CN115956299A - 显示装置及显示装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明解决以下课题:LED显示器装置的通过周边的布线绝缘用绝缘膜、保护膜、间隔壁等的布线掩蔽不充分,设计性降低。一种显示装置,至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置中,所述发光元件在任一个面包括一对电极端子,所述一对电极端子与在所述硬化膜中延伸的多条所述金属布线连接,多条所述金属布线为利用所述硬化膜保持电绝缘性的结构,所述硬化膜是将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,所述硬化膜在厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且79%以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED显示器等显示装置及其制造方法。
背景技术
近年来,就显示器的进一步高性能化的观点而言,作为继液晶、等离子体显示器、有机电致发光(electroluminescence,EL)显示器之后的新的显示器技术,通过排列与像素数相同的量的发光二极管(Light Emitting Diode,以下有时称为LED)来构成显示器的LED显示器、特别是将作为光源的LED的尺寸从现有的1mm左右设为100μm~700μm的迷你LED显示器、小型化至100μm以下的微型LED显示器备受瞩目,正在积极地进行研究开发。作为迷你LED显示器、微型LED显示器的主要特长,可列举高对比度、高速响应性、低耗电、广视角等,不仅是现有的电视、智能手机、以智能手表为代表的穿戴式显示器的用途,也期待大范围地展开至标牌(signage)、增强现实(augmented reality,AR)、虚拟现实(virtual reality,VR)、以及能够显示空间图像的透明显示器等有前途的新用途等。
关于LED显示器装置,面向实用化及高性能化而提出了各种形态,提出了在多层可挠性电路基板配置微型LED的形态(参照专利文献1)、在显示器基板设置围堰层及示踪线并在其上配置微型LED及微驱动芯片的形态(参照专利文献2)。另外,提出了以下形态等:在一体地形成有包括电极垫的发光元件主体的成长用基板上形成平坦化膜,将电极垫上的平坦化膜去除而使电极垫露出,在所述平坦化膜上形成与电极垫连接的外侧电极垫,相对于形成有电路侧电极部的电路基板,将外侧电极垫以与电路侧电极部相向的方式配置,将前外部电极垫与电路侧电极部电性连接(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2019-153812号公报
专利文献2:日本专利特开2020-52404号公报
专利文献3:日本专利特开2020-68313号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,所述文献中记载的LED显示器装置存在以下课题:通过周边的布线绝缘用绝缘膜、保护膜、间隔壁等的布线掩蔽不充分,设计性降低。
解决问题的技术手段
为了解决所述课题,本发明具有以下结构。
[1]一种显示装置,至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置中,所述发光元件在任一个面包括一对电极端子,所述一对电极端子与在所述硬化膜中延伸的多条所述金属布线连接,多条所述金属布线为利用所述硬化膜保持电绝缘性的结构,所述硬化膜是将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,所述硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下。
[2]一种显示装置的制造方法,所述显示装置至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置的制造方法具有:在支撑基板上配置所述发光元件的工序(D1);在所述支撑基板上及所述发光元件上,形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(D2);通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(D3);使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(D6);以及在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案形成所述金属布线的工序(D5)。
[3]一种显示装置的制造方法,所述显示装置至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置的制造方法具有:在支撑基板上配置金属垫的工序(E1);在所述支撑基板上及所述金属垫上,形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(E2);通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(E3);使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(E10);在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案形成所述金属布线的工序(E5);以及以与所述金属布线保持电性连接的方式在所述硬化膜上配置所述发光元件的工序(E6)。
发明的效果
本发明的显示装置可提供布线掩蔽性变高、设计性高的显示装置。
附图说明
图1是表示本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图2是指定区域A的正视放大剖面图(上部分)及指定区域A的除去发光元件后的底视图(下部分)。
图3是指定区域B的俯视放大剖面图(上部分)、指定区域B的除去与正面正交的面上的布线后的剖面图(中部分)及指定区域B的除去相向基板后的底视图(下部分)。
图4是表示设置有间隔壁的形态的本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图5是在硬化膜中配置有驱动元件的结构的本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图6是在硬化膜中配置有驱动元件的另一结构的本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图7是本发明显示装置的一形态的制作工序剖面图。
图8是本发明显示装置另一例的制作工序剖面图。
图9是设置有间隔壁的形态的另一例本发明显示装置的制作工序剖面图。
图10是表示本发明显示装置的另一形态的正视剖面图。
图11是表示在硬化膜中设置有间隔壁的形态的本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图12是表示设置有导电膜的形态的本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图13是表示设置有导电膜的形态的本发明显示装置的另一形态的正视剖面图。
图14是表示设置有导电膜的形态的本发明显示装置的另一形态的正视剖面图。
图15是表示设置有导电膜的形态的本发明显示装置的另一形态的正视剖面图。
图16是表示设置有遮光层的形态的本发明显示装置的一形态的正视剖面图。
图17是硬化膜的开口图案的正视剖面图。
图18是设置有间隔壁的形态的本发明显示装置的一形态的制作工序剖面图。
图19是设置有导电膜的形态的本发明显示装置的一形态的制作工序剖面图。
图20是设置有遮光层的形态的本发明显示装置的一形态的制作工序剖面图。
图21是设置有导电膜的形态的另一例本发明显示装置的制作工序剖面图。
图22是本发明显示装置另一例的制作工序剖面图。
图23是表示设置有导电膜的形态的本发明显示装置的另一形态的正视剖面图。
图24是表示设置有导电膜的形态的本发明显示装置的另一形态的正视剖面图。
图25是设置有导电膜的形态的本发明显示装置另一例的制作工序剖面图。
图26是设置有导电膜的形态的本发明显示装置另一例的制作工序剖面图。
具体实施方式
以下,对本发明显示装置的适宜实施方式进行具体说明,但本发明并不限定于以下的实施方式,可根据目的或用途进行各种变更来实施。
本发明的显示装置是至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件的显示装置,其中,所述发光元件在任一个面包括一对电极端子,所述一对电极端子与在所述硬化膜中延伸的多条所述金属布线连接,多条所述金属布线为利用所述硬化膜保持电绝缘性的结构,所述硬化膜是将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,所述硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下。
关于本发明的显示装置,将图1作为一形态的例子进行说明。
在图1中,显示装置1在相向基板5上配置多个发光元件2,且在发光元件2上配置硬化膜3。所谓发光元件上,不仅是指发光元件的表面,只要处于支撑基板或发光元件的上侧即可。在图1所示的形态中,例示了在配置成与发光元件2的至少一部分相接的硬化膜3上进一步层叠多个硬化膜3而合计层叠三层硬化膜3的结构,但硬化膜3也可为单层。发光元件2在与相向基板5相接的面的相反面包括一对电极端子6,各个电极端子6与在硬化膜3中延伸的金属布线4连接。再者,若在硬化膜3中延伸的多条金属布线4被硬化膜3覆盖,则硬化膜3也作为绝缘膜发挥功能,因此成为保持电绝缘性的结构。所谓金属布线成为保持电绝缘性的结构,是指利用将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的硬化膜,金属布线的需要电绝缘性的部分被覆盖。进而,发光元件2经由金属布线4及金属布线4c而和设置于与相向基板5相向的位置的发光元件驱动基板7上所附加的驱动元件8电性连接,从而可控制发光元件2的发光。另外,发光元件驱动基板7例如经由焊料凸块10而与金属布线4电性连接。进而,为了防止金属布线4等金属的扩散,也可配置障壁金属9。再者,以后图中的金属布线4c也可贯穿发光元件驱动基板7而与驱动元件8连接。
所述硬化膜3是将后述的包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,且重要的是所述硬化膜3在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上、95%以下。由此,硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。
所述硬化膜3是将后述的包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,且优选为所述硬化膜3在厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上、79%以下。由此,硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。
所述硬化膜3是将后述的包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,且优选为所述硬化膜3在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上、25%以下。由此,硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性,进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
若硬化膜3在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率小于0.1%,则有产生硬化前的树脂膜的感度或分辨率降低等不良情况的担忧。若光的透过率超过95%,则掩蔽性降低,有产生可从外部视认到金属布线等不良情况的担忧。
关于硬化膜的厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率的测定,可将显示装置的硬化膜剥离来进行测定,也可测定在后述硬化膜的光的透过率的评价方法的条件下制作的硬化膜的光的透过率。另外,在形成多层硬化膜的情况下,可使用任一硬化膜进行测定。
金属布线4的材料并无特别限定,可使用已知的材料。例如,可列举金、银、铜、铝、镍、钛、钼或包含这些的合金等,优选为铜。再者,金属布线4也可包含电极。
在本发明的显示装置中,所述金属布线也可为导电膜。
导电膜并无特别限定,例如可列举包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物;含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊等,但也可使用其他已知的导电膜。关于包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物,具体而言,可列举:氧化铟锡锌(indium tin zinc oxide,ITZO)、氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide,IGZO:InGaZnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(indiumzinc oxide,IZO)、氧化铟镓(indium gallium oxide,IGO)、氧化铟锡(ITO)及氧化铟(InO)等。
这些导电膜例如可通过无电镀、电镀等湿式镀敷;热化学气相沉积(chemicalvapor deposition,CVD)、等离子体CVD、激光CVD等CVD化学蒸镀法(CVD);真空蒸镀、溅射、离子镀敷等干式镀敷法;将金属箔结合于基板后进行蚀刻的方法等形成。
关于含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊,作为有机物,例如可列举:环氧树脂、苯氧基树脂、丙烯酸系共聚物、环氧羧酸酯化合物等。也可含有这些的两种以上。另外,也可含有具有氨基甲酸酯键的有机物。通过含有具有氨基甲酸酯键的有机物,可提高布线的柔软性。另外,有机物优选为示出感光性,从而可通过光刻容易地形成微细的布线图案。感光性例如通过含有光聚合引发剂、具有不饱和双键的成分来显现。
所谓导电性粒子,是指含有电阻率为10-5Ω·m以下的物质的粒子。作为构成导电性粒子的材料,例如可列举:银、金、铜、铂、铅、锡、镍、铝、钨、钼、铬、钛、铟或这些金属的合金、碳粒子。
再者,导电膜也包含电极。作为使用导电膜的显示装置,在图23、图24中示出一例。
作为本发明的显示装置的另一实施方式,如图10所示,例示了相对于图1的显示装置而设置有以与发光元件2的至少一部分相接的方式配置的硬化膜21的结构。以与发光元件2的至少一部分相接的方式配置的硬化膜21可包括将包含(A)树脂的树脂组合物或树脂片硬化而成的硬化膜,另外,也可含有除了将包含(A)树脂的树脂组合物或树脂片硬化而成的硬化膜以外的材料,可使用环氧树脂、硅酮树脂、氟树脂等已知的材料。
在本发明中,发光元件驱动基板7可列举包括具有驱动功能的元件等的基板等,优选为连接有驱动元件8。
发光元件驱动基板7并无特别限定,可使用已知的发光元件驱动基板7。例如,可列举:玻璃基板、蓝宝石基板、印刷布线板、薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)阵列基板、陶瓷等。
在本发明中,硬化膜整体的厚度优选为5μm~100μm。
通过硬化膜整体的厚度为5μm~100μm,硬化膜3的光的透过率低,因此硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。进而,能够抑制因具有发光元件的显示装置自身的低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良,抑制[实现]低损失化,提高高速响应性。除此以外,通过外部光反射减少及对比度提高,也可提高视认性。
所谓硬化膜整体的厚度,是指一个硬化膜的至少一部分与其他硬化膜相接而连续的硬化膜的层整体的厚度。例如,在如所述图1那样层叠有多个硬化膜3的情况下,由图1的20示出的区域为硬化膜的层整体的厚度。整体的厚度优选为7μm~70μm,更优选为8μm~60μm。若小于5μm,则金属布线的保护不充分,因此有布线短路等布线不良的担忧,若超过100μm,则有光取出效率不足的担忧,并且在抑制因显示装置自身的低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良、实现低损失化、提高高速响应性的方面存在产生不良情况的情况。
在层叠多个硬化膜的情况下,硬化膜的层数优选为2层以上且10层以下。
就配置多个发光元件的观点而言,硬化膜优选为1层以上,进而通过设为2层以上,可增加能够与发光元件连接的金属布线数,因此可配置多个发光元件,另外,就可抑制因封装低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良、实现低损失化、提高高速响应性的观点而言,硬化膜优选为10层以下。
在本发明中,优选为:在硬化膜设置有沿厚度方向贯穿的开口图案,且至少在所述开口图案配置所述金属布线的结构,在与所述发光元件相接的位置形成的所述金属布线的底面部的最长长度为2μm~20μm。
在图2中示出图1的指定区域A的正视放大剖面图(上部分)及指定区域A的除去发光元件后的底视图(下部分)。在图2的指定区域A的放大正视剖面图(上部分)中,硬化膜3设置于发光元件2上。示出了在硬化膜3设置有开口图案12且在所述开口图案12形成有金属布线4的图。金属布线4的底面部13示出了发光元件2、金属布线4在硬化膜3中延伸至与发光元件2的电极端子6相接的位置为止且相接的地点处的金属布线4的形态。
在图2的指定区域A的除去发光元件后的底视图(下部分)中,是在去掉了发光元件2的状态下从下方观察在硬化膜3中延伸的金属布线4的底面部13而得的图,且示出了底面部13。底面部13的形状有根据制品或发光元件的形态而不同的情况,在圆形形状的情况下将直径定义为最长长度14,在椭圆形形状的情况下将长径定义为最长长度14,在长方形等多边形的情况下将连结角部的顶点彼此时最长的对角线定义为最长长度14。再者,关于图2的指定区域A的除去发光元件后的底视图(下部分)中的底面部13,示出了圆形形状的例子。
通过本结构,能够应用微小的发光元件,另外,能够进行多个发光元件的高密度安装,可获得具有尺寸宽大且分辨率高的发光元件的显示装置。进而能够形成微细的金属布线,单位面积中可形成的布线数量增加,因此可减小硬化膜整体的厚度,硬化膜3的光的透过率低,因此硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。进而,能够抑制因具有发光元件的显示装置自身的低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良,实现低损失化,提高高速响应性。除此以外,通过外部光反射减少及对比度提高,也可提高视认性。
就应用微小的发光元件、以及发光元件的高密度安装化的观点而言,金属布线的底面部的最长长度优选为2μm~15μm,更优选为2μm~10μm,进而优选为2μm~5μm。若小于2μm,则有产生与发光元件2的连接不良的情况,若超过20μm,则有对微小的发光元件的应用及高密度安装化造成弊端的情况。
在本发明中,在接近发光元件的位置形成的金属布线的底面部的最长长度也可为2μm~20μm。
通过本结构,能够应用微小的发光元件,另外,能够进行多个发光元件的高密度安装,可获得具有尺寸宽大且分辨率高的发光元件的显示装置。进而能够形成微细的金属布线,单位面积中可形成的布线数量增加,因此可减小硬化膜整体的厚度,硬化膜3的光的透过率低,因此硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。进而,能够抑制因具有发光元件的显示装置自身的低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良,实现低损失化,提高高速响应性。除此以外,通过外部光反射减少及对比度提高,也可提高视认性。
就应用微小的发光元件、以及发光元件的高密度安装化的观点而言,金属布线的底面部的最长长度优选为2μm~15μm,更优选为2μm~10μm,进而优选为2μm~5μm。若小于2μm,则有产生与发光元件2的连接不良的情况,若超过20μm,则有对微小的发光元件的应用及高密度安装化造成弊端的情况。
