フレキシブルデバイス用基板及びその製造方法
【課題】フレキシブルデバイス用基板であって、膜厚を非常に薄くしても断線等による電気的性質の低下が抑えられ、それにより歩留まりの向上した基板を提供する。
【解決手段】基材２と、前記基材２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３とを有し、該平坦化層３表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層３表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であるフレキシブルデバイス用基板１。ポリイミドの数平均分子量が２，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。
【解決手段】基材２と、前記基材２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３とを有し、該平坦化層３表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層３表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であるフレキシブルデバイス用基板１。ポリイミドの数平均分子量が２，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。
【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、電子ペーパー等のフレキシブルデバイス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】
フレキシブルデバイスの部材である薄膜トランジスタ、薄膜太陽電池、エレクトロルミネッセンス素子等の薄膜素子を製造するための基板として、金属基板ならびにプラスチック基板が用いられている（特許文献１等）。
【０００３】
基板上に形成される素子は、フレキシブル性を得るため、及びスパッタ法の生産性向上等のため従来のものと比べて薄層化が進んでおり、ナノスケールの厚みで形成されるようになっている。
【０００４】
以上のような状況のため、従来の素子よりも薄膜化がさらに進んでいるが、当該薄膜化により、従来では問題とならなかった基板表面の極微小な凹凸に起因して、断線等の素子の電気的性質の低下が生じてしまうという問題が生じている。その結果、素子製造の歩留まりが低くなってしまっている。従って、基板の表面にナノスケールの表面平坦性が必要となっている。
【０００５】
しかし、例えば、金属箔の表面はロールによる圧延の跡等の影響で、ナノオーダーの平坦性までは得られていない。また、フィルム単体の場合も、製造時に支持するものを有さないこと、支持体からの剥離が必要なこと等から、高い平坦性をもたらすことが困難である。以上のような状況の下、基板表面に非常に高い平滑性を備え、歩留まりのよいフレキシブルデバイス用基板の開発が所望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
本発明は、フレキシブルデバイス用基板であって、膜厚を非常に薄くしても断線等による電気的性質の低下が抑えられ、それにより歩留まりの向上した基板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような状況の下、本発明者らは鋭意研究した結果、金属箔、樹脂フィルム等の基材の上に平坦化層を積層し、平坦化層表面の測定領域10μｍ角及び１μｍ角での表面粗さＲａが共に５ｎｍ以下という、非常に表面平滑性の高いフレキシブルデバイス用基板を製造することに成功した。本発明は、かかる表面平滑性の高い新規フレキシブルデバイス用基板に関する。
【０００９】
従って、本発明は、以下に示すフレキシブルデバイス用基板及びその製造方法を提供する：
項１．基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であるフレキシブルデバイス用基板。
【００１０】
項２．前記ポリイミドの数平均分子量が２，０００〜１，０００，０００である、請求項１に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１１】
項３．前記平坦化層の膜厚が０．２〜１０００μｍである、請求項１又は２に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１２】
項４．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項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１３】
項５．前記基材上に前記平坦化層が部分的に形成されている項１〜４のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１４】
項６．前記平坦化層の線熱膨張係数が０ｐｐｍ／℃〜２５ｐｐｍ／℃の範囲内である項１〜５のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１５】
項７．前記平坦化層の線熱膨張係数と前記基材の線熱膨張係数との差が１５ｐｐｍ／℃以下である項１〜６のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１６】
項８．前記基材の厚みが１μｍ〜１０００μｍの範囲内である項１〜７のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１７】
項９．ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、項１〜８のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板の製造方法。
【００１８】
また、本発明は、以下に示すフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板、フレキシブルデバイス、有機エレクトロルミネッセンス表示装置及び電子ペーパーを提供する：
項１０．項１〜８のいずれか一項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。
【００１９】
項１１．前記薄膜トランジスタが、酸化物半導体層を有する項１０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。
【００２０】
項１２．項１０又は１１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。
【００２１】
項１３．基材、前記基材上に形成され、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。
【００２２】
項１４．基材、前記基材上に形成され、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。
【発明の効果】
【００２３】
フレキシブルデバイス用の素子を薄膜化しようとすると、従来問題とされなかった極微小な表面の凹凸であっても、断線等の原因となってしまう。また、有機ＥＬ等の素子を薄膜化しようとするとごく微小な凹凸であっても、当該凹凸部分で素子層の膜厚ムラに起因する電気抵抗の差が生じた結果、電流密度が異なることとなり、素子の一部にのみ過剰な熱が生じる等の不具合も考えられる。このように素子を薄膜化しようとすると微小な凹凸であっても電気的性質の低下をもたらしてしまう。しかし、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、平坦化層表面の測定領域1μｍ角及び10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍと非常に平滑性が優れているため、電気的性質の優れた素子を製造することができる。また、表面の平滑性向上により上記のような不具合が非常に抑制されるため、製品の歩留まりを向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】典型的なダイコート法の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、電子ペーパー、薄膜素子用基板、薄膜素子、ＴＦＴ、薄膜素子用基板の製造方法、薄膜素子の製造方法およびＴＦＴの製造方法について詳細に説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２８】
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、基材２と、基材２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３とを有している。
【００２９】
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、上記基材及び平坦化層の上に、さらに、無機化合物を含む密着層を有していてもよい。図２は、本発明のフレキシブルデバイス用基板の別の実施形態を示す概略断面図である。図２に例示するフレキシブルデバイス用基板１は、基材２と、基材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。
【００３０】
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：
１．基材
本発明における基材は、上記の平坦化層を支持するフィルム状の支持体を示す。基材のとしては、金属箔、樹脂フィルム等が挙げられる。
【００３１】
基材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、基材を幅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。
【００３２】
また、基材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、基材は耐酸化性を有することが好ましい。
【００３３】
基材の厚みとしては、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。基材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、基材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。
【００３４】
基材の表面粗さＲａとしては、上記の平坦化層の表面粗さＲａよりも大きいものであり、金属箔を用いた場合例えば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、後述する平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。
【００３５】
基材として金属箔を用いる場合、これ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。
【００３６】
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。
【００３７】
基材として樹脂フィルムを用いる場合、ポリイミド樹脂、ポリエチレンナフタレート含有樹脂、ポリエチレンテレフタレート含有樹脂、エポキシ含有樹脂等が挙げられる。平坦化層の原料として後述するポリイミド含有樹脂を用いることができる。
【００３８】
基材として樹脂フィルムを用いる場合の表面粗さＲａとしては、上記の平坦化層の表面粗さＲａよりも大きいものであり、例えば５ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、後述する平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。
【００３９】
基材上にポリイミドを含む平坦化層を形成した後に、基材をパターニングすることにより、基材が部分的に形成されたフレキシブルデバイス用基板とすることもできる。すなわち、基材は、平坦化層に対して全面に形成されていてもよく、平坦化層に対して部分的に形成されていてもよい。さらに言い換えると、基材は、フレキシブルデバイス用基板の全面に形成されていてもよく、フレキシブルデバイス用基板に部分的に形成されていてもよい。基材がフレキシブルデバイス用基板の全面に形成されている場合には、酸素や水蒸気に対するガスバリア性を付与することができ、また放熱性を高めることができる。一方、基材が部分的に形成されている場合には、不必要な基材部分を除去することにより、軽量化を図ることができる。
