JP2012206382A - Substrate for flexible device, and method for manufacturing the same - Google Patents

Substrate for flexible device, and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for a flexible device improved in yield by suppressing a decline in electrical properties caused by disconnection or the like even if a film thickness is made extremely thin.SOLUTION: The substrate 1 for the flexible device includes a base material 2, and a flattened layer 3 formed on the base material 2 and containing polyimide. The surface roughness Ra of a measurement region 10 μm square on the surface of the flattened layer 3 is 5 nm or less, and the surface roughness Ra of a measurement region 1 μm square on the surface of the flattened layer 3 is 5 nm or less. The number average molecular weight of polyimide is 2,000-1,000,000.

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、電子ペーパー等のフレキシブルデバイスに用いられる可撓性を有する基板に関するものである。   The present invention relates to a flexible substrate used for a flexible device such as an organic electroluminescence display device and electronic paper.

フレキシブルデバイスの部材である薄膜トランジスタ、薄膜太陽電池、エレクトロルミネッセンス素子等の薄膜素子を製造するための基板として、金属基板ならびにプラスチック基板が用いられている(特許文献1等)。   Metal substrates and plastic substrates are used as substrates for manufacturing thin film elements such as thin film transistors, thin film solar cells, and electroluminescence elements that are members of flexible devices (Patent Document 1, etc.).

基板上に形成される素子は、フレキシブル性を得るため、及びスパッタ法の生産性向上等のため従来のものと比べて薄層化が進んでおり、ナノスケールの厚みで形成されるようになっている。   The elements formed on the substrate have been made thinner than conventional ones in order to obtain flexibility and improve the productivity of the sputtering method, and have come to be formed with nanoscale thickness. ing.

以上のような状況のため、従来の素子よりも薄膜化がさらに進んでいるが、当該薄膜化により、従来では問題とならなかった基板表面の極微小な凹凸に起因して、断線等の素子の電気的性質の低下が生じてしまうという問題が生じている。その結果、素子製造の歩留まりが低くなってしまっている。従って、基板の表面にナノスケールの表面平坦性が必要となっている。   Due to the above situation, thinning is further advanced than conventional elements, but due to the thinning, elements such as disconnection due to extremely minute irregularities on the surface of the substrate that have not been a problem in the past. There is a problem in that the electrical properties of the material deteriorate. As a result, the device manufacturing yield has been lowered. Therefore, nanoscale surface flatness is required on the surface of the substrate.

しかし、例えば、金属箔の表面はロールによる圧延の跡等の影響で、ナノオーダーの平坦性までは得られていない。また、フィルム単体の場合も、製造時に支持するものを有さないこと、支持体からの剥離が必要なこと等から、高い平坦性をもたらすことが困難である。以上のような状況の下、基板表面に非常に高い平滑性を備え、歩留まりのよいフレキシブルデバイス用基板の開発が所望されている。   However, for example, the surface of the metal foil has not reached the nano-order flatness due to the influence of rolling marks and the like by a roll. Moreover, even in the case of a single film, it is difficult to provide high flatness because it does not have a support for production and needs to be peeled off from the support. Under the circumstances as described above, it is desired to develop a flexible device substrate having a very high smoothness on the substrate surface and a high yield.

特開2008−147207号公報JP 2008-147207 A

本発明は、フレキシブルデバイス用基板であって、膜厚を非常に薄くしても断線等による電気的性質の低下が抑えられ、それにより歩留まりの向上した基板を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a substrate for a flexible device, in which a decrease in electrical properties due to disconnection or the like is suppressed even when the film thickness is very thin, thereby improving the yield.

上記のような状況の下、本発明者らは鋭意研究した結果、金属箔、樹脂フィルム等の基材の上に平坦化層を積層し、平坦化層表面の測定領域10μm角及び1μm角での表面粗さRaが共に5nm以下という、非常に表面平滑性の高いフレキシブルデバイス用基板を製造することに成功した。本発明は、かかる表面平滑性の高い新規フレキシブルデバイス用基板に関する。   Under the circumstances as described above, as a result of intensive studies, the present inventors have laminated a flattening layer on a substrate such as a metal foil or a resin film, and measured the surface area of the flattening layer at 10 μm square and 1 μm square. Succeeded in producing a flexible device substrate having a surface roughness Ra of 5 nm or less, both having a very high surface smoothness. The present invention relates to a novel flexible device substrate having high surface smoothness.

従って、本発明は、以下に示すフレキシブルデバイス用基板及びその製造方法を提供する:
項1.基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μm角での表面粗さRaが5nm以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域1μm角での表面粗さRaが5nm以下であるフレキシブルデバイス用基板。
Accordingly, the present invention provides the following flexible device substrate and method for producing the same:
Item 1. A planarization layer formed on the substrate and containing polyimide, the surface roughness Ra at a measurement area of 10 μm square on the planarization layer surface is 5 nm or less, and the planarization layer A substrate for a flexible device having a surface roughness Ra of 5 nm or less at a surface measurement region of 1 μm square.

項2.前記ポリイミドの数平均分子量が2,000〜1,000,000である、請求項1に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 2. The board | substrate for flexible devices of Claim 1 whose number average molecular weights of the said polyimide are 2,000-1,000,000.

項3.前記平坦化層の膜厚が0.2〜1000μmである、請求項1又は2に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 3. The board | substrate for flexible devices of Claim 1 or 2 whose film thickness of the said planarization layer is 0.2-1000 micrometers.

項4.前記平坦化層の吸湿膨張係数が0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることを特徴とする項1〜3のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 4. Item 4. The flexible device substrate according to any one of Items 1 to 3, wherein the planarization layer has a hygroscopic expansion coefficient within a range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH.

項5.前記基材上に前記平坦化層が部分的に形成されている項1〜4のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 5. Item 5. The flexible device substrate according to any one of Items 1 to 4, wherein the planarizing layer is partially formed on the substrate.

項6.前記平坦化層の線熱膨張係数が0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内である項1〜5のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 6. Item 6. The flexible device substrate according to any one of Items 1 to 5, wherein a linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is in a range of 0 ppm / ° C to 25 ppm / ° C.

項7.前記平坦化層の線熱膨張係数と前記基材の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下である項1〜6のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 7. Item 7. The flexible device substrate according to any one of Items 1 to 6, wherein a difference between a linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer and a linear thermal expansion coefficient of the base material is 15 ppm / ° C. or less.

項8.前記基材の厚みが1μm〜1000μmの範囲内である項1〜7のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。   Item 8. Item 8. The flexible device substrate according to any one of Items 1 to 7, wherein the thickness of the base material is within a range of 1 μm to 1000 μm.

項9.ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、項1〜8のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板の製造方法。   Item 9. The manufacturing method of the board | substrate for flexible devices as described in any one of claim | item 1 -8 including the insulating layer formation process which apply | coats a polyimide resin composition on a base material by a die-coat method, and forms an insulating layer.

また、本発明は、以下に示すフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板、フレキシブルデバイス、有機エレクトロルミネッセンス表示装置及び電子ペーパーを提供する:
項10.項1〜8のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板と、前記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された薄膜トランジスタとを有することを特徴とするフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板。
Moreover, this invention provides the thin-film transistor substrate for flexible devices, a flexible device, an organic electroluminescent display apparatus, and electronic paper which are shown below:
Item 10. Item 9. A flexible device thin film transistor substrate comprising: the flexible device substrate according to any one of items 1 to 8; and a thin film transistor formed on an adhesion layer of the flexible device substrate.

項11.前記薄膜トランジスタが、酸化物半導体層を有する項10に記載のフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板。   Item 11. Item 11. The thin film transistor substrate for flexible devices according to Item 10, wherein the thin film transistor has an oxide semiconductor layer.

項12.項10又は11に記載のフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板を備えることを特徴とするフレキシブルデバイス。   Item 12. Item 12. A flexible device comprising the thin film transistor substrate for flexible device according to Item 10 or 11.

項13.基材、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および前記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、
前記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層および薄膜トランジスタと、
前記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、
前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された透明電極層と
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
Item 13. A substrate for a flexible device having a base material, a planarization layer formed on the base material and containing polyimide, and an adhesion layer formed on the planarization layer and containing an inorganic compound;
A back electrode layer and a thin film transistor formed on the adhesion layer of the flexible device substrate;
An electroluminescence layer formed on the back electrode layer and including at least an organic light emitting layer;
An organic electroluminescence display device comprising: a transparent electrode layer formed on the electroluminescence layer.

項14.基材、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および前記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、
前記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層および薄膜トランジスタと、
前記背面電極層上に形成された表示層と、
前記表示層上に形成された透明電極層と
を有することを特徴とする電子ペーパー。
Item 14. A substrate for a flexible device having a base material, a planarization layer formed on the base material and containing polyimide, and an adhesion layer formed on the planarization layer and containing an inorganic compound;
A back electrode layer and a thin film transistor formed on the adhesion layer of the flexible device substrate;
A display layer formed on the back electrode layer;
An electronic paper comprising: a transparent electrode layer formed on the display layer.

フレキシブルデバイス用の素子を薄膜化しようとすると、従来問題とされなかった極微小な表面の凹凸であっても、断線等の原因となってしまう。また、有機EL等の素子を薄膜化しようとするとごく微小な凹凸であっても、当該凹凸部分で素子層の膜厚ムラに起因する電気抵抗の差が生じた結果、電流密度が異なることとなり、素子の一部にのみ過剰な熱が生じる等の不具合も考えられる。このように素子を薄膜化しようとすると微小な凹凸であっても電気的性質の低下をもたらしてしまう。しかし、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、平坦化層表面の測定領域1μm角及び10μm角での表面粗さRaが5nmと非常に平滑性が優れているため、電気的性質の優れた素子を製造することができる。また、表面の平滑性向上により上記のような不具合が非常に抑制されるため、製品の歩留まりを向上させることもできる。   If an attempt is made to reduce the thickness of an element for a flexible device, even an extremely minute surface irregularity, which has not been a problem in the past, may cause disconnection or the like. In addition, even if the surface of an organic EL device is made thin, even if the surface is very small, the current density is different as a result of the difference in electrical resistance caused by the unevenness of the thickness of the device layer in the uneven portion. Also, there may be a problem such that excessive heat is generated only in a part of the element. In this way, if an element is made thin, even if it is a minute unevenness, the electrical property is deteriorated. However, since the substrate for flexible devices of the present invention has a very smooth surface roughness Ra of 5 nm in the measurement area of 1 μm square and 10 μm square on the surface of the flattened layer, an element having excellent electrical properties can be obtained. Can be manufactured. In addition, since the above-described problems are greatly suppressed by improving the smoothness of the surface, the product yield can also be improved.

本発明のフレキシブルデバイス用基板の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the board | substrate for flexible devices of this invention. 本発明のフレキシブルデバイス用基板の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the board | substrate for flexible devices of this invention. 典型的なダイコート法の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a typical die-coating method.

以下、本発明のフレキシブルデバイス用基板、フレキシブルデバイス用TFT基板、フレキシブルデバイス、有機EL表示装置、電子ペーパー、薄膜素子用基板、薄膜素子、TFT、薄膜素子用基板の製造方法、薄膜素子の製造方法およびTFTの製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, flexible device substrate, flexible device TFT substrate, flexible device, organic EL display device, electronic paper, thin film element substrate, thin film element, TFT, thin film element substrate manufacturing method, thin film element manufacturing method of the present invention The TFT manufacturing method will be described in detail.

A.フレキシブルデバイス用基板
まず、本発明のフレキシブルデバイス用基板について説明する。
A. First, the flexible device substrate of the present invention will be described.

本発明のフレキシブルデバイス用基板は、基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μm角での表面粗さRaが5nm以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域1μm角での表面粗さRaが5nm以下であることを特徴とするものである。   The substrate for a flexible device of the present invention has a base material and a planarization layer formed on the base material and containing polyimide, and the surface roughness Ra at a measurement region of 10 μm square on the surface of the planarization layer is 5 nm. The surface roughness Ra in the measurement area of 1 μm square on the surface of the planarizing layer is 5 nm or less.

本発明のフレキシブルデバイス用基板について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のフレキシブルデバイス用基板の一例を示す概略断面図である。図1に例示するフレキシブルデバイス用基板1は、基材2と、基材2上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層3とを有している。   The board | substrate for flexible devices of this invention is demonstrated referring drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the flexible device substrate of the present invention. A flexible device substrate 1 illustrated in FIG. 1 includes a base material 2 and a planarization layer 3 formed on the base material 2 and containing polyimide.

本発明のフレキシブルデバイス用基板は、上記基材及び平坦化層の上に、さらに、無機化合物を含む密着層を有していてもよい。図2は、本発明のフレキシブルデバイス用基板の別の実施形態を示す概略断面図である。図2に例示するフレキシブルデバイス用基板1は、基材2と、基材2上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層3と、平坦化層3上に形成され、無機化合物を含む密着層4とを有している。   The flexible device substrate of the present invention may further have an adhesion layer containing an inorganic compound on the substrate and the planarization layer. FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment of the flexible device substrate of the present invention. A flexible device substrate 1 illustrated in FIG. 2 is formed on a base material 2, the base material 2, a planarization layer 3 containing polyimide, and an adhesion layer 4 formed on the planarization layer 3 and containing an inorganic compound. And have.

以下、本発明のフレキシブルデバイス用基板の各構成について説明する:
1.基材
本発明における基材は、上記の平坦化層を支持するフィルム状の支持体を示す。基材のとしては、金属箔、樹脂フィルム等が挙げられる。
Hereafter, each structure of the board | substrate for flexible devices of this invention is demonstrated:
1. Base material The base material in this invention shows the film-form support body which supports said planarization layer. Examples of the substrate include metal foil and resin film.

基材の線熱膨張係数としては、寸法安定性の観点から、0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/℃〜18ppm/℃の範囲内、さらに好ましくは0ppm/℃〜12ppm/℃の範囲内、特に好ましくは0ppm/℃〜7ppm/℃の範囲内である。なお、上記線熱膨張係数の測定方法については、基材を幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする以外は、上記平坦化層の線熱膨張係数の測定方法と同様である。   The linear thermal expansion coefficient of the substrate is preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 25 ppm / ° C., more preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 18 ppm / ° C., more preferably from the viewpoint of dimensional stability. It is in the range of 0 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C., particularly preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 7 ppm / ° C. In addition, about the measuring method of the said linear thermal expansion coefficient, it is the same as the measuring method of the linear thermal expansion coefficient of the said planarization layer except cut | disconnecting a base material to width 5mm x length 20mm and making it an evaluation sample.

また、基材は耐酸化性を有することが好ましい。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にTFTを作製する場合、通常、TFTの作製時に高温処理が施されるからである。特に、TFTが酸化物半導体層を有する場合には、酸素の存在下、高温でアニール処理が行なわれることから、基材は耐酸化性を有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that a base material has oxidation resistance. This is because when a TFT is produced on the flexible device substrate of the present invention, a high-temperature treatment is usually performed during the production of the TFT. In particular, when the TFT includes an oxide semiconductor layer, the base material preferably has oxidation resistance because annealing is performed at a high temperature in the presence of oxygen.

基材の厚みとしては、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1μm〜200μmの範囲内、さらに好ましくは1μm〜100μmの範囲内である。基材の厚みが薄すぎると、酸素や水蒸気に対するガスバリア性が低下したり、フレキシブルデバイス用基板の強度が低下したりするおそれがある。また、基材の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、コスト高になったりする。   The thickness of the substrate is not particularly limited as long as it can satisfy the above-mentioned characteristics, but specifically, it is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 1 μm to 200 μm. More preferably, it is in the range of 1 μm to 100 μm. If the thickness of the substrate is too thin, the gas barrier properties against oxygen and water vapor may be reduced, and the strength of the flexible device substrate may be reduced. Moreover, when the thickness of a base material is too thick, flexibility will fall, it will become heavy, and cost will become high.

基材の表面粗さRaとしては、上記の平坦化層の表面粗さRaよりも大きいものであり、金属箔を用いた場合例えば50nm〜200nm程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、後述する平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。   The surface roughness Ra of the substrate is larger than the surface roughness Ra of the flattening layer, and is about 50 nm to 200 nm, for example, when a metal foil is used. In addition, about the measuring method of the said surface roughness, it is the same as that of the measuring method of the surface roughness of the smooth layer mentioned later.

基材として金属箔を用いる場合、これを構成する金属材料としては、箔になり得るものであり、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅、銅合金、リン青銅、ステンレス鋼(SUS)、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、チタン、鉄、鉄合金、亜鉛、モリブデン等が挙げられる。中でも、大型の素子に適用する場合、SUSが好ましい。SUSは耐酸化性に優れ、また耐熱性にも優れている上、銅などに比べ線熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れる。また、SUS304については特に入手しやすいという利点があり、SUS430については入手しやすく、線熱膨張係数がSUS304より小さいという利点もある。一方、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いてTFT基板を作製する場合、金属箔およびTFTの線熱膨張係数を考慮すると、線熱膨張係数の観点からは、SUS430よりさらに低線熱膨張係数のチタンやインバーが好ましい。ただし、線熱膨張係数のみでなく、耐酸化性、耐熱性、金属箔の展性および延性などに起因する箔の加工性や、コストも考慮に入れて選択するのが望ましい。   When a metal foil is used as the base material, the metal material constituting it is not particularly limited as long as it can be a foil and satisfies the above-mentioned characteristics. For example, aluminum, copper, copper Examples include alloys, phosphor bronze, stainless steel (SUS), gold, gold alloys, nickel, nickel alloys, silver, silver alloys, tin, tin alloys, titanium, iron, iron alloys, zinc, and molybdenum. Among these, SUS is preferable when applied to a large element. SUS is excellent in oxidation resistance and heat resistance, and has a smaller coefficient of linear thermal expansion than copper and has excellent dimensional stability. Further, SUS304 has an advantage that it is particularly easy to obtain, and SUS430 has an advantage that it is easy to obtain and the linear thermal expansion coefficient is smaller than SUS304. On the other hand, when a TFT substrate is produced using the flexible device substrate of the present invention, considering the linear thermal expansion coefficient of the metal foil and TFT, from the viewpoint of the linear thermal expansion coefficient, the linear thermal expansion coefficient is lower than that of SUS430. Titanium and invar are preferred. However, it is desirable to select not only the linear thermal expansion coefficient but also considering the workability of the foil and the cost due to the oxidation resistance, heat resistance, malleability and ductility of the metal foil.

金属箔は、圧延箔であってもよく電解箔であってもよく、金属材料の種類に応じて適宜選択される。通常、金属箔は圧延により作製される。   The metal foil may be a rolled foil or an electrolytic foil, and is appropriately selected according to the type of metal material. Usually, the metal foil is produced by rolling.

基材として樹脂フィルムを用いる場合、ポリイミド樹脂、ポリエチレンナフタレート含有樹脂、ポリエチレンテレフタレート含有樹脂、エポキシ含有樹脂等が挙げられる。平坦化層の原料として後述するポリイミド含有樹脂を用いることができる。   When using a resin film as a base material, a polyimide resin, a polyethylene naphthalate containing resin, a polyethylene terephthalate containing resin, an epoxy containing resin, etc. are mentioned. The polyimide-containing resin described later can be used as a raw material for the planarizing layer.

