JPWO2015194324A1 - Complex - Google Patents
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Abstract
本発明は、表面にマイクロクラックが存在するガラス基板に対して引張応力がかかった際の割れが発生しにくい複合体を提供することを目的とする。本発明は、マイクロクラック内部の少なくとも一部に樹脂層の樹脂が入り込み、前記マイクロクラックの深さdに対する、ガラス基板表面からの樹脂の入り込み深さdfの比と、前記樹脂層の破断伸度TE(%)と、前記樹脂層の降伏応力σS(MPa)との積が400MPa・%以上であり、かつ前記樹脂層の引張弾性率が1.0GPa以上である、複合体に関する。An object of this invention is to provide the composite_body | complex which a crack is hard to generate | occur | produce when a tensile stress is applied with respect to the glass substrate in which the micro crack exists in the surface. In the present invention, the resin of the resin layer enters at least a part of the inside of the microcrack, and the ratio of the penetration depth df of the resin from the glass substrate surface to the depth d of the microcrack and the elongation at break of the resin layer The present invention relates to a composite in which the product of TE (%) and the yield stress σS (MPa) of the resin layer is 400 MPa ·% or more and the tensile elastic modulus of the resin layer is 1.0 GPa or more.
Description
本発明は、複合体に係り、特に、ガラス基板表面のマイクロクラック内部に樹脂が所定深さ入り込んだ複合体に関する。 The present invention relates to a composite, and more particularly to a composite in which a resin enters a predetermined depth inside a microcrack on the surface of a glass substrate.
画像表示パネル、太陽電池、薄膜2次電池などの電子デバイスの基板として、ガラスシートおよびガラスシートと結合する樹脂層を有する複合シートが提案されている(例えば特許文献1参照)。複合シートに含まれるガラスシートが所定の曲率半径で曲げ変形され、ガラスシートにおける樹脂層と結合する主面に引張応力が生じる場合に、当該引張応力が樹脂層の存在によって低減される。そのことにより、ガラスシートの破損が抑制できる。 As a substrate of an electronic device such as an image display panel, a solar battery, and a thin film secondary battery, a composite sheet having a glass sheet and a resin layer bonded to the glass sheet has been proposed (for example, see Patent Document 1). When the glass sheet included in the composite sheet is bent and deformed with a predetermined radius of curvature and a tensile stress is generated on the main surface of the glass sheet bonded to the resin layer, the tensile stress is reduced by the presence of the resin layer. Thereby, the breakage of the glass sheet can be suppressed.
一方、通常、ガラス基板には、洗浄処理、研磨処理、切断処理など各種処理が施され、その際にガラス基板の表面にマイクロクラックが形成される。
本発明者らは、特許文献1の記載を参照して、所定の処理が施されて表面にマイクロクラックが形成されたガラス基板上に樹脂層を形成して、その複合体の特性を評価したところ、ガラス基板に対して引張応力がかかると、割れやすい場合があることを見出した。On the other hand, the glass substrate is usually subjected to various processes such as a cleaning process, a polishing process, and a cutting process, and microcracks are formed on the surface of the glass substrate.
With reference to the description of Patent Document 1, the present inventors formed a resin layer on a glass substrate that had been subjected to a predetermined treatment and formed microcracks on the surface, and evaluated the characteristics of the composite. However, it has been found that when a tensile stress is applied to the glass substrate, the glass substrate may be easily broken.
本発明は、上記実情に鑑みて、表面にマイクロクラックが存在するガラス基板に対して引張応力がかかった際の割れが発生しにくい複合体を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a composite that is unlikely to crack when a tensile stress is applied to a glass substrate having microcracks on the surface.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明を完成した。
すなわち、本発明の第1の形態は、表面にマイクロクラックが存在するガラス基板と、前記ガラス基板上に配置された樹脂層とを備える複合体であって、前記マイクロクラック内部の少なくとも一部に前記樹脂層の樹脂が入り込み、前記マイクロクラックの深さdに対する、前記ガラス基板表面からの前記樹脂の入り込み深さdfの比(df/d)と、前記樹脂層の破断伸度TE(%)と、前記樹脂層の降伏応力σS(MPa)との積(比(df/d)×破断伸度TE×降伏応力σS)が400MPa・%以上であり、かつ前記樹脂層の引張弾性率Eresinが1.0GPa以上である、複合体である。
第1の形態において、ガラス基板の平均厚みが10〜200μmであることが好ましい。
第1の形態において、樹脂層の平均厚みが10〜100μmであることが好ましい。
第1の形態において、樹脂層がポリイミドを含むことが好ましい。
本発明の第2の形態は、第1の形態である複合体と、前記複合体のガラス基板上に形成される素子とを含む、電子デバイスである。As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention.
That is, the first embodiment of the present invention is a composite comprising a glass substrate having a microcrack on the surface and a resin layer disposed on the glass substrate, wherein at least a part of the inside of the microcrack is provided. resin enters the resin layer, wherein the microcracks to the depth d, the ratio of the resin enters the depth d f of from the glass substrate surface and (d f / d), elongation at break of the resin layer TE ( %) And the yield stress σ S (MPa) of the resin layer (ratio (d f / d) × breaking elongation TE × yield stress σ S ) is 400 MPa ·% or more, and the resin layer It is a composite having a tensile elastic modulus E resin of 1.0 GPa or more.
In the first embodiment, the average thickness of the glass substrate is preferably 10 to 200 μm.
In the first embodiment, the average thickness of the resin layer is preferably 10 to 100 μm.
In the first embodiment, the resin layer preferably contains polyimide.
The 2nd form of this invention is an electronic device containing the composite_body | complex which is a 1st form, and the element formed on the glass substrate of the said composite_body | complex.
本発明によれば、表面にマイクロクラックが存在するガラス基板に対して引張応力がかかった際の割れが発生しにくい複合体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite_body | complex which a crack is difficult to generate | occur | produce when a tensile stress is applied with respect to the glass substrate in which the surface has a microcrack can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一のまたは対応する構成には、同一のまたは対応する符号を付して、説明を省略する。なお、本発明における図は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致しない。なお、本明細書において、“重量%”と“質量%”とは同義である。
本発明の複合体の特徴点の一つとしては、樹脂層の特性(破断伸度、降伏応力、引張弾性率)を制御すると共に、樹脂層中の樹脂がガラス基板のマイクロクラック内の所定深さまで入り込むことが挙げられる。ガラス基板が割れやすい原因としては、ガラス表面に存在するマイクロクラックの存在が考えられ、ガラスに応力が加わると、このマイクロクラックが大きく発達して割れることが予想される。そこで、上記のようにマイクロクラック内部に所定の特性を示す樹脂が入り込むことにより、所望の効果が得られている。Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and description thereof is omitted. In addition, the figure in this invention is a schematic diagram, and the relationship of the thickness of each layer, a positional relationship, etc. do not necessarily correspond with an actual thing. In the present specification, “wt%” and “mass%” are synonymous.
One of the features of the composite of the present invention is that the properties of the resin layer (breaking elongation, yield stress, tensile elastic modulus) are controlled, and the resin in the resin layer has a predetermined depth in the microcrack of the glass substrate. It is possible to get in. The cause of the glass substrate being easily broken is considered to be the presence of microcracks existing on the glass surface. When stress is applied to the glass, the microcracks are expected to develop and break. Therefore, as described above, a desired effect is obtained by the resin having predetermined characteristics entering the microcracks.
図1は、本発明に係る複合体の一例の模式的断面図である。
複合体2は、ガラス基板4と、ガラス基板4上に配置された樹脂層6とを有する。ガラス基板4の樹脂層6側の表面にはマイクロクラック8があり、マイクロクラック8内部の少なくとも一部に樹脂層6中の樹脂が入り込んでいる。
複合体2は、画像表示パネル、太陽電池、薄膜2次電池などの電子デバイスの基板として用いられるものであってよく、各種の素子が形成されるものであってよい。複合体2は、巻芯に巻き取るものであってよく、ロールツーロール法による電子デバイスの製造に用いられるものであってよい。
なお、図1において、ガラス基板4の片側のみに樹脂層6を有するが、ガラス基板4を挟んだ両側にそれぞれ樹脂層6を有してもよい。ガラス基板4を挟んで配置される2つの樹脂層6は、同じ厚みを有しても異なる厚みを有してもよく、同じ物性(引張弾性率、熱膨張係数など)を有しても異なる物性を有してもよい。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a composite according to the present invention.
