(57)【要約】【課題】本発明は、金属層とポリイミド層とが積層された可撓性を有する基板上にＴＦＴを作製した際に、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の劣化を抑制することができ、ＴＦＴの剥離やクラックを抑制することができるフレキシブルデバイス用基板を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、金属箔と、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有することを特徴とするフレキシブルデバイス用基板を提供することにより、上記目的を達成する。【選択図】図１
2011097007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と、前記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、前記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有することを特徴とするフレキシブルデバイス用基板。
【請求項２】
前記平坦化層がポリイミドを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項３】
前記密着層の表面粗さＲａが２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項４】
前記密着層を構成する前記無機化合物が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項５】
前記密着層が多層膜であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項６】
前記密着層が、前記平坦化層上に形成され、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも１種からなる第１密着層と、前記第１密着層上に形成され、酸化ケイ素からなる第２密着層とを有することを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項７】
前記密着層の厚みが、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項８】
前記平坦化層の表面粗さＲａが２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項９】
前記平坦化層の吸湿膨張係数が０ｐｐｍ／％ＲＨ〜１５ｐｐｍ／％ＲＨの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項１０】
前記金属箔上に前記平坦化層が部分的に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項１１】
前記平坦化層の厚みが１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項１２】
前記平坦化層の線熱膨張係数が０ｐｐｍ／℃〜２５ｐｐｍ／℃の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項１３】
前記平坦化層の線熱膨張係数と前記金属箔の線熱膨張係数との差が１５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項１４】
前記金属箔の厚みが１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までのいずれかに記載のフレキシブルデバイス用基板と、前記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された薄膜トランジスタとを有することを特徴とするフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板。
【請求項１６】
前記薄膜トランジスタが、酸化物半導体層を有することを特徴とする請求項１５に記載のフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載のフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板を備えることを特徴とするフレキシブルデバイス。
【請求項１８】
金属箔、前記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および前記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、
前記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層および薄膜トランジスタと、
前記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、
前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された透明電極層と
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１９】
金属箔、前記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および前記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、
前記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層および薄膜トランジスタと、
前記背面電極層上に形成された表示層と、
前記表示層上に形成された透明電極層と
を有することを特徴とする電子ペーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置や電子ペーパーなどに用いられる可撓性を有する基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属層とポリイミド層とが積層された可撓性を有する基板の製造方法としては、例えば、金属箔とポリイミドフィルムとを接着剤を介して貼り合せる方法、金属箔とポリイミドフィルムとを加熱圧着する方法、ポリイミドフィルム上に金属を蒸着する方法、金属箔上にポリイミド溶液またはポリイミドの前駆体を塗布する方法が知られている。
【０００３】
また、プラスチックフィルム上に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する場合がある。）を作製した場合に、プラスチックフィルムからのＴＦＴの剥離を防止するために、プラスチックフィルム上に無機材料からなる膜を設けることが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２４３６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１４７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属層とポリイミド層とが積層された可撓性を有する基板の製造方法において、金属箔を用いる方法の場合、例えば金属箔が圧延箔の場合には表面に圧延筋による凹凸が存在し、金属箔が電解箔の場合にも表面に凹凸が存在するため、可撓性を有する基板上にＴＦＴを作製した際にはＴＦＴの電気的性能が低下するという問題がある。また、ポリイミドフィルムを用いる方法の場合、ポリイミドフィルムには通常、耐ブロッキング性を向上させることを目的として粒子が含有されているため、表面に凹凸が存在し、同様に、可撓性を有する基板上にＴＦＴを作製した際にはＴＦＴの電気的性能が低下するという問題がある。
そこで、表面平滑性の良好なポリイミド層が望まれている。
【０００６】
しかしながら、表面平滑性の良好なポリイミド層が得られたとしても、ポリイミドは吸湿性が比較的高いことから、可撓性を有する基板上にＴＦＴを作製する過程において、水分でポリイミド層の寸法が変化することによって、ＴＦＴにクラックや剥離が生じるという問題がある。また、水分だけでなく熱によってもポリイミド層の寸法が変化し、同様に、ＴＦＴのクラックや剥離という問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、金属層とポリイミド層とが積層された可撓性を有する基板上にＴＦＴを作製した際に、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の劣化を抑制することができ、ＴＦＴの剥離やクラックを抑制することができるフレキシブルデバイス用基板を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、金属箔と、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有することを特徴とするフレキシブルデバイス用基板を提供する。
【０００９】
本発明によれば、金属箔上にポリイミドを含む平坦化層が形成されているので、金属箔表面の凹凸を平坦化することができ、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製した場合には、ＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができる。また本発明によれば、密着層が形成されているので、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製した場合には、フレキシブルデバイス用基板とＴＦＴとの密着性が良好であり、ＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記発明においては、上記平坦化層がポリイミドを主成分とすることが好ましい。ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁性、耐熱性に優れた平坦化層とすることが可能となる。また、ポリイミドを主成分とすることにより、平坦化層の薄膜化が可能となり平坦化層の熱伝導性が向上し、熱伝導性に優れたフレキシブルデバイス用基板とすることができる。
【００１１】
上記発明においては、上記密着層の表面粗さＲａが２５ｎｍ以下であることが好ましい。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する場合、密着層が上記の平滑性を有することにより、ＴＦＴの電気的性能の低下を効果的に防ぐことができるからである。
【００１２】
また本発明においては、上記密着層を構成する上記無機化合物が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの材料を用いることにより、密着性、平滑性、耐熱性、絶縁性などが良好な膜が得られるからである。
【００１３】
さらに本発明においては、上記密着層が多層膜であってもよい。この場合、上記密着層が、上記平坦化層上に形成され、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも１種からなる第１密着層と、上記第１密着層上に形成され、酸化ケイ素からなる第２密着層とを有することが好ましい。第１密着層により平坦化層と第２密着層との密着性を高めることができ、第２密着層により平坦化層と本発明のフレキシブルデバイス用基板上に作製されるＴＦＴとの密着性を高めることができる。また、このような構成とすることにより、密着性、平滑性、耐熱性、絶縁性などに優れる密着層とすることができる。
【００１４】
また本発明においては、上記密着層の厚みが、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。密着層の厚みが薄すぎると十分な密着性が得られない場合があり、密着層の厚みが厚すぎるとクラックが生じる場合があるからである。
【００１５】
さらに本発明においては、上記平坦化層の表面粗さＲａが２５ｎｍ以下であることが好ましい。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する場合、平坦化層が上記の平滑性を有することにより、ＴＦＴの電気的性能の低下を効果的に防ぐことができるからである。
【００１６】
また本発明においては、上記平坦化層の吸湿膨張係数が０ｐｐｍ／％ＲＨ〜１５ｐｐｍ／％ＲＨの範囲内であることが好ましい。吸湿膨張係数は吸水性の指標であり、吸湿膨張係数が小さいほど吸水性が小さくなる。したがって、吸湿膨張係数が上記範囲であれば、湿気存在下において高い信頼性を実現することができる。例えば本発明のフレキシブルデバイス用基板を有機ＥＬ表示装置に用いる場合には、有機ＥＬ表示装置は水分に弱いことから、素子内部の水分を低減するために、吸湿膨張係数は比較的小さいことが好ましい。また、平坦化層の吸湿膨張係数が小さいほど、平坦化層の寸法安定性が向上する。金属箔の吸湿膨張係数はほとんどゼロに近いので、平坦化層の吸湿膨張係数が大きすぎると、平坦化層および金属箔の密着性が低下するおそれがある。
【００１７】
さらに本発明においては、上記金属箔上に上記平坦化層が部分的に形成されていてもよい。本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて例えば有機ＥＬ表示装置を作製した場合、金属箔の全面に平坦化層が形成されており平坦化層の端面が露出していると、一般にポリイミドは吸湿性を示すため、製造時や駆動時に平坦化層の端面から素子内部へ水分が浸入し、素子性能が低下するおそれがある。また、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて例えば有機ＥＬ表示装置を作製する場合、封止部材を平坦化層を介することなく金属箔と密着させることが可能となり、有機ＥＬ表示装置への水分の浸入を防ぐことが可能となる。さらに、金属箔が露出している領域は、平坦化層および密着層を貫通し金属箔に電気的に導通させるための貫通孔にもなり得る。
【００１８】
また本発明においては、上記平坦化層の厚みが１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。平坦化層の厚みが薄すぎると、絶縁性が維持できなかったり、金属箔表面の凹凸を平坦化することが困難であったりするからである。また、平坦化層の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、製膜時の乾燥が困難になったり、コストが高くなったりするからである。さらには、本発明のフレキシブルデバイス用基板に放熱機能を付与する場合には、平坦化層の厚みが厚いとポリイミドは金属よりも熱伝導率が低いために熱伝導性が低下する。
【００１９】
さらに本発明においては、上記平坦化層の線熱膨張係数が０ｐｐｍ／℃〜２５ｐｐｍ／℃の範囲内であることが好ましい。平坦化層の線熱膨張係数が上記範囲であれば、平坦化層および金属箔の線熱膨張係数を近いものとすることができ、フレキシブルデバイス用基板の反りを抑制できるとともに平坦化層および金属箔の密着性を高めることができるからである。
【００２０】
また本発明においては、上記平坦化層の線熱膨張係数と上記金属箔の線熱膨張係数との差が１５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。上述したように、平坦化層および金属箔の線熱膨張係数が近いほど、フレキシブルデバイス用基板の反りを抑制できるとともに平坦化層および金属箔の密着性が高くなるからである。
【００２１】
さらに本発明においては、上記金属箔の厚みが１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。金属箔の厚みが薄すぎると、酸素や水蒸気に対するガスバリア性が低下したり耐久性に劣ったりする場合があるからである。また、金属箔の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、コスト高になったりするからである。
【００２２】
また本発明は、上述のフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されたＴＦＴとを有することを特徴とするフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板を提供する。
