(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂基材の少なくとも片面に、バインダー樹脂と無機充填剤とを構成成分として含有する平坦化層を有し、該平坦化層は、その表面における平均直径が２０μｍ以上１００μｍ以下の異物の個数が５個／ｍ２以下である薄膜トランジスタ基板用平坦化フィルム。
【請求項２】
平坦化層の膜厚みが３μｍ以上８μｍ以下である請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板用平坦化フィルム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ基板用平坦化フィルムを製造するに際して、溶媒に、少なくともバインダー樹脂と無機充填剤とを添加し、混合して得られた塗液を透明樹脂基材に塗布して平坦化層を形成する製造方法であって、塗液の固形分濃度を２５質量％以上４５質量％以下とし、塗液の塗布をグラビア塗工で行い、グラビアロールとして線数が５０線〜９０線のグラビアロールを用い、グラビアロールの回転比率を６０％以上１００％以下とし、次いで乾燥・硬化し、平坦化層を形成する平坦化フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦化フィルムに関する。特に、薄膜トランジスタ基板用として好適に用いられる平坦化フィルムに関する。中でも有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）、アモルファスシリコントランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）、結晶シリコントランジスタ等の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと呼称する場合がある。）、及びその上に形成される薄膜デバイス、各種電界表示素子、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロクロミズム素子等に好適に用いることができる平坦化フィルムおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示媒体としての紙の代わりとして、電子ペーパー（Ｅペーパー）やフレキシブルディスプレイのようなフレキシブルな電子表示媒体の開発が盛んに行われており、これらは、電子ブックリーダーや電子新聞等への応用が期待されている。このようなフレキシブルな電子表示媒体においては、用いられるデバイスがフレキシブルである必要があり、例えば電気泳動方式表示デバイスやフレキシブル有機ＥＬデバイス等がある。このように、デバイスがフレキシブル化するのに伴い、ディスプレイ基板としては、従来のガラス基板に代わってプラスチックフィルム基板が用いられるようになっている（特許文献１〜３）。また、フレキシブルディスプレイを駆動するためには、プラスチックフィルム基板上にＴＦＴ等を形成して薄膜デバイスとする必要がある（特許文献４、５）。また、一般的に、プラスチックフィルム基板はガラス基板に比べてガスの透過性が高いため、プラスチックフィルム基板を用いた薄膜デバイスは劣化しやすいという問題がある。そこで、かかる劣化を防ぐ目的で、プラスチックフィルム基板上にガスバリア層を設ける検討が行われている（特許文献６、７）。このように、これまでフレキシブルディスプレイに関する種々の検討が行われてきている。
【特許文献１】特開２００８−４９６９５号公報
【特許文献２】特開平１１−３４８１８９号公報
【特許文献３】特開２００７−１５２９３２号公報
【特許文献４】特開２００７−３１１３７７号公報
【特許文献５】特開２００８−１４７３４６号公報
【特許文献６】特開２００５−２８８８５１号公報
【特許文献７】特開２００６−９５７８３号公報
【発明の開示】
【０００３】
一方、プラスチックフィルム基板上に直接ＴＦＴが形成される場合には、プラスチックフィルム基板表面の影響によりＴＦＴの動作が不良となる箇所が発生する場合がある。ＴＦＴは、その上に形成される画素一つずつに対応しているトランジスタ素子からなるものであるが、それらトランジスタ素子を形成するソース電極やドレイン電極の配線は、画面の縦方向もしくは横方向のトランジスタ素子で共有している。そのため、１つのトランジスタ素子の配線が断線すると、縦方向もしくは横方向の一列のトランジスタ素子が全て動作不良を起こす欠陥（線状欠陥）が発生してしまう。この場合は、当然ＴＦＴ上に形成されるデバイスも動作不良を起こすことになるため、商品としては致命的な欠点となる。
そこで、本発明の第１の目的は、ＴＦＴ基板用として用いる際に、フィルムの上に直接ＴＦＴを形成しても、線状欠陥の発生を抑制することができる平坦化フィルムを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、上記のような平坦化フィルムを安定して得ることができる製造方法を提供することにある。
そして、上記のような本発明の第１の目的は、透明樹脂基材の少なくとも片面に、バインダー樹脂と無機充填剤とを構成成分として含有する平坦化層を有し、該平坦化層は、その表面における平均直径が２０μｍ以上１００μｍ以下の異物の個数が５個／ｍ２以下である薄膜トランジスタ基板用平坦化フィルムにより達成できる。