The
The
In FIG. 1, the
まず、以下では、複合体2を構成するガラス基板4および樹脂層6について詳述する。
First, in the following, the
<ガラス基板>
ガラス基板4のガラスは、多種多様であってよく、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。<Glass substrate>
The glass of the
ガラス基板4の平均厚みは特に制限されないが、200μm以下が好ましい。ガラス基板4の平均厚みが200μm以下であれば、ガラス基板4を渦巻き状に巻回してガラスロールを作製することができる。
ガラス基板4の平均厚みは、好ましくは150μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下である。また、ガラス基板4の平均厚みは、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは5μm以上、特に好ましくは10μm以上である。
なお、上記平均厚みは、任意の10点以上のガラス基板4の厚みを測定し、それらを算術平均した値である。The average thickness of the
The average thickness of the
In addition, the said average thickness is the value which measured the thickness of the arbitrary 10 or
ガラス基板4の幅方向における厚み偏差は、好ましくは5μm以下である。「厚み偏差」とは、平均厚みからの偏差を意味する。ガラス基板4の幅方向における厚み偏差が5μm以下であれば、複合体2の曲げ変形時などにガラス基板4に生じる応力が均一であり、ガラス基板4の破損を低減できる。尚、ガラス基板4の長手方向における厚み偏差は、一般的に、ガラス基板4の幅方向における厚み偏差よりも小さい。ガラス基板4の幅方向における厚み偏差は、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは1μm以下、特に好ましくは0.5μm以下である。ガラス基板4の幅方向における厚み偏差は、ガラス基板4の表裏面のそれぞれの凹凸形状をレーザ変位計で測定して求められる。
The thickness deviation in the width direction of the
ガラス基板4は帯状であってもよく、ガラス基板4の幅は100mm以上であってもよい。ガラス基板4の幅が100mm以上の場合、ロールツーロール法による電子デバイスの製造工程において、複合体2に加える張力が幅方向に不均一になることがあり、ガラス基板4の一部に引張応力が集中することがある。このような場合に、本実施形態の効果(ガラス基板4の破損を低減する効果)が顕著に表れる。
The
ガラス基板4の製造方法は、フロート法、フュージョン法、リドロー法のいずれでもよい。フロート法では、浴槽内の溶融スズ上で溶融ガラスを流動させて帯板状に成形し、成形したガラスを徐冷した後、徐冷したガラスを所望のサイズに切断する。フュージョン法では、樋状部材から溢れ出た溶融ガラスを、樋状部材の下端で合流させて帯板状に成形し、成形したガラスを徐冷した後、徐冷したガラスを所望のサイズに切断する。リドロー法では、ガラス基板を熱で軟化させたうえで所望の厚みに引き伸ばし、引き伸ばしたガラス基板を固化させる。
The manufacturing method of the
ガラス基板4の表面上には、マイクロクラック8が存在する。マイクロクラック8は、ガラス基板を製造する際の各種処理(洗浄処理、研磨処理、切断処理など)の際、または、ガラス基板を運搬するなどハンドリングする際に発生する。マイクロクラック8の形状は特に制限されず、マイクロクラックを有するガラス基板4の平面図である図2に示すように、例えば、溝状の凹部が線状に延在した形状8aや、点状の凹部形状8bが挙げられる。
マイクロクラック8とは、主に、マイクロサイズレベル以下のクラック(傷)を意図する。
マイクロクラック8の深さdの大きさは特に制限されないが、電子顕微鏡などで検出可能な範囲として、0.1μm以上の場合が多く、1.0μm以上の場合がより多い。また、上限は特に制限されないが、30μm以下の場合が多く、15μm以下の場合がより多い。
マイクロクラック8の幅Wの大きさは特に制限されないが、電子顕微鏡などで検出可能な範囲として、1nm以上の場合が多く、10nm以上の場合がより多い。また、上限は特に制限されないが、100μm以下の場合が多く、10μm以下の場合がより多い。
上記マイクロクラック8の深さdおよび幅Wの測定方法としては、複合体2を切断し、その断面を電子顕微鏡にて観察する方法が挙げられる。The
The size of the depth d of the
The size of the width W of the
Examples of a method for measuring the depth d and the width W of the
<樹脂層>
樹脂層6は、上記ガラス基板4上に配置される層であり、ガラス基板4の割れやすさを補強する補強層の役割を果たす。
樹脂層6は、上述したガラス基板4との間で、以下の式(1)の関係を満たす。
式(1): (比(df/d))×(樹脂層の破断伸度TE)×(樹脂層の降伏応力σS)≧400MPa・%
以下では、まず、これらの式中の各項目について詳述する。<Resin layer>
The
The
Formula (1): (ratio (d f / d)) × (breaking elongation TE of resin layer) × (yield stress σ S of resin layer) ≧ 400 MPa ·%
Below, each item in these formula | equation is explained in full detail first.
図1に示すように、マイクロクラック8内部の一部の領域に、樹脂層6中の樹脂が入り込んでいる(充填されている)。マイクロクラックの深さdに対する、ガラス基板4表面からの樹脂の入り込み深さdf(充填深さ)の比(df/d)の大きさ(マイクロクラックの深さ方向に対する樹脂の埋め込み比)は、上記式(1)の関係を満たせば特に制限されないが、複合体がより割れにくい点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する)で、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.1以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、マイクロクラックの深さdよりも入り込み深さdfが大きくなることはないため、1以下となる。上記入り込み深さdfは、ガラス基板4表面を基準として、マイクロクラック内部に入り込んでいる樹脂の最も深い位置を表す。
上記比(df/d)は平均値であり、10個以上のマイクロクラックを観察し、それぞれのマイクロクラックにおける深さdと入り込み深さdfとを測定し、各マイクロクラックでの比(df/d)を計算し、計算された各マイクロクラックの比(df/d)を算術平均して得られる値である。As shown in FIG. 1, the resin in the
The ratio (d f / d) is the average value, to observe 10 or more microcracks, measured and depth d f enter the depth d at each of microcracks, the ratio of each microcracks ( d f / d) is a value obtained by arithmetically averaging the calculated ratio (d f / d) of each microcrack.
上記深さdおよび入り込み深さdfは、複合体の破壊試験を実施した後、破壊起点を光学顕微鏡による直接観察することにより得られる。また、破壊力学の基礎式(『セラミックスの破壊学』P68)より、破壊応力・応力拡大係数から理論値も求めることができ、その確からしさを確認できる。さらに、入り込み深さdfについては、塗布する樹脂に色素を分散させておくことにより、破壊試験後の破壊起点を蛍光顕微鏡で観察し、その大きさを測定でき、深さdと比較することができる。ここで色素は特に限定されないが、フルオレセインやその誘導体が好ましい。
また、色素の分散性が悪い樹脂液の場合は、粘度を合わせた水溶性樹脂を観察用樹脂として用いることができる。実際に樹脂層を形成するために使用される樹脂層形成用組成物の粘度と、上記観察用樹脂と色素とを含む評価用組成物との粘度を合わせることにより、評価用組成物が深さdのマイクロクラック内部に侵入する程度が樹脂層形成用組成物を使用した場合と同程度となる。ここで、水溶性樹脂とはポリビニルアルコール(PVA)やヒドロキシセルロース(HEC)などを指す。また、深さdに関しても、マイクロクラック内表面に色素を吸着させて、破壊試験後の破壊起点を蛍光顕微鏡で観察することにより、求めることもできる。The depth d and the penetration depth df are obtained by directly observing the fracture starting point with an optical microscope after carrying out a fracture test of the composite. In addition, theoretical values can also be obtained from the fracture stress / stress intensity factor from the basic equation of fracture mechanics (“Destructive Science of Ceramics” P68), and the certainty can be confirmed. In addition, for enters depth d f, by previously dispersing the dye in the resin for coating, a fracture origin after breakdown test were observed under a fluorescence microscope, that the size can be measured and compared to the depth d Can do. Here, the dye is not particularly limited, but fluorescein and its derivatives are preferable.
Moreover, in the case of a resin liquid with poor dispersibility of the dye, a water-soluble resin having a combined viscosity can be used as the observation resin. By combining the viscosity of the resin layer forming composition used for actually forming the resin layer with the viscosity of the evaluation composition containing the observation resin and the dye, the evaluation composition is deep. The degree of penetration of d into the microcracks is about the same as when the resin layer forming composition is used. Here, the water-soluble resin refers to polyvinyl alcohol (PVA), hydroxycellulose (HEC), and the like. The depth d can also be determined by adsorbing a dye on the inner surface of the microcrack and observing the fracture starting point after the destructive test with a fluorescence microscope.
なお、一例として、図9(A)及び図9(B)にマイクロクラックを有するガラス基板表面にフルオレセインを吸着させて、破壊試験を行った後のガラス基板の破壊起点付近の断面を、光学顕微鏡および蛍光顕微鏡で観察した写真を示す。図9(A)は光学顕微鏡での観察図であり、図9(B)は蛍光顕微鏡での観察図である。図中の矢印は、ガラス基板の厚み方向を意図する。両者を比較すると、図9(B)の一方の表面上(図面中、ガラス基板の下側の表面)においてマイクロクラック内部に吸着されたフルオレセインに由来する蛍光が確認でき、ガラス基板表面からのこの蛍光領域の深さから上記深さdを算出可能である。また、上述したように、塗布する樹脂に色素(例えば、フルオレセイン)を分散させて、上記図9(B)と同様に破壊試験後のガラス基板の断面を観察することにより、上記入り込み深さdfを観察することもできる。As an example, in FIG. 9A and FIG. 9B, a cross section of the glass substrate in the vicinity of the fracture start point after the fluorescein is adsorbed on the surface of the glass substrate having microcracks and subjected to a destructive test is obtained using an optical microscope. And the photograph observed with the fluorescence microscope is shown. FIG. 9A is an observation view with an optical microscope, and FIG. 9B is an observation view with a fluorescence microscope. The arrow in the figure intends the thickness direction of the glass substrate. Comparing the two, the fluorescence derived from fluorescein adsorbed inside the microcracks can be confirmed on one surface of FIG. 9B (the lower surface of the glass substrate in the drawing). The depth d can be calculated from the depth of the fluorescent region. Further, as described above, the penetration depth d is obtained by dispersing a pigment (for example, fluorescein) in the resin to be applied and observing the cross section of the glass substrate after the destructive test in the same manner as in FIG. 9B. f can also be observed.
樹脂層6の破断伸度TE(%)の大きさは上記式(1)の関係を満たせば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、20%以上が好ましく、40%以上がより好ましい。
破断伸度TE(%)の測定方法は、ASTM D882−12に従う。The magnitude of the breaking elongation TE (%) of the
The measuring method of breaking elongation TE (%) follows ASTM D882-12.
樹脂層6の降伏応力σS(MPa)の大きさは上記式(1)の関係を満たせば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、50MPa以上が好ましく、100MPa以上がより好ましい。
降伏応力σSの測定方法は、JIS−C−2151:2006に従う。The magnitude of the yield stress σ S (MPa) of the
The measuring method of the yield stress σ S conforms to JIS-C-2151: 2006.