相对于金属布线的厚度,硬化膜的厚度优选为1.1倍以上且4.0倍以下。
所谓金属布线的厚度,若以图2的指定区域A的正视放大剖面图(上部分)进行说明,则是指配置于硬化膜3的表面的金属布线4a的厚度,并不包括在硬化膜3中的沿厚度方向贯穿的开口图案中延伸的金属布线4b的厚度。金属布线的厚度优选为0.1μm~10μm,更优选为3μm~10μm。通过将金属布线的厚度设为0.1μm~10μm,能够抑制因具有发光元件的显示装置自身的低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良,实现低损失化,提高高速响应性。进而,通过设为3μm~10μm,可减少布线电阻,可有助于抑制耗电及提高亮度。
所谓硬化膜的厚度,若以图2的指定区域A的正视放大剖面图(上部分)进行说明,则是指被覆了金属布线4a的硬化膜3a的厚度。
由此,也作为相对于适当的金属布线的保护膜发挥作用,可获得布线短路等布线不良得到抑制的可靠性优异的硬化膜。
关于金属布线的厚度,各层中可相同,也可不同。在不同的情况下,作为一例,优选为:在图1中,与靠近发光元件2的金属布线的厚度相比,靠近凸块10的金属布线的厚度厚。由此,在进行使用了凸块10的发光元件驱动基板7的连接时,可抑制布线不良,可获得可靠性高的显示装置。
在本发明中,优选为所述硬化膜覆盖所述发光元件的除光取出面以外的面的结构。
作为一例,在图3中示出图1的指定区域B的俯视放大剖面图(上部分)、指定区域B的除去与正面正交的面上的布线后的剖面图(中部分)及指定区域B的除去相向基板后的底视图(下部分)。
在图3的指定区域B的俯视放大剖面图(上部分)中,发光元件2被硬化膜3覆盖,从上表面示出了与发光元件的电极端子6连接并在硬化膜3中延伸的金属布线4。
在图3的除去与正面正交的面上的布线后的剖面图(中部分)中,示出了发光元件2的周围被硬化膜3覆盖。
在图3的指定区域B的除去相向基板后的底视图(下部分)中,示出了发光元件2的周围被硬化膜3覆盖,但发光元件2的一个面未被硬化膜3覆盖。
通过设为如图1及图3所示那样利用硬化膜3覆盖发光元件2的侧面全部与上表面部的形态,可保护发光元件2免受来自外部的冲击。另外,可使因发光元件2的配置而产生的阶差平坦化,另外,与相向基板5的贴合变得容易,因此优选。
覆盖发光元件2的除光取出面以外的面的硬化膜3通过具有所述掩蔽性,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。
在本发明中,优选为在多个所述发光元件之间具有间隔壁,所述间隔壁具有所述发光元件的厚度以上的厚度。
如图4所示,优选为在具有发光元件2的显示装置1的与像素数量对应的重复图案、即各发光元件2间或其周围具有间隔壁15。通过所述结构,与相向基板5的贴合变得容易,因此优选。
间隔壁的厚度优选为大于各发光元件的厚度,具体而言,优选为5μm~120μm。
间隔壁可包括将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的硬化膜,另外,也可含有除了包含(A)树脂的树脂组合物以外的材料,可使用环氧树脂、(甲基)丙烯酸聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚烯烃、聚硅氧烷等已知的材料。通过使用这些材料,可形成密接性优异的间隔壁。
为了抑制从发光元件的光泄露、各像素间的混色而提高对比度,也可在间隔壁的侧面或间隔壁自身设置遮光部。遮光部例如为包含黑色颜料等的部分。
进而,为了可反射从发光元件向间隔壁方向发出的光而提高光的取出效率、提高亮度,也可在间隔壁的侧面设置反射部。反射部例如为包含白色颜料等的部分。
优选为在多个所述发光元件之间,将具有所述发光元件的厚度以上的厚度的间隔壁配置于覆盖发光元件的所述硬化膜中。
作为设置间隔壁的另一实施方式,如图11所示,例示了在覆盖发光元件2的硬化膜3中在发光元件2之间或其周围设置有间隔壁15的结构。
图11中示出的间隔壁也可含有除了包含(A)树脂的树脂组合物以外的材料,可使用环氧树脂、(甲基)丙烯酸聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚烯烃、聚硅氧烷等已知的材料。通过使用这些材料,可形成密接性优异的间隔壁。
通过配置间隔壁,可作为之后的转印发光元件时的标记,也可用作光间隔物(photo spacer),因此可提高发光元件转印时的效率,故而优选。进而,为了抑制从发光元件的光泄露、各像素间的混色而提高对比度,也可在间隔壁的侧面或间隔壁自身设置遮光部。遮光部例如为包含黑色颜料等的部分。
为了可反射从发光元件向间隔壁方向发出的光而提高光的取出效率、提高亮度,也可在间隔壁的侧面设置反射部。反射部例如为包含白色颜料等的部分。
在本发明中,也可在发光元件、硬化膜或金属布线的周围设置光扩散层。
在本发明中,所述发光元件优选为一边的长度为5μm以上且700μm以下的LED,发光元件进而优选为一边的长度为5μm以上且100μm以下的LED。
LED通过P型半导体与N型半导体接合而成的PN结构成,当对LED施加顺向的电压时,电子与空穴在芯片内移动,从而流动电流。此时,通过电子与空穴结合而产生能量差,剩余能量转换为光能,从而发光。从LED发射的光的波长因GaN、GaAs、InGaAlP、GaP等构成半导体的化合物而不同,所述波长的差异决定发光颜色。另外,白色一般通过将两种以上颜色不同的光混合来显示,但在LED的情况下,通过进行红、绿、蓝此三原色的混色,颜色的再现性得到大幅改善,能够显示更自然的白色。
作为LED的形状,可列举炮弹型、芯片型、多边体型等,但从LED微小化的观点而言,优选为芯片型、多边形型。另外,通过LED的一边的长度为5μm以上且700μm以下,可配置多个芯片,因此优选,LED的一边的长度进而优选为5μm以上且100μm以下。
关于LED向配置有硬化膜3的发光元件驱动基板7等基板的安装方法,例如提出了取放(pick and place)法、巨量转移(mass transfer)法等,但并不限定于这些。
关于LED向基板的安装,例如,可列举:将以红色、绿色、蓝色发光的LED呈矩阵状地排列并安装于基板的规定位置的方法;或将以红色、蓝色发光的LED或发出紫外线的紫外LED等单一种类的LED排列并安装于基板的方法等。前者的方法可使用分别以红色、绿色、蓝色发光的LED,也可使用如将以红色、绿色、蓝色发光的LED沿纵向堆叠而成的LED。后者的方法可容易地进行LED的排列安装。所述情况下,可利用量子点等波长转换材料来作成红色、绿色、蓝色的子像素,并设为全色显示。
作为波长转换材料,可使用已知的波长转换材料。
例如,在使用以蓝色发光的LED的情况下,优选为:首先,制作仅排列安装有以蓝色发光的LED的LED阵列基板,接着,在相当于红色与绿色的子像素的位置,排列由蓝色的光激励而波长转换为红色或绿色并发光的波长转换层。由此,仅使用以蓝色发光的LED,便能够形成红色、绿色、蓝色的子像素。
另一方面,在使用发射紫外光的紫外LED的情况下,优选为:首先,制作仅排列安装有紫外LED的LED阵列基板,在相当于红色、绿色、蓝色的子像素的位置,排列由紫外光激励而波长转换为红色、绿色、蓝色并发光的波长转换层。由此,可抑制基于所述子像素的颜色的、光的放射角度的差异。
作为波长转换层,可使用已知的波长转换层,另外,视需要也可使用滤色器等。
作为本发明的相向基板,例如可列举:玻璃板、树脂板、树脂膜等。作为玻璃板的材质,优选为无碱玻璃。作为树脂板及树脂膜的材质,优选为聚酯、(甲基)丙烯酸聚合物、透明聚酰亚胺、聚醚砜等。玻璃板及树脂板的厚度优选为1mm以下,且更优选为0.8mm以下。树脂膜的厚度优选为100μm以下。
优选为:本发明的显示装置包括驱动元件,且发光元件与驱动元件经由在硬化膜中延伸的金属布线而电性连接。通过显示装置包括驱动元件、且发光元件与驱动元件经由在硬化膜中延伸的金属布线而电性连接,可对多个发光元件各别地进行开关驱动。作为驱动元件,可列举驱动器集成电路(integrated circuit,IC)等,驱动器IC也可按照功能的不同,相对于一个LED或包含红、蓝、绿的一个单元的LED而使用多个。
作为驱动元件的配置的结构形态,优选为如图5所示那样在硬化膜3中将驱动元件8在相向基板5上配置于发光元件2的附近的结构。另外,也优选为如图6所示那样将驱动元件8在硬化膜3中配置于发光元件2的上方的位置的结构。
由此,能够抑制因布线短距离化引起的布线短路等布线不良,实现低损失化,提高高速响应性。
在本发明中,优选为:还具有驱动元件及基板,所述驱动元件经由金属布线连接于发光元件,进而,所述金属布线的至少一部分在所述基板的侧面延伸。通过具有驱动元件及基板、且驱动元件经由金属布线连接于发光元件、进而金属布线的至少一部分在基板的侧面延伸,可对多个发光元件各别地进行开关驱动,并且,显示装置自身的低背化及高速响应性提高,进而,可使显示装置更小型化、窄边框化。
作为基板,与发光元件驱动基板7同样地并无特别限定,可使用已知的基板。例如,可列举:玻璃基板、蓝宝石基板、印刷布线板、TFT阵列基板、陶瓷等。至少一部分在基板的侧面延伸的金属布线例如可含有金、银、铜、铝、镍、钛、钨、锡、铬、或包含这些的合金等。另外,在基板的侧面延伸的金属布线例如可通过无电镀、电镀等湿式镀敷;热CVD、等离子体CVD、激光CVD等CVD化学蒸镀法(CVD);真空蒸镀、溅射、离子镀敷等干式镀敷法;将金属箔结合于基板后进行蚀刻的方法等形成。另外,也可在基板的侧面配置槽。所述情况下,邻接的金属布线彼此通过槽而切实地分离,因此可抑制金属布线彼此之间的短路。用于配置侧面导体线的槽可通过切削加工法、蚀刻法、激光加工法等形成。
作为金属布线的结构形态,例如优选为如图1及图4的4c所示那样配置的结构。
在本发明中,所述金属布线也可为导电膜。
作为导电膜,例如可列举包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物;含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊等,但也可使用其他已知的导电膜。
关于包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物,具体而言,可列举:氧化铟锡锌(ITZO)、氧化铟镓锌(IGZO:InGaZnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锡(ITO)及氧化铟(InO)等。
这些导电膜例如可通过无电镀、电镀等湿式镀敷;热CVD、等离子体CVD、激光CVD等CVD化学蒸镀法(CVD);真空蒸镀、溅射、离子镀敷等干式镀敷法;将金属箔结合于基板后进行蚀刻的方法等形成。
在含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊中,导电性粒子的含量优选为60质量%~90质量%。通过导电层含有有机物,可在曲面或屈曲部中抑制断线,从而提高导电性。若导电性粒子的含量小于60质量%,则导电性粒子彼此的接触概率变低,导电性降低。另外,在布线的屈曲部中,导电性粒子彼此容易背离。导电性粒子的含量优选为70质量%以上。另一方面,若导电性粒子的含量超过90质量%,则难以形成布线图案,并且在弯曲部中容易发生断线。导电性粒子的含量优选为80质量%以下。
作为有机物,例如可列举:环氧树脂、苯氧基树脂、丙烯酸系共聚物、环氧羧酸酯化合物等。也可含有这些的两种以上。另外,也可含有具有氨基甲酸酯键的有机物。通过含有具有氨基甲酸酯键的有机物,可提高布线的柔软性。另外,有机物优选为示出感光性,从而可通过光刻容易地形成微细的布线图案。感光性例如通过含有光聚合引发剂、具有不饱和双键的成分来显现。
本发明中的所谓导电性粒子,是指含有电阻率为10-5Ω·m以下的物质的粒子。作为构成导电性粒子的材料,例如可列举:银、金、铜、铂、铅、锡、镍、铝、钨、钼、铬、钛、铟或这些金属的合金、碳粒子。另外,优选为含有两种以上的导电性粒子。通过含有两种以上的导电性粒子,在后述的热处理工序中,可抑制同种的导电性粒子彼此烧结而体积收缩,结果可抑制作为导电膜整体的体积收缩,提高屈曲性。
导电性粒子的平均粒径优选为0.005μm~2μm。此处的所谓平均粒径,在含有两种以上的导电性粒子的情况下是指大径粒子的平均粒径。若导电性粒子的平均粒径为0.005μm以上,则可适度地抑制导电性粒子间的相互作用,更稳定地保持导电性粒子的分散状态。导电性粒子的平均粒径更优选为0.01μm以上。另一方面,若导电性粒子的平均粒径为2μm以下,则容易形成所需的布线图案。导电性粒子的平均粒径更优选为1.5μm以下。
导电膜的厚度优选为2μm~10μm。若导电膜的厚度为2μm以上,则可进一步抑制屈曲部的断线,进一步提高导电性。导电膜的厚度更优选为4μm以上。另一方面,若导电膜的厚度为10μm以下,则在制造工序中可更容易地形成布线图案。导电膜的厚度更优选为8μm以下。
作为导电膜的结构形态,例如优选为如图12~图15的26所示那样配置的结构。
在本发明中,优选为在多个发光元件之间还具有遮光层。通过在多个发光元件之间具有遮光层,可在不大幅损害光取出效率的情况下抑制从发光元件的光泄漏、各像素间的混色,从而提高对比度。
遮光层可包括将包含(A)树脂及(E)着色材的树脂组合物硬化而成的硬化膜,另外,也可含有除了包含(A)树脂的树脂组合物以外的材料,可使用环氧树脂、(甲基)丙烯酸聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚烯烃、聚硅氧烷等已知的材料。作为(E)着色材,可使用黑色颜料,例如可列举:碳黑、苝黑、苯胺黑等黑色有机颜料;石墨;以及钛、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙、银等的金属微粒子、金属氧化物、复合氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属氮氧化物等无机颜料。另外,也可将红色颜料及蓝色颜料、视需要的黄色颜料或其他颜料组合而制成黑色。另外,也可使用染料。也可含有两种以上的着色材。
可对包含(A)树脂及(E)着色材的树脂组合物赋予感光性,也可使用后述的(B)感光剂。
作为包含(A)树脂及(E)着色材的树脂组合物的制造方法,例如优选为以下方法:使用分散机使含有(A)树脂、(E)着色材、视需要的分散剂及有机溶剂的树脂溶液分散,制备着色材浓度高的着色材分散液,进而添加(A)树脂、视需要的感光剂等其他成分进行搅拌。视需要也可进行过滤。
作为分散机,例如可列举:球磨机、珠磨机、砂磨机、三辊磨机、高速冲击磨机等。这些中,为了实现分散效率化及微分散化,优选为珠磨机。作为珠磨机,例如可列举:双锥形球磨机(co-ball mill)、篮式研磨机(basket mill)、针磨机(pin mill)、戴诺磨机(Dyno-mill)等。作为用于珠磨机的珠粒,例如可列举:二氧化钛珠粒、氧化锆珠粒、锆英石珠粒(zircon beads)。珠磨机的珠粒直径优选为0.03mm~1.0mm。在(E)着色材的一次粒径及一次粒子凝聚而形成的二次粒子的粒径小的情况下,优选为使用直径为0.03mm~0.10mm的微小珠粒。在所述情况下,优选为包括分离器的珠磨机,所述分离器利用离心分离方式且能够将微小珠粒与分散液分离。另一方面,在使包含次微米程度的粗大粒子的着色材分散的情况下,为了获得充分的粉碎力,优选为使用直径为0.10mm以上的珠粒。
将包含(A)树脂及(E)着色材的树脂组合物涂布于各种基板并干燥后,进行加热处理,由此可获得遮光层。在具有感光性的情况下,在照射后述的化学射线而曝光后,进行后述的显影及加热处理,由此可获得经图案化的遮光层。
遮光层的厚度优选为0.1μm~5μm。若遮光层的厚度为0.1μm以上,则可抑制从发光元件的光泄露、各像素间的混色,从而提高对比度。遮光层的厚度更优选为0.5μm以上。另一方面,若布线的厚度为5μm以下,则可在不大幅损害光取出效率的情况下抑制从发光元件的光泄漏、各像素间的混色,从而提高对比度。遮光层的厚度更优选为4μm以下。
关于遮光层,在厚度0.7mm的无碱玻璃上以膜厚成为1.0μm的方式形成着色膜并测定来自玻璃面的色度而得的反射色度值(a*、b*)优选为-0.5≦a*≦1.0且-1.0≦b*≦0.5,且更优选为-0.5≦a*≦0.5且-1.0≦b*≦0.4。反射色度成为映入着色膜的像的色调的指标,且越接近(a*、b*)=(0.0、0.0),越可谓是无彩色的反射色调。另一方面,关于液晶显示装置或有机EL显示器的黑色显示的反射色调,一般而言b*成为负值而为蓝色调,因此作为显示装置中使用的装饰膜,优选为b*成为负值。
着色膜的反射色度(L*、a*、b*)通过以下方式获得:使用利用白色校正板(CM-A145;柯尼卡美能达(Konica Minolta)(股)制造)进行了校正的分光测色计(CM-2600d;柯尼卡美能达(Konica Minolta)(股)制造),在标准光源D65(色温6504K)、视角2°(国际照明委员会(International Commission on Illumination,CIE)1976)、大气压下、20℃的测定条件下,测定相对于从透明基材入射的光的全反射色度(含镜面反射成分(specularcomponent include,SCI))。
作为遮光层的结构形态,例如优选为如图16的27所示那样配置的结构。遮光层27可与发光元件2相接,也可与发光元件2分开。
在本发明中,关于将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的硬化膜,在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下。由此具有所述掩蔽性,从而不易从外部视认到金属布线,可提高设计性。
硬化膜在厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率优选为0.1%以上且79%以下。由此,不易从外部视认到金属布线,可提高设计性。
硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率优选为0.1%以上且25%以下。由此,不易从外部视认到金属布线,可提高设计性,进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
若硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率小于0.1%,则有产生硬化前的树脂膜的感度或分辨率降低等不良情况的担忧。若光的透过率超过95%,则掩蔽性降低,有产生可从外部视认到金属布线等不良情况的担忧。
(A)树脂优选为耐热性高,具体而言,优选为:在热处理时或热处理后的160℃以上的高温下,树脂劣化少。此种硬化膜的作为用作显示装置的硬化膜、例如绝缘膜、保护膜及间隔壁等而优异的特性之一即逸气量变少,因此优选。
就通过曝光、显影而形成所需的开口图案的观点而言,(A)树脂优选为在硬化前,曝光波长的光的透过率高。
为了获得此种特性,例如优选为缩短树脂的源自芳香环的共轭链、或者减小分子内或分子间的电荷转移。
为了保护金属布线,优选为即便为厚度10μm以上的厚膜,加工性也优异。
(A)树脂并无特别限定,就减少环境负荷的观点而言,优选为碱可溶性树脂。所谓碱可溶性为如下所述:将在γ-丁内酯中溶解有树脂的溶液涂布于硅晶片上,在120℃下进行4分钟预烘烤而形成膜厚10μm±0.5μm的预烘烤膜。接着,将所述预烘烤膜在23±1℃的2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液中浸渍一分钟后,利用纯水进行淋洗处理,求出此时的膜厚减少。关于所述预烘烤膜的溶解速度为50nm/min以上的树脂,定义为碱可溶性。
所述(A)树脂优选为含有选自由聚酰亚胺、聚酰亚胺前体、聚苯并恶唑、聚苯并恶唑前体及这些的共聚物所组成的群组中的一种以上的树脂。所述(A)树脂可单独含有这些树脂,另外也可组合含有多种树脂。
对聚酰亚胺、聚酰亚胺前体、聚苯并恶唑、聚苯并恶唑前体进行说明。
聚酰亚胺只要具有酰亚胺环,则并无特别限定。另外,聚酰亚胺前体只要具有通过脱水闭环而成为具有酰亚胺环的聚酰亚胺的结构,则并无特别限定,可含有聚酰胺酸、聚酰胺酸酯等。聚苯并恶唑只要具有恶唑环,则并无特别限定。聚苯并恶唑前体只要具有通过脱水闭环而成为具有苯并恶唑环的聚苯并恶唑的结构,则并无特别限定,可含有聚羟基酰胺等。
聚酰亚胺具有通式(1)所表示的结构单元,聚酰亚胺前体及聚苯并恶唑前体具有下述通式(2)所表示的结构单元,聚苯并恶唑具有通式(3)所表示的结构单元。可含有这些的两种以上,也可含有使通式(1)所表示的结构单元、通式(2)所表示的结构单元、通式(3)所表示的结构单元共聚而成的树脂。
[化1]