また本発明の第２の目的は、上記の薄膜トランジスタ基板用平坦化フィルムを製造するに際して、溶媒に、少なくともバインダー樹脂と無機充填剤とを添加し、混合して得られた塗液を透明樹脂基材に塗布して平坦化層を形成する製造方法であって、塗液の固形分濃度を２５質量％以上４５質量％以下とし、塗液の塗布をグラビア塗工で行い、グラビアロールとして線数が５０線〜９０線のグラビアロールを用い、グラビアロールの回転比率を６０％以上１００％以下とし、次いで乾燥・硬化し、平坦化層を形成する平坦化フィルムの製造方法により達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の平坦化フィルムの一例の断面図である。
図２は、本発明の平坦化フィルムの一例にＴＦＴを形成した一例の断面図である。
【符号の説明】
【０００５】
１      透明樹脂基材
２      平坦化層
３      易接着層
４、５  ソース電極またはドレイン電極
６      有機半導体層
７      絶縁層
８      ゲート電極
９      保護層
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
［平坦化フィルム］
本発明の平坦化フィルムは、後述する透明樹脂基材の少なくとも片面に、後述する平坦化層を有するものである。
［透明樹脂基材］
本発明における透明樹脂基材は、特に限定されないが、例えば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等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレントリアセチルセルロース、アクリル等からなるシートあるいはフィルムを例示することができる。中でも、透明性等の光学特性、機械特性、耐熱性に優れ、またこれらの特性と価格とのバランスが良いという観点から、ポリエステルからなるフィルムが好ましく、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からなるフィルムが好ましい。かかるフィルムとしては、二軸延伸フィルムであることが、光学特性、機械特性、耐熱性にさらに優れるため好ましい。
本発明における透明樹脂基材は、実質的に滑剤粒子を含有しない（例えば透明樹脂基材の質量に対して好ましくは４０ｐｐｍ以下、より好ましくは１０ｐｐｍ以下）ことが好ましい。実質的に滑剤粒子を含有しないことによって、本発明が規定する異物の態様を達成しやすくなる。また、透明性に優れる。
透明樹脂基材の厚みは、特に限定されないが、光学特性とハンドリング性とが良好であるという観点から、好ましくは２５μｍ以上３００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、特に好ましくは７５μｍ以上１８８μｍ以下である。
本発明における透明樹脂基材には、平坦化層との密着性を高める等の目的で、易接着層を設ける、あるいはコロナ処理を施す等、表面処理を施すことができる。かかる易接着層としては、例えば特開２００７−２１６６１０号公報や特開２００７−２０６３１６号公報に開示されているアンカーコート層を好ましく例示することができる。
［平坦化層］
本発明の平坦化層は、バインダー樹脂と無機充填剤とを構成成分として含有する。
本発明は、透明樹脂基材の少なくとも片面に平坦化層を設けることによって、透明樹脂基材表面の傷や異物等の欠点を埋めて、高度に平坦な表面を有する平坦化フィルムを得るものである。本発明が目的とするレベルで高度に平坦な表面を得るためには、平坦化層を構成する材料の選択に加えて、平坦化層の形成方法を厳密に制御することが重要となる。以下、その詳細を説明する
（平坦化層表面の異物）
本発明における平坦化層は、その表面における平均直径（異物の長径と、長径に垂直な方向の長さと、長径から±４５°方向の長さの４点の平均値として求められる。）が２０μｍ以上１００μｍ以下の異物の個数が５個／ｍ２以下である。平坦化層表面における異物が上記のような態様であると、平坦性に優れる。ここで異物とは、平坦化層を形成する工程（塗布工程等）において混入する外部由来の異物や、平坦化層を形成するための塗液由来の異物、透明樹脂基材由来の異物と、それらを起因とした平坦化層上のハジキ状欠点の総称を言う。特に本発明者は、平坦化層の表面に直接ＴＦＴを形成する際において、上記のような様々な異物のうち、特定の平均直径（２０μｍ以上１００μｍ以下）を有する異物が、特定の個数範囲（５個／ｍ２以下）であると、ＴＦＴの動作不良が十分に抑制されることを見出した。すなわち本発明者は、ＴＦＴの動作不良と、特定の平均直径を有する異物とが特に相関が高いことを見出し、かかる異物の個数を制御することによって、ＴＦＴの動作不良が十分に抑制されることを見出した。かかる異物の個数は、４個／ｍ２以下であることが好ましく、３個／ｍ２以下であることがさらに好ましく、２個／ｍ２以下であることが特に好ましく、ＴＦＴの動作不良がさらに抑制される。かかる異物の態様は、単に工程のクリーン度を高めるのみでは到達できず、平坦化層を形成するための最適な塗液を見出すとともに、最適な形成方法（塗工プロセス）を見出すことにより、本発明者によって初めて達成された。
以下、その他の平坦化層の好ましい構成と、上記のような異物の態様を達成するための、平坦化層を構成する各構成成分と、その形成方法について説明する。
（平坦化層の中心線平均表面粗さ）
本発明における平坦化層は、その表面における中心線平均表面粗さ（Ｒａ）の上限が、好ましくは１０ｎｍ以下である。平坦化層表面におけるＲａが上記数値範囲にあると、その上に形成されるＴＦＴの膜厚が均一となる。Ｒａが大きすぎる場合は、その上に形成されるＴＦＴの膜厚が不均一となる傾向にある。このような観点から、Ｒａの上限は、さらに好ましくは５ｎｍ以下、特に好ましくは２ｎｍ以下である。他方、Ｒａの下限は、小さい程好ましいが、実質的な下限は０．１ｎｍ以上である。