基材として樹脂フィルムを用いる場合の表面粗さRaとしては、上記の平坦化層の表面粗さRaよりも大きいものであり、例えば5nm〜100nm程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、後述する平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。   When the resin film is used as the substrate, the surface roughness Ra is larger than the surface roughness Ra of the planarizing layer, and is, for example, about 5 nm to 100 nm. In addition, about the measuring method of the said surface roughness, it is the same as that of the measuring method of the surface roughness of the smooth layer mentioned later.

基材上にポリイミドを含む平坦化層を形成した後に、基材をパターニングすることにより、基材が部分的に形成されたフレキシブルデバイス用基板とすることもできる。すなわち、基材は、平坦化層に対して全面に形成されていてもよく、平坦化層に対して部分的に形成されていてもよい。さらに言い換えると、基材は、フレキシブルデバイス用基板の全面に形成されていてもよく、フレキシブルデバイス用基板に部分的に形成されていてもよい。基材がフレキシブルデバイス用基板の全面に形成されている場合には、酸素や水蒸気に対するガスバリア性を付与することができ、また放熱性を高めることができる。一方、基材が部分的に形成されている場合には、不必要な基材部分を除去することにより、軽量化を図ることができる。   After forming the planarization layer containing a polyimide on a base material, it can also be set as the board | substrate for flexible devices in which the base material was partially formed by patterning a base material. That is, the base material may be formed on the entire surface of the planarizing layer, or may be partially formed on the planarizing layer. Furthermore, in other words, the base material may be formed on the entire surface of the flexible device substrate, or may be partially formed on the flexible device substrate. When the base material is formed on the entire surface of the flexible device substrate, gas barrier properties against oxygen and water vapor can be imparted, and heat dissipation can be enhanced. On the other hand, when the substrate is partially formed, weight reduction can be achieved by removing unnecessary substrate portions.

基材のパターニング方法としては、フォトリソグラフィー法、レーザー等で直接加工する方法を用いることができる。フォトリソグラフィー法としては、例えば、基材および平坦化層の積層体の状態で、基材上にドライフィルムレジストをラミネートし、ドライフィルムレジストをパターニングし、そのパターンに沿って基材をエッチングした後、ドライフィルムレジストを除去する方法が挙げられる。   As a substrate patterning method, a photolithography method, a method of directly processing with a laser or the like can be used. As a photolithographic method, for example, after laminating a dry film resist on a base material in the state of a laminate of a base material and a planarizing layer, patterning the dry film resist, and etching the base material along the pattern And a method of removing the dry film resist.

基材として金属基材を用いる場合、当該金属基材は、薬液処理を施されたものであってもよい。   When a metal substrate is used as the substrate, the metal substrate may be subjected to chemical treatment.

当該実施形態において、金属基材の薬液処理の方法としては、金属基材に対するポリイミド樹脂組成物の濡れ性を良くすることができる方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば、アルカリ洗浄、電界脱脂、酸洗等が挙げられる。   In the embodiment, the method for the chemical treatment of the metal substrate is not particularly limited as long as the wettability of the polyimide resin composition with respect to the metal substrate can be improved. , Electric field degreasing, pickling and the like.

アルカリ洗浄とは、アルカリ性の薬液に漬ける、ペースト状のアルカリ洗浄剤を塗る等により、金属基材表面を溶出させて洗う方法である。光沢は出ないが、安価で大型の製品に対応できる。光沢のある部分もつや消し状態になってしまうので、溶接焼けによる黒ずみを取るためなど、外観を問題にしないものであれば、アルカリ洗浄を適用することができる。   Alkaline cleaning is a method in which the surface of a metal substrate is eluted and washed, for example, by dipping in an alkaline chemical solution or by applying a paste-like alkaline cleaning agent. Gloss does not come out, but can be used for cheap and large products. Since the glossy portion will become frosted, alkali cleaning can be applied if the appearance is not a problem, such as to remove darkening due to welding burn.

電解脱脂は、薬液の中で電気を通す(電解)ことによって、金属基材表面の凸部(ミクロンレベル)を溶出させることで、平滑で光沢のある表面にする方法である。金属基材表面に付いている汚れや不純物を取り除き、皮膜を強化するので、耐食性を向上させることもできる。これは、金属基材表面の鉄が電解で先に溶け出すため、相対的に鉄以外の金属成分(例えばクロム)が濃くなり、不動態皮膜が強固になるためであると考えられる。   Electrolytic degreasing is a method of making a smooth and glossy surface by eluting convex portions (micron level) on the surface of a metal substrate by conducting electricity (electrolysis) in a chemical solution. Since the dirt and impurities attached to the surface of the metal substrate are removed and the film is strengthened, the corrosion resistance can be improved. This is presumably because iron on the surface of the metal base material is first dissolved by electrolysis, so that metal components (for example, chromium) other than iron are relatively thick and the passive film becomes strong.

酸洗は、強酸性の薬液に漬ける、ペースト状の酸洗剤を塗る等により、金属基材表面を溶出させて洗う方法である。光沢は出ないが、安価で大型の製品に対応できる。光沢のある部分もつや消し状態になってしまうので、溶接焼けによる黒ずみを取るためなど、外観を問題にしないものであれば、酸洗を適用することができる。   Pickling is a method in which the surface of a metal substrate is eluted and washed by soaking it in a strongly acidic chemical solution or by applying a paste-like acid detergent. Gloss does not come out, but can be used for cheap and large products. Pickling can be applied if the appearance is not a problem, for example, to remove darkening due to welding burns, because the glossy part will be frosted.

本発明の当該実施形態においては、金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角が低下するように、薬液処理を施すことが好ましい。具体的には、金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角が30°以下となるように、薬液処理を施すことが好ましい。薬液処理後の金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角は30°以下であることが好ましく、より好ましくは20°以下、さらに好ましくは10°以下である。   In the said embodiment of this invention, it is preferable to perform a chemical | medical solution process so that the contact angle with respect to the solvent contained in the polyimide resin composition of the metal base material surface may fall. Specifically, it is preferable to perform a chemical treatment so that the contact angle with respect to the solvent contained in the polyimide resin composition on the surface of the metal substrate is 30 ° or less. The contact angle with respect to the solvent contained in the polyimide resin composition on the surface of the metal substrate after the chemical treatment is preferably 30 ° or less, more preferably 20 ° or less, and further preferably 10 ° or less.

また、上記薬液処理後の金属基材表面において、X線光電子分光分析(XPS)により検出された全元素に対する炭素(C)の元素量の比が0.25以下であることが好ましく、0.20以下であることがさらに好ましい。   The ratio of the amount of carbon (C) to the total amount of elements detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the surface of the metal substrate after the chemical treatment is preferably 0.25 or less. More preferably, it is 20 or less.

2.平坦化層
本発明における平坦化層は、基材上に形成され、ポリイミドを含むものであり、基材表面の凹凸を平坦化するために設けられる層である。
2. Planarization layer The planarization layer in this invention is formed on a base material, contains a polyimide, and is a layer provided in order to planarize the unevenness | corrugation of a base material surface.

本発明は、該平坦化層表面の測定領域10μm角での表面粗さRaが5nm以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域1μm角での表面粗さRaも5nm以下であることを特徴とする。   In the present invention, the surface roughness Ra in the measurement area of 10 μm square on the planarization layer surface is 5 nm or less, and the surface roughness Ra in the measurement area of 1 μm square on the planarization layer surface is also 5 nm or less. Features.

なお、上記表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)もしくは走査型白色干渉計を用いて測定した値である。例えば、AFMを用いて測定する場合は、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて、タッピングモードで、カンチレバー:MPP11100、走査範囲:1μm×1μm、10μm×10μm、100μm×100μm、走査速度:0.5Hzにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりRaを求めることができる。
また、測定エリアが100μm×100μmの場合は、走査型白色干渉計を用いて測定することができる。この場合は、New View 5000(Zygo社製)を用いて、対物レンズ:100倍、ズームレンズ:1倍、Scan Length:15μmにて、100μm×100μmの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりRaを求めることができる。
The surface roughness Ra is a value measured using an atomic force microscope (AFM) or a scanning white interferometer. For example, when measuring using AFM, using Nanoscope V multimode (Veeco), in tapping mode, cantilever: MPP11100, scanning range: 1 μm × 1 μm, 10 μm × 10 μm, 100 μm × 100 μm, scanning speed: 0 Ra can be obtained by imaging the surface shape at .5 Hz and calculating the average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the obtained image.
When the measurement area is 100 μm × 100 μm, the measurement can be performed using a scanning white interferometer. In this case, using a New View 5000 (manufactured by Zygo), a surface shape in the range of 100 μm × 100 μm was obtained with an objective lens: 100 ×, a zoom lens: 1 ×, and a Scan Length: 15 μm. Ra can be obtained by calculating the average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the image.

得られるフレキシブルデバイスの歩留まりの観点から、本発明において、平坦化層表面の測定領域10μm角での表面粗さRaは、5nm以下、好ましくは2nm以下、より好ましくは1nm以下である。また、本発明において、かつ該平坦化層表面の測定領域1μm角での表面粗さRaは、5nm以下、好ましくは2nm以下、より好ましくは1nm以下である。また、平坦化層表面の測定領域100μm角での表面粗さRaは、測定領域10μm角及び1μm角での表面粗さRaが上記範囲となる限りにおいて特に限定されないが、好ましくは、30nm以下、より好ましくは20nm以下である。   From the viewpoint of the yield of the obtained flexible device, in the present invention, the surface roughness Ra in the measurement region of 10 μm square on the planarized layer surface is 5 nm or less, preferably 2 nm or less, more preferably 1 nm or less. In the present invention, the surface roughness Ra in the measurement area of 1 μm square on the surface of the planarizing layer is 5 nm or less, preferably 2 nm or less, more preferably 1 nm or less. Further, the surface roughness Ra in the measurement region of 100 μm square on the planarization layer surface is not particularly limited as long as the surface roughness Ra in the measurement region of 10 μm square and 1 μm square is within the above range, but preferably 30 nm or less, More preferably, it is 20 nm or less.

本平坦化層の厚みは、0.2μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがさらに好ましい。膜厚が薄すぎると、塗布により形成した際に、基材表面の凹凸を平坦化することが困難であるからである。   The thickness of the planarization layer is preferably 0.2 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more. This is because if the film thickness is too thin, it is difficult to flatten the irregularities on the surface of the substrate when formed by coating.

金属箔上に形成する場合は、平坦化層は、絶縁性を有する必要があるため、平坦化層の膜厚は、1μm以上であることが好ましい。樹脂フィルムなどのあらかじめ絶縁性を有する基材を用いる際には、この限りではない。   In the case of forming on a metal foil, the planarization layer needs to have insulating properties, and thus the thickness of the planarization layer is preferably 1 μm or more. This is not the case when a substrate having an insulating property such as a resin film is used in advance.

本発明において、前記平坦化層の膜厚は、1000μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましく、100μm以下がさらに好ましく、50μm以下であることがより好ましい。また、平坦化層の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、製膜時の乾燥が困難になったり、材料使用量が増えるためにコストが高くなったりするからである。   In the present invention, the thickness of the planarizing layer is preferably 1000 μm or less, more preferably 200 μm or less, further preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. Also, if the thickness of the flattening layer is too thick, flexibility will be reduced, it will become heavy, drying during film formation will be difficult, and the amount of materials used will increase and the cost will increase. is there.

さらには、基材として金属箔を用い、本発明のフレキシブルデバイス用基板に放熱機能を付与する場合には、平坦化層の厚みが厚いとポリイミドは金属よりも熱伝導率が低いために熱伝導性が低下するため、50μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがさらに好ましい。   Furthermore, when a metal foil is used as a base material and a heat dissipation function is imparted to the flexible device substrate of the present invention, if the flattening layer is thick, polyimide has a lower thermal conductivity than metal, so that heat conduction. Therefore, the thickness is preferably 50 μm or less, and more preferably 20 μm or less.

平坦化層はポリイミドを含むものであり、好ましくはポリイミドを主成分とする。一般にポリイミドは吸水性を有する。TFTや有機EL表示装置などに用いられる半導体材料には水分に弱いものが多いことから、素子内部の水分を低減し、湿気存在下において高い信頼性を実現するために、平坦化層は吸水性が比較的小さいことが好ましい。吸水性の指標の一つとして、吸湿膨張係数がある。したがって、平坦化層の吸湿膨張係数は小さければ小さいほど好ましく、具体的には0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/%RH〜12ppm/%RHの範囲内、さらに好ましくは0ppm/%RH〜10ppm/%RHの範囲内である。吸湿膨張係数が小さいほど、吸水性が小さくなる。例えば本発明のフレキシブルデバイス用基板を有機EL表示装置に用いる場合、有機EL表示装置は水分に弱いことから、素子内部の水分を低減するために、吸湿膨張係数は比較的小さいことが好ましい。また、平坦化層の吸湿膨張係数が上記範囲であれば、平坦化層の吸水性を十分小さくすることができ、フレキシブルデバイス用基板の保管が容易であり、フレキシブルデバイス用基板を用いて例えばTFT基板や有機EL表示装置を作製する場合にはその工程が簡便になる。さらに、吸湿膨張係数が小さいほど、寸法安定性が向上する。平坦化層の吸湿膨張係数が大きいと、吸湿膨張係数がほとんどゼロに近い基材との膨張率の差によって、湿度の上昇とともにフレキシブルデバイス用基板が反ったり、平坦化層および基材の密着性が低下したりする場合がある。したがって、製造過程においてウェットプロセスが行われる場合にも、吸湿膨張係数が小さいことが好ましい。   The planarization layer contains polyimide, and preferably contains polyimide as a main component. In general, polyimide has water absorption. Since many semiconductor materials used in TFTs and organic EL display devices are sensitive to moisture, the planarization layer has a water-absorbing property in order to reduce moisture inside the device and achieve high reliability in the presence of moisture. Is preferably relatively small. One index of water absorption is the hygroscopic expansion coefficient. Therefore, the smaller the hygroscopic expansion coefficient of the planarizing layer, the better. Specifically, it is preferably within the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH, more preferably 0 ppm /% RH to 12 ppm /% RH. More preferably, it is in the range of 0 ppm /% RH to 10 ppm /% RH. The smaller the hygroscopic expansion coefficient, the smaller the water absorption. For example, when the substrate for a flexible device of the present invention is used for an organic EL display device, the organic EL display device is weak against moisture. Therefore, in order to reduce moisture inside the element, it is preferable that the hygroscopic expansion coefficient is relatively small. Further, if the hygroscopic expansion coefficient of the planarizing layer is in the above range, the water absorption of the planarizing layer can be sufficiently reduced, and the flexible device substrate can be easily stored. When a substrate or an organic EL display device is manufactured, the process becomes simple. Furthermore, the smaller the hygroscopic expansion coefficient, the better the dimensional stability. If the hygroscopic expansion coefficient of the flattening layer is large, the substrate for flexible devices warps as the humidity increases due to the difference in expansion coefficient from the base material where the hygroscopic expansion coefficient is almost zero. May decrease. Therefore, it is preferable that the hygroscopic expansion coefficient is small even when a wet process is performed in the manufacturing process.

なお、吸湿膨張係数は、次のように測定する。まず、平坦化層のみのフィルムを作製する。平坦化層フィルムの作成方法は、耐熱フィルム(ユーピレックス S 50S(宇部興産(株)製))やガラス基板上に平坦化層フィルムを作製した後、平坦化層フィルムを剥離する方法や基材上に平坦化層フィルムを作製した後、基材をエッチングで除去し平坦化層フィルムを得る方法などがある。次いで、得られた平坦化層フィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする。吸湿膨張係数は、湿度可変機械的分析装置(Thermo Plus TMA8310(リガク社製))によって測定する。例えば、温度を25℃で一定とし、まず、湿度を15%RHの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね30分〜2時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を20%RHとし、さらにサンプルが安定になるまで30分〜2時間その状態を保持する。その後、湿度を50%RHに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と20%RHで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化(この場合50−20の30)で割り、その値をサンプル長で割った値を吸湿膨張係数(C.H.E.)とする。測定の際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重は1g/25000μm2とする。 The hygroscopic expansion coefficient is measured as follows. First, a film having only a planarizing layer is produced. The method of creating the flattening layer film is a method for producing a flattening layer film on a heat-resistant film (Upilex S 50S (manufactured by Ube Industries)) or a glass substrate, and then peeling the flattening layer film or on the substrate. There is a method in which after the flattening layer film is prepared, the substrate is removed by etching to obtain the flattening layer film. Next, the obtained flattened layer film is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample. The hygroscopic expansion coefficient is measured by a humidity variable mechanical analyzer (Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)). For example, the temperature is kept constant at 25 ° C., the humidity is first set to a stable state in an environment of 15% RH, the state is maintained for about 30 minutes to 2 hours, and the humidity of the measurement site is set to 20%. RH and hold for 30 minutes to 2 hours until the sample is stable. Thereafter, the humidity is changed to 50% RH, and the difference between the sample length when the humidity becomes stable and the sample length when the humidity becomes stable at 20% RH is expressed as a change in humidity (in this case, 50-20). 30) and the value divided by the sample length is the hygroscopic expansion coefficient (CHE). At the time of measurement, the tensile weight is set to 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample becomes the same.

また、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、基材の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下であることが好ましく、より好ましくは10ppm/℃以下、さらに好ましくは5ppm/℃以下である。平坦化層と基材との線熱膨張係数が近いほど、フレキシブルデバイス用基板の反りが抑制されるとともに、フレキシブルデバイス用基板の熱環境が変化した際に、平坦化層と基材との界面の応力が小さくなり密着性が向上する。また、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、取り扱い上、0℃〜100℃の範囲の温度環境下では反らないことが好ましいのであるが、平坦化層の線熱膨張係数が大きいために平坦化層および基材の線熱膨張係数が大きく異なると、フレキシブルデバイス用基板が熱環境の変化により反ってしまう。   In addition, the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is preferably 15 ppm / ° C. or less, more preferably 10 ppm / ° C. or less, more preferably from the viewpoint of dimensional stability. Is 5 ppm / ° C. or less. The closer the linear thermal expansion coefficient between the flattening layer and the base material, the more the warp of the flexible device substrate is suppressed, and the interface between the flattening layer and the base material when the thermal environment of the flexible device substrate changes. This reduces stress and improves adhesion. In addition, it is preferable that the flexible device substrate of the present invention does not warp in the temperature environment in the range of 0 ° C. to 100 ° C. for handling, but the flattening layer is flattened because the linear thermal expansion coefficient is large. When the linear thermal expansion coefficients of the layer and the substrate are greatly different, the flexible device substrate is warped due to a change in the thermal environment.

なお、フレキシブルデバイス用基板に反りが発生していないとは、フレキシブルデバイス用基板を幅10mm、長さ50mmの短冊状に切り出し、得られたサンプルの一方の短辺を水平で平滑な台上に固定した際に、サンプルのもう一方の短辺の台表面からの浮上距離が1.0mm以下であることをいう。   Note that the flexible device substrate is not warped means that the flexible device substrate is cut into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 50 mm, and one short side of the obtained sample is placed on a horizontal and smooth table. When fixed, it means that the flying distance from the surface of the other short side of the sample is 1.0 mm or less.