上記式(1)は、上述した比(df/d)と、樹脂層6の破断伸度TEと、樹脂層6の降伏応力σSとの積が、400MPa・%(N/mm2・%)以上であることを意図する。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、上記の式(1)の左辺((比(df/d))×(樹脂層の破断伸度TE)×(樹脂層の降伏応力σS))は450MPa・%以上であることが好ましく、500MPa・%以上であることがより好ましい。上限は特に制限されないが、通常、8000MPa・%以下の場合が多く、2000MPa・%以下の場合がより多い。
上述したように、ガラス基板4が割れる原因としては、主に、ガラス基板4表面に存在するマイクロクラック8に応力が集中することにより、ガラス基板4が割れやすくなる。本発明者らは、所定の破断伸度TEおよび降伏応力σSを示す樹脂層6を形成しうる樹脂が、マイクロクラック8内部の所定の深さまで入り込むことにより、つまり、式(1)の関係を満たすことにより、図1中の白抜き矢印で示すような、マイクロクラック8の割れをさらに発達させる方向への応力を抑制できることを見出している。
より具体的には、上述のように、ガラス基板が割れる原因としては、マイクロクラックに応力が集中するためであるが、マイクロクラックに樹脂が入り込む(埋め込まれる)場合、マイクロクラックにかかるエネルギーが入り込んでいる深さに応じて樹脂に分配される。その際、樹脂によってなされる仕事量は以下の式(X)によって表される。In the above formula (1), the product of the ratio (d f / d), the breaking elongation TE of the
As described above, the cause of the cracking of the
More specifically, as described above, the reason why the glass substrate breaks is that stress concentrates on the microcrack, but when the resin enters (embeds) the microcrack, the energy applied to the microcrack enters. It is distributed to the resin according to the depth that is flowing. At that time, the work done by the resin is expressed by the following formula (X).
式(X)中、W’はマイクロクラックに埋め込まれた樹脂によってなされる仕事量、αはマイクロクラックの深さ方向に対する樹脂の埋め込み率、dはマイクロクラックの深さ、σは樹脂の降伏応力、εは樹脂の破断伸度を表す。
上記変数の内、d(マイクロクラックの深さ)はある工程を通ったガラスの最低強度に対応する最も深いマイクロクラックに該当し、同じロットのガラス基板であれば大きな変化はないため、略定数と見なすことができる。そうすると、仕事量W’の大きさを決めているのは、α、σ、および、εに該当する。本発明者らは、この3つのパラメータの積が所定値であれば、ガラス基板の割れが生じにくいことを見出した。
特に、樹脂層6の破断伸度TEが大きいほど、マイクロクラック内部の樹脂が破断に至るまでの許容応力の範囲が広い。また、樹脂層6の降伏応力σSが大きいほど、マイクロクラック内部の樹脂が降伏に至るまでの許容応力の範囲が広い。In formula (X), W ′ is the work done by the resin embedded in the microcracks, α is the resin embedding rate in the depth direction of the microcracks, d is the depth of the microcracks, and σ is the yield stress of the resin. , Ε represents the elongation at break of the resin.
Among the above variables, d (depth of microcrack) corresponds to the deepest microcrack corresponding to the minimum strength of the glass that has passed through a certain process. Can be considered. Then, it is α, σ, and ε that determine the magnitude of the work amount W ′. The present inventors have found that if the product of these three parameters is a predetermined value, the glass substrate is hardly cracked.
In particular, the greater the rupture elongation TE of the
樹脂層6の引張弾性率Eresinは1.0GPa以上であり、本発明の効果がより優れる点で、1.5GPa以上が好ましく、2.0GPa以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、通常、15GPa以下の場合が多く、10GPa以下の場合がより多い。
引張弾性率Eresinの測定方法は、JIS−C−2151(2006年)に従う。The tensile elastic modulus E resin of the
The measuring method of the tensile elastic modulus Eresin follows JIS-C-2151 (2006).
樹脂層6の平均厚みは特に制限されないが、100μm以下が好ましい。樹脂層6の平均厚みが100μm以下であれば、複合体2のフレキシブル性が十分確保できる。また、樹脂層6の平均厚みが100μm以下であれば、樹脂とガラスとの熱膨張係数差による反りが抑制できる。樹脂層6の平均厚みは、好ましくは90μm以下、より好ましくは75μm以下である。また、樹脂層6の平均厚みは、本発明の効果がより優れる点で、0.5μm以上が好ましく、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは10μm以上である。
なお、上記平均厚みは、任意の10点以上の樹脂層6の厚みを測定し、それらを算術平均した値である。The average thickness of the
In addition, the said average thickness is the value which measured the thickness of arbitrary 10 or
樹脂層6は、例えば、樹脂のみで形成されてもよい。尚、樹脂層6は、樹脂を含む材料で形成されていればよく、例えば、樹脂およびフィラーで形成されてもよい。
フィラーとしては、繊維状、または、板状、鱗片状、粒状、不定形状、破砕品など非繊維状の充填剤が挙げられ、具体的には例えば、ガラス繊維、PAN系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、酸化チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、チタン酸バリウムウィスカー、ほう酸アルミニウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、マイカ、タルク、カオリン、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、クレー、二硫化モリブデン、ワラステナイト、酸化チタン、酸化亜鉛、ポリリン酸カルシウム、金属粉、金属フレーク、金属リボン、金属酸化物、カーボン粉末、黒鉛、カーボンフレーク、鱗片状カーボン、カーボンナノチューブなどが挙げられる。金属粉、金属フレーク、金属リボンの金属種の具体例としては銀、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、鉄、黄銅、クロム、錫などが例示できる。ガラス繊維または炭素繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものなら特に限定はなく、例えば長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバーなどから選択して用いることができる。また、樹脂層6は、樹脂を含浸した織布、不織布などで構成されてもよい。The
Examples of the filler include fibrous or non-fibrous fillers such as plate-like, scale-like, granular, indefinite shape, and crushed products. Specifically, for example, glass fiber, PAN-based or pitch-based carbon fiber. , Stainless steel fiber, metal fiber such as aluminum fiber and brass fiber, organic fiber such as aromatic polyamide fiber, gypsum fiber, ceramic fiber, asbestos fiber, zirconia fiber, alumina fiber, silica fiber, titanium oxide fiber, silicon carbide fiber, rock Wool, potassium titanate whisker, barium titanate whisker, aluminum borate whisker, silicon nitride whisker, mica, talc, kaolin, silica, calcium carbonate, glass beads, glass flake, glass microballoon, clay, molybdenum disulfide, wollastonite, Titanium oxide, zinc oxide, poly Calcium phosphate, metal powders, metal flakes, metal ribbons, metal oxides, carbon powder, graphite, carbon flake, scaly carbon, and carbon nanotubes. Specific examples of metal species of metal powder, metal flakes, and metal ribbons include silver, nickel, copper, zinc, aluminum, stainless steel, iron, brass, chromium, and tin. The type of glass fiber or carbon fiber is not particularly limited as long as it is generally used for resin reinforcement, and can be selected and used from, for example, long fiber type, short fiber type chopped strand, milled fiber, and the like. Moreover, the
樹脂層6の樹脂は、多種多様であってよく、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド(PI)、エポキシ(EP)等が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)、環状ポリオレフィン(COP)、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、アクリル(PMMA)、ウレタン(PU)等が用いられる。
尚、樹脂層6は、光硬化性樹脂で形成されてもよく、共重合体、または混合物であってもよい。ロールツーロール法による電子デバイスの製造工程は加熱処理を伴う工程を含むことがあり、樹脂の耐熱温度(連続使用可能温度)は好ましくは100℃以上である。耐熱温度が100℃以上の樹脂としては、例えばポリイミド(PI)、エポキシ(EP)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)、環状ポリオレフィン(COP)、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル(PMMA)、ウレタン(PU)などが挙げられる。
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、樹脂層6中の樹脂としてはポリイミド、エポキシが好ましく、ポリイミドがより好ましい。The resin of the
As the thermosetting resin, for example, polyimide (PI), epoxy (EP), or the like is used. Examples of the thermoplastic resin include polyamide (PA), polyamideimide (PAI), polyetheretherketone (PEEK), polybenzimidazole (PBI), liquid crystal polymer (LCP), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate ( PEN), polyethersulfone (PES), cyclic polyolefin (COP), polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), acrylic (PMMA), urethane (PU), etc. Used.
In addition, the
Especially, as the resin in the
ポリイミドの構造は特に制限されないが、下記式(I)で表される、テトラカルボン酸類の残基(X)とジアミン類の残基(A)とを有する繰り返し単位からなることが好ましい。なお、ポリイミドは、式(I)で表される繰り返し単位を主成分(全繰り返し単位に対して95モル%以上が好ましい)として含有することが好ましく、それ以外の他の繰り返し単位(例えば、後述する式(2−1)または(2−2)で表される繰り返し単位)を含んでいてもよい。
なお、テトラカルボン酸類の残基(X)とはテトラカルボン酸類からカルボキシ基を除いたテトラカルボン酸残基を意図し、ジアミン類の残基(A)とはジアミン類からアミノ基を除いたジアミン残基を意図する。The structure of the polyimide is not particularly limited, but is preferably composed of a repeating unit having a residue (X) of a tetracarboxylic acid and a residue (A) of a diamine represented by the following formula (I). In addition, it is preferable that a polyimide contains the repeating unit represented by Formula (I) as a main component (95 mol% or more with respect to all the repeating units is preferable), and other repeating units (for example, below-mentioned) The repeating unit represented by formula (2-1) or (2-2)).
The tetracarboxylic acid residue (X) is a tetracarboxylic acid residue obtained by removing a carboxy group from a tetracarboxylic acid, and the diamine residue (A) is a diamine obtained by removing an amino group from a diamine. Intended for residues.
式(I)中、Xはテトラカルボン酸類からカルボキシ基を除いたテトラカルボン酸残基を、Aはジアミン類からアミノ基を除いたジアミン残基を表す。 In formula (I), X represents a tetracarboxylic acid residue obtained by removing a carboxy group from tetracarboxylic acids, and A represents a diamine residue obtained by removing an amino group from diamines.
式(I)中、Xはテトラカルボン酸類からカルボキシ基を除いたテトラカルボン酸残基を表し、以下の式(X1)〜(X4)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることが好ましい。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、Xの総数の50モル%以上(好ましくは、80〜100モル%)が以下の式(X1)〜(X4)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることがより好ましい。Xの総数の実質的に全数(100モル%)が以下の式(X1)〜(X4)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることがさらに好ましい。
また、Aはジアミン類からアミノ基を除いたジアミン残基を表し、以下の式(A1)〜(A8)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることが好ましい。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、Aの総数の50モル%以上(好ましくは、80〜100モル%)が以下の式(A1)〜(A8)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることがより好ましい。Aの総数の実質的に全数(100モル%)が、以下の式(A1)〜(A8)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることがさらに好ましい。In formula (I), X represents a tetracarboxylic acid residue obtained by removing a carboxy group from tetracarboxylic acids, and at least one selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (X1) to (X4) It preferably consists of a group. Especially, the group which consists of group which 50 mol% or more (preferably 80-100 mol%) of the total number of X is represented by the following formula | equation (X1)-(X4) at the point which the effect of this invention is more excellent. More preferably, it comprises at least one group selected from: More preferably, substantially all (100 mol%) of the total number of X is composed of at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (X1) to (X4).
