JP2011138683A - Electronic element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子や薄膜トランジスタなどの電子素子に関するものである。 The present invention relates to an electronic device such as an organic electroluminescence device or a thin film transistor.
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、エレクトロルミネッセンスをELと称する場合がある。)や薄膜トランジスタ(以下、薄膜トランジスタをTFTと称する場合がある。)などの電子素子は、水分に対する耐性が弱く、水分により素子特性が低下する。
水分による素子特性の低下を抑制する手法としては、封止部材や封止構造によって素子を封止するなど、外部から素子への水分の浸入を防止する手法が主流である。この際、ガスバリア性を有する基材が用いられる。
Electronic elements such as organic electroluminescence elements (hereinafter, electroluminescence may be referred to as EL) and thin film transistors (hereinafter, thin film transistors may be referred to as TFTs) have low resistance to moisture, and element characteristics due to moisture are low. descend.
As a technique for suppressing deterioration of element characteristics due to moisture, a technique for preventing moisture from entering the element from the outside, such as sealing the element with a sealing member or a sealing structure, is the mainstream. At this time, a base material having gas barrier properties is used.
ガスバリア性を有する基材としては、ガラス基材、ガスバリア性が付与されたプラスチックフィルム、金属基材などが用いられる。
ガラス基材は、平滑性や耐熱性に優れるが、フレキシブル性に欠け、薄型・軽量化に不向きであり、耐衝撃性に劣るという難点がある。
プラスチックフィルムは一般的にガラスや金属に比べてガスバリア性が劣るため、水分の浸入を阻止するためには、ガスバリア性を付与する必要がある。ガスバリア性が付与されたプラスチックフィルムは、フレキシブル性を有し、軽量であり、耐衝撃性も有するという利点をもつが、耐熱性が十分ではなく、線熱膨張係数が大きいために寸法安定性に劣り、また吸湿性が大きいという難点がある。
一方、金属基材は、金属の種類や厚みに関しては多種多様なものが入手でき適宜選択可能であり、耐熱性、軽量性、フレキシブル性を満たすことができる。しかしながら、金属基材は、表面平坦性がガラス基材に比べて劣る傾向にあり、導電性を有するので、金属基材上に有機EL素子やTFTを作製するためには絶縁層を設ける必要がある。例えば特許文献1には、表面に絶縁層が形成された金属基材が提案されている。
As the substrate having gas barrier properties, a glass substrate, a plastic film provided with gas barrier properties, a metal substrate, or the like is used.
A glass substrate is excellent in smoothness and heat resistance, but lacks flexibility, is unsuitable for thinning and weight reduction, and has a disadvantage that it is inferior in impact resistance.
Since a plastic film is generally inferior to a glass or metal in gas barrier properties, it is necessary to impart gas barrier properties in order to prevent moisture from entering. A plastic film with gas barrier properties has the advantages of flexibility, light weight, and impact resistance, but it is not sufficient in heat resistance and has a large coefficient of linear thermal expansion. There is a disadvantage that it is inferior and has high hygroscopicity.
On the other hand, as for the metal base material, various types of metal types and thicknesses are available and can be appropriately selected, and can satisfy heat resistance, light weight, and flexibility. However, since the metal substrate tends to be inferior in surface flatness to the glass substrate and has conductivity, it is necessary to provide an insulating layer in order to produce an organic EL element or TFT on the metal substrate. is there. For example, Patent Document 1 proposes a metal substrate having an insulating layer formed on the surface.
ところで、有機EL素子では大型テレビ、室内照明用途等への開発が盛んに行われており、大型化を目指す上では、有機EL素子の発光時の発熱による素子の劣化および面内の温度ムラによる輝度ムラを抑えることが必要である。上記の表面に絶縁層が形成された金属基材は、熱伝導性にも優れていることから、有機EL素子の基材として好適である。 By the way, organic EL elements have been actively developed for use in large-sized TVs, indoor lighting, etc. In order to increase the size, organic EL elements are caused by deterioration of elements due to heat generation during light emission and in-plane temperature unevenness. It is necessary to suppress uneven brightness. Since the metal base material in which the insulating layer is formed on the surface is excellent in thermal conductivity, it is suitable as a base material for organic EL elements.
また、近年、アクティブマトリクス駆動の有機EL表示装置や電子ペーパーなどの表示装置において、素子を上から封止する封止基材としてガスバリア性を有する透明基材を用い、上部から画像を観察する方式が注目されている。このような表示装置では、アクティブ駆動素子であるTFTにより遮蔽されることがないため、開口率の高い表示装置とすることが可能となる。上記表示装置において、金属基材は透明性を有さないため透明な封止基材として用いることはできないが、上述の利点を有することから、素子を支持する支持基材として好ましく用いられる。また、パッシブマトリクス駆動の有機EL表示装置や電子ペーパーなどの表示装置や、照明用途の有機EL素子においても、上記の方式の場合、素子を支持する支持基材として金属基材を用いることができる。 In recent years, in a display device such as an active matrix driving organic EL display device or electronic paper, a transparent substrate having a gas barrier property is used as a sealing substrate for sealing elements from above, and an image is observed from above. Is attracting attention. In such a display device, since it is not shielded by the TFT which is an active drive element, a display device with a high aperture ratio can be obtained. In the above display device, the metal base material cannot be used as a transparent sealing base material because it does not have transparency. However, since the metal base material has the advantages described above, it is preferably used as a support base material for supporting the element. Further, in the case of the above system, a metal substrate can be used as a supporting substrate for supporting the element in the display system such as a passive matrix driving organic EL display apparatus or electronic paper, or an organic EL element for illumination. .
上記の表面に絶縁層が形成された金属基材において、絶縁層に用いられる材料には無機系材料と有機系材料が挙げられる。無機系絶縁層の場合、厚膜化が困難であるため金属基材の表面平坦性が改善されにくく、またクラックが入りやすいためにフレキシブル化が困難である。一方、有機系絶縁層の場合、厚膜化が可能であるため所望の表面平坦性を得ることができ、また金属基材に追従しやすいのでフレキシブル性に優れている。 In the metal substrate having an insulating layer formed on the surface, examples of the material used for the insulating layer include inorganic materials and organic materials. In the case of an inorganic insulating layer, since it is difficult to increase the thickness, it is difficult to improve the surface flatness of the metal substrate, and it is difficult to make flexible because cracks are easily generated. On the other hand, in the case of an organic insulating layer, it is possible to obtain a desired surface flatness because it can be thickened, and it is easy to follow a metal base material, and thus has excellent flexibility.
しかしながら、一般に有機系材料は耐熱性に劣り、線熱膨張係数が大きく、またガラスや金属などに比べて吸湿性が大きいという課題がある。
有機系材料は一般に耐熱性が低いため、TFTなどの駆動素子の形成に必要な高温プロセスに耐えられないという問題がある。低温でTFTなどの駆動素子を形成する試みも行われているが、性能が不足したり、非常に長い形成時間を要したりと、実用的なプロセスの開発までには至っていない。
また、有機系材料は一般に線膨張係数が大きいため、熱履歴を経ることによるTFTなどの駆動素子に与える応力が大きいので、素子の破壊等を引き起こしやすい。
同様に、有機系材料が吸湿することにより寸法変化が起こり、それが原因で素子が破壊されるという問題もある。
そのため、電子素子の基材として、表面に有機系絶縁層が形成された金属基材は実用化に至っていない。
However, in general, organic materials are inferior in heat resistance, have a large coefficient of linear thermal expansion, and have problems of higher hygroscopicity than glass and metal.
Since organic materials generally have low heat resistance, there is a problem that they cannot withstand high-temperature processes necessary for forming drive elements such as TFTs. Although attempts have been made to form driving elements such as TFTs at low temperatures, practical processes have not yet been developed due to lack of performance or a very long formation time.
In addition, since organic materials generally have a large linear expansion coefficient, a stress applied to a driving element such as a TFT due to a thermal history is large, so that the element is easily destroyed.
Similarly, the organic material absorbs moisture, causing a dimensional change, which causes a problem that the element is destroyed.
Therefore, a metal substrate having an organic insulating layer formed on the surface has not been put to practical use as a substrate for electronic elements.
また、電子素子において、外部から素子への水分の浸入を防止することができたとしても、素子内部に水分が内在すると素子特性が劣化するという問題がある。表面に有機系絶縁層が形成された金属基材を用いた場合には、素子内部に内在する水分の問題が顕著となる。素子への水分の浸入を防止する手法としては従来から種々の検討がなされているが、素子内部に内在する水分を低減することについてはほとんど検討がなされていない。 In addition, even in the electronic device, even if moisture can be prevented from entering the device from the outside, there is a problem that device characteristics deteriorate when moisture is contained inside the device. When a metal substrate having an organic insulating layer formed on the surface is used, the problem of moisture existing inside the device becomes significant. Various methods have been conventionally studied as a method for preventing moisture from entering the element, but little consideration has been given to reducing moisture contained in the element.
表面に有機系絶縁層が形成された金属基材を用いる場合、素子内部に内在する水分を低減するためには、例えば、有機系材料を塗布法により製膜した後、熱硬化させる、有機系絶縁層フィルムを高温もしくは真空雰囲気下でラミネートする、有機系材料を真空中で気相法により製膜する、あるいは有機系材料の製膜後、高温で脱水処理および/または減圧雰囲気下で脱水処理を行うことが考えられる。しかしながら、有機系材料は耐熱性に劣ることから、熱処理のみで十分に水分を取り除くことは難しい。さらに、加熱もしくは減圧することによって水分を除去したとしても、電子素子の製造過程で有機系材料が吸湿してしまう。また、気相法の場合、十分な膜物性を発現するような分子量を有する有機系材料自身を気相中で製膜することは非常に困難である。
また、電子素子の製造過程での有機系材料の吸湿を防ぐために、完全に水分が除去された雰囲気を維持することも考えられるが、設備コストや手間が大幅にかかる。
When using a metal substrate with an organic insulating layer formed on the surface, in order to reduce the moisture contained inside the element, for example, an organic material is formed by coating an organic material by a coating method and then thermally cured. Laminating insulation layer film in high temperature or vacuum atmosphere, forming organic material by vapor phase method in vacuum, or after organic film formation, dewatering treatment at high temperature and / or depressurizing atmosphere Can be considered. However, since organic materials are inferior in heat resistance, it is difficult to sufficiently remove moisture only by heat treatment. Furthermore, even if moisture is removed by heating or depressurization, the organic material absorbs moisture during the manufacturing process of the electronic device. In the case of the vapor phase method, it is very difficult to form an organic material itself having a molecular weight that exhibits sufficient film properties in the vapor phase.
Moreover, in order to prevent moisture absorption of the organic material during the manufacturing process of the electronic device, it may be possible to maintain an atmosphere from which moisture has been completely removed.
また、有機EL素子の場合、絶縁層上に有機発光層を形成する直前に熱処理をすることも考えられるが、例えば照明用途の有機EL素子では、絶縁層上に電極が形成されており、絶縁層のほとんどが電極で覆われているため、水分除去のための面積が小さく、水分を十分に除去することが困難である。同様に、TFTを備える有機EL表示装置の場合、TFTが形成された絶縁層上に有機発光層を形成する直前に熱処理をすることができるが、TFTが形成された絶縁層上には電極が形成されており、絶縁層のほとんどがTFTや電極で覆われているため、水分除去のための面積が小さく、水分を十分に除去することが困難である。また、有機発光層などの耐熱性の低い層が形成されているので、脱水のために十分な熱処理を行うことは困難である。 In the case of an organic EL element, it may be possible to perform a heat treatment immediately before forming the organic light emitting layer on the insulating layer. For example, in an organic EL element for lighting use, an electrode is formed on the insulating layer, and the insulating layer is insulated. Since most of the layers are covered with electrodes, the area for removing moisture is small, and it is difficult to remove moisture sufficiently. Similarly, in the case of an organic EL display device including a TFT, heat treatment can be performed immediately before the organic light emitting layer is formed on the insulating layer on which the TFT is formed, but an electrode is formed on the insulating layer on which the TFT is formed. Since it is formed and most of the insulating layer is covered with TFTs or electrodes, the area for removing moisture is small and it is difficult to remove moisture sufficiently. In addition, since a layer having low heat resistance such as an organic light emitting layer is formed, it is difficult to perform sufficient heat treatment for dehydration.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐熱性および寸法安定性が高い絶縁層が形成された金属基材を備え、良好な素子特性を示す電子素子を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and mainly provides an electronic device including a metal base material on which an insulating layer having high heat resistance and high dimensional stability is formed and exhibiting good device characteristics. Objective.
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、表面に絶縁層が形成された金属基材を備える電子素子において、有機系材料の中でも特殊なポリイミドを絶縁層に用いることで、絶縁層の耐熱性および寸法安定性を高めるとともに、絶縁層中の含水量を減らして素子内部の水分を大幅に低減し、かつ、電子素子の製造過程での絶縁層の吸湿を抑え、それにより素子の寿命および安定性を改善できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、金属基材と、上記金属基材上に形成され、ポリイミドを含む絶縁層と、上記絶縁層上に形成された電子素子部とを有し、上記絶縁層の吸湿膨張係数が0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることを特徴とする電子素子を提供する。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that in an electronic device including a metal substrate having an insulating layer formed on the surface, a special polyimide is used for the insulating layer among organic materials. In addition to increasing the heat resistance and dimensional stability of the insulating layer, the moisture content in the insulating layer is reduced to significantly reduce the moisture inside the device, and the moisture absorption of the insulating layer during the manufacturing process of the electronic device is suppressed. As a result, it was found that the lifetime and stability of the device can be improved, and the present invention has been completed.
That is, the present invention includes a metal base material, an insulating layer formed on the metal base material and containing polyimide, and an electronic element portion formed on the insulating layer, and a hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer. Is within a range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH.
吸湿膨張係数は吸水性の指標であり、吸湿膨張係数が小さいほど吸水性が小さい。また、吸湿膨張係数が小さいほど吸湿時の寸法変化が少なく素子へのダメージが少ない。したがって本発明によれば、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分に小さいことにより、素子内部の水分を低減して、水分による特性劣化を抑制することが可能であるとともに、寿命の短縮や素子破壊を抑制することが可能である。また本発明によれば、絶縁層がポリイミドを含有するので、絶縁性、耐熱性、寸法安定性に優れる絶縁層とすることが可能である。 The hygroscopic expansion coefficient is an index of water absorption, and the smaller the hygroscopic expansion coefficient, the smaller the water absorption. In addition, the smaller the hygroscopic expansion coefficient, the smaller the dimensional change during moisture absorption and the less damage to the device. Therefore, according to the present invention, when the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is within a predetermined range and the water absorption is sufficiently small, it is possible to reduce the moisture inside the element and suppress the deterioration of characteristics due to moisture. At the same time, it is possible to shorten the lifetime and suppress element destruction. Moreover, according to this invention, since an insulating layer contains a polyimide, it can be set as the insulating layer excellent in insulation, heat resistance, and dimensional stability.
上記発明においては、上記絶縁層がポリイミドを主成分とすることが好ましい。ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁性、耐熱性、寸法安定性がさらに優れた絶縁層とすることが可能となる。また、ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁層の薄膜化が可能となり絶縁層の熱伝導性を向上させることができ、放熱性に優れたものとすることができる。 In the said invention, it is preferable that the said insulating layer has a polyimide as a main component. By using polyimide as a main component, it is possible to obtain an insulating layer having further excellent insulating properties, heat resistance, and dimensional stability. In addition, by using polyimide as a main component, the insulating layer can be thinned, the thermal conductivity of the insulating layer can be improved, and the heat dissipation can be improved.
また本発明においては、上記ポリイミドが、下記式(1)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable that the said polyimide has a repeating unit represented by following formula (1).
(式(1)中、R1は下記式(2)で表される4価の有機基、R2は2価の有機基であり、繰り返されるR1同士およびR2同士はそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。nは1以上の自然数である。) (In formula (1), R 1 is a tetravalent organic group represented by the following formula (2), R 2 is a divalent organic group, and R 1 and R 2 that are repeated are the same. And n may be different, and n is a natural number of 1 or more.)
(式(2)中、aは0または1以上の自然数、Aはエステル結合である。結合基は、芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは3,4位に結合する。)
このようなポリイミドは、吸湿膨張係数を低減させることができるとともに、線熱膨張係数を小さくすることができる。また、R1が上記式(2)で表される4価の有機基であることにより、吸湿膨張係数を低くすることができるので、ジアミン由来の構造であるR2の選択性が広がるという利点もある。
(In Formula (2), a is 0 or a natural number of 1 or more, and A is an ester bond. The linking group is bonded to the 2, 3 or 3 or 4 position of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the aromatic ring. To do.)
Such a polyimide can reduce a hygroscopic expansion coefficient and can reduce a linear thermal expansion coefficient. Further, since R 1 is a tetravalent organic group represented by the above formula (2), the hygroscopic expansion coefficient can be lowered, so that the selectivity of R 2 which is a structure derived from diamine is widened. There is also.
また、上記ポリイミドが、下記式(1)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。 Moreover, it is also preferable that the said polyimide has a repeating unit represented by following formula (1).
(式(1)中、R1は下記式(2)で表される4価の有機基、R2は下記式(3)または(4)で表される2価の有機基であり、繰り返されるR1同士およびR2同士はそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。nは1以上の自然数である。) (In formula (1), R 1 is a tetravalent organic group represented by the following formula (2), R 2 is a divalent organic group represented by the following formula (3) or (4), and is repeated. R 1 and R 2 may be the same or different, and n is a natural number of 1 or more.)
(式(2)中、aは0または1以上の自然数、Aは単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)、エステル結合のいずれかであり、全てが同じであっても、各々異なっていてもよい(ただし、全てがエステル結合の場合を除く)。結合基は、芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは3,4位に結合する。) (In the formula (2), a is a natural number of 0 or 1 or more, A is a single bond (biphenyl structure), an oxygen atom (ether bond), or an ester bond. (However, except for the case where all are ester bonds.) The linking group is bonded to the 2, 3 or 3 or 4 position of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the aromatic ring.)
(式(4)中、aは0または1以上の自然数であり、結合基は芳香環同士の結合に対して、メタ位またはパラ位に結合する。また、芳香環上の水素原子の一部もしくは全てはフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換されていてもよい。)
このようなポリイミドは、吸湿膨張係数を低減させることができるとともに、線熱膨張係数を小さくすることができる。
(In the formula (4), a is 0 or a natural number of 1 or more, and the linking group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bonds between the aromatic rings. Alternatively, all may be substituted with a substituent selected from a fluoro group, a methyl group, a methoxy group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group.)
Such a polyimide can reduce a hygroscopic expansion coefficient and can reduce a linear thermal expansion coefficient.
さらに、上記ポリイミドが、下記式(1)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。 Furthermore, it is also preferable that the polyimide has a repeating unit represented by the following formula (1).
(式(1)中、R1は4価の有機基、R2は下記式(4)で表される2価の有機基であり、繰り返されるR1同士およびR2同士はそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。nは1以上の自然数である。) (In formula (1), R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is a divalent organic group represented by the following formula (4), and repeated R 1 and R 2 are the same. And n may be different, and n is a natural number of 1 or more.)
(式(4)中、aは0または1以上の自然数であり、結合基は芳香環同士の結合に対して、メタ位またはパラ位に結合する。また、芳香環上の水素原子の一部もしくは全てはフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換されていてもよい。)
このようなポリイミドは、吸湿膨張係数を低減させることができる。また、R2が上記式(4)で表される2価の有機基であることにより、吸湿膨張係数を低くすることができるので、カルボン酸二無水物由来の構造であるR1の選択性が広がるという利点もある。
(In the formula (4), a is 0 or a natural number of 1 or more, and the linking group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bonds between the aromatic rings. Alternatively, all may be substituted with a substituent selected from a fluoro group, a methyl group, a methoxy group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group.)
Such polyimide can reduce the hygroscopic expansion coefficient. In addition, since R 2 is a divalent organic group represented by the above formula (4), the hygroscopic expansion coefficient can be lowered, and thus the selectivity of R 1 that is a structure derived from carboxylic dianhydride. There is also an advantage that spreads.
さらに本発明においては、上記絶縁層の表面粗さRaが25nm以下であることが好ましい。電子素子部がTFTである場合には、絶縁層の表面粗さが上記範囲であることにより、凹凸によるTFTの電気的性能の低下を防ぐことができる。一方、電子素子部が有機EL素子である場合には、絶縁層の表面粗さが上記範囲であることにより、電極間の短絡を防ぐことができるとともに、輝度ムラの発生を抑制することができる。 Further, in the present invention, the surface roughness Ra of the insulating layer is preferably 25 nm or less. When the electronic element portion is a TFT, the surface roughness of the insulating layer is in the above range, so that the electrical performance of the TFT due to unevenness can be prevented from being lowered. On the other hand, when the electronic element portion is an organic EL element, the surface roughness of the insulating layer is in the above range, so that a short circuit between the electrodes can be prevented and the occurrence of luminance unevenness can be suppressed. .
また本発明においては、上記絶縁層の厚みが0.3μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。絶縁層の厚みが薄すぎると、絶縁性が維持できなかったり、金属基材表面に圧延筋等による凹凸が存在する場合にはその凹凸を平坦化することが困難であったりするからである。また、絶縁層の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、製膜時の乾燥が困難になったり、コストが高くなったりするからである。さらには、電子素子部が有機EL素子などの駆動時に発熱を伴う素子であり、素子の駆動時の熱を金属基材を通して放出させる場合には、絶縁層の厚みが厚いとポリイミドは金属よりも熱伝導率が低いために熱伝導性が低下するからである。 Moreover, in this invention, it is preferable that the thickness of the said insulating layer exists in the range of 0.3 micrometer-100 micrometers. This is because if the thickness of the insulating layer is too thin, the insulation cannot be maintained, or if the metal substrate surface has irregularities due to rolling streaks or the like, it is difficult to flatten the irregularities. Moreover, if the thickness of the insulating layer is too thick, flexibility is reduced, it becomes excessive, drying during film formation becomes difficult, and costs increase. Furthermore, when the electronic element part is an element that generates heat when driving an organic EL element or the like, and the heat at the time of driving the element is released through the metal substrate, if the insulating layer is thick, the polyimide is thicker than the metal. This is because the thermal conductivity is lowered due to the low thermal conductivity.