具体的に、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、0ppm/℃〜30ppm/℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内、さらに好ましくは0ppm/℃〜18ppm/℃の範囲内、特に好ましくは0ppm/℃〜12ppm/℃の範囲内、最も好ましくは0ppm/℃〜7ppm/℃の範囲内である。   Specifically, the linear thermal expansion coefficient of the planarization layer is preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 30 ppm / ° C., more preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 25 ppm / ° C. from the viewpoint of dimensional stability. More preferably, it is in the range of 0 ppm / ° C. to 18 ppm / ° C., particularly preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C., and most preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 7 ppm / ° C.

なお、線熱膨張係数は、次のように測定する。まず、平坦化層のみのフィルムを作製する。平坦化層フィルムの作成方法は、上述したとおりである。次いで、得られた平坦化層を幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする。線熱膨張係数は、熱機械分析装置(例えばThermo Plus TMA8310(リガク社製))によって測定する。測定条件は、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とし、100℃〜200℃の範囲内の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数(C.T.E.)とする。 The linear thermal expansion coefficient is measured as follows. First, a film having only a planarizing layer is produced. The method for producing the planarizing layer film is as described above. Next, the obtained flattened layer is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample. The linear thermal expansion coefficient is measured by a thermomechanical analyzer (for example, Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)). The measurement conditions were a heating rate of 10 ° C./min, a tensile load of 1 g / 25,000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample was the same, and an average linear thermal expansion within the range of 100 ° C. to 200 ° C. The coefficient is the linear thermal expansion coefficient (CTE).

平坦化層は絶縁性を備えるものである。具体的に、平坦化層の体積抵抗は、1.0×109Ω・m以上であることが好ましく、1.0×1010Ω・m以上であることがより好ましく、1.0×1011Ω・m以上であることがさらに好ましい。 The planarizing layer has an insulating property. Specifically, the volume resistance of the planarization layer is preferably 1.0 × 10 9 Ω · m or more, more preferably 1.0 × 10 10 Ω · m or more, and 1.0 × 10 9. More preferably, it is 11 Ω · m or more.

なお、体積抵抗は、JIS K6911、JIS C2318、ASTM D257 などの規格に準拠する手法で測定することが可能である。   The volume resistance can be measured by a method based on standards such as JIS K6911, JIS C2318, and ASTM D257.

平坦化層を構成するポリイミドとしては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリイミドの構造を適宜選択することで、吸湿膨張係数や線熱膨張係数を制御することが可能である。   The polyimide constituting the planarizing layer is not particularly limited as long as it satisfies the above characteristics. For example, it is possible to control the hygroscopic expansion coefficient and the linear thermal expansion coefficient by appropriately selecting the structure of polyimide.

ポリイミドとしては、平坦化層の線熱膨張係数や吸湿膨張係数を本発明のフレキシブルデバイス用基板に好適なものとする観点から、芳香族骨格を含むポリイミドであることが好ましい。ポリイミドの中でも芳香族骨格を含有するポリイミドは、その剛直で平面性の高い骨格に由来して、耐熱性や薄膜での絶縁性に優れ、線熱膨張係数も低いことから、本発明のフレキシブルデバイス用基板の平坦化層に好ましく用いられる。   From the viewpoint of making the linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient of the planarization layer suitable for the substrate for flexible devices of the present invention, the polyimide is preferably a polyimide containing an aromatic skeleton. Among polyimides, the polyimide containing an aromatic skeleton is derived from the rigid and highly planar skeleton, and is excellent in heat resistance, insulation in a thin film, and has a low coefficient of linear thermal expansion. It is preferably used for the planarization layer of the substrate for use.

ポリイミドは、低吸湿膨張、低線熱膨張であることが求められるため、下記式(I)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。このようなポリイミドは、その剛直な骨格に由来する高い耐熱性や絶縁性を示すとともに、金属等の基材と同等の線熱膨張を示す。さらには、吸湿膨張係数も小さくすることが可能である。   Since polyimide is required to have low hygroscopic expansion and low linear thermal expansion, it preferably has a repeating unit represented by the following formula (I). Such a polyimide exhibits high heat resistance and insulation properties derived from its rigid skeleton, and exhibits linear thermal expansion equivalent to that of a substrate such as a metal. Furthermore, the hygroscopic expansion coefficient can be reduced.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(式(I)中、R1は4価の有機基、R2は2価の有機基であり、繰り返されるR1同士およびR2同士はそれぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。nは1以上の自然数である。)
式(I)において、一般に、Rはテトラカルボン酸二無水物由来の構造であり、Rはジアミン由来の構造である。
(In formula (I), R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is a divalent organic group, and R 1 and R 2 that are repeated may be the same or different. n is a natural number of 1 or more.)
In the formula (I), generally, R 1 is a structure derived from tetracarboxylic dianhydride, and R 2 is a structure derived from diamine.

ポリイミドに適用可能なテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族テトラカルボン酸二無水物;ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、1,4−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’−ビス〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’−ビス〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、ピリジンテトラカルボン酸二無水物、スルホニルジフタル酸無水物、m−ターフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、p−ターフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス−(トリフルオロメチル)キサンテンテトラカルボン酸二無水物、9−フェニル−9−(トリフルオロメチル)キサンテンテトラカルボン酸二無水物、12,14−ジフェニル−12,14−ビス(トリフルオロメチル)−12H,14H−5,7−ジオキサペンタセン−2,3,9,10−テトラカルボン酸二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、1,4−ビス(トリフルオロメチル)−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、1−(トリフルオロメチル)−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。   Examples of tetracarboxylic dianhydrides applicable to polyimide include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, methylcyclobutane tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane Aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as pentanetetracarboxylic dianhydride; pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3 3′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,3 ′, 3,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3', 3,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 , 6,6'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride , Bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride Bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1, 1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, , 3-bis [( , 4-Dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2- Dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, bis {4- [4- (1, 2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, 4,4′-bis [4- (1, 2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, 4,4′-bis [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) ) Phenoxy] phenyl} ke Ton dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone Anhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride Bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1 , 1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3 3,3-hexafluoropropane 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (2,3- or 3,4-dicarboxyl Phenyl) propane dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic Acid dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic acid Dianhydride, pyridinetetracarboxylic dianhydride, sulfonyldiphthalic anhydride, m-terphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, p-terphenyl-3,3' , 4,4'-Tetracarboxylic Dianhydride, 9,9-bis- (trifluoromethyl) xanthenetetracarboxylic dianhydride, 9-phenyl-9- (trifluoromethyl) xanthenetetracarboxylic dianhydride, 12,14-diphenyl-12, 14-bis (trifluoromethyl) -12H, 14H-5,7-dioxapentacene-2,3,9,10-tetracarboxylic dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluoro) Phenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride, 1,4-bis (trifluoromethyl) -2,3,5,6-benzenetetracarboxylic dianhydride, 1- (trifluoromethyl) -2,3,5, 6-benzenetetracarboxylic dianhydride, p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride Which aromatic tetracarboxylic dianhydride, and the like.

これらは単独あるいは2種以上混合して用いられる。   These may be used alone or in combination of two or more.

ポリイミドの耐熱性、線熱膨張係数などの観点から好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物である。特に好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物が挙げられる。   The tetracarboxylic dianhydride preferably used from the viewpoint of the heat resistance of polyimide, the coefficient of linear thermal expansion, etc. is an aromatic tetracarboxylic dianhydride. Particularly preferably used tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4. , 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2, 2 ′, 6,6′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1, Examples include 1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride and bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride.

中でも、吸湿膨張係数を低減させる観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物が特に好ましい。   Among these, from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3 2,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride are particularly preferred.

併用するテトラカルボン酸二無水物としてフッ素が導入されたテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの吸湿膨張係数が低下する。しかしながら、フッ素を含んだ骨格を有するポリイミド前駆体は、塩基性水溶液に溶解しにくく、アルコール等の有機溶媒と塩基性水溶液との混合溶液によって現像を行う必要がある。   When tetracarboxylic dianhydride into which fluorine is introduced is used as the tetracarboxylic dianhydride to be used in combination, the hygroscopic expansion coefficient of polyimide is lowered. However, a polyimide precursor having a skeleton containing fluorine is difficult to dissolve in a basic aqueous solution and needs to be developed with a mixed solution of an organic solvent such as alcohol and a basic aqueous solution.

また、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直なテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの線熱膨張係数が小さくなるので好ましい。中でも、線熱膨張係数と吸湿膨張係数とのバランスの観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。   In addition, pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride When rigid tetracarboxylic dianhydrides such as 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride are used, This is preferable because the linear thermal expansion coefficient is small. Among these, from the viewpoint of the balance between the linear thermal expansion coefficient and the hygroscopic expansion coefficient, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid The anhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride is particularly preferred.

テトラカルボン酸二無水物として脂環骨格を有する場合、ポリイミド前駆体の透明性が向上するため、高感度の感光性ポリイミド前駆体となる。一方で、ポリイミドの耐熱性や絶縁性が芳香族ポリイミドと比較して劣る傾向にある。   When it has an alicyclic skeleton as tetracarboxylic dianhydride, since the transparency of a polyimide precursor improves, it becomes a highly sensitive photosensitive polyimide precursor. On the other hand, the heat resistance and insulation of polyimide tend to be inferior compared to aromatic polyimide.

芳香族のテトラカルボン酸二無水物を用いた場合、耐熱性に優れ、低線熱膨張係数を示すポリイミドとなるというメリットがある。したがって、ポリイミドにおいて、上記式(I)中のRのうち33モル%以上が、下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 When an aromatic tetracarboxylic dianhydride is used, there is a merit that it becomes a polyimide having excellent heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, in polyimide, it is preferable that 33 mol% or more of R 1 in the above formula (I) has any structure represented by the following formula.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

ポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。   When polyimide contains any structure of the above formula, it is derived from these rigid skeletons and exhibits low linear thermal expansion and low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.

上記のような構造を有するポリイミドは、高耐熱性、低線熱膨張係数を示すポリイミドである。そのため、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(I)中のRのうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、少なくとも上記式(I)中のRのうち33%以上含有すればよい。中でも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(I)中のRのうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。 The polyimide having the structure as described above is a polyimide that exhibits high heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, the content of the structure represented by the above formula is preferably closer to 100 mol% of R 1 in the above formula (I), but at least 33% or more of R 1 in the above formula (I) is contained. do it. Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more of R 1 in the formula (I).

一方、ポリイミドに適用可能なジアミン成分も、1種類のジアミン単独で、または2種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は特に限定されるものではなく、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1−ジ(3−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ジ(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1−(3−アミノフェニル)−1−(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾニトリル、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ピリジン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ]ジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、6,6’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダン、6,6’−ビス(4−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダンのような芳香族アミン;1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、ビス(アミノメチル)エーテル、ビス(2−アミノエチル)エーテル、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ビス(2−アミノメトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(2−アミノエトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(3−アミノプロトキシ)エチル]エーテル、1,2−ビス(アミノメトキシ)エタン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス[2−(アミノメトキシ)エトキシ]エタン、1,2−ビス[2−(2−アミノエトキシ)エトキシ]エタン、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカンのような脂肪族アミン;1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,3−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロへキシル)メタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンのような脂環式ジアミンなどが挙げられる。グアナミン類としては、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンなどを挙げることができ、また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換したジアミンも使用することができる。   On the other hand, a diamine component applicable to polyimide can also be used alone or in combination of two or more diamines. The diamine component used is not particularly limited, and examples thereof include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4 ′. -Diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4, , 4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3, 4'-di Minodiphenylmethane, 2,2-di (3-aminophenyl) propane, 2,2-di (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2, 2-di (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-di (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,1-di (3-aminophenyl)- 1-phenylethane, 1,1-di (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1- (3-aminophenyl) -1- (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1,3-bis (3-Aminophenoxy) benze 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzoyl) ) Benzene, 1,3-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3- Amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1 , 4-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-) , Α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) Benzene, 2,6-bis (3-aminophenoxy) benzonitrile, 2,6-bis (3-aminophenoxy) pyridine, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis ( 4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [ -(4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 2,2-bis [4- (3- Aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3 3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis [4- ( 3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene , 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [ 4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 4,4′-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] diphenyl ether, 4,4′-bis [4- (4-amino-α) , Α-dimethylbenzyl) phenoxy] benzophenone, 4,4′-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) phenoxy] diphenylsulfone, 4,4′-bis [4- (4- Minophenoxy) phenoxy] diphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4,4′-dibiphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4-phenoxy Benzophenone, 3,3′-diamino-4-biphenoxybenzophenone, 6,6′-bis (3-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 6, Aromatic amines such as 6′-bis (4-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane; 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyl Disiloxane, 1,3-bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, α, ω-bis (3-aminopropyl) polydimethylsiloxane α, ω-bis (3-aminobutyl) polydimethylsiloxane, bis (aminomethyl) ether, bis (2-aminoethyl) ether, bis (3-aminopropyl) ether, bis (2-aminomethoxy) ethyl] ether , Bis [2- (2-aminoethoxy) ethyl] ether, bis [2- (3-aminoprotoxy) ethyl] ether, 1,2-bis (aminomethoxy) ethane, 1,2-bis (2-amino) Ethoxy) ethane, 1,2-bis [2- (aminomethoxy) ethoxy] ethane, 1,2-bis [2- (2-aminoethoxy) ethoxy] ethane, ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, diethylene glycol Bis (3-aminopropyl) ether, triethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, ethyl Diamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, Aliphatic amines such as 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane; 1,2-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1, 2-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,3-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,4-di (2-aminoethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2, 6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo 2.2.1] and alicyclic diamines such as heptane and the like. Examples of guanamines include acetoguanamine, benzoguanamine, and the like, and some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of the diamine are fluoro group, methyl group, methoxy group, trifluoromethyl group, or trifluoromethoxy group. Diamines substituted with substituents selected from the group can also be used.

さらに目的に応じ、架橋点となるエチニル基、ベンゾシクロブテン−4’−イル基、ビニル基、アリル基、シアノ基、イソシアネート基、及びイソプロペニル基のいずれか1種又は2種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てに置換基として導入しても使用することができる。   Furthermore, depending on the purpose, any one or two or more of the ethynyl group, benzocyclobuten-4′-yl group, vinyl group, allyl group, cyano group, isocyanate group, and isopropenyl group serving as a crosslinking point, Even if it introduce | transduces into some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of diamine as a substituent, it can be used.

ジアミンは、目的の物性によって選択することができ、p−フェニレンジアミンなどの剛直なジアミンを用いれば、ポリイミドは低膨張係数となる。剛直なジアミンとしては、同一の芳香環に2つアミノ基が結合しているジアミンとして、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、2、6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、1,4−ジアミノアントラセンなどが挙げられる。   The diamine can be selected depending on the desired physical properties. If a rigid diamine such as p-phenylenediamine is used, the polyimide has a low expansion coefficient. Rigid diamines include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2, 6 as diamines in which two amino groups are bonded to the same aromatic ring. -Diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 1,4-diaminoanthracene and the like can be mentioned.

さらに、2つ以上の芳香族環が単結合により結合し、2つ以上のアミノ基がそれぞれ別々の芳香族環上に直接または置換基の一部として結合しているジアミンが挙げられ、例えば、下記式(II)により表されるものがある。具体例としては、ベンジジン等が挙げられる。   In addition, diamines in which two or more aromatic rings are bonded by a single bond, and two or more amino groups are each bonded directly or as part of a substituent on a separate aromatic ring, for example, Some are represented by the following formula (II). Specific examples include benzidine and the like.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(式(II)中、aは0または1以上の自然数、アミノ基はベンゼン環同士の結合に対して、メタ位または、パラ位に結合する。)
さらに、上記式(II)において、他のベンゼン環との結合に関与せず、ベンゼン環上のアミノ基が置換していない位置に置換基を有するジアミンも用いることができる。これら置換基は、1価の有機基であるがそれらは互いに結合していてもよい。具体例としては、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。
(In Formula (II), a is a natural number of 0 or 1 or more, and the amino group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bond between the benzene rings.)
Further, in the above formula (II), a diamine having a substituent at a position where the amino group on the benzene ring is not substituted and which is not involved in the bond with another benzene ring can be used. These substituents are monovalent organic groups, but they may be bonded to each other. Specific examples include 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dichloro-4,4′-diamino. Biphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned.

また、芳香環の置換基としてフッ素を導入すると吸湿膨張係数を低減させることができる。しかしながら、フッ素を含むポリイミド前駆体、特にポリアミック酸は、塩基性水溶液に溶解しにくく、基材上に平坦化層を部分的に形成する場合には、平坦化層の加工の際に、アルコールなどの有機溶媒との混合溶液で現像する必要がある場合がある。   In addition, when fluorine is introduced as a substituent of the aromatic ring, the hygroscopic expansion coefficient can be reduced. However, polyimide precursors containing fluorine, particularly polyamic acid, are difficult to dissolve in a basic aqueous solution, and in the case of partially forming a planarizing layer on a substrate, alcohol or the like is used during the processing of the planarizing layer. It may be necessary to develop with a mixed solution of the organic solvent.

一方、ジアミンとして、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン骨格を有するジアミンを用いると、金属箔等の基材との密着性を改善したり、ポリイミドの弾性率が低下し、ガラス転移温度を低下させたりすることができる。   On the other hand, when a diamine having a siloxane skeleton such as 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane is used as the diamine, the adhesion with a base material such as a metal foil is improved, or the elastic modulus of polyimide. And the glass transition temperature can be lowered.

ここで、選択されるジアミンは耐熱性の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の60モル%、好ましくは40モル%を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いてもよい。   Here, the selected diamine is preferably an aromatic diamine from the viewpoint of heat resistance. However, depending on the desired physical properties, the diamine may be an aliphatic diamine or siloxane within a range not exceeding 60 mol%, preferably not exceeding 40 mol%. Non-aromatic diamines such as diamines may be used.

また、ポリイミドにおいては、上記式(I)中のRのうち33モル%以上が下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 Moreover, in polyimide, it is preferable that 33 mol% or more of R 2 in the formula (I) has any structure represented by the following formula.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(Rは2価の有機基、酸素原子、硫黄原子、またはスルホン基であり、RおよびRは1価の有機基、またはハロゲン原子である。)
ポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
(R 3 is a divalent organic group, an oxygen atom, a sulfur atom, or a sulfone group, and R 4 and R 5 are a monovalent organic group or a halogen atom.)
When polyimide contains any structure of the above formula, it is derived from these rigid skeletons and exhibits low linear thermal expansion and low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.

上記のような構造を有する場合、ポリイミドの耐熱性が向上し、線熱膨張係数が小さくなる。そのため、上記式で表される構造の含有量は上記式(I)中のRのうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、上記式(I)中のRのうち少なくとも33%以上含有すればよい。中でも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(I)中のRのうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。 When it has the above structure, the heat resistance of a polyimide improves and a linear thermal expansion coefficient becomes small. Therefore, the content of the structure represented by the above formula is preferably closer to 100 mol% of R 2 in the above formula (I), but at least 33% or more of R 2 in the above formula (I). It may be contained. Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more of R 2 in the formula (I).

一般に金属箔等の基材の線熱膨張係数、すなわち金属の線熱膨張係数はある程度定まっているため、使用する基材の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。   Generally, the linear thermal expansion coefficient of a base material such as a metal foil, that is, the linear thermal expansion coefficient of a metal is determined to some extent, so the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the base material used. The polyimide structure is preferably selected as appropriate.