A represents a diamine residue obtained by removing an amino group from diamines, and preferably comprises at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (A1) to (A8). Especially, the point which 50 mol% or more (preferably 80-100 mol%) of the total number of A consists of group represented by the following formula | equation (A1)-(A8) at the point which the effect of this invention is more excellent. More preferably, it comprises at least one group selected from: More preferably, substantially all (100 mol%) of the total number of A is composed of at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (A1) to (A8).
なお、本発明の効果がより優れる点で、Xの総数の80〜100モル%が以下の式(X1)〜(X4)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなり、かつ、Aの総数の80〜100モル%が以下の式(A1)〜(A8)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることが好ましく、Xの総数の実質的に全数(100モル%)が以下の式(X1)〜(X4)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなり、かつ、Aの総数の実質的に全数(100モル%)が以下の式(A1)〜(A8)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基からなることがより好ましい。 In addition, 80-100 mol% of the total number of X consists of at least 1 type chosen from the group which consists of group represented by the following formula | equation (X1)-(X4) by the point which the effect of this invention is more excellent. In addition, it is preferable that 80 to 100 mol% of the total number of A is composed of at least one group selected from the group consisting of the groups represented by the following formulas (A1) to (A8). Thus, the total number (100 mol%) is composed of at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (X1) to (X4), and substantially the total number of A (100 Mol%) is more preferably composed of at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (A1) to (A8).
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、Xとしては、式(X1)で表される基および式(X4)で表される基が好ましく、式(X1)で表される基がより好ましい。
また、本発明の効果がより優れる点で、Aとしては、式(A1)で表される基および式(A6)で表される基が好ましく、式(A1)で表される基がより好ましい。Among these, X is preferably a group represented by the formula (X1) and a group represented by the formula (X4), and more preferably a group represented by the formula (X1) in that the effect of the present invention is more excellent. preferable.
Further, as A, the group represented by the formula (A1) and the group represented by the formula (A6) are preferable, and the group represented by the formula (A1) is more preferable in that the effect of the present invention is more excellent. .
式(X1)〜(X4)で表される基と式(A1)〜(A8)で表される基との好適な組み合わせからなるポリイミドとしては、Xが式(X1)で表される基であり、Aが式(A1)で表される基であるポリイミド1、および、Xが式(X4)で表される基であり、Aが式(A6)で表される基であるポリイミド2が好ましく挙げられる。ポリイミド1の場合、耐熱性により優れる。また、ポリイミド2の場合、無色透明性の点で好ましい。
As a polyimide comprising a suitable combination of groups represented by formulas (X1) to (X4) and groups represented by formulas (A1) to (A8), X is a group represented by formula (X1). Yes, polyimide 1 in which A is a group represented by formula (A1), and
ポリイミド中における上記式(I)で表される繰り返し単位の繰り返し数(n)は特に制限されないが、2以上の整数であることが好ましく、本発明の効果がより優れる点で、10〜10000が好ましく、15〜1000がより好ましい。 The number of repeating units (n) represented by the above formula (I) in the polyimide is not particularly limited, but is preferably an integer of 2 or more, and 10 to 10000 is more excellent in the effect of the present invention. Preferably, 15 to 1000 is more preferable.
上記ポリイミドは、耐熱性を損なわない範囲で、テトラカルボン酸類の残基(X)として、下記に例示される基からなる群から選ばれる1種以上が含まれていてもよい。また、下記に例示される基を2種以上含んでいてもよい。 The polyimide may contain at least one selected from the group consisting of groups exemplified below as the residue (X) of the tetracarboxylic acids within a range not impairing the heat resistance. Moreover, 2 or more types of groups illustrated below may be included.
また、上記ポリイミドは、耐熱性を損なわない範囲で、ジアミン類の残基(A)として、下記に例示される基からなる群から選ばれる1種以上が含まれていてもよい。また、下記に例示される基を2種以上含んでいてもよい。 Moreover, the said polyimide may contain 1 or more types chosen from the group which consists of group illustrated below as a residue (A) of diamine within the range which does not impair heat resistance. Moreover, 2 or more types of groups illustrated below may be included.
樹脂層6は、ガラス基板4の割れを抑制したい部分を覆えばよく、樹脂層6の一方の主面の少なくとも一部を覆う形態でもよい。樹脂層6は、好ましくは、ガラス基板4の一方の主面全体を覆う。尚、樹脂層6はガラス基板4の一方の主面からはみ出してもよい。
樹脂層6の製造方法は特に制限されず使用される材料に応じて適宜最適な条件が選択されるが、本発明の効果がより優れる点で、ガラス基板4上に液状の樹脂組成物を塗布し固化させて樹脂層6を形成する方法が挙げられる。The
The production method of the
なお、上述したポリイミドを含む樹脂層(ポリイミド樹脂層)を製造する際の製造方法は特に制限されないが、熱硬化により上記式(I)で表されるポリイミド樹脂となる硬化性樹脂を使用する形態が好ましい。
以下、ポリイミド樹脂層の製造方法の好適形態について詳述する。該製造方法は、以下の工程(1)および工程(2)を有することが好ましい。
工程(1):熱硬化により、上記式(I)で表されるポリイミド樹脂となる硬化性樹脂をガラス基板4上に塗布して、塗膜を得る工程
工程(2):塗膜に加熱処理を施し、ポリイミド樹脂層を形成する工程
以下、それぞれの工程の手順について詳述する。In addition, although the manufacturing method at the time of manufacturing the resin layer (polyimide resin layer) containing the polyimide mentioned above is not restrict | limited, The form which uses the curable resin used as the polyimide resin represented by the said Formula (I) by thermosetting Is preferred.
Hereinafter, the suitable form of the manufacturing method of a polyimide resin layer is explained in full detail. The production method preferably includes the following steps (1) and (2).
Step (1): Step of obtaining a coating film by applying a curable resin to be a polyimide resin represented by the above formula (I) on the
(工程(1):塗膜形成工程)
工程(1)は、熱硬化により上記式(I)で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂となる硬化性樹脂をガラス基板4上に塗布して、塗膜を得る工程である。
なお、硬化性樹脂は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン類とを反応させて得られるポリアミック酸を含み、テトラカルボン酸二無水物の少なくとも一部が下記式(Y1)〜(Y4)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種のテトラカルボン酸二無水物からなり、ジアミン類の少なくとも一部が下記式(B1)〜(B8)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種のジアミン類からなることが好ましい。 (Process (1): Coating film forming process)
Step (1) is a step of applying a curable resin, which becomes a polyimide resin having a repeating unit represented by the above formula (I), by thermal curing on the
The curable resin contains a polyamic acid obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride and a diamine, and at least a part of the tetracarboxylic dianhydride is represented by the following formulas (Y1) to (Y4). Comprising at least one tetracarboxylic dianhydride selected from the group consisting of the following compounds, wherein at least some of the diamines are selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (B1) to (B8): It is preferable to consist of at least one diamine.
なお、ポリアミック酸は、通常、以下式(2−1)および/または式(2−2)で表される繰り返し単位を含む構造式として表される。なお、式(2−1)および式(2−2)中、X、Aの定義は、式(I)におけるX、Aの定義とそれぞれ同義である。 In addition, a polyamic acid is normally represented as a structural formula containing the repeating unit represented by Formula (2-1) and / or Formula (2-2) below. In formulas (2-1) and (2-2), the definitions of X and A are the same as the definitions of X and A in formula (I), respectively.
テトラカルボン酸二無水物とジアミン類との反応条件は特に制限されず、ポリアミック酸を効率よく合成できる点で、−30〜70℃(好ましくは−20〜40℃)で反応させることが好ましい。
テトラカルボン酸二無水物とジアミン類との混合比率は特に制限されないが、ジアミン類1モルに対して、テトラカルボン酸二無水物を好ましくは0.66〜1.5モル、より好ましくは0.9〜1.1モル、さらに好ましくは0.97〜1.03モル反応させることが挙げられる。
テトラカルボン酸二無水物とジアミン類との反応の際には、必要に応じて、有機溶媒を使用してもよい。使用される有機溶媒の種類は特に制限されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、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−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、ジメチルスルホキシド、m−クレゾ−ル、フェノ−ル、p−クロルフェノール、2−クロル−4−ヒドロキシトルエン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジオキサン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどが使用可能であり、2種以上を併用してもよい。The reaction conditions of tetracarboxylic dianhydride and diamines are not particularly limited, and it is preferable to react at −30 to 70 ° C. (preferably −20 to 40 ° C.) from the viewpoint that polyamic acid can be efficiently synthesized.
Although the mixing ratio in particular of tetracarboxylic dianhydride and diamines is not restrict | limited, Preferably tetracarboxylic dianhydride is 0.66-1.5 mol with respect to 1 mol of diamines, More preferably, it is 0.8. The reaction may be 9 to 1.1 mol, more preferably 0.97 to 1.03 mol.
In the reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamines, an organic solvent may be used as necessary. The type of organic solvent to be used is not particularly limited. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide N-methylcaprolactam, hexamethylphosphoramide, tetramethylene sulfone, dimethyl sulfoxide, m-cresol, phenol, p-chlorophenol, 2-chloro-4-hydroxytoluene, diglyme, triglyme, tetraglyme, Dioxane, γ-butyrolactone, dioxolane, cyclohexanone, cyclopentanone and the like can be used, and two or more kinds may be used in combination.
上記反応の際には、必要に応じて、上記式(Y1)〜(Y4)で表される化合物からなる群から選択されるテトラカルボン酸二無水物以外の他のテトラカルボン酸二無水物を合わせて使用してもよい。
また、上記反応の際には、必要に応じて、上記式(B1)〜(B8)で表される化合物からなる群から選択されるジアミン類以外の他のジアミン類を合わせて使用してもよい。 In the case of the said reaction, other tetracarboxylic dianhydrides other than the tetracarboxylic dianhydride selected from the group which consists of a compound represented by said formula (Y1)-(Y4) as needed are added. You may use together.