上記Ｒａとするためには、平坦化層の膜厚みや、透明樹脂基材における滑剤粒子の平均粒径や含有量を適宜調整すればよく、例えば本発明における好ましい数値範囲を採用すればよい。
（平坦化層の膜厚み）
本発明における平坦化層の膜厚みは、好ましくは３μｍ以上８μｍ以下、さらに好ましくは４μｍ以上７．５μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以上７μｍ以下である。平坦化層の膜厚みが上記数値範囲にあると、平坦性の向上効果を高くすることができる。また、カールを抑制することができる。膜厚みが薄すぎる場合は、透明樹脂基材表面の傷や異物等の欠点、表面の凹凸等を覆いにくくなる傾向にあり、平坦性の向上効果が低くなる傾向にある。他方、厚すぎる場合は、ＴＦＴを形成するプロセス等で加熱された場合に、平坦化層の収縮応力が大きくなりすぎる傾向にあり、平坦化フィルムがカールしてしまう傾向にある。
［平坦化層を構成する各構成成分］
本発明における平坦化層は、前述のとおり、バインダー樹脂と無機充填剤とを構成成分として含有する。本発明においては、平坦化層を構成する構成成分として、バインダー樹脂と無機充填剤とを併用（ハイブリッド化）することによって、平坦化層を形成するための塗液を塗工する際に、コーター等のシェアによって発生する異物を抑制することができ、異物の平均直径を小さくすることができ、異物の個数を少なくすることができる。また、表面硬度および強度が高い平坦化層を得ることができる。
以下、本発明における平坦化層を構成する各構成成分について説明する。
（バインダー樹脂）
本発明におけるバインダー樹脂は、主に、放射線硬化型樹脂組成物からなる。
かかる放射線硬化型樹脂組成物は、放射線により硬化させることができるモノマー、オリゴマー、あるいはポリマーである。本発明における放射線硬化型樹脂組成物としては、硬化後の架橋密度を高くすることができ、表面硬度および強度をより高くすることができ、それらによって平坦化層の平坦性を保持することができ、かつ透明性をより高くすることができるという観点から、多官能（メタ）アクリレートモノマー、多官能（メタ）アクリレートオリゴマー、あるいは多官能（メタ）アクリレートポリマー等の多官能（メタ）アクリレート化合物が好ましい。
かかる多官能（メタ）アクリレート化合物は、分子内に（メタ）アクリロイル基を含有する化合物であるが、分子内に少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含有することが好ましく、そのような構成であると、放射線硬化型樹脂組成物の架橋反応が進行しやすくなり、表面硬度および強度をより高くすることができる。また、それらによって、外力等による表面形状の変形が生じにくくなり、平坦化層の平坦性を保持することができる。本発明における多官能（メタ）アクリレート化合物は、分子内に（メタ）アクリロイル基以外の他の重合性官能基を含有してもよい。
分子内に少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含有する多官能（メタ）アクリレート化合物の具体例としては、例えばネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート）、メラミン（メタ）アクリレート等、およびこれらのうち少なくとも１種からなる１〜２０量体程度のオリゴマーや、これらのうち少なくとも１種からなるポリマーを挙げることができる。このような多官能（メタ）アクリレート化合物は、一種類を単独で用いても良いし、二種類以上を併用して用いても良い。
以上のような、分子内に少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含有する多官能（メタ）アクリレート化合物は、例えばアロニックスＭ−４００、Ｍ−４５０、Ｍ−３０５、Ｍ−３０９、Ｍ−３１０、Ｍ−３１５、Ｍ−３２０、ＴＯ−１２００、ＴＯ−１２３１、ＴＯ−５９５、ＴＯ−７５６（以上、東亞合成製）、ＫＡＹＡＲＤ  Ｄ−３１０、Ｄ−３３０、ＤＰＨＡ、ＤＰＨＡ−２Ｃ（以上、日本化薬製）、ニカラックＭＸ−３０２（三和ケミカル社製）等の市販品として入手することができる。
（光重合開始剤）
また、本発明においては、より優れた表面硬度および強度を具備する平坦化層を形成するために、光重合開始剤を用いることが好ましい。表面硬度および強度に優れることによって、平坦化層の平坦性を保持することができる。光重合開始剤としては、例えば１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、キサントン、フロオレノン、アントラキノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、３−メチルアセトフェノン、４−クロロベンゾフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−メチル−１−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−プロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス−（２，６−ジメトキシベンゾイル）２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド等を挙げることができる。
本発明における光重合開始剤の添加量は、バインダー樹脂１００質量％を基準として、０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。添加量を上記数値範囲とすることによって、表面硬度および強度をより高くすることができる。また、平坦化層の平坦性を保持しやすくなる。添加量が多すぎる場合は、添加した光重合開始剤が可塑剤として働く傾向にあり、平坦化層の平坦性の向上効果が低くなる可能性があり、また、表面硬度および強度が低くなってしまう恐れがある。