さらに本発明においては、上記絶縁層の線熱膨張係数が0ppm/℃〜30ppm/℃の範囲内であることが好ましい。絶縁層の線熱膨張係数が上記範囲であれば、絶縁層および金属基材の線熱膨張係数を近いものとすることができ、反りを抑制できるとともに絶縁層および金属基材の密着性を高めることができるからである。 Furthermore, in this invention, it is preferable that the linear thermal expansion coefficient of the said insulating layer exists in the range of 0 ppm / degrees C-30 ppm / degrees C. If the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer is within the above range, the linear thermal expansion coefficients of the insulating layer and the metal base material can be made close to each other, warpage can be suppressed and adhesion between the insulating layer and the metal base material can be improved. Because it can.
また本発明においては、上記絶縁層の線熱膨張係数と上記金属基材の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下であることが好ましい。上述したように、絶縁層および金属基材の線熱膨張係数が近いほど、反りを抑制できるとともに絶縁層および金属基材の密着性が高くなるからである。 Moreover, in this invention, it is preferable that the difference of the linear thermal expansion coefficient of the said insulating layer and the linear thermal expansion coefficient of the said metal base material is 15 ppm / degrees C or less. As described above, the closer the linear thermal expansion coefficients of the insulating layer and the metal substrate are, the more the warpage can be suppressed and the higher the adhesion between the insulating layer and the metal substrate.
さらに本発明においては、上記電子素子部が、上記絶縁層上に形成された背面電極層と、上記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むEL層と、上記EL層上に形成された透明電極層とを有する有機EL素子であることが好ましい。上述したように、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分に小さいので、絶縁層の耐熱性や絶縁信頼性を維持しつつ、水分による有機EL素子の特性劣化を抑制することが可能である。また、有機EL素子の発光時の熱を金属基材を通して放出することができ、熱によってEL層が劣化し、輝度ムラが生じたり素子寿命が短くなったりするのを抑制することが可能である。 Further, in the present invention, the electronic element portion is formed on the back electrode layer formed on the insulating layer, the EL layer formed on the back electrode layer and including at least the organic light emitting layer, and the EL layer. It is preferable that the organic EL device has a transparent electrode layer formed. As described above, the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is within a predetermined range, and the water absorption is sufficiently small, so that the deterioration of the characteristics of the organic EL element due to moisture is suppressed while maintaining the heat resistance and insulating reliability of the insulating layer. Is possible. In addition, heat during light emission of the organic EL element can be released through the metal substrate, and it is possible to suppress deterioration of the EL layer due to heat, resulting in uneven brightness and shortening of the element life. .
また本発明においては、上記電子素子部が、上記絶縁層上に形成されたTFTであることが好ましい。上述したように、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分に小さいので、絶縁層の耐熱性や絶縁信頼性を維持しつつ、水分によるTFTの特性劣化を抑制することが可能である。 In the present invention, the electronic element part is preferably a TFT formed on the insulating layer. As described above, since the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is within a predetermined range and the water absorption is sufficiently small, the deterioration of TFT characteristics due to moisture is suppressed while maintaining the heat resistance and insulating reliability of the insulating layer. Is possible.
本発明においては、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分に小さいので、水分による素子の特性劣化を抑制することができるという効果を奏する。 In the present invention, since the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is in a predetermined range and the water absorption is sufficiently small, there is an effect that it is possible to suppress deterioration of the characteristics of the element due to moisture.
以下、本発明の電子素子について詳細に説明する。
本発明の電子素子は、金属基材と、上記金属基材上に形成され、ポリイミドを含む絶縁層と、上記絶縁層上に形成された電子素子部とを有し、上記絶縁層の吸湿膨張係数が0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることを特徴とするものである。
Hereinafter, the electronic device of the present invention will be described in detail.
The electronic device of the present invention has a metal substrate, an insulating layer formed on the metal substrate and containing polyimide, and an electronic device part formed on the insulating layer, and the hygroscopic expansion of the insulating layer. The coefficient is in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH.
本発明の電子素子について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の電子素子の一例を示す概略断面図であり、電子素子部が有機EL素子である場合の例である。図1に例示する電子素子1は、金属基材2と、金属基材2上に形成され、ポリイミドを含み、所定の吸湿膨張係数を有する絶縁層3と、絶縁層3上に形成された有機EL素子10(電子素子部)とを有している。有機EL素子10は、絶縁層3上に形成された背面電極層11と、背面電極層11上に形成され、少なくとも有機発光層を含むEL層12と、EL層12上に形成された透明電極層13とを有している。この有機EL素子10は、透明電極層13側から光Lを取り出すトップエミッション型となる。
The electronic device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the electronic device of the present invention, and is an example in the case where the electronic device portion is an organic EL device. An electronic element 1 illustrated in FIG. 1 includes a metal base 2, an insulating layer 3 formed on the metal base 2, containing polyimide, having a predetermined hygroscopic expansion coefficient, and an organic formed on the insulating layer 3. EL element 10 (electronic element part). The organic EL element 10 includes a back electrode layer 11 formed on the insulating layer 3, an EL layer 12 formed on the back electrode layer 11 and including at least an organic light emitting layer, and a transparent electrode formed on the EL layer 12. Layer 13. The organic EL element 10 is a top emission type in which light L is extracted from the transparent electrode layer 13 side.
図2(a)〜図4(b)は、本発明の電子素子の他の例を示す概略断面図であり、電子素子部がTFTである場合の例である。図2(a)〜図4(b)に例示する電子素子1はいずれも、金属基材2と、金属基材2上に形成され、ポリイミドを含み、所定の吸湿膨張係数を有する絶縁層3と、絶縁層3上に形成されたTFT20(電子素子部)とを有している。
図2(a)に例示する電子素子1は、トップゲート・ボトムコンタクト構造を有するTFT20を備えており、TFT20は、絶縁層3上に形成されたソース電極22Sおよびドレイン電極22Dならびに半導体層21と、ソース電極22Sおよびドレイン電極22Dならびに半導体層21上に形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成されたゲート電極23Gとを有している。
図2(b)に例示する電子素子1は、トップゲート・トップコンタクト構造を有するTFT20を備えており、TFT20は、絶縁層3上に形成された半導体層21ならびにソース電極22Sおよびドレイン電極22Dと、半導体層21ならびにソース電極22Sおよびドレイン電極22D上に形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成されたゲート電極23Gとを有している。
図3(a)に例示する電子素子1は、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造を有するTFT20を備えており、TFT20は、絶縁層3上に形成されたゲート電極23Gと、ゲート電極23Gを覆うように形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成されたソース電極22Sおよびドレイン電極22Dならびに半導体層21と、ソース電極22Sおよびドレイン電極22Dならびに半導体層21上に形成された保護膜25とを有している。
図3(b)に例示する電子素子1は、ボトムゲート・トップコンタクト構造を有するTFT20を備えており、TFT20は、絶縁層3上に形成されたゲート電極23Gと、ゲート電極23Gを覆うように形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成された半導体層21ならびにソース電極22Sおよびドレイン電極22Dと、半導体層21ならびにソース電極22Sおよびドレイン電極22D上に形成された保護膜25とを有している。
図4(a)に例示する電子素子1は、コプレーナ型構造を有するTFT20を備えており、TFT20は、絶縁層3上に形成された半導体層21と、半導体層21上に形成されたソース電極22Sおよびドレイン電極22Dと、半導体層21上に形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成されたゲート電極23Gとを有している。
図4(b)に例示する電子素子1も、コプレーナ型構造を有するTFT20を備えており、TFT20は、絶縁層3上に形成されたゲート電極23Gと、ゲート電極23G上に形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成された半導体層21と、半導体層21上に形成されたソース電極22Sおよびドレイン電極22Dと、半導体層21上に形成された保護膜25とを有している。
FIG. 2A to FIG. 4B are schematic cross-sectional views showing other examples of the electronic device of the present invention, and are examples where the electronic device portion is a TFT. Each of the electronic elements 1 exemplified in FIGS. 2A to 4B is a metal base 2 and an insulating layer 3 formed on the metal base 2 and containing polyimide and having a predetermined hygroscopic expansion coefficient. And a TFT 20 (electronic element portion) formed on the insulating layer 3.
The electronic element 1 illustrated in FIG. 2A includes a TFT 20 having a top gate / bottom contact structure, and the TFT 20 includes a source electrode 22S and a drain electrode 22D formed on the insulating layer 3 and a semiconductor layer 21. The gate insulating film 24 formed on the source electrode 22S and the drain electrode 22D and the semiconductor layer 21 and the gate electrode 23G formed on the gate insulating film 24 are provided.
The electronic element 1 illustrated in FIG. 2B includes a TFT 20 having a top gate / top contact structure. The TFT 20 includes a semiconductor layer 21 formed on the insulating layer 3, a source electrode 22S and a drain electrode 22D. The gate insulating film 24 formed on the semiconductor layer 21, the source electrode 22S, and the drain electrode 22D, and the gate electrode 23G formed on the gate insulating film 24.
The electronic element 1 illustrated in FIG. 3A includes a TFT 20 having a bottom gate / bottom contact structure, and the TFT 20 covers a gate electrode 23G formed on the insulating layer 3 and the gate electrode 23G. The formed gate insulating film 24, the source electrode 22S and the drain electrode 22D and the semiconductor layer 21 formed on the gate insulating film 24, and the protective film 25 formed on the source electrode 22S and the drain electrode 22D and the semiconductor layer 21. And have.
The electronic element 1 illustrated in FIG. 3B includes a TFT 20 having a bottom gate / top contact structure, and the TFT 20 covers the gate electrode 23G formed on the insulating layer 3 and the gate electrode 23G. The formed gate insulating film 24, the semiconductor layer 21, the source electrode 22S and the drain electrode 22D formed on the gate insulating film 24, and the protective film 25 formed on the semiconductor layer 21, the source electrode 22S and the drain electrode 22D. And have.
An electronic element 1 illustrated in FIG. 4A includes a TFT 20 having a coplanar structure, and the TFT 20 includes a semiconductor layer 21 formed on the insulating layer 3 and a source electrode formed on the semiconductor layer 21. 22S and drain electrode 22D, gate insulating film 24 formed on semiconductor layer 21, and gate electrode 23G formed on gate insulating film 24.
The electronic element 1 illustrated in FIG. 4B also includes a TFT 20 having a coplanar structure, and the TFT 20 includes a gate electrode 23G formed on the insulating layer 3 and a gate insulation formed on the gate electrode 23G. A film 24; a semiconductor layer 21 formed on the gate insulating film 24; a source electrode 22S and a drain electrode 22D formed on the semiconductor layer 21; and a protective film 25 formed on the semiconductor layer 21. ing.
本発明において、絶縁層はポリイミドを含むものであり、好ましくはポリイミドを主成分とする。したがって、絶縁性、耐熱性、寸法安定性に優れる絶縁層とすることが可能である。 In this invention, an insulating layer contains a polyimide, Preferably it has a polyimide as a main component. Therefore, an insulating layer having excellent insulating properties, heat resistance, and dimensional stability can be obtained.
一般にポリイミドは吸水性を有する。TFTや有機EL素子などの電子素子に用いられる半導体材料には水分に弱いものが多いことから、素子内部の水分を低減し、湿気存在下において高い信頼性を実現するために、絶縁層は吸水性が小さい必要がある。吸水性の指標の一つとして、吸湿膨張係数がある。吸湿膨張係数が小さいほど、吸水性が小さくなる。したがって、絶縁層の吸湿膨張係数は小さいことが必要である。
本発明によれば、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分小さいので、水分による素子の特性劣化を抑制することが可能である。また、吸湿膨張係数が小さいほど、寸法安定性が向上する。絶縁層の吸湿膨張係数が大きいと、吸湿膨張係数がほとんどゼロに近い金属基材との膨張率の差によって、湿度の上昇とともに電子素子が反ったり、絶縁層および金属基材の密着性が低下したりする場合がある。したがって本発明によれば、寿命の短縮や素子破壊を抑制することが可能である。製造過程においてウェットプロセスが行われる場合にも、吸湿膨張係数が小さいことが重要となる。また、絶縁層の吸湿膨張係数が上記範囲であれば、絶縁層の吸水性を十分小さくすることができ、電子素子の製造工程が簡便になる。
In general, polyimide has water absorption. Since many semiconductor materials used in electronic devices such as TFTs and organic EL devices are vulnerable to moisture, in order to reduce the moisture inside the device and achieve high reliability in the presence of moisture, the insulating layer is water-absorbing. It needs to be small. One index of water absorption is the hygroscopic expansion coefficient. The smaller the hygroscopic expansion coefficient, the smaller the water absorption. Therefore, the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer needs to be small.
According to the present invention, since the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is in a predetermined range and the water absorption is sufficiently small, it is possible to suppress deterioration of the characteristics of the element due to moisture. Also, the smaller the hygroscopic expansion coefficient, the better the dimensional stability. If the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is large, the difference between the expansion coefficient and the metal base material, which has almost zero hygroscopic expansion coefficient, causes the electronic element to warp as the humidity increases, and the adhesion between the insulating layer and the metal base material decreases. There is a case to do. Therefore, according to the present invention, it is possible to shorten the lifetime and suppress element destruction. Even when a wet process is performed in the manufacturing process, it is important that the hygroscopic expansion coefficient is small. Moreover, if the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is in the above range, the water absorption of the insulating layer can be sufficiently reduced, and the manufacturing process of the electronic element is simplified.
また本発明によれば、金属基材上に絶縁層が形成されているので、金属基材表面に圧延筋などによる凹凸が存在する場合には、金属基材表面の凹凸を平坦化することができる。したがって、電子素子部がTFTである場合には、凹凸によるTFTの電気的性能の低下を防ぐことができる。また、電子素子部が有機EL素子である場合には、凹凸による電極間での短絡を防ぐことができるとともに、凹凸による輝度ムラの発生を抑制することができる。 Further, according to the present invention, since the insulating layer is formed on the metal substrate, when the metal substrate surface has irregularities due to rolling streaks or the like, the irregularities on the metal substrate surface can be flattened. it can. Therefore, when the electronic element portion is a TFT, it is possible to prevent a decrease in the electrical performance of the TFT due to the unevenness. Moreover, when an electronic element part is an organic EL element, while being able to prevent the short circuit between the electrodes by an unevenness | corrugation, generation | occurrence | production of the brightness nonuniformity by an unevenness | corrugation can be suppressed.
また、本発明の電子素子は金属基材を有するので、水分や酸素の透過を低減することができる。したがって、水分や酸素による素子の劣化を抑制することができる。さらに、一般に金属基材は熱伝導性に優れるので、放熱性を付与することができる。したがって、電子素子部が有機EL素子などの駆動時に発熱を伴う素子である場合には、素子の駆動時の熱を金属基材を通して放出させることができる。特に、電子素子部が有機EL素子である場合には、有機EL素子の発光時の発熱によってEL層が劣化し、輝度ムラが生じたり素子寿命が短くなったりするのを抑制することができる。また、本発明の電子素子は金属基材を有するので、強度を高めることができ、耐久性を向上させることができる。 In addition, since the electronic device of the present invention has a metal substrate, it can reduce the permeation of moisture and oxygen. Therefore, deterioration of the element due to moisture or oxygen can be suppressed. Furthermore, since a metal base material is generally excellent in thermal conductivity, heat dissipation can be imparted. Therefore, when the electronic element unit is an element that generates heat when driving an organic EL element or the like, heat at the time of driving the element can be released through the metal substrate. In particular, when the electronic element portion is an organic EL element, it is possible to suppress degradation of the EL layer due to heat generated during light emission of the organic EL element, resulting in uneven brightness and shortening of the element lifetime. Moreover, since the electronic element of this invention has a metal base material, intensity | strength can be raised and durability can be improved.
以下、本発明の電子素子の各構成について説明する。 Hereinafter, each structure of the electronic device of this invention is demonstrated.
1.絶縁層
本発明における絶縁層は、金属基材上に形成され、ポリイミドを含むものであり、吸湿膨張係数が0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であるものである。
1. Insulating layer The insulating layer in the present invention is formed on a metal substrate, contains polyimide, and has a hygroscopic expansion coefficient in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH.
上述したように、絶縁層の吸湿膨張係数は小さい必要がある。具体的に、吸湿膨張係数は、0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であり、好ましくは0ppm/%RH〜12ppm/%RHの範囲内、さらに好ましくは0ppm/%RH〜10ppm/%RHの範囲内である。 As described above, the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer needs to be small. Specifically, the hygroscopic expansion coefficient is in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH, preferably in the range of 0 ppm /% RH to 12 ppm /% RH, and more preferably 0 ppm /% RH to 10 ppm /%. It is within the range of RH.
なお、吸湿膨張係数は、次のように測定する。まず、絶縁層のみのフィルムを作製する。絶縁層フィルムの作製方法は、耐熱フィルム(ユーピレックス S 50S(宇部興産(株)製))やガラス基板上に絶縁層フィルムを作製した後、絶縁層フィルムを剥離する方法や金属基板上に絶縁層フィルムを作製した後、金属をエッチングで除去し絶縁層フィルムを得る方法などがある。次いで、得られた絶縁層フィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする。吸湿膨張係数は、湿度可変機械的分析装置(Thermo Plus TMA8310(リガク社製))によって測定する。例えば、温度を25℃で一定とし、まず、湿度を15%RHの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね30分〜2時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を20%RHとし、さらにサンプルが安定になるまで30分〜2時間その状態を保持する。その後、湿度を50%RHに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と20%RHで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化(この場合50−20の30)で割り、その値をサンプル長で割った値を吸湿膨張係数(C.H.E.)とする。測定の際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重は1g/25000μm2とする。 The hygroscopic expansion coefficient is measured as follows. First, a film having only an insulating layer is produced. The method for producing the insulating layer film is as follows. The insulating layer film is prepared on a heat-resistant film (Upilex S 50S (manufactured by Ube Industries)) or a glass substrate, and then the insulating layer film is peeled off or the insulating layer is formed on the metal substrate. There is a method of obtaining an insulating layer film by etching a metal after producing a film. Next, the obtained insulating layer film is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample. The hygroscopic expansion coefficient is measured by a humidity variable mechanical analyzer (Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)). For example, the temperature is kept constant at 25 ° C., the humidity is first set to a stable state in an environment of 15% RH, the state is maintained for about 30 minutes to 2 hours, and the humidity of the measurement site is set to 20%. RH and hold for 30 minutes to 2 hours until the sample is stable. Thereafter, the humidity is changed to 50% RH, and the difference between the sample length when the humidity becomes stable and the sample length when the humidity becomes stable at 20% RH is expressed as a change in humidity (in this case, 50-20). 30) and the value divided by the sample length is the hygroscopic expansion coefficient (CHE). At the time of measurement, the tensile weight is set to 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample becomes the same.
また、絶縁層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、金属基材の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下であることが好ましく、より好ましくは10ppm/℃以下、さらに好ましくは5ppm/℃以下である。絶縁層と金属基材との線熱膨張係数が近いほど、反りが抑制されるとともに、電子素子の熱環境が変化した際に、絶縁層と金属基材との界面の応力が小さくなり密着性が向上する。また、本発明の電子素子は、取り扱い上、0℃〜100℃の範囲の温度環境下では反らないことが好ましいのであるが、絶縁層の線熱膨張係数が大きいために絶縁層および金属基材の線熱膨張係数が大きく異なると、電子素子が熱環境の変化により反ってしまう。
なお、電子素子に反りが発生していないとは、電子素子を幅10mm、長さ50mmの短冊状に切り出し、得られたサンプルの一方の短辺を水平で平滑な台上に固定した際に、サンプルのもう一方の短辺の台表面からの浮上距離が1.0mm以下であることをいう。
Further, the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer is preferably 15 ppm / ° C. or less, more preferably 10 ppm / ° C. or less, more preferably from the viewpoint of dimensional stability. Is 5 ppm / ° C. or less. The closer the linear thermal expansion coefficient between the insulating layer and the metal substrate, the more the warpage is suppressed, and when the thermal environment of the electronic element changes, the stress at the interface between the insulating layer and the metal substrate decreases, and the adhesion Will improve. In addition, it is preferable that the electronic device of the present invention does not warp in a temperature environment in the range of 0 ° C. to 100 ° C. for handling, but since the insulating layer has a large linear thermal expansion coefficient, If the linear thermal expansion coefficients of the materials differ greatly, the electronic element will warp due to changes in the thermal environment.
It should be noted that no warpage occurs in the electronic element when the electronic element is cut into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 50 mm, and one short side of the obtained sample is fixed on a horizontal and smooth table. The floating distance from the surface of the other short side of the sample is 1.0 mm or less.
さらに、絶縁層の線熱膨張係数は、絶縁層上に形成される電子素子部の種類に応じて適宜選択されることが好ましい。例えば電子素子部がTFTである場合、絶縁層の線熱膨張係数はTFTを構成する半導体層の線熱膨張係数との差が比較的小さいことが好ましい。また例えば電子素子部が有機EL素子である場合、絶縁層の線熱膨張係数は有機EL素子を構成する電極の線熱膨張係数との差が比較的小さいことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer is appropriately selected according to the type of the electronic element portion formed on the insulating layer. For example, when the electronic element portion is a TFT, it is preferable that the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer is relatively small from the linear thermal expansion coefficient of the semiconductor layer constituting the TFT. For example, when the electronic element portion is an organic EL element, it is preferable that the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer is relatively small from the linear thermal expansion coefficient of the electrodes constituting the organic EL element.