また、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いてTFT基板を作製する場合には、TFTの線熱膨張係数に応じて基材の線熱膨張係数を決定し、その基材の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。   In addition, when producing a TFT substrate using the flexible device substrate of the present invention, the linear thermal expansion coefficient of the base material is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the TFT, and the linear thermal expansion coefficient of the base material is determined. Accordingly, it is preferable to determine the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer and appropriately select the polyimide structure.

さらに、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機EL表示装置や電子ペーパーを作製する場合には、有機EL表示装置や電子ペーパーの線熱膨張係数に応じて基材の線熱膨張係数を決定し、その基材の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。   Furthermore, when producing an organic EL display device or electronic paper using the flexible device substrate of the present invention, the linear thermal expansion coefficient of the substrate is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the organic EL display device or electronic paper. And it is preferable to determine the linear thermal expansion coefficient of the planarization layer according to the linear thermal expansion coefficient of the base material, and to select the polyimide structure as appropriate.

本発明においては、平坦化層が上述の式(I)で表される繰り返し単位を有するポリイミドを含有していればよく、必要に応じて適宜、このポリイミドと他のポリイミドとを積層したり組み合わせたりして、平坦化層として用いてもよい。   In the present invention, the planarization layer only needs to contain a polyimide having a repeating unit represented by the above formula (I), and this polyimide and another polyimide are laminated or combined as necessary. Alternatively, it may be used as a planarizing layer.

また、上記式(I)で表される繰り返し単位を有するポリイミドは、感光性ポリイミドまたは感光性ポリイミド前駆体を用いて得られるものであってもよい。感光性ポリイミドは、公知の手法を用いて得ることができる。例えば、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合やイオン結合でエチレン性二重結合を導入し、得られるポリイミド前駆体に光ラジカル開始剤を混合し、溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とすることができる。また例えば、ポリアミック酸やその部分エステル化物にナフトキノンジアジド化合物を添加し、アルカリ現像ポジ型感光性ポリイミド前駆体とする、あるいは、ポリアミック酸にニフェジピン系化合物を添加しアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とするなど、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加し、アルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とすることができる。   Moreover, the polyimide which has a repeating unit represented by the said Formula (I) may be obtained using a photosensitive polyimide or a photosensitive polyimide precursor. The photosensitive polyimide can be obtained using a known method. For example, an ethylenic double bond may be introduced into the carboxyl group of polyamic acid by an ester bond or an ionic bond, and a photoradical initiator may be mixed into the resulting polyimide precursor to form a solvent-developed negative photosensitive polyimide precursor. it can. In addition, for example, a naphthoquinone diazide compound is added to polyamic acid or a partially esterified product thereof to obtain an alkali developing positive photosensitive polyimide precursor, or an nifedipine compound is added to polyamic acid to form an alkali developing negative photosensitive polyimide precursor. For example, a photobase generator can be added to the polyamic acid to obtain an alkali development negative photosensitive polyimide precursor.

これらの感光性ポリイミド前駆体には、ポリイミド成分の重量に対して15%〜35%の感光性付与成分が添加されている。そのため、パターン形成後に300℃〜400℃で加熱したとしても、感光性付与成分由来の残渣がポリイミド中に残存する。これらの残存物が線熱膨張係数や吸湿膨張係数を大きくする原因となることから、感光性ポリイミド前駆体を用いると、非感光性のポリイミド前駆体を用いた場合に比べて、素子の信頼性が低下する傾向にある。しかしながら、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加した感光性ポリイミド前駆体は、添加剤である光塩基発生剤の添加量を15%以下にしてもパターン形成可能であることから、ポリイミドとした後も添加剤由来の分解残渣が少なく、線熱膨張係数や吸湿膨張係数などの特性の劣化が少なく、さらにアウトガスも少ないため、本発明に適用可能な感光性ポリイミド前駆体としては最も好ましい。   In these photosensitive polyimide precursors, 15% to 35% of a photosensitizing component is added to the weight of the polyimide component. Therefore, even if it heats at 300 to 400 degreeC after pattern formation, the residue derived from a photosensitivity provision component remains in a polyimide. Because these residual materials cause the linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient to increase, the reliability of the device is greater when using a photosensitive polyimide precursor than when using a non-photosensitive polyimide precursor. Tend to decrease. However, a photosensitive polyimide precursor obtained by adding a photobase generator to polyamic acid can form a pattern even if the amount of photobase generator added as an additive is 15% or less. Since there are few decomposition | disassembly residues derived from an additive, there is little deterioration of characteristics, such as a linear thermal expansion coefficient and a hygroscopic expansion coefficient, and also there is little outgas, it is the most preferable as a photosensitive polyimide precursor applicable to this invention.

ポリイミドに用いられるポリイミド前駆体は、塩基性水溶液によって現像可能であることが、基材上に平坦化層を部分的に形成する際に、作業環境の安全性確保およびプロセスコストの低減の観点から好ましい。塩基性水溶液は、安価に入手でき、廃液処理費用や作業安全性確保のための設備費用が安価であるため、より低コストでの生産が可能となる。   The polyimide precursor used for polyimide can be developed with a basic aqueous solution. From the viewpoint of ensuring the safety of the working environment and reducing process costs when partially forming the planarization layer on the substrate. preferable. Since the basic aqueous solution can be obtained at a low cost and the waste liquid treatment cost and the facility cost for ensuring work safety are low, production at a lower cost is possible.

平坦化層はポリイミドを含むものであればよいが、中でもポリイミドを主成分とすることが好ましい。ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁性、耐熱性に優れた平坦化層とすることが可能となる。また、ポリイミドを主成分とすることにより、平坦化層の薄膜化が可能となり平坦化層の熱伝導性が向上し、熱伝導性に優れたフレキシブルデバイス用基板とすることができる。   Although the planarization layer should just contain a polyimide, it is preferable to have a polyimide as a main component especially. By using polyimide as a main component, it is possible to obtain a planarization layer having excellent insulation and heat resistance. Further, by using polyimide as a main component, the planarization layer can be thinned, the thermal conductivity of the planarization layer is improved, and a flexible device substrate having excellent thermal conductivity can be obtained.

なお、平坦化層がポリイミドを主成分とするとは、上述の特性を満たす程度に、平坦化層がポリイミドを含有することをいう。具体的には、平坦化層中のポリイミドの含有量が75質量%以上の場合をいい、好ましくは90質量%以上であり、特に平坦化層がポリイミドのみからなることが好ましい。平坦化層中のポリイミドの含有量が上記範囲であれば、本発明の目的を達成するのに十分な特性を示すことが可能であり、ポリイミドの含有量が多いほど、ポリイミド本来の耐熱性や絶縁性などの特性が良好となる。   Note that that the planarizing layer contains polyimide as a main component means that the planarizing layer contains polyimide to the extent that the above-described characteristics are satisfied. Specifically, the content of the polyimide in the planarization layer is 75% by mass or more, preferably 90% by mass or more, and it is particularly preferable that the planarization layer is made of only polyimide. If the content of the polyimide in the planarizing layer is in the above range, it is possible to exhibit characteristics sufficient to achieve the object of the present invention. Properties such as insulation are improved.

ここで、ポリイミドの数平均分子量は、2,000〜1,000,000であることが好ましい。分子量を2,000未満とすると、粘度は低下するがが、膜物性も低下してしまう。また、溶媒の量を増やして固形分量を下げると、粘度が低下するが、膜厚が薄くなってしまう。従って、上記数平均分子量が好ましい。数平均分子量は、核磁気共鳴スペクトルを用いて、高分子鎖の末端部と主鎖部の比率を定量することにより算出することができる。   Here, the number average molecular weight of the polyimide is preferably 2,000 to 1,000,000. When the molecular weight is less than 2,000, the viscosity is lowered, but the film properties are also lowered. Moreover, when the amount of the solvent is increased and the solid content is lowered, the viscosity is lowered, but the film thickness is reduced. Therefore, the number average molecular weight is preferable. The number average molecular weight can be calculated by quantifying the ratio between the terminal part of the polymer chain and the main chain part using a nuclear magnetic resonance spectrum.

ポリイミド樹脂は溶剤に対する溶解性が低いため、溶剤への溶解性が高いポリアミック酸などのポリイミド前駆体を基材へ塗布後、熱処理等により、イミド化する方法が一般的に用いられる。   Since a polyimide resin has low solubility in a solvent, a method of imidizing by a heat treatment or the like after applying a polyimide precursor such as polyamic acid having high solubility in a solvent to a substrate is generally used.

平坦化層には、必要に応じて、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等の添加剤が含有されていてもよい。   The planarization layer may contain additives such as a leveling agent, a plasticizer, a surfactant, and an antifoaming agent as necessary.

平坦化層は、基材上に全面に形成されていてもよく、基材上に部分的に形成されていてもよい。すなわち、基材の平坦化層および密着層が形成されている面に、平坦化層および密着層が存在せず、基材が露出している基材露出領域が設けられていてもよい。このような基材露出領域を有する場合には、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機EL表示装置を作製する際に、封止部材と基材とを直に密着させることが可能となり、有機EL表示装置への水分の浸入をより強固に防ぐことが可能となる。また、封止部を基材露出領域に選択的に形成することで、有機EL表示装置を面内で区分けしたり、多面付けした状態で封止したりすることが可能となり、高い生産性で素子を製造できるといった利点を有する。また、基材露出領域は、平坦化層および密着層を貫通し基材に電気的に導通をとるための貫通孔にもなり得る。なお、本発明において、平坦化層が基材上に部分的に形成されているとは、平坦化層が基材の全面に形成されていないことを意味する。平坦化層は、基材の外縁部を除いて基材上に一面に形成されていてもよく、基材の外縁部を除いて基材上にさらにパターン状に形成されていてもよい。   The planarization layer may be formed on the entire surface of the substrate, or may be partially formed on the substrate. That is, a substrate exposed region where the planarization layer and the adhesion layer are not present and the substrate is exposed may be provided on the surface of the substrate where the planarization layer and the adhesion layer are formed. When having such a base material exposure region, when producing an organic EL display device using the flexible device substrate of the present invention, it becomes possible to directly adhere the sealing member and the base material, It becomes possible to more firmly prevent moisture from entering the organic EL display device. In addition, by selectively forming the sealing part in the base material exposed region, it becomes possible to divide the organic EL display device in a plane or to seal it in a multi-faceted state with high productivity. There is an advantage that an element can be manufactured. The substrate exposed region can also be a through-hole for penetrating the planarizing layer and the adhesion layer and electrically conducting the substrate. In the present invention, that the planarizing layer is partially formed on the substrate means that the planarizing layer is not formed on the entire surface of the substrate. The planarization layer may be formed on the entire surface of the substrate except for the outer edge portion of the substrate, or may be further formed in a pattern on the substrate except for the outer edge portion of the substrate.

3.その他の構成
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、上記基材及び平坦化層の上に、さらに、無機化合物を含む密着層を有していてもよい。当該密着層を備えることにより、ポリイミドを含む平坦化層と本発明のフレキシブルデバイス用基板上に作製されるTFTとの間で十分な密着力を得ることができるため、好ましい。
3. Other Configurations The flexible device substrate of the present invention may further have an adhesion layer containing an inorganic compound on the base material and the planarization layer. By providing the adhesion layer, a sufficient adhesion can be obtained between the flattening layer containing polyimide and the TFT produced on the flexible device substrate of the present invention, which is preferable.

密着層は素子の電気的性質の観点から、記平坦化層と同様の表面平滑性を有することが好ましい。なお、上記表面粗さの測定方法については、前述した平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。   The adhesion layer preferably has the same surface smoothness as the planarization layer from the viewpoint of the electrical properties of the device. In addition, about the measuring method of the said surface roughness, it is the same as that of the measuring method of the surface roughness of the smooth layer mentioned above.

また、密着層は耐熱性を有することが好ましい。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にTFTを作製する場合、TFTの作製時には通常、高温処理が施されるからである。密着層の耐熱性としては、密着層の5%重量減少温度が300℃以上であることが好ましい。   The adhesion layer preferably has heat resistance. This is because when a TFT is produced on the flexible device substrate of the present invention, a high-temperature treatment is usually applied during the production of the TFT. As the heat resistance of the adhesion layer, the 5% weight reduction temperature of the adhesion layer is preferably 300 ° C. or more.

なお、5%重量減少温度の測定については、熱分析装置(DTG−60((株)島津製作所製))を用いて、雰囲気:窒素雰囲気、温度範囲:30℃〜600℃、昇温速度:10℃/minにて、熱重量・示差熱(TG−DTA)測定を行い、試料の重量が5%減る温度を5%重量減少温度(℃)とした。   In addition, about the measurement of 5% weight reduction | decrease temperature, using a thermal analyzer (DTG-60 (made by Shimadzu Corp.)), atmosphere: nitrogen atmosphere, temperature range: 30 degreeC-600 degreeC, temperature increase rate: Thermogravimetric / differential heat (TG-DTA) measurement was performed at 10 ° C./min, and the temperature at which the weight of the sample decreased by 5% was defined as a 5% weight reduction temperature (° C.).

密着層は、通常、絶縁性を有する。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にTFTを作製する場合には、フレキシブルデバイス用基板に絶縁性が求められるからである。   The adhesion layer usually has an insulating property. This is because when the TFT is produced on the flexible device substrate of the present invention, the flexible device substrate is required to have insulating properties.

また、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にTFTを作製する場合、密着層は、ポリイミドを含む平坦化層に含まれる不純物イオンなどがTFTの半導体層に拡散するのを防ぐものであることが好ましい。具体的に、密着層のイオン透過性としては、鉄(Fe)イオン濃度が0.1ppm以下であることが好ましく、あるいはナトリウム(Na)イオン濃度が50ppb以下であることが好ましい。なお、Feイオン、Naイオンの濃度の測定方法としては、密着層上に形成された層をサンプリングして抽出した後、イオンクロマトグラフィー法により分析する方法が用いられる。   In the case where a TFT is produced on the flexible device substrate of the present invention, the adhesion layer is preferably one that prevents impurity ions contained in the planarization layer containing polyimide from diffusing into the semiconductor layer of the TFT. . Specifically, as the ion permeability of the adhesion layer, the iron (Fe) ion concentration is preferably 0.1 ppm or less, or the sodium (Na) ion concentration is preferably 50 ppb or less. In addition, as a measuring method of the density | concentration of Fe ion and Na ion, after sampling and extracting the layer formed on the contact | adherence layer, the method of analyzing by an ion chromatography method is used.

密着層を構成する無機化合物としては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタンを挙げることができる。これらは1種であってもよく2種以上であってもよい。   The inorganic compound constituting the adhesion layer is not particularly limited as long as it satisfies the above-described characteristics. For example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, oxidation Examples thereof include chromium and titanium oxide. These may be one type or two or more types.

密着層は、単層であってもよく多層であってもよい。   The adhesion layer may be a single layer or a multilayer.

密着層が多層膜である場合、上述の無機化合物からなる層が複数層積層されていてもよく、上述の無機化合物からなる層と金属からなる層とが積層されていてもよい。この場合に用いられる金属としては、上述の特性を満たす密着層を得ることができれば特に限定されるものではなく、例えば、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素を挙げることができる。   When the adhesion layer is a multilayer film, a plurality of layers made of the above-described inorganic compound may be laminated, or a layer made of the above-mentioned inorganic compound and a layer made of metal may be laminated. The metal used in this case is not particularly limited as long as an adhesion layer that satisfies the above-described characteristics can be obtained, and examples thereof include chromium, titanium, aluminum, and silicon.

また、密着層が多層膜である場合、密着層の最表層は酸化ケイ素膜であることが好ましい。すなわち、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にTFTを作製する際、酸化ケイ素膜上にTFTが作製されることが好ましい。酸化ケイ素膜は上述の特性を十分に満たすからである。この場合の酸化ケイ素はSiO(Xは1.5〜2.0の範囲内)であることが好ましい。 When the adhesion layer is a multilayer film, the outermost layer of the adhesion layer is preferably a silicon oxide film. That is, when a TFT is produced on the flexible device substrate of the present invention, it is preferable that the TFT is produced on a silicon oxide film. This is because the silicon oxide film sufficiently satisfies the above characteristics. The silicon oxide in this case is preferably SiO x (X is in the range of 1.5 to 2.0).

中でも、密着層は、平坦化層上に形成され、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも1種からなる第1密着層と、第1密着層上に形成され、酸化ケイ素からなる第2密着層とを有することが好ましい。第1密着層により平坦化層と第2密着層との密着性を高めることができ、第2密着層により平坦化層と本発明のフレキシブルデバイス用基板上に作製されるTFTとの密着性を高めることができるからである。また、酸化ケイ素からなる第2密着層は上述の特性を十分に満たすからである。   Among them, the adhesion layer is formed on the planarization layer and is selected from the group consisting of chromium, titanium, aluminum, silicon, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, chromium oxide, and titanium oxide. It is preferable to have a first adhesion layer made of at least one of the above and a second adhesion layer formed on the first adhesion layer and made of silicon oxide. The adhesion between the planarization layer and the second adhesion layer can be enhanced by the first adhesion layer, and the adhesion between the planarization layer and the TFT produced on the flexible device substrate of the present invention can be enhanced by the second adhesion layer. This is because it can be increased. Moreover, it is because the 2nd contact | adherence layer which consists of silicon oxides fully satisfy | fills the above-mentioned characteristic.

密着層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、1nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。中でも、密着層が上述したように第1密着層および第2密着層を有する場合、第2密着層の厚みは第1密着層よりも厚く、第1密着層は比較的薄く、第2密着層は比較的厚いことが好ましい。この場合、第1密着層の厚みは、0.1nm〜50nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5nm〜20nmの範囲内、さらに好ましくは1nm〜10nmの範囲内である。また、第2密着層の厚みは、10nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは50nm〜300nmの範囲内、さらに好ましくは80nm〜120nmの範囲内である。厚みが薄すぎると、十分な密着性が得られないおそれがあり、厚みが厚すぎると、密着層にクラックが生じるおそれがあるからである。   The thickness of the adhesion layer is not particularly limited as long as it can satisfy the above-described characteristics, but specifically, it is preferably in the range of 1 nm to 500 nm. In particular, when the adhesion layer has the first adhesion layer and the second adhesion layer as described above, the second adhesion layer is thicker than the first adhesion layer, the first adhesion layer is relatively thin, and the second adhesion layer. Is preferably relatively thick. In this case, the thickness of the first adhesion layer is preferably in the range of 0.1 nm to 50 nm, more preferably in the range of 0.5 nm to 20 nm, and still more preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The thickness of the second adhesion layer is preferably in the range of 10 nm to 500 nm, more preferably in the range of 50 nm to 300 nm, and still more preferably in the range of 80 nm to 120 nm. This is because if the thickness is too thin, sufficient adhesion may not be obtained, and if the thickness is too thick, cracks may occur in the adhesion layer.

密着層は、基材又は平坦化層上に全面に形成されていてもよく、基材又は平坦化層上に部分的に形成されていてもよい。中でも、後述するように平坦化層が基材上に部分的に形成されている場合には、密着層も平坦化層と同様に基材上に部分的に形成されていることが好ましい。基材上に直に無機化合物を含む密着層が形成されていると、密着層にクラックなどが生じる場合があるからである。すなわち、密着層および平坦化層は同様の形状であることが好ましい。   The adhesion layer may be formed on the entire surface of the base material or the planarization layer, or may be partially formed on the base material or the planarization layer. In particular, when the planarization layer is partially formed on the substrate as described later, it is preferable that the adhesion layer is also partially formed on the substrate in the same manner as the planarization layer. This is because if the adhesion layer containing the inorganic compound is formed directly on the substrate, cracks or the like may occur in the adhesion layer. That is, it is preferable that the adhesion layer and the planarization layer have the same shape.

