JP2004191463A - Substrate for display and method for manufacturing the same - Google Patents

Substrate for display and method for manufacturing the same Download PDF

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JP2004191463A JP2002356471A JP2002356471A JP2004191463A JP 2004191463 A JP2004191463 A JP 2004191463A JP 2002356471 A JP2002356471 A JP 2002356471A JP 2002356471 A JP2002356471 A JP 2002356471A JP 2004191463 A JP2004191463 A JP 2004191463A
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Ryoji Inoue
良二 井上
Shingo Kumamoto
晋吾 熊本
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate to be used for a thin display having thickness reduction/weight reduction/impact resistivity/flexibility/low thermal expanding property/insulating property/heat resistivity/smoothness, and also to provide a method for manufacturing the substrate for display. <P>SOLUTION: This substrate for display is configured by forming a resin layer whose surface roughness Ra is 0.2μm or less, and Rz is 2μm or less, and whose glass transfer temperature is 150°C or more on the surface of a metallic thin plate whose thermal expansion coefficient ranging from 20°C to 300°C is 11×10<SP>-6</SP>/°C or less. It is desired that an iron/nickel system alloy thin plate is used for the metallic thin plate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートディスプレイ(別名:電子ペーパー、フレキシブルディスプレイ)、フィールドエミッションディスプレイ(以下FEDと略記する)、有機EL、液晶ディスプレイ(以下LCDと略記する)、プラズマディスプレイ(以下PDPと略記する)等の所謂ブラウン管を用いない薄型ディスプレイに使用される基板と、その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
LCDや有機EL等の薄型ディスプレイにおいては、前面板や背面板にガラス板が使用されている。しかし今後、更に薄型化・軽量化・耐衝撃性・フレキシブル性が要求されており、ガラス基板を利用する場合には材質的に強化する検討が進められている。また、ガラス基板以外の基板を使用する検討も行われている。
例えば電子ペーパー用基板として、PET(ポリエチレン テレフタレート)か、ホウ素ケイ酸ガラスを使用することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。PETを用いる場合は耐衝撃性・フレキシブル性に優れ、ホウ素ケイ酸ガラスを用いる場合は、薄型化・軽量化に有効である。
他にもフレキシブルディスプレイ基板として、透明樹脂基板の表面に透明ガスバリア層を設けた基板が提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、電気泳動ディスプレイ基板として、トランジスタが金属箔等のフレキシブル基板上に堆積された方式が開示されている(例えば、特許文献3参照)。これらの方式も、耐衝撃性・フレキシブル性は非常に優れたものである。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−169190号公報(第5ページ)
【特許文献2】
特開2000−338901号公報(第2ページ)
【特許文献3】
特表2002−504696号公報(第35ページ)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術のうち、ガラス基板を用いるものでは薄型化・軽量化・耐衝撃性・フレキシブル性の特性を十分に満足できない問題があった。また、ガラス基板を用いないものでは、ガラス基板のような低熱膨張特性・絶縁性・耐熱性・平滑性を確保することは不十分であった。