具体的に、絶縁層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、0ppm/℃〜30ppm/℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内、さらに好ましくは0ppm/℃〜18ppm/℃の範囲内、特に好ましくは0ppm/℃〜12ppm/℃の範囲内である。中でも、電子素子部がTFTである場合、0ppm/℃〜7ppm/℃の範囲内であることが最も好ましい。また、電子素子部が有機EL素子である場合、0ppm/℃〜10ppm/℃程度であることが最も好ましい。 Specifically, the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer is preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 30 ppm / ° C., more preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 25 ppm / ° C., from the viewpoint of dimensional stability. More preferably, it is in the range of 0 ppm / ° C. to 18 ppm / ° C., particularly preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C. Especially, when an electronic element part is TFT, it is most preferable to be in the range of 0 ppm / ° C. to 7 ppm / ° C. Moreover, when an electronic element part is an organic EL element, it is most preferable that it is about 0 ppm / degrees C-10 ppm / degrees C.
なお、線熱膨張係数は、次のように測定する。まず、絶縁層のみのフィルムを作製する。絶縁層フィルムの作製方法は、上述したとおりである。次いで、得られた絶縁層を幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする。線熱膨張係数は、熱機械分析装置(例えばThermo Plus TMA8310(リガク社製))によって測定する。測定条件は、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とし、100℃〜200℃の範囲内の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数(C.T.E.)とする。 The linear thermal expansion coefficient is measured as follows. First, a film having only an insulating layer is produced. The method for producing the insulating layer film is as described above. Next, the obtained insulating layer is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample. The linear thermal expansion coefficient is measured by a thermomechanical analyzer (for example, Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)). The measurement conditions were a heating rate of 10 ° C./min, a tensile load of 1 g / 25,000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample was the same, and an average linear thermal expansion within a range of 100 ° C. to 200 ° C. The coefficient is the linear thermal expansion coefficient (CTE).
絶縁層は絶縁性を備えるものである。具体的に、絶縁層の体積抵抗は、1.0×109Ω・m以上であることが好ましく、1.0×1010Ω・m以上であることがより好ましく、1.0×1011Ω・m以上であることがさらに好ましい。
なお、体積抵抗は、JIS K6911、JIS C2318、ASTM D257 などの規格に準拠する手法で測定することが可能である。
The insulating layer has an insulating property. Specifically, the volume resistance of the insulating layer is preferably 1.0 × 10 9 Ω · m or more, more preferably 1.0 × 10 10 Ω · m or more, and 1.0 × 10 11. More preferably, it is Ω · m or more.
The volume resistance can be measured by a method based on standards such as JIS K6911, JIS C2318, and ASTM D257.
絶縁層の表面粗さRaとしては、金属基材の表面粗さRaよりも小さいことが好ましい。具体的に、絶縁層の表面粗さRaは25nm以下であることが好ましく、より好ましくは10nm以下である。絶縁層の表面粗さRaが大きすぎると、電子素子部がTFTである場合、凹凸によりTFTの電気的性能が劣化するおそれがあるからである。また、絶縁層の表面粗さRaが大きすぎると、電子素子部が有機EL素子である場合、凹凸により電極間で短絡が生じたり輝度ムラが発生したりするおそれがあるからである。 The surface roughness Ra of the insulating layer is preferably smaller than the surface roughness Ra of the metal substrate. Specifically, the surface roughness Ra of the insulating layer is preferably 25 nm or less, and more preferably 10 nm or less. This is because if the surface roughness Ra of the insulating layer is too large, when the electronic element portion is a TFT, the electrical performance of the TFT may be deteriorated by unevenness. In addition, if the surface roughness Ra of the insulating layer is too large, when the electronic element portion is an organic EL element, there is a risk that a short circuit may occur between the electrodes due to the unevenness or luminance unevenness may occur.
なお、上記表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)もしくは走査型白色干渉計を用いて測定した値である。例えば、AFMを用いて測定する場合は、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて、タッピングモードで、カンチレバー:MPP11100、走査範囲:50μm×50μm、走査速度:0.5Hzにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりRaを求めることができる。また、走査型白色干渉計を用いて測定する場合は、New View 5000(Zygo社製)を用いて、対物レンズ:100倍、ズームレンズ:2倍、Scan Length:15μmにて、50μm×50μmの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりRaを求めることができる。 The surface roughness Ra is a value measured using an atomic force microscope (AFM) or a scanning white interferometer. For example, when measuring using AFM, using Nanoscope V multimode (Veeco), in tapping mode, cantilever: MPP11100, scanning range: 50 μm × 50 μm, scanning speed: 0.5 Hz, surface shape Ra can be obtained by taking an image and calculating an average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the obtained image. Further, when measuring using a scanning white interferometer, using New View 5000 (manufactured by Zygo), objective lens: 100 times, zoom lens: 2 times, Scan Length: 15 μm, 50 μm × 50 μm Ra can be obtained by imaging the surface shape of the range and calculating the average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the obtained image.
絶縁層を構成するポリイミドとしては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリイミドの構造を適宜選択することで、吸湿膨張係数や線熱膨張係数を制御することが可能である。 The polyimide constituting the insulating layer is not particularly limited as long as it satisfies the above characteristics. For example, it is possible to control the hygroscopic expansion coefficient and the linear thermal expansion coefficient by appropriately selecting the structure of polyimide.
ポリイミドとしては、絶縁層の吸湿膨張係数を所定の範囲とし、絶縁層の線熱膨張係数を本発明の電子素子に好適なものとする観点から、芳香族骨格を含むポリイミドであることが好ましい。ポリイミドの中でも芳香族骨格を含有するポリイミドは、その剛直で平面性の高い骨格に由来して、耐熱性や薄膜での絶縁性に優れ、線熱膨張係数も低いことから、本発明の電子素子の絶縁層に好ましく用いられる。 The polyimide is preferably a polyimide containing an aromatic skeleton from the viewpoint of making the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer within a predetermined range and making the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer suitable for the electronic device of the present invention. Among polyimides, the polyimide containing an aromatic skeleton is derived from the rigid and highly planar skeleton, and is excellent in heat resistance, insulation in a thin film, and has a low linear thermal expansion coefficient. The insulating layer is preferably used.
一般的なポリイミドは、下記式(1)で表される繰り返し単位を有する。 A general polyimide has a repeating unit represented by the following formula (1).
(式(1)中、R1は4価の有機基、R2は2価の有機基であり、繰り返されるR1同士およびR2同士はそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。nは1以上の自然数である。)
式(1)において、一般に、R1はテトラカルボン酸二無水物由来の構造であり、R2はジアミン由来の構造である。
(In formula (1), R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is a divalent organic group, and R 1 and R 2 that are repeated may be the same or different. n is a natural number of 1 or more.)
In the formula (1), R 1 is generally a structure derived from tetracarboxylic dianhydride, and R 2 is a structure derived from diamine.
本発明に用いられるポリイミドは、吸湿膨張係数が0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内である必要があるので、低吸湿性を示す骨格を有することが望ましい。ポリイミドの吸湿性は、その原料であるテトラカルボン酸二無水物の構造ならびにジアミンの構造に起因するので、吸湿膨張係数を0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内とするには、ポリイミドの吸湿性を低下させる構造を有する酸二無水物もしくはジアミンを用いることが望ましい。ポリイミドの吸湿性をより低下させるためには、酸二無水物、ジアミンともポリイミドの吸湿性を低下させる構造を有するものを用いることが望ましい。しかしながら、特に吸湿性の低い酸二無水物を用いることにより、低吸湿ではないジアミンを選択しても、吸湿膨張係数を0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内とすることができる。また、特に吸湿性の低いジアミンを用いる場合は、低吸湿ではない酸二無水物を選択しても、吸湿膨張係数を0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内とすることができる。 Since the polyimide used in the present invention needs to have a hygroscopic expansion coefficient in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH, it is desirable to have a skeleton exhibiting low hygroscopicity. Since the hygroscopic property of polyimide is caused by the structure of tetracarboxylic dianhydride as a raw material and the structure of diamine, in order to make the hygroscopic expansion coefficient within the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH, It is desirable to use acid dianhydride or diamine having a structure that reduces hygroscopicity. In order to further reduce the hygroscopicity of polyimide, it is desirable to use acid dianhydrides and diamines having a structure that reduces the hygroscopicity of polyimide. However, by using an acid dianhydride having particularly low hygroscopicity, the hygroscopic expansion coefficient can be in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH even when a diamine that is not low in hygroscopicity is selected. In particular, when a diamine having a low hygroscopic property is used, the hygroscopic expansion coefficient can be set within the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH even if an acid dianhydride that is not low hygroscopic is selected.
ポリイミドに適用可能なテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタン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、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、1,4−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’−ビス〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’−ビス〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)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二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−プロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス−(トリフルオロメチル)キサンテンテトラカルボン酸二無水物、9−フェニル−9−(トリフルオロメチル)キサンテンテトラカルボン酸二無水物、12,14−ジフェニル−12,14−ビス(トリフルオロメチル)−12H,14H−5,7−ジオキサペンタセン−2,3,9,10−テトラカルボン酸二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、1,4−ビス(トリフルオロメチル)−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、1−(トリフルオロメチル)−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物,p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物等が挙げられる。
これらは単独あるいは2種以上混合して用いられる。
Examples of tetracarboxylic dianhydrides applicable to polyimide include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, cyclopentane tetracarboxylic dianhydride, pyro Merit acid dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4 '-Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 6,6'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2- Bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) Ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane Dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane Anhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 1,3-bis [(3,4-dicarboxy ) Benzoyl] benzene dianhydride, 1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] Phenyl} propane dianhydride, 2 2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, Bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, 4,4′-bis [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, 4, 4′-bis [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [3 -(1,2-dicarboxy) Phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] Phenyl} sulfide dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3,3,3-propane dianhydride, 2,3,6,7-naphthalene Tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic Acid dianhydride, 3,4,9,1 -Perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, 9,9-bis- (tri Fluoromethyl) xanthenetetracarboxylic dianhydride, 9-phenyl-9- (trifluoromethyl) xanthenetetracarboxylic dianhydride, 12,14-diphenyl-12,14-bis (trifluoromethyl) -12H, 14H -5,7-dioxapentacene-2,3,9,10-tetracarboxylic dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride, 1,4 -Bis (trifluoromethyl) -2,3,5,6-benzenetetracarboxylic dianhydride, 1- (trifluoromethyl) -2,3,5,6-benzenetetra Examples thereof include tracarboxylic dianhydride, p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
ポリイミドを低吸湿にする酸二無水物の構造としては、下記式(6)で表わされるものが挙げられる。 As a structure of the acid dianhydride which makes polyimide low moisture absorption, what is represented by following formula (6) is mentioned.
(式(6)中、aは0または1以上の自然数、Aは単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)、エステル結合のいずれかであり、全てが同じであっても、各々異なっていてもよい。酸無水物骨格(―CO−O−CO−)は、隣接する芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは、3,4位に結合する。)
上記式(6)において、Aが単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)である酸二無水物としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物などが挙げられる。これらは、吸湿膨張係数を低減させる観点ならびに、ジアミンの選択性を広げる観点から、好ましい。
(In Formula (6), a is a natural number of 0 or 1 or more, A is any one of a single bond (biphenyl structure), an oxygen atom (ether bond), and an ester bond. (The acid anhydride skeleton (—CO—O—CO—) is bonded to the 2, 3 or 3, 4 position of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the adjacent aromatic ring.)
In the above formula (6), as the acid dianhydride in which A is a single bond (biphenyl structure) or an oxygen atom (ether bond), 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2 , 3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, etc. Is mentioned. These are preferable from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient and from the viewpoint of expanding the selectivity of the diamine.
上記式(6)において、Aがエステル結合であるフェニルエステル系の酸二無水物は、ポリイミドを低吸湿にする観点から、特に好ましい。例えば、下記式で表わされる酸二無水物が挙げられる。具体的には、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物などが挙げられる。これらは、吸湿膨張係数を低減させる観点ならびに、ジアミンの選択性を広げる観点から、特に好ましい。 In the above formula (6), a phenyl ester acid dianhydride in which A is an ester bond is particularly preferable from the viewpoint of reducing moisture absorption of the polyimide. For example, an acid dianhydride represented by the following formula may be mentioned. Specific examples include p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, and the like. These are particularly preferable from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient and from the viewpoint of expanding the selectivity of the diamine.
(式中、aは0または1以上の自然数である。酸無水物骨格(―CO−O−CO−)は、隣接する芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは3,4位に結合する。)
上述の吸湿膨張係数が小さいテトラカルボン酸二無水物の場合、後述するジアミンとしては幅広く選択することができる。
(Wherein, a is a natural number of 0 or 1 or more. The acid anhydride skeleton (—CO—O—CO—) is a 2, 3-position or 3 of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the adjacent aromatic ring. , Binds to position 4.)
In the case of the tetracarboxylic dianhydride having a small hygroscopic expansion coefficient as described above, a wide variety of diamines to be described later can be selected.
併用するテトラカルボン酸二無水物として、下記式で表わされるような少なくとも1つのフッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。フッ素が導入されたテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの吸湿膨張係数が低下する。少なくとも1つのフッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物としては、中でも、フルオロ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基を有することが好ましい。具体的には、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物などが挙げられる。しかしながら、フッ素を含んだ骨格を有するポリイミドの前駆体は、塩基性水溶液に溶解しづらい傾向にあり、ポリイミドの前駆体の状態で、レジスト等を用いてパターニングを行う際には、アルコール等の有機溶媒と塩基性水溶液との混合溶液によって現像を行う必要がある場合がある。 As the tetracarboxylic dianhydride used in combination, a tetracarboxylic dianhydride having at least one fluorine atom as represented by the following formula can be used. When tetracarboxylic dianhydride into which fluorine is introduced is used, the hygroscopic expansion coefficient of polyimide is lowered. The tetracarboxylic dianhydride having at least one fluorine atom preferably has a fluoro group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group. Specific examples include 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride. However, a polyimide precursor having a fluorine-containing skeleton tends to be difficult to dissolve in a basic aqueous solution. When patterning using a resist or the like in the polyimide precursor state, an organic solvent such as alcohol is used. It may be necessary to perform development with a mixed solution of a solvent and a basic aqueous solution.
ポリイミドの耐熱性、線熱膨張係数などの観点から好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物である。特に好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物が挙げられる。
ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直なテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの線熱膨張係数が小さくなるので特に好ましい。なかでも、線熱膨張係数と吸湿膨張係数とのバランスの観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物が特に好ましい。
The tetracarboxylic dianhydride preferably used from the viewpoint of the heat resistance of polyimide, the coefficient of linear thermal expansion, etc. is an aromatic tetracarboxylic dianhydride. Particularly preferably used tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4. , 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2, 2 ′, 6,6′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1, 1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimelli Dianhydride preparative acid monoester acid.
Pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2 , 3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and other rigid tetracarboxylic dianhydrides, the linear heat of polyimide This is particularly preferable because the expansion coefficient is small. Among these, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid are used from the viewpoint of the balance between the linear thermal expansion coefficient and the hygroscopic expansion coefficient. Particularly preferred are dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride. .
また、テトラカルボン酸二無水物として脂環骨格を有する場合、ポリイミド前駆体の透明性が向上するため、高感度の感光性ポリイミド前駆体となる。一方で、ポリイミドの耐熱性や絶縁性が芳香族ポリイミドと比較して劣る傾向にある。 Moreover, when it has an alicyclic skeleton as tetracarboxylic dianhydride, since the transparency of a polyimide precursor improves, it becomes a highly sensitive photosensitive polyimide precursor. On the other hand, the heat resistance and insulation of polyimide tend to be inferior compared to aromatic polyimide.
芳香族のテトラカルボン酸二無水物を用いた場合、耐熱性に優れ、低線熱膨張係数を示すポリイミドとなるというメリットがある。したがって、ポリイミドにおいて、上記式(1)中のR1のうち33モル%以上が、下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 When an aromatic tetracarboxylic dianhydride is used, there is a merit that it becomes a polyimide having excellent heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, in the polyimide, it is preferable that 33 mol% or more of R 1 in the formula (1) has any structure represented by the following formula.
(式(2)中、aは0または1以上の自然数、Aは単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)、エステル結合のいずれかであり、全てが同じであっても、各々異なっていてもよい。結合基は、芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは3,4位に結合する。)なお、上記式(2)で表わされる構造は、上記式(6)で表わされる酸二無水物由来の構造である。
中でも、ポリイミドが上記式(2)で表される構造を含むと、低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
(In the formula (2), a is a natural number of 0 or 1 or more, A is a single bond (biphenyl structure), an oxygen atom (ether bond), or an ester bond. The linking group is bonded to the 2, 3 or 3 or 4 position of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the aromatic ring.) The structure represented by the above formula (2) is It is a structure derived from an acid dianhydride represented by (6).
Especially, when a polyimide contains the structure represented by the said Formula (2), a low hygroscopic expansion is shown. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.
上記のような構造を有するポリイミドは、高耐熱性、低線熱膨張係数を示すポリイミドである。そのため、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(1)中のR1のうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、少なくとも上記式(1)中のR1のうち33%以上含有すればよい。中でも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(1)中のR1のうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。 The polyimide having the structure as described above is a polyimide that exhibits high heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, the content of the structure represented by the above formula is preferably closer to 100 mol% of R 1 in the above formula (1), but at least 33% of R 1 in the above formula (1) is contained. do it. Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more of R 1 in the above formula (1).
一方、ポリイミドに適用可能なジアミン成分も、1種類のジアミン単独で、または2種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は特に限定されるものではなく、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、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、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−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、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−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、4,4’−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、2,2−ジ(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1−ジ(3−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ジ(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1−(3−アミノフェニル)−1−(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−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、1,3−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾニトリル、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ピリジン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−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−(4−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−(4−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、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、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−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、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、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、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−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、1,4−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)−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)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、4,4’−ビス[4−(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[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、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ]ジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジ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、3,3’−ジアミノ−4−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、6,6’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダン、6,6’−ビス(4−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、ビス(アミノメチル)エーテル、ビス(2−アミノエチル)エーテル、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ビス(2−アミノメトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(2−アミノエトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(3−アミノプロトキシ)エチル]エーテル、1,2−ビス(アミノメトキシ)エタン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス[2−(アミノメトキシ)エトキシ]エタン、1,2−ビス[2−(2−アミノエトキシ)エトキシ]エタン、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,3−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロへキシル)メタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンが挙げられる。また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換したジアミンも使用することができる。
さらに目的に応じ、架橋点となるエチニル基、ベンゾシクロブテン−4’−イル基、ビニル基、アリル基、シアノ基、イソシアネート基、及びイソプロペニル基のいずれか1種または2種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部もしくは全てに置換基として導入しても使用することができる。
On the other hand, a diamine component applicable to polyimide can also be used alone or in combination of two or more diamines. The diamine component used is not particularly limited, and examples thereof include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4 ′. -Diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4, , 4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3, 4'-diaminodiphenyl meta 2,2-di (3-aminophenyl) propane, 2,2-di (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2,2- Di (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-di (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoro Propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,1-di (3-aminophenyl) -1- Phenylethane, 1,1-di (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1- (3-aminophenyl) -1- (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1,3-bis (3 -Aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4 Aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis ( 4-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) Benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-) α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-ditrifluoro) Methylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 2,6 -Bis (3-aminophenoxy) benzonitrile, 2,6-bis (3-aminophenoxy) pyridine, 4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) Biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4 -Aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-aminophenoxy) Cis) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] Propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexa Fluoropropane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) Benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [ -(4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy)- α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 4,4′-bis [4- (4-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, 4,4′-bis [4- (4-aminophenoxy) phenoxy Diphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4,4′-dibiphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4-phenoxybenzophenone, 3,3 '-Diamino-4-biphenoxybenzophenone, 6,6'-bis (3-aminophenoxy) -3,3,3', 3'-tetramethyl-1,1'-spirobiindane, 6,6'-bis ( 4-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (4- Aminobutyl) tetramethyldisiloxane, α, ω-bis (3-aminopropyl) polydimethylsiloxane, α, ω-bis (3-aminobutyl) polydimethylsiloxane, bis (amino) Methyl) ether, bis (2-aminoethyl) ether, bis (3-aminopropyl) ether, bis (2-aminomethoxy) ethyl] ether, bis [2- (2-aminoethoxy) ethyl] ether, bis [2 -(3-aminoprotoxy) ethyl] ether, 1,2-bis (aminomethoxy) ethane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, 1,2-bis [2- (aminomethoxy) ethoxy] Ethane, 1,2-bis [2- (2-aminoethoxy) ethoxy] ethane, ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, triethylene glycol bis (3-aminopropyl) ) Ether, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1 5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12- Diaminododecane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,3-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,4-di (2-aminoethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,5-bis (amino) Methyl) bicyclo [2.2.1] heptane. In addition, a diamine obtained by substituting some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of the diamine with a substituent selected from a fluoro group, a methyl group, a methoxy group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group may be used. it can.
Furthermore, depending on the purpose, any one or two or more of the ethynyl group, benzocyclobuten-4′-yl group, vinyl group, allyl group, cyano group, isocyanate group, and isopropenyl group serving as a crosslinking point, Even if it introduce | transduces into some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of diamine as a substituent, it can be used.
ポリイミドを低吸湿にするジアミンの構造としては、下記式(3)、(4)で表わされるものが挙げられる。 Examples of the diamine structure that makes polyimide low in moisture absorption include those represented by the following formulas (3) and (4).
(式(4)中、aは0または1以上の自然数、アミノ基はベンゼン環同士の結合に対して、メタ位またはパラ位に結合する。また、芳香環上の水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換されていてもよい。)
上記式(3)、(4)で表わされるジアミンは、ポリイミドを低吸湿にする観点から、好ましい。具体的には、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニルなどが挙げられる。これらは、吸湿膨張係数を低減させる観点ならびに、酸二無水物の選択性を広げる観点から、好ましい。
(In Formula (4), a is a natural number of 0 or 1 or more, and the amino group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bond between benzene rings. In addition, some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring May be substituted with a substituent selected from a fluoro group, a methyl group, a methoxy group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group.)
The diamine represented by the above formulas (3) and (4) is preferable from the viewpoint of making the polyimide low moisture absorption. Specifically, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3 Examples include '-dichloro-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, and the like. These are preferable from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient and from the viewpoint of expanding the selectivity of the acid dianhydride.