密着層の形成方法としては、上述の無機化合物からなる層や上述の金属からなる層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、DC(直流)スパッタリング法、RF(高周波)マグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD(化学気相蒸着)法等を挙げることができる。中でも、上述の無機化合物からなる層を形成する場合であって、アルミニウムやケイ素を含む層を形成する場合には、反応性スパッタリング法を用いることが好ましい。平坦化層との密着性に優れる膜が得られるからである。   The method for forming the adhesion layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a layer made of the above-described inorganic compound or a layer made of the above-mentioned metal. For example, DC (direct current) sputtering, RF (High frequency) magnetron sputtering method, plasma CVD (chemical vapor deposition) method, etc. can be mentioned. In particular, when a layer made of the above-described inorganic compound is formed and a layer containing aluminum or silicon is formed, it is preferable to use a reactive sputtering method. This is because a film having excellent adhesion to the planarizing layer can be obtained.

本発明においては、基材と平坦化層との間に中間層が形成されていてもよい。例えば、基材として金属箔を用いる場合、金属箔および平坦化層の間に、金属箔を構成する金属が酸化された酸化膜からなる中間層が形成されていてもよい。これにより、金属箔と平坦化層との密着性を高めることができる。この酸化膜は、金属箔表面が酸化されることで形成される。   In the present invention, an intermediate layer may be formed between the substrate and the planarization layer. For example, when using metal foil as a base material, the intermediate layer which consists of an oxide film in which the metal which comprises metal foil was oxidized may be formed between metal foil and the planarization layer. Thereby, the adhesiveness of metal foil and a planarization layer can be improved. This oxide film is formed by oxidizing the surface of the metal foil.

また、金属箔の平坦化層が形成されている面とは反対側の面にも上記酸化膜が形成されていてもよい。   Moreover, the said oxide film may be formed also in the surface on the opposite side to the surface in which the planarization layer of metal foil is formed.

4.フレキシブルデバイス用基板の製造方法
本発明は、ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、前述のフレキシブルデバイス用基板の製造方法を提供する。本発明において、ポリイミド樹脂組成物とは、前述のポリイミドまたはポリイミド前駆体及び溶剤を含む組成物を示す。ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等の添加剤が含有されていてもよい。
4). TECHNICAL FIELD The present invention provides the above-described method for manufacturing a flexible device substrate, which includes an insulating layer forming step of forming an insulating layer by applying a polyimide resin composition on a base material by a die coating method. . In this invention, a polyimide resin composition shows the composition containing the above-mentioned polyimide or a polyimide precursor, and a solvent. The polyimide resin composition may contain additives such as a leveling agent, a plasticizer, a surfactant, and an antifoaming agent as necessary.

また、組成物に使用される溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノエーテル類(いわゆるセロソルブ類);メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、前記グリコールモノエーテル類の酢酸エステル(例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート)、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート、蓚酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類;エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;塩化メチレン、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、1−クロロプロパン、1−クロロブタン、1−クロロペンタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアミド類;N−メチルピロリドンなどのピロリドン類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、その他の有機極性溶媒類等が挙げられ、更には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、及び、その他の有機非極性溶媒類等も挙げられる。これらの溶媒は単独若しくは組み合わせて用いられる。   Examples of the solvent used in the composition include ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Glycol monoethers (so-called cellosolves) such as monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc. Ketones; ethyl acetate, acetic acid Chill, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, acetate esters of the glycol monoethers (for example, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate), methoxypropyl acetate, ethoxypropyl acetate, Esters such as dimethyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate; alcohols such as ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin; methylene chloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethylene, Halogenated hydrocarbons such as 1-chloropropane, 1-chlorobutane, 1-chloropentane, chlorobenzene, bromobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene; N, N- Amides such as methylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide; Pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone; Lactones such as γ-butyrolactone; Sulfoxides such as dimethylsulfoxide And other organic polar solvents, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, and other organic nonpolar solvents. These solvents are used alone or in combination.

また、ポリイミド樹脂組成物はダイコート法による塗布の際、ポリイミド前駆体の溶解性によっては、流路で溶媒の蒸発が起きると、ポリイミド前駆体の析出が起こり、表面平坦性の悪化の原因となる場合がある。また。塗布後すぐに乾燥が始まると、乾燥ムラが生じ、表面平坦性の悪化の原因となる場合がある。上記の観点から本案件については、沸点が比較的高い溶媒を使うことが好ましく、具体的には沸点が100℃以上であることが好ましい。   In addition, when the polyimide resin composition is applied by the die coating method, depending on the solubility of the polyimide precursor, if the solvent evaporates in the flow path, the polyimide precursor is precipitated, which causes deterioration of the surface flatness. There is a case. Also. If drying starts immediately after application, drying unevenness occurs, which may cause deterioration of surface flatness. From this point of view, it is preferable to use a solvent having a relatively high boiling point, specifically, the boiling point is preferably 100 ° C. or higher.

また、分子量が2,000以上のポリイミド前駆体は、分子量2,000未満のポリイミド前駆体と比較して、溶剤可溶性が低下する。そのため、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、N−アセチル−2−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等の極性溶媒が好適なものとして挙げられる。特に、溶解性の観点からN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドが好ましい。   In addition, a polyimide precursor having a molecular weight of 2,000 or more has a lower solvent solubility than a polyimide precursor having a molecular weight of less than 2,000. Therefore, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexa Polar solvents such as methylphosphoamide, N-acetyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone, diethylene glycol dimethyl ether, cyclopentanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone It is mentioned as a suitable thing. In particular, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, and N, N-dimethylacetamide are preferable from the viewpoint of solubility.

本発明においては、前述のポリイミドを含む樹脂組成物を、ダイコート法により塗布することにより、非常に高い表面平滑性を得ることができる。尚、ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する場合、塗布後にポリイミドまたはポリイミド前駆体のガラス転移温度以上に加熱することで、膜の流動性を高め、平滑性を良くすることもできる。   In the present invention, very high surface smoothness can be obtained by applying the resin composition containing polyimide described above by a die coating method. In addition, when apply | coating a polyimide solution or a polyimide precursor solution, the fluidity | liquidity of a film | membrane can be improved and smoothness can also be improved by heating more than the glass transition temperature of a polyimide or a polyimide precursor after application | coating.

ここで、ダイコート法とは、基材に対向してダイヘッドを配置し、そしてダイヘットを基材に対して相対的に移動させつつダイヘットから塗布液を吐出すること基材に塗装を施す方法を示す。図3に、ダイコート法の概略を示す。ダイコート法においては、走行中の基材2に対向してダイヘッド5を配置するか(a)、または固定した基材2に対向して配置させてダイヘッド5を移動しつつ(b)、そのダイヘッド5から塗布液6を一定幅で吐出することで基材に塗装が施される。通常、塗布液6は、ダイヘッド5のスリット部分から吐出されるため、スリットコート法と呼ばれる方法も本発明のダイコート法に含まれ得る。ダイコート法により塗布された塗膜を、硬化することにより、平坦化層が形成される。硬化方法は特に限定されず、本発明の属する技術分野において知られている方法を広く採用することができる。ここで、ダイコートは、塗工ヘッドに供給された塗工液の100%が基材に塗布される前計量塗布の1つであるので、過剰塗工液や液の循環などが発生しないため、安定的に塗布液を供給することが可能であることから、基材の塗布方向に対する膜の変化を抑えることができるため、表面平坦性の向上の観点から好ましい。また、ダイヘッド部によって幅方向にも均一に塗工液を広げることが可能であることから、基材の幅方向に対する膜の変化についても抑えることができるため、表面平坦性の向上の観点から好ましい。   Here, the die coating method refers to a method of coating the base material by disposing the die head so as to face the base material and discharging the coating liquid from the die head while moving the die head relative to the base material. . FIG. 3 shows an outline of the die coating method. In the die coating method, the die head 5 is disposed facing the running substrate 2 (a), or the die head 5 is moved while being disposed facing the fixed substrate 2 (b). The coating is applied to the base material by discharging the coating liquid 6 from 5 at a constant width. Usually, since the coating liquid 6 is discharged from the slit part of the die head 5, a method called a slit coating method can also be included in the die coating method of the present invention. A flattening layer is formed by curing the coating film applied by the die coating method. The curing method is not particularly limited, and methods known in the technical field to which the present invention belongs can be widely adopted. Here, since die coating is one of the pre-measuring applications in which 100% of the coating liquid supplied to the coating head is applied to the substrate, excess coating liquid and liquid circulation do not occur. Since it is possible to stably supply the coating liquid, it is possible to suppress changes in the film with respect to the coating direction of the substrate, which is preferable from the viewpoint of improving the surface flatness. Moreover, since it is possible to spread the coating liquid uniformly in the width direction by the die head portion, it is possible to suppress the change of the film with respect to the width direction of the base material, which is preferable from the viewpoint of improving the surface flatness. .

塗布により膜を形成する方法としては、他にスピンコート法が知られている。ガラス基板などの、リジッドな基板を用いて、低粘度の溶液を用いる際には、スピンコート法を用いても平滑な面を形成することが可能である。   As another method for forming a film by coating, a spin coating method is known. When a rigid substrate such as a glass substrate is used and a low-viscosity solution is used, a smooth surface can be formed even by using a spin coating method.

しかし、本案件については、フレキシブル性を有する基板を用いるため、安定的に基材を回転させることが困難であることならびに、膜物性ならびに形成膜厚の関係から、溶液の粘度を下げることが困難であることからスピンコート法を用いて、表面平坦性が高い塗布面を形成することは困難である。   However, for this project, since a flexible substrate is used, it is difficult to stably rotate the base material, and it is difficult to lower the viscosity of the solution due to the relationship between the film properties and the formed film thickness. Therefore, it is difficult to form a coated surface with high surface flatness using the spin coat method.

本発明の典型的な実施形態におけるダイコート法の条件を以下に示すが、本発明の方法は、以下の条件に限定されるものではない:
ダイヘッドのスリット幅は、塗布する膜厚にもよるが、0.02〜3mm程度であることが好ましい。
The conditions of the die coating method in an exemplary embodiment of the present invention are shown below, but the method of the present invention is not limited to the following conditions:
The slit width of the die head is preferably about 0.02 to 3 mm, although it depends on the applied film thickness.

ダイヘッドと基材の位置関係は特に限定されず、ダイヘッドの塗出部を下方向に向ける場合は、ダイヘッドと基材とを比較的離して基材に対して上側から塗布液を滴下してもよいし、ダイヘッドと基材とをより接近させるように基材に対して上側から塗布液を塗工してもよい。また、ダイヘッドの塗出部を上方向に向ける場合は、ダイヘッドと基材とを接近させた状態でダイヘッドの上部に基材を配置した上で、塗工することができる。また、ダイヘッドの塗出部を水平方向ならびに、斜め方向に向ける場合においても、上方向に向けた場合と同様の位置関係になるように基材を配置して塗布することができる。基材とダイヘッドの先端との距離は、上面から滴下する場合、カーテンコートのように、1cm〜100cm程度自由落下させて塗布をおこなうことも可能であるが、得られる塗膜の表面平坦性の観点からダイヘッドと基材とを接近させた状態で塗布することが好ましく、具体的には0.01mm以上5mm以下であることが好ましい。ダイヘッドの塗出部を上方向以外に向ける場合においても、0.01mm以上5mm以下であることが好ましい。基材とダイヘッドの相対速度は、0.1〜500m/minであることが好ましい。   The positional relationship between the die head and the substrate is not particularly limited. When the die head coating portion is directed downward, the die head and the substrate may be relatively separated from each other and the coating liquid may be dropped from above. Alternatively, the coating solution may be applied from the upper side to the base material so that the die head and the base material are closer to each other. Moreover, when directing the coating part of a die head upward, it can apply, after arrange | positioning a base material on the upper part of a die head in the state which made the die head and the base material approach. In addition, when the coating portion of the die head is directed in the horizontal direction as well as in the oblique direction, the base material can be disposed and applied so as to have the same positional relationship as in the upward direction. The distance between the base material and the tip of the die head can be applied by dropping freely from about 1 cm to 100 cm like curtain coat when dripping from the upper surface, but the surface flatness of the resulting coating film From a viewpoint, it is preferable to apply in a state where the die head and the base material are close to each other, and specifically, 0.01 mm or more and 5 mm or less are preferable. Even when the coating part of the die head is directed to the direction other than the upward direction, it is preferably 0.01 mm or more and 5 mm or less. The relative speed between the substrate and the die head is preferably 0.1 to 500 m / min.

前述のように、ポリイミドの溶解性の点から極性溶媒を用いることが好ましいが、極性溶媒は樹脂製の物品を侵しやすい傾向がある。しかし、ダイヘッドは主に金属から構成されており、極性溶媒に侵されないため、安定的に塗布することが可能であるため好ましい。   As described above, it is preferable to use a polar solvent from the viewpoint of the solubility of polyimide, but the polar solvent tends to easily attack the resin article. However, since the die head is mainly composed of metal and is not affected by a polar solvent, it is preferable because it can be stably applied.

ダイコート法により塗布されるポリイミド樹脂組成物の粘度は、1〜50,000cPであることが好ましく、100〜40,000cPであることが好ましく、300〜30,000であることがさらに好ましい。物性面から、分子量を2,000以上に保つ必要があり、さらに、上記にあげた極性溶媒は他の溶媒(ケトン系、アルコール系)と比較して粘度が高いため、粘度を下げることが困難である点、および、固形分量を下げることにより、低粘度化すると、所望の膜厚を得ることが困難になるからである。また、低粘度とすると、乾燥時などに膜の表面荒れの原因となり得る。また、粘度が高すぎると、スリットから、均一に押し出すことが困難となり表面平坦性を損なうこととなるから好ましくない。   The viscosity of the polyimide resin composition applied by the die coating method is preferably 1 to 50,000 cP, more preferably 100 to 40,000 cP, and even more preferably 300 to 30,000. In terms of physical properties, it is necessary to keep the molecular weight at 2,000 or more. Furthermore, the polar solvents listed above have a higher viscosity than other solvents (ketone-based and alcohol-based), so it is difficult to lower the viscosity. This is because it is difficult to obtain a desired film thickness when the viscosity is lowered by lowering the solid content. If the viscosity is low, the surface of the film may be roughened during drying. On the other hand, if the viscosity is too high, it is difficult to uniformly extrude from the slit and the surface flatness is impaired.

ポリイミド前駆体の固形分量としては、5%以上50%未満であることが好ましい。固形分量が低すぎると、粘度を上記の好ましい範囲内とすることが困難となるとともに、溶剤の揮発によって、膜厚が薄くなり、所望の膜厚を得ることが困難であるからである。また、固形分が高すぎると粘度を上記の好ましい範囲内とすることが困難となるとともに、溶剤への溶解性の観点から、溶解可能な量が実質的な上限となるからである。また、上述のダイコートに適した粘度領域にする観点から、ポリイミドの数平均分子量は4000以上500,000以下であることがより好ましい。   The solid content of the polyimide precursor is preferably 5% or more and less than 50%. When the solid content is too low, it is difficult to make the viscosity within the above-mentioned preferable range, and the film thickness becomes thin due to the volatilization of the solvent, and it is difficult to obtain a desired film thickness. On the other hand, if the solid content is too high, it is difficult to make the viscosity within the above-mentioned preferable range, and from the viewpoint of solubility in a solvent, the amount that can be dissolved is a substantial upper limit. Further, from the viewpoint of obtaining a viscosity region suitable for the above-described die coating, the number average molecular weight of polyimide is more preferably 4000 or more and 500,000 or less.

尚、本発明においては、塗布前に、上記ポリイミド樹脂組成物を脱気してもよい。当該実施形態においては、例えば、相対溶存酸素飽和率相対溶存酸素飽和率が95%以下となるようポリイミド樹脂組成物を脱気する。ここで、相対溶存酸素飽和率は以下のように測定する。まず、ポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に空気を30分以上バブリングした溶存酸素飽和溶媒を用いて、全く酸素が溶存していない上記溶媒の溶存酸素量の測定値が0、上記溶存酸素飽和溶媒の溶存酸素量の測定値が100となるように、溶存酸素量計の校正を行う。次に、校正された上記溶存酸素量計により、ポリイミド樹脂組成物を大気下で1時間以上静置した基準ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値と、ポリイミド樹脂組成物を脱気した脱気ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値とを測定する。そして、上記基準ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値を100%としたときの、上記脱気ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値を、相対溶存酸素飽和率とする。   In the present invention, the polyimide resin composition may be degassed before coating. In the embodiment, for example, the polyimide resin composition is degassed so that the relative dissolved oxygen saturation rate becomes 95% or less. Here, the relative dissolved oxygen saturation is measured as follows. First, using a dissolved oxygen saturated solvent in which air is bubbled for 30 minutes or more in a solvent contained in the polyimide resin composition, the measured value of the dissolved oxygen amount of the solvent in which no oxygen is dissolved is 0, and the dissolved oxygen saturated solvent The dissolved oxygen meter is calibrated so that the measured value of the dissolved oxygen amount becomes 100. Next, using the calibrated dissolved oxygen meter, the relative value of the dissolved oxygen amount of the reference polyimide resin composition in which the polyimide resin composition was allowed to stand for 1 hour or more in the atmosphere, and the degassing that degassed the polyimide resin composition. The relative value of the dissolved oxygen amount of the gas polyimide resin composition is measured. And the relative value of the dissolved oxygen amount of the said deaeration polyimide resin composition when the relative value of the dissolved oxygen amount of the said reference | standard polyimide resin composition is set to 100% is made into a relative dissolved oxygen saturation rate.

ここで、液体中の泡は、気体がガス状のままで液体中に混合している状態である。この泡は、外部から混入するだけでなく、液体から発生することが非常に多く見られる。一方、溶存気体とは、液体中に溶解している気体を意味し、これは泡のように目で見ることはできない。本発明は、この液体中の「溶存気体」を除去するものである。   Here, the bubbles in the liquid are in a state where the gas remains in a gaseous state and is mixed in the liquid. This foam is not only mixed from the outside, but is very often generated from the liquid. On the other hand, dissolved gas means a gas dissolved in a liquid, which cannot be seen with eyes like bubbles. The present invention removes the “dissolved gas” in the liquid.

気体の液体に対する溶解量は、液体の種類、温度や圧力、さらには接液材質によって変化し、飽和量以上の溶存気体は泡となって出現する。つまり、泡のない状態の液体であっても、温度や圧力等が変化すると泡を発生することになる。一方で、液体中に泡が存在しても、所定の温度や圧力等である場合、または気体の溶解量が飽和値に満たない場合、泡は液体中に溶解してなくなってしまう。すなわち、単に泡を除去するだけでは不十分であり、溶存気体を除去することが重要である。   The amount of gas dissolved in the liquid varies depending on the type of liquid, temperature and pressure, and the wetted material, and dissolved gas above the saturation amount appears as bubbles. That is, even if the liquid is free of bubbles, bubbles are generated when the temperature, pressure, or the like changes. On the other hand, even if bubbles are present in the liquid, if the temperature is a predetermined temperature or pressure, or if the dissolved amount of the gas is less than the saturation value, the bubbles are not dissolved in the liquid. That is, it is not sufficient to simply remove bubbles, and it is important to remove dissolved gas.