通式(1)中,V表示碳数4~40的四价~十价的有机基,W表示碳数4~40的二价~八价的有机基。a及b分别表示0~6的整数。R1及R2表示选自由羟基、羧基、磺酸基及硫醇基所组成的群组中的基,多个R1及R2分别可相同也可不同。
[化2]
通式(2)中,X及Y分别独立地表示碳数4~40的二价~八价的有机基。R3及R4分别独立地表示氢原子、或碳数1~20的一价有机基。c及d分别表示0~4的整数,e及f分别表示0~2的整数。
[化3]
通式(3)中,T及U分别独立地表示碳数4~40的二价~八价的有机基。
为了使(A)树脂具有碱可溶性,通式(1)中优选为a+b>0。另外,通式(2)中优选为c+d+e+f>0。在通式(2)中,在聚酰亚胺前体的情况下,通式(2)中的X、Y优选为具有芳香族基。进而,通式(2)中的X具有芳香族基,e>2,在芳香族酰胺基的邻位具有羧基或羧基酯基,且通过脱水闭环而成为形成酰亚胺环的结构。
在通式(2)中,在聚苯并恶唑前体的情况下,通式(2)中的X具有芳香族基,d>0,在芳香族酰胺基的邻位具有羟基,且通过脱水闭环而成为形成苯并恶唑环的结构。
(A)树脂中的通式(1)、通式(2)或通式(3)所表示的结构单元的重复数n优选为5~100,000,更优选为10~100,000。
(A)树脂除了具有通式(1)、通式(2)或通式(3)所表示的结构单元以外,也可具有其他结构单元。作为其他结构单元,例如可列举卡多(Cardo)结构、硅氧烷结构等,但并不限定于这些。所述情况下,优选为将通式(1)或通式(2)所表示的结构单元设为主要构成单元。此处的所谓主要构成单元,是指所有结构单元数量中具有50摩尔%以上的通式(1)、通式(2)或通式(3)所表示的结构单元,更优选为具有70摩尔%以上。
所述通式(1)中的V-(R1)a、所述通式(2)中的(OH)c-X-(COOR3)e及所述通式(3)中的T表示酸的残基。V为碳数4~40的四价~十价的有机基,其中,优选为含有芳香族环或环状脂肪族基的碳原子数4~40的有机基。X及T为碳数4~40的二价~八价的有机基,其中,优选为含有芳香族环、或脂肪族基的碳原子数4~40的有机基。
作为构成酸的残基的酸成分,二羧酸的例子可列举:对苯二甲酸、间苯二甲酸、二苯基醚二羧酸、双(羧基苯基)六氟丙烷、联苯二羧酸、二苯甲酮二羧酸、三苯基二羧酸、辛二酸、十二氟辛二酸、壬二酸、癸二酸、十六氟癸二酸、1,9-壬烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十一烷二酸、二十二烷二酸、二十三烷二酸、二十四烷二酸、二十五烷二酸、二十六烷二酸、二十七烷二酸、二十八烷二酸、二十九烷二酸、三十烷二酸等,三羧酸的例子可列举:偏苯三甲酸、均苯三甲酸、二苯基醚三羧酸、联苯三羧酸等,四羧酸的例子可列举:均苯四甲酸、3,3',4,4'-联苯四羧酸、2,3,3',4'-联苯四羧酸、2,2',3,3'-联苯四羧酸、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)丙烷、1,1-双(3,4-二羧基苯基)乙烷、1,1-双(2,3-二羧基苯基)乙烷、双(3,4-二羧基苯基)甲烷、双(2,3-二羧基苯基)甲烷、双(3,4-二羧基苯基)醚、1,2,5,6-萘四羧酸、9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴、9,9-双{4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基}芴、2,3,6,7-萘四羧酸、2,3,5,6-吡啶四羧酸、3,4,9,10-苝四羧酸、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷及以下所示的结构的芳香族四羧酸、丁烷四羧酸、环丁烷四羧酸、1,2,3,4-环戊烷四羧酸等,但并不限定于这些。也可使用这些的两种以上。
[化4]
式中,R17表示氧原子、C(CF3)2、或C(CH3)2。R18及R19表示氢原子、或羟基。
这些酸可直接使用,或者以酸酐、卤化物、活性酯的形式使用。
所述通式(1)中的W-(R2)b、所述通式(2)中的(OH)d-Y-(COOR4)f及所述通式(3)中的U表示二胺的残基。W、Y及U为碳数4~40的二价~八价的有机基,其中,优选为含有芳香族环或环状脂肪族基的碳原子数4~40的有机基。
作为构成二胺的残基的二胺的具体例,可列举:双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)亚甲基、双(3-氨基-4-羟基苯基)醚、双(3-氨基-4-羟基)联苯、双(3-氨基-4-羟基苯基)芴等含羟基的二胺;3-磺酸-4,4'-二氨基二苯基醚等含磺酸的二胺;二巯基苯二胺等含硫醇基的二胺;3,4'-二氨基二苯基醚、4,4'-二氨基二苯基醚、3,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,4'-二氨基二苯基砜、4,4'-二氨基二苯基砜、3,4'-二氨基二苯基硫醚、4,4'-二氨基二苯基硫醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、石油醚(benzine)、间苯二胺、对苯二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、双(4-氨基苯氧基苯基)砜、双(3-氨基苯氧基苯基)砜、双(4-氨基苯氧基)联苯、双{4-(4-氨基苯氧基)苯基}醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二乙基-4,4'-二氨基联苯、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基联苯、2,2',3,3'-四甲基-4,4'-二氨基联苯、3,3',4,4'-四甲基-4,4'-二氨基联苯、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯等芳香族二胺,或这些芳香族环的氢原子的一部分经碳数1~10的烷基或氟烷基、卤素原子等取代的化合物;2,4-二氨基-1,3,5-三嗪(胍胺)、2,4-二氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪(乙酰胍胺)、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪(苯并胍胺)等具有含氮杂芳香族环的二胺;1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-双(对氨基苯基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-双(对氨基苯乙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,7-双(对氨基苯基)-1,1,3,5,5,7,7-八甲基四硅氧烷等硅酮二胺;环己基二胺、亚甲基双环己基胺等脂环式二胺及以下所示的结构的二胺等。也可使用这些的两种以上。
[化5]
式中,R20表示氧原子、C(CF3)2、或C(CH3)2。R21~R24分别独立地表示氢原子、或羟基。
其中,就提高碱显影性或(A)树脂、其硬化膜的透过率的观点而言,优选为含有至少一个以上的以下所示的结构的二胺。
[化6]
式中,R20表示氧原子、C(CF3)2、或C(CH3)2。R21~R22分别独立地表示氢原子、或羟基。
这些二胺可以二胺的形式使用,或者以使二胺与光气(phosgene)反应而得的二异氰酸酯化合物、三甲基硅烷基化二胺的形式使用。
(A)树脂优选为含有选自亚烷基及亚烷基醚基中的基。这些基也可包含脂肪族环。作为选自亚烷基及亚烷基醚基中的基,特别优选为通式(4)所表示的基。
[化7]
通式(4)中,R5~R8分别独立地表示碳数1~6的亚烷基。R9~R16分别独立地表示氢原子、氟原子、或碳数1~6的烷基。其中,括弧内表示的结构各不相同。g、h、i分别独立地表示0~35的整数,g+h+i>0。
作为通式(4)所表示的基,例如可列举环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基等,可为直链状、分支状、及环状的任一者。
(A)树脂通过具有选自亚烷基及亚烷基醚基的基,可提高(A)树脂及其硬化膜的机械特性,特别是伸长率,进而可提高硬化前后的450nm的光的透过率。
(A)树脂优选为在所述通式(1)中的W或通式(2)中的Y中含有所述选自亚烷基及亚烷基醚基的基。由此,可提高(A)树脂及其硬化膜的机械特性,特别是伸长率,进而可提高硬化前后的450nm的光的透过率,并且可获得树脂组合物的硬化膜的、因在低温加热处理中促进闭环而带来的高耐化学品性、与基板金属的高密接性、相对于恒温恒湿试验(高加速应力试验(highly accelerated stress test,HAST))的耐性。
作为含有选自亚烷基及亚烷基醚基的基的二胺的具体例,可列举:乙二胺、1,3-二氨基丙烷、2-甲基-1,3-丙烷二胺、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、2-甲基-1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,11-二氨基十一烷、1,12-二氨基十二烷、1,2-环己烷二胺、1,3-环己烷二胺、1,4-环己烷二胺、1,2-双(氨基甲基)环己烷、1,3-双(氨基甲基)环己烷、1,4-双(氨基甲基)环己烷、4,4'-亚甲基双(环己基胺)、4,4'-亚甲基双(2-甲基环己基胺)、KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、THF-100、THF-140、THF-170、RE-600、RE-900、RE-2000、RP-405、RP-409、RP-2005、RP-2009、RT-1000、HE-1000、HT-1100、(以上为商品名,亨斯迈(HUNTSMAN)(股)制造)等。
另外,这些二胺中,也可包含-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NCH3-、-N(CH2CH3)-、-N(CH2CH2CH3)-、-N(CH(CH3)2)-、-COO-、-CONH-、-OCONH-、-NHCONH-等键。
含有选自亚烷基及亚烷基醚基的基的二胺残基在所有二胺残基中优选为含有5摩尔%以上,更优选为含有10摩尔%以上。另外,在所有二胺残基中,优选为含有40摩尔%以下,更优选为含有30摩尔%以下。通过设为所述范围,可提高碱显影液中的显影性,同时可提高(A)树脂及其硬化膜的机械特性,特别是伸长率,进而可提高硬化后的450nm的光的透过率,并且可获得树脂组合物的硬化膜的、因在低温加热处理中促进闭环而带来的高耐化学品性、与金属表面的高密接性、相对于恒温恒湿试验(HAST)的耐性。
也可在不降低耐热性的范围内使具有脂肪族聚硅氧烷结构的二胺残基共聚。通过使具有脂肪族聚硅氧烷结构的二胺残基共聚,可提高与基板的接着性。具体而言,作为二胺成分,可列举共聚有所有二胺残基中的1摩尔%~15摩尔%的双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、双(对氨基苯基)八甲基五硅氧烷等的二胺成分等。在所述范围内共聚时,与硅晶片等基板的接着性提高,且不会降低在碱溶液中的溶解性,就这些方面而言优选。
通过利用具有酸性基的单胺、酸酐、酰氯、单羧酸将(A)树脂的末端封闭,可获得在主链末端具有酸性基的树脂。作为具有酸性基的单胺、酸酐、酰氯、单羧酸,可使用已知者,也可使用多种。
相对于构成(A)树脂的酸成分及胺成分的总和100摩尔%,所述单胺、酸酐、酰氯、单羧酸等封端剂的含量优选为2摩尔%~25摩尔%。
(A)树脂优选为重量平均分子量为10,000以上且100,000以下。若重量平均分子量为10,000以上,则可提高硬化后的硬化膜的机械特性。更优选为重量平均分子量为20,000以上。另一方面,若重量平均分子量为100,000以下,则可提高利用各种显影液的显影性,进而,若重量平均分子量为50,000以下,则可提高利用碱溶液的显影性,因此优选。
重量平均分子量(Mw)可使用凝胶渗透色谱法(gel permeation chromatography,GPC)来确认。例如可将展开溶剂设为N-甲基-2-吡咯烷酮(以下,有省略为NMP的情况)来进行测定,并通过聚苯乙烯换算而求出。
在包含溶剂的所有含有成分100质量%中,(A)树脂的含量优选为设为3质量%~55质量%,进而优选为设为5质量%~40质量%。通过设为所述范围,可设为在进行旋转涂布或狭缝涂布时适当的粘度。
除此之外,也可使用酚树脂、包含具有碱可溶性基的自由基聚合性单体作为单体单元的聚合体、例如聚羟基苯乙烯或压克力(acryl)等、硅氧烷聚合物、环状烯烃聚合体、及卡多树脂等。这些树脂可使用已知的树脂,另外,可单独使用,也可组合使用多种树脂。
再者,就降低透过率的观点而言,酚树脂优选为包含酚化合物与芳香族醛化合物的全芳香族酚树脂。
在本发明中,优选为包含(A)树脂的树脂组合物含有(B)感光剂(以下,有称为(B)成分的情况)。
通过包含(A)树脂的树脂组合物还含有(B)感光剂,可对树脂组合物赋予感光性,从而形成微细的开口图案,因此优选。
(B)感光剂是感应紫外线而化学结构发生变化的化合物,例如可列举:光酸产生剂、光碱产生剂、光聚合引发剂等。在使用光酸产生剂作为(B)成分的情况下,在感光性树脂组合物的光照射部产生酸而光照射部相对于碱显影液的溶解性增大,因此可获得光照射部溶解的正型的图案。
在含有光碱产生剂作为(B)感光剂的情况下,在树脂组合物的光照射部产生碱而光照射部相对于碱显影液的溶解性降低,因此可获得光照射部不溶化的负型的图案。
在含有光聚合引发剂作为(B)感光剂的情况下,在树脂组合物的光照射部产生自由基而进行自由基聚合,相对于碱显影液而不溶化,由此可形成负型的图案。另外,曝光时的紫外(ultraviolet,UV)硬化得到促进,可提高感度。
在本发明中,关于将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的硬化膜,在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下。由此,硬化膜具有所述掩蔽性,从而不易从外部视认到金属布线,可提高设计性。若光的透过率小于0.1%,则有产生硬化前的树脂膜的感度或分辨率降低等不良情况的担忧。若光的透过率超过95%,则掩蔽性降低,有产生可从外部视认到金属布线等不良情况的担忧。
为了获得此种特性,(B)感光剂优选为:(B)感光剂自身的波长450nm的光的透过率低,且因加热处理而结构变化少;或者(B)感光剂与(A)树脂、热交联剂等的反应生成物的光的透过率低;(B)感光剂的分解生成物本身或源自分解性生成物的反应生成物的光的透过率低。
就微细加工性的观点而言,包含(A)树脂的树脂组合物优选为具有正型感光性。进而,包含(A)树脂及(B)感光剂的树脂组合物优选为具有正型感光性。
所述(B)感光剂中,就遮盖性、高感度且微细加工性的观点而言,优选为光酸产生剂。作为光酸产生剂,可列举:醌二叠氮化合物、锍盐、鏻盐、重氮鎓盐、錪盐等。进而,视需要可包含增感剂等。
作为醌二叠氮化合物,优选为萘醌二叠氮的磺酸利用酯键结于具有酚性羟基的化合物而成的化合物。作为此处使用的具有酚性羟基的化合物,可使用已知的化合物,可例示向其中利用酯键导入了4-萘醌二叠氮磺酸或5-萘醌二叠氮磺酸的化合物作为优选的化合物,但也可使用除此以外的化合物。
优选为具有酚性羟基的化合物的官能基全体中50摩尔%以上经醌二叠氮取代。通过使用50摩尔%以上经取代的醌二叠氮化合物,醌二叠氮化合物相对于碱水溶液的亲和性降低。其结果,未曝光部的树脂组合物相对于碱水溶液的溶解性大幅降低。进而,通过曝光,醌二叠氮磺酰基变化为茚羧酸,可获得曝光部的感光性树脂组合物的、相对于碱水溶液的大溶解速度。即,结果可增大组合物的曝光部与未曝光部的溶解速度比,从而以高分辨率获得图案。
通过含有此种醌二叠氮化合物,可获得对一般的水银灯的i射线(365nm)、h射线(405nm)、g射线(436nm)或包含这些的宽频带(broadband)感光的、具有正型感光性的树脂组合物。另外,(B)感光剂可含有仅一种,也可组合含有两种以上,可获得高感度的树脂组合物。
作为醌二叠氮,可列举:5-萘醌二叠氮磺酰基、4-萘醌二叠氮磺酰基、在同一分子中包含4-萘醌二叠氮磺酰基及5-萘醌二叠氮磺酰基的醌二叠氮等。
作为萘醌二叠氮磺酰基酯化合物,可列举5-萘醌二叠氮基磺酰基酯化合物(B-1)及4-萘醌二叠氮磺酰基酯化合物(B-2)等,在本发明中,优选为包含(B-2)化合物。(B-2)化合物对水银灯的i射线区域的吸收大,适于i射线曝光。另外,在硬化时,通过(B-2)化合物的分解或与(A)树脂等发生反应而着色,由此可降低450nm的光的透过率,因此就加热处理后的透光率的观点而言优选。在感光剂为仅(B-2)化合物的单独成分的情况下、或者为与其他成分的混合的情况下,优选为包含46质量%以上的(B-2)化合物。在为(B-1)化合物与(B-2)化合物的混合物的情况下,作为(B-2)化合物的含有比率,相对于总感光剂量即(B-1)化合物+(B-2)化合物,优选为46质量%以上且100质量%以下。通过设为所述含有比率,可获得光的透过率低的硬化膜。
醌二叠氮化合物可通过具有酚性羟基的化合物与萘醌二叠氮磺酸化合物的酯化反应并利用已知的方法来合成。通过使用醌二叠氮化合物,分辨率、感度、残膜率进一步提高。
就通过热处理而得的膜的耐热性、机械特性及接着性的方面而言,(B)感光剂的分子量优选为300以上,更优选为350以上,且优选为3,000以下,更优选为1,500以下。
(B)感光剂中,锍盐、鏻盐及重氮鎓盐使通过曝光而产生的酸成分适度地变稳定,因此优选。其中,优选为锍盐。
相对于(A)树脂100质量份,(B)感光剂的含量优选为0.1质量份以上且100质量份以下。若(B)感光剂的含量为0.1质量份以上且100质量份以下,则可在维持热处理后的膜的耐热性、耐化学品性及机械特性的同时,赋予感光性。
在(B)感光剂含有醌二叠氮化物的情况下,相对于(A)成分100质量份,(B)感光剂的含量更优选为1质量份以上,进而优选为3质量份以上。另外,更优选为100质量份以下,进而优选为80质量份以下。若为1质量份以上且100质量份以下,则可在维持热处理后的膜的耐热性、耐化学品性及机械特性的同时,赋予感光性。
在(B)感光剂含有锍盐、鏻盐或重氮鎓盐的情况下,相对于(A)树脂100质量份,(B)感光剂的含量更优选为0.1质量份以上,进而优选为1质量份以上,特别优选为3质量份以上。另外,更优选为100质量份以下,进而优选为80质量份以下,特别优选为50质量份以下。若为0.1质量份以上且100质量份以下,则可在维持热处理后的膜的耐热性、耐化学品性及机械特性的同时,赋予感光性。
在含有光碱产生剂作为(B)感光剂的情况下,作为光碱产生剂,具体而言可列举酰胺化合物、铵盐等。
作为酰胺化合物,例如可列举:2-硝基苯基甲基-4-甲基丙烯酰基氧基哌啶-1-羧酸酯、9-蒽基甲基-N,N-二甲基胺甲酸酯、1-(蒽醌-2-基)乙基咪唑羧酸酯、(E)-1-[3-(2-羟基苯基)-2-丙酰基]哌啶等。
作为铵盐,例如可列举:1,2-二异丙基-3-(双二甲基氨基)亚甲基)胍2-(3-苯甲酰基苯基)丙酸盐、(Z)-{[双(二甲基氨基)亚次甲基]氨基}-N-(环己基氨基)甲烷亚铵四(3-氟苯基)硼酸盐、1,2-二环己基-4,4,5,5-四甲基双胍正丁基三苯基硼酸盐等。
在含有光碱产生剂作为(B)感光剂的情况下,关于树脂组合物中的(B)感光剂的含量,相对于(A)树脂100质量份而优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进而优选为0.7质量份以上,特别优选为1质量份以上。若含量为所述范围内,则可提高曝光时的感度。另一方面,含量优选为25质量份以下,更优选为20质量份以下,进而优选为17质量份以下,特别优选为15质量份以下。若含量为所述范围内,则可提高显影后的分辨率。
在含有光聚合引发剂作为(B)感光剂的情况下,作为光聚合引发剂,例如优选为苄基缩酮系光聚合引发剂、α-羟基酮系光聚合引发剂、α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂、吖啶系光聚合引发剂、二苯甲酮系光聚合引发剂、苯乙酮系光聚合引发剂、芳香族酮酯系光聚合引发剂或苯甲酸酯系光聚合引发剂、二茂钛(titanocene)系光聚合引发剂,各自可使用已知的光聚合引发剂,也可使用多种。其中,就曝光时的感度提高的观点而言,更优选为α-羟基酮系光聚合引发剂、α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂、吖啶系光聚合引发剂或二苯甲酮系光聚合引发剂,进而优选为α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂。