【００４０】
基材のパターニング方法としては、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、基材および平坦化層の積層体の状態で、基材上にドライフィルムレジストをラミネートし、ドライフィルムレジストをパターニングし、そのパターンに沿って基材をエッチングした後、ドライフィルムレジストを除去する方法が挙げられる。
【００４１】
基材として金属基材を用いる場合、当該金属基材は、薬液処理を施されたものであってもよい。
【００４２】
当該実施形態において、金属基材の薬液処理の方法としては、金属基材に対するポリイミド樹脂組成物の濡れ性を良く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、アルカリ洗浄、電界脱脂、酸洗等が挙げられる。
【００４３】
アルカリ洗浄とは、アルカリ性の薬液に漬ける、ペースト状のアルカリ洗浄剤を塗る等により、金属基材表面を溶出させて洗う方法である。光沢は出ないが、安価で大型の製品に対応できる。光沢のある部分もつや消し状態になってしまうので、溶接焼けによる黒ずみを取るためなど、外観を問題にしないものであれば、アルカリ洗浄を適用することができる。
【００４４】
電解脱脂は、薬液の中で電気を通す（電解）ことによって、金属基材表面の凸部（ミクロンレベル）を溶出させることで、平滑で光沢のある表面にする方法である。金属基材表面に付いている汚れや不純物を取り除き、皮膜を強化するので、耐食性を向上させることもできる。これは、金属基材表面の鉄が電解で先に溶け出すため、相対的に鉄以外の金属成分（例えばクロム）が濃くなり、不動態皮膜が強固になるためであると考えられる。
【００４５】
酸洗は、強酸性の薬液に漬ける、ペースト状の酸洗剤を塗る等により、金属基材表面を溶出させて洗う方法である。光沢は出ないが、安価で大型の製品に対応できる。光沢のある部分もつや消し状態になってしまうので、溶接焼けによる黒ずみを取るためなど、外観を問題にしないものであれば、酸洗を適用することができる。
【００４６】
本発明の当該実施形態においては、金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角が低下するように、薬液処理を施すことが好ましい。具体的には、金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角が３０°以下となるように、薬液処理を施すことが好ましい。薬液処理後の金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角は３０°以下であることが好ましく、より好ましくは２０°以下、さらに好ましくは１０°以下である。
【００４７】
また、上記薬液処理後の金属基材表面において、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）により検出された全元素に対する炭素（Ｃ）の元素量の比が０．２５以下であることが好ましく、０．２０以下であることがさらに好ましい。
【００４８】
２．平坦化層
本発明における平坦化層は、基材上に形成され、ポリイミドを含むものであり、基材表面の凹凸を平坦化するために設けられる層である。
【００４９】
本発明は、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａも５ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００５０】
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：１μｍ×１μｍ、１０μｍ×１０μｍ、１００μｍ×１００μｍ、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、測定エリアが１００μｍ×１００μｍの場合は、走査型白色干渉計を用いて測定することができる。この場合は、Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて、対物レンズ：１００倍、ズームレンズ：１倍、Ｓｃａｎ Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて、１００μｍ×１００μｍ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。
【００５１】
得られるフレキシブルデバイスの歩留まりの観点から、本発明において、平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａは、５ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下である。また、本発明において、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａは、５ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下である。また、平坦化層表面の測定領域100μｍ角での表面粗さＲａは、測定領域10μｍ角及び1μｍ角での表面粗さＲａが上記範囲となる限りにおいて特に限定されないが、好ましくは、３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下である。
【００５２】
本平坦化層の厚みは、０．２μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがさらに好ましい。膜厚が薄すぎると、塗布により形成した際に、基材表面の凹凸を平坦化することが困難であるからである。
【００５３】
金属箔上に形成する場合は、平坦化層は、絶縁性を有する必要があるため、平坦化層の膜厚は、１μｍ以上であることが好ましい。樹脂フィルムなどのあらかじめ絶縁性を有する基材を用いる際には、この限りではない。
【００５４】
本発明において、前記平坦化層の膜厚は、１０００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。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。
【００５５】
さらには、基材として金属箔を用い、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ため、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５６】
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基材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、平坦化層および基材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。
【００５７】
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基材上に平坦化層フィルムを作製した後、基材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。
【００５８】
また、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、基材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。平坦化層と基材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、平坦化層と基材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基材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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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（I）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、金属等の基材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。
【００６７】
【化１】
【００６８】
（式（I）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（I）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。
【００６９】
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、メチル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などの脂肪族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、２，３’，３，４’−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、２，２’，３，３’−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’，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−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（２，３−又は３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、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、ピリジンテトラカルボン酸二無水物、スルホニルジフタル酸無水物、ｍ−ターフェニル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、ｐ−ターフェニル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、９，９−ビス−（トリフルオロメチル）キサンテンテトラカルボン酸二無水物、９−フェニル−９−（トリフルオロメチル）キサンテンテトラカルボン酸二無水物、１２，１４−ジフェニル−１２，１４−ビス(トリフルオロメチル)−１２Ｈ，１４Ｈ−５，７−ジオキサペンタセン−２，３，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、１，４−ビス(３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、１，４−ビス(トリフルオロメチル)−２，３，５，６−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、１−(トリフルオロメチル)−２，３，５，６−ベンゼン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二無水物、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などの芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００７０】
これらは単独あるいは２種以上混合して用いられる。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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（I）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。
【００７７】
【化２】
【００７８】
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。
【００７９】