したがって、ポリイミド樹脂組成物が大気と充分な時間接していて、ポリイミド樹脂組成物に空気が定常的に溶解した状態においては、少しの圧力や温度の変化で飽和量以上の溶存気体が泡として発生してしまうことが予想される。しかしながら、空気が定常的に溶解した状態のポリイミド樹脂組成物の溶存気体量を100%としたとき、ポリイミド樹脂組成物の溶存気体量が95%程度である場合には、圧力や温度の変化によってもすぐには溶存気体の飽和量を超えることがないため、泡の発生を抑制することが可能になる。   Therefore, when the polyimide resin composition is in contact with the atmosphere for a sufficient amount of time and the air is constantly dissolved in the polyimide resin composition, a dissolved gas above the saturation amount is generated as a bubble with a slight change in pressure or temperature. It is expected that However, when the dissolved gas amount of the polyimide resin composition in a state where air is constantly dissolved is 100%, when the dissolved gas amount of the polyimide resin composition is about 95%, the pressure and temperature change. Since it does not immediately exceed the saturation amount of the dissolved gas, generation of bubbles can be suppressed.

溶存気体について、ポリイミド樹脂組成物が大気に接している状況下では、ポリイミド樹脂組成物中に溶解している気体の大部分は窒素または酸素となる(大気中の存在量が酸素の次に多いアルゴンでも酸素の1/20以下であるため)。窒素は不活性ガスのため測定が困難であるが、酸素は測定可能である。また、多くの溶媒に関して同一温度・同一圧力下での溶媒に対する酸素と窒素の溶解度の比は1.4〜2.0であり(酸素の方が溶解しやすい)、大気中では窒素の分圧は酸素の分圧より3.7倍程度高いので、ヘンリーの法則から、大気に接している状態では、窒素が酸素の1.9〜2.7倍程度溶解していると考えられる。この比は、圧力が高くない状態では、溶媒の種類が同じであれば一定であり、溶媒の種類が変わっても変動幅は1.9〜2.7倍程度とさほど大きくないので、溶存酸素量を求めることにより、窒素および酸素を合せた溶存気体の量を見積ることが可能である。   With respect to the dissolved gas, in the situation where the polyimide resin composition is in contact with the atmosphere, most of the gas dissolved in the polyimide resin composition is nitrogen or oxygen (the amount in the atmosphere is next to oxygen) Argon is less than 1/20 of oxygen). Nitrogen is an inert gas and is difficult to measure, but oxygen is measurable. In addition, for many solvents, the ratio of the solubility of oxygen and nitrogen in the solvent at the same temperature and pressure is 1.4 to 2.0 (oxygen is easier to dissolve), and the partial pressure of nitrogen in the atmosphere Is about 3.7 times higher than the partial pressure of oxygen. From Henry's law, it is considered that nitrogen is dissolved about 1.9 to 2.7 times that of oxygen when in contact with the atmosphere. This ratio is constant in the state where the pressure is not high as long as the type of the solvent is the same, and even if the type of the solvent is changed, the fluctuation range is not so large as about 1.9 to 2.7 times. By determining the amount, it is possible to estimate the amount of dissolved gas that combines nitrogen and oxygen.

溶存酸素量は、水以外の溶媒中では絶対値を測定することが困難である。そこで、本発明においては、ポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に空気を30分以上バブリングした溶存酸素飽和溶媒の溶存酸素量を基準として、相対値(相対溶存酸素飽和率)で評価する。   It is difficult to measure the absolute value of dissolved oxygen in a solvent other than water. Therefore, in the present invention, the relative value (relative dissolved oxygen saturation) is evaluated based on the dissolved oxygen amount of the dissolved oxygen saturated solvent in which air is bubbled for 30 minutes or more in the solvent contained in the polyimide resin composition.

ポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する場合、ポリイミド樹脂組成物を塗布して乾燥する際に塗膜の表面にスキン層が生成し、溶媒や水が蒸発し難くなったり、気体が脱離し難くなったりするおそれがある。そのため、ポリイミド樹脂組成物中に気泡が含まれていたり、ポリイミド樹脂組成物中に気体が溶存していたりすると、気泡を内包する絶縁層が形成されてしまう。   When an insulating layer is formed by applying a polyimide resin composition, a skin layer is formed on the surface of the coating film when the polyimide resin composition is applied and dried, and it is difficult for the solvent and water to evaporate, It may become difficult to detach. Therefore, if bubbles are included in the polyimide resin composition or a gas is dissolved in the polyimide resin composition, an insulating layer that encloses the bubbles is formed.

これに対し、脱気工程を含む実施形態においては、絶縁層を形成する前にポリイミド樹脂組成物を脱気するので、絶縁層中の気泡を低減することができる。特に、所定の方法で算出した相対溶存酸素飽和率が95%以下となるように、ポリイミド樹脂組成物を脱気するので、絶縁層においてマイクロメートルオーダーの気泡だけでなくナノメートルオーダーの気泡も低減することができる。これにより、表面平滑性に優れる絶縁層を形成することが可能である。また、基材表面に凹凸が存在する場合であっても、基材上に絶縁層を形成することで基材表面の凹凸を平坦化することができ、薄膜素子用基板の表面平滑性を改善することができる。よって、本発明により製造される薄膜素子用基板を用いることにより、特性の良好な薄膜素子を得ることが可能となる。   On the other hand, in the embodiment including the degassing step, the polyimide resin composition is degassed before forming the insulating layer, so that bubbles in the insulating layer can be reduced. In particular, since the polyimide resin composition is deaerated so that the relative dissolved oxygen saturation calculated by a predetermined method is 95% or less, not only micrometer-order bubbles but also nanometer-order bubbles are reduced in the insulating layer. can do. Thereby, it is possible to form an insulating layer having excellent surface smoothness. In addition, even when unevenness is present on the surface of the base material, it is possible to flatten the unevenness on the surface of the base material by forming an insulating layer on the base material, improving the surface smoothness of the substrate for thin film elements can do. Therefore, a thin film element having good characteristics can be obtained by using the thin film element substrate manufactured according to the present invention.

5.用途
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、TFT基板、電極基板等にも適用することができる。当該電極基板は、トップエミッション型の有機EL表示装置に用いることができ、照明用途に適用することができる。さらに、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、パッシブマトリクス型の電子ペーパーにも適用することができる。
5. Applications The substrate for flexible devices of the present invention can also be applied to TFT substrates, electrode substrates and the like. The electrode substrate can be used for a top emission type organic EL display device, and can be applied to lighting applications. Furthermore, the flexible device substrate of the present invention can also be applied to passive matrix electronic paper.

B.フレキシブルデバイス用TFT基板
次に、本発明のフレキシブルデバイス用TFT基板(以下、単にTFT基板と称する場合がある。)について説明する。
B. Next, the flexible device TFT substrate of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a TFT substrate) will be described.

本発明のTFT基板は、上述のフレキシブルデバイス用基板と、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されたTFTとを有することを特徴とするものである。   The TFT substrate of the present invention has the above-mentioned flexible device substrate and a TFT formed on the adhesion layer of the flexible device substrate.

一つの実施形態において本発明のTFT基板は、フレキシブルデバイス用基板上にトップゲート・ボトムコンタクト構造を有するTFTを備えていても、トップゲート・トップコンタクト構造を有するTFTを備えていてもよい。   In one embodiment, the TFT substrate of the present invention may include a TFT having a top gate / bottom contact structure on a flexible device substrate or a TFT having a top gate / top contact structure.

本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、平坦化層によって基材表面の凹凸を平坦化することができる。よって、凹凸によるTFTの電気的性能の低下を抑制することができる。また本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、フレキシブルデバイス用基板とTFTとの密着性に優れている。よって、本発明のTFT基板の製造時に水分や熱が加わってポリイミドを含む平坦化層の寸法が変化した場合であっても、電極や半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。   According to the present invention, since the above-mentioned substrate for a flexible device is used, the unevenness on the substrate surface can be flattened by the flattening layer. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the electrical performance of the TFT due to the unevenness. Moreover, according to this invention, since the above-mentioned substrate for flexible devices is used, it is excellent in the adhesiveness of the substrate for flexible devices and TFT. Therefore, even when moisture or heat is applied during the manufacture of the TFT substrate of the present invention and the dimensions of the planarization layer containing polyimide change, it is possible to prevent the electrodes and the semiconductor layer from peeling or cracking.

また、基材として金属箔を用いる場合、本発明のTFT基板は、酸素や水蒸気に対するガスバリア性を有している。よって、本発明のTFT基板を用いて有機EL表示装置を作製した場合には、水分や酸素による素子性能の劣化を抑制することができ、また本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて液晶表示方式の電子ペーパーを作製した場合には、液晶が水蒸気に曝されるのを抑制することができる。さらに、本発明のTFT基板は金属箔を有しており、一般に金属箔は熱伝導性に優れているので、放熱性を有している。よって、本発明のTFT基板を用いて有機EL表示装置を作製した場合、有機EL表示装置の発熱による素子性能の劣化を抑制することができる。   Moreover, when using metal foil as a base material, the TFT substrate of the present invention has a gas barrier property against oxygen and water vapor. Therefore, when an organic EL display device is manufactured using the TFT substrate of the present invention, deterioration of element performance due to moisture and oxygen can be suppressed, and a liquid crystal display system using the flexible device substrate of the present invention. When the electronic paper is produced, the liquid crystal can be prevented from being exposed to water vapor. Furthermore, the TFT substrate of the present invention has a metal foil, and since the metal foil is generally excellent in thermal conductivity, it has heat dissipation. Therefore, when an organic EL display device is manufactured using the TFT substrate of the present invention, deterioration of element performance due to heat generation of the organic EL display device can be suppressed.

また、当該実施形態においては、本発明のTFT基板は金属箔で支持されているので、耐久性に優れるTFT基板とすることができる。   In this embodiment, since the TFT substrate of the present invention is supported by a metal foil, a TFT substrate having excellent durability can be obtained.

なお、フレキシブルデバイス用基板については、上記「A.フレキシブルデバイス用基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。以下、本発明のTFT基板の他の構成について説明する。   The flexible device substrate has been described in detail in the section “A. Flexible Device Substrate”, and the description thereof is omitted here. Hereinafter, another configuration of the TFT substrate of the present invention will be described.

本発明におけるTFTは、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されるものである。   The TFT in the present invention is formed on the adhesion layer of the flexible device substrate.

TFTの構造としては、例えば、トップゲート構造(正スタガ型)、ボトムゲート構造(逆スタガ型)、コプレーナ型構造を挙げることができる。トップゲート構造(正スタガ型)およびボトムゲート構造(逆スタガ型)の場合には、さらにトップコンタクト構造、ボトムコンタクト構造を挙げることができる。これらの構造は、TFTを構成する半導体層の種類に応じて適宜選択される。   Examples of the TFT structure include a top gate structure (forward stagger type), a bottom gate structure (reverse stagger type), and a coplanar type structure. In the case of the top gate structure (forward stagger type) and the bottom gate structure (reverse stagger type), a top contact structure and a bottom contact structure can be further exemplified. These structures are appropriately selected according to the type of semiconductor layer constituting the TFT.

TFTを構成する半導体層としては、フレキシブルデバイス用基板上に形成することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコン、酸化物半導体、有機半導体が用いられる。   The semiconductor layer constituting the TFT is not particularly limited as long as it can be formed on the flexible device substrate. For example, silicon, an oxide semiconductor, or an organic semiconductor is used.

シリコンとしては、ポリシリコン、アモルファスシリコンを用いることができる。   As the silicon, polysilicon or amorphous silicon can be used.

酸化物半導体としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO)、酸化マグネシウム亜鉛(MgZn1−xO)、酸化カドミウム亜鉛(CdZn1−xO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウム(In)、酸化ガリウム(Ga)、酸化スズ(SnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化タングステン(WO)、InGaZnO系、InGaSnO系、InGaZnMgO系、InAlZnO系、InFeZnO系、InGaO系、ZnGaO系、InZnO系を用いることができる。 Examples of the oxide semiconductor include zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO), magnesium zinc oxide (Mg x Zn 1-x O), cadmium zinc oxide (Cd x Zn 1-x O), and cadmium oxide (CdO). ), Indium oxide (In 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), magnesium oxide (MgO), tungsten oxide (WO), InGaZnO-based, InGaSnO-based, InGaZnMgO-based, InAlZnO-based InFeZnO, InGaO, ZnGaO, and InZnO can be used.

有機半導体としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン、テトラセン、チオフェンオリゴマ誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン化合物、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素等が挙げられる。   Examples of the organic semiconductor include a π-electron conjugated aromatic compound, a chain compound, an organic pigment, and an organosilicon compound. More specifically, pentacene, tetracene, thiophen oligomer derivatives, phenylene derivatives, phthalocyanine compounds, polyacetylene derivatives, polythiophene derivatives, cyanine dyes and the like can be mentioned.

中でも、半導体層は、上述の酸化物半導体からなる酸化物半導体層であることが好ましい。酸化物半導体は水や酸素の影響によりその電気特性が変化するが、本発明のTFT基板は上述したように水蒸気に対するガスバリア性を有するため、半導体の特性劣化を抑制することができる。また、例えば本発明のTFT基板を有機EL表示装置に用い、基材として金属箔を用いる場合には、有機EL表示装置は水や酸素に対する耐性に劣るが、金属箔によって酸素および水蒸気の透過を抑制することができるので、素子性能の劣化を抑制することができる。   Especially, it is preferable that a semiconductor layer is an oxide semiconductor layer which consists of the above-mentioned oxide semiconductor. Although the electrical characteristics of an oxide semiconductor change due to the influence of water and oxygen, since the TFT substrate of the present invention has a gas barrier property against water vapor as described above, it is possible to suppress deterioration in characteristics of the semiconductor. For example, when the TFT substrate of the present invention is used for an organic EL display device and a metal foil is used as a base material, the organic EL display device is inferior in resistance to water and oxygen, but the metal foil transmits oxygen and water vapor. Since it can suppress, degradation of element performance can be suppressed.

半導体層の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。   The method for forming the semiconductor layer and the thickness thereof can be the same as those in general.

TFTを構成するゲート電極、ソース電極およびドレイン電極としては、所望の導電性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、一般的にTFTに用いられる導電性材料を用いることができる。このような材料の例としては、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Nb、Hf、Mo、Au、Ag、Pt、Mo−Ta合金、W−Mo合金、ITO、IZO等の無機材料、および、PEDOT/PSS等の導電性を有する有機材料を挙げることができる。   The gate electrode, source electrode, and drain electrode constituting the TFT are not particularly limited as long as they have desired conductivity, and a conductive material generally used for TFTs can be used. Examples of such materials include Ta, Ti, Al, Zr, Cr, Nb, Hf, Mo, Au, Ag, Pt, Mo-Ta alloys, W-Mo alloys, ITO, IZO and other inorganic materials, and And organic materials having conductivity such as PEDOT / PSS.

ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。   The formation method and thickness of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be the same as those in general.

TFTを構成するゲート絶縁膜としては、一般的なTFTにおけるゲート絶縁膜と同様のものを用いることができ、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の絶縁性無機材料、および、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の絶縁性有機材料を用いることができる。   As the gate insulating film constituting the TFT, the same gate insulating film as that in a general TFT can be used. For example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, tantalum oxide, barium strontium titanate (BST), Insulating inorganic materials such as lead zirconate titanate (PZT), acrylic resins, phenolic resins, fluorine resins, epoxy resins, cardo resins, vinyl resins, imide resins, novolac resins, etc. An insulating organic material can be used.

ゲート絶縁膜の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。   The formation method and thickness of the gate insulating film can be the same as a general one.

TFT上には保護膜が形成されていてもよい。保護膜は、TFTを保護するために設けられるものである。例えば、半導体層が空気中に含有される水分等に曝露されることを防止することができる。保護膜が形成されていることにより、TFT性能の経時劣化を低減することができるのである。このような保護膜としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素等の絶縁性無機材料、および、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の絶縁性有機材料が用いられる。   A protective film may be formed on the TFT. The protective film is provided to protect the TFT. For example, the semiconductor layer can be prevented from being exposed to moisture or the like contained in the air. By forming the protective film, deterioration of the TFT performance with time can be reduced. Examples of such protective films include insulating inorganic materials such as silicon oxide and silicon nitride, and acrylic resins, phenolic resins, fluorine resins, epoxy resins, cardo resins, vinyl resins, and imide resins. An insulating organic material such as resin or novolac resin is used.

保護膜の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。   The method for forming the protective film and the thickness thereof can be the same as those in general.

半導体層が酸化物半導体層である場合、酸化物半導体層上に保護膜をスパッタリング法等により形成すると、酸化物半導体では酸素が欠損するおそれがあるが、保護膜の形成後に酸素の存在下でアニール処理を行なうことで、酸素欠陥を補うことができる。このアニール処理は数百度と高温で行なわれるため、ポリイミドを含む平坦化層の寸法変化が懸念されるが、本発明においては密着層が形成されているので、アニール処理によって平坦化層の寸法が変化した場合であっても、平坦化層とTFTとの密着性を維持することができ、TFTの剥離やクラックを抑制することが可能である。   When the semiconductor layer is an oxide semiconductor layer, if a protective film is formed over the oxide semiconductor layer by a sputtering method or the like, oxygen may be lost in the oxide semiconductor, but in the presence of oxygen after the protective film is formed, By performing the annealing treatment, oxygen defects can be compensated. Since this annealing process is performed at a high temperature of several hundred degrees, there is a concern about the dimensional change of the planarizing layer containing polyimide. However, in the present invention, since the adhesion layer is formed, the dimension of the planarizing layer is reduced by the annealing process. Even if it is changed, the adhesion between the planarization layer and the TFT can be maintained, and peeling and cracking of the TFT can be suppressed.

C.フレキシブルデバイス
次に、本発明のフレキシブルデバイスについて説明する。
C. Next, the flexible device of the present invention will be described.

本発明のフレキシブルデバイスは、上述のTFT基板を備えることを特徴とするものである。   A flexible device according to the present invention includes the above-described TFT substrate.

本発明によれば、上述のTFT基板を用いるので、基材表面の凹凸によるTFTの電気的性能の低下を防ぐとともに、本発明のフレキシブルデバイスの製造時や使用時に電極や半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。   According to the present invention, since the above-described TFT substrate is used, the electrical performance of the TFT is prevented from being deteriorated due to the unevenness of the base material surface, and the electrode or the semiconductor layer is peeled or cracked when the flexible device of the present invention is manufactured or used. Can be prevented.

また、本発明のフレキシブルデバイスが有機EL表示装置である場合には、フレキシブルデバイス用基板が水蒸気や酸素に対するガスバリア性を有するので、素子性能の良好な有機EL表示装置とすることができる。さらに、本発明のフレキシブルデバイスが有機EL表示装置である場合、フレキシブルデバイス用基板は放熱性を有するので、有機EL表示装置の発熱による性能劣化を抑制することができる。   In addition, when the flexible device of the present invention is an organic EL display device, the flexible device substrate has a gas barrier property against water vapor and oxygen, so that an organic EL display device with good element performance can be obtained. Furthermore, when the flexible device of the present invention is an organic EL display device, the flexible device substrate has heat dissipation properties, so that performance degradation due to heat generation of the organic EL display device can be suppressed.