在含有光聚合引发剂作为(B)感光剂的情况下,关于树脂组合物中的(B)感光剂的含量,相对于(A)树脂100质量份而优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进而优选为0.7质量份以上,特别优选为1质量份以上。若含量为所述范围内,则可提高曝光时的感度。另一方面,含量优选为25质量份以下,更优选为20质量份以下,进而优选为17质量份以下,特别优选为15质量份以下。若含量为所述范围内,则可提高显影后的分辨率。
在本发明中,优选为:包含所述(A)树脂的所述树脂组合物还含有(C)着色剂,所述(C)着色剂含有(C-1)在波长400nm以上且490nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂(以下,有称为(C)成分、(C-1)成分的情况)。
所谓(C)着色剂,可列举:热发色性化合物、染料、或颜料等。其中,就耐热性、感度、分辨率的观点而言,优选为使用染料及有机颜料中的任一种以上,更优选为染料。
通过(C)成分含有(C-1)成分,可吸收波长400nm以上且490nm以下的范围的光而抑制透过的光量,可使本发明的硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下,从而硬化膜具有掩蔽性,由此,不易从外部视认到金属布线,可提高设计性。
优选为:(C-1)成分是在优选为波长420nm以上且480nm以下的范围内、更优选为波长430nm以上且470nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
(C-1)成分通过具有使作为曝光波长的一部分的波长350nm~390nm的光透过的特性,可兼顾对曝光波长的感度及分辨率。具体而言,在包含(C-1)着色剂与溶媒且浓度为10- 5mol/L的化合物溶液中,波长350nm~390nm的光的透过率优选为40%以上,更优选为70%以上。
(C-1)成分只要含有至少一种以上即可,例如可列举:使用一种热发色性化合物、一种染料或有机颜料的方法;将两种以上的热发色性化合物、染料或有机颜料混合使用的方法;将一种以上的热发色性化合物、一种以上的染料与一种以上的有机颜料组合使用的方法等。
(C-1)成分例如可列举黄色染料或橙色染料等。作为染料的种类,例如可列举:油溶性染料、分散染料、反应性染料、酸性染料或直接染料等。
作为用作(C-1)成分的染料的骨架结构,例如可列举蒽醌系、次甲基系、喹啉系、紫环酮(perinone)系等,但并不限定于这些。另外,所述各染料可单独使用,也可以含金属的络合盐系的形式使用。具体而言,分别可应用:苏米拉(Sumilan)染料、兰尼尔(Lanyl)染料(住友化学工业(股)制造);奥丽素(Orasol)染料、奥丽色(Oracet)染料、富丽美(Filamid)染料、染佳色(Irgasperse)染料(汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)(股)制造);色宝(Zapon)染料、丽色宝(Neozapon)染料、耐普顿(Neptune)染料、阿齐多(Acidol)染料(巴斯夫(BASF)(股)制造);卡亚赛(Kayaset)染料、卡亚卡仑(Kayakalan)染料(日本化药(股)制造);油溶色(Valifast Colors)染料(东方化学(Orient Chemical)工业(股)制造);沙芬尼(Savinyl)、沙多普拉斯(Sandoplast)、波士兰(Polysynthren)、兰纳素(Lanasyn)染料(日本科莱恩(Clariant Japan)(股)制造);爱染斯比龙(Aizen Spilon)染料(保土谷化学工业(股)制造);功能性色素(山田化学工业(股)制造);膏色(Plast Color)染料、油色(OilColor)染料(有本化学工业(股)制造)等,但并不限定于这些。这些染料可单独使用或通过混合而使用。
就硬化时的褪色的观点而言,用作(C-1)成分的颜料优选为耐热性高的颜料,若以色指数(color index,CI)号表示具体例,则作为黄色颜料的例子,可列举:颜料黄(PigmentYellow)83、颜料黄(Pigment Yellow)117、颜料黄(Pigment Yellow)129、颜料黄(PigmentYellow)138、颜料黄(Pigment Yellow)139、颜料黄(Pigment Yellow)150、颜料黄(PigmentYellow)180等。作为橙色颜料的例子,可列举:颜料橙(Pigment Orange)38、颜料橙(Pigment Orange)43、颜料橙(Pigment Orange)64、颜料橙(Pigment Orange)71、颜料橙(Pigment Orange)72等。另外,关于(C-1)成分的含量,相对于(A)树脂100质量份,优选为0.1质量份~100质量份,进而优选为0.2质量份~50质量份。通过将(C-1)成分的含量设为0.1质量份以上,可吸收对应波长的光。另外,通过设为100质量份以下,可兼顾光的透过率及感度、分辨率。
在本发明中,优选为:包含(A)树脂的树脂组合物还含有(C)着色剂,所述(C)着色剂含有(C-2)在波长超过490nm且为580nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
在本发明中,优选为:包含(A)树脂的树脂组合物还含有(C)着色剂,所述(C)着色剂含有(C-3)在波长超过580nm且为800nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
另外,在本发明中,优选为:(C)成分一并含有(C-1)成分、以及(C-2)在波长超过490nm且为580nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂及(C-3)在波长超过580nm且为800nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
通过除了含有(C-1)成分以外也含有(C-2)成分及(C-3)成分,不仅具有掩蔽性,而且通过黑色化也减少外部光反射且提高对比度,因此可提高视认性,从而优选。
与(C-1)成分同样地,(C-2)成分及(C-3)成分优选为溶剂溶解性、耐热性、350nm~390nm的波长的透过性高,且优选为使用染料及有机颜料中的任一种以上,更优选为染料。由此,除了通过混合(C-1)成分及(C-2)成分、(C-3)成分而实现黑色化以外,在树脂膜中也可实现高感度、高分辨率化,因此优选。
作为可优选地用作(C-2)成分及(C-3)成分的染料的骨架结构,例如可列举三苯基甲烷系、蒽醌系等,但并不限定于这些。另外,所述各染料可单独使用,也可以含金属的络合盐系的形式使用。具体而言,分别可应用:苏米拉(Sumilan)染料、兰尼尔(Lanyl)染料(住友化学工业(股)制造);奥丽素(Orasol)染料、奥丽色(Oracet)染料、富丽美(Filamid)染料、染佳色(Irgasperse)染料(汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)(股)制造);色宝(Zapon)染料、丽色宝(Neozapon)染料、耐普顿(Neptune)染料、阿齐多(Acidol)染料(巴斯夫(BASF)(股)制造);卡亚赛(Kayaset)染料、卡亚卡仑(Kayakalan)染料(日本化药(股)制造);油溶色(Valifast Colors)染料(东方化学(Orient Chemical)工业(股)制造);沙芬尼(Savinyl)染料、沙多普拉斯(Sandoplast)染料、波士兰(Polysynthren)染料、兰纳素(Lanasyn)染料(日本科莱恩(Clariant Japan)(股)制造);爱染斯比龙(Aizen Spilon)染料(保土谷化学工业(股)制造);功能性色素(山田化学工业(股)制造);膏色(Plast Color)染料、油色(Oil Color)染料(有本化学工业(股)制造)等,但并不限定于这些。这些染料可单独使用或通过混合而使用。
作为可优选地用作(C-2)成分的有机颜料,若以色指数(CI)号表示具体例,则作为红色颜料的例子,可列举:颜料红(Pigment Red)48:1、颜料红(Pigment Red)122、颜料红(Pigment Red)168、颜料红(Pigment Red)177、颜料红(Pigment Red)202、颜料红(PigmentRed)206、颜料红(Pigment Red)207、颜料红(Pigment Red)209、颜料红(Pigment Red)224、颜料红(Pigment Red)242、颜料红(Pigment Red)254等。作为可优选地用作(C-2)成分的紫色颜料的例子,可列举:颜料紫(Pigment Violet)19、颜料紫(Pigment Violet)23、颜料紫(Pigment Violet)29、颜料紫(Pigment Violet)32、颜料紫(Pigment Violet)33、颜料紫(Pigment Violet)36、颜料紫(Pigment Violet)37、颜料紫(Pigment Violet)38等。作为可优选地用作(C-3)成分的蓝色颜料的例子,可列举:颜料蓝(Pigment Blue)15(颜料蓝(Pigment Blue)15:3、颜料蓝(Pigment Blue)15:4、颜料蓝(Pigment Blue)15:6等)、颜料蓝(Pigment Blue)21、颜料蓝(Pigment Blue)22、颜料蓝(Pigment Blue)60、颜料蓝(Pigment Blue)64等。作为可优选地用作(C-3)成分的绿色颜料的例子,可列举:颜料绿(Pigment Green)7、颜料绿(Pigment Green)10、颜料绿(Pigment Green)36、颜料绿(Pigment Green)47、颜料绿(Pigment Green)58等。另外,也可使用这些以外的颜料。另外,与上述视需要也可使用实施了表面处理的颜料。
关于(C-2)成分、(C-3)成分的含量,相对于(A)树脂100质量份,分别优选为0.1质量份~100质量份,进而优选为0.2质量份~50质量份。通过将(C-1)成分的含量设为0.1质量份以上,可吸收对应波长的光。另外,通过设为100质量份以下,可兼顾光的透过率及感度、分辨率。
另外,就保存稳定性、硬化时的褪色的观点而言,用作(C-1)成分、(C-2)成分及(C-3)成分的染料优选为在溶解(A)树脂的有机溶剂中可溶且与树脂相容、耐热性高的染料。此处提及的有机溶剂例如可列举:N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N'-二甲基丙烯脲、N,N-二甲基异丁酸酰胺、甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺等极性非质子性溶媒、四氢呋喃、二恶烷、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等醚类、乙酮、甲基乙基酮、二异丁基酮等酮类、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯等酯类、乳酸乙酯、乳酸甲酯、二丙酮醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇等醇类、甲苯、二甲苯等芳香族烃类等。另外,耐热性优选为:在氧浓度100ppm以下的环境下,进行250℃、1小时的加热前后未观察到吸收光谱的变化。
有机颜料视需要也可使用实施了松香处理、酸性基处理、碱性基处理等表面处理的有机颜料。另外,根据情况,可与分散剂一并使用。分散剂例如可列举阳离子系、阴离子系、非离子系、两性、硅酮系、氟系的表面活性剂。
在本发明中,优选为:包含所述(A)树脂的所述树脂组合物还含有(C)着色剂,(C)着色剂含有(C-4)黑色着色剂(以下,有称为(C-4)成分的情况)。
通过使(C)成分含有(C-4)成分,可使本发明的硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下,从而硬化膜具有掩蔽性,由此,不易从外部视认到金属布线,可提高设计性,进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
(C-4)成分只要含有至少一种以上即可,例如可列举:使用一种无机黑色颜料、有机黑色颜料或黑色染料的方法;组合使用两种以上的无机黑色颜料、有机黑色颜料或黑色染料的方法等。
作为无机黑色颜料,例如可列举具有钛原子的无机黑色颜料、具有锆原子的无机黑色颜料、非晶碳黑、碳黑等,但并不限定于这些。此处提及的所谓非晶碳黑,是指非晶性碳黑粒子。另一方面,单纯的所谓碳黑是指一般作为着色剂用途而广为人知的具有结晶性的碳黑粒子。
所谓具有钛原子的无机黑色颜料,是指TiN所示的氮化钛、TiNxOy(0<x<2.0,0.1<y<2.0)所表示的氧氮化钛、TiC所表示的碳化钛、氮化钛与碳化钛的固溶体、钛与钛以外的金属的复合氧化物或复合氮化物中的任一种以上。其中,就除了可见光区域的遮光性高以外、曝光工序中的曝光光透过率高的方面而言,优选为氮化钛及氧氮化钛中的任一者,就介电常数低的方面而言,更优选为氮化钛。作为氮化钛的制法,可列举气相反应,其中,就容易获得一次粒径小、粒度分布尖锐的粒子而言,优选为通过热等离子体法合成的氮化钛。另外,具有钛原子的无机黑色颜料中,为避免介电常数的上升,作为杂质,为无机白色颜料的TiO2所表示的二氧化钛的含量越少越优选,更优选为不含有所述二氧化钛。
所谓具有锆原子的无机黑色颜料,是指Zr3N4所表示的氮化锆、ZrN所表示的氮化锆、ZrOxNy(0<x<2.0,0.1<y<2.0)所表示的氧氮化锆、锆与锆以外的金属的复合氧化物或复合氮化物中的任一种以上。其中,就曝光工序中的曝光光透过率高、介电常数低而言,优选为ZrN所表示的氮化锆。作为制法,可列举气相反应,其中,就容易获得一次粒径小、粒度分布尖锐的粒子而言,优选为通过热等离子体法合成的氮化锆。另外,具有锆原子的无机黑色颜料中,为避免介电常数的上升,作为杂质,为无机白色颜料的ZrO2所表示的二氧化锆的含量越少越优选,更优选为不含有所述二氧化锆。
关于具有钛原子的无机黑色颜料及具有锆原子的无机黑色颜料,视需要也可为了将颜料表面改质而实施表面处理。作为表面处理的方法,例如可列举通过硅烷偶合剂处理而导入包含硅原子的有机基作为表面修饰基的方法;利用二氧化硅、金属氧化物和/或有机树脂等被覆材将颜料表面的一部分或全部被覆的方法等,也可将多个表面处理加以组合。通过实施这些表面处理,有可提高本发明树脂组合物的长期贮存稳定性的情况。再者,具有锆原子的无机黑色颜料与具有钛原子的无机黑色颜料也可以包含两者的固溶体的形式构成一个一次粒子。
所谓非晶碳黑,是指包含金刚石结构(SP3结构)以及石墨结构(SP2结构)的非晶性碳黑。相当于被分类为所谓的类钻碳(diamond like carbon,DLC)的碳。非晶碳黑与后述的具有结晶性的碳黑相比,绝缘性高,可在不实施表面处理的情况下适宜地用作着色材。作为制法,优选为:使碳源气化,将气化的碳蒸气冷却、再凝固后暂时制成薄片状,实施干式粉碎处理而加以微粒化。非晶碳黑的结构在包含大量SP3结构的情况下,可见光线及近红外线的遮光性低,但相反地可提高绝缘性。另一方面,在包含大量SP2结构的情况下,绝缘性低,但相反地可提高可见光线及近红外线的遮光性。即,可通过合成条件来控制颜料固有的这些特性。其中,在本发明的感光性组合物中,可优选地使用相对于SP3结构及SP2结构的合计而SP3结构的含量为30原子%~70原子%的非晶碳黑。另外,SP3结构及SP2结构的比例可通过X射线光电子分光法进行分析。
关于以上具有钛原子的无机黑色颜料、具有氧化锆原子的无机黑色颜料及非晶碳的合计量,在进一步提高近红外线遮光性的方面,优选为在本发明的感光性组合物的所有固体成分中为5.0重量%以上。另外,在避免介电常数的过度上升的方面,优选为在感光性组合物中的所有固体成分中为35.0重量%以下。此处提及的所谓所有固体成分,是指从感光性组合物去除溶剂成分后的成分。
作为碳黑,可列举根据其制法而分类的炉黑(furnace black)、热碳黑(thermalblack)、槽黑(channel black)、乙炔黑(acetylene black)、科琴黑(Ketjen black)、灯黑(lamp black),其中,就分散性优异、在工业上容易控制颜料表面的酸度及粒径的微细化的方面而言,优选为通过炉法制造的炉黑。其中,就绝缘性提高的观点而言,碳黑特有的牢固地将粒子连结成串珠状的结构(structure)长度越短越优选,进而,更优选为有机基经表面修饰的碳黑、或由高绝缘性的被覆材被覆的碳黑。作为此种表面改质型碳黑,也可使用市售品,例如可列举:作为包含硫原子的酸性官能基经表面修饰的碳黑的“TPK-1227”、作为颜料表面由二氧化硅被覆的碳黑的“TPX-1409”(以上,均为卡博特(CABOT)公司制造)。
在进一步提高近红外线遮光性的方面,碳黑的合计量优选为在本发明的树脂组合物的所有固体成分中为5.0重量%以上。另外,在避免介电常数的过度上升的方面,优选为在树脂组合物中的所有固体成分中为10.0重量%以下。
也可将多种混合来使用,以使硬化膜具有所需的光学特性。例如,通过使用呈紫调强的黑色的氮化锆以及呈黄调强的黑色的非晶碳进行调色,可使硬化膜的反射色成为彩度被抑制得低的中性黑(neutral black)。
就提高分散性及分散后的贮存稳定性的观点而言,无机黑色颜料的平均一次粒径优选为5nm以上,更优选为10nm以上。另一方面,就可获得高弯曲性的方面而言,优选为150nm以下,更优选为100nm以下。此处提及的所谓平均一次粒径,是指通过使用图像分析式粒度分布测定装置的粒度测定法算出的一次粒径的数量平均值。图像的拍摄可使用透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM),可在倍率50,000倍的条件下算出平均一次粒径。在(C-4)成分不为球状的情况下,将其长径与短径的平均值作为一次粒径。图像的分析是使用蒙泰科(Mountech)公司制造的图像分析式粒度分布软体麦可威(Mac-View)。在需要使平均一次粒径小径化、或者将粗大成分磨碎以使粒度分布尖锐的情况下,也可进行干式粉碎处理。干式粉碎处理例如可使用锤磨机、球磨机等。另外,在因颜料的硬度过高等理由而干式粉碎处理中存在极限的情况下,理想的是不进行碎解而通过分级处理将粗大成分去除。
作为有机黑色颜料,是指苯并二呋喃酮系黑色颜料、苝系黑色颜料、偶氮系黑色颜料及这些的异构体。此处提及的所谓异构体也包括互变异构体。异构体可以多个颜料粉末的混合物的形式含有,也可在构成一个一次粒子的基础上以混晶的形式含有。再者,大体而言,有机颜料在近红外区域的遮光性方面极其缺乏,但相反地具有介电常数低的优点,因此在本发明的包含(A)树脂的树脂组合物中,可有效地作为用于避免介电常数的上升、同时仅对可见光区域赋予遮光性的成分来使用。
作为苯并二呋喃酮系黑色颜料,例如可列举巴斯夫(BASF)制造的“依加福(Irgaphor)(注册商标)”黑(Black)S0100等,但并不限定于这些。另外,通过混合一部分具有SO3H、SO3-或COOH等取代基的苯并二呋喃酮系黑色颜料作为分散助剂来进行湿式分散处理,可提高分散性。
作为苝系黑色颜料,若以色指数(CI)号表示,则可列举C.I.颜料黑(pigmentblack)31、C.I.颜料黑(pigment black)32,例如可列举巴斯夫(BASF)制造的FK4280等,但并不限定于这些。
本发明的包含(A)树脂的树脂组合物可还含有分散剂。所谓分散剂,是指兼具对颜料表面具有化学键结或吸附作用的颜料亲和性基、以及具有亲溶媒性的高分子链或基的分散剂。作为分散剂的作用机制,除了酸-碱相互作用以外,氢键、凡得瓦(Van-der-Waals)力等也复合地作出贡献,从而在制作后述的颜料分散液时进行的湿式介质分散处理中,提高对有机颜料表面的分散介质的润湿性,且提高因高分子链引起的有机颜料彼此的立体排斥效果和/或静电排斥效果,由此发挥促进颜料的微细化、且提高分散稳定性的效果。通过促进微细化及提高分散稳定性,可进一步提高弯曲性。