（無機充填剤）
本発明における平坦化層は、平坦化層の表面における異物の平均直径や個数を低減する目的、または、平坦性を高くする目的、または表面硬度および強度を高くする目的、または透明性を高くする目的、またはカールを抑制する目的において無機充填剤を含有する。
かかる無機充填剤としては、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物が好ましく、平坦化層表面における異物の平均直径や個数をより低減することができ、平坦性をより高くすることができる。また、透明性をより高くすることができる。中でも、ケイ素酸化物が好ましく、平坦化層表面における異物の平均直径や個数を特に低減することができ、平坦性を特に高くすることができる。
本発明においては、上記のような無機充填剤を添加することによって、平坦化層表面における異物の平均直径や個数を低減し、平坦性を高めることができるが、本発明の平坦化フィルムとして必要な光学特性に影響を及ぼさないような無機充填剤を選定する必要がある。例えば、平均粒径や屈折率が特定の数値範囲にある無機充填剤を用いることが好ましい。
上記のような目的において、本発明においては、無機充填剤の平均粒径は、２ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒径が上記数値範囲にあると、平坦化層の透明性を維持しながら、異物の平均直径および個数をより低減し、平坦性をより高くし、表面硬度および強度をより高くすることができる。無機充填剤の平均粒径が大きすぎる場合は、透明性が低下する傾向にある。また、異物の平均直径や個数が増大しやすくなる傾向にある。他方、小さすぎる場合は、無機充填剤自体の強度が低くなる傾向にあり、表面硬度および強度が低くなる傾向にある。また、平坦性の向上効果が低くなる傾向にある。このような観点から、無機充填剤の平均粒径は、さらに好ましくは３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、特に好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
また、特定の屈折率を有する無機充填剤を用いることが好ましく、上述のバインダー樹脂との屈折率差が０．１未満である無機充填剤が好ましい。屈折率差が上記数値範囲にあると、無機充填剤を添加しても平坦化層の透明性を維持することがより容易となるため、好ましい平均粒径および含有量を達成しやすくなり、異物の平均直径および個数をより低減し、平坦性をより高くし、表面硬度および強度をより高くすることができる。屈折率差が大きすぎる場合は、透明性が低下する傾向にある。このような観点から、屈折率差は、好ましくは０．０８未満、さらに好ましくは０．０６未満である。
また、無機充填剤の含有量は、バインダー樹脂１００質量％に対して、１０質量％以上２５０質量％以下が好ましい。含有量を上記数値範囲とすることによって、平坦化層の透明性を維持しながら、異物の平均直径および個数をより低減し、平坦性をより高くし、表面硬度および強度をより高くすることができる。含有量が多すぎる場合は、異物の平均直径および個数が増大しやすくなる傾向にある。また、透明性が低下する傾向にある。含有量が少なすぎる場合は、平坦性の向上効果が低くなる傾向にある。また、表面硬度および強度が低くなる傾向にある。このような観点から、含有量は、バインダー樹脂１００質量％に対して、さらに好ましくは２０質量％以上１５０質量％以下、特に好ましくは４０質量％以上１００質量％以下である。
上記のような無機充填剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、粉体状、もしくは粉体状の無機充填剤を溶媒に分散してゾル状とした溶媒分散ゾル状である無機充填剤を用いることが好ましい。無機充填剤が溶媒分散ゾル状である場合は、バインダー樹脂との相溶性を高めるという観点から、分散媒は有機溶媒であることが好ましい。有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル類；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などのエーテル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等を挙げることができる。中でもメタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレンが好ましく、相溶性に優れる。また、無機充填剤の分散性を向上するために、各種の界面活性剤やアミン類等を添加することができる。
以上のような無機充填剤は、例えば溶媒分散ゾル状のケイ素酸化物は、ＩＰＡ−ＳＴ，ＭＥＫ−ＳＴ、ＮＢＡ−ＳＴ、ＸＢＡ−ＳＴ、ＤＭＡＣ−ＳＴ、ＳＴ−ＵＰ、ＳＴ−ＯＵＰ、ＳＴ−２０、ＳＴ−４０（以上、日産化学社製）等の市販品として入手することができ、好ましく用いることができる。また、溶媒分散ゾル状のアルミニウム酸化物は、アルミナゾルー１００、アルミナゾルー２００、アルミナゾルー５００（以上、日産科学社製）、ＡＳ−１５０Ｉ、ＡＳ−１５０Ｔ（以上、住友大阪セメント製）等の市販品として入手することができ、好ましく用いることができる。
さらに、本発明における無機充填剤は、バインダー樹脂に対する分散性を向上させる目的、平坦化層中における分散状態を良好なものとする目的、あるいはバインダー樹脂と架橋点を生成して、平坦化層の表面硬度および強度を向上させる目的で、重合性の表面処理剤によって表面処理されているものが好ましい。