Moreover, in the case of the said reaction, you may use together other diamines other than the diamine selected from the group which consists of a compound represented by said formula (B1)-(B8) as needed. Good.
また、本工程において使用される硬化性樹脂は、上記テトラカルボン酸二無水物とジアミン類とを反応させて得られるポリアミック酸の他に、ポリアミック酸と反応し得るテトラカルボン酸二無水物またはジアミン類を添加したものを用いてもよい。ポリアミック酸の他に、テトラカルボン酸二無水物またはジアミン類を添加すると、式(2−1)または式(2−2)で表わされる繰り返し単位を有する2以上のポリアミック酸分子をテトラカルボン酸二無水物またはジアミン類を介して結合させることができる。
ポリアミック酸が末端にアミノ基を有する場合は、テトラカルボン酸二無水物を添加してよく、ポリアミック酸の1モルに対して、カルボキシル基が0.9〜1.1モルとなるように添加してよい。ポリアミック酸が末端にカルボキシル基を有する場合は、ジアミン類を添加してよく、ポリアミック酸の1モルに対し、アミノ基が0.9〜1.1モルとなるように添加してよい。なお、ポリアミック酸が末端にカルボキシル基を有する場合、酸末端は水または任意のアルコールを加えて末端の酸無水物基を開環させたものを用いてもよい。
後から添加するテトラカルボン酸二無水物は、式(Y1)〜(Y4)で表される化合物であることがより好ましい。後から添加するジアミン類は芳香環を有するジアミン類が好ましく、式(B1)〜(B8)で表される化合物であることがより好ましい。
テトラカルボン酸二無水物類またはジアミン類を後から添加する場合、式(2−1)または式(2−2)で表される繰り返し単位を有するポリアミック酸の重合度(n)は1〜20が好ましい。重合度(n)がこの範囲であると、硬化性樹脂の溶液中のポリアミック酸濃度が30質量%以上としても硬化性樹脂の溶液を低粘度にできる。In addition to the polyamic acid obtained by reacting the tetracarboxylic dianhydride and diamine, the curable resin used in this step is a tetracarboxylic dianhydride or diamine capable of reacting with a polyamic acid. You may use what added the kind. In addition to polyamic acid, when tetracarboxylic dianhydride or diamines are added, two or more polyamic acid molecules having a repeating unit represented by formula (2-1) or formula (2-2) are converted to tetracarboxylic diacid. It can be coupled through anhydrides or diamines.
When the polyamic acid has an amino group at the terminal, tetracarboxylic dianhydride may be added, and added so that the carboxyl group is 0.9 to 1.1 mol with respect to 1 mol of the polyamic acid. It's okay. When the polyamic acid has a carboxyl group at the end, diamines may be added, and the amino group may be added in an amount of 0.9 to 1.1 mol with respect to 1 mol of the polyamic acid. In addition, when a polyamic acid has a carboxyl group at the terminal, the acid terminal may be obtained by opening the terminal acid anhydride group by adding water or any alcohol.
The tetracarboxylic dianhydride added later is more preferably a compound represented by the formulas (Y1) to (Y4). The diamines added later are preferably diamines having an aromatic ring, and more preferably compounds represented by formulas (B1) to (B8).
When tetracarboxylic dianhydrides or diamines are added later, the polymerization degree (n) of the polyamic acid having a repeating unit represented by the formula (2-1) or the formula (2-2) is 1 to 20. Is preferred. When the degree of polymerization (n) is within this range, the viscosity of the curable resin solution can be reduced even when the polyamic acid concentration in the curable resin solution is 30% by mass or more.
本工程では、硬化性樹脂以外の成分を使用してもよい。
例えば、溶媒を用いてもよい。より具体的には、硬化性樹脂を溶媒に溶解させ、硬化性樹脂の溶液(硬化性樹脂溶液)として用いてもよい。溶媒としては、特にポリアミック酸の溶解性の点から、有機溶媒が好ましい。使用される有機溶媒としては、上述した反応の際に使用される有機溶媒が挙げられる。
なお、硬化性樹脂溶液中に有機溶媒が含まれる場合、塗膜の厚みの調整、塗布性が良好にできる量であれば、有機溶媒の含有量は特に制限されないが、一般的に硬化性樹脂溶液全質量に対して、5〜95質量%が好ましく、10〜90質量%がより好ましい。
また、必要に応じて、ポリアミック酸の脱水閉環を促進するための脱水剤または脱水閉環触媒を合わせて使用してもよい。例えば、脱水剤としては、例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。また、脱水閉環触媒としては、例えば、ピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミンなどの3級アミンを用いることができる。In this step, components other than the curable resin may be used.
For example, a solvent may be used. More specifically, the curable resin may be dissolved in a solvent and used as a curable resin solution (curable resin solution). As the solvent, an organic solvent is particularly preferable from the viewpoint of the solubility of the polyamic acid. As an organic solvent used, the organic solvent used in the case of the reaction mentioned above is mentioned.
In addition, when the organic solvent is contained in the curable resin solution, the content of the organic solvent is not particularly limited as long as the thickness of the coating film can be adjusted and the coating property can be improved. 5-95 mass% is preferable with respect to the total solution mass, and 10-90 mass% is more preferable.
Further, if necessary, a dehydrating agent or a dehydrating ring closure catalyst for promoting dehydration ring closure of the polyamic acid may be used together. For example, as the dehydrating agent, for example, acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and trifluoroacetic anhydride can be used. Moreover, as a dehydration ring closure catalyst, tertiary amines, such as a pyridine, a collidine, a lutidine, a triethylamine, can be used, for example.
ガラス基板表面上に硬化性樹脂(または硬化性樹脂溶液)を塗布する方法は特に限定されず、公知の方法を使用することができる。例えば、スプレーコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、グラビアコート法などが挙げられる。
上記処理により得られる塗膜の厚みは特に制限されず、上述した所望の厚みのポリイミド樹脂層が得られるように適宜調整される。The method for applying the curable resin (or curable resin solution) on the surface of the glass substrate is not particularly limited, and a known method can be used. Examples thereof include spray coating, die coating, spin coating, dip coating, roll coating, bar coating, screen printing, and gravure coating.
The thickness of the coating film obtained by the above treatment is not particularly limited, and is appropriately adjusted so that the polyimide resin layer having the desired thickness described above can be obtained.
(工程(2):加熱処理工程)
工程(2)は、塗膜に加熱処理を施し、ポリイミド樹脂層を形成する工程である。本工程を実施することにより、例えば、硬化性樹脂に含まれるポリアミック酸の閉環反応が進行し、所望の樹脂層が形成される。
加熱処理の方法は特に制限されず、公知の方法(例えば、塗膜付き支持基材を加熱オーブン中に静置して加熱する方法)が適宜使用される。
加熱温度は特に制限されないが、300〜500℃であることが好ましく、残留溶媒率が低くなると共に、イミド化率がより上昇し、本発明の効果がより優れる点で、350〜450℃がより好ましい。上記加熱温度では主にポリアミック酸の閉環反応が進行するため、以後、上記温度をイミド化温度とも称する。なお、後述するように、本発明の効果がより優れる点で、イミド化温度まで徐々に加熱温度を昇温していくことが好ましい。
加熱時間は特に制限されず、使用される硬化性樹脂の構造により適宜最適な時間が選択されるが、残留溶媒率が低くなると共に、イミド化率がより上昇し、本発明の効果がより優れる点で、室温からイミド化温度への昇温時間が30〜180分が好ましく、60〜120分がより好ましい。また、後述する乾燥加熱処理を実施する場合は、乾燥加熱処理の際の温度からイミド化温度への昇温時間が上記範囲であればよい。なお、昇温する際の昇温速度は特に制限されず、略一定速度(一定昇温速度)で昇温することが好ましく、加熱開始温度(乾燥加熱処理を実施した場合は乾燥温度)と所定のイミド化温度との差を、所定の昇温時間で除した値であることが好ましい。具体的には、加熱開始温度が120℃で、イミド化温度が350℃で、昇温時間が120分の場合、昇温速度としては(350−120)/120≒1.9℃/分程度が好ましい。
また、イミド化温度での保持時間は30〜120分が好ましい。
加熱の雰囲気は特に制限されず、例えば、大気中下、真空下または不活性ガス下にて実施される。
なお、加熱処理は、異なる温度で段階的に実施してもよい。
なお、上記加熱温度での処理の前に、必要に応じて、塗膜中の揮発成分(溶媒)を除去するための乾燥加熱処理を実施してもよい。乾燥加熱処理の温度条件は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、40〜200℃での加熱処理が好ましい。また、乾燥時間は特に制限されず、本発明の効果がより優れる点で、15〜120分が好ましく、30〜60分がより好ましい。なお、乾燥加熱処理は、異なる温度で段階的に実施してもよい。
よって、本工程(2)の好適形態の一つとしては、上記温度での乾燥加熱処理を実施した後、上記350〜450℃での加熱処理をさらに実施する形態が挙げられる。(Process (2): Heat treatment process)
Step (2) is a step of forming a polyimide resin layer by heat-treating the coating film. By carrying out this step, for example, a ring closing reaction of polyamic acid contained in the curable resin proceeds, and a desired resin layer is formed.
The method for the heat treatment is not particularly limited, and a known method (for example, a method in which a support substrate with a coating film is left standing in a heating oven and heated) is appropriately used.
The heating temperature is not particularly limited, but is preferably 300 to 500 ° C., the residual solvent ratio is lowered, the imidization ratio is further increased, and the effect of the present invention is more excellent, and 350 to 450 ° C. is more preferable. preferable. Since the ring closing reaction of polyamic acid proceeds mainly at the heating temperature, the temperature is hereinafter also referred to as imidization temperature. As will be described later, it is preferable to gradually raise the heating temperature to the imidization temperature from the viewpoint that the effect of the present invention is more excellent.
