JP2014009305A - 樹脂組成物、積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の樹脂組成物は、(a)5%熱分解温度が500℃以上のポリイミドとなるポリイミド前駆体と、(b)アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物と、(c)溶剤と、を含む。樹脂組成物を無機基板(11)の表面上に展開する。次いで、ポリイミド前駆体を熱処理によりポリイミド化してポリイミド樹脂層(12)を形成して積層体を得る。この積層体はフレキシブルディスプレイの製造に用いられ、ポリイミド樹脂層(12)はフレキシブル基板となる。
【選択図】図1
Description
本実施の形態に係るポリイミド前駆体は、ポリアミド酸とその塩及びポリアミド酸のエステル誘導体等からなり、5%熱分解温度が500℃以上のポリイミドを形成するものをいう。
本実施の形態に係るアミノ基を保護したアルコキシシラン化合物は、分子内に少なくとも1個の保護されたアミノ基とアルコキシシラン基を有する化合物である。例えば、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物とアミノ基を保護する化合物を反応して得ることができる。
本実施の形態の樹脂組成物は、溶剤に溶解し、ワニス状の樹脂組成物としての形態をとっても良い。ここで用いられる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジ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メチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート等が挙げられ、単独でも混合して用いても良い。この中で、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトンが好ましく、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が特に好ましい。
樹脂組成物をバーコーターで無アルカリガラス基板(厚さ1mm)に塗工し、室温で5分間〜10分間レベリングを行い、熱風オーブンにて140℃にて60分間加熱し、さらに窒素雰囲気下で450℃にて60分間加熱し積層体を作製した。積層体の樹脂組成物の膜厚は、20μmとした。
樹脂組成物のうち、ポリイミド前駆体だけで積層体を作製し、積層体からポリイミドを剥離し試料とし、窒素下にて5℃/分の昇温速度で熱重量測定(TGA)を行い、試料が5%減量した温度を5%熱分解温度とした。5%熱分解温度が500℃以上を良(○)とし、500℃未満を不良(×)とした。
樹脂組成物を25℃で96時間放置後に積層体を作製し、積層体を空気下350℃30分加熱し、樹脂層を剥離し測定試料とした。測定はJIS K7113に準じて行った。25℃の伸度が10%以上を良(○)とし、10%未満を不良(×)とした。
積層体の樹脂層の初期接着性は、積層体を作製した直後の積層体を測定試料とし、積層体の樹脂層の長期接着性は、積層体を作製した後に窒素雰囲気下で450℃4時間加熱後の積層体を試料として、JIS K5600−5−6(ISO2409)のクロスカット法で評価した。JIS K5600−5−6(ISO2409)の試験結果の分類0から2を良(○)とし、分類3から5を不良(×)とした。
樹脂組成物を作製し、作製直後の粘度をE型粘度計(測定温度23℃)で測定し、25℃で96時間放置後にE型粘度計(測定温度23℃)で測定し、粘度変化が10%以内を良(○)とし、10%を超えた場合を不良(×)とした。
樹脂組成物を作製し、25℃で96時間放置後に積層体を作製し接着性を評価した。JIS K5600−5−6(ISO2409)の試験結果の分類0から2を良(○)とし、分類3から5を不良(×)とした。
三口セパラブルフラスコに窒素導入管を取り付けた。窒素下、オイルバス32℃で、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)492g、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)50gを入れ均一に分散するまで攪拌した。さらに、p−フェニレンジアミン(PDA)18.38g、NMP123gを少しずつ添加した後、オイルバス50℃で、3時間加熱してポリアミド酸Aワニスを得た。重量平均分子量は27万であった。
三口セパラブルフラスコに窒素導入管を取り付けた。窒素下、オイルバス32℃で、NMP492g、BPDA45g、ピロメリット酸二無水物(PMDA)3.69gを入れ均一に分散するまで攪拌した。さらに、PDA18.38g、NMP123gを少しずつ添加した後、オイルバス50℃で、3時間加熱してポリアミド酸Bワニスを得た。重量平均分子量は4万であった。
三口セパラブルフラスコに窒素導入管を取り付けた。窒素下、オイルバス32℃で、NMP492g、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)77.83gを入れ均一に分散するまで攪拌した。さらに、PDA18.38g、NMP123gを少しずつ添加した後、オイルバス50℃で、3時間加熱してポリアミド酸Cワニスを得た。重量平均分子量は24万であった。