かかる表面処理剤としては、例えばシラノール基を含有する、もしくは加水分解することでシラノール基を生成する化合物（以下、シランカップリング剤と表記することがある。）が挙げられ、好ましく用いられる。さらには、シラノール基と、シラノール基以外の重合性官能基とを併せ持ったシランカップリング剤が好ましい。このようなシランカップリング剤におけるシラノール基と無機充填剤の表面に存在する水酸基とは、熱等により架橋反応することができ、それによって無機充填剤の表面にシランカップリング剤が結合し、有機成分中における分散性を高くすることができる。シラノール基以外の重合性官能基としては、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、プロペニル基、ブタジエニル基、スチリル基、エチニル基、アクリルアミド基、水酸基等を挙げることができる。
上記のようなシランカップリング剤は、例えばＴＳＬ−８３５０、ＴＳＬ−８３３７、ＴＳＬ−８３７０、ＴＳＬ−８３７５（以上、ＧＥ東芝シリコーン社製）、Ａ−９５３０（新中村化学製）、Ａ−１８７（日本ユニカー製）等の市販品として入手することができ、好ましく用いることができる。
表面処理された無機充填剤を得る方法は特に限定されないが、例えば次の方法によって得ることができる。すなわち、まず前記のようなシランカップリング剤と無機充填剤とを混合し、さらにイオン交換水を添加した後に室温で静置することでシランカップリング剤の加水分解を進める。加水分解させるのに必要な時間は、用いる物質によって異なるが、１時間〜２４時間程度である。シランカップリング剤の加水分解が十分に進行した後に２０℃〜１５０℃の温度をかけることにより、シランカップリング剤におけるシラノール基と無機充填剤の表面における水酸基とが反応し、表面処理された無機充填剤を得ることができる。
（その他の添加剤）
本発明における平坦化層は、前記のものに加えて、さらに本発明の目的を阻害しない範囲で、光増感剤、レベリング剤、滑剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、染料等を有していても良い。
［平坦化層の形成方法］
本発明の平坦化フィルムは、平坦化層を形成するための塗液（以下、単に塗液と呼称する場合がある。）を、前記の透明樹脂基材上の平坦化層を形成したい側の表面に塗布し、加熱乾燥し、硬化することにより得ることができる。
本発明においては、本発明が規定する異物の態様を満足するものであれば、その製造方法は限定されるものではないが、以下、本発明が規定する異物の態様を満足するための特に好ましい製造方法について説明する。
（平坦化層を形成するための塗液）
本発明における平坦化層を形成するための塗液は、溶媒に、バインダー樹脂、無機充填剤、および任意に添加してもよい光重合開始剤、任意に添加してもよいその他の添加剤を添加し、混合して得られる溶液である。各成分の添加にあたっては、粉体等の固体として添加してもよいし、固体を適当な溶媒を用いて溶液あるいは分単体としたものを添加してもよい。塗液に用いられる溶媒は、バインダー樹脂の溶解性、無機充填剤の分散性の良いものであれば特に制限されることなく一般の有機溶剤を使用することができる。例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール、セカンダリーブタノール、ｔ−ブタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、酢酸ブチル、酢酸エチルなどのエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、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等のグリコールエーテル類等を用いることができ、塗液の分散性が良好となり、平坦化層の外観が良好となる。中でも、溶解性が良好であるという観点から、ケトン類が好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが特に好ましい。
塗液の固形分濃度は、２５質量％以上４５質量％以下である。塗液の固形分濃度を上記数値範囲とすることによって、平坦化層表面における異物の平均直径および個数を低減することができる。固形分濃度が低すぎる場合は、塗液中の希釈溶剤の割合が高くなりすぎ、塗液中において無機充填剤の分散状態が破壊されやすい傾向にあり、凝集物が発生しやすい傾向にあり、平坦化層表面における異物の平均直径および個数が増大する傾向にある。他方、固形分濃度が高すぎる場合は、塗液粘度が高くなりすぎるため、塗工時のズリによりゲル状の異物を形成しやすくなる傾向にあり、平坦化層表面における異物の平均直径および個数が増大する傾向にある。このような観点から、塗液の固形分濃度は、好ましくは３０質量％以上４２質量％以下、特に好ましくは３５質量％以上４０質量％以下である。
（平坦化層を形成するための塗液の塗布方法）
本発明においては、平坦化層を形成するための塗液を塗布する際には、その塗布方法としては公知の方法を採用することができ、例えばリップダイレクト法、コンマコーター法、スリットリバース法、ダイコーター法、グラビアロールコーター法、ブレードコーター法、スプレーコーター法、エアーナイフコート法、ディップコート法、バーコーター法等が挙げられるが、中でもグラビアロールコーター法（グラビア塗工）が好ましい。本発明においてはとりわけリバースグラビア塗工が好ましく、小径リバースグラビア塗工（例えば康井精機製マイクログラビアコーター等を用いた塗工をいう。また、「小径」とは、直径がおおよそ１００ｍｍ以下、好ましくは８０ｍｍ以下のものをいう。）が特に好ましく、平坦化層の表面における異物の平均直径および個数を低減することができる。