The heating time is not particularly limited, and an optimal time is appropriately selected depending on the structure of the curable resin to be used. However, the residual solvent ratio is lowered, the imidization ratio is further increased, and the effect of the present invention is further improved. In this regard, the temperature rising time from room temperature to the imidization temperature is preferably 30 to 180 minutes, more preferably 60 to 120 minutes. Moreover, when implementing the drying heat processing mentioned later, the temperature rising time from the temperature in the case of a drying heat processing to imidation temperature should just be the said range. In addition, the temperature increase rate at the time of temperature increase is not particularly limited, and it is preferable to increase the temperature at a substantially constant rate (a constant temperature increase rate). The heating start temperature (drying temperature when dry heat treatment is performed) and a predetermined value It is preferable that it is the value which remove | divided the difference with imidation temperature of this by the predetermined temperature rising time. Specifically, when the heating start temperature is 120 ° C., the imidization temperature is 350 ° C., and the heating time is 120 minutes, the heating rate is (350−120) /120≈1.9° C./minute. Is preferred.
The holding time at the imidization temperature is preferably 30 to 120 minutes.
The heating atmosphere is not particularly limited, and is performed, for example, in the air, under vacuum, or under an inert gas.
Note that the heat treatment may be performed stepwise at different temperatures.
In addition, you may implement the drying heat processing for removing the volatile component (solvent) in a coating film before the process at the said heating temperature as needed. The temperature condition of the drying heat treatment is not particularly limited, but the heat treatment at 40 to 200 ° C. is preferable in that the effect of the present invention is more excellent. Also, the drying time is not particularly limited, and is preferably 15 to 120 minutes, more preferably 30 to 60 minutes, in that the effect of the present invention is more excellent. Note that the drying heat treatment may be performed stepwise at different temperatures.
Therefore, as one suitable form of this process (2), after implementing the drying heat processing at the said temperature, the form which further implements the said heat processing at 350-450 degreeC is mentioned.
上記工程(2)を経ることにより、ポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂層が形成される。
ポリイミド樹脂のイミド化率は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、99.0%以上が好ましく、99.5%以上がより好ましい。
イミド化率の測定方法は、硬化性樹脂を窒素雰囲気下で350℃の2時間加熱した場合を100%のイミド化率として、硬化性樹脂のIRによるスペクトルにおいて加熱処理前後で不変のピーク強度(例えば、ベンゼン環由来のピーク:約1500cm−1)に対する、イミドカルボニル基由来のピーク:約1780cm−1のピーク強度の強度比により求める。By passing through the said process (2), the polyimide resin layer containing a polyimide resin is formed.
Although the imidation ratio of a polyimide resin is not particularly limited, it is preferably 99.0% or more and more preferably 99.5% or more in terms of more excellent effects of the present invention.
The imidation rate is measured by measuring the curable resin heated at 350 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere as 100% imidation rate, and the peak intensity (invariant before and after the heat treatment in the IR spectrum of the curable resin) ( For example, it is determined by the intensity ratio of the peak intensity derived from the imide carbonyl group: about 1780 cm −1 to the peak derived from the benzene ring: about 1500 cm −1 ).
なお、上記工程(1)では、熱硬化により上記式(I)で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂となる硬化性樹脂をガラス基板上に塗布して、塗膜を製造したが、この形態に限定されず、例えば、上記式(I)で表さされるポリイミド樹脂および溶媒を含む組成物を塗布して塗膜を形成してもよい。 In the above step (1), a curable resin to be a polyimide resin having a repeating unit represented by the above formula (I) was applied on a glass substrate by thermosetting to produce a coating film. For example, a coating film may be formed by applying a composition containing a polyimide resin represented by the above formula (I) and a solvent.
<複合体および電子デバイス>
上述した複合体は、ガラス基板4と樹脂層6とを備える。
複合体の光線透過率は特に制限されないが、背面基板に光を透過させる必要が無いトップエミッションのOLED用途に適応する場合、90%以下でもよく、80%以下でも支障はない。<Composite and electronic device>
The composite described above includes a
The light transmittance of the composite is not particularly limited, but may be 90% or less or 80% or less when applied to top emission OLED applications that do not require light to be transmitted through the back substrate.
次に、電子デバイスについて説明する。
電子デバイスとしては、画像表示パネル、太陽電池、薄膜二次電池、撮像素子(CCD、CMOSなど)、圧力センサ、加速度センサ、生体センサなどが挙げられる。画像表示パネルとしては、液晶パネル(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機ELパネル(OLED)、電子ペーパなどが挙げられる。電子デバイスは、上記構成の複合体、および複合体上に形成される素子を有する。Next, the electronic device will be described.
Examples of the electronic device include an image display panel, a solar battery, a thin film secondary battery, an image sensor (CCD, CMOS, etc.), a pressure sensor, an acceleration sensor, and a biological sensor. Examples of the image display panel include a liquid crystal panel (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic EL panel (OLED), and electronic paper. The electronic device includes the composite having the above structure and an element formed over the composite.
図3は、本発明の一実施形態による有機ELパネル(OLED)を示す図である。有機ELパネル70は、例えば複合体2、画素電極72、有機層74、対向電極76、および封止板78などで構成される。有機層74は、少なくとも発光層を含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含む。例えば、有機層74は、陽極側から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層をこの順で含む。画素電極72、有機層74、および対向電極76などで、トップエミッション型の有機EL素子71が構成される。尚、有機EL素子は、ボトムエミッション型でもよい。
FIG. 3 is a diagram showing an organic EL panel (OLED) according to an embodiment of the present invention. The organic EL panel 70 includes, for example, the
図4は、本発明の一実施形態による液晶パネルを示す図である。液晶パネル80は、TFT基板82、CF基板84、および液晶層86などで構成される。TFT基板82は、複合体2(複合体2を構成する例えばガラス基板4)上にTFT素子(薄膜トランジスタ素子)83などをパターン形成してなる。CF基板84は、別の複合体2(複合体2を構成する例えばガラス基板4)上にカラーフィルター素子85をパターン形成してなる。液晶層86は、TFT基板82とCF基板84との間に形成される。TFT基板82およびCF基板84が特許請求の範囲に記載の電子デバイスに相当する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention. The
図5は、本発明の一実施形態による太陽電池を示す図である。太陽電池90は、例えば複合体2、透明電極92、シリコン層94、反射電極96、および封止板98などで構成される。シリコン層は、例えば、陽極側から、p層(p型にドーピングされた層)、i層(光吸収層)、n層(n型にドーピングされた層)などで構成される。透明電極92、シリコン層94、および反射電極96などで、シリコン型の太陽電池素子91が構成される。尚、太陽電池素子は、化合物型、色素増感型、量子ドット型などでもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention. The
図6は、本発明の一実施形態による薄膜2次電池を示す図である。薄膜2次電池100は、例えば複合体2、透明電極102、電解質層104、集電層106、封止層108、および封止板109などで構成される。透明電極102、電解質層104、集電層106、および封止層108などで、薄膜2次電池素子101が構成される。尚、本実施形態の薄膜2次電池素子101は、リチウムイオン型であるが、ニッケル水素型、ポリマー型、セラミックス電解質型などでもよい。
FIG. 6 is a view showing a thin film secondary battery according to an embodiment of the present invention. The thin film
図7は、本発明の一実施形態による電子ペーパを示す図である。電子ペーパ110は、例えば複合体2、TFT層112、電気工学媒体(例えばマイクロカプセル)を含む層114、透明電極116、および前面板118で構成される。TFT層112、電気工学媒体を含む層114、および透明電極116などで、電子ペーパ素子111が構成される。電子ペーパ素子は、マイクロカプセル型、インプレーン型、ツイストボール型、粒子移動型、電子噴流型、ポリマーネットワーク型のいずれでもよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating electronic paper according to an embodiment of the present invention. The
以下に、例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。例1が実施例、例2及び3が比較例である。
以下の例では、ガラス基板として、ガラス基板X(平均厚み100μm、幅方向厚み偏差1μm以下、無アルカリガラス、熱膨張係数4×10−6/℃、引張弾性率77GPa)を使用した。ガラス基板Xの表面上にはマイクロクラックが多数存在していた。マイクロクラックの幅Wは10〜100nm程度であり、深さdは10μm以下であった。
なお、ガラス基板Xは、フロート法で作製した。具体的には、溶融スズ上で溶融ガラスを流動させて帯板状に成形し、成形したガラスを徐冷した後、徐冷したガラスを所望のサイズに切断した。徐冷工程および切断工程において、ガラスを圧縮空気の空気圧で支持し、ガラスが固体物と触れないようにした。切断工程では、非接触切断法であるレーザ切断法を用いた。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 is an example and Examples 2 and 3 are comparative examples.
In the following examples, a glass substrate X (
The glass substrate X was produced by a float method. Specifically, molten glass was flowed on molten tin and formed into a strip shape. After the formed glass was gradually cooled, the gradually cooled glass was cut into a desired size. In the slow cooling step and the cutting step, the glass was supported by compressed air pressure so that the glass did not come into contact with solid objects. In the cutting process, a laser cutting method which is a non-contact cutting method was used.
<製造例1:ポリアミック酸溶液(P1)の製造>
パラフェニレンジアミン(10.8g、0.1mol)を1−メチル−2−ピロリドン(226.0g)に溶解させ、室温下で攪拌した。これにBPDA(3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)(29.4g、0.1mol)を1分間で加え、室温下2時間攪拌し、上記式(2−1)および/または式(2−2)で表される繰り返し単位を有するポリアミック酸を含む固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(P1)を得た。この溶液の粘度を測定したところ、20℃で3000センチポイズであった。
粘度は、(株)トキメック社製、DVL−BII型デジタル粘度計(B型粘度計)を用い、20℃における回転粘度を測定したものである。
なお、ポリアミック酸中に含まれる式(2−1)および/または式(2−2)で表される繰り返し単位中のXは式(X1)で表される基、Aは式(A1)で表される基であった。<Production Example 1: Production of polyamic acid solution (P1)>
Paraphenylenediamine (10.8 g, 0.1 mol) was dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone (226.0 g) and stirred at room temperature. BPDA (3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride) (29.4 g, 0.1 mol) was added to this over 1 minute, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. ) And / or a polyamic acid solution (P1) having a solid content concentration of 20% by mass containing a polyamic acid having a repeating unit represented by the formula (2-2) was obtained. When the viscosity of this solution was measured, it was 3000 centipoise at 20 ° C.