【００２３】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができるとともに、密着層によってＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【００２４】
上記発明においては、上記ＴＦＴが、酸化物半導体層を有することが好ましい。酸化物半導体は水や酸素の影響によりその電気特性が変化するが、本発明のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板は金属箔を有するため、水蒸気の透過を抑制することができるので、半導体の特性劣化を防ぐことができる。また、例えば本発明のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板を有機ＥＬ表示装置に用いる場合には、有機ＥＬ表示装置は水や酸素に対する耐性に劣るが、金属箔によって酸素および水蒸気の透過を抑制することができるので、素子性能の劣化を抑制することができる。
【００２５】
さらに本発明は、上述のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板を備えることを特徴とするフレキシブルデバイスを提供する。
【００２６】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができるとともに、フレキシブルデバイスの製造時や使用時においてもＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
また本発明は、金属箔、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層およびＴＦＴと、上記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと称する場合がある。）層と、上記ＥＬ層上に形成された透明電極層とを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置を提供する。
【００２８】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができるとともに、有機ＥＬ表示装置の製造時や使用時においてもＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【００２９】
さらに本発明は、金属箔、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層およびＴＦＴと、上記背面電極層上に形成された表示層と、上記表示層上に形成された透明電極層とを有することを特徴とする電子ペーパーを提供する。
【００３０】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができるとともに、電子ペーパーの製造時や使用時においてもＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明においては、金属箔上に平坦化層が形成されているので、金属箔表面の凹凸を平坦化することができ、ＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができるとともに、密着層が形成されているので、フレキシブルデバイス用基板とＴＦＴとの密着性が良好であり、ＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のフレキシブルデバイス用基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明のフレキシブルデバイス用基板の他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明のフレキシブルデバイス用基板の他の例を示す概略断面図および平面図である。
【図７】本発明のフレキシブルデバイス用基板を備える電極基板の一例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図９】本発明の電子ペーパーの一例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明のフレキシブルデバイス用基板の他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明のフレキシブルデバイス用基板、フレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板、フレキシブルデバイス、有機ＥＬ表示装置および電子ペーパーについて詳細に説明する。
【００３４】
Ａ．フレキシブルデバイス用基板
まず、本発明のフレキシブルデバイス用基板について説明する。
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、金属箔と、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有することを特徴とするものである。
【００３５】
本発明のフレキシブルデバイス用基板について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のフレキシブルデバイス用基板の一例を示す概略断面図である。図１に例示するフレキシブルデバイス用基板１は、金属箔２と、金属箔２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３と、平坦化層３上に形成され、無機化合物を含む密着層４とを有している。
【００３６】
図２（ａ）〜図４（ｂ）は、本発明のフレキシブルデバイス用基板を備えるＴＦＴ基板の例を示す概略断面図である。
図２（ａ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、トップゲート・ボトムコンタクト構造を有するＴＦＴを備えており、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄならびに半導体層１１と、ソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄならびに半導体層１１上に形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成されたゲート電極１３Ｇとを有している。
図２（ｂ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、トップゲート・トップコンタクト構造を有するＴＦＴを備えており、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成された半導体層１１ならびにソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄと、半導体層１１ならびにソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄ上に形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成されたゲート電極１３Ｇとを有している。
図３（ａ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造を有するＴＦＴを備えており、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたゲート電極１３Ｇと、ゲート電極１３Ｇを覆うように形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成されたソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄならびに半導体層１１と、ソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄならびに半導体層１１上に形成された保護膜１５とを有している。
図３（ｂ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、ボトムゲート・トップコンタクト構造を有するＴＦＴを備えており、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたゲート電極１３Ｇと、ゲート電極１３Ｇを覆うように形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成された半導体層１１ならびにソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄと、半導体層１１ならびにソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄ上に形成された保護膜１５とを有している。
図４（ａ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、コプレーナ型構造を有するＴＦＴを備えており、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成された半導体層１１と、半導体層１１上に形成されたソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄと、半導体層１１上に形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成されたゲート電極１３Ｇとを有している。
図４（ｂ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａも、コプレーナ型構造を有するＴＦＴを備えており、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたゲート電極１３Ｇと、ゲート電極１３Ｇ上に形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成された半導体層１１と、半導体層１１上に形成されたソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄと、半導体層１１上に形成された保護膜１５とを有している。
【００３７】
本発明によれば、金属箔上にポリイミドを含む平坦化層が形成されているので、金属箔表面の凹凸を平坦化することができ、ＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐことができる。また本発明によれば、平坦化層上に密着層が形成されているので、フレキシブルデバイス用基板とＴＦＴとの密着性に優れており、ＴＦＴ基板の製造時に水分や熱が加わってポリイミドを含む平坦化層の寸法が変化した場合であっても、ＴＦＴを構成する電極や半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【００３８】
また、本発明のフレキシブルデバイス用基板は金属箔を有するので、水分や酸素の透過を低減することができる。よって、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機ＥＬ表示装置を作製した場合には、水分や酸素によるＥＬ層の劣化を抑制することができ、また本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて液晶表示方式の電子ペーパーを作製した場合には、液晶が水蒸気に曝されるのを抑制することができる。さらに本発明によれば、一般に金属箔は熱伝導性に優れるので、放熱性を有するフレキシブルデバイス用基板とすることができる。よって、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機ＥＬ表示装置を作製した場合、有機ＥＬ表示装置の発光時の発熱によってＥＬ層が劣化し、輝度ムラが生じたり素子寿命が短くなったりするのを抑制することができる。
【００３９】
また、本発明のフレキシブルデバイス用基板は金属箔を有するので、強度を高めることができる。よって、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機ＥＬ表示装置や電子ペーパーを作製した場合、耐久性を向上させることができる。
【００４０】
以下、本発明のフレキシブルデバイス用基板の各構成について説明する。
【００４１】
１．密着層
本発明における密着層は、平坦化層上に形成され、無機化合物を含むものであり、ポリイミドを含む平坦化層と本発明のフレキシブルデバイス用基板上に作製されるＴＦＴとの間で十分な密着力を得るために設けられる層である。
【００４２】
密着層は平滑性を有することが好ましい。密着層の表面粗さＲａは、金属箔の表面粗さＲａよりも小さければよく、具体的に、２５ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ以下である。密着層の表面粗さＲａが大きすぎると、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製した際に、ＴＦＴの電気的性能が劣化するおそれがあるからである。
【００４３】
なお、上記表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）もしくは走査型白色干渉計を用いて測定した値である。例えば、ＡＦＭを用いて測定する場合は、Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ  Ｖ  ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ（Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて、タッピングモードで、カンチレバー：ＭＰＰ１１１００、走査範囲：５０μｍ×５０μｍ、走査速度：０．５Ｈｚにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりＲａを求めることができる。また、走査型白色干渉計を用いて測定する場合は、Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて、対物レンズ：１００倍、ズームレンズ：２倍、Ｓｃａｎ  Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて、５０μｍ×５０μｍの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりＲａを求めることができる。
【００４４】
また、密着層は耐熱性を有することが好ましい。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する場合、ＴＦＴの作製時には通常、高温処理が施されるからである。密着層の耐熱性としては、密着層の５％重量減少温度が３００℃以上であることが好ましい。
なお、５％重量減少温度の測定については、熱分析装置（ＤＴＧ−６０（（株）島津製作所製））を用いて、雰囲気：窒素雰囲気、温度範囲：３０℃〜６００℃、昇温速度：１０℃／ｍｉｎにて、熱重量・示差熱（ＴＧ−ＤＴＡ）測定を行い、試料の重量が５％減る温度を５％重量減少温度（℃）とした。
【００４５】
密着層は、通常、絶縁性を有する。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する場合には、フレキシブルデバイス用基板に絶縁性が求められるからである。
【００４６】
また、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する場合、密着層は、ポリイミドを含む平坦化層に含まれる不純物イオンなどがＴＦＴの半導体層に拡散するのを防ぐものであることが好ましい。具体的に、密着層のイオン透過性としては、鉄（Ｆｅ）イオン濃度が０．１ｐｐｍ以下であることが好ましく、あるいはナトリウム（Ｎａ）イオン濃度が５０ｐｐｂ以下であることが好ましい。なお、Ｆｅイオン、Ｎａイオンの濃度の測定方法としては、密着層上に形成された層をサンプリングして抽出した後、イオンクロマトグラフィー法により分析する方法が用いられる。