具体的には、特許文献1に示される方式では、例えばPETの場合はガラス転移温度が低いため、表示素子を構成する電極やトランジスタ等を形成するための加熱工程で極度に軟化する問題がある。また、ホウ素ケイ酸ガラスを用いて薄型化を進めると、日常の使用における曲げ変形により割れ易くなるという欠点もある。
【0005】
また、樹脂基板単体では耐熱性の問題の他に、特許文献2に示される方式のようなガスバリア層として例えば金属酸化物を真空中で形成する必要があり、量産性に優れた方式ではない。
また特許文献3に示される方式のように、金属基板表面に直接トランジスタを堆積する場合には、圧延疵、結晶粒界、介在物等に起因する大きな表面粗さが、表示素子の微細電極や配線を形成する上で障壁となり、ディスプレイを構成する他の部材との熱膨張整合性も問題となる。
本発明の目的は、薄型化・軽量化・耐衝撃性・フレキシブル性・低熱膨張特性・絶縁性・耐熱性・平滑性を兼ね備えた、薄型ディスプレイ用途に使用される基板と、その製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は基板に要求される特性全てを満足させるため、種々の検討を行った結果、特定の熱膨張係数を有する金属薄板を用いて、その表面(片面、または両面)に樹脂層を形成することにより、この問題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、樹脂層の表面粗さが、Ra:0.2μm以下、Rz:2μm以下、ガラス転移温度が150℃以上の樹脂層が、20℃〜300℃迄の熱膨張係数が11×10−6/℃以下の金属薄板表面上に形成されているディスプレイ用基板である。
【0007】
好ましくは、金属薄板は鉄−ニッケル系合金薄板であるディスプレイ用基板である。
更に好ましくは、樹脂層は、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂の何れかであるディスプレイ用基板である。
更に好ましくは、金属薄板の厚みは、20〜500μmであるディスプレイ用基板である。
更に好ましくは、樹脂層の厚みは、2〜50μmであるディスプレイ用基板である。
【0008】
また本発明は、樹脂を有機溶剤に溶かしたワニス中に、20℃〜300℃迄の熱膨張係数が11×10−6/℃以下の金属薄板を浸漬した後、前記金属薄板を引き上げて、100〜400℃で加熱処理を行うディスプレイ用基板の製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の重要な特徴は、低熱膨張特性を有す金属薄板の表面に、耐熱性と表面平滑性の高い樹脂層を形成することによって、薄型ディスプレイ用基板に求められる薄型化・軽量化・耐衝撃性・フレキシブル性・低熱膨張特性・絶縁性・耐熱性・平滑性を兼備させたことにある。
以下に本発明を詳しく説明する。
【0010】
薄型ディスプレイ用基板としては、現状のガラス板が有する特性(▲1▼低熱膨張特性、▲2▼絶縁性、▲3▼耐熱性、▲4▼平滑性)に加えて、▲5▼薄型化、▲6▼軽量化、▲7▼耐衝撃性、▲8▼フレキシブル性が要求される。金属薄板を用いれば前述の▲5▼〜▲8▼の要求を容易に満足させることができるが、ガラス板が有する低熱膨張特性・絶縁性・耐熱性・平滑性を改善する必要が生じる。
【0011】
先ず低熱膨張特性に関して、従来の薄型ディスプレイ用基板として用いられてきたガラス基板を代替するためには、ガラス基板と同等の低熱膨張特性を有する金属材料を用いることが必要である。
用いられるガラスの種類によっても熱膨張特性(特に熱膨張係数)は若干異なるが、基板として一般的に利用されるガラスの熱膨張係数としては、4〜9×11−6/℃である。そしてディスプレイの製造プロセス上、150〜300℃に加熱されるため、熱膨張の大きな基板を用いた場合は表示素子用の電極やトランジスタ、配線等の位置ずれが大きくなり、大画面になるほど製造が困難となる。よって、低熱膨張特性を有するガラス基板がこれまで用いられてきたが、本発明においても同じ理由から低熱膨張特性が要求されるため、20℃〜300℃迄の熱膨張係数を11×10−6/℃以下と規定する。
この範囲の熱膨張係数を有する材料には、例えばタングステン、モリブデン、タンタル、鉄−ニッケル系合金等の金属があるが、軽量化し易いことや、入手のし易さを考慮すると、安価な鉄−ニッケル系合金を用いるのが良い。
【0012】
この鉄−ニッケル系合金は、ニッケル含有量で熱膨張係数の調整が可能であり、上述の熱膨張係数を容易に得るためには、ニッケル量を27〜52質量%含み、残部を実質的に鉄とするか、またはニッケルを20質量%以下のコバルトで置換するとよい。
なお、本発明で言う鉄−ニッケル系合金とは、上述した鉄−ニッケル−コバルト系合金や、その他にはクロムを7質量%以下含んだ鉄−ニッケル−クロム系合金等、鉄とニッケルとを主成分とする合金を指す。
【0013】
上述の鉄−ニッケル系合金としてより具体的に例示すると、鉄−36質量%ニッケル合金、鉄−42質量%ニッケル合金、鉄−47質量%ニッケル合金、鉄−50質量%ニッケル合金等がある。
また、鉄−42質量%ニッケル−6質量%クロム合金等の鉄−ニッケル−クロム系合金、鉄−31質量%ニッケル−5質量%コバルト合金、鉄−29質量%ニッケル−17質量%コバルト合金等の鉄−ニッケルーコバルト系合金がある。
