエッチングプロセスによって端子部常の窒化シリコンを除去して、TFT基板が完成する。
画素電極上に発光層を形成する。ここでは発光物質としてドープ処理していないポリ(パラ−フェニレンビニレン)を含む有機層をスクリーン印刷法を用いて形成した。膜の乾燥温度は最高180℃である。最後に第二電極としてITOを発光層上にスパッタリングし、フッ素樹脂コーティングを行って保護膜として形成し、有機EL素子使用表示装置を作製した。この際基板温度を350℃まで加熱している。
得られた製造例1のフィルムを使用した有機EL素子使用表示装置にピークトゥピーク60Vの1000Hzの交番電圧を印可したところ、鮮やかな緑色に発光した(表1中に鮮緑又は緑と記載)。以下同様に、他のフィルムを用いて自発光型表示装置を製作し、発光効率を測定、比較した。結果を表1に示す。
表1に示した結果から明らかなとおり、実施例の表示装置においては良好な発光を得られているが、比較例の表示装置においては十分な発光を得ていない(表1中に暗緑又は発光せずと記載)。これは、プロセス中の温度の上下により使用したフィルムの高温での平面維持性に劣るための導電層、特に透明導電層にダメージがあったためと推察される。
As an example of manufacturing a display panel, a structure as shown in FIG. 3 is used.
On the insulating substrate, Al is formed by sputtering at 200 nm and patterned to form a gate wiring bus line, a gate electrode, and a gate wiring. At this time, each gate wiring is connected to the gate wiring bus line. This gate wiring bus line is used as a power supply line during anodization. Thereafter, 3 μm of photoresist is applied, and the resists in the regions A and B are removed by a photoetching process. Region A is a TFT portion and a Bha wiring intersection. In this state, the substrate is immersed in a chemical conversion solution, and a voltage of +72 V is applied to the gate line bus line for 30 minutes, so that 70 nm of Al in the regions A and B becomes Al 2 O 3 , and an Al of about 100 nm is obtained. A 2 O 3 film is obtained. As a chemical conversion solution, a 3% tartaric acid solution was diluted with ethylene glycol, and ammonia water was added to adjust the pH to 7.0. After removing the resist, heating is performed in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour. This is intended to reduce the leakage current of the Al 2 O 3 film.
On top of this, 300 nm of silicon nitride is formed by plasma CVD, and 100 nm of hydrogenated amorphous silicon (a-Si) and 200 nm of second silicon nitride are formed. The substrate temperature at this time was 380 ° C. After this, the second silicon nitride was patterned so that only the wiring intersections were on the TFT channel.
Next, an amorphous silicon n layer doped with about 2% phosphorus is deposited to a thickness of 50 nm and patterned, leaving only the TFT source and drain portions. At this time, a-Si is also removed at the same time. Cr is deposited to 100 nm and Al is deposited to 500 nm by sputtering and patterned to form signal lines, TFT drains, source wires, and the like. The gate wiring bus lines previously formed at the time of this Al processing are removed to separate each gate wiring.
Next, ITO as a transparent electrode is formed by 100 nm sputtering to form pixel electrodes, terminals, and the like. Finally, about 1 μm of silicon nitride is deposited by plasma CVD,
The silicon nitride in the terminal portion is removed by a photoetching process to complete the TFT substrate.
A light emitting layer is formed on the pixel electrode. Here, an organic layer containing poly (para-phenylene vinylene) which is not doped as a light-emitting substance was formed by a screen printing method. The drying temperature of the membrane is a maximum of 180 ° C. Finally, ITO was sputtered on the light emitting layer as a second electrode, and a fluororesin coating was applied to form a protective film, thereby producing a display device using an organic EL element. At this time, the substrate temperature is heated to 350 ° C.
When an alternating voltage of 1000 Hz with a peak-to-peak of 60 V was applied to the organic EL element-use display device using the obtained film of Production Example 1, light was emitted in bright green (described as bright green or green in Table 1). Similarly, a self-luminous display device was manufactured using other films, and the luminous efficiency was measured and compared. The results are shown in Table 1.
As is apparent from the results shown in Table 1, good light emission was obtained in the display device of the example, but sufficient light emission was not obtained in the display device of the comparative example (in Table 1, dark green or Described as not emitting light). This is presumed to be because the conductive layer, particularly the transparent conductive layer, was damaged due to inferior flatness maintenance at a high temperature of the film used by increasing and decreasing the temperature during the process.
以上、述べてきたように本発明の表示装置は、芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドを主成分とする300℃でのカール度10%以下のポリイミドフィルムを絶縁基材とし、該ポリイミドフィルム絶縁基材の表面に、半導体薄膜素子および配線用薄膜を直接形成したことを特徴とする表示装置用サブストレートであり、絶縁基材として300℃でのカール度が10%以下のポリイミド(ベンゾオキサゾール)フィルムを用いているので、高温による平面維持性が優れているため、回路との位置ずれや、端子間の接続信頼性低下や導電材料や半導体チップの応力歪みにより引き起こされるクラック発生等の使用環境の温度変化による欠点発生等が抑制されるので、薄膜型表示装置としての信頼性向上に大変に有用なものであり、産業界に寄与することが大である。 As described above, the display device of the present invention is a polyimide film having a curl degree of 10% or less at 300 ° C., mainly composed of polyimide obtained by reacting aromatic diamines and aromatic tetracarboxylic acids. Is a substrate for a display device, in which a semiconductor thin film element and a thin film for wiring are directly formed on the surface of the polyimide film insulating base, and the curl degree at 300 ° C. as the insulating base Since a polyimide (benzoxazole) film with 10% or less is used, it has excellent flatness maintenance due to high temperatures, resulting in misalignment with the circuit, lower connection reliability between terminals, and stress in conductive materials and semiconductor chips. Since defects such as cracks caused by strain are suppressed due to temperature changes in the usage environment, the reliability of the thin film display device is improved. In are those very useful, it is large to contribute to the industry.
(以下図1における符号)
1.(ポリイミド)フィルムの試験片
2.アルミナ・セラミック板
(以下図3における符号)
1.基板(支持体)
2.Al
3.陽極化成膜(Al2O3)
4.窒化シリコン(1)
5.水素化非晶質シリコン
6.窒化シリコン(2)
7.非晶質シリコンn層
8.Cr
9.ゲート配線
10.信号線
11.ゲート配線バスライン
12.透明電極
A TFT部
B 配線交差部
(以下図4における符号)
1.基板(支持体)
2.第一電極
3.発光層
4.第二電極
5.隔壁
6.保護膜
(References in FIG. 1 below)
1. 1. (Polyimide) film test piece Alumina / Ceramic plate (Reference in Fig. 3)
1. Substrate (support)
2. Al
3. Anodized film (Al 2 O 3 )
4). Silicon nitride (1)
5. 5. Hydrogenated amorphous silicon Silicon nitride (2)
7). Amorphous
9.
1. Substrate (support)
2. First electrode
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Legal Events
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