(57)【要約】【課題】薄いながらも熱膨張係数が小さく、柔軟性と耐熱性、気体透過防止特性および水分遮断性に優れるフレキシブル基板を提供する。【解決手段】カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層の両面または一面に金属箔を積層し、前記金属箔の一面に平坦化層を形成した表示素子用フレキシブル基板およびこれを用いた表示素子を提供する。【選択図】図１ａ
2008287233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層；
（ｉｉ）前記プラスチック層の両面または一面に積層されてなる金属箔；および
（ｉｉｉ）前記金属箔の一面上に形成されてなる平坦化層を含むことを特徴とする表示素子用フレキシブル基板。
【請求項２】
前記プラスチック層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンスルホネート、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、および繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる群より選択される少なくとも１種の材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項３】
前記プラスチック層は、カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプリプレグ２枚を積層してなることを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項４】
前記プラスチック層の厚さは、１０〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項３に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項５】
前記金属箔の金属は、銅またはアルミニウムであることを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項６】
前記金属箔の厚さは、５〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項５に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項７】
前記プラスチック層と金属箔との積層方法は、無接着剤法、キャスト法、およびラミネーション法からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項８】
前記フレキシブル基板は、前記プラスチック層と前記金属箔との間に、ポリテトラフルオロエチレンフィルム層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項９】
前記フレキシブル基板は、カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層の代わりにポリイミドフィルム層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１０】
前記フレキシブル基板は、ポリイミドフィルム層と金属箔との間にポリテトラフルオロエチレンフィルム層をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１１】
前記ポリイミドフィルム層の厚さは、５〜２００μｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項９に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１２】
前記平坦化層は、酸化膜または窒化膜からなることを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１３】
前記酸化膜または窒化膜は、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＴＥＯＳ（テトラ−エチル−オルソ−シリケート）、ＦＳＧ（ハイドロジェンシルセスキオキサン）、ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、ＢＣＢ（ビス−ベンゾシクロブテン）、ＰＡＥ（ポリアリーレン  エーテル）、ＨＯＳＰ（ハイブリッド−オルガノ−シロキサン−ポリマー）からなる群より選択される一つ以上の物質を含んで形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１４】
前記酸化膜または窒化膜は、金属物質をさらに含んで形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１５】
前記金属物質は、銅またはアルミニウムであることを特徴とする、請求項１４に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１６】
前記平坦化層の厚さは、３〜５０μｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１７】
前記平坦化層は、ロールコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、およびディップコーティングからなる群より選ばれる少なくとも一つの方法により形成されることを特徴とする、請求項１に記載の表示素子用フレキシブル基板。