【００４７】
密着層を構成する無機化合物としては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタンを挙げることができる。これらは１種であってもよく２種以上であってもよい。
【００４８】
密着層は、単層であってもよく多層であってもよい。
密着層が多層膜である場合、上述の無機化合物からなる層が複数層積層されていてもよく、上述の無機化合物からなる層と金属からなる層とが積層されていてもよい。この場合に用いられる金属としては、上述の特性を満たす密着層を得ることができれば特に限定されるものではなく、例えば、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素を挙げることができる。
また、密着層が多層膜である場合、密着層の最表層は酸化ケイ素膜であることが好ましい。すなわち、本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する際、酸化ケイ素膜上にＴＦＴが作製されることが好ましい。酸化ケイ素膜は上述の特性を十分に満たすからである。この場合の酸化ケイ素はＳｉＯｘ（Ｘは１．５〜２．０の範囲内）であることが好ましい。
【００４９】
中でも、密着層４は、図５に例示するように、平坦化層３上に形成され、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも１種からなる第１密着層４ａと、第１密着層４ａ上に形成され、酸化ケイ素からなる第２密着層４ｂとを有することが好ましい。第１密着層により平坦化層と第２密着層との密着性を高めることができ、第２密着層により平坦化層と本発明のフレキシブルデバイス用基板上に作製されるＴＦＴとの密着性を高めることができるからである。また、酸化ケイ素からなる第２密着層は上述の特性を十分に満たすからである。
【００５０】
密着層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。中でも、密着層が上述したように第１密着層および第２密着層を有する場合、第２密着層の厚みは第１密着層よりも厚く、第１密着層は比較的薄く、第２密着層は比較的厚いことが好ましい。この場合、第１密着層の厚みは、０．１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内、さらに好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内である。また、第２密着層の厚みは、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内、さらに好ましくは８０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲内である。厚みが薄すぎると、十分な密着性が得られないおそれがあり、厚みが厚すぎると、密着層にクラックが生じるおそれがあるからである。
【００５１】
密着層は、金属箔上に全面に形成されていてもよく、金属箔上に部分的に形成されていてもよい。中でも、後述するように平坦化層が金属箔上に部分的に形成されている場合には、図６（ａ）に例示するように、密着層４も平坦化層３と同様に金属箔２上に部分的に形成されていることが好ましい。金属箔上に直に無機化合物を含む密着層が形成されていると、密着層にクラックなどが生じる場合があるからである。すなわち、密着層および平坦化層は同様の形状であることが好ましい。
【００５２】
密着層の形成方法としては、上述の無機化合物からなる層や上述の金属からなる層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＣ（直流）スパッタリング法、ＲＦ（高周波）マグネトロンスパッタリング法、プラズマＣＶＤ（化学気相蒸着）法等を挙げることができる。中でも、上述の無機化合物からなる層を形成する場合であって、アルミニウムやケイ素を含む層を形成する場合には、反応性スパッタリング法を用いることが好ましい。平坦化層との密着性に優れる膜が得られるからである。
【００５３】
２．平坦化層
本発明における平坦化層は、金属箔上に形成され、ポリイミドを含むものであり、金属箔表面の凹凸を平坦化するために設けられる層である。
【００５４】
平坦化層の表面粗さＲａとしては、金属箔の表面粗さＲａよりも小さければよいが、具体的には、２５ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ以下である。なお、上記表面粗さの測定方法については、上記密着層の表面粗さの測定方法と同様である。
【００５５】
平坦化層はポリイミドを含むものであり、好ましくはポリイミドを主成分とする。一般にポリイミドは吸水性を有する。ＴＦＴや有機ＥＬ表示装置などに用いられる半導体材料には水分に弱いものが多いことから、素子内部の水分を低減し、湿気存在下において高い信頼性を実現するために、平坦化層は吸水性が比較的小さいことが好ましい。吸水性の指標の一つとして、吸湿膨張係数がある。したがって、平坦化層の吸湿膨張係数は小さければ小さいほど好ましく、具体的には０ｐｐｍ／％ＲＨ〜１５ｐｐｍ／％ＲＨの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０ｐｐｍ／％ＲＨ〜１２ｐｐｍ／％ＲＨの範囲内、さらに好ましくは０ｐｐｍ／％ＲＨ〜１０ｐｐｍ／％ＲＨの範囲内である。吸湿膨張係数が小さいほど、吸水性が小さくなる。例えば本発明のフレキシブルデバイス用基板を有機ＥＬ表示装置に用いる場合、有機ＥＬ表示装置は水分に弱いことから、素子内部の水分を低減するために、吸湿膨張係数は比較的小さいことが好ましい。また、平坦化層の吸湿膨張係数が上記範囲であれば、平坦化層の吸水性を十分小さくすることができ、フレキシブルデバイス用基板の保管が容易であり、フレキシブルデバイス用基板を用いて例えばＴＦＴ基板や有機ＥＬ表示装置を作製する場合にはその工程が簡便になる。さらに、吸湿膨張係数が小さいほど、寸法安定性が向上する。平坦化層の吸湿膨張係数が大きいと、吸湿膨張係数がほとんどゼロに近い金属箔との膨張率の差によって、湿度の上昇とともにフレキシブルデバイス用基板が反ったり、平坦化層および金属箔の密着性が低下したりする場合がある。したがって、製造過程においてウェットプロセスが行われる場合にも、吸湿膨張係数が小さいことが好ましい。
【００５６】
なお、吸湿膨張係数は、次のように測定する。まず、平坦化層のみのフィルムを作製する。平坦化層フィルムの作成方法は、耐熱フィルム（ユーピレックス Ｓ ５０Ｓ（宇部興産（株）製））やガラス基板上に平坦化層フィルムを作製した後、平坦化層フィルムを剥離する方法や金属基板上に平坦化層フィルムを作製した後、金属をエッチングで除去し平坦化層フィルムを得る方法などがある。次いで、得られた平坦化層フィルムを幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍに切断し、評価サンプルとする。吸湿膨張係数は、湿度可変機械的分析装置（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＭＡ８３１０（リガク社製））によって測定する。例えば、温度を２５℃で一定とし、まず、湿度を１５％ＲＨの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね３０分〜２時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を２０％ＲＨとし、さらにサンプルが安定になるまで３０分〜２時間その状態を保持する。その後、湿度を５０％ＲＨに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と２０％ＲＨで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化（この場合５０−２０の３０）で割り、その値をサンプル長で割った値を吸湿膨張係数（C.H.E.）とする。測定の際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重は１ｇ／２５０００μｍ2とする。
【００５７】
また、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、金属箔の線熱膨張係数との差が１５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、より好ましくは１０ｐｐｍ／℃以下、さらに好ましくは５ｐｐｍ／℃以下である。平坦化層と金属箔との線熱膨張係数が近いほど、フレキシブルデバイス用基板の反りが抑制されるとともに、フレキシブルデバイス用基板の熱環境が変化した際に、平坦化層と金属箔との界面の応力が小さくなり密着性が向上する。また、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、取り扱い上、０℃〜１００℃の範囲の温度環境下では反らないことが好ましいのであるが、平坦化層の線熱膨張係数が大きいために平坦化層および金属箔の線熱膨張係数が大きく異なると、フレキシブルデバイス用基板が熱環境の変化により反ってしまう。
なお、フレキシブルデバイス用基板に反りが発生していないとは、フレキシブルデバイス用基板を幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状に切り出し、得られたサンプルの一方の短辺を水平で平滑な台上に固定した際に、サンプルのもう一方の短辺の台表面からの浮上距離が１．０ｍｍ以下であることをいう。
【００５８】
具体的に、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、０ｐｐｍ／℃〜３０ｐｐｍ／℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは０ｐｐｍ／℃〜２５ｐｐｍ／℃の範囲内、さらに好ましくは０ｐｐｍ／℃〜１８ｐｐｍ／℃の範囲内、特に好ましくは０ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃の範囲内、最も好ましくは０ｐｐｍ／℃〜７ｐｐｍ／℃の範囲内である。
【００５９】
なお、線熱膨張係数は、次のように測定する。まず、平坦化層のみのフィルムを作製する。平坦化層フィルムの作成方法は、上述したとおりである。次いで、得られた平坦化層を幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍに切断し、評価サンプルとする。線熱膨張係数は、熱機械分析装置（例えばＴｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＭＡ８３１０（リガク社製））によって測定する。測定条件は、昇温速度を１０℃／min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を１ｇ／２５０００μｍ2とし、１００℃〜２００℃の範囲内の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数（C.T.E.）とする。
【００６０】
平坦化層は絶縁性を備えるものである。具体的に、平坦化層の体積抵抗は、１．０×１０9Ω・ｍ以上であることが好ましく、１．０×１０10Ω・ｍ以上であることがより好ましく、１．０×１０11Ω・ｍ以上であることがさらに好ましい。
なお、体積抵抗は、JIS K6911、JIS C2318、ASTM  D257  などの規格に準拠する手法で測定することが可能である。
【００６１】
平坦化層を構成するポリイミドとしては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリイミドの構造を適宜選択することで、吸湿膨張係数や線熱膨張係数を制御することが可能である。
【００６２】
ポリイミドとしては、平坦化層の線熱膨張係数や吸湿膨張係数を本発明のフレキシブルデバイス用基板に好適なものとする観点から、芳香族骨格を含むポリイミドであることが好ましい。ポリイミドの中でも芳香族骨格を含有するポリイミドは、その剛直で平面性の高い骨格に由来して、耐熱性や薄膜での絶縁性に優れ、線熱膨張係数も低いことから、本発明のフレキシブルデバイス用基板の平坦化層に好ましく用いられる。
【００６３】
ポリイミドは、低吸湿膨張、低線熱膨張であることが求められるため、下記式（１）で表される繰り返し単位を有することが好ましい。このようなポリイミドは、その剛直な骨格に由来する高い耐熱性や絶縁性を示すとともに、金属と同等の線熱膨張を示す。さらには、吸湿膨張係数も小さくすることが可能である。
【００６４】
【化１】
2011097007.tif 000003
【００６５】
（式（１）中、Ｒ1は４価の有機基、Ｒ2は２価の有機基であり、繰り返されるＲ1同士およびＲ2同士はそれぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。ｎは1以上の自然数である。）
式（１）において、一般に、Ｒ１はテトラカルボン酸二無水物由来の構造であり、Ｒ２はジアミン由来の構造である。
【００６６】
ポリイミドに適用可能なテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，６，６’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、１，３−ビス〔（３，４−ジカルボキシ）ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、１，４−ビス〔（３，４−ジカルボキシ）ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、２，２−ビス｛４−〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝プロパン二無水物、２，２−ビス｛４−〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝プロパン二無水物、ビス｛４−〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝ケトン二無水物、ビス｛４−〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝ケトン二無水物、４，４’−ビス〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕ビフェニル二無水物、４，４’−ビス〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス｛４−〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝ケトン二無水物、ビス｛４−〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝ケトン二無水物、ビス｛４−〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝スルホン二無水物、ビス｛４−〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝スルホン二無水物、ビス｛４−〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝スルフィド二無水物、ビス｛４−〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝スルフィド二無水物、２，２−ビス｛４−〔４−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス｛４−〔３−（１，２−ジカルボキシ）フェノキシ〕フェニル｝−１，１，１，３，３，３−プロパン二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
これらは単独あるいは２種以上混合して用いられる。
【００６７】