作为分散剂,可优选地使用具有碱性吸附基的分散剂、具有酸性基的分散剂、非离子系分散剂。作为具有碱性吸附基的分散剂,例如可列举:迪斯帕毕克(DisperBYK)-142、迪斯帕毕克(DisperBYK)145、迪斯帕毕克(DisperBYK)164、迪斯帕毕克(DisperBYK)167、迪斯帕毕克(DisperBYK)182、迪斯帕毕克(DisperBYK)187、迪斯帕毕克(DisperBYK)2001、迪斯帕毕克(DisperBYK)2008、迪斯帕毕克(DisperBYK)2009、迪斯帕毕克(DisperBYK)2010、迪斯帕毕克(DisperBYK)2013、迪斯帕毕克(DisperBYK)2020、迪斯帕毕克(DisperBYK)2025、迪斯帕毕克(DisperBYK)9076、迪斯帕毕克(DisperBYK)9077、毕克(BYK)-LP N6919、毕克(BYK)-LP N21116、毕克(BYK)-JET9152(以上,均为毕克化学(BYK Chemie)公司制造)、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”9000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”11200、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”13650、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”20000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”24000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”24000SC、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”24000GR、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”32000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”32500、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”32550、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”326000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”33000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”34750、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”35100、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”35200、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”37500、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”39000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”56000、“索思帕(Solsperse)(注册商标)”76500(以上,均为路博润(Lubrizol)公司制造)、埃夫卡(Efca)-PX4310、埃夫卡(Efca)4320、埃夫卡(Efca)4710(以上,均为巴斯夫(BASF)公司制造)。作为具有酸性基的分散剂,例如可列举“迪高迪斯帕斯(Tego dispers)(注册商标)”655(赢创(Evonik)公司制造)、迪斯帕毕克(DisperBYK)-102、迪斯帕毕克(DisperBYK)118、迪斯帕毕克(DisperBYK)174、迪斯帕毕克(DisperBYK)2096(以上,均为毕克化学(BYK Chemie)公司制造),作为非离子系分散剂,例如可列举“索思帕(SOLSPERSE)(注册商标)”54000(路博润(Lubrizol)公司制造)、“迪高迪斯帕斯(Tego dispers)(注册商标)”650、“迪高迪斯帕斯(Tego dispers)(注册商标)”652、“迪高迪斯帕斯(Tego dispers)(注册商标)”740W(以上,均为赢创(Evonik)公司制造)。可考虑颜料固有的表面特性及平均一次粒径而适宜地单独使用这些分散剂或将多种混合使用,以获得后述的平均分散粒径。
关于分散剂的含量,在后述的湿式介质分散处理中充分的解凝聚性、与抑制分散处理后的再凝聚的方面,相对于颜料的合计量100重量份而优选为10重量份以上,更优选为20重量份以上。另一方面,在充分确保分散剂以外的构成成分的含量的方面,优选为100重量份以下,更优选为60重量份以下。
包含(A)树脂的树脂组合物视需要也可含有热交联剂、自由基聚合性化合物、抗氧化剂、溶剂、具有酚性羟基的化合物、密接改良剂、接着改良剂、表面活性剂作为其他成分。
接下来,对本发明的树脂组合物的制造方法进行说明。例如,可通过将所述(A)树脂与视需要的(B)感光剂、(C)着色剂、热交联剂、自由基聚合性化合物、抗氧化剂、溶剂、具有酚性羟基的化合物、密接改良剂、接着改良剂、表面活性剂等混合并溶解而获得树脂组合物。
作为溶解方法,可列举加热或搅拌等已知的方法。
树脂组合物的粘度优选为2mPa·s~5,000mPa·s。通过将固体成分浓度调整成使得粘度成为2mPa·s以上,则容易获得所需的膜厚。另一方面,若粘度为5,000mPa·s以下,则容易获得均匀性高的树脂膜。具有此种粘度的树脂组合物例如可通过将固体成分浓度设为5质量%~60质量%而容易地获得。此处,所谓固体成分浓度是指除溶剂以外的成分。
所获得的树脂组合物优选为使用过滤器进行过滤而将异物或粒子去除。过滤器的材质有聚丙烯(polypropylene,PP)、聚乙烯(polyethylene,PE)、尼龙(nylon,NY)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)等,优选为聚乙烯或尼龙。
当形成将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的硬化膜时,可在由包含(A)树脂的树脂组合物形成树脂片后,使树脂片硬化而形成膜。
树脂片是指使用所述树脂组合物而在基材上形成的片。具体而言,是指在基材上涂布树脂组合物并进行干燥而得的树脂片。
供涂布树脂组合物的基材可使用聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET)等膜。当将树脂片贴合于硅晶片等基板来使用时,在需要剥离去除基材的情况下,若使用在表面涂敷有硅酮树脂等脱模剂的基材,则可容易地剥离树脂片与基材,因此优选。
接下来,对本发明的显示装置的制造方法进行说明。
本发明的显示装置的制造方法是至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件的显示装置的制造方法,且具有:在支撑基板上配置所述发光元件的工序(D1);在所述支撑基板上及所述发光元件上,形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(D2);通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(D3);使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(D6);以及在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案形成所述金属布线的工序(D5)。
在图7中示出本发明的具有多个发光元件的显示装置的一例的制作工序剖面图。
以下,所谓树脂膜,是指将包含(A)树脂的树脂组合物涂布于基板或者将树脂片层压并进行干燥而得的膜。另外,硬化膜是指将树脂膜、或树脂片硬化而得的膜。
在图7a中,工序(D1)是在支撑基板18上配置具有一对电极端子6的发光元件2的工序。支撑基板可使用玻璃基板、硅基板、陶瓷类、砷化镓、有机电路基板、无机电路基板、或在这些基板配置有电路的构成材料的支撑基板等,但并不限定于这些。列举可在玻璃基板或硅基板上配置暂时粘贴材料。另外,也可使用TFT阵列基板。另外,支撑基板可在工序的中途去除,另外也可在去除后配置其他的相向基板。
接着,工序(D2)是如图7b所示那样在支撑基板18上及发光元件2上涂布包含(A)树脂的树脂组合物或者层压由包含(A)树脂的树脂组合物形成的树脂片,从而形成树脂膜19的工序。
再者,所谓支撑基板上及发光元件上,不仅是指支撑基板的表面及发光元件的表面,只要处于支撑基板或发光元件的上侧即可,也可在硬化膜、金属布线、间隔壁上涂布包含(A)树脂的树脂组合物或者层压由包含(A)树脂的树脂组合物形成的树脂片来形成树脂膜。
作为涂布方法,有旋涂法、狭缝涂布法、浸渍涂布法、喷涂法、印刷法等方法。另外,涂布膜厚根据涂布手法、组合物的固体成分浓度、粘度等而不同,但通常以干燥后的膜厚成为0.1μm~150μm的方式进行涂布。
也可在涂布之前,预先利用上文所述的密接改良剂对供涂布包含树脂(A)的树脂组合物的支撑基板进行预处理。例如,可列举以下方法:使用使密接改良剂以0.5质量%~20质量%溶解于异丙醇、乙醇、甲醇、水、四氢呋喃、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、乳酸乙酯、己二酸二乙酯等溶剂中而成的溶液,通过旋涂、狭缝模涂布、棒涂、浸渍涂布、喷涂、蒸气处理等方法对基板表面进行处理。在对基板表面进行处理后,视需要也可实施减压干燥处理。另外,之后也可通过50℃~280℃的热处理来进行基板与密接改良剂的反应。
接着,将包含(A)树脂的树脂组合物的涂布膜加以干燥,获得树脂膜19。干燥优选为使用烘箱、热板、红外线等在50℃~140℃的范围内进行1分钟~数小时。
另一方面,在使用所述树脂片的情况下,当在所述树脂片上具有保护膜时将所述保护膜剥离,使树脂片与支撑基板相向并通过热压接而贴合(也有将使树脂片与支撑基板相向并通过热压接而贴合的工序记载为将树脂片层压于支撑基板的情况)。接着,将层压于支撑基板的树脂片以与获得所述树脂膜时相同的方式加以干燥,从而形成树脂膜19。树脂片可通过将包含(A)树脂的树脂组合物涂布于作为剥离性基板的包含聚对苯二甲酸乙二酯等的支撑膜上并使其干燥而获得。
热压接可通过热压制处理、热层压处理、热真空层压处理等而进行。就对基板的密接性、嵌入性的方面而言,贴合温度优选为40℃以上。另外,在树脂片具有感光性的情况下,为了防止在贴合时树脂膜硬化而曝光、显影工序中的图案形成的分辨率降低,贴合温度优选为140℃以下。
接着,工序(D3)是如图7c所示那样使用光刻工序对树脂膜19形成与金属布线4的形态对应的、贯穿的开口图案12的工序。
由于包含(A)树脂的树脂组合物或树脂片能够进行微细加工,因此能够实现发光元件的高密度配置。
在具有感光性的树脂膜上,经由具有所需图案的掩模来照射化学射线。作为曝光中使用的化学射线,有紫外线、可见光线、电子束、X射线等,本发明中,优选为使用作为一般的曝光波长的g射线(436nm)、h射线(405nm)或i射线(365nm)。在不具有感光性的树脂膜中,在树脂膜形成后形成光致抗蚀剂后,照射所述化学射线。
对曝光后的具有感光性的树脂膜19进行显影。作为显影液,优选为四甲基铵、二乙醇胺、二乙基氨基乙醇、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺、二乙胺、甲胺、二甲胺、乙酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基乙醇、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、环己胺、乙二胺、六亚甲基二胺等示出碱性的化合物的水溶液。另外,视情况,也可在这些碱水溶液中添加以下的一种或两种以上:N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、二甲基丙烯酰胺等极性溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;乳酸乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯类;环戊酮、环己酮、异丁酮、甲基异丁酮等酮类等。显影后一般会利用水进行淋洗处理。此处,也可在水中加入乙醇、异丙醇等醇类;乳酸乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯类等来进行淋洗处理。
接着,工序(D6)是如图7c所示那样通过使树脂膜19硬化而形成厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的硬化膜3的工序。
另外,也可为通过使树脂膜19硬化而形成厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且79%以下的硬化膜3的工序(D4),也可为通过使树脂膜19硬化而形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且25%以下的硬化膜3的工序(D7)。
对树脂膜19进行加热以使其进行闭环反应及热交联反应,从而获得硬化膜3。硬化膜3通过(A)树脂彼此、或者与(B)感光剂、热交联剂等的交联,耐热性及耐化学品性提高。所述加热处理可阶段性地升温来进行,也可一边连续地升温一边进行。加热处理优选为实施5分钟~5小时。作为一例,可列举在110℃下加热处理30分钟后,进而进行230℃、60分钟热处理的例子。作为加热处理条件,优选为140℃以上且400℃以下。为了使热交联反应进行,加热处理条件优选为140℃以上,更优选为160℃以上。另外,为了提供优异的硬化膜、为了提高显示装置的可靠性,加热处理条件优选为300℃以下,更优选为250℃以下。
加热时,可在空气环境中进行处理,另外,为了抑制(C)成分的褪色,也可在氧浓度低的环境中进行处理。作为氧浓度,优选为1000ppm以下,更优选为300ppm以下,进而优选为100ppm以下。
如此般获得的硬化膜具有开口图案,且所述开口图案剖面的倾斜边的角度优选为40°以上且85°以下。若开口部的剖面形状的角度为40°以上,则可有效率地配置多个发光元件,能够实现高精细化。开口部的剖面形状的角度更优选为50°以上。另一方面,若开口部的剖面形状的角度为85°以下,则可实现对布线的短路等布线不良的抑制。开口部的剖面形状的角度更优选为80°以下。
在图17中示出硬化膜的开口图案的正视剖面图。在图17中,关于硬化膜3中所形成的开口图案,倾斜边28的角度为29。再者,倾斜边设为将在硬化膜3的厚度方向上为1/2的位置31处的开口图案与底部的开口图案以直线连结而成的倾斜边。
继而,在图7c中,为了提高硬化膜3与金属布线4的密接性,在硬化膜3上溅射钛等障壁金属,进而在其上通过溅射法形成铜种晶(种晶层)。
接着,工序(D5)是如图7d所示那样在形成光致抗蚀剂层(未图示)后,通过镀敷法等,在硬化膜3的开口图案12及硬化膜3的一部分表面上形成包含铜等的金属布线4的工序,所述金属布线4用于与发光元件2的一对电极端子6电性连接。之后,将无用的光致抗蚀剂及种晶层、障壁金属去除。
由此,硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
本发明的显示装置的制造方法优选为具有重复进行多次所述工序(D2)、所述工序(D3)、所述工序(D6)及所述工序(D5),而形成多层在硬化膜中具有所述金属布线的所述硬化膜的工序。
如图7e~f所示,硬化膜3及金属布线4再次通过同样的方法重复实施,由此可形成包含两层以上的硬化膜3。
由此,通过将在硬化膜中具有金属布线的硬化膜设为多层,可配置多个发光元件,另外,可抑制因封装低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良,实现低损失化,提高高速响应性。
之后,如图7g所示,通过溅射法在硬化膜3的开口图案12中形成障壁金属9,并形成焊料凸块10。再者,可具有障壁金属9,也可不具有障壁金属9。焊料凸块10例如电性连接于具有驱动器IC等驱动元件的发光元件驱动基板7等。
驱动元件8可按照功能的不同,相对于一个发光元件2或者包含红、蓝、绿的一个单元的发光元件2而使用多个,例如可在图7的工序中在发光元件的附近等配置多个驱动元件。所述情况下,驱动元件经由在硬化膜3中延伸的金属布线4而与发光元件2电性连接。
之后,如图7h所示,经由焊料凸块10而与具有驱动器IC等驱动元件8的发光元件驱动基板7电性连接,将支撑基板18剥离,并使用接着剂等贴合相向基板5,由此获得具有多个发光元件2的显示装置1。再者,金属布线4也可包含电极。
由此,硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
金属布线4也可为导电膜26。图25示出了使用导电膜26而非金属布线4时的工序。
本发明的显示装置的制造方法优选为在所述工序(D1)之前具有设置间隔壁的工序(D8),所述间隔壁具有所述发光元件的厚度以上的厚度。
将工序(D8)的一例示于图18。图18a是在支撑基板上设置具有发光元件2的厚度以上的厚度的间隔壁15的工序(D8),接下来的图18b表示在具有发光元件2的厚度以上的厚度的间隔壁之间设置多个发光元件2的工序(D1)。图18c是在设置有间隔壁15的状态下,与图7b所示的工序(D2)同样地配置树脂膜19的工序。以下的工序如图7的所示那样进行。作为间隔壁,可使用(A)树脂,另外,也可使用环氧树脂、(甲基)丙烯酸聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚烯烃、聚硅氧烷等已知的材料。另外,也可设置遮光部或反射部。
在本发明的显示装置的制造方法中,优选为在所述工序(D5)之后还具有工序(D9),所述工序(D9)具有驱动元件及基板,所述驱动元件经由金属布线连接于发光元件,进而,所述金属布线的至少一部分在所述基板的侧面延伸。
将工序(D9)的一例示于图7。图7h表示具有驱动元件及基板且驱动元件经由金属布线连接于发光元件的工序(D9)。如图7h那样,驱动元件经由金属布线4或金属布线4c连接于发光元件2,另外,金属布线4c的一部分在发光元件驱动基板7的侧面延伸。再者,在发光元件驱动基板7具有贯穿电极的情况下,也可经由所述贯穿电极而与驱动元件8连接。
由此,显示装置自身的低背化及高速响应性提高,进而可使显示装置更加小型化、窄边框化。
金属布线4c例如可含有金、银、铜、铝、镍、钛、钨、锡、铬、或包含这些的合金等。在基板或发光元件驱动基板7已具有布线的情况下,也可使用所述布线。
在本发明的显示装置的制造方法中,所述金属布线也可为导电膜(D10)。
将工序(D10)的一例示于图19。图19h中,驱动元件经由金属布线4或导电膜26连接于发光元件2,另外,导电膜26的一部分在发光元件驱动基板7的侧面延伸。
由此,显示装置自身的低背化及高速响应性提高,进而可使显示装置更加小型化、窄边框化。
作为导电膜26,优选为:包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物;含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊等。
本发明的显示装置的制造方法优选为还具有工序(D11),所述工序(D11)在多个所述发光元件之间具有遮光层。
将工序(D11)的一例示于图20。图20a表示在多个发光元件2之间设置遮光层27的工序(D11)。另外,遮光层27可在形成发光元件2之前形成,也可在形成发光元件2之后形成。
遮光层27可包括将包含(A)树脂及(E)着色材的树脂组合物硬化而成的硬化膜,另外,也可含有除了包含(A)树脂的树脂组合物以外的材料,可使用环氧树脂、(甲基)丙烯酸聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚烯烃、聚硅氧烷等已知的材料。作为(E)着色材,可使用黑色颜料,例如可列举:碳黑、苝黑、苯胺黑等黑色有机颜料;石墨;以及钛、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙、银等的金属微粒子、金属氧化物、复合氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属氮氧化物等无机颜料。另外,也可将红色颜料及蓝色颜料、视需要的黄色颜料或其他颜料组合而制成黑色。另外,也可使用染料。也可含有两种以上的着色材。
可对包含(A)树脂及(E)着色材的树脂组合物赋予感光性,也可使用上文所述的(B)感光剂。