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（I）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（I）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（I）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。
【００８０】
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、ビス［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’−スピロビインダンのような芳香族アミン；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−ジアミノプロパン、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−ジアミノドデカンのような脂肪族アミン；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］ヘプタンのような脂環式ジアミンなどが挙げられる。グアナミン類としては、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンなどを挙げることができ、また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若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、又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。
【００８１】
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、及びイソプロペニル基のいずれか１種又は２種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若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。
【００８２】
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。
【００８３】
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（II）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。
【００８４】
【化３】
【００８５】
（式（II）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。）
さらに、上記式（II）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。
【００８６】
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、基材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。
【００８７】
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、金属箔等の基材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。
【００８８】
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。
【００８９】
また、ポリイミドにおいては、上記式（I）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。
【００９０】
【化４】
【００９１】
（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。）
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。
【００９２】
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（I）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（I）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（I）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。
【００９３】
一般に金属箔等の基材の線熱膨張係数、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、使用する基材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。
【００９４】
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基材の線熱膨張係数を決定し、その基材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。
【００９５】
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基材の線熱膨張係数を決定し、その基材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。
【００９６】
本発明においては、平坦化層が上述の式（I）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。
【００９７】
また、上記式（I）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。
【００９８】
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。
【００９９】
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、基材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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
ここで、ポリイミドの数平均分子量は、２，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。分子量を２，０００未満とすると、粘度は低下するがが、膜物性も低下してしまう。また、溶媒の量を増やして固形分量を下げると、粘度が低下するが、膜厚が薄くなってしまう。従って、上記数平均分子量が好ましい。数平均分子量は、核磁気共鳴スペクトルを用いて、高分子鎖の末端部と主鎖部の比率を定量することにより算出することができる。
【０１０３】
ポリイミド樹脂は溶剤に対する溶解性が低いため、溶剤への溶解性が高いポリアミック酸などのポリイミド前駆体を基材へ塗布後、熱処理等により、イミド化する方法が一般的に用いられる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
平坦化層は、基材上に全面に形成されていてもよく、基材上に部分的に形成されていてもよい。すなわち、基材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、基材が露出している基材露出領域が設けられていてもよい。このような基材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、封止部材と基材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、封止部を基材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、基材露出領域は、平坦化層および密着層を貫通し基材に電気的に導通をとるための貫通孔にもなり得る。なお、本発明において、平坦化層が基材上に部分的に形成されているとは、平坦化層が基材の全面に形成されていないことを意味する。平坦化層は、基材の外縁部を除いて基材上に一面に形成されていてもよく、基材の外縁部を除いて基材上にさらにパターン状に形成されていてもよい。
【０１０６】
３．その他の構成
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、上記基材及び平坦化層の上に、さらに、無機化合物を含む密着層を有していてもよい。当該密着層を備えることにより、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ことができるため、好ましい。
【０１０７】
密着層は素子の電気的性質の観点から、記平坦化層と同様の表面平滑性を有することが好ましい。なお、上記表面粗さの測定方法については、前述した平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
密着層は、単層であってもよく多層であってもよい。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
中でも、密着層は、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、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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
密着層は、基材又は平坦化層上に全面に形成されていてもよく、基材又は平坦化層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基材上に部分的に形成されている場合には、密着層も平坦化層と同様に基材上に部分的に形成されていることが好ましい。基材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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
本発明においては、基材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、基材として金属箔を用いる場合、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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
４．フレキシブルデバイス用基板の製造方法
本発明は、ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、前述のフレキシブルデバイス用基板の製造方法を提供する。本発明において、ポリイミド樹脂組成物とは、前述のポリイミドまたはポリイミド前駆体及び溶剤を含む組成物を示す。ポリイミド樹脂組成物には、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。
【０１２３】
また、組成物に使用される溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノエーテル類（いわゆるセロソルブ類）；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉ−ブチル、前記グリコールモノエーテル類の酢酸エステル（例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート）、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート、蓚酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類；エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類；塩化メチレン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン、１−クロロプロパン、１−クロロブタン、１−クロロペンタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；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，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド等のアミド類；Ｎ−メチルピロリドンなどのピロリドン類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、その他の有機極性溶媒類等が挙げられ、更には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、及び、その他の有機非極性溶媒類等も挙げられる。これらの溶媒は単独若しくは組み合わせて用いられる。