ポリイミドの耐熱性、線熱膨張係数などの観点から好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物である。特に好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，２’，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，６，６’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物が挙げられる。
中でも、吸湿膨張係数を低減させる観点から、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，２’，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物が特に好ましい。
【００６８】
併用するテトラカルボン酸二無水物としてフッ素が導入されたテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの吸湿膨張係数が低下する。しかしながら、フッ素を含んだ骨格を有するポリイミド前駆体は、塩基性水溶液に溶解しにくく、アルコール等の有機溶媒と塩基性水溶液との混合溶液によって現像を行う必要がある。
また、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，２’，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直なテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの線熱膨張係数が小さくなるので好ましい。中でも、線熱膨張係数と吸湿膨張係数とのバランスの観点から、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，２’，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。
【００６９】
テトラカルボン酸二無水物として脂環骨格を有する場合、ポリイミド前駆体の透明性が向上するため、高感度の感光性ポリイミド前駆体となる。一方で、ポリイミドの耐熱性や絶縁性が芳香族ポリイミドと比較して劣る傾向にある。
【００７０】
芳香族のテトラカルボン酸二無水物を用いた場合、耐熱性に優れ、低線熱膨張係数を示すポリイミドとなるというメリットがある。したがって、ポリイミドにおいて、上記式（１）中のＲ１のうち３３モル％以上が、下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。
【００７１】
【化２】
2011097007.tif 000004
【００７２】
ポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
上記のような構造を有するポリイミドは、高耐熱性、低線熱膨張係数を示すポリイミドである。そのため、上記式で表わされる構造の含有量は上記式（１）中のＲ１のうち１００モル％に近ければ近いほど好ましいが、少なくとも上記式（１）中のＲ１のうち３３％以上含有すればよい。中でも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式（１）中のＲ１のうち５０モル％以上であることが好ましく、さらに７０モル％以上であることが好ましい。
【００７３】
一方、ポリイミドに適用可能なジアミン成分も、１種類のジアミン単独で、または２種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は特に限定されるものではなく、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２−ジ（３−アミノフェニル）プロパン、２，２−ジ（４−アミノフェニル）プロパン、２−（３−アミノフェニル）−２−（４−アミノフェニル）プロパン、２，２−ジ（３−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ジ（４−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２−（３−アミノフェニル）−２−（４−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１，１−ジ（３−アミノフェニル）−１−フェニルエタン、１，１−ジ（４−アミノフェニル）−１−フェニルエタン、１−（３−アミノフェニル）−１−（４−アミノフェニル）−１−フェニルエタン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノベンゾイル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノベンゾイル）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノベンゾイル）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノベンゾイル）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノ−α，α−ジトリフルオロメチルベンジル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノ−α，α−ジトリフルオロメチルベンジル）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノ−α，α−ジトリフルオロメチルベンジル）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノ−α，α−ジトリフルオロメチルベンジル）ベンゼン、２，６−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゾニトリル、２，６−ビス（３−アミノフェノキシ）ピリジン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］ケトン、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ケトン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルフィド、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルフィド、���ス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］エーテル、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］エーテル、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［３−（３−アミノフェノキシ）フェニル］−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）ベンゾイル］ベンゼン、１，３−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）ベンゾイル］ベンゼン、１，４−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）ベンゾイル］ベンゼン、１，４−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）ベンゾイル］ベンゼン、１，３−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）−α，α−ジメチルベンジル］ベンゼン、１，３−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）−α，α−ジメチルベンジル］ベンゼン、１，４−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）−α，α−ジメチルベンジル］ベンゼン、１，４−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）−α，α−ジメチルベンジル］ベンゼン、４，４’−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）ベンゾイル］ジフェニルエーテル、４，４’−ビス［４−（４−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）フェノキシ］ベンゾフェノン、４，４’−ビス［４−（４−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）フェノキシ］ジフェニルスルホン、４，４’−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェノキシ］ジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジフェノキシベンゾフェノン、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジビフェノキシベンゾフェノン、３，３’−ジアミノ−４−フェノキシベンゾフェノン、３，３’−ジアミノ−４−ビフェノキシベンゾフェノン、６，６’−ビス（３−アミノフェノキシ）−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−スピロビインダン、６，６’−ビス（４−アミノフェノキシ）−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−スピロビインダン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン、１，３−ビス（４−アミノブチル）テトラメチルジシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノブチル）ポリジメチルシロキサン、ビス（アミノメチル）エーテル、ビス（２−アミノエチル）エーテル、ビス（３−アミノプロピル）エーテル、ビス（２−アミノメトキシ）エチル］エーテル、ビス［２−（２−アミノエトキシ）エチル］エーテル、ビス［２−（３−アミノプロトキシ）エチル］エーテル、１，２−ビス（アミノメトキシ）エタン、１，２−ビス（２−アミノエトキシ）エタン、１，２−ビス［２−（アミノメトキシ）エトキシ］エタン、１，２−ビス［２−（２−アミノエトキシ）エトキシ］エタン、エチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル、トリエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル、エチレンジアミン、１，３−��アミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１０−ジアミノデカン、１，１１−ジアミノウンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、１，３−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，２−ジ（２−アミノエチル）シクロヘキサン、１，３−ジ（２−アミノエチル）シクロヘキサン、１，４−ジ（２−アミノエチル）シクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロへキシル）メタン、２，６−ビス（アミノメチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプタン、２，５−ビス（アミノメチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプタンが挙げられる。また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部もしくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換したジアミンも使用することができる。
さらに目的に応じ、架橋点となるエチニル基、ベンゾシクロブテン−４’−イル基、ビニル基、アリル基、シアノ基、イソシアネート基、およびイソプロペニル基のいずれか１種または２種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部もしくは全てに置換基として導入しても使用することができる。
【００７４】
ジアミンは、目的の物性によって選択することができ、ｐ−フェニレンジアミンなどの剛直なジアミンを用いれば、ポリイミドは低膨張係数となる。剛直なジアミンとしては、同一の芳香環に２つアミノ基が結合しているジアミンとして、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、１，４−ジアミノナフタレン、１，５−ジアミノナフタレン、２、６−ジアミノナフタレン、２，７−ジアミノナフタレン、１，４−ジアミノアントラセンなどが挙げられる。
さらに、２つ以上の芳香族環が単結合により結合し、２つ以上のアミノ基がそれぞれ別々の芳香族環上に直接または置換基の一部として結合しているジアミンが挙げられ、例えば、下記式（２）により表されるものがある。具体例としては、ベンジジン等が挙げられる。
【００７５】
【化３】
2011097007.tif 000005
【００７６】
（式（２）中、ａは０または１以上の自然数、アミノ基はベンゼン環同士の結合に対して、メタ位または、パラ位に結合する。）
【００７７】
さらに、上記式（２）において、他のベンゼン環との結合に関与せず、ベンゼン環上のアミノ基が置換していない位置に置換基を有するジアミンも用いることができる。これら置換基は、１価の有機基であるがそれらは互いに結合していてもよい。具体例としては、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジトリフルオロメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。
また、芳香環の置換基としてフッ素を導入すると吸湿膨張係数を低減させることができる。しかしながら、フッ素を含むポリイミド前駆体、特にポリアミック酸は、塩基性水溶液に溶解しにくく、金属箔上に平坦化層を部分的に形成する場合には、平坦化層の加工の際に、アルコールなどの有機溶媒との混合溶液で現像する必要がある場合がある。
【００７８】
一方、ジアミンとして、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン骨格を有するジアミンを用いると、金属箔との密着性を改善したり、ポリイミドの弾性率が低下し、ガラス転移温度を低下させたりすることができる。
【００７９】
ここで、選択されるジアミンは耐熱性の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の６０モル％、好ましくは４０モル％を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いてもよい。
【００８０】
また、ポリイミドにおいては、上記式（１）中のＲ２のうち３３モル％以上が下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。
【００８１】
【化４】
2011097007.tif 000006
【００８２】
（Ｒ３は２価の有機基、酸素原子、硫黄原子、またはスルホン基であり、Ｒ４およびＲ５は１価の有機基、またはハロゲン原子である。）
【００８３】
ポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
上記のような構造を有する場合、ポリイミドの耐熱性が向上し、線熱膨張係数が小さくなる。そのため、上記式で表される構造の含有量は上記式（１）中のＲ２のうち１００モル％に近ければ近いほど好ましいが、上記式（１）中のＲ２のうち少なくとも３３％以上含有すればよい。中でも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式（１）中のＲ２のうち５０モル％以上であることが好ましく、さらに７０モル％以上であることが好ましい。
【００８４】