さらにはこれらの合金に強度を向上させる元素を適宜添加した合金を、金属薄板の素材として用いても良い。
これらの鉄−ニッケル系合金は、冷間圧延によって容易に薄くできることから、薄型化も可能であり、軟化焼鈍や圧延率によって硬度の調整が容易であることから、耐衝撃性、フレキシブル性を有する金属薄板として好適である。
【0014】
次に、ディスプレイ用基板上には表示素子の電極、配線を形成するため、導電性を持つ金属薄板の表面に、絶縁性を付与する必要がある。
絶縁性を付与するためには、樹脂をコーティングする方法が簡便であるが、上述したようにディスプレイの製造プロセス上、150〜300℃に加熱されるため、150℃以上のガラス転移温度を有する樹脂を選択する必要がある。
これよりも低い樹脂の場合、加熱中に極度に軟化して所望の厚さ、形状が保てなくなったり、溶融して流出したり、分解する不具合が生じる。一般にガラス転移温度が高いほど、樹脂の融点または熱分解温度も高く、高温のプロセスでも使用可能となる。より好ましくは、ガラス転移温度が180℃以上である。
なお、本発明において樹脂のガラス転移温度とは、乾燥、硬化した状態の樹脂を加熱した際、その弾性率が急激に低下する温度を指す。ガラス転移温度は一般に、動的粘弾性測定装置(以下DMAと表記)を用いて測定可能である。
【0015】
ところで、本発明では金属薄板を用いているため、金属薄板表面粗さを樹脂層によって平滑とすることが必要である。
上述した樹脂を金属薄板表面にコーティングして、その表面に表示素子用の薄い電極や微細配線を精度良く形成できることが望まれる。そのために表面粗さはRa:0.2μm以下、Rz:2μm以下であり、この範囲であれば、微細電極や微細配線の形成が容易になる。なお、このRa:0.2μm以下、Rz:2μm以下の範囲は、従来、ディスプレイ用基板として使用されてきたガラス板の表面粗さである。より好ましくは、Ra:0.1μm以下、Rz:1μm以下である。
【0016】
上述のようなガラス転移温度を持つ樹脂の材質として、ポリイミド系樹脂、またはポリアミドイミド系樹脂が好ましい。これらはその分子鎖内にイミド結合を有する樹脂を指しており、耐熱性が高い。これら2種類を混合した樹脂も使用可能であり、さらにポリアミドイミド系樹脂とエポキシ系樹脂を混合し、熱硬化型とした混合樹脂も使用可能である。
【0017】
金属薄板の厚みとしては、薄型化・軽量化のためには薄いほど好ましい。しかし薄過ぎる場合、曲げ強度が低いため保持できないこと、および圧延が困難であり、工数の増大によるコスト上昇が発生することから、20μm〜500μmの厚みが好ましい。また樹脂層の厚みとしては、平滑性と絶縁性を確保するため2μm以上が必要であり、厚過ぎる場合は樹脂による熱膨張量の増大が問題となるため、2〜50μmが好ましい。
【0018】
次に本発明のディスプレイ用基板の製造方法について説明する。
本発明のディスプレイ用基板の製造方法としては、樹脂フィルムを金属薄板に貼りつける方式と、有機溶剤に樹脂を溶かしたワニスを金属薄板に塗布した後、加熱して乾燥−硬化させる方式がある。
樹脂フィルムを貼りつける方式では、金属薄板との未接合部の残存や、異物の巻き込みと言った問題が生じ易い。ワニスを塗布する方式の方が、比較的平滑性と密着性に優れており、樹脂層表面粗さを平滑に調整し易く、量産性および品質信頼性において有利である。
【0019】
具体的にワニスを金属薄板に塗布する方式としては、金属薄板上にワニスを滴下した後、金属薄板の平面上の中心点を軸として回転させ、遠心力によりワニスを塗り伸ばす方式がある。薄く均一に塗布できる点で優れるが、枚葉で処理するため、量産性に劣る欠点がある。
また、金属薄板の幅方向に渡した棒により、金属薄板上に滴下したワニスを塗り伸ばす方式がある。この方式は、金属薄板を帯の状態で供給することにより、連続して塗布することが可能なため、量産性に優れる利点がある。
【0020】
ここで、金属薄板の片面のみワニスを塗布し、加熱により乾燥−硬化を行って樹脂層を形成した場合、ワニスからの有機溶剤の揮発による収縮、および樹脂の硬化収縮、冷却過程での樹脂の収縮により、樹脂層を内側とした反りが発生し易い。よって、金属薄板の両面に、ほぼ同じ厚さの樹脂層を設けることが好ましいが、上述した方式では片面にワニスを塗布した後乾燥させ、片面ずつ処理する必要があり、量産速度が著しく低下する欠点がある。
【0021】
そこで本発明では、ワニス中に金属薄板を浸漬した後、金属薄板を引き上げてワニスの塗布を行う方式による製造が好ましい。この方式は、ワニスを充填した槽内に、帯状の金属薄板を連続して通過させることで連続塗布が可能であり、かつ、両面同時に塗布することが可能であり、量産性に非常に優れる。
さらにこの方式では、ワニスから金属薄板を引き上げた付近において、金属薄板の幅方向に棒を配置し、所望の値に保たれた金属薄板と棒との間隙をワニスが通過することにより、ワニスの塗布厚さを管理することが可能である。
【0022】
このようにして金属薄板にワニスを塗布した後、100〜400℃でワニスを加熱処理し、乾燥および硬化させる。温度条件は使用した樹脂および溶剤成分にも依るが、100℃以下では低沸点の有機溶剤は揮発しても、吸湿による水分が残存する恐れがある。また、温度が高いほど乾燥および硬化時間は短縮されるが、冷却過程での樹脂の収縮量が大きくなるため、反りが発生し易くなる。そこで実用的な乾燥および硬化温度としては、上述の範囲である。