【０１２４】
また、ポリイミド樹脂組成物はダイコート法による塗布の際、ポリイミド前駆体の溶解性によっては、流路で溶媒の蒸発が起きると、ポリイミド前駆体の析出が起こり、表面平坦性の悪化の原因となる場合がある。また。塗布後すぐに乾燥が始まると、乾燥ムラが生じ、表面平坦性の悪化の原因となる場合がある。上記の観点から本案件については、沸点が比較的高い溶媒を使うことが好ましく、具体的には沸点が１００℃以上であることが好ましい。
【０１２５】
また、分子量が２，０００以上のポリイミド前駆体は、分子量２，０００未満のポリイミド前駆体と比較して、溶剤可溶性が低下する。そのため、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、Ｎ−アセチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等の極性溶媒が好適なものとして挙げられる。特に、溶解性の観点からＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが好ましい。
【０１２６】
本発明においては、前述のポリイミドを含む樹脂組成物を、ダイコート法により塗布することにより、非常に高い表面平滑性を得ることができる。尚、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。
【０１２７】
ここで、ダイコート法とは、基材に対向してダイヘッドを配置し、そしてダイヘットを基材に対して相対的に移動させつつダイヘットから塗布液を吐出すること基材に塗装を施す方法を示す。図３に、ダイコート法の概略を示す。ダイコート法においては、走行中の基材２に対向してダイヘッド５を配置するか（ａ）、または固定した基材２に対向して配置させてダイヘッド５を移動しつつ（ｂ）、そのダイヘッド５から塗布液６を一定幅で吐出することで基材に塗装が施される。通常、塗布液６は、ダイヘッド５のスリット部分から吐出されるため、スリットコート法と呼ばれる方法も本発明のダイコート法に含まれ得る。ダイコート法により塗布された塗膜を、硬化することにより、平坦化層が形成される。硬化方法は特に限定されず、本発明の属する技術分野において知られている方法を広く採用することができる。ここで、ダイコートは、塗工ヘッドに供給された塗工液の１００％が基材に塗布される前計量塗布の１つであるので、過剰塗工液や液の循環などが発生しないため、安定的に塗布液を供給することが可能であることから、基材の塗布方向に対する膜の変化を抑えることができるため、表面平坦性の向上の観点から好ましい。また、ダイヘッド部によって幅方向にも均一に塗工液を広げることが可能であることから、基材の幅方向に対する膜の変化についても抑えることができるため、表面平坦性の向上の観点から好ましい。
【０１２８】
塗布により膜を形成する方法としては、他にスピンコート法が知られている。ガラス基板などの、リジッドな基板を用いて、低粘度の溶液を用いる際には、スピンコート法を用いても平滑な面を形成することが可能である。
【０１２９】
しかし、本案件については、フレキシブル性を有する基板を用いるため、安定的に基材を回転させることが困難であることならびに、膜物性ならびに形成膜厚の関係から、溶液の粘度を下げることが困難であることからスピンコート法を用いて、表面平坦性が高い塗布面を形成することは困難である。
【０１３０】
本発明の典型的な実施形態におけるダイコート法の条件を以下に示すが、本発明の方法は、以下の条件に限定されるものではない：
ダイヘッドのスリット幅は、塗布する膜厚にもよるが、０．０２〜３ｍｍ程度であることが好ましい。
【０１３１】
ダイヘッドと基材の位置関係は特に限定されず、ダイヘッドの塗出部を下方向に向ける場合は、ダイヘッドと基材とを比較的離して基材に対して上側から塗布液を滴下してもよいし、ダイヘッドと基材とをより接近させるように基材に対して上側から塗布液を塗工してもよい。また、ダイヘッドの塗出部を上方向に向ける場合は、ダイヘッドと基材とを接近させた状態でダイヘッドの上部に基材を配置した上で、塗工することができる。また、ダイヘッドの塗出部を水平方向ならびに、斜め方向に向ける場合においても、上方向に向けた場合と同様の位置関係になるように基材を配置して塗布することができる。基材とダイヘッドの先端との距離は、上面から滴下する場合、カーテンコートのように、１ｃｍ〜１００ｃｍ程度自由落下させて塗布をおこなうことも可能であるが、得られる塗膜の表面平坦性の観点からダイヘッドと基材とを接近させた状態で塗布することが好ましく、具体的には０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。ダイヘッドの塗出部を上方向以外に向ける場合においても、０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。基材とダイヘッドの相対速度は、０．１〜５００ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。
【０１３２】
前述のように、ポリイミドの溶解性の点から極性溶媒を用いることが好ましいが、極性溶媒は樹脂製の物品を侵しやすい傾向がある。しかし、ダイヘッドは主に金属から構成されており、極性溶媒に侵されないため、安定的に塗布することが可能であるため好ましい。
【０１３３】
ダイコート法により塗布されるポリイミド樹脂組成物の粘度は、１〜５０，０００ｃＰであることが好ましく、１００〜４０，０００ｃＰであることが好ましく、３００〜３０，０００であることがさらに好ましい。物性面から、分子量を２，０００以上に保つ必要があり、さらに、上記にあげた極性溶媒は他の溶媒（ケトン系、アルコール系）と比較して粘度が高いため、粘度を下げることが困難である点、および、固形分量を下げることにより、低粘度化すると、所望の膜厚を得ることが困難になるからである。また、低粘度とすると、乾燥時などに膜の表面荒れの原因となり得る。また、粘度が高すぎると、スリットから、均一に押し出すことが困難となり表面平坦性を損なうこととなるから好ましくない。
【０１３４】
ポリイミド前駆体の固形分量としては、５％以上５０％未満であることが好ましい。固形分量が低すぎると、粘度を上記の好ましい範囲内とすることが困難となるとともに、溶剤の揮発によって、膜厚が薄くなり、所望の膜厚を得ることが困難であるからである。また、固形分が高すぎると粘度を上記の好ましい範囲内とすることが困難となるとともに、溶剤への溶解性の観点から、溶解可能な量が実質的な上限となるからである。また、上述のダイコートに適した粘度領域にする観点から、ポリイミドの数平均分子量は４０００以上５００，０００以下であることがより好ましい。
【０１３５】
尚、本発明においては、塗布前に、上記ポリイミド樹脂組成物を脱気してもよい。当該実施形態においては、例えば、相対溶存酸素飽和率相対溶存酸素飽和率が９５％以下となるようポリイミド樹脂組成物を脱気する。ここで、相対溶存酸素飽和率は以下のように測定する。まず、ポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に空気を３０分以上バブリングした溶存酸素飽和溶媒を用いて、全く酸素が溶存していない上記溶媒の溶存酸素量の測定値が０、上記溶存酸素飽和溶媒の溶存酸素量の測定値が１００となるように、溶存酸素量計の校正を行う。次に、校正された上記溶存酸素量計により、ポリイミド樹脂組成物を大気下で１時間以上静置した基準ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値と、ポリイミド樹脂組成物を脱気した脱気ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値とを測定する。そして、上記基準ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値を１００％としたときの、上記脱気ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値を、相対溶存酸素飽和率とする。
【０１３６】
ここで、液体中の泡は、気体がガス状のままで液体中に混合している状態である。この泡は、外部から混入するだけでなく、液体から発生することが非常に多く見られる。一方、溶存気体とは、液体中に溶解している気体を意味し、これは泡のように目で見ることはできない。本発明は、この液体中の「溶存気体」を除去するものである。
【０１３７】
気体の液体に対する溶解量は、液体の種類、温度や圧力、さらには接液材質によって変化し、飽和量以上の溶存気体は泡となって出現する。つまり、泡のない状態の液体であっても、温度や圧力等が変化すると泡を発生することになる。一方で、液体中に泡が存在しても、所定の温度や圧力等である場合、または気体の溶解量が飽和値に満たない場合、泡は液体中に溶解してなくなってしまう。すなわち、単に泡を除去するだけでは不十分であり、溶存気体を除去することが重要である。
【０１３８】
したがって、ポリイミド樹脂組成物が大気と充分な時間接していて、ポリイミド樹脂組成物に空気が定常的に溶解した状態においては、少しの圧力や温度の変化で飽和量以上の溶存気体が泡として発生してしまうことが予想される。しかしながら、空気が定常的に溶解した状態のポリイミド樹脂組成物の溶存気体量を１００％としたとき、ポリイミド樹脂組成物の溶存気体量が９５％程度である場合には、圧力や温度の変化によってもすぐには溶存気体の飽和量を超えることがないため、泡の発生を抑制することが可能になる。
【０１３９】
溶存気体について、ポリイミド樹脂組成物が大気に接している状況下では、ポリイミド樹脂組成物中に溶解している気体の大部分は窒素または酸素となる（大気中の存在量が酸素の次に多いアルゴンでも酸素の1/20以下であるため）。窒素は不活性ガスのため測定が困難であるが、酸素は測定可能である。また、多くの溶媒に関して同一温度・同一圧力下での溶媒に対する酸素と窒素の溶解度の比は１．４〜２．０であり（酸素の方が溶解しやすい）、大気中では窒素の分圧は酸素の分圧より３．７倍程度高いので、ヘンリーの法則から、大気に接している状態では、窒素が酸素の１．９〜２．７倍程度溶解していると考えられる。この比は、圧力が高くない状態では、溶媒の種類が同じであれば一定であり、溶媒の種類が変わっても変動幅は１．９〜２．７倍程度とさほど大きくないので、溶存酸素量を求めることにより、窒素および酸素を合せた溶存気体の量を見積ることが可能である。
【０１４０】
溶存酸素量は、水以外の溶媒中では絶対値を測定することが困難である。そこで、本発明においては、ポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に空気を３０分以上バブリングした溶存酸素飽和溶媒の溶存酸素量を基準として、相対値（相対溶存酸素飽和率）で評価する。
【０１４１】
ポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する場合、ポリイミド樹脂組成物を塗布して乾燥する際に塗膜の表面にスキン層が生成し、溶媒や水が蒸発し難くなったり、気体が脱離し難くなったりするおそれがある。そのため、ポリイミド樹脂組成物中に気泡が含まれていたり、ポリイミド樹脂組成物中に気体が溶存していたりすると、気泡を内包する絶縁層が形成されてしまう。
【０１４２】
これに対し、脱気工程を含む実施形態においては、絶縁層を形成する前にポリイミド樹脂組成物を脱気するので、絶縁層中の気泡を低減することができる。特に、所定の方法で算出した相対溶存酸素飽和率が９５％以下となるように、ポリイミド樹脂組成物を脱気するので、絶縁層においてマイクロメートルオーダーの気泡だけでなくナノメートルオーダーの気泡も低減することができる。これにより、表面平滑性に優れる絶縁層を形成することが可能である。また、基材表面に凹凸が存在する場合であっても、基材上に絶縁層を形成することで基材表面の凹凸を平坦化することができ、薄膜素子用基板の表面平滑性を改善することができる。よって、本発明により製造される薄膜素子用基板を用いることにより、特性の良好な薄膜素子を得ることが可能となる。