一般に金属箔の線熱膨張係数、すなわち金属の線熱膨張係数はある程度定まっているため、使用する金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
また、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いてＴＦＴ基板を作製する場合には、ＴＦＴの線熱膨張係数に応じて金属箔の線熱膨張係数を決定し、その金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
さらに、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機ＥＬ表示装置や電子ペーパーを作製する場合には、有機ＥＬ表示装置や電子ペーパーの線熱膨張係数に応じて金属箔の線熱膨張係数を決定し、その金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
【００８５】
本発明においては、平坦化層が上述の式（１）で表される繰り返し単位を有するポリイミドを含有していればよく、必要に応じて適宜、このポリイミドと他のポリイミドとを積層したり組み合わせたりして、平坦化層として用いてもよい。
【００８６】
また、上記式（１）で表される繰り返し単位を有するポリイミドは、感光性ポリイミドまたは感光性ポリイミド前駆体を用いて得られるものであってもよい。感光性ポリイミドは、公知の手法を用いて得ることができる。例えば、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合やイオン結合でエチレン性二重結合を導入し、得られるポリイミド前駆体に光ラジカル開始剤を混合し、溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とすることができる。また例えば、ポリアミック酸やその部分エステル化物にナフトキノンジアジド化合物を添加し、アルカリ現像ポジ型感光性ポリイミド前駆体とする、あるいは、ポリアミック酸にニフェジピン系化合物を添加しアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とするなど、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加し、アルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド前駆体とすることができる。
【００８７】
これらの感光性ポリイミド前駆体には、ポリイミド成分の重量に対して１５％〜３５％の感光性付与成分が添加されている。そのため、パターン形成後に３００℃〜４００℃で加熱したとしても、感光性付与成分由来の残渣がポリイミド中に残存する。これらの残存物が線熱膨張係数や吸湿膨張係数を大きくする原因となることから、感光性ポリイミド前駆体を用いると、非感光性のポリイミド前駆体を用いた場合に比べて、素子の信頼性が低下する傾向にある。しかしながら、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加した感光性ポリイミド前駆体は、添加剤である光塩基発生剤の添加量を１５％以下にしてもパターン形成可能であることから、ポリイミドとした後も添加剤由来の分解残渣が少なく、線熱膨張係数や吸湿膨張係数などの特性の劣化が少なく、さらにアウトガスも少ないため、本発明に適用可能な感光性ポリイミド前駆体としては最も好ましい。
【００８８】
ポリイミドに用いられるポリイミド前駆体は、塩基性水溶液によって現像可能であることが、金属箔上に平坦化層を部分的に形成する際に、作業環境の安全性確保およびプロセスコストの低減の観点から好ましい。塩基性水溶液は、安価に入手でき、廃液処理費用や作業安全性確保のための設備費用が安価であるため、より低コストでの生産が可能となる。
【００８９】
平坦化層はポリイミドを含むものであればよいが、中でもポリイミドを主成分とすることが好ましい。ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁性、耐熱性に優れた平坦化層とすることが可能となる。また、ポリイミドを主成分とすることにより、平坦化層の薄膜化が可能となり平坦化層の熱伝導性が向上し、熱伝導性に優れたフレキシブルデバイス用基板とすることができる。
なお、平坦化層がポリイミドを主成分とするとは、上述の特性を満たす程度に、平坦化層がポリイミドを含有することをいう。具体的には、平坦化層中のポリイミドの含有量が７５質量％以上の場合をいい、好ましくは９０質量％以上であり、特に平坦化層がポリイミドのみからなることが好ましい。平坦化層中のポリイミドの含有量が上記範囲であれば、本発明の目的を達成するのに十分な特性を示すことが可能であり、ポリイミドの含有量が多いほど、ポリイミド本来の耐熱性や絶縁性などの特性が良好となる。
【００９０】
平坦化層には、必要に応じて、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等の添加剤が含有されていてもよい。
【００９１】
平坦化層は、金属箔上に全面に形成されていてもよく、金属箔上に部分的に形成されていてもよい。すなわち、金属箔の平坦化層および密着層が形成されている面に、平坦化層および密着層が存在せず、金属箔が露出している金属箔露出領域が設けられていてもよい。このような金属箔露出領域を有する場合には、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機ＥＬ表示装置を作製する際に、封止部材と金属箔とを直に密着させることが可能となり、有機ＥＬ表示装置への水分の浸入をより強固に防ぐことが可能となる。また、封止部を金属箔露出領域に選択的に形成することで、有機ＥＬ表示装置を面内で区分けしたり、多面付けした状態で封止したりすることが可能となり、高い生産性で素子を製造できるといった利点を有する。また、金属箔露出領域は、平坦化層および密着層を貫通し金属箔に電気的に導通をとるための貫通孔にもなり得る。
【００９２】
平坦化層が金属箔上に部分的に形成されている場合、図６（ａ）、（ｂ）に例示するように、平坦化層３は、少なくとも金属箔２の外縁部を除いて形成されていてもよい。なお、図６（ａ）は図６（ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、図６（ｂ）において密着層は省略されている。本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて有機ＥＬ表示装置や電子ペーパーを作製した場合に、金属箔の全面に平坦化層が形成されており平坦化層の端部が露出していると、一般にポリイミドは吸湿性を示すため、製造時や駆動時に平坦化層の端面から素子内部に水分が浸入するおそれがある。この水分によって、素子性能が劣化したり、平坦化層の寸法が変化したりする。そのため、金属箔の外縁部には平坦化層が形成されておらず、直接外気にポリイミドを含有する平坦化層が曝される部分をできる限り少なくすることが好ましい。
【００９３】
なお、本発明において、平坦化層が金属箔上に部分的に形成されているとは、平坦化層が金属箔の全面に形成されていないことを意味する。
平坦化層は、金属箔の外縁部を除いて金属箔上に一面に形成されていてもよく、金属箔の外縁部を除いて金属箔上にさらにパターン状に形成されていてもよい。
【００９４】
平坦化層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１μｍ〜２００μｍの範囲内、さらに好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲内である。平坦化層の厚みが薄すぎると、絶縁性が維持できなかったり、金属箔表面の凹凸を平坦化することが困難であったりするからである。また、平坦化層の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、製膜時の乾燥が困難になったり、材料使用量が増えるためにコストが高くなったりするからである。さらには、本発明のフレキシブルデバイス用基板に放熱機能を付与する場合には、平坦化層の厚みが厚いとポリイミドは金属よりも熱伝導率が低いために熱伝導性が低下する。
【００９５】
平坦化層の形成方法としては、平滑性の良好な平坦化層が得られる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属箔上にポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する方法、金属箔とポリイミドフィルムとを接着剤を介して貼り合せる方法、金属箔とポリイミドフィルムとを加熱圧着する方法を用いることができる。中でも、ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する方法が好ましい。平滑性に優れる平坦化層が得られるからである。特に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する方法が好適である。一般にポリイミドは溶媒への溶解性に乏しいからである。また、溶媒への溶解性が高いポリイミドは、耐熱性、線熱膨張係数、吸湿膨張係数などの物性に劣るからである。
【００９６】
塗布方法としては、平滑性の良好な平坦化層を得ることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ディップコート法、バーコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する場合、塗布後にポリイミドまたはポリイミド前駆体のガラス転移温度以上に加熱することで、膜の流動性を高め、平滑性を良くすることもできる。
【００９７】
また、平坦化層を金属箔上に部分的に形成する場合、その形成方法としては、印刷法、フォトリソグラフィー法、レーザー等で直接加工する方法を用いることができる。フォトリソグラフィー法としては、例えば、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を金属箔上に製膜後、ポリアミック酸膜上に感光性樹脂膜を形成し、フォトリソグラフィー法により感光性樹脂膜パターンを形成し、その後、そのパターンをマスクとして、パターン開口部のポリアミック酸膜を除去した後、感光性樹脂膜パターンを除去し、ポリアミック酸をイミド化する方法；上記感光性樹脂膜パターンの形成時に同時にポリアミック酸膜も現像し、その後、感光性樹脂膜パターンを除去し、ポリアミック酸をイミド化する方法；金属箔および平坦化層の積層体の状態で、平坦化層上に感光性樹脂膜パターンを形成し、そのパターンに沿って平坦化層をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングした後、感光性樹脂パターンを除去する方法；金属箔と平坦化層と金属箔とが積層された積層体の一方の金属箔をパターニングし、そのパターンをマスクとして平坦化層をエッチングした後、金属パターンを除去する方法；感光性ポリイミドまたは感光性ポリイミド前駆体を用いて、金属箔上に直接、平坦化層のパターンを形成する方法が挙げられる。印刷法としては、グラビア印刷やフレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット法など公知の印刷技術を用いた方法を例示することができる。
【００９８】
３．金属箔
本発明における金属箔は、上記の平坦化層および密着層を支持するものである。
【００９９】
金属箔の線熱膨張係数としては、寸法安定性の観点から、０ｐｐｍ／℃〜２５ｐｐｍ／℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは０ｐｐｍ／℃〜１８ｐｐｍ／℃の範囲内、さらに好ましくは０ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃の範囲内、特に好ましくは０ｐｐｍ／℃〜７ｐｐｍ／℃の範囲内である。なお、上記線熱膨張係数の測定方法については、金属箔を幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍに切断し、評価サンプルとする以外は、上記平坦化層の線熱膨張係数の測定方法と同様である。
【０１００】
また、金属箔は耐酸化性を有することが好ましい。本発明のフレキシブルデバイス用基板上にＴＦＴを作製する場合、通常、ＴＦＴの作製時に高温処理が施されるからである。特に、ＴＦＴが酸化物半導体層を有する場合には、酸素の存在下、高温でアニール処理が行なわれることから、金属箔は耐酸化性を有することが好ましい。
【０１０１】
金属箔を構成する金属材料としては、箔になり得るものであり、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅、銅合金、リン青銅、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、チタン、鉄、鉄合金、亜鉛、モリブデン等が挙げられる。中でも、大型の素子に適用する場合、ＳＵＳが好ましい。ＳＵＳは耐酸化性に優れ、また耐熱性にも優れている上、銅などに比べ線熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れる。また、ＳＵＳ３０４については特に入手しやすいという利点があり、ＳＵＳ４３０については入手しやすく、線熱膨張係数がＳＵＳ３０４より小さいという利点もある。一方、本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いてＴＦＴ基板を作製する場合、金属箔およびＴＦＴの線熱膨張係数を考慮すると、線熱膨張係数の観点からは、ＳＵＳ４３０よりさらに低線熱膨張係数のチタンやインバーが好ましい。ただし、線熱膨張係数のみでなく、耐酸化性、耐熱性、金属箔の展性および延性などに起因する箔の加工性や、コストも考慮に入れて選択するのが望ましい。
【０１０２】
金属箔の厚みとしては、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１μｍ〜２００μｍの範囲内、さらに好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲内である。金属箔の厚みが薄すぎると、酸素や水蒸気に対するガスバリア性が低下したり、フレキシブルデバイス用基板の強度が低下したりするおそれがある。また、金属箔の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、コスト高になったりする。
【０１０３】
金属箔は、圧延箔であってもよく電解箔であってもよく、金属材料の種類に応じて適宜選択される。通常、金属箔は圧延により作製される。
【０１０４】
金属箔は、図１０に例示するように空気との接触面に凹凸を有していてもよい。金属箔が空気との接触面に凹凸を有する場合には、熱拡散が良好となり、放熱性を高めることができる。
凹凸の形成方法としては、例えば金属箔の表面に直接、エンボス加工、エッチング加工、サンドブラスト加工、フロスト加工、スタンプ加工などの加工を施す方法、フォトレジスト等を用いて凹凸パターンを形成する方法、めっき方法、箔状の金属層と表面に凹凸を有する金属層とを貼り合わせる方法が挙げられる。エンボス加工の場合、例えば表面に凹凸を有する圧延ロールを用いてもよい。エッチング加工の場合、金属箔の種類に応じて薬剤が選択される。箔状の金属層と表面に凹凸を有する金属層とを貼り合わせる方法の場合、例えば、ロウ付け、溶接、半田等により金属層同士を接合する、あるいは、エポキシ樹脂等の接着剤を介して金属層同士を貼り合わせることができる。この場合、箔状の金属層と表面に凹凸を有する金属層とは、同じ金属材料で構成されていてもよく、異なる金属材料で構成されていてもよい。
中でも、コスト面から、エンボス加工、エッチング加工が好ましく用いられる。
【０１０５】
凹凸の寸法や形状としては、金属箔の空気との接触面が荒れており、表面積を増やすことができれば特に限定されるものではない。凹凸の幅、高さ、ピッチ等としては、金属箔の種類やフレキシブルデバイス用基板の用途等に応じて適宜選択され、例えばシミュレーションにより熱伝導に好適な範囲を求めることができる。
【０１０６】