また基材として金属箔を用いる実施形態では、フレキシブルデバイスが金属箔で支持されているので、耐久性に優れるフレキシブルデバイスとすることができる。   Moreover, in embodiment using metal foil as a base material, since a flexible device is supported by metal foil, it can be set as the flexible device excellent in durability.

本発明のフレキシブルデバイスは、TFTを備え、可撓性を有するデバイスであれば特に限定されるものではないが、中でも、フレキシブルディスプレイであることが好ましい。フレキシブルディスプレイとしては、例えば、有機EL表示装置、電子ペーパー、反射型液晶表示装置が挙げられる。特に、本発明のフレキシブルデバイスは、有機EL表示装置または電子ペーパーであることが好ましい。フレキシブルディスプレイ以外には、RFIDなどの回路、およびセンサーを例示することができる。   The flexible device of the present invention is not particularly limited as long as it is a device having a TFT and having flexibility, but among them, a flexible display is preferable. Examples of flexible displays include organic EL display devices, electronic paper, and reflective liquid crystal display devices. In particular, the flexible device of the present invention is preferably an organic EL display device or electronic paper. Other than the flexible display, a circuit such as an RFID and a sensor can be exemplified.

なお、有機EL表示装置については後述の「D.有機EL表示装置」の項に詳しく記載し、電子ペーパーについては、後述の「E.電子ペーパー」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。また、TFT基板については、上記「B.フレキシブルデバイス用TFT基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。   The organic EL display device is described in detail in the section “D. Organic EL display device” described later, and the electronic paper is described in detail in the section “E. Electronic paper” described later. Is omitted. Further, the TFT substrate is described in detail in the section “B. TFT substrate for flexible device”, and therefore the description thereof is omitted here.

D.有機EL表示装置
本発明の有機EL表示装置は、上述のTFT基板を備える、すなわち上述のフレキシブルデバイス用基板を備えることを特徴とするものである。具体的に、本発明の有機EL表示装置は、基材、上記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層およびTFTと、上記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むEL層と、上記EL層上に形成された透明電極層とを有することを特徴とするものである。
D. Organic EL Display Device The organic EL display device of the present invention includes the above-described TFT substrate, that is, includes the above-described flexible device substrate. Specifically, the organic EL display device of the present invention is a flexible substrate having a base material, a flattening layer formed on the base material and containing polyimide, and an adhesion layer formed on the flattening layer and containing an inorganic compound. A device substrate, a back electrode layer and TFT formed on the adhesion layer of the flexible device substrate, an EL layer formed on the back electrode layer and including at least an organic light emitting layer, and formed on the EL layer And a transparent electrode layer formed.

典型的な実施形態において、本発明の有機EL表示装置は、前述の密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された駆動用TFTおよびスイッチング用TFTと、駆動用TFTおよびスイッチング用TFTを覆うように形成された保護膜と、保護膜上に形成され、スルーホールを介して駆動用TFTのドレイン電極と電気的に接続された背面電極層(画素電極)と、背面電極層上に形成され、有機発光層を含むEL層と、EL層上に形成された透明電極層とを有している。フレキシブルデバイス用基板は、基材と、基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有している。駆動用TFTおよびスイッチング用TFTはいずれもボトムゲート・トップコンタクト構造を有し、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極とを有している。   In a typical embodiment, the organic EL display device of the present invention includes a flexible device substrate having the above-described adhesion layer, a driving TFT and a switching TFT formed on the adhesion layer of the flexible device substrate, A protective film formed to cover the TFT for switching and the switching TFT, and a back electrode layer (pixel electrode) formed on the protective film and electrically connected to the drain electrode of the driving TFT through a through hole And an EL layer formed on the back electrode layer and including an organic light emitting layer, and a transparent electrode layer formed on the EL layer. The board | substrate for flexible devices has a base material, the planarization layer which is formed on a base material and contains a polyimide, and the contact | adherence layer which is formed on a planarization layer and contains an inorganic compound. Each of the driving TFT and the switching TFT has a bottom gate / top contact structure, and includes a gate electrode formed on the adhesion layer of the flexible device substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, and gate insulation. A semiconductor layer formed on the film and a source electrode and a drain electrode are included.

本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、基材表面の凹凸によるTFTの電気的性能の低下を防ぐとともに、本発明の有機EL表示装置の製造時や使用時にTFTに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。また、フレキシブルデバイス用基板が水蒸気や酸素に対するガスバリア性を有するので、素子性能を良好に維持することができる。さらに、フレキシブルデバイス用基板が放熱性を有するので、有機EL表示装置の発熱による性能劣化を抑制することができる。また、基材として金属箔を用いる場合、本発明の有機EL表示装置は金属箔で支持されているので、耐久性に優れたものとすることができる。   According to the present invention, since the flexible device substrate described above is used, it is possible to prevent deterioration of the electrical performance of the TFT due to irregularities on the surface of the base material, and to peel off the TFT during manufacturing or use of the organic EL display device of the present invention. Cracks can be prevented from occurring. Moreover, since the substrate for flexible devices has a gas barrier property against water vapor and oxygen, the element performance can be maintained satisfactorily. Furthermore, since the flexible device substrate has heat dissipation, it is possible to suppress performance deterioration due to heat generation of the organic EL display device. Moreover, when using metal foil as a base material, since the organic EL display device of the present invention is supported by metal foil, it can be excellent in durability.

なお、フレキシブルデバイス用基板については、上記「A.フレキシブルデバイス用基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。以下、本発明の有機EL表示装置の他の構成について説明する。   The flexible device substrate has been described in detail in the section “A. Flexible Device Substrate”, and the description thereof is omitted here. Hereinafter, another configuration of the organic EL display device of the present invention will be described.

1.TFT
本発明におけるTFTは、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されるものである。一般に有機EL表示装置においては、画素毎に駆動用TFTとスイッチング用TFTの2つのTFTが設けられる。
1. TFT
The TFT in the present invention is formed on the adhesion layer of the flexible device substrate. In general, in an organic EL display device, two TFTs, a driving TFT and a switching TFT, are provided for each pixel.

なお、TFTについては、上記「B.フレキシブルデバイス用TFT基板」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。   Since the TFT is described in the section “B. TFT substrate for flexible device”, description thereof is omitted here.

2.背面電極層
本発明における背面電極層は、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されるものであり、TFTのドレイン電極と電気的に接続される画素電極である。
2. Back Electrode Layer The back electrode layer in the present invention is a pixel electrode that is formed on the adhesion layer of the flexible device substrate and is electrically connected to the drain electrode of the TFT.

背面電極層の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、Au、Ta、W、Pt、Ni、Pd、Cr、Cu、Mo、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属単体、これらの金属の酸化物、およびAlLi、AlCa、AlMg等のAl合金、MgAg等のMg合金、Ni合金、Cr合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金などを挙げることができる。これらの導電性材料は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよく、2種以上を用いて積層させてもよい。また、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛(AZO)等の導電性酸化物を用いることもできる。   The material of the back electrode layer is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, Au, Ta, W, Pt, Ni, Pd, Cr, Cu, Mo, alkali metal, alkaline earth metal, etc. Simple metals, oxides of these metals, Al alloys such as AlLi, AlCa, AlMg, Mg alloys such as MgAg, alloys such as Ni alloys, Cr alloys, alkali metal alloys, alkaline earth metal alloys, etc. Can be mentioned. These conductive materials may be used alone, in combination of two or more kinds, or may be laminated using two or more kinds. In addition, conductive oxides such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, and aluminum zinc oxide (AZO) can also be used.

背面電極層の形成方法および厚みとしては、一般的な有機EL表示装置における電極と同様とすることができる。   The formation method and thickness of the back electrode layer can be the same as those of an electrode in a general organic EL display device.

3.EL層
本発明におけるEL層は、背面電極層上に形成され、有機発光層を含むものであり、少なくとも有機発光層を含む1層もしくは複数層の有機層を有するものである。すなわち、EL層とは、少なくとも有機発光層を含む層であり、その層構成が有機層1層以上の層をいう。通常、塗布法でEL層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、EL層は1層もしくは2層の有機層を有する場合が多いが、溶媒への溶解性が異なるように有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
3. EL layer The EL layer in the present invention is formed on the back electrode layer, includes an organic light emitting layer, and has one or more organic layers including at least the organic light emitting layer. That is, the EL layer is a layer including at least an organic light-emitting layer, and the layer configuration is a layer having one or more organic layers. Usually, when forming an EL layer by a coating method, it is difficult to stack a large number of layers in relation to the solvent, so the EL layer often has one or two organic layers, It is possible to further increase the number of layers by devising an organic material so that the solubility in a solvent is different or by combining a vacuum deposition method.

有機発光層以外にEL層内に形成される層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を挙げることができる。正孔注入層および正孔輸送層は一体化されている場合がある。同様に、電子注入層および電子輸送層は一体化されている場合がある。その他、EL層内に形成される層としては、キャリアブロック層のような正孔もしくは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。   Examples of the layer formed in the EL layer other than the organic light emitting layer include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer. The hole injection layer and the hole transport layer may be integrated. Similarly, the electron injection layer and the electron transport layer may be integrated. In addition, the layer formed in the EL layer can be re-used by preventing holes or electrons from penetrating like the carrier block layer, and further preventing diffusion of excitons and confining excitons in the light emitting layer. Examples thereof include a layer for increasing the coupling efficiency.

このようにEL層は種々の層を積層した積層構造を有することが多く、積層構造としては多くの種類がある。   Thus, the EL layer often has a laminated structure in which various layers are laminated, and there are many types of laminated structures.

EL層を構成する各層としては、一般的な有機EL表示装置に用いられるものと同様とすることができる。   Each layer constituting the EL layer can be the same as that used in a general organic EL display device.

4.透明電極層
本発明における透明電極層は、EL層上に形成されるものである。本発明の有機EL表示装置においては透明電極層側から光を取り出すため、透明電極層は透明性を有している。
4). Transparent electrode layer The transparent electrode layer in this invention is formed on an EL layer. In the organic EL display device of the present invention, since the light is extracted from the transparent electrode layer side, the transparent electrode layer has transparency.

透明電極層の材料としては、透明電極を形成可能な導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛(AZO)等の導電性酸化物を用いることができる。   The material for the transparent electrode layer is not particularly limited as long as it is a conductive material capable of forming a transparent electrode. For example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide, zinc oxide, A conductive oxide such as indium oxide or zinc aluminum oxide (AZO) can be used.

透明電極層の形成方法および厚みとしては、一般的な有機EL表示装置における電極と同様とすることができる。   The formation method and thickness of the transparent electrode layer can be the same as those of an electrode in a general organic EL display device.

5.その他の構成
本発明の有機EL表示装置は、上述の構成の他に、必要に応じて、絶縁層、隔壁、封止部材などを有していてもよい。
5. Other Configurations The organic EL display device of the present invention may include an insulating layer, a partition wall, a sealing member, and the like as necessary in addition to the above-described configuration.

E.電子ペーパー
本発明の電子ペーパーは、上述のTFT基板を備える、すなわち上述のフレキシブルデバイス用基板を備えることを特徴とするものである。具体的に、本発明の電子ペーパーは、基材、上記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層およびTFTと、上記背面電極層上に形成された表示層と、上記表示層上に形成された透明電極層とを有することを特徴とするものである。
E. Electronic Paper The electronic paper of the present invention includes the above-described TFT substrate, that is, includes the above-described flexible device substrate. Specifically, the electronic paper of the present invention is for a flexible device having a base material, a flattening layer formed on the base material and containing polyimide, and an adhesion layer formed on the flattening layer and containing an inorganic compound. A substrate, a back electrode layer and a TFT formed on the adhesion layer of the flexible device substrate, a display layer formed on the back electrode layer, and a transparent electrode layer formed on the display layer It is characterized by this.

典型的な実施形態において、本発明の電子ペーパーは、前述した密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されたTFTと、TFTを覆うように形成された保護膜と、保護膜上に形成され、スルーホールを介してTFTのドレイン電極と電気的に接続された背面電極層(画素電極)と、背面電極層上に形成された表示層と、表示層上に形成された透明電極層とを有している。フレキシブルデバイス用基板は、基材と、基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有している。TFTはボトムゲート・トップコンタクト構造を有し、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極とを有している。   In a typical embodiment, the electronic paper of the present invention includes a flexible device substrate having the adhesion layer described above, a TFT formed on the adhesion layer of the flexible device substrate, and a protection formed to cover the TFT. A film, a back electrode layer (pixel electrode) formed on the protective film and electrically connected to the drain electrode of the TFT through the through hole, a display layer formed on the back electrode layer, and the display layer And a transparent electrode layer formed on the substrate. The board | substrate for flexible devices has a base material, the planarization layer which is formed on a base material and contains a polyimide, and the contact | adherence layer which is formed on a planarization layer and contains an inorganic compound. The TFT has a bottom gate / top contact structure, a gate electrode formed on the adhesion layer of the flexible device substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, and a semiconductor layer formed on the gate insulating film. And a source electrode and a drain electrode.

本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、基材表面の凹凸によるTFTの電気的性能の低下を防ぐとともに、本発明の電子ペーパーの製造時や使用時にTFTに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。また、基材として金属箔を用いる場合、本発明の電子ペーパーは金属箔で支持されているので、耐久性に優れたものとすることができる。   According to the present invention, since the substrate for a flexible device described above is used, the electrical performance of the TFT is prevented from being deteriorated due to the unevenness of the surface of the base material, and peeling or cracking is caused in the TFT when the electronic paper of the present invention is manufactured or used. It can be prevented from occurring. Moreover, when using metal foil as a base material, since the electronic paper of this invention is supported by metal foil, it can be made excellent in durability.

電子ペーパーの表示方式としては、公知のものを適用することができ、例えば、電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式(電子粉流体方式、帯電トナー型方式)、液晶表示方式、サーマル方式(発色方式、光散乱方式)、エレクトロデポジション方式、可動フィルム方式、エレクトロクロミック方式、エレクトロウェッティング方式、磁気泳動方式などが挙げられる。   As a display method of electronic paper, known ones can be applied, for example, electrophoresis method, twist ball method, powder movement method (electronic powder fluid method, charged toner type method), liquid crystal display method, thermal method. (Coloring method, light scattering method), electrodeposition method, movable film method, electrochromic method, electrowetting method, magnetophoresis method and the like.

電子ペーパーを構成する表示層としては、電子ペーパーの表示方式に応じて適宜選択される。   The display layer constituting the electronic paper is appropriately selected according to the display method of the electronic paper.

背面電極層および透明電極層としては、上記有機EL表示装置における背面電極層および透明電極層と同様とすることができる。   The back electrode layer and the transparent electrode layer can be the same as the back electrode layer and the transparent electrode layer in the organic EL display device.

なお、フレキシブルデバイス用基板については上記「A.フレキシブルデバイス用基板」の項に詳しく記載し、TFTについては上記「B.フレキシブルデバイス用TFT基板」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。   The flexible device substrate is described in detail in the section “A. Flexible device substrate”, and the TFT is described in the section “B. TFT substrate for flexible device”. To do.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.

[製造例]
1.ポリイミド前駆体溶液の調製
(製造例1)
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA) 4.0g(20mmol)とパラフェニレンジアミン(PPD) 8.65g(80mmol)とを500mlのセパラブルフラスコに投入し、200gの脱水されたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させ、窒素気流下、オイルバスによって液温が50℃になるように熱電対でモニターし加熱しながら撹拌した。それらが完全に溶解したことを確認した後、そこへ、少しずつ30分かけて3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(BPDA) 29.1g(99mmol)を添加し、添加終了後、50℃で5時間撹拌した。その後室温まで冷却し、ポリイミド前駆体溶液1を得た。
[Production example]
1. Preparation of polyimide precursor solution (Production Example 1)
4.0 g (20 mmol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether (ODA) and 8.65 g (80 mmol) of paraphenylenediamine (PPD) were put into a 500 ml separable flask, and 200 g of dehydrated N-methyl-2 was added. -It dissolved in pyrrolidone (NMP), and it stirred, heating and monitoring with a thermocouple so that liquid temperature might be 50 degreeC with an oil bath under nitrogen stream. After confirming that they were completely dissolved, 29.1 g (99 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added thereto gradually over 30 minutes. After completion of the addition, the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. Then, it cooled to room temperature and obtained the polyimide precursor solution 1.

(製造例2)
反応温度および溶液の濃度が、17重量%〜19重量%になるようにNMPの量を調整した以外は、製造例1と同様の方法で、下記表1に示す配合比でポリイミド前駆体溶液2〜17を合成した。
(Production Example 2)
The polyimide precursor solution 2 was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of NMP was adjusted so that the reaction temperature and the solution concentration were 17% by weight to 19% by weight, with the compounding ratio shown in Table 1 below. ~ 17 were synthesized.

酸二無水物としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物(TAHQ)、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物(BPTME)を用いた。ジアミンとしては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、パラフェニレンジアミン(PPD)、1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzene(4APB)、2,2′-Dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl(TBHG)、2,2′-Bis(trifluoromethyl)-4,4′-diaminobiphenyl(TFMB)の1種または2種を用いた。   Acid dianhydrides include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), pyromellitic dianhydride (PMDA), p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride (TAHQ), p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride (BPTME) was used. Diamines include 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA), paraphenylenediamine (PPD), 1,4-Bis (4-aminophenoxy) benzene (4APB), 2,2'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl. One or two of (TBHG) and 2,2′-Bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (TFMB) were used.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(製造例3)
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液11に{[(4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl) oxy]carbonyl} 2,6-dimethyl piperidine (DNCDP)を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液1とした。
(Production Example 3)
In order to obtain a photosensitive polyimide, {[(4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl} 2,6-dimethyl piperidine (DNCDP) is added to the polyimide precursor solution 11 at a solid content of 15% by weight. It added and it was set as the photosensitive polyimide precursor solution 1.

(製造例4)
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液1に2−ヒドロキシ−5−メトキシ−桂皮酸とピペリジンとから合成したアミド化合物(HMCP)を溶液の固形分の10重量%添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液2とした。
(Production Example 4)
In order to obtain a photosensitive polyimide, an amide compound (HMCP) synthesized from 2-hydroxy-5-methoxy-cinnamic acid and piperidine was added to the polyimide precursor solution 1 at 10% by weight of the solid content of the solution. A polyimide precursor solution 2 was obtained.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(製造例5)
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液11に2−ヒドロキシ−5−メトキシ−桂皮酸とピペリジンとから合成したアミド化合物(HMCP)を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液3とした。
(Production Example 5)
In order to obtain a photosensitive polyimide, an amide compound (HMCP) synthesized from 2-hydroxy-5-methoxy-cinnamic acid and piperidine was added to the polyimide precursor solution 11 at a solid content of 15% by weight. A polyimide precursor solution 3 was obtained.

(線熱膨張係数および吸湿膨張係数の評価)
上記ポリイミド前駆体溶液1〜17を、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム(ユーピレックスS 50S:宇部興産(株)製)に塗布し、80℃のホットプレート上で10分乾燥させた後、耐熱フィルムから剥離し、膜厚15μm〜20μmのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚9μm〜15μmのポリイミド1〜17および感光性ポリイミド1〜3のフィルムを得た。
(Evaluation of linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient)
The polyimide precursor solutions 1 to 17 are applied to a heat-resistant film (Upilex S 50S: manufactured by Ube Industries, Ltd.) pasted on glass, dried on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes, and then heat-resistant film. Was peeled off to obtain a film having a film thickness of 15 to 20 μm. Thereafter, the film is fixed to a metal frame, heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, spontaneous cooling), polyimides 1 to 17 having a film thickness of 9 μm to 15 μm, and photosensitive Films of conductive polyimides 1 to 3 were obtained.