【０１４３】
５．用途
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、ＴＦＴ基板、電極基板等にも適用することができる。当該電極基板は、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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
一つの実施形態において本発明のＴＦＴ基板は、フレキシブルデバイス用基板上にトップゲート・ボトムコンタクト構造を有するＴＦＴを備えていても、トップゲート・トップコンタクト構造を有するＴＦＴを備えていてもよい。
【０１４７】
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、平坦化層によって基材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。
【０１４８】
また、基材として金属箔を用いる場合、本発明のＴＦＴ基板は、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。
【０１４９】
また、当該実施形態においては、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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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、基材として金属箔を用いる場合には、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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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を用いることができる。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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が用いられる。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
本発明によれば、上述のＴＦＴ基板を用いるので、基材表面の凹凸による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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
また基材として金属箔を用いる実施形態では、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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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、基材、上記基材上に形成され、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。
【０１７４】
典型的な実施形態において、本発明の有機ＥＬ表示装置は、前述の密着層を有する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駆動用ＴＦＴおよびスイッチング用ＴＦＴと、駆動用ＴＦＴおよびスイッチング用ＴＦＴを覆うように形成された保護膜と、保護膜上に形成され、スルーホールを介して駆動用ＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続された背面電極層（画素電極）と、背面電極層上に形成され、有機発光層を含むＥＬ層と、ＥＬ層上に形成された透明電極層とを有している。フレキシブルデバイス用基板は、基材と、基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有している。駆動用ＴＦＴおよびスイッチング用ＴＦＴ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の密着層上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極とを有している。
【０１７５】
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、基材表面の凹凸による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、基材として金属箔を用いる場合、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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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、基材、上記基材上に形成され、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。
【０１９１】
典型的な実施形態において、本発明の電子ペーパーは、前述した密着層を有する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、ＴＦＴを覆うように形成された保護膜と、保護膜上に形成され、スルーホールを介してＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続された背面電極層（画素電極）と、背面電極層上に形成された表示層と、表示層上に形成された透明電極層とを有している。フレキシブルデバイス用基板は、基材と、基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有している。ＴＦＴ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の密着層上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極とを有している。
【０１９２】
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、基材表面の凹凸による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、基材として金属箔を用いる場合、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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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】
【０１９８】
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。
【０１９９】
［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。
【０２００】
（製造例２）
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２〜１７を合成した。
【０２０１】
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。
【０２０２】
【表１】
【０２０３】
（製造例３）
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１１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。
【０２０４】
（製造例４）
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。
【０２０５】
【化５】
【０２０６】
（製造例５）
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１１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１５重量％添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液３とした。
【０２０７】
（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１〜１７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１〜１７および感光性ポリイミド１〜３のフィルムを得た。
【０２０８】
＜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。
【０２０９】
＜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。
【０２１０】
【表２】
【０２１１】
（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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
次に、厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）に代えて厚さ２０μｍのＳＵＳ４３０箔（東洋精箔製）を用い、ポリイミド前駆体溶液１に代えてポリイミド前駆体溶液２を用いる以外、上記と同様にして、基板反り評価を行った。
【０２１５】
これらの評価結果を以下に示す。
【０２１６】
【表３】
【０２１７】
（数平均分子量）
ポリイミド１及び２の数平均分子量を、核磁気共鳴スペクトルを用いて測定したところ、ともに、約２００００であった。
【０２１８】
（粘度）
ポリイミド１及び２の粘度を、デジタル粘度計ＴＶＥ−２２ＨＴ形（東機産業株式会社製）を用いて、ローター：３°×Ｒ１７．６５、測定レンジ：Ｒ、回転速度：１０ｒｐｍ、温度：２５℃で測定したところ、ともに、約５０００ｃｐｓであった。
【０２１９】
２．平坦化層（絶縁層）の形成
（平坦化層（絶縁層）の形成１）
１６ｃｍ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、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のポリイミド膜を形成し、積層体１を得た。
【０２２０】
（平坦化層（絶縁層）の形成２）
１６ｃｍ角に切り出した厚さ２０μｍのポリイミドフィルム：カプトン８０ＥＮ（東レ・デュポン社製）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、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のポリイミド膜を形成し、積層体２を得た。
【０２２１】
（平坦化層（絶縁層）の形成３）
９ｃｍ角に切り出した厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔をカプトンテープを用いて１０ｃｍ角のガラス板（厚み：０．７ｍｍ）に貼り付けた。上記ポリイミド前駆体溶液１をスピンコートでコーティングする以外、上記平坦化層（絶縁層）の形成１と同様にして、積層体３を得た。
【０２２２】
（平坦性評価）
積層体１〜３のポリイミド（ＰＩ）塗布面及びＳＵＳ箔およびポリイミドフィルム：カプトン８０ＥＮの表面粗さＲａを測定した。
【０２２３】
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：１０μｍ×１０μｍ及び１μｍ×１μｍ、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。 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：１倍、Ｓｃａｎ Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて、１００μｍ×１００μｍ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。
【０２２４】
積層体１〜３およびＳＵＳ箔の表面粗さＲａを以下に示す：
【０２２５】