三口セパラブルフラスコに窒素導入管を取り付けた。窒素下、オイルバス32℃で、NMP492g、PMDA37.07を入れ均一に分散するまで攪拌した。さらに、4,4’−ジアミノ−ジフェニルエーテル(ODA)44.93g、NMP123gを少しずつ添加した後、オイルバス50℃で、3時間加熱してポリアミド酸Dワニスを得た。重量平均分子量は25万であった。
三口セパラブルフラスコに窒素導入管を取り付けた。窒素下、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物16.1g、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物11.24g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート27.0g、及びγ−ブチロラクトン60mL入れ、氷冷下かき混ぜながらピリジン17.0gを加えた。室温で16時間撹拌した後、ジシクロヘキシルカルボジイミド41.2gを含むγ−ブチロラクトン40mLの溶液を氷冷下、30分間で加え、続いて4,4’−ビス(4アミノ−フェノキシ)ビフェニル35.0gを70mLのγ−ブチロラクトンに懸濁したものを60分間で加えた。氷冷下、3時間かき混ぜた後、エタノール5mLを加えて、さらに1時間かき混ぜ生じた固形物をろ過により除去した。反応液を10Lの水に滴下し、沈殿したポリマーを濾別した後真空乾燥した。このようにしてポリイミド前駆体Eを得た。
2Lのセパラブルフラスコに、3−アミノ−プロピルトリエトキシシラン110.7gとNMP845gを入れ、これに室温下でフェニルイソシアネート59.6gとNMP120gを混合させた溶液をゆっくり室温下で滴下した。滴下するに従い、反応液は約40℃まで発熱した。滴下終了後室温で2時間撹拌した後、HPLCにて反応液を確認したところ、原料は全く検出されず、生成物が単一ピークとして純度99%で検出され、アルコキシシランAワニスを得た。
2Lのセパラブルフラスコに、二炭酸ジ−t−ブチル131.0gとNMP780gを入れ、これに室温下で3−アミノ−プロピルトリエトキシシラン132.8gとNMP270gを混合させた溶液をゆっくり室温下で滴下した。滴下するに従い、反応液は約40℃まで発熱した。また、反応に伴い、炭酸ガスの発生が確認された。滴下終了後室温で2時間撹拌した後、HPLCにて反応液を確認したところ、原料は全く検出されず、生成物が単一ピークとして純度98%で検出され、アルコキシシランBワニスを得た。
2Lのセパラブルフラスコに、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物96.63gとNMP780gを入れ、これに室温下で3−アミノ−プロピルトリエトキシシラン132.8gとNMP270gを混合させた溶液をゆっくり室温下で滴下した。滴下するに従い、反応液は約40℃まで発熱した。また、反応に伴ない、炭酸ガスの発生が確認された。滴下終了後室温で2時間撹拌した後、HPLCにて反応液を確認したところ、原料は全く検出されず、生成物が単一ピークとして純度98%で検出され、アルコキシシランCワニスを得た。
2Lのセパラブルフラスコに、無水フタル酸88.77gとNMP780gを入れ、これに室温下で3−アミノ−プロピルトリエトキシシラン132.8gとNMP270gを混合させた溶液をゆっくり室温下で滴下した。滴下するに従い、反応液は約40℃まで発熱した。また、反応に伴い、炭酸ガスの発生が確認された。滴下終了後室温で2時間撹拌した後、HPLCにて反応液を確認したところ、原料は全く検出されず、生成物が単一ピークとして純度98%で検出され、アルコキシシランDワニスを得た。
表1に示す組成、つまり、ポリイミド前駆体Aが9.5質量%、アルコキシシランAが0.5質量%、溶剤(NMP)が90質量%になるように樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用いて積層体を作製し、作製した積層体を評価した。
実施例1と同様に、表1に示す組成で実施例2〜実施例6の樹脂組成物を調製して積層体を作製し、作製した積層体を評価した。
実施例1と同様に、表1に示す組成で比較例1〜比較例3の樹脂組成物を調製して積層体を作製し、作製した積層体を評価した。
12 第1ポリイミド樹脂層
100 フレキシブルディスプレイ
101 第1バリア層
102 半導体層
103 ゲート参加膜
104 ゲート電極
105 層間絶縁膜
106、110 コンタクトホール
107a、107b ソース・ドレイン電極
108 TFT
109 平坦化層
111 第1電極
112 画素定義膜
113 中間層
114 第2電極
201 封止部材
202 第2基板
203 第2ポリイミド樹脂層
204 第2バリア層
210 有機発光素子
Claims (28)
- (a)5%熱分解温度が500℃以上のポリイミドとなるポリイミド前駆体と、(b)アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物と、(c)溶剤と、を含むことを特徴とする樹脂組成物。