金属箔の表面粗さＲａとしては、上記の密着層および平坦化層の表面粗さＲａよりも大きいものであり、例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、上記密着層の表面粗さの測定方法と同様である。
【０１０７】
４．その他の構成
本発明においては、金属箔と平坦化層との間に中間層が形成されていてもよい。例えば、金属箔および平坦化層の間に、金属箔を構成する金属が酸化された酸化膜からなる中間層が形成されていてもよい。これにより、金属箔と平坦化層との密着性を高めることができる。この酸化膜は、金属箔表面が酸化されることで形成される。
また、金属箔の平坦化層が形成されている面とは反対側の面にも上記酸化膜が形成されていてもよい。
【０１０８】
５．用途
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、図２（ａ）〜図４（ｂ）に例示されるようなＴＦＴ基板に好適に用いられる。
なお、ＴＦＴ基板については、後述の「Ｂ．フレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板」の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１０９】
また、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、図７（ａ）、（ｂ）に例示するような電極基板にも適用することができる。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明のフレキシブルデバイス用基板を備える電極基板の例を示す概略断面図である。図７（ａ）に例示する電極基板１０Ｂは、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上にパターン状に形成された電極層２１を有しており、図７（ｂ）に例示する電極基板１０Ｂは、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に一面に形成された電極層２１を有している。図７（ａ）に例示するような電極基板は、例えばパッシブマトリクス駆動のトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置に適用することができる。また、図７（ｂ）に例示するような電極基板は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置に用いることができ、照明用途に適用することができる。
さらに、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、パッシブマトリクス型の電子ペーパーにも適用することができる。
【０１１０】
Ｂ．フレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板
次に、本発明のフレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板（以下、単にＴＦＴ基板と称する場合がある。）について説明する。
本発明のＴＦＴ基板は、上述のフレキシブルデバイス用基板と、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されたＴＦＴとを有することを特徴とするものである。
【０１１１】
本発明のＴＦＴ基板について、図面を参照しながら説明する。
図２（ａ）〜図４（ｂ）は、本発明のＴＦＴ基板の例を示す概略断面図である。図２（ａ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、トップゲート・ボトムコンタクト構造を有するＴＦＴを備え、図２（ｂ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、トップゲート・トップコンタクト構造を有するＴＦＴを備えている。図３（ａ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造を有するＴＦＴを備え、図３（ｂ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、ボトムゲート・トップコンタクト構造を有するＴＦＴを備えている。図４（ａ）、（ｂ）に例示するＴＦＴ基板１０Ａは、コプレーナ型構造を有するＴＦＴを備えている。なお、図２（ａ）〜図４（ｂ）に示すＴＦＴ基板の各構成については、上記「Ａ．フレキシブルデバイス用基板」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１１２】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、平坦化層によって金属箔表面の凹凸を平坦化することができる。よって、凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を抑制することができる。また本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、フレキシブルデバイス用基板とＴＦＴとの密着性に優れている。よって、本発明のＴＦＴ基板の製造時に水分や熱が加わってポリイミドを含む平坦化層の寸法が変化した場合であっても、電極や半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【０１１３】
また、本発明のＴＦＴ基板は金属箔を有するので、酸素や水蒸気に対するガスバリア性を有している。よって、本発明のＴＦＴ基板を用いて有機ＥＬ表示装置を作製した場合には、水分や酸素による素子性能の劣化を抑制することができ、また本発明のフレキシブルデバイス用基板を用いて液晶表示方式の電子ペーパーを作製した場合には、液晶が水蒸気に曝されるのを抑制することができる。さらに、本発明のＴＦＴ基板は金属箔を有しており、一般に金属箔は熱伝導性に優れているので、放熱性を有している。よって、本発明のＴＦＴ基板を用いて有機ＥＬ表示装置を作製した場合、有機ＥＬ表示装置の発熱による素子性能の劣化を抑制することができる。
また、本発明のＴＦＴ基板は金属箔で支持されているので、耐久性に優れるＴＦＴ基板とすることができる。
【０１１４】
なお、フレキシブルデバイス用基板については、上記「Ａ．フレキシブルデバイス用基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。以下、本発明のＴＦＴ基板の他の構成について説明する。
【０１１５】
本発明におけるＴＦＴは、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されるものである。
【０１１６】
ＴＦＴの構造としては、例えば、トップゲート構造（正スタガ型）、ボトムゲート構造（逆スタガ型）、コプレーナ型構造を挙げることができる。トップゲート構造（正スタガ型）およびボトムゲート構造（逆スタガ型）の場合には、さらにトップコンタクト構造、ボトムコンタクト構造を挙げることができる。これらの構造は、ＴＦＴを構成する半導体層の種類に応じて適宜選択される。
【０１１７】
ＴＦＴを構成する半導体層としては、フレキシブルデバイス用基板上に形成することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコン、酸化物半導体、有機半導体が用いられる。
【０１１８】
シリコンとしては、ポリシリコン、アモルファスシリコンを用いることができる。
酸化物半導体としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化タングステン（ＷＯ）、ＩｎＧａＺｎＯ系、ＩｎＧａＳｎＯ系、ＩｎＧａＺｎＭｇＯ系、ＩｎＡｌＺｎＯ系、ＩｎＦｅＺｎＯ系、ＩｎＧａＯ系、ＺｎＧａＯ系、ＩｎＺｎＯ系を用いることができる。
有機半導体としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン、テトラセン、チオフェンオリゴマ誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン化合物、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素等が挙げられる。
【０１１９】
中でも、半導体層は、上述の酸化物半導体からなる酸化物半導体層であることが好ましい。酸化物半導体は水や酸素の影響によりその電気特性が変化するが、本発明のＴＦＴ基板は上述したように水蒸気に対するガスバリア性を有するため、半導体の特性劣化を抑制することができる。また、例えば本発明のＴＦＴ基板を有機ＥＬ表示装置に用いる場合には、有機ＥＬ表示装置は水や酸素に対する耐性に劣るが、金属箔によって酸素および水蒸気の透過を抑制することができるので、素子性能の劣化を抑制することができる。
半導体層の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
【０１２０】
ＴＦＴを構成するゲート電極、ソース電極およびドレイン電極としては、所望の導電性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、一般的にＴＦＴに用いられる導電性材料を用いることができる。このような材料の例としては、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｏ−Ｔａ合金、Ｗ−Ｍｏ合金、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の無機材料、および、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性を有する有機材料を挙げることができる。
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
【０１２１】
ＴＦＴを構成するゲート絶縁膜としては、一般的なＴＦＴにおけるゲート絶縁膜と同様のものを用いることができ、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の絶縁性無機材料、および、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の絶縁性有機材料等の絶縁性有機材料を用いることができる。
ゲート絶縁膜の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
【０１２２】
ＴＦＴ上には保護膜が形成されていてもよい。保護膜は、ＴＦＴを保護するために設けられるものである。例えば、半導体層が空気中に含有される水分等に曝露されることを防止することができる。保護膜が形成されていることにより、ＴＦＴ性能の経時劣化を低減することができるのである。このような保護膜としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素が用いられる。
保護膜の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
半導体層が酸化物半導体層である場合、酸化物半導体層上に保護膜をスパッタリング法等により形成すると、酸化物半導体では酸素が欠損するおそれがあるが、保護膜の形成後に酸素の存在下でアニール処理を行なうことで、酸素欠陥を補うことができる。このアニール処理は数百度と高温で行なわれるため、ポリイミドを含む平坦化層の寸法変化が懸念されるが、本発明においては密着層が形成されているので、アニール処理によって平坦化層の寸法が変化した場合であっても、平坦化層とＴＦＴとの密着性を維持することができ、ＴＦＴの剥離やクラックを抑制することが可能である。
【０１２３】
Ｃ．フレキシブルデバイス
次に、本発明のフレキシブルデバイスについて説明する。
本発明のフレキシブルデバイスは、上述のＴＦＴ基板を備えることを特徴とするものである。
【０１２４】
本発明によれば、上述のＴＦＴ基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐとともに、本発明のフレキシブルデバイスの製造時や使用時に電極や半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。
【０１２５】
また、本発明のフレキシブルデバイスが有機ＥＬ表示装置である場合には、フレキシブルデバイス用基板が水蒸気や酸素に対するガスバリア性を有するので、素子性能の良好な有機ＥＬ表示装置とすることができる。さらに、本発明のフレキシブルデバイスが有機ＥＬ表示装置である場合、フレキシブルデバイス用基板は放熱性を有するので、有機ＥＬ表示装置の発熱による性能劣化を抑制することができる。
また本発明によれば、フレキシブルデバイスが金属箔で支持されているので、耐久性に優れるフレキシブルデバイスとすることができる。
【０１２６】
本発明のフレキシブルデバイスは、ＴＦＴを備え、可撓性を有するデバイスであれば特に限定されるものではないが、中でも、フレキシブルディスプレイであることが好ましい。フレキシブルディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬ表示装置、電子ペーパー、反射型液晶表示装置が挙げられる。特に、本発明のフレキシブルデバイスは、有機ＥＬ表示装置または電子ペーパーであることが好ましい。フレキシブルディスプレイ以外には、ＲＦＩＤなどの回路、およびセンサーを例示することができる。
【０１２７】
なお、有機ＥＬ表示装置については後述の「Ｄ．有機ＥＬ表示装置」の項に詳しく記載し、電子ペーパーについては、後述の「Ｅ．電子ペーパー」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。また、ＴＦＴ基板については、上記「Ｂ．フレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１２８】
Ｄ．有機ＥＬ表示装置
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述のＴＦＴ基板を備える、すなわち上述のフレキシブルデバイス用基板を備えることを特徴とするものである。具体的に、本発明の有機ＥＬ表示装置は、金属箔、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層およびＴＦＴと、上記背面電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された透明電極層とを有することを特徴とするものである。
【０１２９】
図８は、本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。図８に例示する有機ＥＬ表示装置３０は、フレキシブルデバイス用基板１と、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成された駆動用ＴＦＴ１６Ａおよびスイッチング用ＴＦＴ１６Ｂと、駆動用ＴＦＴ１６Ａおよびスイッチング用ＴＦＴ１６Ｂを覆うように形成された保護膜１５と、保護膜１５上に形成され、スルーホールを介して駆動用ＴＦＴ１６Ａのドレイン電極１２Ｄと電気的に接続された背面電極層（画素電極）３１と、背面電極層３１上に形成され、有機発光層を含むＥＬ層３２と、ＥＬ層３２上に形成された透明電極層３３とを有している。フレキシブルデバイス用基板１は、金属箔２と、金属箔２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３と、平坦化層３上に形成され、無機化合物を含む密着層４とを有している。駆動用ＴＦＴ１６Ａおよびスイッチング用ＴＦＴ１６Ｂはいずれもボトムゲート・トップコンタクト構造を有し、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたゲート電極１３Ｇと、ゲート電極１３Ｇ上に形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成された半導体層１１ならびにソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄとを有している。