【0023】
【実施例】
以下、本発明を更に詳細に実施例を用いて説明する。
(実施例1)
4.3×10−6/℃の熱膨張系数を持った厚さ150μmの鉄−42質量%ニッケル系合金薄板を準備し、アルカリ性脱脂液および希塩酸を用いて洗浄した。
この鉄−ニッケル系合金薄板の表面粗さを、約150×150μmのエリアにおいて、JIS B 0601に準じてレーザー走査顕微鏡を用いて測定したところ、Ra:0.2076μm、Rz:2.5887μmであった。
次に、Nメチルー2ピロリドンで希釈したポリアミドイミド系ワニスを準備し、前出の合金薄板をこのワニスに浸漬した後、引き上げた。続いて、150℃で1時間の加熱処理により乾燥および硬化を行い、本発明のディスプレイ用基板を作製した。
【0024】
この樹脂層の表面粗さを前述した測定方法で測定したところ、Ra:0.04788μm、Rz:0.8796μmであった。また、この樹脂層の厚さは片面あたり10μmであり、DMAを用いて測定したガラス転移温度は220℃であった。
このディスプレイ用基板を用いて、300℃に加熱した状態で電極やトランジスタなどを形成した後、シートディスプレイに組立てたところ、正常に作動した。
【0025】
(実施例2)
10.2×10−6/℃の熱膨張系数を持った厚さ100μmの鉄−50質量%ニッケル系合金薄板を準備し、アルカリ性脱脂液および希塩酸を用いて洗浄した後、ガラス板上に固定した。この鉄−ニッケル系合金薄板の表面粗さを、実施例1で述べた測定方法で測定したところ、Ra:0.1956μm、Rz:2.4701μmであった。
次に、ポリイミド系樹脂とエポキシ樹脂をシクロヘキサノンに溶解したワニスを準備し、前出の合金薄板上に滴下した。続いて、丸棒に一定径のワイヤーを密に巻きつけた塗布棒を合金薄板の幅方向に渡し、幅方向と直角に一定速度で移動させて、ワニスを塗り広げた。
その後、加熱処理として120℃の乾燥および170℃の硬化を行い、本発明であるディスプレイ用基板を作製した。
【0026】
この樹脂層の表面粗さを実施例1と同様に測定したところ、Ra:0.05166μm、Rz:0.8062μmであった。また、この樹脂層の厚さは21μmであり、DMAを用いて測定したガラス転移温度は240℃であった。
このディスプレイ用基板を用いて、300℃に加熱した状態で電極やトランジスタなどを形成した後、シートディスプレイに組立てたところ、正常に作動した。
【0027】
(比較例1)
従来、ディスプレイ用基板として用いられている厚さ697μmのガラス板を準備し、その表面粗さを実施例1と同様に測定したところ、Ra:0.05103μm、Rz:0.7901μmであった。
【0028】
上述したように、本発明品であるディスプレイ用基板は、従来用いられているガラス板と同等の表面平滑性を有しており、なおかつ飛躍的に薄型化が可能である。また、ガラス板は衝撃荷重や曲げにより容易に破壊するが、本発明品は弾性変形可能な金属と樹脂の複合材であるため、耐衝撃性、フレキシブル性を兼ね備えており、今後要求される薄型のディスプレイ用基板として非常に有用である。
【0029】
【発明の効果】
本発明を用いることにより、薄型化・軽量化・耐衝撃性・フレキシブル性・低熱膨張特性・絶縁性・耐熱性・平滑性を兼ね備えた薄型ディスプレイ用基板が得られるため、今後、需要の増大が予想される耐衝撃性・フレキシブル性を兼備したディスプレイにとって、欠くことのできない技術となる。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sheet display (also called electronic paper, flexible display), a field emission display (hereinafter abbreviated as FED), an organic EL, a liquid crystal display (hereinafter abbreviated as LCD), a plasma display (hereinafter abbreviated as PDP), and the like. The present invention relates to a substrate used for a thin display that does not use a so-called cathode ray tube and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In thin displays such as LCDs and organic ELs, glass plates are used for front and back plates. However, further reductions in thickness, weight, impact resistance, and flexibility are required in the future, and studies are being made on strengthening the material when using a glass substrate. Also, studies have been made to use a substrate other than a glass substrate.