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のフレキシブル基板を含むことを特徴とする表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子（ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）用フレキシブル基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）およびこれを用いた表示素子に関し、より詳細には、カーボン繊維布またはガラス繊維布（ｗｏｖｅｎ  ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ）を含むプラスチック層の両面または一面に金属箔を積層し、前記金属箔の一面上に平坦化層を形成することで、薄いながらも熱膨張係数が小さく、柔軟性と耐熱性、気体透過防止特性および水分遮断性に優れた表示素子用フレキシブル基板およびこれを用いた表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶およびＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｉｓｐｌａｙｓ）などの表示素子は、軽薄化および大型化に加えて長期信頼性、形状の自由度、曲面表示など、より高度な特性が要求されている。特に、携帯用コンピューター、携帯電話などの携帯用電子機器の発達に従って、重くて厚くて割れやすくて曲がりにくい従来のガラス基板に対する代案として、プラスチックを素材とするフレキシブル基板に対する研究が活発に進んでおり、一部は実用化段階にある。
【０００３】
このようなフレキシブル基板の素材として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンスルホネート、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの多様な素材が用いられる。
【０００４】
しかしながら、このようなプラスチック基板は、ガラス基板に比べて耐熱性、耐溶剤性、耐透気性、耐水蒸気性などが低下する問題点がある。特に、表示素子用基板として上記のようなプラスチック素材を用いる場合、気体透過防止特性および水分遮断性（以下、「ガスバリア性（ｇａｓ  ｂａｒｒｉｅｒ）」と称する）の劣悪さは、プラスチック基板の実用化に多くの障害要因として作用する。
【０００５】
このようなプラスチック基板にガスバリア性を付与するための従来の方法としては、プラスチック基板上にポリビニルアルコール系樹脂層をコーティングする方法がある。しかし、このようなポリビニルアルコール系樹脂からなるガスバリア層は、相対湿度５０％以下の低湿度雰囲気ではガスバリア性が良好であるが、それ以上の高い湿度ではガスバリア性が低下するという短所がある。また、その他に有機系のガスバリア層材料として、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニルなどを用いることができるが、このような材料は、取り扱いが難しくて環境問題などの観点から適用しにくい問題点がある。
【０００６】
一方、前記プラスチック基板にガスバリア性を付与する他の方法としては、ガスバリア層で金属酸化物をコーティングする方法がある（非特許文献１および特許文献１参照）。このような方法では、湿度に関係なく、ガスバリア性を付与することができるが、金属酸化物層がガスバリア性を付与する程度の厚さになると、小さい屈曲でも金属酸化物層が割れるなど、機械的特性が低下する問題がある。また、このような金属酸化物層として最も多く用いられる酸化珪素の場合、ガスバリア層が最外層に位置する場合、アルカリ水溶液に浸食されやすいという短所がある。
【０００７】
プラスチック基板の他の問題点は、プラスチック基板の熱膨脹係数が、従来のガラス基板に比べて大きいという点にある。このように、熱膨脹係数が大きいため、使用時に熱変化による基板と基板接続部との剥離現象など、接続信頼性が低下するという問題点がある。
【０００８】
したがって、軽くて柔軟でありながらも、上記のようなプラスチック基板の問題点を克服できる新しい形態のフレキシブル基板の開発が切実に求められている。
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｓｃｉｅｎｃｅ、９０，６２６−６３４（２００３）、ｔｉｔｉｌｅ：Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌｏｘａｎｅ−ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ  ｈｙｂｒｉｄ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ−ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｗｉｔｈ  ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  ｌｏｗ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔｓ
【特許文献１】米国特許第６６６０８２２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層の両面または一面に金属箔を積層し、前記金属箔の一面上に平坦化層を形成することで、薄いながらも熱膨張係数が小さく、柔軟性と耐熱性およびガスバリア性に優れた表示素子用フレキシブル基板を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、上記のような特性を有するフレキシブル基板を含む表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一つの態様は、カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層と、前記プラスチック層の両面または一面に積層される金属箔および前記金属箔の一面上に積層される平坦化層を含む表示素子用フレキシブル基板に関する。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、本発明のフレキシブル基板を含む表示素子に関する。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明の表示素子用フレキシブル基板は、カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層の両面または一面に金属箔を積層し、前記金属箔の一面に平坦化層を形成することで、薄いながらも熱膨張係数が小さく、柔軟性と耐熱性およびガスバリア性に優れる効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照として本発明をより詳細に説明する。