分子内にビフェニル構造を有する上記式(4)で表わされるジアミンは、ポリイミドを低吸湿にする観点から、さらに好ましい。具体的には、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニルなどが挙げられる。これらは、吸湿膨張係数を低減させる観点ならびに、酸二無水物の選択性を広げる観点から、さらに好ましい。 The diamine represented by the above formula (4) having a biphenyl structure in the molecule is more preferable from the viewpoint of reducing the moisture absorption of the polyimide. Specifically, 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dichloro-4,4′-diamino Biphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned. These are more preferable from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient and from the viewpoint of expanding the selectivity of the acid dianhydride.
また、芳香環の置換基としてフッ素を導入すると吸湿膨張係数を低減させることができる。例えば、上記式(4)で表わされるジアミンの中でフッ素が導入された構造としては、下記式で表わされるものが挙げられる。しかしながら、フッ素を含むポリイミド前駆体、特にポリアミック酸は、塩基性水溶液に溶解しにくく、金属基材上に絶縁層を部分的に形成する場合には、絶縁層の加工の際に、アルコールなどの有機溶媒との混合溶液で現像する必要がある場合がある。 In addition, when fluorine is introduced as a substituent of the aromatic ring, the hygroscopic expansion coefficient can be reduced. For example, examples of the structure in which fluorine is introduced in the diamine represented by the above formula (4) include those represented by the following formula. However, polyimide precursors containing fluorine, particularly polyamic acid, are difficult to dissolve in a basic aqueous solution. When an insulating layer is partially formed on a metal substrate, alcohol or the like may be used during processing of the insulating layer. It may be necessary to develop with a mixed solution with an organic solvent.
ジアミンは、目的の物性によって選択することができ、p−フェニレンジアミンなどの剛直なジアミンを用いれば、ポリイミドは低膨張係数となる。剛直なジアミンとしては、同一の芳香環に2つアミノ基が結合しているジアミンとして、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、2、6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、1,4−ジアミノアントラセンなどが挙げられる。
さらに、2つ以上の芳香族環が単結合により結合し、2つ以上のアミノ基がそれぞれ別々の芳香族環上に直接または置換基の一部として結合しているジアミンが挙げられ、例えば、上記式(4)により表されるものがある。具体例としては、ベンジジン等が挙げられる。
The diamine can be selected depending on the desired physical properties. If a rigid diamine such as p-phenylenediamine is used, the polyimide has a low expansion coefficient. Rigid diamines include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2, 6 as diamines in which two amino groups are bonded to the same aromatic ring. -Diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 1,4-diaminoanthracene and the like can be mentioned.
In addition, diamines in which two or more aromatic rings are bonded by a single bond, and two or more amino groups are each bonded directly or as part of a substituent on a separate aromatic ring, for example, There exists what is represented by the said Formula (4). Specific examples include benzidine and the like.
さらに、上記式(4)において、他のベンゼン環との結合に関与せず、ベンゼン環上のアミノ基が置換していない位置に置換基を有するジアミンも用いることができる。これら置換基は、1価の有機基であるがそれらは互いに結合していてもよい。具体例としては、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。 Furthermore, in the above formula (4), it is also possible to use a diamine having a substituent at a position where the amino group on the benzene ring is not substituted without being involved in the bond with another benzene ring. These substituents are monovalent organic groups, but they may be bonded to each other. Specific examples include 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dichloro-4,4′-diamino. Biphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned.
一方、ジアミンとして、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン骨格を有するジアミンを用いると、金属基材との密着性を改善したり、ポリイミドの弾性率が低下し、ガラス転移温度を低下させたりすることができる。 On the other hand, when a diamine having a siloxane skeleton such as 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane is used as the diamine, the adhesion with the metal substrate is improved or the elastic modulus of the polyimide is lowered. The glass transition temperature can be lowered.
ここで、選択されるジアミンは耐熱性の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の60モル%、好ましくは40モル%を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いてもよい。 Here, the selected diamine is preferably an aromatic diamine from the viewpoint of heat resistance. However, depending on the desired physical properties, the diamine may be an aliphatic diamine or siloxane within a range not exceeding 60 mol%, preferably not exceeding 40 mol%. Non-aromatic diamines such as diamines may be used.
また、ポリイミドにおいては、上記式(1)中のR2のうち33モル%以上が下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 Moreover, in polyimide, it is preferable that 33 mol% or more of R 2 in the formula (1) has any structure represented by the following formula.
(R3は2価の有機基、酸素原子、硫黄原子、またはスルホン基であり、R4およびR5は1価の有機基、またはハロゲン原子である。)
ポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
上記のような構造を有する場合、ポリイミドの耐熱性が向上し、線熱膨張係数が小さくなる。そのため、上記式(1)中のR2のうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、上記式(1)中のR2のうち少なくとも33%以上含有すればよい。中でも上記式で表わされる構造の含有量は上記式(1)中のR2のうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。
(R 3 is a divalent organic group, an oxygen atom, a sulfur atom, or a sulfone group, and R 4 and R 5 are a monovalent organic group or a halogen atom.)
When polyimide contains any structure of the above formula, it is derived from these rigid skeletons and exhibits low linear thermal expansion and low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.
When it has the above structure, the heat resistance of a polyimide improves and a linear thermal expansion coefficient becomes small. Therefore, the closer to 100 mol% of R 2 in the above formula (1), the better, but it is sufficient to contain at least 33% or more of R 2 in the above formula (1). Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, of R 2 in the above formula (1).
ポリイミドにおいて、上記式(1)中のR1(酸二無水物)およびR2(ジアミン)の好ましい組み合わせとしては、下記(i)〜(iii)の組み合わせが挙げられる。
(i)R1が下記式(2)で表される構造であり、Aがエステル結合である場合、(ii)R1が下記式(2)で表される構造であり、Aが単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)、エステル結合のいずれかで、全てが同じであっても各々異なっていてもよく(ただし、全てがエステル結合の場合を除く)、またR2が下記式(3)または(4)で表される構造である場合、(iii)R2が下記式(4)で表される構造である場合である。なお、各式中の記号については、上述したとおりである。
In the polyimide, preferred combinations of R 1 (acid dianhydride) and R 2 (diamine) in the above formula (1) include the following combinations (i) to (iii).
(I) When R 1 is a structure represented by the following formula (2) and A is an ester bond, (ii) R 1 is a structure represented by the following formula (2), and A is a single bond (Biphenyl structure), oxygen atom (ether bond), or ester bond, all may be the same or different (except when all are ester bonds), and R 2 is When it is a structure represented by Formula (3) or (4), it is a case where (iii) R < 2 > is a structure represented by following formula (4). Note that the symbols in each formula are as described above.
上記(ii)の場合、上記式(1)中のR2のうち50モル%以上が上記式(3)、(4)で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。また、上記(iii)の場合、上記式(1)中のR2のうち50モル%以上が上記式(4)で表わされる構造であることが好ましい。 In the case of the above (ii), it is preferable that 50 mol% or more of R 2 in the above formula (1) is any structure represented by the above formulas (3) and (4). Moreover, in the case of said (iii), it is preferable that 50 mol% or more is a structure represented by said Formula (4) among R < 2 > in said Formula (1).
一般に金属基材の線熱膨張係数、すなわち金属の線熱膨張係数はある程度定まっているため、使用する金属基材の線熱膨張係数に応じて絶縁層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
また、電子素子部がTFTである場合には、TFTの線熱膨張係数に応じて金属基材の線熱膨張係数を決定し、その金属基材の線熱膨張係数に応じて絶縁層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。同様に、電子素子部が有機EL素子である場合には、有機EL素子の線熱膨張係数に応じて金属基材の線熱膨張係数を決定し、その金属基材の線熱膨張係数に応じて絶縁層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
Generally, the linear thermal expansion coefficient of a metal substrate, that is, the linear thermal expansion coefficient of a metal is determined to some extent. It is preferable to select the structure appropriately.
Further, when the electronic element portion is a TFT, the linear thermal expansion coefficient of the metal substrate is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the TFT, and the insulating layer wire is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the metal substrate. It is preferable to determine the thermal expansion coefficient and select the polyimide structure as appropriate. Similarly, when the electronic element portion is an organic EL element, the linear thermal expansion coefficient of the metal base is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the organic EL element, and the linear thermal expansion coefficient of the metal base is determined. It is preferable to determine the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer and select the polyimide structure as appropriate.
本発明においては、絶縁層が上述のポリイミドを含有していればよく、必要に応じて適宜、このポリイミドと他のポリイミドとを積層したり組み合わせたりして、絶縁層として用いてもよい。 In this invention, the insulating layer should just contain the above-mentioned polyimide, and as needed, you may laminate | stack or combine this polyimide and another polyimide, and may use it as an insulating layer.
また、上述のポリイミドは、感光性ポリイミドまたは感光性ポリイミド前駆体を用いて得られるものであってもよい。感光性ポリイミドは、公知の手法を用いて得ることができる。例えば、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合やイオン結合でエチレン性二重結合を導入し、得られるポリイミド前駆体に光ラジカル開始剤を混合し、溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とすることができる。また例えば、ポリアミック酸やその部分エステル化物にナフトキノンジアジド化合物を添加し、アルカリ現像ポジ型感光性ポリイミド前駆体とする、あるいは、ポリアミック酸にニフェジピン系化合物を添加しアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とするなど、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加し、アルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とすることができる。 The polyimide described above may be obtained using a photosensitive polyimide or a photosensitive polyimide precursor. The photosensitive polyimide can be obtained using a known method. For example, an ethylenic double bond may be introduced into the carboxyl group of polyamic acid by an ester bond or an ionic bond, and a photoradical initiator may be mixed into the resulting polyimide precursor to form a solvent-developed negative photosensitive polyimide precursor. it can. In addition, for example, a naphthoquinone diazide compound is added to polyamic acid or a partially esterified product thereof to obtain an alkali developing positive photosensitive polyimide precursor, or an nifedipine compound is added to polyamic acid to form an alkali developing negative photosensitive polyimide precursor. For example, a photobase generator can be added to the polyamic acid to obtain an alkali development negative photosensitive polyimide precursor.
これらの感光性ポリイミド前駆体には、ポリイミド成分の重量に対して15%〜35%の感光性付与成分が添加されている。そのため、パターン形成後に300℃〜400℃で加熱したとしても、感光性付与成分由来の残渣がポリイミド中に残存する。これらの残存物が線熱膨張係数や吸湿膨張係数を大きくする原因となることから、感光性ポリイミド前駆体を用いると、非感光性のポリイミド前駆体を用いた場合に比べて、素子の信頼性が低下する傾向にある。しかしながら、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加した感光性ポリイミド前駆体は、添加剤である光塩基発生剤の添加量を15%以下にしてもパターン形成可能であることから、ポリイミドとした後も添加剤由来の分解残渣が少なく、線熱膨張係数や吸湿膨張係数などの特性の劣化が少なく、さらにアウトガスも少ないため、本発明に適用可能な感光性ポリイミド前駆体としては最も好ましい。 In these photosensitive polyimide precursors, 15% to 35% of a photosensitizing component is added to the weight of the polyimide component. Therefore, even if it heats at 300 to 400 degreeC after pattern formation, the residue derived from a photosensitivity provision component remains in a polyimide. Because these residual materials cause the linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient to increase, the reliability of the device is greater when using a photosensitive polyimide precursor than when using a non-photosensitive polyimide precursor. Tend to decrease. However, a photosensitive polyimide precursor obtained by adding a photobase generator to polyamic acid can form a pattern even if the amount of photobase generator added as an additive is 15% or less. Since there are few decomposition | disassembly residues derived from an additive, there is little deterioration of characteristics, such as a linear thermal expansion coefficient and a hygroscopic expansion coefficient, and also there is little outgas, it is the most preferable as a photosensitive polyimide precursor applicable to this invention.
ポリイミドに用いられるポリイミド前駆体は、塩基性水溶液によって現像可能であることが、金属基材上に絶縁層を部分的に形成する際に、作業環境の安全性確保およびプロセスコストの低減の観点から好ましい。塩基性水溶液は、安価に入手でき、廃液処理費用や作業安全性確保のための設備費用が安価であるため、より低コストでの生産が可能となる。 The polyimide precursor used for polyimide can be developed with a basic aqueous solution, from the viewpoint of ensuring the safety of the work environment and reducing process costs when partially forming the insulating layer on the metal substrate. preferable. Since the basic aqueous solution can be obtained at a low cost and the waste liquid treatment cost and the facility cost for ensuring work safety are low, production at a lower cost is possible.
絶縁層はポリイミドを含むものであればよいが、中でもポリイミドを主成分とすることが好ましい。ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁性、耐熱性に優れた絶縁層とすることが可能となる。また、ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁層の薄膜化が可能となり絶縁層の熱伝導性が向上し、熱伝導性に優れたものとすることができる。
なお、絶縁層がポリイミドを主成分とするとは、上述の特性を満たす程度に、絶縁層がポリイミドを含有することをいう。具体的には、絶縁層中のポリイミドの含有量が75質量%以上の場合をいい、好ましくは90質量%以上であり、特に絶縁層がポリイミドのみからなることが好ましい。絶縁層中のポリイミドの含有量が上記範囲であれば、本発明の目的を達成するのに十分な特性を示すことが可能であり、ポリイミドの含有量が多いほど、ポリイミド本来の耐熱性や絶縁性などの特性が良好となる。
The insulating layer is not particularly limited as long as it contains polyimide, but among them, polyimide is the main component. By using polyimide as a main component, an insulating layer having excellent insulation and heat resistance can be obtained. In addition, by using polyimide as a main component, the insulating layer can be thinned, the thermal conductivity of the insulating layer is improved, and the thermal conductivity can be improved.
In addition, that an insulating layer has a polyimide as a main component means that an insulating layer contains a polyimide to the extent which satisfies the above-mentioned characteristic. Specifically, the content of the polyimide in the insulating layer is 75% by mass or more, preferably 90% by mass or more, and it is particularly preferable that the insulating layer is made of only polyimide. If the content of the polyimide in the insulating layer is in the above range, it is possible to exhibit sufficient characteristics to achieve the object of the present invention, and the higher the content of polyimide, the heat resistance and insulation inherent to the polyimide. The characteristics such as property are improved.
絶縁層には、必要に応じて、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等の添加剤が含有されていてもよい。 The insulating layer may contain additives such as a leveling agent, a plasticizer, a surfactant, and an antifoaming agent as necessary.
絶縁層は、金属基材上に全面に形成されていてもよく、金属基材上に部分的に形成されていてもよい。すなわち、金属基材の絶縁層が形成されている面に、絶縁層が存在せず、金属基材が露出している金属基材露出領域が設けられていてもよい。このような金属基材露出領域を有する場合には、電子素子部が有機EL素子である場合に、封止部材と金属基材とを直に密着させることが可能となり、有機EL素子への水分の浸入をより強固に防ぐことが可能となる。また、封止部を金属基材露出領域に選択的に形成することで、有機EL素子を面内で区分けしたり、多面付けした状態で封止したりすることが可能となり、高い生産性で素子を製造できるといった利点を有する。また、金属基材露出領域は、絶縁層を貫通し金属基材に電気的に導通をとるための貫通孔にもなり得る。 The insulating layer may be formed on the entire surface of the metal substrate, or may be partially formed on the metal substrate. That is, the metal substrate exposed region where the insulating layer is not present and the metal substrate is exposed may be provided on the surface of the metal substrate where the insulating layer is formed. In the case where such a metal substrate exposed region is provided, when the electronic element portion is an organic EL element, the sealing member and the metal substrate can be directly adhered, and moisture to the organic EL element can be obtained. It is possible to more firmly prevent the intrusion. In addition, by selectively forming the sealing portion in the exposed area of the metal base material, it becomes possible to divide the organic EL elements in a plane or to seal them in a multi-faceted state with high productivity. There is an advantage that an element can be manufactured. In addition, the metal substrate exposed region can also be a through-hole for penetrating the insulating layer and electrically connecting to the metal substrate.
絶縁層が金属基材上に部分的に形成されている場合、図5(a)、(b)に例示するように、絶縁層3は、少なくとも金属基材2の外縁部を除いて形成されていてもよい。図5(a)は図5(b)のA−A線断面図であり、図5(a)、(b)に例示する電子素子1においては、金属基材2と封止部材15とが接着部16を介して貼り合わされており、有機EL素子10が封止されている。なお、図5(b)において、有機EL素子、封止部材および接着部は省略されている。電子素子部が有機EL素子である場合、金属基材の全面に絶縁層が形成されており絶縁層の端部が露出していると、一般にポリイミドは吸湿性を示すため、製造時や駆動時に絶縁層の端面から素子内部に水分が浸入するおそれがある。この水分によって、素子性能が劣化したり、絶縁層の寸法が変化したりする。そのため、金属基材の外縁部には絶縁層が形成されておらず、直接外気にポリイミドを含有する絶縁層が曝される部分をできる限り少なくすることが好ましい。 When the insulating layer is partially formed on the metal substrate, the insulating layer 3 is formed excluding at least the outer edge portion of the metal substrate 2 as illustrated in FIGS. 5 (a) and 5 (b). It may be. 5A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5B, and in the electronic device 1 illustrated in FIGS. 5A and 5B, the metal substrate 2 and the sealing member 15 are provided. The organic EL element 10 is sealed by being bonded via the adhesive portion 16. In addition, in FIG.5 (b), the organic EL element, the sealing member, and the adhesion part are abbreviate | omitted. When the electronic element is an organic EL element, an insulating layer is formed on the entire surface of the metal substrate, and when the edge of the insulating layer is exposed, polyimide generally exhibits hygroscopicity. There is a risk that moisture may enter the element from the end face of the insulating layer. This moisture deteriorates the device performance or changes the dimensions of the insulating layer. Therefore, an insulating layer is not formed on the outer edge portion of the metal substrate, and it is preferable to reduce as much as possible the portion where the insulating layer containing polyimide is directly exposed to the outside air.
なお、本発明において、絶縁層が金属基材上に部分的に形成されているとは、絶縁層が金属基材の全面に形成されていないことを意味する。
絶縁層は、金属基材の外縁部を除いて金属基材上に一面に形成されていてもよく、金属基材の外縁部を除いて金属基材上にさらにパターン状に形成されていてもよい。
In the present invention, that the insulating layer is partially formed on the metal base means that the insulating layer is not formed on the entire surface of the metal base.
The insulating layer may be formed on the entire surface of the metal substrate except for the outer edge of the metal substrate, or may be further formed in a pattern on the metal substrate except for the outer edge of the metal substrate. Good.
絶縁層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、0.3μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5μm〜50μmの範囲内、さらに好ましくは1μm〜20μmの範囲内である。絶縁層の厚みが薄すぎると、絶縁性が維持できなかったり、金属基材表面の凹凸を平坦化することが困難であったりするからである。また、絶縁層の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、製膜時の乾燥が困難になったり、材料使用量が増えるためにコストが高くなったりするからである。さらには、本発明の電子素子に放熱機能を付与する場合には、絶縁層の厚みが厚いとポリイミドは金属よりも熱伝導率が低いために熱伝導性が低下する。 The thickness of the insulating layer is not particularly limited as long as it can satisfy the above-described characteristics, but specifically, it is preferably in the range of 0.3 μm to 100 μm, more preferably 0.5 μm to 50 μm. In the range of 1 μm to 20 μm. This is because if the thickness of the insulating layer is too thin, the insulation cannot be maintained, or it is difficult to flatten the irregularities on the surface of the metal substrate. In addition, if the insulating layer is too thick, flexibility is reduced, it becomes excessively heavy, drying during film formation becomes difficult, and the amount of material used increases, resulting in an increase in cost. . Furthermore, when the heat dissipation function is imparted to the electronic device of the present invention, if the insulating layer is thick, the thermal conductivity is lowered because polyimide has lower thermal conductivity than metal.
絶縁層の形成方法としては、平滑性の良好な絶縁層が得られる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属基材上にポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する方法、金属基材とポリイミドフィルムとを接着剤を介して貼り合せる方法、金属基材とポリイミドフィルムとを加熱圧着する方法を用いることができる。中でも、ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する方法が好ましい。平滑性に優れる絶縁層が得られるからである。特に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する方法が好適である。一般にポリイミドは溶媒への溶解性に乏しいからである。また、溶媒への溶解性が高いポリイミドは、耐熱性、線熱膨張係数、吸湿膨張係数などの物性に劣るからである。 The method for forming the insulating layer is not particularly limited as long as an insulating layer with good smoothness can be obtained. For example, a method of applying a polyimide solution or a polyimide precursor solution on a metal substrate, metal The method of bonding a base material and a polyimide film through an adhesive agent, and the method of thermocompression bonding a metal base material and a polyimide film can be used. Among these, a method of applying a polyimide solution or a polyimide precursor solution is preferable. This is because an insulating layer having excellent smoothness can be obtained. In particular, a method of applying a polyimide precursor solution is suitable. This is because polyimide generally has poor solubility in a solvent. In addition, polyimide having high solubility in a solvent is inferior in physical properties such as heat resistance, linear thermal expansion coefficient, and hygroscopic expansion coefficient.
塗布方法としては、平滑性の良好な絶縁層を得ることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ディップコート法、バーコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する場合、塗布後にポリイミドまたはポリイミド前駆体のガラス転移温度以上に加熱することで、膜の流動性を高め、平滑性を良くすることもできる。
The coating method is not particularly limited as long as it can obtain an insulating layer with good smoothness. For example, spin coating method, die coating method, dip coating method, bar coating method, gravure printing method, A screen printing method or the like can be used.
When applying a polyimide solution or a polyimide precursor solution, the fluidity of the film can be increased and the smoothness can be improved by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the polyimide or polyimide precursor after application.