For example, it has been proposed to use PET (polyethylene terephthalate) or borosilicate glass as a substrate for electronic paper (for example, see Patent Document 1). When PET is used, it is excellent in impact resistance and flexibility, and when borosilicate glass is used, it is effective in reducing the thickness and weight.
In addition, a substrate in which a transparent gas barrier layer is provided on the surface of a transparent resin substrate has been proposed as a flexible display substrate (for example, see Patent Document 2). Further, as an electrophoretic display substrate, a method in which a transistor is deposited on a flexible substrate such as a metal foil is disclosed (for example, see Patent Document 3). These methods also have extremely excellent impact resistance and flexibility.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-169190 (page 5)
[Patent Document 2]
JP 2000-338901 A (page 2)
[Patent Document 3]
JP 2002-504696A (page 35)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, among the above-mentioned prior arts, those using a glass substrate have a problem that the characteristics of thinning, lightening, impact resistance, and flexibility cannot be sufficiently satisfied. Further, when a glass substrate is not used, it is insufficient to secure low thermal expansion characteristics, insulating properties, heat resistance, and smoothness like a glass substrate.
Specifically, in the method disclosed in Patent Document 1, for example, PET has a low glass transition temperature, and thus has a problem in that it is extremely softened in a heating process for forming electrodes, transistors, and the like that constitute a display element. . Further, when the thickness is reduced by using borosilicate glass, there is also a disadvantage that it is easily broken by bending deformation in daily use.
[0005]
In addition, in addition to the problem of heat resistance, a resin substrate alone needs to form, for example, a metal oxide in a vacuum as a gas barrier layer as in the method disclosed in Patent Document 2, which is not a method excellent in mass productivity.
Further, when a transistor is directly deposited on the surface of a metal substrate as in the method disclosed in Patent Document 3, large surface roughness caused by rolling flaws, crystal grain boundaries, inclusions, and the like causes fine electrodes of a display element and It becomes a barrier in forming the wiring, and also has a problem of thermal expansion matching with other members constituting the display.
An object of the present invention is to provide a substrate used for thin display applications, which has thinness, light weight, impact resistance, flexibility, low thermal expansion characteristics, insulation, heat resistance, and smoothness, and a method of manufacturing the same. It is to be.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor conducted various studies to satisfy all the characteristics required for a substrate. As a result, a resin layer was formed on the surface (one side or both sides) of a metal sheet having a specific coefficient of thermal expansion. As a result, the present inventors have found that this problem can be solved and arrived at the present invention.
That is, according to the present invention, a resin layer having a surface roughness of Ra: 0.2 μm or less, Rz: 2 μm or less, and a glass transition temperature of 150 ° C. or more has a thermal expansion coefficient of 11 × from 20 ° C. to 300 ° C. It is a display substrate formed on the surface of a thin metal plate having a temperature of 10 −6 / ° C. or less.
[0007]
Preferably, the metal sheet is a display substrate which is an iron-nickel alloy sheet.
More preferably, the resin layer is a display substrate made of either a polyimide resin or a polyamideimide resin.
More preferably, the metal sheet is a display substrate having a thickness of 20 to 500 μm.
More preferably, the thickness of the resin layer is 2 to 50 μm.
[0008]
The present invention also provides a varnish obtained by dissolving a resin in an organic solvent, after immersing a metal sheet having a coefficient of thermal expansion of 11 × 10 −6 / ° C. or less from 20 ° C. to 300 ° C., pulling up the metal sheet, This is a method for manufacturing a display substrate in which heat treatment is performed at 100 to 400 ° C.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An important feature of the present invention is that by forming a resin layer having high heat resistance and high surface smoothness on the surface of a thin metal plate having low thermal expansion characteristics, the thin, lightweight, and low resistance required for a thin display substrate is obtained. It combines impact, flexibility, low thermal expansion, insulation, heat resistance, and smoothness.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
As a thin display substrate, in addition to the characteristics (1) low thermal expansion characteristics, 2) insulation, 3) heat resistance, 4) smoothness of the current glass plate, 5) thinning, (6) Light weight, (7) Impact resistance, and (8) Flexibility are required. The use of a thin metal plate can easily satisfy the above requirements (5) to (8), but it is necessary to improve the low thermal expansion characteristics, insulation, heat resistance, and smoothness of the glass plate.