塗布に用いるグラビアロールとしては、線数が５０線〜９０線のものを使用する必要がある。ここで線数とは、長さ１インチ当たりのグラビア彫刻の凹部の数である。線数が上記範囲にあるグラビアロールを用いることによって、平坦化層表面における異物の平均直径および個数を低減し、本発明が規定する態様とすることができる。線数が少なすぎるグラビアロールで塗工する場合は、例えば前述の好適な膜厚みを実現するような場合において、塗液の濃度が低くなりすぎる傾向にあり、塗液の固形分濃度が低すぎる場合と同様の理由により、平坦化層表面における異物の平均直径および個数が増大してしまう。他方、線数が多すぎるグラビアロールで塗工する場合は、単位面積当たりで塗液に加えられるズリ応力が大きくなりすぎる傾向にあり、ゲル状の異物を形成しやすくなる傾向にあり、平坦化層表面における異物の平均直径および個数が増大する傾向にある。このような観点から、グラビアロールとしては、特に好ましくは線数が６０線〜８０線のものを使用することが好ましい。
また、本発明においては、グラビアロールの回転比率（ライン速度（透明樹脂基材のウェブ速度）（単位：ｍ／分）に対するグラビアロールの回転速度（単位：ｍ／分）の比率）（単位：％）を６０％以上１００％以下とする必要がある。グラビアロールの回転比率を上記数値範囲とすることによって、平坦化層表面における異物の平均直径および個数を低減し、本発明が規定する態様とすることができる。かかる回転比率が低すぎる場合は、塗液にシェアがかかる時間が長くなる傾向にあり、塗液中の異物が増加する傾向にあり、平坦化層表面における異物の平均直径および個数が増大する傾向にある。他方、高すぎる場合は、塗液にかかるシェアが強くなる傾向にあり、塗液中の異物が増加する傾向にあり、平坦化層表面における異物の平均直径および個数が増大する傾向にある。このような観点から、グラビアロールの回転比率は、好ましくは６０％以上８０％以下である。
上記のように、透明樹脂基材上に塗液を塗布し、塗膜を形成し、次いで得られた塗膜を加熱乾燥する。加熱乾燥の条件としては、５０〜１５０℃で１０〜１５０秒間加熱することが好ましく、５０〜１２０℃で２０〜１３０秒間加熱することがさらに好ましく、５０〜８０℃で３０〜１２０秒間加熱することが特に好ましい。加熱乾燥後、紫外線照射または電子線照射により塗膜を硬化する。紫外線照射の場合、その照射量は、好ましくは１０〜２０００ｍＪ／ｃｍ２、さらに好ましくは５０〜１５００ｍＪ／ｃｍ２、特に好ましくは１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２であり、表面硬度の向上効果をより高くすることができる。
かくして、本発明が規定する異物の態様を満足する平坦化層が透明樹脂基材上に形成された平坦化フィルムを得ることができる。
【実施例】
【０００７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中における各評価は下記の方法に従った。
（１）平坦化層の膜厚み
平坦化フィルムを鋭利な剃刀にてカットし、得られた断面を光学顕微鏡によって観察し、平坦化層の厚みを測定した。測定は、任意の１０箇所について実施し、それらの平均値を平坦化層の膜厚み（単位；μｍ）とした。
（２）カール測定
平坦化フィルムを１０ｃｍ角サイズに切り出し、温度１２０℃にて３０分間熱処理を施した。熱処理後のサンプルについて、カールが下に凸となるように水平平坦な机上に静置して、机上表面からの端部の高さを測定した。５サンプルについて測定を実施し、これらの平均値をカール（単位；ｍｍ）とした。なお、机上表面から最も高い箇所を端部の高さとした。
（３）平坦化層表面における異物の平均直径および個数
平坦化フィルムを１ｍ角サイズに切り出し、三波長蛍光灯を平坦化フィルムの平坦化層上１５ｃｍの距離に設置し、平坦化フィルムの表面における照度が２０００ｌｘ以上となるようにした。かかる条件において平坦化層表面を観察し、目視にて確認できる異物にマーキングをつけた。マーキングをつけた異物について顕微鏡観察を実施し、異物の平均直径を次の方法にて求めた。すなわち、異物の長径と、長径に垂直な方向の長さと、長径から±４５°方向の長さの４点の平均値を求め、平均直径（単位；μｍ）とした。かかる測定を、上記でマーキングした全ての異物について実施し、平均直径が２０μｍ以上１００μｍ以下の異物の個数をカウントし、単位面積当たりの異物の個数（単位；個／ｍ２）を求めた。
なお、通常裸眼にて確認できる一般的な異物サイズは５０μｍ以上と言われているが、本発明の平坦化フィルムにおいては、異物周辺のレンズ効果により、実際の異物サイズが１５μｍ程度のものでも目視にて発見できることを確認した。
（４）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の欠陥率
平坦化フィルムの平坦化層上に、後述の方法によりＴＦＴ素子を形成し、次いで、形成したＴＦＴ素子につき、ｐチャンネルのエンハンスメント型ＦＥＴの動作特性を評価し、各々のトランジスタ素子についてＯＮ／ＯＦＦ比（ドレインバイアスを−４０Ｖとし、ゲートバイアスを−５０Ｖおよび０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率）を求めた。ＯＮ／ＯＦＦ比が１０２以下の場合は、その素子は機能していないと見なし、機能していない素子の個数を全素子の個数で除して、その比率を欠陥率（単位；％）とした。なお、欠陥率は０．１％以下であることが好ましい。