また、絶縁層を金属基材上に部分的に形成する場合、その形成方法としては、印刷法、フォトリソグラフィー法、レーザー等で直接加工する方法を用いることができる。フォトリソグラフィー法としては、例えば、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を金属基材上に製膜後、ポリアミック酸膜上に感光性樹脂膜を形成し、フォトリソグラフィー法により感光性樹脂膜パターンを形成し、その後、そのパターンをマスクとして、パターン開口部のポリアミック酸膜を除去した後、感光性樹脂膜パターンを除去し、ポリアミック酸をイミド化する方法;上記感光性樹脂膜パターンの形成時に同時にポリアミック酸膜も現像し、その後、感光性樹脂膜パターンを除去し、ポリアミック酸をイミド化する方法;金属基材および絶縁層の積層体の状態で、絶縁層上に感光性樹脂膜パターンを形成し、そのパターンに沿って絶縁層をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングした後、感光性樹脂パターンを除去する方法;金属基材と絶縁層と金属基材とが積層された積層体の一方の金属基材をパターニングし、そのパターンをマスクとして絶縁層をエッチングした後、金属パターンを除去する方法;感光性ポリイミドまたは感光性ポリイミド前駆体を用いて、金属基材上に直接、絶縁層のパターンを形成する方法が挙げられる。印刷法としては、グラビア印刷やフレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット法など公知の印刷技術を用いた方法を例示することができる。 Moreover, when forming an insulating layer partially on a metal base material, the method of processing directly by the printing method, the photolithographic method, a laser etc. can be used as the formation method. As a photolithography method, for example, after forming a polyamic acid, which is a polyimide precursor, on a metal substrate, a photosensitive resin film is formed on the polyamic acid film, and a photosensitive resin film pattern is formed by a photolithography method. Then, using the pattern as a mask, after removing the polyamic acid film in the pattern opening, a method of removing the photosensitive resin film pattern and imidizing the polyamic acid; simultaneously with the formation of the photosensitive resin film pattern, A method of developing the film, and then removing the photosensitive resin film pattern and imidizing the polyamic acid; forming a photosensitive resin film pattern on the insulating layer in the state of a laminate of a metal substrate and an insulating layer; After etching the insulating layer along the pattern by wet etching or dry etching, photosensitive resin Method of removing a turn; patterning one metal substrate of a laminate in which a metal substrate, an insulating layer, and a metal substrate are laminated, etching the insulating layer using the pattern as a mask, and then removing the metal pattern Method: The method of forming the pattern of an insulating layer directly on a metal base material using photosensitive polyimide or a photosensitive polyimide precursor is mentioned. Examples of the printing method include methods using known printing techniques such as gravure printing, flexographic printing, screen printing, and ink jet method.
2.金属基材
本発明における金属基材は、絶縁層や電子素子部を支持するものである。
2. Metal base material The metal base material in this invention supports an insulating layer and an electronic element part.
金属基材の線熱膨張係数としては、寸法安定性の観点から、0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/℃〜18ppm/℃の範囲内、さらに好ましくは0ppm/℃〜12ppm/℃の範囲内、特に好ましくは0ppm/℃〜7ppm/℃の範囲内である。なお、上記線熱膨張係数の測定方法については、金属基材を幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする以外は、上記絶縁層の線熱膨張係数の測定方法と同様である。 The linear thermal expansion coefficient of the metal substrate is preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 25 ppm / ° C., more preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 18 ppm / ° C., more preferably from the viewpoint of dimensional stability. Is in the range of 0 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C., particularly preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 7 ppm / ° C. In addition, about the measuring method of the said linear thermal expansion coefficient, it is the same as the measuring method of the linear thermal expansion coefficient of the said insulating layer except cut | disconnecting a metal base material to width 5mm * length 20mm and making it an evaluation sample.
また、金属基材は耐酸化性を有することが好ましい。電子素子部がTFTである場合、通常、TFTの作製時に高温処理が施されるからである。特に、TFTが酸化物半導体層を有する場合には、酸素の存在下、高温でアニール処理が行なわれることから、金属基材は耐酸化性を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that a metal base material has oxidation resistance. This is because when the electronic element portion is a TFT, a high temperature treatment is usually performed when the TFT is manufactured. In particular, when the TFT has an oxide semiconductor layer, the metal substrate preferably has oxidation resistance because annealing is performed at a high temperature in the presence of oxygen.
金属基材を構成する金属材料としては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅、銅合金、リン青銅、ステンレス鋼(SUS)、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、チタン、鉄、鉄合金、亜鉛、モリブデン等が挙げられる。中でも、大型の素子に適用する場合、SUSが好ましい。SUSは耐酸化性に優れ、また耐熱性にも優れている上、銅などに比べ線熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れる。また、SUS304については特に入手しやすいという利点があり、SUS430については入手しやすく、線熱膨張係数がSUS304より小さいという利点もある。一方、電子素子部がTFTである場合、金属基材およびTFTの線熱膨張係数を考慮すると、線熱膨張係数の観点からは、SUS430よりさらに低線熱膨張係数のチタンやインバーが好ましい。ただし、線熱膨張係数のみでなく、耐酸化性、耐熱性、金属基材の展性および延性などに起因する箔の加工性や、コストも考慮に入れて選択するのが望ましい。 The metal material constituting the metal substrate is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned characteristics. For example, aluminum, copper, copper alloy, phosphor bronze, stainless steel (SUS), gold, gold alloy Nickel, nickel alloy, silver, silver alloy, tin, tin alloy, titanium, iron, iron alloy, zinc, molybdenum and the like. Among these, SUS is preferable when applied to a large element. SUS is excellent in oxidation resistance and heat resistance, and has a smaller coefficient of linear thermal expansion than copper and has excellent dimensional stability. Further, SUS304 has an advantage that it is particularly easy to obtain, and SUS430 has an advantage that it is easy to obtain and the linear thermal expansion coefficient is smaller than SUS304. On the other hand, when the electronic element portion is a TFT, considering the linear thermal expansion coefficient of the metal substrate and the TFT, titanium or invar having a lower linear thermal expansion coefficient than SUS430 is preferable from the viewpoint of the linear thermal expansion coefficient. However, it is desirable to select not only the linear thermal expansion coefficient but also taking into consideration the workability of the foil and the cost due to the oxidation resistance, heat resistance, malleability and ductility of the metal substrate.
金属基材の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、箔状や板状であってもよく、図6に例示するように金属基材2の形状が空気との接触面に凹凸を有する形状であってもよい。特に、図6に例示するように電子素子部が有機EL素子10である場合には、金属基材2の形状が空気との接触面に凹凸を有する形状であることが好ましい。金属基材が空気との接触面に凹凸を有する場合には、熱拡散が良好となり、放熱性を高めることができる。 The shape of the metal substrate is not particularly limited, and may be, for example, a foil shape or a plate shape. As illustrated in FIG. 6, the shape of the metal substrate 2 is uneven on the contact surface with air. The shape which has this may be sufficient. In particular, when the electronic element portion is the organic EL element 10 as illustrated in FIG. 6, the shape of the metal base 2 is preferably a shape having irregularities on the contact surface with air. When the metal substrate has irregularities on the contact surface with air, the thermal diffusion becomes good and the heat dissipation can be improved.
凹凸の形成方法としては、例えば金属基材の表面に直接、エンボス加工、エッチング加工、サンドブラスト加工、フロスト加工、スタンプ加工などの加工を施す方法、フォトレジスト等を用いて凹凸パターンを形成する方法が挙げられる。 As a method for forming irregularities, for example, a method of directly embossing, etching, sandblasting, frosting, stamping or the like on the surface of a metal substrate, or a method of forming an irregular pattern using a photoresist or the like. Can be mentioned.
金属基材の厚みとしては、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されなく、電子素子部の種類に応じて適宜選択される。具体的に、金属基材の厚みは、1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1μm〜200μmの範囲内、さらに好ましくは1μm〜100μmの範囲内である。金属基材の厚みが薄すぎると、放熱機能を十分に発揮できなかったり、酸素や水蒸気に対するガスバリア性が低下したり、強度が低下したりするおそれがある。また、金属基材の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、コスト高になったりする。 The thickness of the metal substrate is not particularly limited as long as it can satisfy the above-described characteristics, and is appropriately selected according to the type of the electronic element portion. Specifically, the thickness of the metal substrate is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 1 μm to 200 μm, and still more preferably in the range of 1 μm to 100 μm. If the thickness of the metal substrate is too thin, the heat dissipation function may not be sufficiently exhibited, the gas barrier property against oxygen or water vapor may be reduced, or the strength may be reduced. Moreover, when the thickness of a metal base material is too thick, flexibility will fall, it will become heavy, and cost will become high.
金属基材の作製方法としては、一般的な方法を用いることができ、金属材料の種類や金属基材の厚みなどに応じて適宜選択される。例えば、金属基材単体を得る方法であってもよく、ポリイミドフィルムからなる絶縁層上に金属材料を蒸着し、金属基材と絶縁層との積層体を得る方法であってもよい。中でも、ガスバリア性の観点から、金属基材単体を得る方法が好ましい。金属基材単体を得る方法の場合であって、金属基材が金属箔である場合、金属箔は圧延箔であってもよく電解箔であってもよいが、ガスバリア性が良好であることから、圧延箔が好ましい。 As a method for producing the metal substrate, a general method can be used, which is appropriately selected according to the type of the metal material, the thickness of the metal substrate, and the like. For example, a method of obtaining a single metal substrate or a method of obtaining a laminate of a metal substrate and an insulating layer by vapor-depositing a metal material on an insulating layer made of a polyimide film may be used. Among these, from the viewpoint of gas barrier properties, a method of obtaining a metal base material alone is preferable. In the case of a method of obtaining a metal base material alone, when the metal base material is a metal foil, the metal foil may be a rolled foil or an electrolytic foil, but because of its good gas barrier properties Rolled foil is preferred.
金属基材の表面粗さRaとしては、上記絶縁層の表面粗さRaよりも大きいものであり、例えば50nm〜200nm程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、上記絶縁層の表面粗さの測定方法と同様である。 The surface roughness Ra of the metal substrate is larger than the surface roughness Ra of the insulating layer, and is, for example, about 50 nm to 200 nm. The method for measuring the surface roughness is the same as the method for measuring the surface roughness of the insulating layer.
3.電子素子部
本発明における電子素子部は、上記絶縁層上に形成されるものである。
電子素子部は水分に弱いものであれば特に限定されるものではなく、例えば、有機EL素子、TFTが挙げられる。以下、有機EL素子およびTFTに分けて説明する。
3. Electronic element part The electronic element part in this invention is formed on the said insulating layer.
The electronic element part is not particularly limited as long as it is weak against moisture, and examples thereof include organic EL elements and TFTs. Hereinafter, the description will be divided into the organic EL element and the TFT.
(1)有機EL素子
本発明における有機EL素子は、上記絶縁層上に形成された背面電極層と、上記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むEL層と、上記EL層上に形成された透明電極層とを有するものである。
本発明においては、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分小さいので、絶縁層の耐熱性や絶縁信頼性を維持しつつ、水分による有機EL素子の特性劣化を抑制することができる。また、有機EL素子の発光時の熱を金属基材を通して放出することができ、熱によってEL層が劣化し、輝度ムラが生じたり素子寿命が短くなったりするのを抑制することができる。さらに、金属基材が水蒸気や酸素に対するガスバリア性を有するので、素子性能を良好に維持することができる。また、金属基材で支持されているので、耐久性に優れたものとすることができる。
以下、有機EL素子の各構成について説明する。
(1) Organic EL Element The organic EL element in the present invention is a back electrode layer formed on the insulating layer, an EL layer formed on the back electrode layer and including at least an organic light emitting layer, and the EL layer. And a transparent electrode layer formed on the substrate.
In the present invention, since the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is within a predetermined range and the water absorption is sufficiently small, the deterioration of the characteristics of the organic EL element due to moisture is suppressed while maintaining the heat resistance and insulating reliability of the insulating layer. be able to. Further, heat at the time of light emission of the organic EL element can be released through the metal substrate, and it is possible to suppress deterioration of the EL layer due to the heat, resulting in uneven brightness and shortening of the element life. Furthermore, since the metal substrate has a gas barrier property against water vapor and oxygen, the device performance can be maintained well. Moreover, since it is supported by the metal base material, it can be made excellent in durability.
Hereinafter, each configuration of the organic EL element will be described.
(a)背面電極層
本発明における背面電極層は、上記絶縁層上に形成されるものである。有機EL素子においては透明電極層側から光を取り出すため、背面電極層は透明性を有していてもよく有さなくてもよい。
(A) Back electrode layer The back electrode layer in this invention is formed on the said insulating layer. In the organic EL element, since light is extracted from the transparent electrode layer side, the back electrode layer may or may not have transparency.
背面電極層の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、Au、Ta、W、Pt、Ni、Pd、Cr、Cu、Mo、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属単体、これらの金属の酸化物、およびAlLi、AlCa、AlMg等のAl合金、MgAg等のMg合金、Ni合金、Cr合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金などを挙げることができる。これらの導電性材料は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよく、2種以上を用いて積層させてもよい。また、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛(AZO)等の導電性酸化物を用いることもできる。 The material of the back electrode layer is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, Au, Ta, W, Pt, Ni, Pd, Cr, Cu, Mo, alkali metal, alkaline earth metal, etc. Simple metals, oxides of these metals, Al alloys such as AlLi, AlCa, AlMg, Mg alloys such as MgAg, alloys such as Ni alloys, Cr alloys, alkali metal alloys, alkaline earth metal alloys, etc. Can be mentioned. These conductive materials may be used alone, in combination of two or more kinds, or may be laminated using two or more kinds. In addition, conductive oxides such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, and aluminum zinc oxide (AZO) can also be used.
背面電極層は、絶縁層上に形成された金属電極と、金属電極層上に形成された透明電極とを有するものであってもよい。すなわち、背面電極層は、金属電極と透明電極とが積層されたものであってもよい。例えば、絶縁層上に、金属電極、透明電極、正孔注入輸送層、有機発光層、電子注入輸送層、および透明電極層が順に積層された有機EL素子とすることができる。この場合、背面電極層が金属電極と透明電極とが積層されたものであることで、透明電極にITO等の仕事関数が5.0eV近傍の導電性材料を使用することができ、この透明電極上に正孔注入輸送層を形成することで、電荷を輸送しやすくすることができる。また、透明電極の厚みを制御することにより、光路長を調整することが可能である。
金属電極の材料としては、上述の金属単体、これらの金属の酸化物、および合金などを用いることができる。また、透明電極の材料としては、上述の導電性酸化物を用いることができる。
The back electrode layer may have a metal electrode formed on the insulating layer and a transparent electrode formed on the metal electrode layer. That is, the back electrode layer may be a laminate of a metal electrode and a transparent electrode. For example, an organic EL device in which a metal electrode, a transparent electrode, a hole injecting and transporting layer, an organic light emitting layer, an electron injecting and transporting layer, and a transparent electrode layer are sequentially stacked on the insulating layer can be obtained. In this case, since the back electrode layer is a laminate of a metal electrode and a transparent electrode, a conductive material having a work function of about 5.0 eV such as ITO can be used for the transparent electrode. By forming the hole injecting and transporting layer thereon, it is possible to easily transport charges. Further, the optical path length can be adjusted by controlling the thickness of the transparent electrode.
As a material of the metal electrode, the above-mentioned simple metal, oxides of these metals, alloys, and the like can be used. Moreover, as a material of the transparent electrode, the above-described conductive oxide can be used.
背面電極層は、一面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。本発明の電子素子を照明装置に用いる場合、背面電極層は一面に形成される。また、本発明の電子素子をパッシブマトリクス型有機EL表示装置に用いる場合、背面電極層はパターン状に形成される。
背面電極層の形成方法および厚みとしては、一般的な有機EL素子における電極と同様とすることができる。
The back electrode layer may be formed on one surface or may be formed in a pattern. When the electronic device of the present invention is used in a lighting device, the back electrode layer is formed on one surface. When the electronic element of the present invention is used for a passive matrix organic EL display device, the back electrode layer is formed in a pattern.
The formation method and thickness of the back electrode layer can be the same as those of an electrode in a general organic EL element.
(b)EL層
本発明におけるEL層は、背面電極層上に形成され、有機発光層を含むものであり、少なくとも有機発光層を含む1層もしくは複数層の有機層を有するものである。すなわち、EL層とは、少なくとも有機発光層を含む層であり、その層構成が有機層1層以上の層をいう。通常、塗布法でEL層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、EL層は1層もしくは2層の有機層を有する場合が多いが、溶媒への溶解性が異なるように有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
(B) EL layer The EL layer in the present invention is formed on the back electrode layer, includes an organic light emitting layer, and has one or more organic layers including at least the organic light emitting layer. That is, the EL layer is a layer including at least an organic light-emitting layer, and the layer configuration is a layer having one or more organic layers. Usually, when forming an EL layer by a coating method, it is difficult to stack a large number of layers in relation to the solvent, so the EL layer often has one or two organic layers, It is possible to further increase the number of layers by devising an organic material so that the solubility in a solvent is different or by combining a vacuum deposition method.
有機発光層以外にEL層内に形成される層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を挙げることができる。正孔注入層および正孔輸送層は一体化されている場合がある。同様に、電子注入層および電子輸送層は一体化されている場合がある。その他、EL層内に形成される層としては、キャリアブロック層のような正孔もしくは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
このようにEL層は種々の層を積層した積層構造を有することが多く、積層構造としては多くの種類がある。
Examples of the layer formed in the EL layer other than the organic light emitting layer include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer. The hole injection layer and the hole transport layer may be integrated. Similarly, the electron injection layer and the electron transport layer may be integrated. In addition, the layer formed in the EL layer can be re-used by preventing holes or electrons from penetrating like the carrier block layer, and further preventing diffusion of excitons and confining excitons in the light emitting layer. Examples thereof include a layer for increasing the coupling efficiency.
Thus, the EL layer often has a laminated structure in which various layers are laminated, and there are many types of laminated structures.
EL層を構成する各層としては、一般的な有機EL表示装置に用いられるものと同様とすることができる。 Each layer constituting the EL layer can be the same as that used in a general organic EL display device.
(c)透明電極層
本発明における透明電極層は、EL層上に形成されるものである。有機EL素子においては透明電極層側から光を取り出すため、透明電極層は透明性を有している。
(C) Transparent electrode layer The transparent electrode layer in this invention is formed on an EL layer. In the organic EL element, since light is extracted from the transparent electrode layer side, the transparent electrode layer has transparency.
透明電極層の材料としては、透明電極を形成可能な導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛(AZO)等の導電性酸化物を用いることができる。 The material for the transparent electrode layer is not particularly limited as long as it is a conductive material capable of forming a transparent electrode. For example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide, zinc oxide, A conductive oxide such as indium oxide or zinc aluminum oxide (AZO) can be used.
透明電極層は、一面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。本発明の電子素子を照明装置に用いる場合、透明電極層は一面に形成される。また、本発明の電子素子をパッシブマトリクス型有機EL表示装置に用いる場合、透明電極層はパターン状に形成される。
透明電極層の形成方法および厚みとしては、一般的な有機EL素子における電極と同様とすることができる。
The transparent electrode layer may be formed on one surface or may be formed in a pattern. When the electronic device of the present invention is used in a lighting device, the transparent electrode layer is formed on one surface. When the electronic device of the present invention is used for a passive matrix organic EL display device, the transparent electrode layer is formed in a pattern.
The formation method and thickness of the transparent electrode layer can be the same as those of an electrode in a general organic EL element.
(2)TFT
本発明におけるTFTは、上記絶縁層上に形成されるものである。
本発明においては、絶縁層の吸湿膨張係数が所定の範囲であり、吸水性が十分小さいので、絶縁層の耐熱性や絶縁信頼性を維持しつつ、水分によるTFTの特性劣化を抑制することができる。また、金属基材上に絶縁層が形成されているので、絶縁層によって金属基材表面の凹凸を平坦化することができ、凹凸によるTFTの電気的性能の低下を抑制することができる。さらに、金属基材が酸素や水蒸気に対するガスバリア性を有するので、水分や酸素による素子性能の劣化を抑制することができる。また、金属基材で支持されているので、耐久性に優れたものとすることができる。
(2) TFT
The TFT in the present invention is formed on the insulating layer.
In the present invention, since the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is within a predetermined range and the water absorption is sufficiently small, it is possible to suppress deterioration of the TFT characteristics due to moisture while maintaining the heat resistance and insulating reliability of the insulating layer. it can. In addition, since the insulating layer is formed on the metal substrate, the unevenness on the surface of the metal substrate can be flattened by the insulating layer, and the deterioration of the electrical performance of the TFT due to the unevenness can be suppressed. Furthermore, since the metal substrate has a gas barrier property against oxygen and water vapor, it is possible to suppress deterioration in device performance due to moisture and oxygen. Moreover, since it is supported by the metal base material, it can be made excellent in durability.
TFTの構造としては、例えば、トップゲート構造(正スタガ型)、ボトムゲート構造(逆スタガ型)、コプレーナ型構造を挙げることができる。トップゲート構造(正スタガ型)およびボトムゲート構造(逆スタガ型)の場合には、さらにトップコンタクト構造、ボトムコンタクト構造を挙げることができる。これらの構造は、TFTを構成する半導体層の種類に応じて適宜選択される。 Examples of the TFT structure include a top gate structure (forward stagger type), a bottom gate structure (reverse stagger type), and a coplanar type structure. In the case of the top gate structure (forward stagger type) and the bottom gate structure (reverse stagger type), a top contact structure and a bottom contact structure can be further exemplified. These structures are appropriately selected according to the type of semiconductor layer constituting the TFT.
TFTを構成する半導体層としては、絶縁層上に形成することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコン、酸化物半導体、有機半導体が用いられる。 The semiconductor layer constituting the TFT is not particularly limited as long as it can be formed on the insulating layer. For example, silicon, an oxide semiconductor, or an organic semiconductor is used.
シリコンとしては、ポリシリコン、アモルファスシリコンを用いることができる。
酸化物半導体としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO)、酸化マグネシウム亜鉛(MgxZn1−xO)、酸化カドミウム亜鉛(CdxZn1−xO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウム(In2O3)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化タングステン(WO)、InGaZnO系、InGaSnO系、InGaZnMgO系、InAlZnO系、InFeZnO系、InGaO系、ZnGaO系、InZnO系を用いることができる。
有機半導体としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン、テトラセン、チオフェンオリゴマ誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン化合物、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素等が挙げられる。
As the silicon, polysilicon or amorphous silicon can be used.