The viscosity is measured by measuring the rotational viscosity at 20 ° C. using a DVL-BII type digital viscometer (B type viscometer) manufactured by Tokimec Co., Ltd.
X in the repeating unit represented by the formula (2-1) and / or formula (2-2) contained in the polyamic acid is a group represented by the formula (X1), and A is a formula (A1). The group represented.
<例1>
初めに、ガラス基板Xを純水洗浄した後、さらにUV洗浄して清浄化した。
次に、ポリアミック酸溶液(P1)をスピンコーター(回転数:2000rpm、15秒)にてガラス基板Xの第1主面上に塗布して、ポリアミック酸を含む塗膜をガラス基板X上に設けた(塗膜量100g/m2)。
なお、上記ポリアミック酸は、上記式(Y1)で表される化合物と、式(B1)で表される化合物とを反応させて得られる樹脂である。
次に、大気中、60℃で30分加熱し、その後120℃で30分加熱し、さらに350℃まで2時間かけて昇温し、350℃で1時間保持して、塗膜を加熱して、樹脂層(平均厚み:25μm)を形成した。形成された樹脂層中には、以下の式で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂(式(I)中のXが式(X1)で表される基、Aが式(A1)で表される基からなる)が含まれていた。なお、イミド化率は、99.7%であった。<Example 1>
First, after cleaning the glass substrate X with pure water, it was further cleaned by UV cleaning.
Next, a polyamic acid solution (P1) is applied onto the first main surface of the glass substrate X by a spin coater (rotation speed: 2000 rpm, 15 seconds), and a coating film containing polyamic acid is provided on the glass substrate X. (Coating amount 100 g / m 2 ).
The polyamic acid is a resin obtained by reacting the compound represented by the formula (Y1) with the compound represented by the formula (B1).
Next, it is heated in the atmosphere at 60 ° C. for 30 minutes, then heated at 120 ° C. for 30 minutes, further heated to 350 ° C. over 2 hours, held at 350 ° C. for 1 hour, and the coating film is heated. A resin layer (average thickness: 25 μm) was formed. In the formed resin layer, a polyimide resin having a repeating unit represented by the following formula (X in formula (I) is a group represented by formula (X1), A is represented by formula (A1)). Consisting of a group). The imidation ratio was 99.7%.
<例2>
塗膜の加熱条件を、60℃で30分加熱し、その後120℃で30分加熱し、さらに直接350℃のオーブンに入れ1時間加熱した以外は、例1と同様の方法で、ガラス複合体を得た。<Example 2>
The glass composite was heated in the same manner as in Example 1 except that the coating was heated at 60 ° C. for 30 minutes, then heated at 120 ° C. for 30 minutes and then directly placed in an oven at 350 ° C. for 1 hour. Got.
<例3>
例1と同じ方法で樹脂層(ポリイミド膜)を成膜した後、ポリイミド膜を一旦剥離し、別のガラス基板Xと重ね合わせ、三共製「HAL−TEC」を用い、押し込み量を1mmとして大気下にてロール積層した。<Example 3>
After the resin layer (polyimide film) was formed in the same manner as in Example 1, the polyimide film was once peeled off and overlapped with another glass substrate X, using “HAL-TEC” manufactured by Sankyo, and the indentation amount was set to 1 mm. Roll lamination was performed below.
<各種パラメータの測定>
(「df/d」)
マイクロクラックの深さdは、ガラス基板Xに対して後述する破壊試験を実施した後、破壊起点を光学顕微鏡による直接観察することにより得た。
また、樹脂の入り込み深さdfの測定では、まず、ガラス基板Xの表面に3−アミノプロピルトリエトキシシラン(KBM903)を0.1質量%溶解させたイソプロピルアルコール溶液をスピンコート(2000rpm)により塗布した。次に、80℃にて10分間乾燥後、フルオレセインイソチオシアネート(濃度:0.01(mmol/l))と水溶性樹脂(ポリビニルアルコール)とを含む水溶液をスピンコーター(回転数:2000rpm、15秒)にてガラス基板Xの第1主面上に塗布した。塗布処理後、ガラス基板Xを純水で3回リンスし、乾燥させた後、後述する破壊試験を実施した後、蛍光顕微鏡(Olympus)を用いて破壊起点を観察し、入り込み深さdfを観察した。なお、上記水溶液中でのポリビニルアルコールの濃度は、水溶液の粘度が上記ポリアミック酸溶液(P1)の粘度と同程度となるように調整した。
また、上記では入り込み深さdfを蛍光顕微鏡にて測定する方法を示したが、得られた複合体に対して後述する破壊試験を実施した後、破壊起点を光学顕微鏡による直接観察したところ、上記蛍光顕微鏡より得られた入り込み深さdfと同程度の値が観測された。
なお、顕微鏡での測定が困難な場合は、破壊力学の基礎式d=(K/2σ)2(『セラミックスの破壊学』P68)より、破壊応力・応力拡大係数から理論値も求め、その値を使用した。(樹脂層の破断伸度TE)
樹脂層(ポリイミド樹脂層)の破断伸度TEは、ASTM D882−12に従って、測定した。
(樹脂層の降伏応力σSおよび引張弾性率Eresin)
樹脂層(ポリイミド樹脂層)の降伏応力σSおよび引張弾性率Eresinは、JIS−C−2151:2006に従って、測定した。
なお、樹脂層(ポリイミド樹脂層)の破断伸度TE、樹脂層の降伏応力σS、および、樹脂層の引張弾性率Eresinについては、得られた複合体から樹脂層を引きはがして上記測定を実施した。樹脂層の引きはがしができない場合は、フッ酸にてガラス基板を溶かして、測定用の樹脂層を得た。<Measurement of various parameters>
(“D f / d”)
The depth d of the microcracks was obtained by directly observing the fracture starting point with an optical microscope after performing a fracture test described later on the glass substrate X.
Further, in the measurement of the depth d f enters the resin, first, the isopropyl alcohol solution on the surface of the glass substrate X 3- aminopropyltriethoxysilane (KBM903) were dissolved 0.1 mass% by a spin coating (2000 rpm) Applied. Next, after drying at 80 ° C. for 10 minutes, an aqueous solution containing fluorescein isothiocyanate (concentration: 0.01 (mmol / l)) and a water-soluble resin (polyvinyl alcohol) is spin-coated (rotation speed: 2000 rpm, 15 seconds). ) On the first main surface of the glass substrate X. After the coating treatment, the glass substrate X is rinsed three times with pure water, dried, and then subjected to a destructive test described later. Then, the destructive start point is observed using a fluorescent microscope (Olympus), and the penetration depth df is determined. Observed. In addition, the density | concentration of the polyvinyl alcohol in the said aqueous solution was adjusted so that the viscosity of aqueous solution might be comparable as the viscosity of the said polyamic acid solution (P1).
Moreover, although the method of measuring the penetration depth df with a fluorescence microscope is shown above, after carrying out a destructive test to be described later on the obtained composite, the fracture starting point was directly observed with an optical microscope. the value of the fluorescence comparable with the depth d f enter obtained from the microscope was observed.
When measurement with a microscope is difficult, the theoretical value is also obtained from the fracture stress / stress intensity factor from the fundamental equation of fracture mechanics d = (K / 2σ) 2 (“Destructive Science of Ceramics” P68). It was used. (Elongation at break TE of resin layer)
The breaking elongation TE of the resin layer (polyimide resin layer) was measured according to ASTM D882-12.
(Yield stress σ S of resin layer and tensile elastic modulus E resin )
The yield stress σ S and the tensile elastic modulus E resin of the resin layer (polyimide resin layer) were measured according to JIS-C-2151: 2006.
In addition, about the breaking elongation TE of the resin layer (polyimide resin layer), the yield stress σ S of the resin layer, and the tensile elastic modulus E resin of the resin layer, the resin layer is peeled off from the obtained composite and the above measurement is performed. Carried out. When the resin layer could not be peeled off, the glass substrate was melted with hydrofluoric acid to obtain a resin layer for measurement.
<評価(破壊試験)>
例1〜3で用意した樹脂層が存在する場合のガラス基板の平均破壊強度を、図8の曲げ試験装置により測定した。
以下では、まず、図8を参照して、樹脂層が存在しない場合のガラス基板の平均破壊強度の測定方法について説明する。<Evaluation (destructive test)>
The average breaking strength of the glass substrate when the resin layers prepared in Examples 1 to 3 were present was measured by the bending test apparatus shown in FIG.
Below, with reference to FIG. 8, the measuring method of the average fracture strength of the glass substrate when a resin layer does not exist is demonstrated first.
図8は、本発明のガラス基板の平均破壊強度を調べる曲げ試験装置を示す図である。図8において、実線で示す状態で、上側支持盤に対して下側支持盤が図中左方向に移動されると、一点鎖線で示す状態になる。
曲げ試験装置10は、図8に示すように、第1の支持盤としての上側支持盤14、第2の支持盤としての下側支持盤16を備え、上側支持盤14と下側支持盤16との間で試験シート18を湾曲させる。
試験シート18は、平均破壊強度を知りたいガラス基板と同時期に作製されたガラス基板を加工して作製される。同時期に作製されたガラス基板(例えば同一ロットのガラス基板)は、表面に同程度の傷を有しているとみなすことができる。尚、試験シート18は、平均破壊強度を知りたいガラス基板そのものから切り出されてもよい。FIG. 8 is a view showing a bending test apparatus for examining the average breaking strength of the glass substrate of the present invention. In FIG. 8, when the lower support plate is moved in the left direction in the drawing with respect to the upper support plate in the state indicated by the solid line, the state indicated by the alternate long and short dash line is obtained.