【００１５】
本発明の一実施の形態に係る前記表示素子用フレキシブル基板は、カーボン繊維布またはガラス繊維布を含むプラスチック層の両面または一面に積層された金属箔の一面上に平坦化層を形成することで、薄くて柔軟ながらもガスバリア性に優れることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一実施の形態に係る前記表示素子用フレキシブル基板は、前記プラスチック層がカーボン繊維布またはガラス繊維布を含むことで、薄くて柔軟ながらも熱膨脹係数が小さいことを他の特徴とする。
【００１７】
カーボン繊維布またはガラス繊維布としては、織布、編布、不織布など形態が例示できる。
【００１８】
図１ａは、本発明の一実施の形態に係る表示素子用フレキシブル基板の構造を説明するための斜視図である。図１ａを参照すると、本発明の一実施の形態に係るフレキシブル基板１００Ａは、ガラス繊維布１１０を含むプラスチック層１２０と、前記プラスチック層の両面または一面に積層される金属箔１３０および前記金属箔の一面に積層される平坦化層１４０を含んでいる。
【００１９】
本発明の前記プラスチック層１２０は、ガラス繊維布１１０をプラスチック樹脂溶融液に沈積させた後、乾燥、焼成して製作することができる。
【００２０】
本発明に係る前記プラスチック層１２０の素材の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンスルホネート、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明の表示素子用フレキシブル基板１００Ａは、前記プラスチック層１２０がガラス繊維布１１０を含むことで、熱膨脹係数が小さくて基板上に接続される部分との接続信頼性を向上させることができる。前記プラスチック層１２０の厚さは、通常、１０〜３００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍの範囲である。
【００２２】
前記プラスチック層１２０は、ガラス繊維布１１０を含むプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）２枚を積層して製作することもできる。
【００２３】
本発明のフレキシブル基板１００Ａにおいて、前記金属箔１３０の材質としては、銅またはアルミニウムを用いることができる。前記金属箔１３０の厚さは、通常、５〜３００μｍ、好ましくは１５〜１５０μｍの範囲である。
【００２４】
前記金属箔１３０は、プラスチック層１２０の一面または両面に積層することができる。プラスチック層に前記金属箔を積層する方法としては、従来の無接着剤法、キャスト法、ラミネーション法のうちのいずれか一つを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
図１ｂは、本発明の他の実施の形態に係る前記フレキシブル基板の構造を説明するための斜視図である。図１ｂを参照すると、本発明の他の実施の形態のフレキシブル基板１００Ｂは、プラスチック層１２０と金属箔１３０との間に、基板の柔軟性および耐水性をより増加させるためにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム層１５０をさらに含むこともできる。
【００２６】
図１ｃは、本発明の別の実施の形態に係る前記フレキシブル基板の構造を説明するための斜視図である。図１ｃを参照すると、本発明に係る前記フレキシブル基板１００Ｃは、ガラス繊維布を含むプラスチック層の代わりに、基板の柔軟性をより増加させるためにポリイミドフィルム層１６０を含むことができる。この際、前記ポリイミド層の厚さは、通常、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１２５μｍの範囲である。
【００２７】
また、前記フレキシブル基板は、ポリイミドフィルム層１６０と金属箔との間にポリテトラフルオロエチレンフィルム層１７０をさらに含むことができる。前記テフロン（登録商標）フィルム層の厚さは、通常、１０〜２００μｍ、好ましくは１５〜１２０μｍの範囲である。
【００２８】
本発明の前記表示素子用フレキシブル基板においては、基板表面の段差を減らすために金属箔１３０の一面上に平坦化層１４０を形成し、前記平坦化層１４０としては通常の半導体素子の製作時に使用される酸化膜、窒化膜を用いることができる。
【００２９】
前記酸化膜および窒化膜は、具体的に、低誘電率を有するＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａ−ｅｔｈｙｌ−ｏｒｔｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＦＳＧ（ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ＢＣＢ（ｂｉｓ−ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ＰＡＥ（ｐｏｌｙ  ａｒｙｌｅｎｅ  ｅｔｈｅｒ）、ＨＯＳＰ（ｈｙｂｒｉｄ−ｏｒｇａｎｏ−ｓｉｌｏｘａｎｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ）からなる群より選択される物質を用いて形成することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
前記平坦化層１４０を形成する方法としては、通常の半導体製造工程で酸化膜形成時に使用される方法である化学気相蒸着法（ＣＶＤ、ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または湿式工程を使用することができるが、ロールからロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ）工程では湿式工程を使用することが好ましい。
【００３１】
前記湿式工程で平坦化層をコーティングする方法としては、ロールコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティングなどの方法を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