Examples of the oxide semiconductor include zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO), magnesium zinc oxide (Mg x Zn 1-x O), cadmium zinc oxide (Cd x Zn 1-x O), and cadmium oxide (CdO). ), Indium oxide (In 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), magnesium oxide (MgO), tungsten oxide (WO), InGaZnO-based, InGaSnO-based, InGaZnMgO-based, InAlZnO-based InFeZnO, InGaO, ZnGaO, and InZnO can be used.
Examples of organic semiconductors include π-electron conjugated aromatic compounds, chain compounds, organic pigments, and organosilicon compounds. More specifically, pentacene, tetracene, thiophen oligomer derivatives, phenylene derivatives, phthalocyanine compounds, polyacetylene derivatives, polythiophene derivatives, cyanine dyes and the like can be mentioned.
中でも、半導体層は、上述の酸化物半導体からなる酸化物半導体層であることが好ましい。酸化物半導体は水や酸素の影響によりその電気特性が変化するが、金属基材が水蒸気に対するガスバリア性を有するため、半導体の特性劣化を抑制することができる。
半導体層の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
Especially, it is preferable that a semiconductor layer is an oxide semiconductor layer which consists of the above-mentioned oxide semiconductor. Although the electrical characteristics of an oxide semiconductor change due to the influence of water and oxygen, since the metal base material has a gas barrier property against water vapor, deterioration of the characteristics of the semiconductor can be suppressed.
The method for forming the semiconductor layer and the thickness thereof can be the same as those in general.
TFTを構成するゲート電極、ソース電極およびドレイン電極としては、所望の導電性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、一般的にTFTに用いられる導電性材料を用いることができる。このような材料の例としては、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Nb、Hf、Mo、Au、Ag、Pt、Mo−Ta合金、W−Mo合金、ITO、IZO等の無機材料、および、PEDOT/PSS等の導電性を有する有機材料を挙げることができる。
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
The gate electrode, source electrode, and drain electrode constituting the TFT are not particularly limited as long as they have desired conductivity, and a conductive material generally used for TFTs can be used. Examples of such materials include Ta, Ti, Al, Zr, Cr, Nb, Hf, Mo, Au, Ag, Pt, Mo-Ta alloys, W-Mo alloys, ITO, IZO and other inorganic materials, and And organic materials having conductivity such as PEDOT / PSS.
The formation method and thickness of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be the same as those in general.
TFTを構成するゲート絶縁膜としては、一般的なTFTにおけるゲート絶縁膜と同様のものを用いることができ、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の絶縁性無機材料、および、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の絶縁性有機材料等の絶縁性有機材料を用いることができる。
ゲート絶縁膜の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
As the gate insulating film constituting the TFT, the same gate insulating film as that in a general TFT can be used. For example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, tantalum oxide, barium strontium titanate (BST), Insulating inorganic materials such as lead zirconate titanate (PZT), acrylic resins, phenolic resins, fluorine resins, epoxy resins, cardo resins, vinyl resins, imide resins, novolac resins, etc. An insulating organic material such as an insulating organic material can be used.
The formation method and thickness of the gate insulating film can be the same as a general one.
TFT上には保護膜が形成されていてもよい。保護膜は、TFTを保護するために設けられるものである。例えば、半導体層が空気中に含有される水分等に曝露されることを防止することができる。保護膜が形成されていることにより、TFT性能の経時劣化を低減することができるのである。このような保護膜としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素が用いられる。
保護膜の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
A protective film may be formed on the TFT. The protective film is provided to protect the TFT. For example, the semiconductor layer can be prevented from being exposed to moisture or the like contained in the air. By forming the protective film, deterioration of the TFT performance with time can be reduced. For example, silicon oxide or silicon nitride is used as such a protective film.
The method for forming the protective film and the thickness thereof can be the same as those in general.
4.密着層
本発明においては、絶縁層と電子素子部との間に、無機化合物を含む密着層が形成されていてもよい。密着層が形成されていることにより、絶縁層および電子素子部の密着性を良好なものとすることができる。また、本発明における電子素子部は上述したように有機EL素子やTFTなどの水分に弱いものであるため、絶縁層と電子素子部との間に密着層が形成されていることにより、絶縁層から電子素子部への水分の透過を低減することができ、絶縁層中にわずかに残存している水分の影響を回避することができる。
中でも、電子素子部がTFTである場合には、密着層が形成されていることが好ましい。絶縁層およびTFTの密着力を高め、TFTに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
4). Adhesion layer In the present invention, an adhesion layer containing an inorganic compound may be formed between the insulating layer and the electronic element portion. By forming the adhesion layer, the adhesion between the insulating layer and the electronic element part can be improved. In addition, since the electronic element portion in the present invention is weak against moisture such as an organic EL element and a TFT as described above, an adhesion layer is formed between the insulating layer and the electronic element portion, so that the insulating layer Thus, it is possible to reduce the permeation of moisture to the electronic element portion and to avoid the influence of moisture remaining slightly in the insulating layer.
In particular, when the electronic element portion is a TFT, an adhesion layer is preferably formed. It is possible to increase the adhesion between the insulating layer and the TFT and prevent the TFT from peeling or cracking.
密着層は平滑性を有することが好ましい。密着層の表面粗さRaは、金属基材の表面粗さRaよりも小さければよく、具体的に、25nm以下であることが好ましく、より好ましくは10nm以下である。密着層の表面粗さRaが大きすぎると、電子素子部がTFTである場合、TFTの電気的性能が劣化するおそれがあるからである。なお、上記表面粗さの測定方法については、上記絶縁層の表面粗さの測定方法と同様である。 The adhesion layer preferably has smoothness. The surface roughness Ra of the adhesion layer only needs to be smaller than the surface roughness Ra of the metal substrate, and is specifically preferably 25 nm or less, more preferably 10 nm or less. This is because if the surface roughness Ra of the adhesion layer is too large, the electrical performance of the TFT may be deteriorated when the electronic element portion is a TFT. The method for measuring the surface roughness is the same as the method for measuring the surface roughness of the insulating layer.
また、密着層は耐熱性を有することが好ましい。電子素子部がTFTである場合、TFTの作製時には通常、高温処理が施されるからである。密着層の耐熱性としては、密着層の5%重量減少温度が300℃以上であることが好ましい。
なお、5%重量減少温度の測定については、熱分析装置(DTG−60((株)島津製作所製))を用いて、雰囲気:窒素雰囲気、温度範囲:30℃〜600℃、昇温速度:10℃/minにて、熱重量・示差熱(TG−DTA)測定を行い、試料の重量が5%減る温度を5%重量減少温度(℃)とした。
The adhesion layer preferably has heat resistance. This is because when the electronic element portion is a TFT, a high temperature treatment is usually performed when the TFT is manufactured. As the heat resistance of the adhesive layer, the 5% weight reduction temperature of the adhesive layer is preferably 300 ° C. or higher.
In addition, about the measurement of 5% weight reduction | decrease temperature, using a thermal analyzer (DTG-60 (made by Shimadzu Corp.)), atmosphere: nitrogen atmosphere, temperature range: 30 degreeC-600 degreeC, temperature increase rate: Thermogravimetric / differential heat (TG-DTA) measurement was performed at 10 ° C./min, and the temperature at which the weight of the sample decreased by 5% was defined as a 5% weight reduction temperature (° C.).
密着層は、通常、絶縁性を有する。密着層上に電子素子部が形成されるため、密着層に絶縁性が求められるからである。 The adhesion layer usually has an insulating property. This is because the electronic element portion is formed on the adhesion layer, and thus the adhesion layer is required to have insulating properties.
また、電子素子部がTFTである場合、密着層は、絶縁層に含まれる不純物イオンなどがTFTの半導体層に拡散するのを防ぐものであることが好ましい。具体的に、密着層のイオン透過性としては、鉄(Fe)イオン濃度が0.1ppm以下であることが好ましく、あるいはナトリウム(Na)イオン濃度が50ppb以下であることが好ましい。なお、Feイオン、Naイオンの濃度の測定方法としては、密着層上に形成された層をサンプリングして抽出した後、イオンクロマトグラフィー法により分析する方法が用いられる。 In the case where the electronic element portion is a TFT, the adhesion layer is preferably one that prevents impurity ions contained in the insulating layer from diffusing into the semiconductor layer of the TFT. Specifically, as the ion permeability of the adhesion layer, the iron (Fe) ion concentration is preferably 0.1 ppm or less, or the sodium (Na) ion concentration is preferably 50 ppb or less. In addition, as a measuring method of the density | concentration of Fe ion and Na ion, after sampling and extracting the layer formed on the contact | adherence layer, the method of analyzing by an ion chromatography method is used.
密着層は、素子内の水分を軽減する目的から吸湿性が低い方が望ましい。
また、密着層は、水分子の透過性が低い方が望ましい。絶縁層中にわずかに残存している水分の影響を回避できるからである。
The adhesion layer preferably has a low hygroscopic property for the purpose of reducing moisture in the element.
Further, it is desirable that the adhesion layer has a low water molecule permeability. This is because the influence of moisture remaining slightly in the insulating layer can be avoided.
密着層を構成する無機化合物としては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタンを挙げることができる。これらは1種であってもよく2種以上であってもよい。 The inorganic compound constituting the adhesion layer is not particularly limited as long as it satisfies the above-described characteristics. For example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, oxidation Examples thereof include chromium and titanium oxide. These may be one type or two or more types.
密着層は、単層であってもよく多層であってもよい。
密着層が多層膜である場合、上述の無機化合物からなる層が複数層積層されていてもよく、上述の無機化合物からなる層と金属からなる層とが積層されていてもよい。この場合に用いられる金属としては、上述の特性を満たす密着層を得ることができれば特に限定されるものではなく、例えば、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素を挙げることができる。
また、密着層が多層膜である場合、密着層の最表層は酸化ケイ素膜であることが好ましい。すなわち、電子素子部がTFTである場合、酸化ケイ素膜上にTFTが作製されることが好ましい。酸化ケイ素膜は上述の特性を十分に満たすからである。この場合の酸化ケイ素はSiOx(Xは1.5〜2.0の範囲内)であることが好ましい。
The adhesion layer may be a single layer or a multilayer.
When the adhesion layer is a multilayer film, a plurality of layers made of the above-described inorganic compound may be laminated, or a layer made of the above-mentioned inorganic compound and a layer made of metal may be laminated. The metal used in this case is not particularly limited as long as an adhesion layer that satisfies the above-described characteristics can be obtained, and examples thereof include chromium, titanium, aluminum, and silicon.
When the adhesion layer is a multilayer film, the outermost layer of the adhesion layer is preferably a silicon oxide film. That is, when the electronic element portion is a TFT, it is preferable that the TFT is formed on the silicon oxide film. This is because the silicon oxide film sufficiently satisfies the above characteristics. The silicon oxide in this case is preferably SiO x (X is in the range of 1.5 to 2.0).
中でも、密着層は、絶縁層上に形成され、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも1種からなる第1密着層と、第1密着層上に形成され、酸化ケイ素からなる第2密着層とを有することが好ましい。第1密着層により絶縁層と第2密着層との密着性を高めることができ、第2密着層により絶縁層とTFTとの密着性を高めることができるからである。また、酸化ケイ素からなる第2密着層は上述の特性を十分に満たすからである。 Among them, the adhesion layer is formed on the insulating layer and is selected from the group consisting of chromium, titanium, aluminum, silicon, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, chromium oxide and titanium oxide. It is preferable to have a first adhesion layer composed of at least one kind and a second adhesion layer formed on the first adhesion layer and composed of silicon oxide. This is because the adhesion between the insulating layer and the second adhesion layer can be enhanced by the first adhesion layer, and the adhesion between the insulation layer and the TFT can be enhanced by the second adhesion layer. Moreover, it is because the 2nd contact | adherence layer which consists of silicon oxides fully satisfy | fills the above-mentioned characteristic.
密着層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、1nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。厚みが薄すぎると、十分な密着性が得られないおそれがあり、厚みが厚すぎると、密着層にクラックが生じるおそれがあるからである。また、素子への水分の影響を軽減する観点からは、上記範囲の中でも5nm以上であることが好ましい。密着層の厚みが5nm以上であれば、絶縁層から電子素子部への水分の透過を低減することができからである。
また、密着層が上述したように第1密着層および第2密着層を有する場合、第2密着層の厚みは第1密着層よりも厚く、第1密着層は比較的薄く、第2密着層は比較的厚いことが好ましい。この場合、第1密着層の厚みは、0.1nm〜50nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5nm〜20nmの範囲内、さらに好ましくは1nm〜10nmの範囲内である。また、第2密着層の厚みは、10nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは50nm〜300nmの範囲内、さらに好ましくは80nm〜120nmの範囲内である。上述したように、厚みが薄すぎると、十分な密着性が得られないおそれがあり、厚みが厚すぎると、密着層にクラックが生じるおそれがあるからである。
The thickness of the adhesion layer is not particularly limited as long as it can satisfy the above-described characteristics, but specifically, it is preferably in the range of 1 nm to 500 nm. This is because if the thickness is too thin, sufficient adhesion may not be obtained, and if the thickness is too thick, cracks may occur in the adhesion layer. Further, from the viewpoint of reducing the influence of moisture on the element, the thickness is preferably 5 nm or more in the above range. This is because if the thickness of the adhesion layer is 5 nm or more, moisture permeation from the insulating layer to the electronic element portion can be reduced.
Further, when the adhesion layer has the first adhesion layer and the second adhesion layer as described above, the thickness of the second adhesion layer is larger than that of the first adhesion layer, the first adhesion layer is relatively thin, and the second adhesion layer. Is preferably relatively thick. In this case, the thickness of the first adhesion layer is preferably in the range of 0.1 nm to 50 nm, more preferably in the range of 0.5 nm to 20 nm, and still more preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The thickness of the second adhesion layer is preferably in the range of 10 nm to 500 nm, more preferably in the range of 50 nm to 300 nm, and still more preferably in the range of 80 nm to 120 nm. As described above, if the thickness is too thin, sufficient adhesion may not be obtained, and if the thickness is too thick, cracks may occur in the adhesion layer.
密着層は、金属基材上に全面に形成されていてもよく、金属基材上に部分的に形成されていてもよい。中でも、絶縁層が金属基材上に部分的に形成されている場合には、密着層も絶縁層と同様に金属基材上に部分的に形成されていることが好ましい。金属基材上に直に無機化合物を含む密着層が形成されていると、密着層にクラックなどが生じる場合があるからである。すなわち、密着層および絶縁層は同様の形状であることが好ましい。 The adhesion layer may be formed on the entire surface of the metal substrate, or may be partially formed on the metal substrate. Especially, when the insulating layer is partially formed on the metal substrate, it is preferable that the adhesion layer is also partially formed on the metal substrate in the same manner as the insulating layer. This is because if the adhesion layer containing an inorganic compound is formed directly on the metal substrate, cracks or the like may occur in the adhesion layer. That is, it is preferable that the adhesion layer and the insulating layer have the same shape.
密着層の形成方法としては、上述の無機化合物からなる層や上述の金属からなる層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、DC(直流)スパッタリング法、RF(高周波)マグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD(化学気相蒸着)法等を挙げることができる。中でも、上述の無機化合物からなる層を形成する場合であって、アルミニウムやケイ素を含む層を形成する場合には、反応性スパッタリング法を用いることが好ましい。絶縁層との密着性に優れる膜が得られるからである。 The method for forming the adhesion layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a layer made of the above-described inorganic compound or a layer made of the above-mentioned metal. For example, DC (direct current) sputtering, RF (High frequency) magnetron sputtering method, plasma CVD (chemical vapor deposition) method, etc. can be mentioned. In particular, when a layer made of the above-described inorganic compound is formed and a layer containing aluminum or silicon is formed, it is preferable to use a reactive sputtering method. This is because a film having excellent adhesion to the insulating layer can be obtained.
5.その他の構成
本発明においては、金属基材と絶縁層との間に中間層が形成されていてもよい。例えば、金属基材および絶縁層の間に、金属基材を構成する金属が酸化された酸化膜からなる中間層が形成されていてもよい。これにより、金属基材と絶縁層との密着性を高めることができる。この酸化膜は、金属基材表面が酸化されることで形成される。
また、金属基材の絶縁層が形成されている面とは反対側の面にも上記酸化膜が形成されていてもよい。
5. Other Configurations In the present invention, an intermediate layer may be formed between the metal substrate and the insulating layer. For example, an intermediate layer made of an oxide film in which a metal constituting the metal substrate is oxidized may be formed between the metal substrate and the insulating layer. Thereby, the adhesiveness of a metal base material and an insulating layer can be improved. This oxide film is formed by oxidizing the metal substrate surface.
Moreover, the said oxide film may be formed also in the surface on the opposite side to the surface in which the insulating layer of the metal base material is formed.
また、電子素子部が有機EL素子である場合、上述の構成の他に、必要に応じて、絶縁膜、隔壁、封止部材などが形成されていてもよい。 Moreover, when an electronic element part is an organic EL element, an insulating film, a partition, a sealing member, etc. may be formed as needed other than the above-mentioned structure.
6.用途
本発明の電子素子の用途は、電子素子部の種類に応じて適宜選択される。
6). Use The use of the electronic device of the present invention is appropriately selected according to the type of the electronic device portion.
電子素子部が有機EL素子である場合、用途としては、照明装置やパッシブマトリクス型有機EL表示装置が挙げられる。
図1に例示する電子素子1のように、電子素子部が有機EL素子10であり、背面電極層11、EL層12および透明電極層13が一面に形成されている場合、照明装置に適用することができる。
また、図7に例示する電子素子1は、金属基材2と、金属基材2上に形成され、ポリイミドを含み、所定の吸湿膨張係数を有する絶縁層3と、絶縁層3上に形成された有機EL素子10(電子素子部)とを有している。有機EL素子10は、絶縁層3上にストライプ状(図示なし)に形成された背面電極層11と、背面電極層11の端部を覆うように形成され、画素を画定する絶縁膜16と、絶縁膜16上に、背面電極層11のストライプパターンと交差するようにストライプ状に形成された隔壁17と、隔壁17の上から形成され、少なくとも有機発光層を含むEL層12と、EL層12上に形成された透明電極層13とを有している。この電子素子のように、電子素子部が有機EL素子であり、背面電極層、EL層および透明電極層がパターン状に形成されている場合には、パッシブマトリクス型有機EL表示装置に適用することができる。
In the case where the electronic element portion is an organic EL element, examples of the use include lighting devices and passive matrix organic EL display devices.
When the electronic element part is the organic EL element 10 and the back electrode layer 11, the EL layer 12, and the transparent electrode layer 13 are formed on one surface like the electronic element 1 illustrated in FIG. be able to.
Further, the electronic element 1 illustrated in FIG. 7 is formed on the metal base 2, the metal base 2, the insulating layer 3 including polyimide and having a predetermined hygroscopic expansion coefficient, and the insulating layer 3. And an organic EL element 10 (electronic element part). The organic EL element 10 includes a back electrode layer 11 formed in a stripe shape (not shown) on the insulating layer 3, an insulating film 16 that is formed so as to cover an end of the back electrode layer 11, and demarcates a pixel, A partition wall 17 formed in a stripe shape on the insulating film 16 so as to intersect with the stripe pattern of the back electrode layer 11, an EL layer 12 including at least an organic light emitting layer formed from above the partition wall 17, and the EL layer 12 And a transparent electrode layer 13 formed thereon. When the electronic element portion is an organic EL element and the back electrode layer, the EL layer, and the transparent electrode layer are formed in a pattern like this electronic element, it is applied to a passive matrix organic EL display device. Can do.
一方、電子素子部がTFTである場合、用途としては、アクティブマトリクス型表示装置が挙げられる。アクティブマトリクス型表示装置としては、有機EL表示装置、電子ペーパー、反射型液晶表示装置が挙げられる。特に、有機EL表示装置または電子ペーパーに好ましく用いられる。また、電子素子部がTFTである場合、本発明の電子素子を、RFIDなどの回路や、センサーに用いることもできる。 On the other hand, when the electronic element portion is a TFT, an active matrix display device can be used as an application. Examples of the active matrix display device include an organic EL display device, electronic paper, and a reflective liquid crystal display device. In particular, it is preferably used for an organic EL display device or electronic paper. Further, when the electronic element portion is a TFT, the electronic element of the present invention can be used for a circuit such as an RFID or a sensor.
図8は、本発明の電子素子を備える有機EL表示装置の一例を示す概略断面図である。図8に例示する有機EL表示装置30は、金属基材2と、金属基材2上に形成され、ポリイミドを含み、所定の吸湿膨張係数を有する絶縁層3と、絶縁層3上に形成された駆動用TFT20Aおよびスイッチング用TFT20B(電子素子部)とを有する電子素子を備え、さらに、駆動用TFT20Aおよびスイッチング用TFT20Bを覆うように形成された保護膜25と、保護膜25上に形成され、スルーホールを介して駆動用TFT20Aのドレイン電極22Dと電気的に接続された画素電極31と、画素電極31上に形成され、発光層を含むEL層32と、EL層32上に形成された共通電極33とを有している。駆動用TFT20Aおよびスイッチング用TFT20Bはいずれもボトムゲート・トップコンタクト構造を有し、絶縁層3上に形成されたゲート電極23Gと、ゲート電極23G上に形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成された半導体層21ならびにソース電極22Sおよびドレイン電極22Dとを有している。
有機EL表示装置を構成する各層としては、一般的な有機EL表示装置に用いられるものと同様とすることができる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL display device including the electronic element of the present invention. An organic EL display device 30 illustrated in FIG. 8 is formed on the metal substrate 2, the insulating layer 3 that is formed on the metal substrate 2, includes polyimide, and has a predetermined hygroscopic expansion coefficient, and the insulating layer 3. An electronic device having a driving TFT 20A and a switching TFT 20B (electronic element portion), a protective film 25 formed so as to cover the driving TFT 20A and the switching TFT 20B, and a protective film 25 formed on the protective film 25, A pixel electrode 31 electrically connected to the drain electrode 22D of the driving TFT 20A through the through hole, an EL layer 32 formed on the pixel electrode 31 and including a light emitting layer, and a common formed on the EL layer 32 And an electrode 33. Each of the driving TFT 20A and the switching TFT 20B has a bottom gate / top contact structure, and includes a gate electrode 23G formed on the insulating layer 3, a gate insulating film 24 formed on the gate electrode 23G, and a gate insulating film. 24 has a semiconductor layer 21 formed on 24, a source electrode 22S and a drain electrode 22D.