【表４】
【０２２６】
表４に示すように、ダイコートを用いて塗装した基板は、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角及び１μｍでの表面粗さＲａがいずれも５ｎｍ以下であり、非常に平滑性が高い。これに対して、スピンコートで塗装した基板は、Ｒａが大きくなってしまっている。このような基板は、表面の凹凸に起因して、電気的性質が低下し、その結果素子製造の歩留まりが低下してしまう。
【０２２７】
［製造例１］ＴＦＴ基板及びフルカラーＥＬディスプレイの製造方法
以下の方法によりＴＦＴ基板及びフルカラーＥＬディスプレイを製造することができる：
１０％硫酸（ｖ／ｖ）中に１分間浸漬した後、純水により洗浄、乾燥することにより酸洗を行った厚さ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になるようにダイ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）、平坦化層を形成する。
【０２２８】
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で形成する。これにより、フレキシブルデバイス用基板を得られる。
【０２２９】
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する。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する。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％）の成膜条件で形成する。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する。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する。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する。
【０２３０】
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となるように形成する。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する。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する。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る。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す。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基板を作製する。
【０２３１】
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する。
【符号の説明】
【０２３２】
１ … フレキシブルデバイス用基板
２ … 基材
３ … 平坦化層
４ … 密着層
５ … ダイコーター
６ … 塗布液
【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、電子ペーパー等のフレキシブルデバイス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】
フレキシブルデバイスの部材である薄膜トランジスタ、薄膜太陽電池、エレクトロルミネッセンス素子等の薄膜素子を製造するための基板として、金属基板ならびにプラスチック基板が用いられている（特許文献１等）。
【０００３】
基板上に形成される素子は、フレキシブル性を得るため、及びスパッタ法の生産性向上等のため従来のものと比べて薄層化が進んでおり、ナノスケールの厚みで形成されるようになっている。
【０００４】
以上のような状況のため、従来の素子よりも薄膜化がさらに進んでいるが、当該薄膜化により、従来では問題とならなかった基板表面の極微小な凹凸に起因して、断線等の素子の電気的性質の低下が生じてしまうという問題が生じている。その結果、素子製造の歩留まりが低くなってしまっている。従って、基板の表面にナノスケールの表面平坦性が必要となっている。
【０００５】
しかし、例えば、金属箔の表面はロールによる圧延の跡等の影響で、ナノオーダーの平坦性までは得られていない。また、フィルム単体の場合も、製造時に支持するものを有さないこと、支持体からの剥離が必要なこと等から、高い平坦性をもたらすことが困難である。以上のような状況の下、基板表面に非常に高い平滑性を備え、歩留まりのよいフレキシブルデバイス用基板の開発が所望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
本発明は、フレキシブルデバイス用基板であって、膜厚を非常に薄くしても断線等による電気的性質の低下が抑えられ、それにより歩留まりの向上した基板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような状況の下、本発明者らは鋭意研究した結果、金属箔、樹脂フィルム等の基材の上に平坦化層を積層し、平坦化層表面の測定領域10μｍ角及び１μｍ角での表面粗さＲａが共に５ｎｍ以下という、非常に表面平滑性の高いフレキシブルデバイス用基板を製造することに成功した。本発明は、かかる表面平滑性の高い新規フレキシブルデバイス用基板に関する。
【０００９】
従って、本発明は、以下に示すフレキシブルデバイス用基板及びその製造方法を提供する：
項１．基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であるフレキシブルデバイス用基板。
【００１０】
項２．前記ポリイミドの数平均分子量が２，０００〜１，０００，０００である、請求項１に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１１】
項３．前記平坦化層の膜厚が０．２〜１０００μｍである、請求項１又は２に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１２】
項４．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項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１３】
項５．前記基材上に前記平坦化層が部分的に形成されている項１〜４のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１４】
項６．前記平坦化層の線熱膨張係数が０ｐｐｍ／℃〜２５ｐｐｍ／℃の範囲内である項１〜５のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１５】
項７．前記平坦化層の線熱膨張係数と前記基材の線熱膨張係数との差が１５ｐｐｍ／℃以下である項１〜６のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１６】
項８．前記基材の厚みが１μｍ〜１０００μｍの範囲内である項１〜７のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【００１７】
項９．ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、項１〜８のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板の製造方法。
【００１８】
また、本発明は、以下に示すフレキシブルデバイス用薄膜トランジスタ基板、フレキシブルデバイス、有機エレクトロルミネッセンス表示装置及び電子ペーパーを提供する：
項１０．項１〜８のいずれか一項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。
【００１９】
項１１．前記薄膜トランジスタが、酸化物半導体層を有する項１０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。
【００２０】
項１２．項１０又は１１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。
【００２１】
項１３．基材、前記基材上に形成され、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。
【００２２】
項１４．基材、前記基材上に形成され、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。
【発明の効果】
【００２３】
フレキシブルデバイス用の素子を薄膜化しようとすると、従来問題とされなかった極微小な表面の凹凸であっても、断線等の原因となってしまう。また、有機ＥＬ等の素子を薄膜化しようとするとごく微小な凹凸であっても、当該凹凸部分で素子層の膜厚ムラに起因する電気抵抗の差が生じた結果、電流密度が異なることとなり、素子の一部にのみ過剰な熱が生じる等の不具合も考えられる。このように素子を薄膜化しようとすると微小な凹凸であっても電気的性質の低下をもたらしてしまう。しかし、本発明のフレキシブルデバイス用基板は、平坦化層表面の測定領域1μｍ角及び10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍと非常に平滑性が優れているため、電気的性質の優れた素子を製造することができる。また、表面の平滑性向上により上記のような不具合が非常に抑制されるため、製品の歩留まりを向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】典型的なダイコート法の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、電子ペーパー、薄膜素子用基板、薄膜素子、ＴＦＴ、薄膜素子用基板の製造方法、薄膜素子の製造方法およびＴＦＴの製造方法について詳細に説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２８】
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、基材２と、基材２上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層３とを有している。
【００２９】
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、上記基材及び平坦化層の上に、さらに、無機化合物を含む密着層を有していてもよい。図２は、本発明のフレキシブルデバイス用基板の別の実施形態を示す概略断面図である。図２に例示するフレキシブルデバイス用基板１は、基材２と、基材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。
【００３０】
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：
１．基材
本発明における基材は、上記の平坦化層を支持するフィルム状の支持体を示す。基材のとしては、金属箔、樹脂フィルム等が挙げられる。
【００３１】
基材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、基材を幅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。
【００３２】
また、基材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、基材は耐酸化性を有することが好ましい。
【００３３】
基材の厚みとしては、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。基材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、基材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。
【００３４】
基材の表面粗さＲａとしては、上記の平坦化層の表面粗さＲａよりも大きいものであり、金属箔を用いた場合例えば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、後述する平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。