作为遮光层的形成方法,在具有感光性的情况下可使用光刻工序,在不具有感光性的情况下,可在遮光层上形成光致抗蚀剂后使用光刻工序或蚀刻工序,也可使用利用掩模的蚀刻工序。通过对所获得的图案进行加热处理(后烘烤),可获得经图案化的着色膜。加热处理可在空气中、氮气环境下、及真空状态的任一者下进行。加热温度优选为100℃~300℃,加热时间优选为0.25小时~5小时。可使加热温度连续地变化,也可使其阶段性地变化。
本发明的显示装置的制造方法是至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件的显示装置的制造方法,且具有:在支撑基板上配置金属垫的工序(E1);在所述支撑基板上及所述金属垫上,形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(E2);通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(E3);使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(E10);在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案形成所述金属布线的工序(E5);以及以与所述金属布线保持电性连接的方式在所述硬化膜上配置所述发光元件的工序(E6)。
在图8中示出本发明显示装置1的另一实施方式的制作工序剖面图。与图7的工序重复之处、具体而言为图8b~e由于与图7b~f重复,因此省略了说明。
工序(E1)是如图8a所示那样在支撑基板18上配置金属垫17的工序。
作为金属垫,可列举铜或铝等。
接着,工序(E2)是如图8b所示那样在支撑基板18上及金属垫17上涂布包含(A)树脂的树脂组合物或者层压树脂片,从而形成树脂膜19的工序。
再者,所谓支撑基板上及金属垫上,不仅是指支撑基板的表面及金属垫的表面,只要处于支撑基板或金属垫的上侧即可,也可在硬化膜、金属布线、间隔壁上涂布包含(A)树脂的树脂组合物或者层压由包含(A)树脂的树脂组合物形成的树脂片来形成树脂膜。
接着,工序(E3)是如图8c所示那样使用光刻工序在树脂膜19形成多个贯穿的开口图案12的工序。
接着,工序(E10)是如图8c所示那样通过使树脂膜19硬化而形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的硬化膜3的工序。
另外,也可为通过使树脂膜19硬化而形成厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且79%以下的硬化膜3的工序(E4),也可为通过使树脂膜19硬化而形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且25%以下的硬化膜3的工序(E8)。
继而,在图8c中,为了提高硬化膜3与金属布线4的密接性,在硬化膜3上溅射钛等障壁金属,进而在其上通过溅射法形成铜种晶(种晶层)。
接着,工序(E5)是如图8d所示那样在形成光致抗蚀剂层(未图示)后,通过镀敷法等,在硬化膜3的开口图案12及硬化膜3的一部分表面上形成包含铜等的金属布线4的工序。之后,将无用的光致抗蚀剂及种晶层、障壁金属去除。
本发明的显示装置的制造方法优选为具有重复进行多次所述工序(E2)、所述工序(E3)、所述工序(E10)及所述工序(E5),而形成多层在硬化膜中具有所述金属布线的所述硬化膜的工序。
如图8b~d所示,硬化膜3及金属布线4再次通过同样的方法重复实施,由此可形成如图8e所示那样包含两层以上的硬化膜3。
接着,工序(E6)是如图8f所示那样以与金属布线4保持电性连接的方式在硬化膜3上配置发光元件2的工序。发光元件2的电极端子6与金属布线4可直接连接,也可介隔例如焊球等。
另外,优选为具有如图8g所示那样在硬化膜3及发光元件2上形成硬化膜21的工序(E7)。作为硬化膜21,优选为涂布包含(A)树脂的树脂组合物、或者层压含有包含(A)树脂的树脂组合物的树脂片而形成包含树脂组合物的树脂膜,并进行硬化,以形成硬化膜21。另外,也可含有除了包含(A)树脂的树脂组合物以外的材料,可使用环氧树脂、硅酮树脂、氟树脂等已知的材料。
硬化条件根据树脂的种类而不同,但例如可列举80℃~230℃、15分钟~5小时等。
其目的在于:通过在发光元件上形成硬化膜来保护发光元件或使其平坦化。
之后,如图8h所示,使用接着剂等将相向基板5贴合于硬化膜21。另外,将支撑基板18剥离,并形成障壁金属9与凸块10,经由焊料凸块10而与附加有驱动器IC等驱动元件8的发光元件驱动基板7电性连接。
驱动元件8经由在硬化膜3中延伸的金属布线4而与发光元件2电性连接,由此获得具有多个发光元件2的显示装置1。再者,金属布线4也可包含电极。
由此,硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
金属布线4也可为导电膜26。图26示出了使用导电膜26而非金属布线4时的工序。
本发明的显示装置的制造方法优选为在所述工序(E5)之后具有设置间隔壁的工序(E9),所述间隔壁具有所述发光元件的厚度以上的厚度。
将工序(E9)的一例示于图9。图9f表示在形成多层图8e所示的硬化膜3之后设置间隔壁15的工序(E9)。之后,如图9g所示那样在间隔壁15之间设置发光元件2,接着,如图9h所示那样在间隔壁15与发光元件2的上部贴合相向基板5,并且将支撑基板18剥离,形成障壁金属9与凸块10,经由焊料凸块10而与具有驱动器IC等驱动元件8的发光元件驱动基板7电性连接。
本发明的显示装置的制造方法优选为在所述工序(E7)之后还具有工序(E11),所述工序(E11)具有驱动元件及基板,所述驱动元件经由金属布线连接于发光元件,进而,所述金属布线的至少一部分在所述基板的侧面延伸。
将工序(E11)的一例示于图8。图8h表示具有驱动元件及基板且驱动元件经由金属布线连接于发光元件的工序(E11)。如图8h那样,驱动元件经由金属布线4或金属布线4c连接于发光元件2,另外,金属布线4c的一部分在发光元件驱动基板7的侧面延伸。再者,在发光元件驱动基板7具有贯穿电极的情况下,也可经由所述贯穿电极而与驱动元件8连接。
由此,显示装置自身的低背化及高速响应性提高,进而可使显示装置更加小型化、窄边框化。
金属布线4c例如可含有金、银、铜、铝、镍、钛、钨、锡、铬、或包含这些的合金等。在基板或发光元件驱动基板7已具有布线的情况下,也可使用所述布线。
在显示装置的制造方法中,所述金属布线也可为导电膜(E12)。
将工序(E12)的一例示于图21。图21h中,驱动元件经由金属布线4或导电层26连接于发光元件2,另外,金属布线4c或导电膜26的一部分在发光元件驱动基板7的侧面延伸。
由此,显示装置自身的低背化及高速响应性提高,进而可使显示装置更加小型化、窄边框化。
作为导电膜26,优选为:包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物;含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊等。
本发明的显示装置的制造方法是至少具有布线、硬化膜及多个发光元件的显示装置的制造方法,且具有:在基板等上形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(F1);通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(F2);使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(F3);在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案的一部分形成所述布线的工序(F4);以与所述布线保持电性连接的方式在所述硬化膜上配置所述发光元件的工序(F5)。
在图22中示出本发明显示装置1的另一实施方式的制作工序剖面图。
工序(F1)是如图22a所示那样在基板等上形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序。也可涂布包含(A)树脂的树脂组合物或者层压由包含(A)树脂的树脂组合物形成的树脂片来形成树脂膜。
作为基板,可使用发光元件驱动基板7。在图22a中示出在玻璃基板上配置有TFT22、绝缘膜23、金属布线4的TFT阵列基板作为一例。
作为金属布线4,例如可列举:金、银、铜、铝、镍、钛、钼或包含这些的合金等。绝缘膜24并无特别限定,例如可列举:氧化硅膜、氮化硅膜、包含有机物的绝缘膜等。
接着,工序(F2)是如图22a所示那样使用光刻工序在树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序。
接着,工序(F3)是如图22a所示那样通过使树脂膜硬化而形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的硬化膜3的工序。
接着,工序(F4)是如图22b所示那样在硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案的一部分形成布线的工序。其是在形成光致抗蚀剂层(未图示)后,例如通过溅射法等,在硬化膜3的一部分表面上形成布线24的工序。之后,将无用的光致抗蚀剂去除。
作为布线,可列举金属布线;包含铟、镓、锌、锡、钛、及铌等中的至少一种元素的氧化物作为主要成分的化合物;含有有机物及导电性粒子的感光性导电糊等,但也可使用其他已知的布线。
本发明的显示装置的制造方法优选为具有重复进行多次所述工序(F2)、所述工序(F3)及所述工序(F4),而形成多层在硬化膜中具有所述布线的所述硬化膜的工序。
通过硬化膜3再次利用同样的方法重复实施,可形成如图22c所示那样包含两层以上的硬化膜3。
接着,工序(F5)是如图22d所示那样以与布线24保持电性连接的方式在硬化膜3上配置发光元件2的工序。发光元件2的电极端子6与布线24可直接连接,也可介隔例如焊球等。
另外,也可在配置发光元件2之前或之后形成间隔壁15。
之后,如图22e所示,使用接着剂等贴合相向基板5。另外,形成导电膜26,驱动器IC等驱动元件8经由导电膜26并经由在硬化膜3中延伸的金属布线4或布线24而与发光元件2电性连接,由此获得具有多个发光元件2的显示装置1。再者,布线24也包含电极。
由此,可利用硬化膜确保布线的电绝缘性,且通过使布线在硬化膜中延伸而使发光元件的一对电极端子与驱动元件电性连接,由此可控制发光动作。另外,硬化膜将金属布线掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线,可提高设计性。进而通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。
本发明的显示装置可适宜地用于各种LED显示器等显示装置、车载用的各种灯等。
实施例
以下列举实施例等来对本发明进行说明,但本发明并不由这些例子限定。
再者,实施例中的显示装置及显示装置中使用的包含树脂组合物的硬化膜的评价是通过以下方法来进行。
<硬化膜的光的透过率的评价方法>
在5cm见方的玻璃基板上,以加热处理后的膜厚成为5.0μm的方式旋涂涂布包含树脂组合物的清漆,在120℃下预烘烤3分钟。之后,使用光洋热系统(Koyo Thermo Systems)(股)制造的高温洁净烘箱CLH-21CD-S,在氮气流下,以100ppm以下的氧浓度从50℃以3.5℃/min的速度升温至110℃,在110℃下继续进行30分钟加热处理。之后,以3.5℃/min升温至作为加热温度的230℃,在升温后的加热温度下继续进行1小时加热处理,对涂布膜进行干燥、加热处理而获得硬化膜。再者,预烘烤后及显影后的涂布膜的膜厚是使用大日本网屏制造(股)制造的光干涉式膜厚测定装置拉姆达艾斯(Lambda Ace)STM-602,将折射率设为1.629来进行测定,硬化膜的膜厚是以折射率1.629来进行测定。
针对如此般获得的硬化膜,使用双波束分光光度计(double beamspectrophotometer)U-2910(日立高科技科学(Hitachi Hi-Tech Science)(股)制造),测定波长450nm的透过率。另外,在加热处理后的耐热性树脂膜的膜厚不为5μm的情况下,设为依照朗伯法则(Lambert's law)将所测定的透过光谱的膜厚换算为5μm之后的值。
<硬化膜对金属布线的掩蔽性的评价方法>
使用下述实施例、比较例中记载的显示装置,评价硬化膜对金属布线的掩蔽性。测定中使用了显微镜。利用显微镜,以目视评价金属是否被掩蔽。将显示装置中金属布线被硬化膜掩蔽的显示装置视为良好并设为2,将显示装置中以目视可明确地确认到金属布线的显示装置视为不良并设为1。
<包含树脂组合物的硬化膜的开口图案形状评价>
制作清漆,将其以加热处理后的膜厚成为5μm的方式使用涂布显影装置ACT-8(东京电子(股)制造)、通过旋涂法涂布于8英寸的硅晶片上并进行预烘烤,制作预烘烤膜。预烘烤在120℃下进行了3分钟。之后,使用i射线步进机(尼康(Nikon)(股)制造,NSR-2205i14),分别以50mJ/cm2~1000mJ/cm2的曝光量进行曝光。曝光中使用的圆形图案的尺寸为5μm~30μm。曝光后,使用2.38质量%的四甲基铵(氢氧化四甲基铵(tetramethylammoniumhydroxide,TMAH))水溶液(多摩化学工业制造),在显影前后的未曝光部的膜厚变化成为1.0μm~1.5μm那样的条件下进行显影,继而利用纯水进行淋洗,并进行甩干干燥,获得图案形成膜。或者使用环戊酮进行显影,并进行甩干干燥,获得图案形成膜。在非感光性材料的情况下,在曝光前形成光致抗蚀剂后进行曝光、显影,并在显影后将光致抗蚀剂去除。再者,预烘烤后及显影后的膜厚是使用大日本网屏制造(股)制造的光干涉式膜厚测定装置拉姆达艾斯(Lambda Ace)STM-602,将折射率设为1.629来进行测定。
显影后,使用惰性烘箱CLH-21CD-S(光洋热系统(Koyo Thermo Systems)(股)制造),在氮气流下,以20ppm以下的氧浓度从50℃以3.5℃/min的速度升温至100℃,在100℃下继续进行30分钟加热处理。之后,以3.5℃/min升温至230℃,继续进行1小时加热处理,使图案形成膜硬化而获得硬化膜。
在温度成为50℃以下时取出晶片,然后将晶片割断,使用扫描型电子显微镜S-4800(日立高科技(Hitachi Hi-Tech)制造)对5μm~30μm的圆形图案剖面形状进行观察、测定。再者,将如下所述者、即、将在硬化膜的厚度方向上为1/2的位置处的开口图案与底部的开口图案以直线连结而成者设为倾斜边,求出倾斜边的角度。
其结果,将倾斜边的角度为50°以上且80°以下者评价为等级A,将为40°以上且小于50°、或大于80°且为85°以下者评价为等级B,将小于40°或大于85°者评价为等级C。
<合成例1含羟基的二胺化合物的合成>
使2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(中央硝子(股)制造,以下称为BAHF)18.3g(0.05摩尔)溶解于丙酮100mL及环氧丙烷(东京化成(股)制造)17.4g(0.3摩尔)中,冷却至-15℃。在其中滴加使3-硝基苯甲酰氯(东京化成(股)制造)20.4g(0.11摩尔)溶解于丙酮100mL中而成的溶液。滴加结束后,在-15℃下搅拌4小时,之后恢复至室温。将析出的白色固体过滤分离,在50℃下进行真空干燥。
将所获得的白色固体30g放入至300mL的不锈钢高压釜中,分散于甲基溶纤剂250mL中,加入5%钯-碳(和光纯药(股)制造)2g。在其中,利用气球来导入氢,在室温下进行还原反应。约2小时后,确认气球不再缩小而使反应结束。反应结束后,进行过滤而将作为催化剂的钯化合物除去,利用旋转蒸发器进行浓缩,获得下述式所表示的含羟基的二胺化合物。
[化8]
<合成例2聚苯并恶唑前体(A-1)的合成>
在干燥氮气流下,使4,4'-二氨基二苯醚(以下,称为4,4'-DAE)1.5g(0.0075摩尔)、BAHF 12.8g(0.035摩尔)、RT-1000(亨斯迈(HUNTSMAN)(股)制造)5.0g(0.0050摩尔)溶解于NMP 100g中。在其中,与NMP 25g一同加入十二烷酸二咪唑(7.4g,0.023摩尔)、1,1'-(4,4'-氧基苯甲酰基)二咪唑(以下,称为PBOM)(8.1g,0.023摩尔),在85℃下反应3小时。接着,与NMP 25g一同加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(以下,称为SiDA)0.6g(0.0025摩尔)、4,4'-氧基二邻苯二甲酸酐(以下,称为ODPA)0.8g(0.0025摩尔)、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐(以下,称为NA)0.8g(0.0050摩尔),在85℃下反应1小时。反应结束后,冷却至室温,与NMP 25g一同加入乙酸13.2g(0.25摩尔),在室温下搅拌1小时。搅拌结束后,将溶液投入至水1.5L中而获得白色沉淀。通过过滤来收集所述沉淀,以水清洗三次后,利用50℃的通风干燥机干燥三天,获得聚苯并恶唑前体(A-1)的粉末。
<合成例3聚苯并恶唑前体(A-2)的合成>
在干燥氮气流下,使BAHF 27.5g(0.075摩尔)溶解于NMP 257g中。在其中,与NMP20g一同加入PBOM 17.2g(0.048摩尔),在85℃下反应3小时。继而,与NMP 50g一同加入RT-1000(亨斯迈(HUNTSMAN)(股)制造)20.0g(0.02摩尔)、SiDA 1.2g(0.005摩尔)、PBOM 14.3g(0.04摩尔),在85℃下反应1小时。进而,与NMP 10g一同加入作为封端剂的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐3.9g(0.024摩尔),在85℃下反应30分钟。反应结束后,冷却至室温,与NMP 87g一同加入乙酸52.8g(0.50摩尔),在室温下搅拌1小时。搅拌结束后,将溶液投入至水3L中而获得白色沉淀。通过过滤来收集所述沉淀,以水清洗三次后,利用50℃的通风干燥机干燥三天,获得聚苯并恶唑前体(A-2)的粉末。
<合成例4聚酰亚胺前体(A-3)的合成>
在干燥氮气流下,将合成例1中所获得的含羟基的二胺51.9g(0.086摩尔)及SiDA1.0g(0.004摩尔)溶解于NMP 200g中。在其中,加入ODPA 31.0g(0.10摩尔),在40℃下搅拌2小时。然后,与NMP 10g一同加入作为封端剂的3-氨基苯酚(东京化成工业(股)制造)1.1g(0.01摩尔),在40℃下反应1小时。之后,滴加将二甲基甲酰胺二甲基缩醛(三菱丽阳(股)制造,以下,称为DFA)7.1g(0.06摩尔)以NMP 5g稀释而成的溶液。滴加后,在40℃下持续搅拌2小时。搅拌结束后,将溶液投入至水2L中,通过过滤而收集聚合物固体的沉淀。进而以水2L进行三次清洗,将收集的聚合物固体在50℃的真空干燥机中干燥72小时,获得聚酰亚胺前体(A-3)。
<合成例5聚酰亚胺前体(A-4)的合成>
在干燥氮气流下,将合成例1中所获得的含羟基的二胺41.1g(0.068摩尔)、包含环氧丙烷及四亚甲基醚二醇结构的二胺(RT-1000,亨斯迈(HUNTSMAN)(股)制造)18.0g(0.018摩尔)及SiDA 1.0g(0.004摩尔)溶解于NMP 200g中。在其中,加入ODPA 31.0g(0.10摩尔),在40℃下搅拌2小时。然后,与NMP 10g一同加入作为封端剂的3-氨基苯酚1.1g(0.01摩尔),在40℃下反应1小时。之后,滴加将DFA 6.0g(0.05摩尔)以NMP 5g稀释而成的溶液。滴加后,在40℃下持续搅拌2小时。搅拌结束后,将溶液投入至水2L中,通过过滤而收集聚合物固体的沉淀。进而以水2L进行三次清洗,将收集的聚合物固体在50℃的真空干燥机中干燥72小时,获得聚酰亚胺前体(A-4)。
<合成例6聚酰亚胺(A-5)的合成>
在干燥氮气流下,使BAHF 29.3g(0.08摩尔)、SiDA 1.2g(0.005摩尔)、作为封端剂的3-氨基苯酚3.3g(0.03摩尔)溶解于NMP 80g中。在其中,与NMP 20g一同加入ODPA 31.2g(0.1摩尔),在60℃下进行1小时反应,继而在180℃下搅拌4小时。搅拌结束后,将溶液投入至水3L中而获得白色沉淀。通过过滤来收集所述沉淀,以水清洗三次后,利用80℃的真空干燥机干燥20小时,获得聚酰亚胺(A-5)的粉末。
<合成例7卡多树脂(A-6)的合成>