The layers constituting the organic EL display device can be the same as those used in a general organic EL display device.
図9は、本発明の電子素子を備える電子ペーパーの一例を示す概略断面図である。図9に例示する電子ペーパー40は、金属基材2と、金属基材2上に形成され、ポリイミドを含み、所定の吸湿膨張係数を有する絶縁層3と、絶縁層3上に形成されたTFT20(電子素子部)とを有する電子素子を備え、さらに、TFT20を覆うように形成された保護膜25と、保護膜25上に形成され、スルーホールを介してTFT20のドレイン電極22Dと電気的に接続された画素電極41と、画素電極41上に形成された表示層42と、表示層42上に形成された共通電極43とを有している。TFT20はボトムゲート・トップコンタクト構造を有し、絶縁層3上に形成されたゲート電極23Gと、ゲート電極23G上に形成されたゲート絶縁膜24と、ゲート絶縁膜24上に形成された半導体層21ならびにソース電極22Sおよびドレイン電極22Dとを有している。
電子ペーパーの表示方式としては、公知のものを適用することができ、例えば、電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式(電子粉流体方式、帯電トナー型方式)、液晶表示方式、サーマル方式(発色方式、光散乱方式)、エレクトロデポジション方式、可動フィルム方式、エレクトロクロミック方式、エレクトロウェッティング方式、磁気泳動方式などが挙げられる。
電子ペーパーを構成する表示層としては、電子ペーパーの表示方式に応じて適宜選択される。
また、電子ペーパーを構成する各層としては、一般的な電子ペーパーに用いられるものと同様とすることができる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of electronic paper including the electronic device of the present invention. An electronic paper 40 illustrated in FIG. 9 is formed on the metal substrate 2, the metal substrate 2, the insulating layer 3 containing polyimide and having a predetermined hygroscopic expansion coefficient, and the TFT 20 formed on the insulating layer 3. An electronic device having an (electronic device portion), a protective film 25 formed so as to cover the TFT 20, and formed on the protective film 25 and electrically connected to the drain electrode 22 </ b> D of the TFT 20 through the through hole. The pixel electrode 41 is connected, the display layer 42 is formed on the pixel electrode 41, and the common electrode 43 is formed on the display layer 42. The TFT 20 has a bottom gate / top contact structure, and includes a gate electrode 23G formed on the insulating layer 3, a gate insulating film 24 formed on the gate electrode 23G, and a semiconductor layer formed on the gate insulating film 24. 21 and a source electrode 22S and a drain electrode 22D.
As a display method of electronic paper, known ones can be applied, for example, electrophoresis method, twist ball method, powder movement method (electronic powder fluid method, charged toner type method), liquid crystal display method, thermal method. (Coloring method, light scattering method), electrodeposition method, movable film method, electrochromic method, electrowetting method, magnetophoresis method and the like.
The display layer constituting the electronic paper is appropriately selected according to the display method of the electronic paper.
Moreover, as each layer which comprises electronic paper, it can be made to be the same as that used for general electronic paper.
7.他の実施態様
本発明の電子素子の他の実施態様は、金属基材と、上記金属基材上に形成され、ポリイミドを含む絶縁層と、上記絶縁層上に形成された電子素子部とを有し、上記絶縁層の表面粗さRaが25nm以下であり、上記絶縁層の厚みが100nm〜30μmの範囲内であり、上記絶縁層の線熱膨張係数と上記金属基材の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下であることを特徴とするものである。
7). Other Embodiments Another embodiment of the electronic device according to the present invention includes a metal base, an insulating layer formed on the metal base and containing polyimide, and an electronic element portion formed on the insulating layer. The insulating layer has a surface roughness Ra of 25 nm or less, the insulating layer has a thickness of 100 nm to 30 μm, and the insulating layer has a linear thermal expansion coefficient and a linear thermal expansion coefficient of the metal substrate. The difference is 15 ppm / ° C. or less.
有機EL素子やTFTなどの電子素子は、水分に対する耐性が弱く、水分により素子特性が低下する。水分による素子特性の低下を抑制する手法としては、封止部材や封止構造によって素子を封止するなど、外部から素子への水分の浸入を防止する手法が主流である。この際、ガスバリア性を有する基板が用いられる。ガスバリア性を有する基板としては、ガラス基板、ガスバリアフィルム、金属箔などが用いられる。例えば特許文献1には、金属板や金属箔上に絶縁層が形成された基板が提案されている。金属板や金属箔上に絶縁層が形成された基板は、ガスバリア性やフレキシブル性に優れているという利点を有する。また、熱伝導性にも優れていることから、有機EL素子の基板として好適である。 Electronic devices such as organic EL devices and TFTs have low resistance to moisture, and device characteristics are degraded by moisture. As a technique for suppressing deterioration of element characteristics due to moisture, a technique for preventing moisture from entering the element from the outside, such as sealing the element with a sealing member or a sealing structure, is the mainstream. At this time, a substrate having gas barrier properties is used. As the substrate having gas barrier properties, a glass substrate, a gas barrier film, a metal foil, or the like is used. For example, Patent Document 1 proposes a substrate in which an insulating layer is formed on a metal plate or metal foil. A substrate in which an insulating layer is formed on a metal plate or metal foil has an advantage of excellent gas barrier properties and flexibility. Moreover, since it is excellent also in heat conductivity, it is suitable as a board | substrate of an organic EL element.
一方、外部から素子への水分の浸入を防止することができたとしても、素子内部に水分が内在すると素子特性が劣化する。
上記絶縁層には、耐熱性、絶縁性、寸法安定性などに優れることから、ポリイミドを好適に用いることができる。しかしながら、ポリイミドは吸湿性が高い。そのため、上述したように素子内部に内在する水分の問題が顕著となる。
素子内部に内在する水分を低減するためには、例えば、ポリイミドを真空中で気相法により成膜することが考えられる。
On the other hand, even if moisture can be prevented from entering the element from the outside, element characteristics deteriorate if moisture is present inside the element.
Polyimide can be suitably used for the insulating layer because it is excellent in heat resistance, insulation, dimensional stability, and the like. However, polyimide is highly hygroscopic. For this reason, as described above, the problem of moisture inherent in the element becomes significant.
In order to reduce moisture contained in the element, for example, it is conceivable to form a film of polyimide in a vacuum by a vapor phase method.
ところで、金属箔が圧延箔の場合には表面に圧延筋による凹凸が存在し、金属箔が電解箔の場合にも表面に凹凸が存在する。そのため、TFTでは、凹凸によりTFTの電気的性能が低下するおそれがある。また、有機EL素子では、凹凸により電極間で短絡が生じるおそれがある。したがって、絶縁層は表面平滑性が良好であることが望ましい。 By the way, when the metal foil is a rolled foil, the surface has irregularities due to rolling stripes, and when the metal foil is an electrolytic foil, the surface has irregularities. Therefore, in the TFT, the electrical performance of the TFT may be reduced due to the unevenness. Moreover, in an organic EL element, there exists a possibility that a short circuit may arise between electrodes by an unevenness | corrugation. Therefore, it is desirable that the insulating layer has good surface smoothness.
ポリイミドを真空中で気相法により成膜する場合、厚膜化が困難であり、所望の表面平滑性を得ることは難しい。一方、ポリイミドを塗布法により成膜することで、厚膜化が可能であり、所望の表面平滑性を得ることはできるが、厚膜としたことにより反りが生じる可能性がある。したがって、ポリイミドは線熱膨張係数が低いことが望ましい。 When a polyimide film is formed by a vapor phase method in a vacuum, it is difficult to increase the film thickness, and it is difficult to obtain a desired surface smoothness. On the other hand, it is possible to increase the film thickness by forming a polyimide film by a coating method and obtain desired surface smoothness. However, warping may occur due to the thick film. Therefore, it is desirable for polyimide to have a low coefficient of linear thermal expansion.
本実施態様によれば、絶縁層の厚みが100nm〜30μmの範囲内と比較的厚いので、絶縁層の表面粗さRaを25nm以下と小さくすることができ、表面平滑性の良好な絶縁層とすることができる。
また本実施態様によれば、絶縁層の厚みが比較的厚いので、上述したように反りが懸念されるが、絶縁層の線熱膨張係数と金属基材の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下であるので、反りを抑制することができる。さらに、熱環境が変化した際にも絶縁層と金属基材との界面の応力が小さく、密着性を維持することができる。
According to this embodiment, since the thickness of the insulating layer is relatively thick in the range of 100 nm to 30 μm, the surface roughness Ra of the insulating layer can be reduced to 25 nm or less, and the insulating layer having good surface smoothness can do.
In addition, according to this embodiment, since the insulating layer is relatively thick, there is a concern about warping as described above, but the difference between the linear thermal expansion coefficient of the insulating layer and the linear thermal expansion coefficient of the metal substrate is 15 ppm. Since it is below / ° C., warping can be suppressed. Furthermore, even when the thermal environment changes, the stress at the interface between the insulating layer and the metal substrate is small, and adhesion can be maintained.
また、上述したようにポリイミドは吸湿性が高いので、絶縁層の厚みが100nm〜30μmの範囲内と比較的厚いと、絶縁層に内在する水分が多くなる。したがって、ポリイミドは吸湿性が低いことが好ましい。ここで、吸水性の指標としては吸湿膨張係数がある。よって、具体的には、絶縁層の吸湿膨張係数は0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることが好ましい。 Moreover, since polyimide has high hygroscopicity as described above, when the thickness of the insulating layer is relatively thick within the range of 100 nm to 30 μm, the moisture contained in the insulating layer increases. Therefore, it is preferable that polyimide has low hygroscopicity. Here, as an index of water absorption, there is a hygroscopic expansion coefficient. Therefore, specifically, the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is preferably in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH.
また、絶縁層の形成方法としては、通常、塗布法が用いられる。表面平滑性の良好な絶縁層が得られるからである。また、気相法では塗布法に比べて膜物性が低下する傾向にあるので、塗布法を用いることは、表面平滑性だけではなく膜物性の面からも望ましい。 Further, as a method for forming the insulating layer, a coating method is usually used. This is because an insulating layer with good surface smoothness can be obtained. In addition, since the film physical properties tend to be lower in the vapor phase method than in the coating method, it is desirable to use the coating method not only from the surface smoothness but also from the viewpoint of film physical properties.
なお、電子素子のその他の点については、上述の電子素子と同様であるので、ここでの記載は省略する。 Since the other points of the electronic element are the same as those of the above-described electronic element, description thereof is omitted here.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
[製造例]
(1)ポリイミド前駆体溶液の調製
(製造例1)
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA) 4.0g(20mmol)とパラフェニレンジアミン(PPD) 8.65g(80mmol)とを500mlのセパラブルフラスコに投入し、200gの脱水されたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させ、窒素気流下、オイルバスによって液温が50℃になるように熱電対でモニターし加熱しながら撹拌した。それらが完全に溶解したことを確認した後、そこへ、少しずつ30分かけて3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(BPDA) 29.1g(99mmol)を添加し、添加終了後、50℃で5時間撹拌した。その後室温まで冷却し、ポリイミド前駆体溶液1を得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
[Production example]
(1) Preparation of polyimide precursor solution (Production Example 1)
4.0 g (20 mmol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether (ODA) and 8.65 g (80 mmol) of paraphenylenediamine (PPD) were put into a 500 ml separable flask, and 200 g of dehydrated N-methyl-2 was added. -It dissolved in pyrrolidone (NMP), and it stirred, heating and monitoring with a thermocouple so that liquid temperature might be 50 degreeC with an oil bath under nitrogen stream. After confirming that they were completely dissolved, 29.1 g (99 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added thereto gradually over 30 minutes. After the addition, the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. Then, it cooled to room temperature and obtained the polyimide precursor solution 1.
(製造例2)
反応温度および溶液の濃度が、17重量%〜19重量%になるようにNMPの量を調整した以外は、製造例1と同様の方法で、下記表1に示す配合比でポリイミド前駆体溶液2〜15およびポリイミド前駆体溶液Z(比較例)を合成した。
酸二無水物としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)またはピロメリット酸二無水物(PMDA)、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物(TAHQ)、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物(BPTME)を用いた。ジアミンとしては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、パラフェニレンジアミン(PPD)、1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzene(4APB)、2,2′-Dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl(TBHG)、2,2′-Bis(trifluoromethyl)-4,4′-diaminobiphenyl(TFMB)の1種または2種を用いた。
(Production Example 2)
The polyimide precursor solution 2 was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of NMP was adjusted so that the reaction temperature and the solution concentration were 17% by weight to 19% by weight, with the compounding ratio shown in Table 1 below. -15 and polyimide precursor solution Z (comparative example) were synthesized.
Acid dianhydrides include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) or pyromellitic dianhydride (PMDA), p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride (TAHQ), p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride (BPTME) was used. Diamines include 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA), paraphenylenediamine (PPD), 1,4-Bis (4-aminophenoxy) benzene (4APB), 2,2'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl. One or two of (TBHG) and 2,2′-Bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (TFMB) were used.
(製造例3)
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液1に{[(4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl) oxy]carbonyl} 2,6-dimethyl piperidine (DNCDP)を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液1とした。
(Production Example 3)
To make photosensitive polyimide, add {[(4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl} 2,6-dimethyl piperidine (DNCDP) to the polyimide precursor solution 1 at 15% by weight of the solid content of the solution. It added and it was set as the photosensitive polyimide precursor solution 1.
(製造例4)
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液1に2−ヒドロキシ−5−メトキシ−桂皮酸とピペリジンとから合成したアミド化合物(HMCP)を溶液の固形分の10重量%添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液2とした。
(Production Example 4)
In order to obtain a photosensitive polyimide, an amide compound (HMCP) synthesized from 2-hydroxy-5-methoxy-cinnamic acid and piperidine was added to the polyimide precursor solution 1 at 10% by weight of the solid content of the solution. A polyimide precursor solution 2 was obtained.
(線熱膨張係数および吸湿膨張係数の評価)
上記ポリイミド前駆体溶液1〜15およびポリイミド前駆体溶液Zを、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム(ユーピレックスS 50S:宇部興産(株)製)に塗布し、80℃のホットプレート上で10分乾燥させた後、耐熱フィルムから剥離し、膜厚15μm〜20μmのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚9μm〜15μmのポリイミド1〜15およびポリイミドZのフィルムを得た。
また、上記感光性ポリイミド前駆体溶液1および2を、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム(ユーピレックスS 50S:宇部興産(株)製)に塗布し、100℃のホットプレート上で10分乾燥させた後、高圧水銀灯により365nmの波長の照度換算で2000mJ/cm2露光後、ホットプレート上で170℃10分加熱した後、耐熱フィルムより剥離し、膜厚10μmのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚6μmの感光性ポリイミド1および感光性ポリイミド2のフィルムを得た。
(Evaluation of linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient)
The polyimide precursor solutions 1 to 15 and the polyimide precursor solution Z are applied to a heat-resistant film (Upilex S 50S: manufactured by Ube Industries, Ltd.) pasted on glass, and dried on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes. Then, the film was peeled from the heat resistant film to obtain a film having a film thickness of 15 μm to 20 μm. Then, the film was fixed to a metal frame, and heat-treated at 350 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling), and polyimides 1 to 15 and polyimides having a film thickness of 9 μm to 15 μm A film of Z was obtained.
Moreover, the said photosensitive polyimide precursor solutions 1 and 2 were apply | coated to the heat-resistant film (Upilex S50S: Ube Industries, Ltd. product) affixed on the glass, and it was made to dry for 10 minutes on a 100 degreeC hotplate. Thereafter, after exposure to 2000 mJ / cm 2 in terms of illuminance at a wavelength of 365 nm with a high-pressure mercury lamp, the film was heated on a hot plate at 170 ° C. for 10 minutes, and then peeled off from the heat-resistant film to obtain a film having a thickness of 10 μm. Thereafter, the film is fixed to a metal frame, and heat-treated in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling), and photosensitive polyimide 1 and photosensitive polyimide having a film thickness of 6 μm. A film of 2 was obtained.
<線熱膨張係数>
上記の手法により作製したフィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとして用いた。線熱膨張係数は、熱機械的分析装置Thermo Plus TMA8310(リガク社製)によって測定した。測定条件は、評価サンプルの観測長を15mm、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とし、100℃〜200℃の範囲の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数(C.T.E.)とした。
<Linear thermal expansion coefficient>
The film produced by the above method was cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm and used as an evaluation sample. The linear thermal expansion coefficient was measured by a thermomechanical analyzer Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows: the observation length of the evaluation sample is 15 mm, the heating rate is 10 ° C./min, the tensile load is 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample is the same, and 100 ° C. to 200 ° C. The average linear thermal expansion coefficient in the range was defined as the linear thermal expansion coefficient (CTE).
<湿度膨張係数>
上記の手法により作製したフィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとして用いた。湿度膨張係数は、湿度可変機械的分析装置Thermo Plus TMA8310改(リガク社製)によって測定した。温度を25℃で一定とし、まず、湿度を15%RHの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね30分〜2時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を20%RHとし、さらにサンプルが安定になるまで30分〜2時間その状態を保持した。その後、湿度を50%RHに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と20%RHで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化(この場合50−20の30)で割り、その値をサンプル長で割った値を湿度膨張係数(C.H.E.)とした。この際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とした。
<Humidity expansion coefficient>
The film produced by the above method was cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm and used as an evaluation sample. The humidity expansion coefficient was measured by a humidity variable mechanical analyzer Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation). The temperature is kept constant at 25 ° C., and the sample is first stabilized in a humidity of 15% RH. After maintaining this state for approximately 30 minutes to 2 hours, the humidity of the measurement site is set to 20% RH. Further, this state was maintained for 30 minutes to 2 hours until the sample became stable. Thereafter, the humidity is changed to 50% RH, and the difference between the sample length when the humidity becomes stable and the sample length when the humidity becomes stable at 20% RH is expressed as a change in humidity (in this case, 50-20). 30), and the value divided by the sample length was defined as the humidity expansion coefficient (CHE). At this time, the tensile load was set to 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample was the same.
(基板反り評価)
厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記のポリイミド前駆体溶液1〜15およびZ、ならびに感光性ポリイミド前駆体溶液1,2を用い、イミド化後の膜厚が10μm±1μmになるように線熱膨張係数評価のサンプル作成と同様のプロセス条件で、ポリイミド1〜15およびZのポリイミド膜、ならびに感光性ポリイミド1,2のポリイミド膜を形成した。その後、SUS304箔およびポリイミド膜の積層体を幅10mm×長さ50mmに切断し、基板反り評価用のサンプルとした。
(Substrate warpage evaluation)
Using the above polyimide precursor solutions 1 to 15 and Z and photosensitive polyimide precursor solutions 1 and 2 on a SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm, the film thickness after imidization is 10 μm. Polyimide films of polyimides 1 to 15 and Z and photosensitive polyimides 1 and 2 and polyimide films of photosensitive polyimides 1 and 2 were formed under the same process conditions as in the preparation of samples for evaluating the linear thermal expansion coefficient so as to be ± 1 μm. Then, the laminated body of SUS304 foil and a polyimide film was cut | disconnected to width 10mm x length 50mm, and it was set as the sample for board | substrate curvature evaluation.
このサンプルを、SUS板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、100℃のオーブンで1時間加熱した後、100℃に加熱されたオーブン内で、サンプルの反対側の短辺のSUS板からの距離を測定した。そのときの距離が、0mm以上0.5mm以下のサンプルを○、0.5mm超1.0mm以下のサンプルを△、1.0mm超のサンプルを×と判断した。
同様にこのサンプルを、SUS板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、23℃85%Rhの状態の恒温恒湿槽に1時間静置したときの、サンプルの反対側の短辺のSUS板からの距離を測定した。そのときの距離が、0mm以上0.5mm以下のサンプルを○、0.5mm超1.0mm以下のサンプルを△、1.0mm超のサンプルを×と判断した。
これらの評価結果を以下に示す。
This sample was fixed to the SUS plate surface with only one of the short sides of the sample with Kapton tape, heated in an oven at 100 ° C. for 1 hour, and then in the oven heated to 100 ° C., the short side on the opposite side of the sample The distance from the SUS plate was measured. At that time, a sample having a distance of 0 mm or more and 0.5 mm or less was evaluated as “◯”, a sample of more than 0.5 mm and 1.0 mm or less was evaluated as Δ, and a sample of 1.0 mm or more was determined as “X”.
Similarly, when this sample is fixed to the surface of the SUS plate with only one of the short sides of the sample with Kapton tape and left in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C. and 85% Rh for 1 hour, The distance from the short side SUS plate was measured. At that time, a sample having a distance of 0 mm or more and 0.5 mm or less was evaluated as “◯”, a sample of more than 0.5 mm and 1.0 mm or less was evaluated as Δ, and a sample of 1.0 mm or more was determined as “X”.
The evaluation results are shown below.
SUS304箔の線熱膨張係数は17ppm/℃であることから、ポリイミド膜と金属箔との線熱膨張係数の差が大きいと積層体の反りが大きいことが確認された。
また、表2より、ポリイミド膜の吸湿膨張係数が小さいほど高湿環境下での積層体の反りが小さいことがわかる。
Since the linear thermal expansion coefficient of SUS304 foil was 17 ppm / ° C., it was confirmed that the warpage of the laminate was large when the difference in linear thermal expansion coefficient between the polyimide film and the metal foil was large.
Table 2 shows that the smaller the hygroscopic expansion coefficient of the polyimide film, the smaller the warp of the laminate in a high humidity environment.