【０１３０】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐとともに、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造時や使用時にＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。また、フレキシブルデバイス用基板が水蒸気や酸素に対するガスバリア性を有するので、素子性能を良好に維持することができる。さらに、フレキシブルデバイス用基板が放熱性を有するので、有機ＥＬ表示装置の発熱による性能劣化を抑制することができる。また、本発明の有機ＥＬ表示装置は金属箔で支持されているので、耐久性に優れたものとすることができる。
【０１３１】
なお、フレキシブルデバイス用基板については、上記「Ａ．フレキシブルデバイス用基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。以下、本発明の有機ＥＬ表示装置の他の構成について説明する。
【０１３２】
１．ＴＦＴ
本発明におけるＴＦＴは、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されるものである。一般に有機ＥＬ表示装置においては、画素毎に駆動用ＴＦＴとスイッチング用ＴＦＴの２つのＴＦＴが設けられる。
なお、ＴＦＴについては、上記「Ｂ．フレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１３３】
２．背面電極層
本発明における背面電極層は、フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成されるものであり、ＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続される画素電極である。
【０１３４】
背面電極層の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属単体、これらの金属の酸化物、およびＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のＡｌ合金、ＭｇＡｇ等のＭｇ合金、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金などを挙げることができる。これらの導電性材料は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよく、２種以上を用いて積層させてもよい。また、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）等の導電性酸化物を用いることもできる。
【０１３５】
背面電極層の形成方法および厚みとしては、一般的な有機ＥＬ表示装置における電極と同様とすることができる。
【０１３６】
３．ＥＬ層
本発明におけるＥＬ層は、背面電極層上に形成され、有機発光層を含むものであり、少なくとも有機発光層を含む１層もしくは複数層の有機層を有するものである。すなわち、ＥＬ層とは、少なくとも有機発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。通常、塗布法でＥＬ層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、ＥＬ層は１層もしくは２層の有機層を有する場合が多いが、溶媒への溶解性が異なるように有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
【０１３７】
有機発光層以外にＥＬ層内に形成される層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を挙げることができる。正孔注入層および正孔輸送層は一体化されている場合がある。同様に、電子注入層および電子輸送層は一体化されている場合がある。その他、ＥＬ層内に形成される層としては、キャリアブロック層のような正孔もしくは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
このようにＥＬ層は種々の層を積層した積層構造を有することが多く、積層構造としては多くの種類がある。
【０１３８】
ＥＬ層を構成する各層としては、一般的な有機ＥＬ表示装置に用いられるものと同様とすることができる。
【０１３９】
４．透明電極層
本発明における透明電極層は、ＥＬ層上に形成されるものである。本発明の有機ＥＬ表示装置においては透明電極層側から光を取り出すため、透明電極層は透明性を有している。
【０１４０】
透明電極層の材料としては、透明電極を形成可能な導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）等の導電性酸化物を用いることができる。
【０１４１】
透明電極層の形成方法および厚みとしては、一般的な有機ＥＬ表示装置における電極と同様とすることができる。
【０１４２】
５．その他の構成
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述の構成の他に、必要に応じて、絶縁層、隔壁、封止部材などを有していてもよい。
【０１４３】
Ｅ．電子ペーパー
本発明の電子ペーパーは、上述のＴＦＴ基板を備える、すなわち上述のフレキシブルデバイス用基板を備えることを特徴とするものである。具体的に、本発明の電子ペーパーは、金属箔、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層、および上記平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層を有するフレキシブルデバイス用基板と、上記フレキシブルデバイス用基板の密着層上に形成された背面電極層およびＴＦＴと、上記背面電極層上に形成された表示層と、上記表示層上に形成された透明電極層とを有することを特徴とするものである。
【０１４４】
図９は、本発明の電子ペーパーの一例を示す概略断面図である。図９に例示する電子ペーパー４０は、フレキシブルデバイス用基板１と、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたＴＦＴ１６と、ＴＦＴ１６を覆うように形成された保護膜１５と、保護膜１５上に形成され、スルーホールを介してＴＦＴ１６のドレイン電極１２Ｄと電気的に接続された背面電極層（画素電極）４１と、背面電極層４１上に形成された表示層４２と、表示層４２上に形成された透明電極層４３とを有している。フレキシブルデバイス用基板１は、金属箔２と、金属箔２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３と、平坦化層３上に形成され、無機化合物を含む密着層４とを有している。ＴＦＴ１６はボトムゲート・トップコンタクト構造を有し、フレキシブルデバイス用基板１の密着層４上に形成されたゲート電極１３Ｇと、ゲート電極１３Ｇ上に形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４上に形成された半導体層１１ならびにソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄとを有している。
【０１４５】
本発明によれば、上述のフレキシブルデバイス用基板を用いるので、金属箔表面の凹凸によるＴＦＴの電気的性能の低下を防ぐとともに、本発明の電子ペーパーの製造時や使用時にＴＦＴに剥離やクラックが生じるのを防ぐことができる。また、本発明の電子ペーパーは金属箔で支持されているので、耐久性に優れたものとすることができる。
【０１４６】
電子ペーパーの表示方式としては、公知のものを適用することができ、例えば、電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式（電子粉流体方式、帯電トナー型方式）、液晶表示方式、サーマル方式（発色方式、光散乱方式）、エレクトロデポジション方式、可動フィルム方式、エレクトロクロミック方式、エレクトロウェッティング方式、磁気泳動方式などが挙げられる。
電子ペーパーを構成する表示層としては、電子ペーパーの表示方式に応じて適宜選択される。
【０１４７】
背面電極層および透明電極層としては、上記有機ＥＬ表示装置における背面電極層および透明電極層と同様とすることができる。
なお、フレキシブルデバイス用基板については上記「Ａ．フレキシブルデバイス用基板」の項に詳しく記載し、ＴＦＴについては上記「Ｂ．フレキシブルデバイス用ＴＦＴ基板」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１４８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１４９】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［製造例］
（１）ポリイミド前駆体溶液の調製
（製造例１）
４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）  ４．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）とパラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）  ８．６５ｇ（８０ｍｍｏｌ）とを５００ｍｌのセパラブルフラスコに投入し、２００ｇの脱水されたＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させ、窒素気流下、オイルバスによって液温が５０℃になるように熱電対でモニターし加熱しながら撹拌した。それらが完全に溶解したことを確認した後、そこへ、少しずつ３０分かけて３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸２無水物（ＢＰＤＡ）  ２９．１ｇ（９９ｍｍｏｌ）を添加し、添加終了後、５０℃で５時間撹拌した。その後室温まで冷却し、ポリイミド前駆体溶液１を得た。
【０１５０】
（製造例２〜１２、１５〜１７）
反応温度および溶液の濃度が、１７重量％〜１９重量％になるようにＮＭＰの量を調整した以外は、製造例１と同様の方法で、下記表１に示す配合比でポリイミド前駆体溶液２〜１２、１５〜１７およびポリイミド前駆体溶液Ｚ（比較例）を合成した。
酸二無水物としては、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、ｐ−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物（ＴＡＨＱ）、ｐ−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物（ＢＰＴＭＥ）を用いた。ジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzene（4APB）、2,2′-Dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl（TBHG）、2,2′-Bis(trifluoromethyl)-4,4′-diaminobiphenyl（TFMB）の１種または２種を用いた。
【０１５１】
【表１】
2011097007.tif 000007
【０１５２】
（製造例１３）
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液１に{[(4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl) oxy]carbonyl} 2,6-dimethyl piperidine (DNCDP)を溶液の固形分の１５重量％添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液１とした。
（製造例１４）
感光性ポリイミドとするために、上記ポリイミド前駆体溶液１に２−ヒドロキシ−５−メトキシ−桂皮酸とピペリジンとから合成したアミド化合物（ＨＭＣＰ）を溶液の固形分の１０重量％添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液２とした。
【０１５３】
【化５】
2011097007.tif 000008
【０１５４】
（線熱膨張係数および吸湿膨張係数の評価）
上記ポリイミド前駆体溶液１〜１２、１５〜１７およびポリイミド前駆体溶液Ｚを、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム（ユーピレックスＳ  ５０Ｓ：宇部興産（株）製）に塗布し、８０℃のホットプレート上で１０分乾燥させた後、耐熱フィルムから剥離し、膜厚１５μｍ〜２０μｍのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、３５０℃、１時間熱処理し（昇温速度  １０℃／分、自然放冷）、膜厚９μｍ〜１５μｍのポリイミド１〜１２、１５〜１７およびポリイミドＺのフィルムを得た。
また、上記感光性ポリイミド前駆体溶液１および２を、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム（ユーピレックスＳ  ５０Ｓ：宇部興産（株）製）に塗布し、１００℃のホットプレート上で１０分乾燥させた後、高圧水銀灯により３６５ｎｍの波長の照度換算で２０００ｍＪ／ｃｍ2露光後、ホットプレート上で１７０℃１０分加熱した後、耐熱フィルムより剥離し、膜厚１０μｍのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、３５０℃、１時間熱処理し（昇温速度  １０℃／分、自然放冷）、膜厚６μｍの感光性ポリイミド１および感光性ポリイミド２のフィルムを得た。
【０１５５】
＜線熱膨張係数＞
上記の手法により作製したフィルムを幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍに切断し、評価サンプルとして用いた。線熱膨張係数は、熱機械的分析装置Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＭＡ８３１０（リガク社製）によって測定した。測定条件は、評価サンプルの観測長を１５ｍｍ、昇温速度を１０℃／min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を１ｇ／２５０００μｍ2とし、１００℃〜２００℃の範囲の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数（C.T.E.）とした。
【０１５６】
＜湿度膨張係数＞
上記の手法により作製したフィルムを幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍに切断し、評価サンプルとして用いた。湿度膨張係数は、湿度可変機械的分析装置Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＭＡ８３１０改（リガク社製）によって測定した。温度を２５℃で一定とし、まず、湿度を１５％ＲＨの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね３０分〜２時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を２０％ＲＨとし、さらにサンプルが安定になるまで３０分〜２時間その状態を保持した。その後、湿度を５０％ＲＨに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と２０％ＲＨで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化（この場合５０−２０の３０）で割り、その値をサンプル長で割った値を湿度膨張係数（C.H.E.）とした。この際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を１ｇ／２５０００μｍ2とした。
【０１５７】
（基板反り評価）
厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）上に、上記のポリイミド前駆体溶液１〜１２、１５〜１７およびＺ、ならびに感光性ポリイミド前駆体溶液１，２を用い、イミド化後の膜厚が１０μｍ±１μｍになるように線熱膨張係数評価のサンプル作成と同様のプロセス条件で、ポリイミド１〜１２、１５〜１７およびＺのポリイミド膜、ならびに感光性ポリイミド１，２のポリイミド膜を形成した。その後、ＳＵＳ３０４箔およびポリイミド膜の積層体を幅１０ｍｍ×長さ５０ｍｍに切断し、基板反り評価用のサンプルとした。
【０１５８】
このサンプルを、ＳＵＳ板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、１００℃のオーブンで１時間加熱した後、１００℃に加熱されたオーブン内で、サンプルの反対側の短辺のＳＵＳ板からの距離を測定した。そのときの距離が、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のサンプルを○、０．５ｍｍ超１．０ｍｍ以下のサンプルを△、１．０ｍｍ超のサンプルを×と判断した。
同様にこのサンプルを、ＳＵＳ板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、２３℃８５％Ｒｈの状態の恒温恒湿槽に１時間静置したときの、サンプルの反対側の短辺のＳＵＳ板からの距離を測定した。そのときの距離が、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のサンプルを○、０．５ｍｍ超１．０ｍｍ以下のサンプルを△、１．０ｍｍ超のサンプルを×と判断した。
これらの評価結果を以下に示す。
【０１５９】
【表２】
2011097007.tif 000009
【０１６０】
ＳＵＳ３０４箔の線熱膨張係数は１７ｐｐｍ／℃であることから、ポリイミド膜と金属箔との線熱膨張係数の差が大きいと積層体の反りが大きいことが確認された。
また、表２より、ポリイミド膜の吸湿膨張係数が小さいほど高湿環境下での積層体の反りが小さいことがわかる。
【０１６１】
（２）平坦化層の形成
（平坦化層の形成１）
１５ｃｍ角に切り出した厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）上に、上記ポリイミド前駆体溶液１〜１０をダイコーターでコーティングし、８０℃のオーブン中、大気下で６０分乾燥させた後、窒素雰囲気下、３５０℃、１時間熱処理し（昇温速度  １０℃／分、自然放冷）、膜厚６μｍ〜１２μｍのポリイミド１〜１０のポリイミド膜を形成し、積層体１〜１０を得た。
積層体１〜１０のうち、積層体１，２，３，５，６，８，９，１０は、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。一方、積層体４，７は、反りが目立った。
【０１６２】
（平坦化層の形成２（平坦化層パターン））
１５ｃｍ角に切り出した厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）上に、上記ポリイミド前駆体溶液１をダイコーターでコーティングし、８０℃のオーブン中、大気下で６０分乾燥させた後、ポリイミド前駆体膜上に、正方形のＳＵＳ箔の三辺について外縁部より１５ｍｍ幅でレジストが除去されるように、レジスト製版し現像と同時にポリイミド前駆体膜を現像し、その後、レジストパターンを剥離したのち、窒素雰囲気下、３５０℃、１時間熱処理し（昇温速度  １０℃／分、自然放冷）、外縁部の平坦化層が除去された積層体１Ｐを得た。
積層体１Ｐは、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
【０１６３】
（平坦化層の形成３（平坦化層パターン））
上記積層体１０のポリイミド膜上に、正方形のＳＵＳ箔の三辺について外縁部より１５ｍｍ幅でレジストが除去されるように、レジストパターンを形成した。ポリイミド膜が露出している部分を、ポリイミドエッチング液TPE-3000（東レエンジニアリング製）を用いて、除去後、レジストパターンを剥離し、外縁部の平坦化層が除去された積層体１０Ｐを得た。
積層体１０Ｐは、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
【０１６４】
（平坦化層の形成４（平坦化層パターン））
１５ｃｍ角に切り出した厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）上に、上記感光性ポリイミド前駆体溶液１および２をそれぞれダイコーターでコーティングし、８０℃のオーブン中、大気下で６０分乾燥させた。次いで、正方形のＳＵＳ箔の三辺について外縁部より１５ｍｍ幅で（紫外線が照射されないように）マスクし、高圧水銀灯により３６５ｎｍの波長の照度換算で２０００ｍＪ／ｃｍ2露光後、ホットプレート上で１７０℃１０分加熱した後、窒素雰囲気下、３５０℃、１時間熱処理し（昇温速度  １０℃／分、自然放冷）、膜厚３μｍの感光性ポリイミド１および感光性ポリイミド２のポリイミド膜を形成し、積層体１１および１２を得た。
積層体１１，１２は、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
【０１６５】
（平坦化層の形成５（金属箔表面凹凸））
まず、上記積層体１の両面にドライフィルムレジストをラミネートした。次いで、積層体１のＳＵＳ箔側から２００μｍ幅のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）で筋状にレジストが除去されるように露光し、積層体１の平坦化層側から全面露光した後、レジスト製版を行った。その後、塩化第二鉄溶液を用いて、レジストの開口部にてＳＵＳ箔の厚みが９μｍ残存するようにＳＵＳ箔をハーフエッチングした後、レジストパターンを剥離することにより、ＳＵＳ箔が２００μｍ幅でハーフエッチングされた積層体１Ｈを得た。
積層体１Ｈは、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
【０１６６】
（平坦化層の形成６（金属箔表面凹凸））
まず、上記積層体１の両面にドライフィルムレジストをラミネートした。次いで、積層体１のＳＵＳ箔側から５０μｍ角のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）で等間隔にレジストが除去されるように露光し、積層体１の平坦化層側から全面露光した後、レジスト製版を行った。その後、塩化第二鉄溶液を用いて、レジストの開口部にてＳＵＳ箔の厚みが９μｍ残存するようにＳＵＳ箔をハーフエッチングした後、レジストパターンを剥離することにより、ＳＵＳ箔が５０μｍ角でハーフエッチングされた積層体１Ｈ′を得た。
積層体１Ｈ′は、温度や湿度環境の変化に対しても反りが発生しなかった。
【０１６７】
（平坦性評価）
積層体１およびＳＵＳ箔の表面粗さＲａを測定した。
まず、Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ  Ｖ  ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ（Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて、タッピングモードで、カンチレバー：ＭＰＰ１１１００、走査範囲：５０μｍ×５０μｍ、走査速度：０．５Ｈｚにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより、積層体１の表面粗さＲａを求めた。積層体１の５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは６．２ｎｍであった。
次いで、Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて、対物レンズ：１００倍、ズームレンズ：２倍、Ｓｃａｎ  Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて、５０μｍ×５０μｍの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより、積層体１の表面粗さＲａを求めた。積層体１の５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは９．３ｎｍであった。
【０１６８】
同様に、Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ  Ｖ  ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ（Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて測定した、ＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）の５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは１２８ｎｍ、Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて測定した５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは１５０ｎｍであった。
【０１６９】
［実施例］
厚さ１００μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ板（小山鋼材社製）上に、上記ポリイミド前駆体溶液１を用いて、イミド化後の膜厚が７μｍ±１μｍになるようにスピンコーターでコーティングし、１００℃のホットプレートオーブン中、大気下で６０分乾燥させた後、窒素雰囲気下、３５０℃１時間、熱処理し（昇温速度  １０℃／分、自然放冷）、平坦化層を形成した。
次に、平坦化層上に、第１密着層としてのアルミニウム膜をＤＣスパッタリング法（成膜圧力０．２Ｐａ（アルゴン）、投入電力１ｋＷ、成膜時間１０秒）により厚さ５ｎｍで形成した。次いで、第２密着層としての酸化シリコン膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法（成膜圧力０．３Ｐａ（アルゴン：酸素＝３：１）、投入電力２ｋＷ、成膜時間３０分）により厚さ１００ｎｍで形成した。これにより、フレキシブルデバイス用基板を得た。
【０１７０】
平坦化層について、Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて測定した５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは１３．２ｎｍであった。
密着層について、Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて測定した５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは２３．５ｎｍであった。また、Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ  Ｖ  ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ（Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて測定した５０μｍ×５０μｍにおける表面粗さＲａは１５．９ｎｍであった。
【０１７１】
ボトムゲート・ボトムコンタクト構造のＴＦＴを上記フレキシブルデバイス用基板上に作製した。まず、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜をゲート電極膜として成膜した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に燐酸溶液でウェットエッチングし、アルミニウム膜を所定パターンにパターニングしてゲート電極を形成した。次に、そのゲート電極を覆うように厚さ３００ｎｍの酸化ケイ素をゲート絶縁膜として全面に形成した。このゲート絶縁膜は、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、６インチのＳｉＯ２ターゲットに投入電力：１．０ｋＷ（＝３Ｗ／ｃｍ２）、圧力：１．０Ｐａ、ガス：アルゴン＋Ｏ２（５０％）の成膜条件で形成した。この後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施し、コンタクトホールを形成した。次に、ゲート絶縁膜上の全面に厚さ１００ｎｍのチタン膜、アルミニウム膜、ＩＺＯ膜をソース電極及びドレイン電極とするために蒸着した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に過酸化水素水溶液、燐酸溶液で連続的にウェットエッチングし、チタン膜を所定パターンにパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成した。このとき、ソース電極及びドレイン電極は、ゲート絶縁膜上であってゲート電極の中央部直上以外に離間したパターンとなるように形成した。
【０１７２】
次に、ソース電極及びドレイン電極を覆うように、全面に、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎが１：１：１のＩｎＧａＺｎＯ系アモルファス酸化物薄膜（ＩｎＧａＺｎＯ４）を厚さ２５ｎｍとなるように形成した。アモルファス酸化物薄膜は、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、室温（２５℃）、Ａｒ：Ｏ２を３０：５０とした条件下で、４インチのＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）ターゲットを用いて形成した。その後、アモルファス酸化物薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーで形成した後、シュウ酸溶液でウェットエッチングし、そのアモルファス酸化物薄膜をパターニングし、所定パターンからなるアモルファス酸化物薄膜を形成した。こうして得られたアモルファス酸化物薄膜は、ゲート絶縁膜上であってソース電極及びドレイン電極に両側で接触するとともに該ソース電極及びドレイン電極を跨ぐように形成されていた。続いて全体を覆うように、厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素を保護膜としてＲＦマグネトロンスパッタリング法で形成した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施した。大気中３００℃１時間のアニールを施した後、アクリル系のポジ型レジストを用いてＥＬの隔壁層を形成し、ＴＦＴ基板を作製した。
【０１７３】
上記ＴＦＴ基板上に白色となるようにＥＬ層を蒸着した後、電極としてＩＺＯ膜を蒸着し、バリアフィルムを用いてＥＬの封止を行った。次にＰＥＮフィルム上に形成したフレキシブルなカラーフィルターを貼り合わせ、フレキシブルな対角４．７インチ、解像度８５ｄｐｉ、３２０×２４０×ＲＧＢ（ＱＶＧＡ）のアクティブマトリックス駆動のフルカラーＥＬディスプレイを作製した。作製したフルカラーＥＬディスプレイについて、スキャン電圧１５Ｖ、ベータ電圧１０Ｖ、電源電圧１０Ｖにて作動を確認した。作製したフルカラーＥＬディスプレイについて２４時間の連続作動および作製後６ヶ月後における作動を確認した。
【符号の説明】
【０１７４】
１  …  フレキシブルデバイス用基板
２  …  金属箔
３  …  平坦化層
４  …  密着層
４ａ  …  第１密着層
４ｂ  …  第２密着層
１０Ａ  …  ＴＦＴ基板
１０Ｂ  …  電極基板
３０  …  有機ＥＬ表示装置
４０  …  電子ペーパー
【図１】
2011097007.tif 000010
【図２】
2011097007.tif 000011
【図３】
2011097007.tif 000012
【図４】
2011097007.tif 000013
【図５】
2011097007.tif 000014
【図６】
2011097007.tif 000015
【図７】
2011097007.tif 000016
【図８】
2011097007.tif 000017
【図９】
2011097007.tif 000018
【図１０】
2011097007.tif 000019