[0011]
First, regarding a low thermal expansion characteristic, in order to replace a glass substrate used as a conventional thin display substrate, it is necessary to use a metal material having a low thermal expansion characteristic equivalent to that of a glass substrate.
Although the thermal expansion characteristics (particularly the thermal expansion coefficient) slightly vary depending on the type of glass used, the thermal expansion coefficient of glass generally used as a substrate is 4 to 9 × 11 −6 / ° C. Since the substrate is heated to 150 to 300 ° C. in the manufacturing process of the display, when a substrate having a large thermal expansion is used, misalignment of electrodes, transistors, wirings, and the like for a display element becomes large. It will be difficult. Therefore, a glass substrate having a low thermal expansion characteristic has been used so far. However, in the present invention, since a low thermal expansion characteristic is required for the same reason, the coefficient of thermal expansion from 20 ° C. to 300 ° C. is 11 × 10 −6. / ° C or less.
Materials having a thermal expansion coefficient in this range include, for example, metals such as tungsten, molybdenum, tantalum, and iron-nickel alloys. However, in view of easy weight reduction and availability, inexpensive iron- It is preferable to use a nickel-based alloy.
[0012]
The thermal expansion coefficient of the iron-nickel alloy can be adjusted by the nickel content. In order to easily obtain the above thermal expansion coefficient, the nickel content is 27 to 52% by mass, and the balance is substantially the same. It is preferable to use iron or replace nickel with 20% by mass or less of cobalt.
The iron-nickel alloy referred to in the present invention refers to iron-nickel-alloy such as the iron-nickel-cobalt alloy described above and an iron-nickel-chromium alloy containing 7% by mass or less of chromium. Refers to an alloy as the main component.
[0013]
More specific examples of the above-mentioned iron-nickel alloy include an iron-36 mass% nickel alloy, an iron-42 mass% nickel alloy, an iron-47 mass% nickel alloy, and an iron-50 mass% nickel alloy.
Further, iron-nickel-chromium alloys such as iron-42 mass% nickel-6 mass% chromium alloy, iron-31 mass% nickel-5 mass% cobalt alloy, iron-29 mass% nickel-17 mass% cobalt alloy, etc. Iron-nickel-cobalt alloy.
Further, an alloy obtained by appropriately adding an element for improving the strength to these alloys may be used as a material of the metal sheet.
Since these iron-nickel alloys can be easily thinned by cold rolling, they can be thinned, and since the hardness can be easily adjusted by softening annealing and the rolling ratio, they have impact resistance and flexibility. It is suitable as a thin metal plate.
[0014]
Next, in order to form electrodes and wiring of the display element on the display substrate, it is necessary to impart insulation to the surface of the conductive metal thin plate.
In order to impart insulation, a method of coating a resin is simple. However, as described above, the resin is heated to 150 to 300 ° C. in the manufacturing process of the display, so that a resin having a glass transition temperature of 150 ° C. or more is used. You need to choose.
In the case of a resin lower than this, extremely softened during heating, the desired thickness and shape cannot be maintained, or the resin is melted and flows out or decomposed. In general, the higher the glass transition temperature, the higher the melting point or the thermal decomposition temperature of the resin, and it can be used even in a high-temperature process. More preferably, the glass transition temperature is 180 ° C. or higher.
In the present invention, the glass transition temperature of the resin refers to a temperature at which the elastic modulus of the dried and cured resin suddenly decreases when heated. In general, the glass transition temperature can be measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (hereinafter referred to as DMA).
[0015]
By the way, since a thin metal plate is used in the present invention, it is necessary to make the surface roughness of the thin metal plate smooth with a resin layer.
It is desired that the above-described resin is coated on the surface of a thin metal plate and thin electrodes and fine wiring for a display element can be formed on the surface with high precision. Therefore, the surface roughness is Ra: 0.2 μm or less and Rz: 2 μm or less. Within this range, formation of fine electrodes and fine wiring is facilitated. The range of Ra: 0.2 μm or less and Rz: 2 μm or less is the surface roughness of a glass plate conventionally used as a display substrate. More preferably, Ra: 0.1 μm or less, Rz: 1 μm or less.