また、前記平坦化層１４０では、ガスバリア性をより向上させるために、前記酸化膜および窒化膜を組成する物質に金属物質をさらに導入して使用することができる。
【００３３】
前記金属物質の具体例としては、銅またはアルミニウムが挙げられるが、前記金属物質は、平坦化層内で酸化アルミニウム、酸化銅などの形態で存在することができる。
【００３４】
本発明の表示素子用フレキシブル基板において、前記平坦化層１４０の厚さは、通常、３〜５０μｍ、好ましくは５〜１５μｍの範囲である。
【００３５】
本発明の前記フレキシブル基板は、上述したように金属箔１３０上に平坦化層１４０を形成することで、基板表面の段差を減らすだけではなく、基板のガスバリア性を顕著に向上させる効果がある。
【００３６】
図１において、ガラス繊維布を用いた態様について説明したが、ガラスの主要な成分であるＳｉと周期表の同族に属する炭素を含むカーボン繊維布を用いても、化学的な性質が類似することから同様な表示素子用フレキシブル基板が得られうる。
【００３７】
本発明の他の態様は、上記のような特性を有する本発明のフレキシブル基板を含む表示素子に関する。
【００３８】
図２は、本発明の一実施の形態に係る表示素子の概略断面図である。図２を参照すると、前記表示素子２００は、フレキシブル基板１００、反射陽極２１０、正孔注入層２２０、（有機）発光層２３０、陰極２４０および封止膜２５０を含む。
【００３９】
液晶表示素子の場合、背面基板として適用できる。
【００４０】
本発明の一実施の形態に係る前記表示素子２００は、ＴＶ、ノート型パソコン、携帯電話、電子ペーパーなどを含むが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を挙げてより詳しく本発明を説明するが、これら実施例は説明を目的としたものに過ぎず、本発明の保護範囲を制限するものと解釈してはならない。
［実施例１：銅箔／プラスチック層／銅箔＋平坦化層のフレキシブル基板の製造］
１）銅箔積層板の製造
先ず、厚さ約０．９μｍのガラス繊維布をプリプレグ溶融液（ポリテトラフルオロエチレン）に含浸させた後、温度２００℃で焼成させてガラス繊維布が含まれるプリプレグを製造した。続いて、前記プリプレグ２枚を積層して温度１５０℃で圧着してガラス繊維布が含まれるプラスチック層を製造した。
【００４２】
次に、前記プラスチック層の両面にホットメルトタイプポリイミドワニスを塗布した後、その上に表面を滑らかに処理した厚さ約１８μｍの銅箔（ｒｏｌｌｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ）を覆った後、真空プレスで温度１８０℃、圧力１５０ｋｇｆ／ｃｍ２で加熱圧着して厚さ約１５０μｍの銅箔積層板をラミネーション法で製造した。
【００４３】
２）平坦化層の形成
次に、前記銅箔積層板の一面上に、ＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）材料でロールコーティングした後、温度１８０℃で５分間乾燥して厚さ５μｍの平坦化層（酸化物フィルム）を形成した。
［実施例２：銅箔／ＰＴＦＥフィルム層／プラスチック層／ＰＴＦＥフィルム層／銅箔＋平坦化層のフレキシブル基板の製造］
銅箔積層板の構成物質として、プラスチック層と銅箔との間に厚さ約１０μｍのＰＴＦＥフィルム層をさらに含むことを除いて、実施例１と同一の方法でフレキシブル基板を製造した。
【００４４】
［比較例１］
銅箔積層板上に平坦化層を形成しないことを除いて、実施例１と同一の方法でフレキシブル基板を製造した。
【００４５】
実施例１および比較例１について、ＭＯＣＯＮ社のＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ  Ｍｏｄｅｌ３９８を用い耐水蒸気性（ＷＶＴＲ，ｗａｔｅｒ  ｖａｐｏｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｇ／ｍ２  ｄａｙ）を測定した。
【００４６】
本発明に係る実施例１の表示素子用フレキシブル基板は、平坦化層の導入によりＷＶＴＲが平均１０−２を示したが、平坦化層が形成されていない比較例１の表示素子用フレキシブル基板の場合、ＷＶＴＲが５〜８の数値を示した。
【００４７】
このことは、平坦化層の導入により基板表面の段差を減らすだけではなく、微細なピンホールなどを埋めて耐水蒸気性が向上したことを示している。
【００４８】
また、本発明に係る前記フレキシブル基板の熱膨脹係数は、２００℃で金属銅箔の熱膨脹係数と類似する１０ｐｐｍ／℃を示した。
【００４９】
また、上記のような特性を有する本発明のフレキシブル基板を含んでなる表示素子は、ＴＶ、ノート型パソコン、携帯電話、電子ペーパーなどの電子機器の表示素子として多様に用いることができる。
【００５０】
以上、好適な実施例を参考として本発明を詳細に説明したが、これらの実施例は例示的なものに過ぎない。本発明に属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、各種の変更例または均等な他の実施例に想到し得ることは明らかである。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】本発明の一実施の形態に係るフレキシブル基板の構造を説明するための斜視図である。
【図１ｂ】本発明の他の実施の形態に係るフレキシブル基板の構造を説明するための斜視図である。
【図１ｃ】本発明の別の実施の形態に係るフレキシブル基板の構造を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る表示素子の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１０  ガラス繊維布
１２０  プラスチック層
１３０  金属箔
１４０  平坦化層
１５０  ＰＴＦＥフィルム層
１６０  ポリイミドフィルム層
１７０  ポリテトラフルオロエチレンフィルム層。
【図１ａ】
2008287233.tif 000003
【図１ｂ】
2008287233.tif 000004
【図１ｃ】
2008287233.tif 000005
【図２】
2008287233.tif 000006