実施例１
＜易接着層を形成するための塗液の調製＞
ポリエステル：酸成分が２，６−ナフタレンジカルボン酸６５モル％／イソフタル酸３０モル％／５−ナトリウムスルホイソフタル酸５モル％と、グリコール成分がエチレングリコール９０モル％／ジエチレングリコール１０モル％とからなるポリエステル（Ｔｇ＝８０℃、数平均分子量１３０００）を用いた。
なお、かかるポリエステルは、特開平６−１１６４８７号公報の実施例１に記載の方法に準じて下記のとおり製造した。すなわち２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル１００部、イソフタル酸ジメチル３７部、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル９部、エチレングリコール７５部、ジエチレングリコール６部を反応器に仕込み、これにテトラブトキシチタン０．０５部を添加して窒素雰囲気下で温度を２３０℃にコントロールして加熱し、生成するメタノールを留去させてエステル交換反応を行った。次いで、反応系の温度を徐々に２５５℃までに上昇させ、系内を１ｍｍＨｇの減圧にして重縮合反応を行い、ポリエステルを得た。
得られたポリエステルは、溶液としてテトラヒドロフランを用い、常法により、水分散体（固形分濃度１５質量％）として用いた。
アクリル：メチルメタクリレート３０モル％／２−イソプロペニル−２−オキサゾリン３０モル％／ポリエチレンオキシド（ｎ＝１０）メタクリレート１０モル％／アクリルアミド３０モル％からなるアクリル（Ｔｇ＝５０℃）を用いた。
なお、かかるアクリルは、特開昭６３−３７１６７号公報の製造例１〜３に記載の方法に準じて下記のとおり製造した。すなわち、四つ口フラスコに、界面活性剤としてラウリルスルホン酸ナトリウム３部、およびイオン交換水１８１部を仕込んで窒素気流中で６０℃まで昇温し、次いで重合開始剤として過硫酸アンモニウム０．５部、亜硝酸水素ナトリウム０．２部を添加し、さらにモノマー類であるメチルメタクリレート２３．３部、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン２２．６部、ポリエチレンオキシド（ｎ＝１０）メタクリレート４０．７部、アクリルアミド１３．３部の混合物を３時間にわたり、液温が６０〜７０℃になるように調整しながら滴下した。滴下終了後も同温度範囲に２時間保持しつつ、攪拌下に反応を継続させ、次いで冷却してアクリルの水分散体（固形分濃度３５質量％）を得た。
添加剤：シリカフィラー（平均粒径１００ｎｍ）（日産化学株式会社製、商品名：スノーテックスＺＬ）を用いた。
濡れ剤：ポリオキシエチレン（ｎ＝７）ラウリルエーテル（三洋化成株式会社製、商品名：ナロアクティーＮ−７０）を用いた。
上記で得られた各原料を、固形分比率で、ポリエステル６０質量％、アクリル３０質量％、添加剤５質量％、濡れ剤５質量％となるように配合し、十分に攪拌し、さらにイオン交換水を用いて固形分濃度８質量％となるように希釈し、易接着層を形成するための塗液を作成した。
＜透明樹脂基材および易接着層の形成＞
溶融ポリエチレンテレフタレート（〔η〕＝０．６２ｄｌ／ｇ（２５℃、オルトクロロフェノール）、Ｔｇ＝７８℃）をダイより押し出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとした。次いで、かかる未延伸フィルムを縦方向に３．４倍延伸し、縦一軸延伸フィルムを得た。その後、得られた縦一軸延伸フィルムの両面に、上記で得られた易接着層を形成するための塗液を、ロールコーターで均一に塗布した。次いで、横方向に１２５℃で３．６倍延伸し、２２０℃で幅方向に３％収縮させながら熱固定を行い、易接着層が形成された、厚さ１８８μｍの透明樹脂基材を得た。なお、易接着層の厚さは０．０４μｍであった。
＜平坦化層を形成するための塗液＞
ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートを主成分とするバインダー樹脂（屈折率１．５３）と、無機充填剤としてのケイ素酸化物（平均粒径２０ｎｍ、屈折率１．４７、シランカップリング剤により表面処理されているもの）とを主成分とした塗剤（ＪＳＲ株式会社製、商品名：Ｚ７５０１、乾燥後の屈折率１．５１、バインダー樹脂と無機充填剤の固形分質量比率６０：４０）を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用いて固形分濃度３７．５質量％となるように希釈し、レベリング剤としてシリコーンオイル（信越化学工業製、商品名：ＫＰ−３４１）を、塗液の固形分に対して０．１２質量％となるように添加し、平坦化層を形成するための塗液を得た。
＜平坦化層の形成＞
上記で得られた平坦化層を形成するための塗液を、康井精機製のマイクログラビアコーター（グラビアロールの線数７０線、直径５０ｍｍ）を用いて、易接着層が形成された透明樹脂基材の片側の表面に、乾燥・硬化後の膜厚みが６μｍとなるように、リバースグラビア塗工により均一に塗布した。この時のライン速度に対するグラビアロールの回転速度の比率（グラビアロールの回転比率）は７０％とした。次いで、７０℃で２分間の条件で乾燥した後、紫外線照射装置（ＦｕｓｉｏｎＵＶ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｊａｐａｎ（株）製：商品名フュージョンＨバルブ）を用いて、光量２００ｍＪ／ｃｍ２の条件で紫外線を照射し、透明樹脂基材上に平坦化層が形成された、平坦化フィルムを得た。
以上によって得られた平坦化フィルムおよび平坦化層の特性を表１に示す。