- 前記ポリイミド前駆体が、ピロメリット酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンピロメリット酸二無水物、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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’−オキシジフタル酸二無水物、及び、4,4’−オキシジフタル酸二無水物からなる群の中から選択される少なくとも1種を全テトラカルボン酸二無水物の80mol%以上として、且つ、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ベンジジン、4,4’−(又は3,4’−、3,3’−、2,4’−)ジアミノ−ジフェニルエーテル、5−アミノ−2−(p−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール、6−アミノ−2−(p−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール、及び、5−アミノ−2−(m−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール6−アミノ−2−(m−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾールからなる群の中から選択される少なくとも1種を全ジアミンの80mol%以上として反応させて得られることを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物。
- 前記アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物の量は、前記ポリイミド前駆体100質量部に対して0.1〜20質量部であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の樹脂組成物。
- 無機基板の表面上にポリイミド樹脂層を形成するのに用いられることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- フレキシブルデバイスの製造に用いられることを特徴とする請求項4記載の樹脂組成物。
- 前記フレキシブルデバイスの製造が、前記無機基板及び前記ポリイミド樹脂層からなる積層体が、400℃〜500℃で処理される熱処理工程を含むことを特徴とする請求項5記載の樹脂組成物。
- 前記熱処理工程が6分〜5時間継続して行われることを特徴とする請求項6記載の樹脂組成物。
- 前記熱処理工程が不活性雰囲気下で行われることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の樹脂組成物。
- 前記フレキシブルデバイスが、ポリシリコン半導体駆動型フレキシブルディスプレイであることを特徴とする請求項5から請求項8のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記フレキシブルデバイスの製造が、無機基板上に前記樹脂組成物を塗工する工程と、前記樹脂組成物を熱処理して前記無機基板上にポリイミド樹脂層を形成する工程と、前記ポリイミド樹脂層及び前記無機基板からなる積層体の上側にアモルファスシリコン層を形成し、当該アモルファスシリコン層を結晶化させてポリシリコン層を得る工程と、を具備することを特徴とする請求項5から請求項9のいずれかに記載の樹脂組成物。
- (a)5%熱分解温度が500℃以上のポリイミドとなるポリイミド前駆体と、(b)アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物と、(c)溶剤と、を含む樹脂組成物を無機基板上に展開し、次いで前記ポリイミド前駆体をポリイミド化してポリイミド樹脂層を形成することにより得られることを特徴とする積層体。
- 前記ポリイミド前駆体が、ピロメリット酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンピロメリット酸二無水物、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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’−オキシジフタル酸二無水物、及び、4,4’−オキシジフタル酸二無水物からなる群の中から選択される少なくとも1種を全テトラカルボン酸二無水物の80mol%以上として、且つ、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ベンジジン、4,4’−(又は3,4’−、3,3’−、2,4’−)ジアミノ−ジフェニルエーテル、5−アミノ−2−(p−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール、6−アミノ−2−(p−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール、及び、5−アミノ−2−(m−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール6−アミノ−2−(m−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾールからなる群の中から選択される少なくとも1種を全ジアミンの80mol%以上として反応させて得られることを特徴とする請求項11記載の積層体。