<線熱膨張係数>
上記の手法により作製したフィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとして用いた。線熱膨張係数は、熱機械的分析装置Thermo Plus TMA8310(リガク社製)によって測定した。測定条件は、評価サンプルの観測長を15mm、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とし、100℃〜200℃の範囲の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数(C.T.E.)とした。
<Linear thermal expansion coefficient>
The film produced by the above method was cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm and used as an evaluation sample. The linear thermal expansion coefficient was measured by a thermomechanical analyzer Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows: the observation length of the evaluation sample is 15 mm, the heating rate is 10 ° C./min, the tensile load is 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample is the same, and 100 ° C. to 200 ° C. The average linear thermal expansion coefficient in the range was defined as the linear thermal expansion coefficient (CTE).

<湿度膨張係数>
上記の手法により作製したフィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとして用いた。湿度膨張係数は、湿度可変機械的分析装置Thermo Plus TMA8310改(リガク社製)によって測定した。温度を25℃で一定とし、まず、湿度を15%RHの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね30分〜2時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を20%RHとし、さらにサンプルが安定になるまで30分〜2時間その状態を保持した。その後、湿度を50%RHに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と20%RHで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化(この場合50−20の30)で割り、その値をサンプル長で割った値を湿度膨張係数(C.H.E.)とした。この際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とした。
<Humidity expansion coefficient>
The film produced by the above method was cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm and used as an evaluation sample. The humidity expansion coefficient was measured by a humidity variable mechanical analyzer Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation). The temperature is kept constant at 25 ° C., and the sample is first stabilized in a humidity of 15% RH. After maintaining this state for approximately 30 minutes to 2 hours, the humidity of the measurement site is set to 20% RH. Further, this state was maintained for 30 minutes to 2 hours until the sample became stable. Thereafter, the humidity is changed to 50% RH, and the difference between the sample length when the humidity becomes stable and the sample length when the humidity becomes stable at 20% RH is expressed as a change in humidity (in this case, 50-20). 30), and the value divided by the sample length was defined as the humidity expansion coefficient (CHE). At this time, the tensile load was set to 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample was the same.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(基板反り評価)
厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記のポリイミド前駆体溶液1を用い、イミド化後の膜厚が10μm±1μmになるように線熱膨張係数評価のサンプル作成と同様のプロセス条件で、ポリイミド1のポリイミド膜を形成した。その後、SUS304箔およびポリイミド膜の積層体を幅10mm×長さ50mmに切断し、基板反り評価用のサンプルとした。
(Substrate warpage evaluation)
Sample preparation for linear thermal expansion coefficient evaluation using the above polyimide precursor solution 1 on a SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm so that the film thickness after imidation becomes 10 μm ± 1 μm A polyimide film of polyimide 1 was formed under the same process conditions. Then, the laminated body of SUS304 foil and a polyimide film was cut | disconnected to width 10mm x length 50mm, and it was set as the sample for board | substrate curvature evaluation.

このサンプルを、SUS板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、100℃のオーブンで1時間加熱した後、100℃に加熱されたオーブン内で、サンプルの反対側の短辺のSUS板からの距離を測定した。そのときの距離が、0mm以上0.5mm以下のサンプルを○、0.5mm超1.0mm以下のサンプルを△、1.0mm超のサンプルを×と判断した。   This sample was fixed to the SUS plate surface with only one of the short sides of the sample with Kapton tape, heated in an oven at 100 ° C. for 1 hour, and then in the oven heated to 100 ° C., the short side on the opposite side of the sample The distance from the SUS plate was measured. At that time, a sample having a distance of 0 mm or more and 0.5 mm or less was evaluated as “◯”, a sample of more than 0.5 mm and 1.0 mm or less was evaluated as Δ, and a sample of 1.0 mm or more was determined as “X”.

同様にこのサンプルを、SUS板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、23℃85%Rhの状態の恒温恒湿槽に1時間静置したときの、サンプルの反対側の短辺のSUS板からの距離を測定した。そのときの距離が、0mm以上0.5mm以下のサンプルを○、0.5mm超1.0mm以下のサンプルを△、1.0mm超のサンプルを×と判断した。   Similarly, when this sample is fixed to the surface of the SUS plate with only one of the short sides of the sample with Kapton tape and left in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C. and 85% Rh for 1 hour, The distance from the short side SUS plate was measured. At that time, a sample having a distance of 0 mm or more and 0.5 mm or less was evaluated as “◯”, a sample of more than 0.5 mm and 1.0 mm or less was evaluated as Δ, and a sample of 1.0 mm or more was determined as “X”.

次に、厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)に代えて厚さ20μmのSUS430箔(東洋精箔製)を用い、ポリイミド前駆体溶液1に代えてポリイミド前駆体溶液2を用いる以外、上記と同様にして、基板反り評価を行った。   Next, instead of 18 μm thick SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki), 20 μm thick SUS430 foil (manufactured by Toyo Seiki) is used, and instead of polyimide precursor solution 1, polyimide precursor solution 2 is used. The substrate warpage was evaluated in the same manner as above.

これらの評価結果を以下に示す。   The evaluation results are shown below.

Figure 2012206382
Figure 2012206382

(数平均分子量)
ポリイミド1及び2の数平均分子量を、核磁気共鳴スペクトルを用いて測定したところ、ともに、約20000であった。
(Number average molecular weight)
The number average molecular weights of polyimides 1 and 2 were measured using a nuclear magnetic resonance spectrum, and both were about 20000.

(粘度)
ポリイミド1及び2の粘度を、デジタル粘度計TVE−22HT形(東機産業株式会社製)を用いて、ローター:3°×R17.65、測定レンジ:R、回転速度:10rpm、温度:25℃で測定したところ、ともに、約5000cpsであった。
(viscosity)
Using a digital viscometer TVE-22HT type (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), the viscosity of polyimides 1 and 2 is: rotor: 3 ° × R17.65, measurement range: R, rotation speed: 10 rpm, temperature: 25 ° C. As a result, both were about 5000 cps.

2.平坦化層(絶縁層)の形成
(平坦化層(絶縁層)の形成1)
16cm角に切り出した厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1をダイコーターでコーティングし、80℃のオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚9μmのポリイミド膜を形成し、積層体1を得た。
2. Formation of planarization layer (insulating layer) (Formation of planarization layer (insulating layer) 1)
After coating the polyimide precursor solution 1 with a die coater on SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm cut into a 16 cm square, and drying it in the atmosphere at 80 ° C. for 60 minutes. Then, heat treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling) to form a polyimide film with a film thickness of 9 μm, and a laminate 1 was obtained.

(平坦化層(絶縁層)の形成2)
16cm角に切り出した厚さ20μmのポリイミドフィルム:カプトン80EN(東レ・デュポン社製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1をダイコーターでコーティングし、80℃のオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚9μmのポリイミド膜を形成し、積層体2を得た。
(Formation of flattening layer (insulating layer) 2)
Polyimide film with a thickness of 20 μm cut into 16 cm square: Kapton 80EN (manufactured by Toray DuPont) is coated with the above polyimide precursor solution 1 with a die coater and dried in an oven at 80 ° C. for 60 minutes in the air. After that, heat treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling) to form a 9 μm-thick polyimide film, whereby a laminate 2 was obtained.

(平坦化層(絶縁層)の形成3)
9cm角に切り出した厚さ18μmのSUS304−HTA箔をカプトンテープを用いて10cm角のガラス板(厚み:0.7mm)に貼り付けた。上記ポリイミド前駆体溶液1をスピンコートでコーティングする以外、上記平坦化層(絶縁層)の形成1と同様にして、積層体3を得た。
(Formation of flattening layer (insulating layer) 3)
A SUS304-HTA foil having a thickness of 18 μm cut into a 9 cm square was attached to a 10 cm square glass plate (thickness: 0.7 mm) using a Kapton tape. A laminate 3 was obtained in the same manner as in the flattening layer (insulating layer) formation 1 except that the polyimide precursor solution 1 was coated by spin coating.

(平坦性評価)
積層体1〜3のポリイミド(PI)塗布面及びSUS箔およびポリイミドフィルム:カプトン80ENの表面粗さRaを測定した。
(Flatness evaluation)
The surface roughness Ra of the polyimide (PI) application surface and SUS foil and polyimide film: Kapton 80EN of the laminated bodies 1-3 was measured.

まず、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて、タッピングモードで、カンチレバー:MPP11100、走査範囲:10μm×10μm及び1μm×1μm、走査速度:0.5Hzにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより、積層体1の表面粗さRaを求めた。 次いで、New View 5000(Zygo社製)を用いて、対物レンズ:100倍、ズームレンズ:1倍、Scan Length:15μmにて、100μm×100μmの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより、積層体1の表面粗さRaを求めた。   First, using Nanoscope V multimode (manufactured by Veeco), in tapping mode, the cantilever: MPP11100, scanning ranges: 10 μm × 10 μm and 1 μm × 1 μm, scanning speed: 0.5 Hz, the surface shape is imaged and obtained. The surface roughness Ra of the laminate 1 was determined by calculating the average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the obtained image. Next, using a New View 5000 (manufactured by Zygo), a surface shape in the range of 100 μm × 100 μm was imaged with an objective lens: 100 ×, a zoom lens: 1 ×, and a Scan Length: 15 μm. The surface roughness Ra of the laminate 1 was determined by calculating the average deviation from the center line of the calculated roughness curve.

積層体1〜3およびSUS箔の表面粗さRaを以下に示す:   The surface roughness Ra of the laminates 1 to 3 and the SUS foil is shown below:

Figure 2012206382
Figure 2012206382

表4に示すように、ダイコートを用いて塗装した基板は、該平坦化層表面の測定領域10μm角及び1μmでの表面粗さRaがいずれも5nm以下であり、非常に平滑性が高い。これに対して、スピンコートで塗装した基板は、Raが大きくなってしまっている。このような基板は、表面の凹凸に起因して、電気的性質が低下し、その結果素子製造の歩留まりが低下してしまう。   As shown in Table 4, the substrate coated with die coating has a surface roughness Ra of 5 μm or less at the measurement area of 10 μm square and 1 μm on the surface of the flattened layer, and is very smooth. In contrast, the substrate coated with spin coating has a large Ra. In such a substrate, the electrical properties are lowered due to the unevenness of the surface, and as a result, the yield of device manufacturing is lowered.

[製造例1]TFT基板及びフルカラーELディスプレイの製造方法
以下の方法によりTFT基板及びフルカラーELディスプレイを製造することができる:
10%硫酸(v/v)中に1分間浸漬した後、純水により洗浄、乾燥することにより酸洗を行った厚さ100μmのSUS304−HTA板(小山鋼材社製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1を用いて、イミド化後の膜厚が7μm±1μmになるようにダイコーターでコーティングし、100℃のホットプレートオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃1時間、熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、平坦化層を形成する。
[Production Example 1] Method for producing TFT substrate and full-color EL display A TFT substrate and a full-color EL display can be produced by the following method:
After immersing in 10% sulfuric acid (v / v) for 1 minute, the polyimide precursor was washed on a 100 μm thick SUS304-HTA plate (manufactured by Koyama Steel Co., Ltd.) washed with pure water and pickled by drying. The body solution 1 was coated with a die coater so that the film thickness after imidization was 7 μm ± 1 μm, dried in the air in a hot plate oven at 100 ° C. for 60 minutes, and then in a nitrogen atmosphere, 350 Heat treatment is performed at 1 ° C. for 1 hour (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling) to form a planarization layer.

次に、平坦化層上に、第1密着層としてのアルミニウム膜をDCスパッタリング法(成膜圧力0.2Pa(アルゴン)、投入電力1kW、成膜時間10秒)により厚さ5nmで形成した。次いで、第2密着層としての酸化シリコン膜をRFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力2kW、成膜時間30分)により厚さ100nmで形成する。これにより、フレキシブルデバイス用基板を得られる。   Next, an aluminum film as a first adhesion layer was formed on the planarizing layer with a thickness of 5 nm by a DC sputtering method (deposition pressure 0.2 Pa (argon), input power 1 kW, deposition time 10 seconds). Next, a silicon oxide film as a second adhesion layer is formed with a thickness of 100 nm by an RF magnetron sputtering method (deposition pressure 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), input power 2 kW, deposition time 30 minutes). . Thereby, the board | substrate for flexible devices can be obtained.

ボトムゲート・ボトムコンタクト構造のTFTを上記フレキシブルデバイス用基板上に作製する。まず、厚さ100nmのアルミニウム膜をゲート電極膜として成膜した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に燐酸溶液でウェットエッチングし、アルミニウム膜を所定パターンにパターニングしてゲート電極を形成する。次に、そのゲート電極を覆うように厚さ300nmの酸化ケイ素をゲート絶縁膜として全面に形成した。このゲート絶縁膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、6インチのSiOターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O(50%)の成膜条件で形成する。この後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施し、コンタクトホールを形成する。次に、ゲート絶縁膜上の全面に厚さ100nmのチタン膜、アルミニウム膜、IZO膜をソース電極及びドレイン電極とするために蒸着した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に過酸化水素水溶液、燐酸溶液で連続的にウェットエッチングし、チタン膜を所定パターンにパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成する。このとき、ソース電極及びドレイン電極は、ゲート絶縁膜上であってゲート電極の中央部直上以外に離間したパターンとなるように形成する。 A TFT having a bottom gate / bottom contact structure is fabricated on the flexible device substrate. First, after forming an aluminum film having a thickness of 100 nm as a gate electrode film, a resist pattern is formed by a photolithography method, then wet etching is performed with a phosphoric acid solution, and the aluminum film is patterned into a predetermined pattern to form a gate electrode. Next, silicon oxide having a thickness of 300 nm was formed as a gate insulating film on the entire surface so as to cover the gate electrode. This gate insulating film uses an RF magnetron sputtering apparatus and is applied to a 6-inch SiO 2 target with a power of 1.0 kW (= 3 W / cm 2 ), a pressure of 1.0 Pa, and a gas of argon + O 2 (50%). The film is formed under film forming conditions. Thereafter, after forming a resist pattern by a photolithography method, dry etching is performed to form a contact hole. Next, a 100 nm thick titanium film, aluminum film, and IZO film are deposited on the entire surface of the gate insulating film to form a source electrode and a drain electrode, and then a resist pattern is formed by a photolithography method, and then a hydrogen peroxide solution is formed. Then, wet etching is continuously performed with a phosphoric acid solution, and the titanium film is patterned into a predetermined pattern to form a source electrode and a drain electrode. At this time, the source electrode and the drain electrode are formed on the gate insulating film so as to have a pattern apart from a portion other than directly above the central portion of the gate electrode.

次に、ソース電極及びドレイン電極を覆うように、全面に、In:Ga:Znが1:1:1のInGaZnO系アモルファス酸化物薄膜(InGaZnO)を厚さ25nmとなるように形成する。アモルファス酸化物薄膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、室温(25℃)、Ar:Oを30:50とした条件下で、4インチのInGaZnO(In:Ga:Zn=1:1:1)ターゲットを用いて形成する。その後、アモルファス酸化物薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーで形成した後、シュウ酸溶液でウェットエッチングし、そのアモルファス酸化物薄膜をパターニングし、所定パターンからなるアモルファス酸化物薄膜を形成する。こうして得られたアモルファス酸化物薄膜は、ゲート絶縁膜上であってソース電極及びドレイン電極に両側で接触するとともに該ソース電極及びドレイン電極を跨ぐように形成される。続いて全体を覆うように、厚さ100nmの酸化ケイ素を保護膜としてRFマグネトロンスパッタリング法で形成した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施す。大気中300℃1時間のアニールを施した後、アクリル系のポジ型レジストを用いてELの隔壁層を形成し、TFT基板を作製する。 Next, an InGaZnO-based amorphous oxide thin film (InGaZnO 4 ) with an In: Ga: Zn ratio of 1: 1: 1 is formed on the entire surface so as to cover the source electrode and the drain electrode so as to have a thickness of 25 nm. The amorphous oxide thin film is 4 inches of InGaZnO (In: Ga: Zn = 1: 1: 1) using an RF magnetron sputtering apparatus under conditions of room temperature (25 ° C.) and Ar: O 2 of 30:50. It forms using a target. Then, after forming a resist pattern on the amorphous oxide thin film by photolithography, wet etching is performed with an oxalic acid solution, and the amorphous oxide thin film is patterned to form an amorphous oxide thin film having a predetermined pattern. The amorphous oxide thin film thus obtained is formed on the gate insulating film so as to contact the source electrode and the drain electrode on both sides and straddle the source electrode and the drain electrode. Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is formed as a protective film by RF magnetron sputtering so as to cover the whole, and then a resist pattern is formed by photolithography and then dry etching is performed. After annealing at 300 ° C. for 1 hour in the atmosphere, an EL partition layer is formed using an acrylic positive resist to produce a TFT substrate.

上記TFT基板上に白色となるようにEL層を蒸着した後、電極としてIZO膜を蒸着し、バリアフィルムを用いてELの封止を行った。次にPENフィルム上に形成したフレキシブルなカラーフィルターを貼り合わせ、フレキシブルな対角4.7インチ、解像度85dpi、320×240×RGB(QVGA)のアクティブマトリックス駆動のフルカラーELディスプレイを作製する。   After depositing an EL layer to be white on the TFT substrate, an IZO film was deposited as an electrode, and EL was sealed using a barrier film. Next, a flexible color filter formed on the PEN film is bonded to produce a flexible diagonal 4.7 inch, resolution 85 dpi, 320 × 240 × RGB (QVGA) active matrix drive full color EL display.

1 … フレキシブルデバイス用基板
2 … 基材
3 … 平坦化層
4 … 密着層
5 … ダイコーター
6 … 塗布液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate for flexible devices 2 ... Base material 3 ... Flattening layer 4 ... Adhesion layer 5 ... Die coater 6 ... Coating liquid

Claims (4)

基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μm角での表面粗さRaが5nm以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域1μm角での表面粗さRaが5nm以下であるフレキシブルデバイス用基板。   A planarization layer formed on the substrate and containing polyimide, the surface roughness Ra at a measurement area of 10 μm square on the planarization layer surface is 5 nm or less, and the planarization layer A substrate for a flexible device having a surface roughness Ra of 5 nm or less at a surface measurement region of 1 μm square. 前記ポリイミドの数平均分子量が2,000〜1,000,000である、請求項1に記載のフレキシブルデバイス用基板。   The board | substrate for flexible devices of Claim 1 whose number average molecular weights of the said polyimide are 2,000-1,000,000. 前記平坦化層の膜厚が0.2〜1000μmである、請求項1又は2に記載のフレキシブルデバイス用基板。   The board | substrate for flexible devices of Claim 1 or 2 whose film thickness of the said planarization layer is 0.2-1000 micrometers. ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板の製造方法。   The manufacturing method of the board | substrate for flexible devices as described in any one of Claims 1-3 including the insulating layer formation process which apply | coats a polyimide resin composition on a base material by a die-coat method, and forms an insulating layer.
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