[0016]
As a material of the resin having the above glass transition temperature, a polyimide resin or a polyamideimide resin is preferable. These indicate resins having an imide bond in the molecular chain, and have high heat resistance. A resin obtained by mixing these two types can be used, and a mixed resin of a thermosetting type obtained by mixing a polyamideimide resin and an epoxy resin can also be used.
[0017]
As the thickness of the metal thin plate, the thinner the better, the thinner and lighter the weight. However, if it is too thin, it cannot be held due to low bending strength, and it is difficult to roll, and the cost will increase due to an increase in man-hours. Therefore, a thickness of 20 μm to 500 μm is preferable. Further, the thickness of the resin layer is required to be 2 μm or more in order to ensure smoothness and insulating properties. If the thickness is too large, an increase in the amount of thermal expansion due to the resin becomes a problem.
[0018]
Next, a method for manufacturing a display substrate of the present invention will be described.
As a method for manufacturing the display substrate of the present invention, there are a method of attaching a resin film to a thin metal plate, and a method of applying a varnish obtained by dissolving a resin in an organic solvent to the thin metal plate and then heating and drying and curing the varnish.
In the method of attaching a resin film, problems such as remaining unjoined portions with a thin metal plate and entrapment of foreign matter are likely to occur. The method of applying a varnish is relatively excellent in smoothness and adhesion, is easy to smoothly adjust the surface roughness of the resin layer, and is advantageous in mass productivity and quality reliability.
[0019]
Specifically, as a method of applying a varnish to a metal thin plate, there is a method in which after the varnish is dropped on the metal thin plate, the varnish is rotated around a center point on the plane of the metal thin plate as an axis, and the varnish is spread by centrifugal force. Although it is excellent in that it can be applied thinly and uniformly, there is a disadvantage that it is inferior in mass productivity because it is processed in a single wafer.
In addition, there is a method in which a varnish dripped onto a metal sheet is spread by using a bar extending in the width direction of the metal sheet. This method has an advantage of being excellent in mass productivity because it can be applied continuously by supplying a thin metal plate in a strip state.
[0020]
Here, when a varnish is applied to only one side of the thin metal plate and dried and cured by heating to form a resin layer, shrinkage due to volatilization of the organic solvent from the varnish, and curing shrinkage of the resin, Due to the shrinkage, warpage with the resin layer inside is likely to occur. Therefore, it is preferable to provide a resin layer having substantially the same thickness on both sides of the thin metal plate. However, in the above-described method, it is necessary to apply a varnish on one side and then dry and treat each side one by one, which significantly reduces the mass production speed. There are drawbacks.
[0021]
Therefore, in the present invention, it is preferable that the metal thin plate is dipped in the varnish, and then the metal thin plate is pulled up to apply a varnish. According to this method, continuous application is possible by continuously passing a strip-shaped metal thin plate through a tank filled with varnish, and simultaneous application can be performed on both surfaces, which is very excellent in mass productivity.
Further, in this method, a rod is arranged in the width direction of the metal sheet near the place where the metal sheet is pulled up from the varnish, and the varnish passes through a gap between the metal sheet and the rod maintained at a desired value, thereby forming a varnish. It is possible to control the coating thickness.
[0022]
After the varnish is applied to the metal sheet in this manner, the varnish is heat-treated at 100 to 400 ° C., and dried and cured. Although the temperature condition depends on the resin and the solvent component used, at 100 ° C. or lower, even if the low boiling organic solvent volatilizes, moisture may remain due to moisture absorption. The higher the temperature, the shorter the drying and curing time, but the greater the shrinkage of the resin during the cooling process, the more likely it is to warp. Therefore, practical drying and curing temperatures are within the above ranges.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(Example 1)
A 150 μm thick iron-42 mass% nickel-based alloy thin plate having a thermal expansion coefficient of 4.3 × 10 −6 / ° C. was prepared, and washed with an alkaline degreasing solution and dilute hydrochloric acid.
The surface roughness of this iron-nickel alloy thin plate was measured using a laser scanning microscope according to JIS B 0601 in an area of about 150 × 150 μm, and it was found that Ra: 0.2076 μm and Rz: 2.5887 μm. Was.
Next, a polyamideimide-based varnish diluted with N-methyl-2-pyrrolidone was prepared, and the alloy thin plate was immersed in the varnish and then pulled up. Subsequently, drying and curing were performed by a heat treatment at 150 ° C. for 1 hour, to produce a display substrate of the present invention.