在干燥氮气流下,在带有回流冷却器的四口烧瓶中装入双酚芴型环氧树脂与丙烯酸的等当量反应产物(新日铁化学公司制造,制品名“ASF-400”溶液)的50%丙二醇单甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)溶液198.53g、二苯甲酮四羧酸二酐39.54g(0.12摩尔)、琥珀酸酐8.13g(0.08摩尔)、PGMEA 48.12g及三苯基膦0.45g,在加热至120℃~125℃下搅拌1小时,进而在75℃~80℃下进行6小时的加热搅拌,之后投入甲基丙烯酸缩水甘油酯8.6g,进而在80℃下搅拌8小时,获得树脂(A-6),所述树脂(A-6)具有在构成了环状结构的四级碳原子上键结有两个环状结构的骨架结构。
<合成例8酚树脂(A-7)的合成>
在干燥氮气流下,将间甲酚108.1g(1.0摩尔)、苯甲醛34.0g(0.32摩尔)、水杨醛(salicylaldehyde)90.4g(0.74摩尔)、乙醇200g及对甲苯磺酸8.6g(0.05摩尔)装入反应容器中,在65℃回流下反应18小时。将反应体系利用苛性钠中和后,添加甲基异丁基酮与水,进行五次分液清洗。利用蒸发器在100℃下将甲基异丁基酮减压蒸馏除去,获得酚树脂(A-7)。
<合成例9感光剂(醌二叠氮化合物)的合成(B-1)>
在干燥氮气流下,使4,4'-[1-[4-[1-(4-羟基苯基-1)-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚(本州化学工业(股)制造,以下称为TrisP-PA)21.2g(0.05摩尔)与5-萘醌二叠氮磺酰氯(东洋合成(股)制造,NAC-5)26.8g(0.10摩尔)在室温下溶解于γ-丁内酯(以下,也称为GBL)450g中。在其中,以系统内不会成为35℃以上的方式滴加已与γ-丁内酯50g混合的三乙胺12.7g。滴加后,在40℃下搅拌2小时。对三乙胺盐进行过滤,将滤液投入至水中。之后,通过过滤来收集所析出的沉淀,进而以1%盐酸水1L进行清洗。之后,进而以水2L清洗两次。利用真空干燥机将所述沉淀干燥,获得下述式所表示的醌二叠氮化合物(B-1)。
[化9]
<合成例10感光剂(醌二叠氮化合物)的合成(B-2)>
在干燥氮气流下,使TrisP-PA 21.2g(0.05摩尔)与4-萘醌二叠氮磺酰氯(东洋合成(股)制造,NAC-5)26.8g(0.10摩尔)在室温下溶解于γ-丁内酯450g中。在其中,以系统内不会成为35℃以上的方式滴加已与γ-丁内酯50g混合的三乙胺12.7g。滴加后,在40℃下搅拌2小时。对三乙胺盐进行过滤,将滤液投入至水中。之后,通过过滤来收集所析出的沉淀,进而以1%盐酸水1L进行清洗。之后,进而以水2L清洗两次。利用真空干燥机将所述沉淀干燥,获得下述式所表示的醌二叠氮化合物(B-2)。
[化10]
<合成例11聚酰亚胺前体(A-8)的合成>
在干燥氮气流下,将1,4-对苯二胺3.2g(0.03摩尔)及4,4'-DAE 12.0g(0.06摩尔)溶解于NMP 200g中。在其中,加入ODPA 31.0g(0.10摩尔),在40℃下搅拌2小时。然后,与NMP10g一同加入作为封端剂的3-氨基苯酚(东京化成工业(股)制造)1.1g(0.01摩尔),在40℃下反应1小时。之后,滴加将DFA 7.1g(0.06摩尔)以NMP 5g稀释而成的溶液。滴加后,在40℃下持续搅拌2小时。搅拌结束后,将溶液投入至水2L中,通过过滤而收集聚合物固体的沉淀。进而以水2L进行三次清洗,将收集的聚合物固体在50℃的真空干燥机中干燥72小时,获得聚酰亚胺前体(A-8)。
<合成例12聚酰亚胺前体(A-9)的合成>
将ODPA 155.1g(0.50摩尔)放入2升容量的可分离式烧瓶中,加入甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate,HEMA)134.0g(1.00摩尔)及γ-丁内酯400g。在室温下一边进行搅拌一边加入吡啶79.1g,由此获得反应混合物。在反应所引起的发热结束后,放冷至室温,进而静置16小时。
接着,在冰冷下,在反应混合物中,一边搅拌一边历时40分钟加入将二环己基碳二亚胺(DCC)206.3g(1.00摩尔)溶解于γ-丁内酯180g中而成的溶液。继而,一边搅拌一边历时60分钟加入将1,4-对苯二胺16.2g(0.15摩尔)及4,4'-DAE 60.1g(0.30摩尔)悬浮于γ-丁内酯350g中而成的悬浮液。进而在室温下搅拌2小时后,加入乙基醇30ml,搅拌1小时。之后,加入γ-丁内酯400g。通过过滤将反应混合物中产生的沉淀物去除,获得反应液。
将反应液投入至水3L中而获得白色沉淀。通过过滤来收集所述沉淀,以水清洗两次后,以异丙醇清洗一次,然后利用50℃的真空干燥机干燥72小时,获得聚酰亚胺前体(A-9)。
<合成例13丙烯酸系树脂的合成(A-10)>
在氮气环境的反应容器中装入150g的二甲基氨基甲醇(以下,称为“DMEA”;东京化成工业(股)制造),并使用油浴升温至80℃为止。在其中,历时1小时滴加包含20g的丙烯酸乙酯(以下,称为“EA”)、40g的甲基丙烯酸2-乙基己酯(以下,称为“2-EHMA”)、20g的苯乙烯(以下,称为“St”)、15g的丙烯酸(以下,称为“AA”)、0.8g的2,2'-偶氮双异丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加结束后,进而在80℃、氮气环境下进行6小时聚合反应。之后,添加1g的对苯二酚单甲醚而停止聚合反应。继而,历时0.5小时滴加包含5g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(以下,称为“GMA”)、1g的三乙基苄基氯化铵及10g的DMEA的混合物。滴加结束后,进而在80℃、氮气环境下进行2小时加成反应。通过利用甲醇将所获得的反应溶液纯化而去除未反应的杂质,进而进行24小时真空干燥,获得共聚比率(质量基准):EA/2-EHMA/St/GMA/AA=20/40/20/5/15的树脂(A-10)。所获得的树脂(A-10)的酸价为103mgKOH/g。
<合成例14丙烯酸树脂(A-11)的合成>
通过日本专利第3120476号说明书的实施例1中记载的方法,合成甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(重量比30/40/30)。相对于所获得的共聚物100重量份而加成甲基丙烯酸缩水甘油酯40重量份,利用纯化水进行再沉淀,并进行过滤及干燥,由此获得重量平均分子量15,000、酸价110mgKOH/g的树脂(A-11)。
<制备例1感光性导电糊1的制备>
在100mL的洁净瓶(clean bottle)中,放入作为树脂的10.0g的树脂(A-10)、作为光聚合引发剂的0.50g的“艳佳固(IRGACURE)(注册商标)”OXE-01(日本汽巴(Ciba Japan)(股)制造)、作为溶剂的5.0g的DMEA及作为具有不饱和双键的化合物的2.0g“莱特丙烯酸酯(Light Acrylate)(注册商标)”BP-4EA(共荣社化学(股)制造),使用自转-公转真空混合机“去泡炼太郎ARE-310”(新基(Thinky)(股)制造)进行混合,获得17.5g的树脂溶液(固体成分为71.4质量%)。
将所获得的17.50g的树脂溶液与44.02g的平均粒径1.0μm的银粒子、以及0.28g的平均粒径0.05μm的碳黑混合,使用三辊磨机“艾卡特(EXAKT)M-50”(艾卡特(EXAKT)公司制造)进行混练,获得61.8g的感光性导电糊1。再者,关于银粒子、碳黑的平均粒径,使用电子显微镜(扫描式电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)),以倍率10000倍、视野宽度12μm观察各粒子,针对随机选择的40个银粒子及碳黑的一次粒子,测定各自的最大宽度,并算出这些的数量平均值。
<制备例2着色材分散液(DC-1)的制造>
作为着色材,使用的是通过热等离子体法制造的氧化锆化合物粒子Zr-1(日清工程(股)制造)。将Zr-1 200g、丙烯酸聚合物(P-1)的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)35重量%溶液114g、作为高分子分散剂具有三级氨基及四级铵盐的“迪斯帕毕克(DISPERBYK)(注册商标)”LPN-2111 625g及PGMEA 661g装入储罐(tank)中,利用均质机搅拌20分钟,获得预分散液。向包括填充有75体积%的0.05mmφ氧化锆珠的离心分离分离器的、寿工业(股)制造的分散机超顶点磨机(Ultra Apex Mill)中供给所获得的预分散液,以旋转速度8m/s进行3小时分散,获得固体成分浓度为25重量%、着色材/树脂(重量比)=80/20的着色材分散液(DC-1)。
<制备例3感光性着色树脂组合物1的制备>
在283.1g的着色材分散液(DC-1)中,添加将树脂(A-11)的PGMEA 35重量%溶液184.4g、作为多官能单体的二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化药(股)制造)50.1g、作为光聚合引发剂的“艳佳固(Irgacure)(注册商标)”907(巴斯夫(BASF)公司制造)7.5g及“卡亚库(KAYACURE)(注册商标)”DETX-S(日本化药(股)制造)3.8g、作为密接改良剂的KBM5103(信越化学(股)制造)12.0g、作为表面活性剂的硅酮系表面活性剂“毕克(BYK)(注册商标)”333(毕克化学(BYK Chemie)公司制造)的PGMEA 10重量%溶液3g溶解于456.1g的PGMEA中而成的溶液,获得总固体成分浓度为20重量%、着色材/树脂(重量比)=30/70的感光性着色树脂组合物1。
<制备例4着色材分散液(DC-2)的制造>
根据日本专利特表2008-517330号公报中记载的方法,作为对磺酸基在表面进行了修饰的碳黑(CB-Bk1)的表面元素组成,为(C:88%、O:7%、Na:3%、S:2%),作为S元素的状态,S2p峰值成分中归属于C-S及S-S的成分为90%,归属于SO及SOx的成分为10%,布厄特(Brunauer-Emmett-Teller,BET)值为54m2/g。
将所述碳黑CB-Bk1(200g)、丙烯酸树脂(A-13)的丙二醇单甲醚乙酸酯40质量%溶液(94g)、作为高分子分散剂的日本毕克化学(BYK Chemie·Japan)LPN21116、40质量%溶液(31g)及丙二醇单甲醚乙酸酯(675g)装入储罐中,利用均质机(特殊机化制造)搅拌1小时,获得预分散液。之后,向包括70%填充有0.05mmφ氧化锆珠(尼卡特(NIKKATO)制造的YTZ ball)的离心分离分离器的分散机超顶点磨机(Ultra Apex Mill)(寿工业制造)中供给预分散液,以旋转速度8m/s进行2小时分散,获得固体成分浓度为25重量%、颜料/树脂(质量比)=80/20的着色分散液DC-2。
<制备例5感光性着色树脂组合物2的制备>
在534.8g的着色材分散液(DC-2)中,添加将树脂(A-13)的PGMEA 40质量%溶液122.1g、作为多官能单体的二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化药(股)制造)47.3g、作为光聚合引发剂的“艾迪科弧鲁兹(Adeka arc Luz)”NCI-831(艾迪科(ADEKA)(股)公司制造)11.8g、作为密接改良剂的KBM5103(信越化学(股)制造)12.0g、作为表面活性剂的硅酮系表面活性剂“毕克(BYK)(注册商标)”333(毕克化学(BYK Chemie)公司制造)的PGMEA 10质量%溶液4g溶解于194.0g的PGMEA中而成的溶液,获得总固体成分浓度为25重量%、着色材/树脂(重量比)=45/55的感光性着色树脂组合物2。
<制备例6颜料分散液1(C-4-1)的制备>
将57.7g的“索思帕(Solsperse)(注册商标)”20000(在分子末端具有三级氨基的聚醚系高分子树脂分散剂)混合于作为溶剂的750.0g的PGMEA中,搅拌10分钟后,投入192.3g的氮化钛(平均一次粒径25nm;表中的“TiN”),搅拌30分钟后,使用卧式珠磨机进行湿式介质分散处理及过滤(PP过滤器孔径0.8μm),制备颜料分散液1(C-4-1)。再者,颜料分散液1中含有的氮化钛的平均分散粒径为85nm。
<制备例7:颜料分散液2(C-4-2)的制备>
使用作为有机蓝色颜料的C.I.颜料蓝(Pigment Blue)60(平均一次粒径60nm)、作为有机红色颜料的C.I.颜料红(Pigment Red)190(平均一次粒径55nm)、作为有机黄色颜料的C.I.颜料黄(Pigment Yellow)192(平均一次粒径40nm),以与制备例1相同的流程分别制备各颜料分散液。再者,颜料分散液中含有的C.I.颜料蓝(Pigment Blue)60的平均分散粒径为162nm,C.I.颜料红(Pigment Red)190的平均分散粒径为110nm,C.I.颜料黄(PigmentYellow)192的平均分散粒径为90nm。将有机蓝色颜料分散液400.0g、有机红色颜料分散液300.0g与有机黄色颜料分散液300.0g混合并搅拌10分钟,制备作为模拟黑色分散液的颜料分散液2(C-4-2)。
<制备例6颜料分散液3的制备>
将30.00g的“索思帕(Solsperse)(注册商标)”20000混合于850.0g的PGMEA中搅拌10分钟后,投入作为有机黑色颜料的120.0g以上的苯并二呋喃酮系颜料(平均一次粒径50nm;投入巴斯夫(BASF)制造的“依加福(Irgaphor)(注册商标)”黑(Black)S0100,搅拌30分钟后,使用卧式珠磨机,以与制备例3相同的流程制备颜料分散液3(C-4-3)。再者,颜料分散液3中含有的苯并二呋喃酮系颜料的平均分散粒径为120nm。
将实施例、比较例中使用的(B-3)成分、(C-1)成分、(C-2)成分、(C-3)成分、(F-1)成分、(F-2)成分、其他成分、溶媒示于以下。
(B-3)成分:光聚合引发剂NCI-831(艾迪科(ADEKA)(股)制造)
(C-1)着色剂:膏黄(Plast Yellow)8070(最大吸收波长:460nm)(有本化学工业(股)制造)
(C-2)着色剂:油猩红(Oil Scarlet)5206(最大吸收波长:530nm)(有本化学工业(股)制造)
(C-3)着色剂:膏蓝(Plast Blue)8540(最大吸收波长:660nm)(有本化学工业(股)制造)
其他成分:
自由基聚合性化合物:
(F-1)成分:二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA,共荣社化学(股)制造)
热交联剂:
(G-1)成分:HMOM-TPHAP(本州化学工业(股)制造)
(G-2)成分:YX-4000H(三菱化学(股)制造)
溶媒:
GBL:γ-丁内酯
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯。
[化11]
(G-1)
(G-2)
在表1中示出含有(A)树脂、(B)感光剂(C)着色剂等的树脂组合物的调配处方。树脂组合物1-树脂组合物21是使用表1中记载的溶媒、以固体成分浓度成为40质量%的方式制备。另外,在表2-1、表2-2中示出实施例中使用的树脂组合物、树脂组合物的硬化膜在厚度基准5μm下的波长450 nm的光的透过率(%)、硬化膜整体的厚度(μm)、硬化膜的层数、在硬化膜中加工出的开口图案的形状与长度、开口图案的倾斜边的角度。
[表1]
关于评价等级(1),将显示装置中金属布线被硬化膜掩蔽、且开口图案的最长长度为2μm以下的显示装置设为等级A,将显示装置中金属布线被硬化膜掩蔽、且开口图案的最长长度为5μm以下的显示装置设为等级B,将显示装置中金属布线被硬化膜掩蔽、且开口图案的最长长度为20μm以下的显示装置设为等级C,将显示装置中金属布线被硬化膜掩蔽、且开口图案的最长长度大于20μm的显示装置设为等级D,将显示装置中以目视可明确地确认到金属布线的显示装置设为等级E。
关于评价等级(2),将倾斜边的角度为55°以上且80°以下者评价为等级A,将为40°以上且小于55°、或大于80°且为85°以下者评价为等级B,将小于40°或大于85°者评价为等级C。
(实施例1)(图7的结构)
依照图7的制作工序剖面图,对本发明的显示装置的实施例进行说明。
如图7a所示,支撑基板18使用的是玻璃基板。在玻璃基板上配置包含聚酰亚胺的暂时粘贴材料,并在支撑基板18上配置作为发光元件的LED 2(相当于工序(D1))。LED 2的厚度为7μm,一边的长度为30μm,另一边的长度为50μm。
接着,如图7b所示,在支撑基板18上及发光元件2上,以加热处理后成为10μm的方式涂布表1中记载的树脂组合物1,形成树脂膜19(相当于工序(D2))。
接着,如图7c所示,在树脂膜19上经由具有所需图案的掩模来照射i射线(365nm)。使用2.38质量%的四甲基铵(TMAH)水溶液对经曝光的树脂膜19进行显影,图案形成出沿树脂膜19的厚度方向贯穿的多个开口图案12(相当于工序(D3))。开口图案的形状为圆形,开口图案中,最小区域中的底面部的最长长度为直径2μm。
接着,将树脂膜19在氧浓度100ppm以下的环境下以110℃加热处理30分钟后,进而进行230℃、60分钟的热处理以使其硬化,由此形成厚度10μm的硬化膜3(相当于工序(D4))。树脂膜19直接硬化而成为硬化膜3。
接着,如图7d所示,在硬化膜3上溅射作为障壁金属的钛,进而在其上通过溅射法形成铜的种晶层。之后,在形成光致抗蚀剂层后,通过镀敷法在硬化膜3的开口图案12及硬化膜3的一部分表面上形成与LED 2电性连接的包含铜的金属布线4,之后,将光致抗蚀剂及种晶层、障壁金属去除(相当于工序(D5))。硬化膜3的一部分表面上所形成的金属布线4a的厚度为5μm。
之后,如图7e~f那样,重复进行两次工序(D2)、工序(D3)、工序(D4)及工序(D5),形成三层硬化膜3。其结果,三层硬化膜3整体的厚度为30μm。
之后,在图7g中,通过溅射法在硬化膜3的开口图案12中形成障壁金属9,并形成焊料凸块10。之后,如图7h所示,以260℃、1分钟使焊料回流,经由焊料凸块10,与具有作为驱动元件8d的驱动器IC的发光元件驱动基板7电性连接,之后,将支撑基板18剥离,并使用接着剂等贴合相向基板5,由此获得具有多个LED 2的显示装置1。
(实施例2)
将实施例1的树脂组合物1变更为包含树脂组合物2的树脂片,并通过层压来形成树脂膜19,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置2。
(实施例3~14)
将实施例1的树脂组合物1变更为树脂组合物3~树脂组合物14,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置3~显示装置14。
(实施例15)
关于实施例1,在支撑基板18上及发光元件2上,以加热处理后成为20μm的方式涂布树脂组合物1,形成树脂膜19。其结果,三层硬化膜3整体的厚度成为40μm,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置15。
(实施例16)
依照图8的制作工序剖面图,对本发明的显示装置的实施例进行说明。
首先,如图8a所示,在支撑基板18上配置包含铜的电极垫18(相当于工序(E1))。电极垫的厚度为0.2μm。
接着,如图8b所示,在支撑基板18上及金属垫17上,以加热处理后成为10μm的方式涂布表1中记载的树脂组合物2,形成树脂膜19(相当于工序(E2))。
接着,如图8c所示,利用与实施例1所示的光刻工序相同的条件,在树脂膜19形成多个开口图案12(相当于工序(E3))。
接着,利用与实施例1相同的条件使树脂膜19硬化,由此形成厚度10μm的硬化膜3(相当于工序(E4))。
继而,在图8c中,为了提高硬化膜3与金属布线4的密接性,在硬化膜3上溅射钛等障壁金属,进而在其上通过溅射法形成铜种晶(种晶层)。
接着,如图8d所示,在形成光致抗蚀剂层后,通过镀敷法,在硬化膜3的开口图案12及硬化膜3的一部分表面上形成包含铜的金属布线4(相当于工序(E5))。硬化膜3的一部分表面上所形成的金属布线4的厚度为5μm。之后,将光致抗蚀剂及种晶层、障壁金属去除。
之后,重复进行两次工序(E2)、工序(E3)、工序(E4)及工序(E5),如图8e所示那样形成三层在硬化膜中具有金属布线4的硬化膜3。其结果,三层硬化膜3整体的厚度为30μm。
接着,如图8f所示,以与金属布线4保持电性连接的方式在硬化膜3上配置LED 2(相当于工序(E6))。LED 2的厚度为7μm。
接着,如图8g所示,在发光元件2上形成包含树脂组合物2的树脂膜19,并通过加热处理使其硬化,形成硬化膜21。再者,在氧浓度100ppm以下的环境下以110℃加热处理30分钟后,进而进行230℃、60分钟的热处理,形成硬化膜3。
接着,如图8h所示,将支撑基板18剥离,经由焊料凸块10,与具有作为驱动元件8的驱动器IC的发光元件驱动基板7电性连接,另外,使用接着剂等将相向基板5贴合于LED 2,由此获得具有多个LED 2的显示装置16。