＜薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の形成＞
次いで、上記で得られた平坦化フィルムの平坦化層上に、以下の方法によりトップゲート型の有機ＴＦＴを形成した。基板サイズは１２ｃｍ角とし、その１０ｃｍ角の範囲に５００×５００個（想定画素ピッチ２００μｍ）の有機ＴＦＴ素子を形成した。
１．ソース／ドレイン電極の形成
平坦化フィルムの平坦化層（図２における符号２）上に、スパッタ法により厚さ５０ｎｍの銅皮膜を形成し、その上部に市販の感光性レジスト材料を塗布、乾燥して２μｍの厚さで感光性レジスト層を形成した。その後、感光性レジスト層に波長８３０ｎｍ、出力１００ｍＷの半導体レーザーを２００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー強度で照射し、ソース／ドレイン電極のパスラインを露光し、アルカリ水溶液で現像してレジスト像を得た。その後、希硫酸／希硝酸にて不要部の銅を溶解除去した後に、残ったレジストを全て露光／アルカリ除去を行って、ソース／ドレイン電極（図２における符号４または５）のパターンを得た。ソース／ドレイン電極の幅は４０μｍ、パスラインは３０μの幅で形成した。
２．有機半導体層の形成
上記のソース／ドレインの電極パターニングがされた基板上に、窒素雰囲気下、ホットプレート上で６０℃に加熱しながら、ペンタセンのトルエン溶液（１．０％）を滴下し、有機半導体層（図２における符号６）を形成した（膜厚２００ｎｍ）。
３．絶縁層の形成
まず、ポリスチレン（ＰＳ）：アルドリッチ社製（重量平均分子量Ｍｗ＝２８００００（ＧＰＣ法による））を５％濃度でトルエンに溶解させ、０．４５μｍのフィルターで濾過を行った。次いで、このＰＳ溶液を前記工程２で形成した有機半導体層上に展開し、３０００ｒｐｍで１２０秒間スピンコートを行い、真空中で温度９０℃にて３０分間乾燥させることで絶縁層（図２における符号７）を得た。
４．ゲート電極の形成
上述の絶縁層まで形成された平坦化フィルムの絶縁層の上にマスクを使ったパターニングをしながらアルミニウムを蒸着することによりゲート電極（図２における符号８）を形成した。
５．保護層の作製
ゲート電極へのコンタクト部をマスクによって残しながらＳｉＯｘＮｙをスパッタリングすることにより保護層（図２における符号９）を設けた。
以上によって得られたＴＦＴの特性を表１に示す。
実施例２
ソース／ドレイン電極を金で形成した以外は実施例１と同様にして有機ＴＦＴを形成した。この場合はエッチング液としては王水を用いた。用いた平坦化フィルム、平坦化層、および得られたＴＦＴの特性を表１に示す。
実施例３
平坦化層を形成する際のグラビアロールの回転比率を１００％とした以外は、実施例１と同様にして平坦化フィルムおよびＴＦＴを作成した。得られた平坦化フィルム、平坦化層、およびＴＦＴの特性を表１に示す。
比較例１
ＪＳＲ株式会社製、商品名：Ｚ７５０１に代えて、バインダー樹脂としてのアクリル組成物からなり、無機充填剤を含まない塗剤（大日精化製、ＥＸＦ−Ｄ２０２）（固形分濃度７０質量％）を用いた以外は、実施例１と同様にして平坦化フィルムおよびＴＦＴを作成した。得られた平坦化フィルム、平坦化層、およびＴＦＴの特性を表１に示す。
比較例２
平坦化層を形成する際のグラビアロールの回転比率を４０％とした以外は、実施例１と同様にして平坦化フィルムおよびＴＦＴを作成した。得られた平坦化フィルム、平坦化層、およびＴＦＴの特性を表１に示す。
比較例３
平坦化層を形成するための塗液の固形分濃度を２０質量％とした以外は、実施例１と同様にして平坦化フィルムおよびＴＦＴを作成した。得られた平坦化フィルム、平坦化層、およびＴＦＴの特性を表１に示す。
以上の結果から本発明の要件を満たす場合にのみ、平坦化層上に直接形成したＴＦＴの欠陥率が低いことが分かる。
【表１】
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発明の効果
本発明によれば、欠点の少ない平坦化フィルムを提供することができる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板用として用いる際には、その上に直接ＴＦＴを形成しても、かかるＴＦＴの動作不良を十分に抑制することができ、それにより線状欠陥の発生を抑制することができる平坦化フィルムを提供することができる。したがって、本発明の平坦化フィルムは、ＴＦＴ基板用として特に好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明の平坦化フィルムは、特定の平均直径を有する異物の個数が抑制されたものであり、欠点が少なく、平坦性に優れる。そのため、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板用として用いる際には、その上に直接ＴＦＴを形成しても、かかるＴＦＴの動作不良を十分に抑制することができる。また、それにより線状欠陥の発生を抑制することができる。したがって、本発明の平坦化フィルムは、ＴＦＴ基板用として特に好適に用いることができ、中でも有機薄膜トランジスタ、アモルファスシリコントランジスタ、結晶シリコントランジスタ等のＴＦＴ、及びその上に形成される薄膜デバイス、各種電界表示素子、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロクロミズム素子等に好適に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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