[0024]
When the surface roughness of the resin layer was measured by the above-described measurement method, it was Ra: 0.04788 μm and Rz: 0.8796 μm. The thickness of this resin layer was 10 μm per side, and the glass transition temperature measured using DMA was 220 ° C.
Using this display substrate, electrodes and transistors were formed in a state where the display substrate was heated to 300 ° C., and then assembled into a sheet display.
[0025]
(Example 2)
A 100 μm thick iron-50 mass% nickel-based alloy thin plate having a thermal expansion coefficient of 10.2 × 10 −6 / ° C. is prepared, washed with an alkaline degreasing solution and dilute hydrochloric acid, and then fixed on a glass plate. did. The surface roughness of the iron-nickel alloy thin plate measured by the measurement method described in Example 1 was Ra: 0.1956 μm and Rz: 2.4701 μm.
Next, a varnish prepared by dissolving a polyimide resin and an epoxy resin in cyclohexanone was prepared and dropped on the alloy thin plate described above. Subsequently, a coating rod in which a wire having a constant diameter was densely wound around a round bar was transferred in the width direction of the alloy thin plate, and moved at a constant speed perpendicular to the width direction to spread the varnish.
Thereafter, drying at 120 ° C. and curing at 170 ° C. were performed as a heat treatment to produce a display substrate according to the present invention.
[0026]
When the surface roughness of this resin layer was measured in the same manner as in Example 1, it was Ra: 0.05166 μm and Rz: 0.8062 μm. The thickness of the resin layer was 21 μm, and the glass transition temperature measured using DMA was 240 ° C.
Using this display substrate, electrodes and transistors were formed in a state where the display substrate was heated to 300 ° C., and then assembled into a sheet display.
[0027]
(Comparative Example 1)
Conventionally, a glass plate having a thickness of 697 μm used as a display substrate was prepared, and its surface roughness was measured in the same manner as in Example 1. As a result, Ra: 0.05103 μm and Rz: 0.7901 μm.
[0028]
As described above, the display substrate of the present invention has a surface smoothness equivalent to that of a conventionally used glass plate, and can be dramatically reduced in thickness. In addition, the glass plate is easily broken by impact load or bending, but the product of the present invention is a composite material of elastically deformable metal and resin, so it has both impact resistance and flexibility, It is very useful as a display substrate.
[0029]
【The invention's effect】
By using the present invention, a thin display substrate having both thinness, light weight, impact resistance, flexibility, low thermal expansion characteristics, insulation, heat resistance, and smoothness can be obtained. This is an indispensable technology for displays that have the expected impact resistance and flexibility.

Claims (6)

表面粗さが、Ra:0.2μm以下、Rz:2μm以下、ガラス転移温度が150℃以上の樹脂層が、20℃〜300℃迄の熱膨張係数が11×10−6/℃以下の金属薄板表面上に形成されていることを特徴とするディスプレイ用基板。A resin layer having a surface roughness Ra: 0.2 μm or less, Rz: 2 μm or less, a glass transition temperature of 150 ° C. or more, and a metal having a thermal expansion coefficient of 11 × 10 −6 / ° C. or less from 20 ° C. to 300 ° C. A display substrate formed on a thin plate surface. 金属薄板は鉄−ニッケル系合金薄板であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用基板。The display substrate according to claim 1, wherein the metal sheet is an iron-nickel alloy sheet. 樹脂層は、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂の何れかであることを特徴とする請求項1または2に記載のディスプレイ用基板。The display substrate according to claim 1, wherein the resin layer is any one of a polyimide resin and a polyamideimide resin. 金属薄板の厚みは、20〜500μmであることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のディスプレイ用基板。The display substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the thin metal plate has a thickness of 20 to 500 µm. 樹脂層の厚みは、2〜50μmであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のディスプレイ用基板。The display substrate according to claim 1, wherein the resin layer has a thickness of 2 to 50 μm. 樹脂を有機溶剤に溶かしたワニス中に、20℃〜300℃迄の熱膨張係数が11×10−6/℃以下の金属薄板を浸漬した後、前記金属薄板を引き上げて、100〜400℃で加熱処理を行うことを特徴とするディスプレイ用基板の製造方法。After immersing a metal sheet having a coefficient of thermal expansion of 11 × 10 −6 / ° C. or less from 20 ° C. to 300 ° C. in a varnish obtained by dissolving a resin in an organic solvent, the metal sheet is pulled up and heated at 100 to 400 ° C. A method for producing a display substrate, comprising performing a heat treatment.
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