As shown in FIG. 8, the bending
The
試験シート18は、外力のない自然状態で矩形状に形成される。試験シート18の短辺の長さは100mmであり、試験シート18の長辺の長さは150mmである。
上側支持盤14は、試験シート18を支持する。上側支持盤14の支持面14aは、下向きの平坦な面である。上側支持盤14の支持面14aには、例えばテープなどで試験シート18の一方の短辺部が固定される。
下側支持盤16は、上側支持盤14と同様に、試験シート18を支持する。下側支持盤16の支持面16aは、上向きの平坦な面である。下側支持盤16の支持面16aには、矩形状の試験シート18の他方の短辺部が載せられ、静止摩擦力で固定される。下側支持盤16の支持面16aには、試験シート18の位置ずれを防止するため、試験シート18の他方の短辺部と当接するストッパ17が設けられる。
この曲げ試験装置10では、先ず、作業者は、互いに平行な上側支持盤14の支持面14aと下側支持盤16の支持面16aとの間の間隔Dを調整し、上側支持盤14と下側支持盤16との間で湾曲させる試験シート18に所定の引張応力を発生させる。The
The
The lower support plate 16 supports the
In this
試験シート18の湾曲部の頂端(図8において試験シート18の右端)に発生する引張応力σは、下記の式(2)に基づいて算出可能である。
σ=A×E×t/(D−t)・・・(2)
上記式(2)中、Aは本試験に固有の定数(1.198)、Eは試験シート18の引張弾性率、tは試験シート18の厚みである。式(2)から明らかなように、間隔D(D>2×t)が狭くなるほど、引張応力σが大きくなる。The tensile stress σ generated at the top end of the curved portion of the test sheet 18 (the right end of the
σ = A × E × t / (D−t) (2)
In the above formula (2), A is a constant (1.198) specific to this test, E is the tensile elastic modulus of the
次いで、作業者は、間隔Dを維持した状態で、上側支持盤14に対する下側支持盤16の位置を所定方向に1回移動させる。移動速度は10mm/秒であり、移動距離は100mmであり、移動方向は試験シート18の短辺に対して垂直な方向である。
そうして、作業者は、上側支持盤14と下側支持盤16との間で湾曲させる試験シート18にクラックが形成されるか否か調べる。クラックが形成されるか否かは、クラックが形成されるときに生じるAE(Acoustic Emission)波の有無を検出するAEセンサで確認する。
試験シート18にクラックが生じない場合、作業者は、互いに平行な上側支持盤14の支持面14aと下側支持盤16の支持面16aとの間の間隔Dを狭める。これにより、上側支持盤14と下側支持盤16との間で湾曲させる試験シート18に前回よりも高い引張応力が発生する。Next, the operator moves the position of the lower support plate 16 relative to the
Then, the operator checks whether or not a crack is formed on the
When the
次いで、作業者は、間隔Dを維持した状態で、上側支持盤14に対する下側支持盤16の位置を移動させ、上側支持盤14と下側支持盤16との間で湾曲させる試験シート18にクラックが形成されるか否か調べる。試験シート18にクラックが形成されるまで、間隔Dを段階的に狭め、試験シート18にかける引張応力σを段階的に強めることで、試験シート18の破壊強度がわかる。試験シート18が割れたときの引張応力σが破壊強度として用いられる。
5枚の試験シート18の破壊強度の平均値が、5枚の試験シート18の平均破壊強度として用いられる。Next, the operator moves the position of the lower support plate 16 with respect to the
The average value of the breaking strengths of the five
次に、樹脂層を有する複合体の平均破壊強度の測定方法について説明する。樹脂層が存在する場合も、樹脂層が存在しない場合と同様に、図8に示す曲げ試験装置を用いて、ガラス基板の樹脂層と結合する主面に引張応力が生じるように、曲げ試験が行われる。ガラス基板の主面の湾曲部の頂端に発生する引張応力σは、下記の式(3)に基づいて算出可能である。
σ=A×E×t/(D’−t)・・・(3)
上記式(3)中、Aは本試験に固有の定数(1.198)、Eはガラス基板の引張弾性率、tはガラス基板の厚み、D’は「D’=D−2×u」の式から算出される値である。uは樹脂層の厚みを表す。樹脂層の存在によって、ガラス基板の上端と下端の間隔が間隔Dよりも2×uだけ短くなる。尚、樹脂層の存在によるガラス基板の中立面の変位量は、ガラス基板の厚みtの5%以下であり、引張応力σの計算結果にほとんど影響を与えないので、無視する。中立面とは、引張応力も圧縮応力も生じない面であって、樹脂層が存在しない場合、ガラス基板の板厚方向中心面である。中立面の変位量は、材料力学の一般的な式を用いて算出できる。ガラス基板が割れたときの引張応力σbが破壊強度として用いられる。Next, a method for measuring the average breaking strength of a composite having a resin layer will be described. When the resin layer is present, similarly to the case where the resin layer is not present, the bending test is performed so that a tensile stress is generated on the main surface bonded to the resin layer of the glass substrate using the bending test apparatus shown in FIG. Done. The tensile stress σ generated at the top end of the curved portion of the main surface of the glass substrate can be calculated based on the following formula (3).
σ = A × E × t / (D′−t) (3)
In the above formula (3), A is a constant (1.198) specific to this test, E is the tensile elastic modulus of the glass substrate, t is the thickness of the glass substrate, and D ′ is “D ′ = D−2 × u”. It is a value calculated from the formula of u represents the thickness of the resin layer. Due to the presence of the resin layer, the distance between the upper end and the lower end of the glass substrate is shorter than the distance D by 2 × u. Note that the amount of displacement of the neutral plane of the glass substrate due to the presence of the resin layer is 5% or less of the thickness t of the glass substrate and has little influence on the calculation result of the tensile stress σ, and is ignored. The neutral surface is a surface in which neither a tensile stress nor a compressive stress is generated, and when there is no resin layer, it is a center plane in the plate thickness direction of the glass substrate. The displacement amount of the neutral plane can be calculated using a general formula of material mechanics. The tensile stress σ b when the glass substrate is broken is used as the fracture strength.
上述した装置を用いて、補強層(樹脂層)の存在によるガラス基板の平均破壊強度の向上率を算出した。この向上率は、補強層が存在しない場合のガラス基板の平均破壊強度を基準(100%)としたときの値である。例1〜3における基準の平均破壊強度としては、ガラス基板Xの平均破壊強度(154MPa)を用いた。 The improvement rate of the average breaking strength of the glass substrate by presence of a reinforcement layer (resin layer) was computed using the apparatus mentioned above. This improvement rate is a value when the average breaking strength of the glass substrate when no reinforcing layer is present is used as a reference (100%). As the standard average breaking strength in Examples 1 to 3, the average breaking strength (154 MPa) of the glass substrate X was used.
また、例1〜3で用意した複合体のフレキシブル性は、複合体の曲げ剛性の上昇率により評価した。ここで、「曲げ剛性の上昇率」とは、樹脂層が存在しない場合のガラス基板の曲げ剛性を基準としたときの複合体の曲げ剛性の上昇率を意味する。曲げ剛性は、構造力学の一般的な式を用いて算出した。曲げ剛性の上昇率が低いほど、フレキシブル性が良い。 Moreover, the flexibility of the composites prepared in Examples 1 to 3 was evaluated based on the rate of increase in flexural rigidity of the composites. Here, the “rate of increase in bending stiffness” means the rate of increase in the bending stiffness of the composite based on the bending stiffness of the glass substrate when no resin layer is present. The bending stiffness was calculated using a general formula of structural mechanics. The lower the rate of increase in flexural rigidity, the better the flexibility.
評価結果を表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.
表1の例1に示すように、本発明の複合体は、所望の効果を示すことが確認された。また、曲げ剛性はあまり上昇しないため、フレキシブル性は低下しなかった。
一方、本発明の要件を満たさない例2および3では、所望の効果は得られなかった。As shown in Example 1 of Table 1, it was confirmed that the composite of the present invention exhibited a desired effect. Moreover, since the bending rigidity did not increase so much, the flexibility did not decrease.
On the other hand, in Examples 2 and 3 that do not satisfy the requirements of the present invention, the desired effect was not obtained.
以上、複合体などの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲で変形や改良が可能である。 As mentioned above, although embodiment, such as a composite_body | complex, was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be modified and improved within the scope of the gist of the claims.
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2014年6月16日出願の日本特許出願(特願2014−123308)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. This application is based on a Japanese patent application filed on June 16, 2014 (Japanese Patent Application No. 2014-123308), the contents of which are incorporated herein by reference.
2 複合体
4 ガラス基板
6 樹脂層
8 マイクロクラック
8a 線状のマイクロクラック
8b 点状のマイクロクラック
10 曲げ試験装置
14 上側支持盤
16 下側支持盤
17 ストッパ
18 試験シート
70 有機ELパネル(OLED)
71 有機EL素子
72 画素電極
74 有機層
76 対向電極
78 封止板
80 液晶パネル
82 TFT基板
83 TFT素子
84 CF基板
85 カラーフィルター素子
86 液晶層
90 太陽電池
91 太陽電池素子
92 透明電極
94 シリコン層
96 反射電極
98 封止板
100 薄膜2次電池
101 薄膜2次電池素子
102 透明電極
104 電解質層
106 集電層
108 封止層
109 封止板
110 電子ペーパ
111 電子ペーパ素子
112 TFT層
114 電気工学媒体を含む層
116 透明電極
118 前面板
71
Claims (5)
前記マイクロクラック内部の少なくとも一部に前記樹脂層の樹脂が入り込み、
前記マイクロクラックの深さdに対する、前記ガラス基板表面からの前記樹脂の入り込み深さdfの比(df/d)と、前記樹脂層の破断伸度TE(%)と、前記樹脂層の降伏応力σS(MPa)との積(比(df/d)×破断伸度TE×降伏応力σS)が400MPa・%以上であり、かつ
前記樹脂層の引張弾性率Eresinが1.0GPa以上である、複合体。A composite comprising a glass substrate having microcracks on the surface, and a resin layer disposed on the glass substrate,
The resin of the resin layer enters at least part of the inside of the microcrack,
To the depth d of the microcracks, and the ratio of the resin enters the depth d f of from the glass substrate surface (d f / d), a breaking elongation TE of the resin layer (%) of the resin layer The product (ratio (d f / d) × breaking elongation TE × yield stress σ S ) with the yield stress σ S (MPa) is 400 MPa ·% or more, and the tensile elastic modulus E resin of the resin layer is 1. A composite that is greater than or equal to 0 GPa.
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