- 前記アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物の量は、前記ポリイミド前駆体100質量部に対して0.1〜20質量部であることを特徴とする請求項11又は請求項12記載の積層体。
- フレキシブルデバイスの製造に用いられることを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の積層体。
- 前記フレキシブルデバイスの製造が、前記無機基板及び前記ポリイミド樹脂層からなる積層体が、400℃〜500℃で処理される熱処理工程を含むことを特徴とする請求項14記載の積層体。
- 前記熱処理工程が、前記積層体の上側にアモルファスシリコン層を形成し、当該アモルファスシリコン層を結晶化させてポリシリコン層を得る工程であることを特徴とする請求項15記載の積層体。
- 前記熱処理工程が6分〜5時間継続して行われることを特徴とする請求項15又は請求項16記載の積層体。
- 前記熱処理工程が不活性雰囲気下で行われることを特徴とする請求項15から請求項17のいずれかに記載の積層体。
- 前記フレキシブルデバイスが、ポリシリコン半導体駆動型フレキシブルディスプレイであることを特徴とする請求項14から請求項18のいずれかに記載の積層体。
- (a)5%熱分解温度が500℃以上のポリイミドとなるポリイミド前駆体と、(b)アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物と、(c)溶剤と、を含む樹脂組成物を無機基板上に展開する工程と、
前記樹脂組成物の前記ポリイミド前駆体をポリイミド化してポリイミド樹脂層を形成し、前記無機基板及び前記ポリイミド樹脂層を具備する積層体を得る工程と、を具備することを特徴とする積層体の製造方法。 - 前記ポリイミド前駆体が、ピロメリット酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンピロメリット酸二無水物、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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’−オキシジフタル酸二無水物、及び、4,4’−オキシジフタル酸二無水物からなる群の中から選択される少なくとも1種を全テトラカルボン酸二無水物の80mol%以上として、且つ、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ベンジジン、4,4’−(又は3,4’−、3,3’−、2,4’−)ジアミノ−ジフェニルエーテル、5−アミノ−2−(p−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール、6−アミノ−2−(p−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール、及び、5−アミノ−2−(m−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾール6−アミノ−2−(m−アミノ−フェニル)ペンゾオキサゾールからなる群の中から選択される少なくとも1種を全ジアミンの80mol%以上として反応させて得られることを特徴とする請求項20記載の積層体の製造方法。
- 前記アミノ基を保護したアルコキシシラン化合物の量は、前記ポリイミド前駆体100質量部に対して0.1〜20質量部であることを特徴とする請求項20又は請求項21記載の積層体の製造方法。
- 前記積層体は、フレキシブルデバイスの製造に用いられることを特徴とする請求項20から請求項22のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 前記フレキシブルデバイスの製造が、前記無機基板及び前記ポリイミド樹脂層からなる積層体が、400℃〜500℃で処理される熱処理工程を含むことを特徴とする請求項23記載の積層体の製造方法。
- 前記熱処理工程が、前記積層体の上側にアモルファスシリコン層を形成し、当該アモルファスシリコン層を結晶化させてポリシリコン層を得る工程であることを特徴とする請求項24記載の積層体の製造方法。
- 前記熱処理工程が、6分〜5時間継続して行われることを特徴とする請求項24又は請求項25記載の積層体の製造方法。
- 前記熱処理工程が不活性雰囲気下で行われることを特徴とする請求項24から請求項26のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 前記フレキシブルデバイスが、ポリシリコン半導体駆動型フレキシブルディスプレイであることを特徴とする請求項23から請求項27のいずれかに記載の積層体の製造方法。
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