(实施例17)
将实施例15的树脂组合物2变更为树脂组合物10,除此以外,通过与实施例15相同的方法进行,获得显示装置17。
(实施例18)
实施例16中,作为在发光元件2上形成的硬化膜21,使用T693/R4000系列(Series)(长濑化成(Nagase Chemtex)(股)制造)并进行150℃、60分钟的热处理,以形成硬化膜21,除此以外,通过与实施例16相同的方法进行,获得显示装置18。
(实施例19)
如图9f所示,在通过与实施例15相同的方法形成多层图8e所示的硬化膜3之后,在之后要配置的LED 2间及其周围使用树脂组合物2形成间隔壁15(相当于工序(E9)),之后,如图9g所示,配置多个LED 2,如图9h所示,将支撑基板18剥离,经由焊料凸块10,与具有作为驱动元件8的驱动器IC的发光元件驱动基板7电性连接,另外,使用接着剂等将相向基板5贴合于LED 2,由此获得具有多个LED 2的显示装置19。再者,LED 2的厚度为7μm,间隔壁的厚度为10μm。
(实施例20)
如图18a所示,在支撑基板18上形成间隔壁15(相当于工序D8)。接着,如图18b所示,在间隔壁15之间形成LED 2(相当于工序(D1))。除此以外,通过与实施例3相同的工序制造显示装置22。再者,LED 2的厚度为7μm,间隔壁15的厚度形成为10μm。间隔壁15使用的是包含已知的白色颜料的丙烯酸树脂。
(实施例21)
将实施例1的树脂组合物1变更为树脂组合物17,且在曝光前形成光致抗蚀剂,在显影后将光致抗蚀剂去除,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置23。
(实施例22)
将实施例1的树脂组合物1变更为树脂组合物18,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置24。
(实施例23)
将实施例1的树脂组合物1变更为树脂组合物19,且使用环戊酮对经曝光的树脂膜19进行显影,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置25。
(实施例24~25)
将实施例1的树脂组合物1变更为树脂组合物20~树脂组合物21,且在支撑基板18上及发光元件2上,以加热处理后成为8μm的方式涂布表1中记载的树脂组合物1,形成树脂膜19(相当于工序(D2))。
接着,如图7c所示,在树脂膜19上经由具有所需图案的掩模来照射i射线(365nm)。使用2.38质量%的四甲基铵(TMAH)水溶液对经曝光的树脂膜19进行显影,图案形成出沿树脂膜19的厚度方向贯穿的多个开口图案12(相当于工序(D3))。
接着,将树脂膜19在氧浓度100ppm以下的环境下以110℃加热处理30分钟后,进而进行230℃、60分钟的热处理以使其硬化,由此形成厚度10μm的硬化膜3(相当于工序(D4))。树脂膜19直接硬化而成为硬化膜3。
接着,如图7d所示,在硬化膜3上溅射作为障壁金属的钛,进而在其上通过溅射法形成铜的种晶层。之后,在形成光致抗蚀剂层后,通过镀敷法在硬化膜3的开口图案12及硬化膜3的一部分表面上形成与LED 2电性连接的包含铜的金属布线4,之后,将光致抗蚀剂及种晶层、障壁金属去除(相当于工序(D5))。硬化膜3的一部分表面上所形成的金属布线4a的厚度为2μm。
之后,如图7e~f那样,重复进行两次工序(D2)、工序(D3)、工序(D4)及工序(D5),形成三层硬化膜3。再者,第二层、第三层的硬化膜3是以加热处理后成为4μm的方式形成。其结果,三层硬化膜3整体的厚度为16μm。除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置26~显示装置27。
(实施例26)
将实施例16的树脂组合物2变更为树脂组合物18,除此以外,通过与实施例16相同的方法进行,获得显示装置28。
(实施例27)
将实施例16的树脂组合物2变更为树脂组合物19,且使用环戊酮对经曝光的树脂膜19进行显影,除此以外,通过与实施例16相同的方法进行,获得显示装置25。
(实施例28~29)
将实施例16的树脂组合物2变更为树脂组合物20~树脂组合物21,且如图8b所示,在支撑基板18上及金属垫17上,以加热处理后成为4μm的方式涂布树脂组合物20~树脂组合物21,形成树脂膜19(相当于工序(E2))。
接着,如图8c所示,利用与实施例1所示的光刻工序相同的条件,在树脂膜19形成多个开口图案12(相当于工序(E3))。
接着,利用与实施例1相同的条件使树脂膜19硬化,由此形成厚度4μm的硬化膜3(相当于工序(E4))。
继而,在图8c中,为了提高硬化膜3与金属布线4的密接性,在硬化膜3上溅射钛等障壁金属,进而在其上通过溅射法形成铜种晶(种晶层)。
接着,如图8d所示,在形成光致抗蚀剂层后,通过镀敷法,在硬化膜3的开口图案12及硬化膜3的一部分表面上形成包含铜的金属布线4(相当于工序(E5))。硬化膜3的一部分表面上所形成的金属布线4的厚度为2μm。之后,将光致抗蚀剂及种晶层、障壁金属去除。
之后,重复进行两次工序(E2)、工序(E3)、工序(E4)及工序(E5),如图8e所示那样形成三层在硬化膜中具有金属布线4的硬化膜3。其结果,三层硬化膜3整体的厚度为12μm。除此以外,通过与实施例16相同的方法进行,获得显示装置30~显示装置31。
(实施例30)
在实施例3中,如图7h所示,在发光元件驱动基板7的侧面,通过激光加工形成槽,通过溅射依序形成钛、铜之后,通过镀敷法形成铜,制成金属布线4c(相当于工序D9)。除此以外,通过与实施例3相同的方法进行,获得显示装置32。
(实施例31)
在实施例16中,如图8h所示,在发光元件驱动基板7的侧面,通过激光加工形成槽,通过溅射依序形成钛、铜之后,通过镀敷法形成铜,制成金属布线4c(相当于工序E11)。除此以外,通过与实施例16相同的方法进行,获得显示装置33。
(实施例32)
在实施例30的发光元件驱动基板7的侧面,如图19h所示那样使用导电膜26,作为导电膜26,使用的是制备例1的感光性导电糊1(相当于工序D10)。除此以外,通过与实施例30相同的方法进行,获得显示装置34。导电膜26的制作如以下所述。
<导电膜26的制作>
于在厚度16μm的PET膜上涂布脱模剂而成的脱模PET膜上,以干燥后的膜厚成为6.0μm的方式涂布感光性导电糊1,将所获得的涂布膜在100℃的干燥烘箱内干燥10分钟。之后,使用具有超高压水银灯的曝光机,以350mJ/cm2的曝光量进行曝光后,使用0.1质量%碳酸钠水溶液作为显影液,在0.1MPa的压力下喷雾显影30秒钟,获得图案。之后,将所获得的图案在140℃的干燥烘箱内固化30分钟,获得配置有布线的转印用样品。所获得的图案的线宽为50μm,线长为90mm。将转印用样品以布线的一部分被配置于具有R倒角部的玻璃端部的方式贴合于两面,将玻璃侧面部按压至130℃的热板达30秒钟,之后使用热辊层压机,以130℃、1.0m/min的条件转印剩余部分。
(实施例33)
在实施例31的发光元件驱动基板7的侧面,如图19h所示那样使用导电膜26,作为导电膜26,使用的是实施例32记载的感光性导电糊1(相当于工序E12)。除此以外,通过与实施例31相同的方法进行,获得显示装置35。
(实施例34)
使用印刷布线板作为实施例30的发光元件驱动基板7,经由印刷布线板中的布线及凸块将驱动元件8与金属布线4连接,除此以外,通过与实施例30相同的方法进行,获得显示装置36。
(实施例35)
使用印刷布线板作为实施例31的发光元件驱动基板7,经由印刷布线板中的布线及凸块将驱动元件8与金属布线4连接,除此以外,通过与实施例31相同的方法进行,获得显示装置37。
(实施例36)
如图20a所示,在支撑基板18上形成遮光层27(相当于工序D11)。接着,如图20a所示,在遮光层27之间形成LED 2(相当于工序(D1))。除此以外,通过与实施例3相同的工序制造显示装置38。遮光层27的制作如以下所述。
<遮光层27的制作>
将着色树脂组合物1以加热处理后成为1μm的方式涂布于支撑基板18,将涂布膜在100℃的热板上加热干燥2分钟。对于所述干燥膜,使用具有超高压水银灯的曝光机,以200mJ/cm2的曝光量进行紫外线曝光。接着,使用作为碱显影液的0.045重量%氢氧化钾水溶液进行显影,继而进行纯水清洗,由此获得图案膜。将所获得的图案膜在热风烘箱中以230℃后烘烤30分钟,获得遮光层。
(实施例37)
关于实施例36的遮光层27,变更为着色树脂组合物2来形成遮光层27,除此以外,通过与实施例36相同的工序制造显示装置39。
(实施例38)
在图7f中,将与凸块10相接的金属布线4a的厚度设为10μm,将形成于金属布线4a的一部分表面上的硬化膜3的厚度设为15μm,将硬化膜3整体的厚度设为35μm,除此以外,通过与实施例3相同的工序获得显示装置40。
(实施例39)
在图8b中,将金属垫17的厚度设为10μm,将形成于金属垫的一部分表面上的硬化膜3的厚度设为15μm,将硬化膜3整体的厚度设为35μm,除此以外,通过与实施例16相同的工序获得显示装置41。
(实施例40)
依照图22的制作工序剖面图,对本发明的显示装置的实施例进行说明。
如图22a所示,使用TFT阵列基板作为发光元件驱动基板7,在发光元件驱动基板7上,以加热处理后成为3μm的方式涂布表1中记载的树脂组合物2,形成树脂膜19(相当于工序(F1))。再者,金属布线4的厚度为1μm。
接着,利用与实施例2所示的光刻工序相同的条件,在树脂膜19形成多个开口图案12(相当于工序(F2))。
接着,利用与实施例3相同的条件使树脂膜19硬化,由此形成厚度3μm的硬化膜3(相当于工序(F3))。
接着,是如图22b所示那样在硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案的一部分形成所述布线或导电膜的工序。在形成光致抗蚀剂层(未图示)后,通过溅射法在硬化膜3的一部分表面上形成ITO作为布线24。之后,将无用的光致抗蚀剂去除(相当于工序(F4))。ITO的厚度为0.1μm。
接着,如图22c所示,重复进行工序(F1)、工序(F2)、工序(F3),使表1中记载的树脂组合物3硬化,由此形成厚度3μm的硬化膜3。
接着,如图22d所示,在硬化膜3上形成间隔壁15。接着,如图22d所示,在间隔壁15之间形成LED 2(相当于工序(F5))。再者,LED 2的厚度为7μm,间隔壁15的厚度形成为8μm。间隔壁15使用的是包含已知的白色颜料的丙烯酸树脂。
之后,如图22e所示,使用接着剂贴合相向基板5。另外,形成使用制备例1的感光性导电糊1而得的导电膜26作为导电膜26,驱动器IC等驱动元件8经由导电膜26并经由在硬化膜3中延伸的金属布线4或布线24而与发光元件2电性连接,由此获得具有多个LED 2的显示装置42。
(实施例41~42)
将实施例40的树脂组合物2变更为树脂组合物13、树脂组合物21,除此以外,通过与实施例40相同的方法进行,获得显示装置43~显示装置44。
其结果,显示装置1~显示装置19、显示装置22~显示装置44中,硬化膜3的透光率充分低,因此硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性。且,与现有的可挠性基板相比,硬化膜的厚度小,因此,能够抑制因封装低背化、布线短距离化引起的布线短路等布线不良,实现低损失化,提高高速响应性。进而,显示装置1~显示装置13、显示装置15~显示装置19能够进行微细加工,因此能够应用微小的发光元件,另外,能够实现发光元件的高密度安装。另外,作为间隔壁15,也能够应用包含树脂组合物的硬化膜,且通过形成间隔壁,相向基板的贴合变得容易。进而,显示装置13、显示装置24~显示装置25、显示装置30~显示装置31、显示装置43~显示装置44中,硬化膜3为黑色,因此硬化膜3将金属布线4掩蔽,从而不易从外部视认到金属布线4,可提高设计性,除此以外,通过外部光反射减少及对比度提高,可提高视认性。进而,显示装置1~显示装置19、显示装置22~显示装置35、显示装置38~显示装置44中,由于金属布线或导电膜的至少一部分在基板的侧面延伸,因此显示装置自身的低背化及高速响应性提高,进而能够使显示装置更加小型化、窄边框化。另外,显示装置38、显示装置39通过在多个发光元件之间形成遮光层,可在不大幅损害光取出效率的情况下抑制从发光元件的光泄漏、各像素间的混色,从而能够提高对比度。显示装置37、显示装置38中,与靠近LED 2的金属布线的厚度相比,靠近凸块10的金属布线的厚度厚,由此在进行使用了凸块10的发光元件驱动基板7的连接时,可抑制布线不良,能够获得可靠性高的显示装置。
(比较例1~2)
将实施例1的树脂组合物1变更为树脂组合物15~树脂组合物16,除此以外,通过与实施例1相同的方法进行,获得显示装置20~显示装置21。
其结果,显示装置20~显示装置21中,硬化膜3的光的透过率充分高,因此硬化膜3对金属布线4的掩蔽性不足,从而可从外部视认到金属布线4。
符号的说明
1:显示装置
2:发光元件
3:硬化膜
4、4c:金属布线
4a:配置于硬化膜表面的金属布线的厚度
4b:在硬化膜中的沿厚度方向贯穿的开口图案中延伸的金属布线的厚度
5:相向基板
6:电极端子
7:发光元件驱动基板
8:驱动元件
9:障壁金属
10:凸块
11a:指定区域A
11b:指定区域B
12:开口图案
13:金属布线4的底面部
14:底面部的最长长度
15:间隔壁
16:外部基板
17:金属垫
18:支撑基板
19:树脂膜
20:硬化膜整体的厚度
21:硬化膜
22:TFT
23:TFT绝缘层
24:布线
25:接触孔
26:导电膜
27:遮光层
28:倾斜边
29:倾斜边的角度
30:硬化膜3的厚度
31:效应膜3的厚度1/2的位置
Claims (23)
1.一种显示装置,至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置中,所述发光元件在任一个面包括一对电极端子,所述一对电极端子与在所述硬化膜中延伸的多条所述金属布线连接,多条所述金属布线为利用所述硬化膜保持电绝缘性的结构,所述硬化膜是将包含(A)树脂的树脂组合物硬化而成的膜,所述硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述硬化膜在厚度基准5μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且79%以下。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述硬化膜在厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且25%以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示装置,其中,所述硬化膜整体的厚度为5μm~100μm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示装置,其中,所述硬化膜的层数为2层以上且10层以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置,是在所述硬化膜设置有沿厚度方向贯穿的开口图案,且至少在所述开口图案配置所述金属布线的结构,在与所述发光元件相接的位置形成的所述金属布线的底面部的最长长度为2μm~20μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示装置,是所述硬化膜覆盖所述发光元件的除光取出面以外的面的结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示装置,其中,在多个所述发光元件之间具有间隔壁,所述间隔壁具有所述发光元件的厚度以上的厚度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置,其中,所述发光元件是一边的长度为5μm以上且700μm以下的发光二极管。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示装置,还具有驱动元件及基板,所述驱动元件经由金属布线连接于发光元件,进而,所述金属布线的至少一部分在所述基板的侧面延伸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的显示装置,其中,在多个所述发光元件之间具有遮光层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的显示装置,其中,所述(A)树脂含有选自由聚酰亚胺、聚酰亚胺前体、聚苯并恶唑、聚苯并恶唑前体及这些的共聚物所组成的群组中的一种以上的树脂。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的显示装置,其中,包含所述(A)树脂的树脂组合物还含有(B)感光剂。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的显示装置,其中,包含所述(A)树脂的树脂组合物还含有(C)着色剂,所述(C)着色剂含有(C-1)在波长400nm以上且490nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的显示装置,其中,包含所述(A)树脂的树脂组合物还含有(C)着色剂,所述(C)着色剂含有(C-2)在波长超过490nm且为580nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的显示装置,其中,包含所述(A)树脂的树脂组合物还含有(C)着色剂,所述(C)着色剂含有(C-3)在波长超过580nm且为800nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的显示装置,其中,所述(C)着色剂与所述(C-1)着色剂一并还含有(C-2)在波长超过490nm且为580nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂以及(C-3)在波长超过580nm且为800nm以下的范围内具有最大吸收的着色剂。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的显示装置,其中,包含所述(A)树脂的树脂组合物为正型感光性。
19.一种显示装置的制造方法,所述显示装置至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置的制造方法具有:
在支撑基板上配置所述发光元件的工序(D1);
在所述支撑基板上及所述发光元件上,形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(D2);
通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(D3);
使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(D6);以及
在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案形成所述金属布线的工序(D5)。
20.根据权利要求19所述的显示装置的制造方法,具有重复进行多次所述工序(D2)、所述工序(D3)、所述工序(D6)及所述工序(D5),而形成多层在硬化膜中具有所述金属布线的所述硬化膜的工序。
21.一种显示装置的制造方法,所述显示装置至少具有金属布线、硬化膜及多个发光元件,所述显示装置的制造方法具有:
在支撑基板上配置金属垫的工序(E1);
在所述支撑基板上及所述金属垫上,形成由包含(A)树脂的树脂组合物组成的树脂膜的工序(E2);
通过对所述树脂膜进行曝光、显影,在所述树脂膜形成多个贯穿的开口图案的工序(E3);
使所述树脂膜硬化,形成厚度基准1μm下的波长450nm的光的透过率为0.1%以上且95%以下的所述硬化膜的工序(E10);
在所述硬化膜的表面的至少一部分及所述硬化膜的所述开口图案形成所述金属布线的工序(E5);以及
以与所述金属布线保持电性连接的方式在所述硬化膜上配置所述发光元件的工序(E6)。
22.根据权利要求21所述的显示装置的制造方法,具有重复进行多次所述工序(E2)、所述工序(E3)、所述工序(E10)及所述工序(E5),而形成多层在硬化膜中具有所述金属布线的所述硬化膜的工序。
23.根据权利要求21或22的任一项所述的显示装置的制造方法,其中,在所述工序(E5)之后具有设置间隔壁的工序(E9),所述间隔壁具有所述发光元件的厚度以上的厚度。
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