【００３５】
基材として金属箔を用いる場合、これ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。
【００３６】
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。
【００３７】
基材として樹脂フィルムを用いる場合、ポリイミド樹脂、ポリエチレンナフタレート含有樹脂、ポリエチレンテレフタレート含有樹脂、エポキシ含有樹脂等が挙げられる。平坦化層の原料として後述するポリイミド含有樹脂を用いることができる。
【００３８】
基材として樹脂フィルムを用いる場合の表面粗さＲａとしては、上記の平坦化層の表面粗さＲａよりも大きいものであり、例えば５ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、後述する平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。
【００３９】
基材上にポリイミドを含む平坦化層を形成した後に、基材をパターニングすることにより、基材が部分的に形成されたフレキシブルデバイス用基板とすることもできる。すなわち、基材は、平坦化層に対して全面に形成されていてもよく、平坦化層に対して部分的に形成されていてもよい。さらに言い換えると、基材は、フレキシブルデバイス用基板の全面に形成されていてもよく、フレキシブルデバイス用基板に部分的に形成されていてもよい。基材がフレキシブルデバイス用基板の全面に形成されている場合には、酸素や水蒸気に対するガスバリア性を付与することができ、また放熱性を高めることができる。一方、基材が部分的に形成されている場合には、不必要な基材部分を除去することにより、軽量化を図ることができる。
【００４０】
基材のパターニング方法としては、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、基材および平坦化層の積層体の状態で、基材上にドライフィルムレジストをラミネートし、ドライフィルムレジストをパターニングし、そのパターンに沿って基材をエッチングした後、ドライフィルムレジストを除去する方法が挙げられる。
【００４１】
基材として金属基材を用いる場合、当該金属基材は、薬液処理を施されたものであってもよい。
【００４２】
当該実施形態において、金属基材の薬液処理の方法としては、金属基材に対するポリイミド樹脂組成物の濡れ性を良く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、アルカリ洗浄、電界脱脂、酸洗等が挙げられる。
【００４３】
アルカリ洗浄とは、アルカリ性の薬液に漬ける、ペースト状のアルカリ洗浄剤を塗る等により、金属基材表面を溶出させて洗う方法である。光沢は出ないが、安価で大型の製品に対応できる。光沢のある部分もつや消し状態になってしまうので、溶接焼けによる黒ずみを取るためなど、外観を問題にしないものであれば、アルカリ洗浄を適用することができる。
【００４４】
電解脱脂は、薬液の中で電気を通す（電解）ことによって、金属基材表面の凸部（ミクロンレベル）を溶出させることで、平滑で光沢のある表面にする方法である。金属基材表面に付いている汚れや不純物を取り除き、皮膜を強化するので、耐食性を向上させることもできる。これは、金属基材表面の鉄が電解で先に溶け出すため、相対的に鉄以外の金属成分（例えばクロム）が濃くなり、不動態皮膜が強固になるためであると考えられる。
【００４５】
酸洗は、強酸性の薬液に漬ける、ペースト状の酸洗剤を塗る等により、金属基材表面を溶出させて洗う方法である。光沢は出ないが、安価で大型の製品に対応できる。光沢のある部分もつや消し状態になってしまうので、溶接焼けによる黒ずみを取るためなど、外観を問題にしないものであれば、酸洗を適用することができる。
【００４６】
本発明の当該実施形態においては、金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角が低下するように、薬液処理を施すことが好ましい。具体的には、金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角が３０°以下となるように、薬液処理を施すことが好ましい。薬液処理後の金属基材表面のポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に対する接触角は３０°以下であることが好ましく、より好ましくは２０°以下、さらに好ましくは１０°以下である。
【００４７】
また、上記薬液処理後の金属基材表面において、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）により検出された全元素に対する炭素（Ｃ）の元素量の比が０．２５以下であることが好ましく、０．２０以下であることがさらに好ましい。
【００４８】
２．平坦化層
本発明における平坦化層は、基材上に形成され、ポリイミドを含むものであり、基材表面の凹凸を平坦化するために設けられる層である。
【００４９】
本発明は、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａも５ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００５０】
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：１μｍ×１μｍ、１０μｍ×１０μｍ、１００μｍ×１００μｍ、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、測定エリアが１００μｍ×１００μｍの場合は、走査型白色干渉計を用いて測定することができる。この場合は、Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０００（Ｚｙｇｏ社製）を用いて、対物レンズ：１００倍、ズームレンズ：１倍、Ｓｃａｎ Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて、１００μｍ×１００μｍ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。
【００５１】
得られるフレキシブルデバイスの歩留まりの観点から、本発明において、平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａは、５ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下である。また、本発明において、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａは、５ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下である。また、平坦化層表面の測定領域100μｍ角での表面粗さＲａは、測定領域10μｍ角及び1μｍ角での表面粗さＲａが上記範囲となる限りにおいて特に限定されないが、好ましくは、３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下である。
【００５２】
本平坦化層の厚みは、０．２μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがさらに好ましい。膜厚が薄すぎると、塗布により形成した際に、基材表面の凹凸を平坦化することが困難であるからである。
【００５３】
金属箔上に形成する場合は、平坦化層は、絶縁性を有する必要があるため、平坦化層の膜厚は、１μｍ以上であることが好ましい。樹脂フィルムなどのあらかじめ絶縁性を有する基材を用いる際には、この限りではない。
【００５４】
本発明において、前記平坦化層の膜厚は、１０００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。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。
【００５５】
さらには、基材として金属箔を用い、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ため、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５６】
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基材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、平坦化層および基材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。
【００５７】
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基材上に平坦化層フィルムを作製した後、基材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。
【００５８】
また、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、基材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。平坦化層と基材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、平坦化層と基材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基材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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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（I）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、金属等の基材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。
【００６７】
【化１】
【００６８】
（式（I）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（I）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。
【００６９】
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、メチル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などの脂肪族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、２，３’，３，４’−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、２，２’，３，３’−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’，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−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（２，３−又は３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、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、ピリジンテトラカルボン酸二無水物、スルホニルジフタル酸無水物、ｍ−ターフェニル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、ｐ−ターフェニル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、９，９−ビス−（トリフルオロメチル）キサンテンテトラカルボン酸二無水物、９−フェニル−９−（トリフルオロメチル）キサンテンテトラカルボン酸二無水物、１２，１４−ジフェニル−１２，１４−ビス(トリフルオロメチル)−１２Ｈ，１４Ｈ−５，７−ジオキサペンタセン−２，３，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、１，４−ビス(３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、１，４−ビス(トリフルオロメチル)−２，３，５，６−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、１−(トリフルオロメチル)−２，３，５，６−ベンゼン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二無水物、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などの芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００７０】