(2)絶縁層の形成
(絶縁層の形成1)
15cm角に切り出した厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1〜10をダイコーターでコーティングし、80℃のオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚6μm〜12μmのポリイミド1〜10のポリイミド膜を形成し、積層体1〜10を得た。
積層体1〜10のうち、積層体1,2,3,5,6,8,9,10は、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。一方、積層体4,7は、反りが目立った。
(2) Formation of insulating layer (Insulating layer formation 1)
The polyimide precursor solutions 1 to 10 are coated on a SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm cut into a 15 cm square with a die coater and dried in an atmosphere at 80 ° C. for 60 minutes in the air. Then, heat treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling) to form a polyimide film of polyimides 1 to 10 having a film thickness of 6 μm to 12 μm. Got.
Among the laminates 1 to 10, the laminates 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, and 10 did not warp with respect to changes in temperature and humidity environment. On the other hand, the laminated bodies 4 and 7 were conspicuous.
(絶縁層の形成2(絶縁層パターン))
15cm角に切り出した厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1をダイコーターでコーティングし、80℃のオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、ポリイミド前駆体膜上に、正方形のSUS箔の三辺について外縁部より15mm幅でレジストが除去されるように、レジスト製版し現像と同時にポリイミド前駆体膜を現像し、その後、レジストパターンを剥離したのち、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、外縁部の絶縁層が除去された積層体1Pを得た。
積層体1Pは、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
(Insulating layer formation 2 (insulating layer pattern))
After coating the polyimide precursor solution 1 on a SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm cut into a 15 cm square with a die coater and drying it in the atmosphere at 80 ° C. for 60 minutes. Then, on the polyimide precursor film, resist plate-making is performed and the polyimide precursor film is developed simultaneously with development so that the resist is removed with a width of 15 mm from the outer edge of the three sides of the square SUS foil, and then the resist pattern is peeled off After that, heat treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling) to obtain a laminated body 1P from which the insulating layer at the outer edge portion was removed.
The laminated body 1P did not warp against changes in temperature and humidity environment.
(絶縁層の形成3(絶縁層パターン))
上記積層体10のポリイミド膜上に、正方形のSUS箔の三辺について外縁部より15mm幅でレジストが除去されるように、レジストパターンを形成した。ポリイミド膜が露出している部分を、ポリイミドエッチング液TPE-3000(東レエンジニアリング製)を用いて、除去後、レジストパターンを剥離し、外縁部の絶縁層が除去された積層体10Pを得た。
積層体10Pは、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
(Insulating layer formation 3 (insulating layer pattern))
A resist pattern was formed on the polyimide film of the laminate 10 so that the resist was removed with a width of 15 mm from the outer edge of the three sides of the square SUS foil. After removing the exposed portion of the polyimide film using polyimide etching solution TPE-3000 (manufactured by Toray Engineering), the resist pattern was peeled off to obtain a laminate 10P from which the insulating layer at the outer edge was removed.
The laminated body 10P did not warp against changes in temperature and humidity environment.
(絶縁層の形成4(絶縁層パターン))
15cm角に切り出した厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記感光性ポリイミド前駆体溶液1および2をそれぞれダイコーターでコーティングし、80℃のオーブン中、大気下で60分乾燥させた。次いで、正方形のSUS箔の三辺について外縁部より15mm幅で(紫外線が照射されないように)マスクし、高圧水銀灯により365nmの波長の照度換算で2000mJ/cm2露光後、ホットプレート上で170℃10分加熱した後、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚3μmの感光性ポリイミド1および感光性ポリイミド2のポリイミド膜を形成し、積層体11および12を得た。
積層体11,12は、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
(Formation of insulating layer 4 (insulating layer pattern))
The photosensitive polyimide precursor solutions 1 and 2 were coated on a SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm cut into a 15 cm square with a die coater, respectively, and 60 ° C. in an 80 ° C. oven under the atmosphere. Dried for minutes. Next, three sides of the square SUS foil were masked with a width of 15 mm from the outer edge (so as not to be irradiated with ultraviolet rays), exposed to 2000 mJ / cm 2 in terms of illuminance at a wavelength of 365 nm with a high-pressure mercury lamp, and then 170 ° C. on a hot plate. After heating for 10 minutes, heat treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling) to form polyimide films of photosensitive polyimide 1 and photosensitive polyimide 2 having a film thickness of 3 μm. Thus, laminates 11 and 12 were obtained.
The laminates 11 and 12 did not warp even when the temperature or humidity environment changed.
(平坦性評価)
積層体1およびSUS箔の表面粗さRaを測定した。
まず、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて、タッピングモードで、カンチレバー:MPP11100、走査範囲:50μm×50μm、走査速度:0.5Hzにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより、積層体1の表面粗さRaを求めた。積層体1の50μm×50μmにおける表面粗さRaは6.2nmであった。
次いで、New View 5000(Zygo社製)を用いて、対物レンズ:100倍、ズームレンズ:2倍、Scan Length:15μmにて、50μm×50μmの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより、積層体1の表面粗さRaを求めた。積層体1の50μm×50μmにおける表面粗さRaは9.3nmであった。
(Flatness evaluation)
The surface roughness Ra of the laminate 1 and the SUS foil was measured.
First, using Nanoscope V multimode (manufactured by Veeco), in tapping mode, cantilever: MPP11100, scanning range: 50 μm × 50 μm, scanning speed: 0.5 Hz, surface shape is imaged and calculated from the obtained image The surface roughness Ra of the laminate 1 was determined by calculating the average deviation from the center line of the roughness curve. The surface roughness Ra of the laminate 1 at 50 μm × 50 μm was 6.2 nm.
Next, using a New View 5000 (manufactured by Zygo), a surface shape in the range of 50 μm × 50 μm was imaged with an objective lens: 100 ×, a zoom lens: 2 ×, and a Scan Length: 15 μm. The surface roughness Ra of the laminate 1 was determined by calculating the average deviation from the center line of the calculated roughness curve. The surface roughness Ra of the laminate 1 at 50 μm × 50 μm was 9.3 nm.
同様に、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて測定した、SUS304−HTA箔(東洋精箔製)の50μm×50μmにおける表面粗さRaは128nm、New View 5000(Zygo社製)を用いて測定した50μm×50μmにおける表面粗さRaは150nmであった。 Similarly, the surface roughness Ra at 50 μm × 50 μm of SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) measured using Nanoscope V multimode (manufactured by Veeco) is 128 nm, and using New View 5000 (manufactured by Zygo). The measured surface roughness Ra at 50 μm × 50 μm was 150 nm.
[実施例1]
厚さ100μmのSUS304−HTA板(小山鋼材社製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1を用いて、イミド化後の膜厚が7μm±1μmになるようにスピンコーターでコーティングし、100℃のホットプレートオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃1時間、熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、絶縁層を形成した。
次に、絶縁層上に、第1密着層としてのアルミニウム膜をDCスパッタリング法(成膜圧力0.2Pa(アルゴン)、投入電力1kW、成膜時間10秒)により厚さ5nmで形成した。次いで、第2密着層としての酸化シリコン膜をRFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力2kW、成膜時間30分)により厚さ100nmで形成した。これにより、電子素子用基板を得た。
[Example 1]
On a SUS304-HTA plate (manufactured by Koyama Steel Co., Ltd.) having a thickness of 100 μm, the polyimide precursor solution 1 was used and coated with a spin coater so that the film thickness after imidation was 7 μm ± 1 μm. After drying in the hot plate oven for 60 minutes in the air, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour (temperature increase rate: 10 ° C./minute, natural cooling) to form an insulating layer.
Next, an aluminum film as a first adhesion layer was formed on the insulating layer with a thickness of 5 nm by a DC sputtering method (film formation pressure 0.2 Pa (argon), input power 1 kW, film formation time 10 seconds). Next, a silicon oxide film as a second adhesion layer was formed with a thickness of 100 nm by RF magnetron sputtering (deposition pressure 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), input power 2 kW, deposition time 30 minutes). . Thus, an electronic element substrate was obtained.
絶縁層について、New View 5000(Zygo社製)を用いて測定した50μm×50μmにおける表面粗さRaは13.2nmであった。
密着層について、New View 5000(Zygo社製)を用いて測定した50μm×50μmにおける表面粗さRaは23.5nmであった。また、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて測定した50μm×50μmにおける表面粗さRaは15.9nmであった。
For the insulating layer, the surface roughness Ra at 50 μm × 50 μm measured using New View 5000 (manufactured by Zygo) was 13.2 nm.
About the adhesion layer, the surface roughness Ra at 50 μm × 50 μm measured using New View 5000 (manufactured by Zygo) was 23.5 nm. Moreover, the surface roughness Ra in 50 micrometers x 50 micrometers measured using Nanoscope Vmultimode (made by Veeco) was 15.9 nm.
ボトムゲート・ボトムコンタクト構造のTFTを上記電子素子用基板上に作製した。まず、厚さ100nmのアルミニウム膜をゲート電極膜として成膜した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に燐酸溶液でウェットエッチングし、アルミニウム膜を所定パターンにパターニングしてゲート電極を形成した。次に、そのゲート電極を覆うように厚さ300nmの酸化ケイ素をゲート絶縁膜として全面に形成した。このゲート絶縁膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、6インチのSiO2ターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm2)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O2(50%)の成膜条件で形成した。この後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施し、コンタクトホールを形成した。次に、ゲート絶縁膜上の全面に厚さ100nmのチタン膜、アルミニウム膜、IZO膜をソース電極及びドレイン電極とするために蒸着した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に過酸化水素水溶液、燐酸溶液で連続的にウェットエッチングし、チタン膜を所定パターンにパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成した。このとき、ソース電極及びドレイン電極は、ゲート絶縁膜上であってゲート電極の中央部直上以外に離間したパターンとなるように形成した。 A TFT having a bottom gate / bottom contact structure was fabricated on the electronic device substrate. First, an aluminum film having a thickness of 100 nm was formed as a gate electrode film, a resist pattern was formed by photolithography, and then wet etching was performed with a phosphoric acid solution, and the aluminum film was patterned into a predetermined pattern to form a gate electrode. Next, silicon oxide having a thickness of 300 nm was formed as a gate insulating film on the entire surface so as to cover the gate electrode. This gate insulating film uses an RF magnetron sputtering apparatus and is applied to a 6-inch SiO 2 target with a power of 1.0 kW (= 3 W / cm 2 ), a pressure of 1.0 Pa, and a gas of argon + O 2 (50%). It formed on film-forming conditions. Thereafter, a resist pattern was formed by photolithography and then dry etching was performed to form a contact hole. Next, a 100 nm thick titanium film, aluminum film, and IZO film are deposited on the entire surface of the gate insulating film to form a source electrode and a drain electrode, and then a resist pattern is formed by a photolithography method, and then a hydrogen peroxide solution is formed. Then, wet etching was continuously performed with a phosphoric acid solution, and the titanium film was patterned into a predetermined pattern to form a source electrode and a drain electrode. At this time, the source electrode and the drain electrode were formed on the gate insulating film so as to have a pattern apart from a portion other than directly above the central portion of the gate electrode.
次に、ソース電極及びドレイン電極を覆うように、全面に、In:Ga:Znが1:1:1のInGaZnO系アモルファス酸化物薄膜(InGaZnO4)を厚さ25nmとなるように形成した。アモルファス酸化物薄膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、室温(25℃)、Ar:O2を30:50とした条件下で、4インチのInGaZnO(In:Ga:Zn=1:1:1)ターゲットを用いて形成した。その後、アモルファス酸化物薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーで形成した後、シュウ酸溶液でウェットエッチングし、そのアモルファス酸化物薄膜をパターニングし、所定パターンからなるアモルファス酸化物薄膜を形成した。こうして得られたアモルファス酸化物薄膜は、ゲート絶縁膜上であってソース電極及びドレイン電極に両側で接触するとともに該ソース電極及びドレイン電極を跨ぐように形成されていた。続いて全体を覆うように、厚さ100nmの酸化ケイ素を保護膜としてRFマグネトロンスパッタリング法で形成した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施した。大気中300℃1時間のアニールを施した後、アクリル系のポジ型レジストを用いてELの隔壁層を形成し、TFT基板を作製した。 Next, an InGaZnO amorphous oxide thin film (InGaZnO 4 ) with an In: Ga: Zn ratio of 1: 1: 1 was formed on the entire surface so as to cover the source electrode and the drain electrode so as to have a thickness of 25 nm. The amorphous oxide thin film is 4 inches of InGaZnO (In: Ga: Zn = 1: 1: 1) using an RF magnetron sputtering apparatus under conditions of room temperature (25 ° C.) and Ar: O 2 of 30:50. It was formed using a target. Then, after forming a resist pattern on the amorphous oxide thin film by photolithography, wet etching was performed with an oxalic acid solution, and the amorphous oxide thin film was patterned to form an amorphous oxide thin film having a predetermined pattern. The amorphous oxide thin film thus obtained was formed on the gate insulating film so as to contact the source electrode and the drain electrode on both sides and straddle the source electrode and the drain electrode. Subsequently, 100 nm thick silicon oxide was formed as a protective film by RF magnetron sputtering so as to cover the whole, and then a resist pattern was formed by photolithography, followed by dry etching. After annealing in the atmosphere at 300 ° C. for 1 hour, an EL partition layer was formed using an acrylic positive resist to produce a TFT substrate.
上記TFT基板上に白色となるようにEL層を蒸着した後、電極としてIZO膜を蒸着し、バリアフィルムを用いて有機EL素子の封止を行った。次に、PENフィルム上に形成したフレキシブルなカラーフィルターを貼り合わせ、フレキシブルな対角4.7インチ、解像度85dpi、320×240×RGB(QVGA)のアクティブマトリックス駆動のフルカラーELディスプレイを作製した。作製したフルカラーELディスプレイについて、スキャン電圧15V、ベータ電圧10V、電源電圧10Vにて作動を確認した。作製したフルカラーELディスプレイについて24時間の連続作動および作製後6ヶ月後における作動を確認した。 After depositing an EL layer to be white on the TFT substrate, an IZO film was deposited as an electrode, and an organic EL element was sealed using a barrier film. Next, a flexible color filter formed on the PEN film was bonded, and a flexible diagonal 4.7 inch, resolution 85 dpi, 320 × 240 × RGB (QVGA) active matrix drive full color EL display was produced. About the produced full color EL display, the operation | movement was confirmed with the scanning voltage 15V, the beta voltage 10V, and the power supply voltage 10V. About the produced full-color EL display, the continuous operation | movement for 24 hours and the operation | movement six months after preparation were confirmed.
[実施例2]
厚さ100μmのSUS304−HTA板(小山鋼材社製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1を用いて、イミド化後の膜厚が7μm±1μmになるようにスピンコーターでコーティングし、100℃のホットプレートオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃1時間、熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、絶縁層を形成した。これにより、電子素子用基板を得た。
電子素子用基板の絶縁層上に厚さ150nmのCr膜をスパッタにより成膜し、続いて厚さ50nmのITO膜をスパッタにより成膜し、ITO膜を2mm幅のストライプ状にパターニングし、有機EL作製用の基板とした。
[Example 2]
On a SUS304-HTA plate (manufactured by Koyama Steel Co., Ltd.) having a thickness of 100 μm, the polyimide precursor solution 1 was used and coated with a spin coater so that the film thickness after imidation was 7 μm ± 1 μm. After drying in the hot plate oven for 60 minutes in the air, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour (temperature increase rate: 10 ° C./minute, natural cooling) to form an insulating layer. Thus, an electronic element substrate was obtained.
A 150 nm thick Cr film is formed on the insulating layer of the electronic device substrate by sputtering, and then a 50 nm thick ITO film is formed by sputtering, and the ITO film is patterned into a 2 mm wide stripe to form an organic It was set as the board | substrate for EL production.
有機EL素子の作製には、下記の材料を用いた。 The following materials were used for the production of the organic EL element.
ITO膜上に正孔注入層として3-tert−ブチル-9,10-ジ(ナフサ-2-イル)アントラセン(TBADN)とMoO3とを体積比で67:33になるように、真空度10-5Paの条件下、1.5Å/secの蒸着速度で共蒸着して膜厚10nmの正孔注入層を形成した。続いて、上記正孔注入層の上に、正孔輸送層としてTBADNを、真空度10-5Paにて、1.0Å/secの蒸着速度で、膜厚10nmで真空蒸着した。
次に、上記正孔輸送層上に、ホスト材料として4,4′,4″-トリス(カルバゾール-9-イル)トリフェニルアミン(TCTA)と、発光ドーパントとして(5,6,11,12)-テトラフェニルナフタセン(ルブレン)とを、1体積%になるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで、膜厚70nmで真空蒸着した。
上記発光層上に、TBADNを真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで、膜厚20nmの電子輸送層を真空蒸着にて形成した。続いて、上記電子輸送層上に、TBADNと8−ヒドロキシキノリノラトリチウム(Liq)とを、体積比1:1となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで共蒸着して、膜厚12nmの電子注入層を形成した。上記電子注入層の上に、Alを真空度10-5Paの条件下、蒸着速度0.1Å/secにて膜厚1.5nmで成膜し、続いてMg:Agを体積比9:1となるように蒸着スピード1Å/secにて膜厚5nmで成膜し、電子注入促進層を形成した。
続いて、IZOをスパッタする際のダメージ軽減を目的として、透明保護層としてTBADNとMoO3を体積比80:20となるように真空度10-5Paの条件下にて、1.5Å/secの蒸着速度で共蒸着し、膜厚100nmで成膜した。
The degree of vacuum is 10 so that the volume ratio of 3-tert-butyl-9,10-di (naphth-2-yl) anthracene (TBADN) and MoO 3 is 67:33 as a hole injection layer on the ITO film. A 10 nm-thick hole injection layer was formed by co-evaporation at a deposition rate of 1.5 Å / sec under the condition of −5 Pa. Subsequently, TBADN as a hole transport layer was vacuum-deposited with a film thickness of 10 nm on the hole injection layer at a vacuum rate of 10 −5 Pa and a deposition rate of 1.0 Å / sec.
Next, on the hole transport layer, 4,4 ′, 4 ″ -tris (carbazol-9-yl) triphenylamine (TCTA) as a host material and (5,6,11,12) as a luminescent dopant -Tetraphenylnaphthacene (rubrene) was vacuum-deposited with a film thickness of 70 nm under a vacuum degree of 10-5 Pa and a deposition rate of 1 / sec so as to be 1% by volume.
An electron transport layer having a thickness of 20 nm was formed on the light-emitting layer by vacuum deposition under the condition of TBADN at a vacuum degree of 10 −5 Pa at a deposition rate of 1 Å / sec. Subsequently, TBADN and 8-hydroxyquinolinolatolithium (Liq) are deposited on the electron transport layer at a deposition rate of 1 Pa / sec under a vacuum degree of 10 -5 Pa so that the volume ratio is 1: 1. Were co-evaporated to form an electron injection layer having a thickness of 12 nm. On the electron injection layer, Al was deposited at a deposition rate of 0.1 Å / sec with a film thickness of 1.5 nm under a vacuum degree of 10 −5 Pa, and then Mg: Ag was in a volume ratio of 9: 1. In this way, a film having a film thickness of 5 nm was formed at a deposition rate of 1 mm / sec to form an electron injection promoting layer.
Subsequently, for the purpose of reducing damage when IZO is sputtered, TBADN and MoO 3 as a transparent protective layer have a volume ratio of 80:20 at a vacuum degree of 10 -5 Pa under the condition of 1.5 Å / sec. Co-evaporation was performed at a deposition rate to form a film with a thickness of 100 nm.
続いて、上記ITOのストライプパターンとクロスすように2mm幅のストライプ状に形成されたシャドーマスクを用いて、上記透明保護層上に、対向ターゲット式スパッタリング法によりIZOを成膜し、膜厚150nmの陰極を形成した。
最後に、熱硬化型エポキシ樹脂を塗布した厚さ30μmのガラス板を貼り合せ、接着し、有機EL素子を作製した。
Subsequently, using a shadow mask formed in a stripe shape of 2 mm width so as to cross the ITO stripe pattern, an IZO film was formed on the transparent protective layer by an opposed target sputtering method, and the film thickness was 150 nm. The cathode was formed.
Finally, a 30 μm thick glass plate coated with a thermosetting epoxy resin was bonded and bonded to produce an organic EL element.
[比較例1]
ポリイミド前駆体溶液1に替えてポリイミド前駆体溶液12を用いた以外は、実施例2と同様にして有機EL素子を作製した。
[Comparative Example 1]
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 2 except that the polyimide precursor solution 12 was used instead of the polyimide precursor solution 1.
[評価]
実施例2および比較例1の有機EL素子について、80℃高温保存試験を行った。図10(a)、(b)にそれぞれ実施例2の有機EL素子の初期発光状態および80℃高温保存試験200時間後の発光状態の写真を示す。また、図10(c)、(d)にそれぞれ比較例1の有機EL素子の初期発光状態および80℃高温保存試験200時間後の発光状態の写真を示す。実施例2および比較例1の有機EL素子では、劣化の差が明らかであった。比較例1の有機EL素子では、ポリイミドの吸湿膨張係数が大きいため、水分の影響により非発光箇所の面積が大きくなった。
[Evaluation]
The organic EL elements of Example 2 and Comparative Example 1 were subjected to an 80 ° C. high temperature storage test. FIGS. 10A and 10B show photographs of the initial light emission state of the organic EL device of Example 2 and the light emission state after 200 hours at 80 ° C. high temperature storage test, respectively. FIGS. 10C and 10D show photographs of the initial light emission state of the organic EL device of Comparative Example 1 and the light emission state after 200 hours at 80 ° C. high temperature storage test, respectively. In the organic EL elements of Example 2 and Comparative Example 1, the difference in deterioration was clear. In the organic EL element of Comparative Example 1, since the hygroscopic expansion coefficient of polyimide was large, the area of the non-light emitting portion was increased due to the influence of moisture.
1 … 電子素子
2 … 金属基材
3 … 絶縁層
10 … 有機EL素子
20 … TFT
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic element 2 ... Metal base material 3 ... Insulating layer 10 ... Organic EL element 20 ... TFT
Claims (11)
前記金属基材上に形成され、ポリイミドを含む絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された電子素子部と
を有し、前記絶縁層の吸湿膨張係数が0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることを特徴とする電子素子。 A metal substrate;
An insulating layer formed on the metal substrate and containing polyimide;
And an electronic element portion formed on the insulating layer, wherein the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer is in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH.
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