これらは単独あるいは２種以上混合して用いられる。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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（I）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。
【００７７】
【化２】
【００７８】
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。
【００７９】
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（I）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（I）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（I）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。
【００８０】
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、ビス［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’−スピロビインダンのような芳香族アミン；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−ジアミノプロパン、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−ジアミノドデカンのような脂肪族アミン；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］ヘプタンのような脂環式ジアミンなどが挙げられる。グアナミン類としては、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンなどを挙げることができ、また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若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、又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。
【００８１】
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、及びイソプロペニル基のいずれか１種又は２種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若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。
【００８２】
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。
【００８３】
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（II）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。
【００８４】
【化３】
【００８５】
（式（II）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。）
さらに、上記式（II）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。
【００８６】
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、基材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。
【００８７】
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、金属箔等の基材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。
【００８８】
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。
【００８９】
また、ポリイミドにおいては、上記式（I）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。
【００９０】
【化４】
【００９１】
（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。）
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。
【００９２】
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（I）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（I）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（I）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。
【００９３】
一般に金属箔等の基材の線熱膨張係数、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、使用する基材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。
【００９４】
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基材の線熱膨張係数を決定し、その基材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。
【００９５】
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基材の線熱膨張係数を決定し、その基材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。
【００９６】
本発明においては、平坦化層が上述の式（I）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。
【００９７】
また、上記式（I）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。
【００９８】
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。
【００９９】
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、基材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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
ここで、ポリイミドの数平均分子量は、２，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。分子量を２，０００未満とすると、粘度は低下するがが、膜物性も低下してしまう。また、溶媒の量を増やして固形分量を下げると、粘度が低下するが、膜厚が薄くなってしまう。従って、上記数平均分子量が好ましい。数平均分子量は、核磁気共鳴スペクトルを用いて、高分子鎖の末端部と主鎖部の比率を定量することにより算出することができる。
【０１０３】
ポリイミド樹脂は溶剤に対する溶解性が低いため、溶剤への溶解性が高いポリアミック酸などのポリイミド前駆体を基材へ塗布後、熱処理等により、イミド化する方法が一般的に用いられる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
平坦化層は、基材上に全面に形成されていてもよく、基材上に部分的に形成されていてもよい。すなわち、基材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、基材が露出している基材露出領域が設けられていてもよい。このような基材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、封止部材と基材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、封止部を基材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、基材露出領域は、平坦化層および密着層を貫通し基材に電気的に導通をとるための貫通孔にもなり得る。なお、本発明において、平坦化層が基材上に部分的に形成されているとは、平坦化層が基材の全面に形成されていないことを意味する。平坦化層は、基材の外縁部を除いて基材上に一面に形成されていてもよく、基材の外縁部を除いて基材上にさらにパターン状に形成されていてもよい。
【０１０６】
３．その他の構成
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、上記基材及び平坦化層の上に、さらに、無機化合物を含む密着層を有していてもよい。当該密着層を備えることにより、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ことができるため、好ましい。
【０１０７】
密着層は素子の電気的性質の観点から、記平坦化層と同様の表面平滑性を有することが好ましい。なお、上記表面粗さの測定方法については、前述した平滑層の表面粗さの測定方法と同様である。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
密着層は、単層であってもよく多層であってもよい。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
中でも、密着層は、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、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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
密着層は、基材又は平坦化層上に全面に形成されていてもよく、基材又は平坦化層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基材上に部分的に形成されている場合には、密着層も平坦化層と同様に基材上に部分的に形成されていることが好ましい。基材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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
本発明においては、基材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、基材として金属箔を用いる場合、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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
４．フレキシブルデバイス用基板の製造方法
本発明は、ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、前述のフレキシブルデバイス用基板の製造方法を提供する。本発明において、ポリイミド樹脂組成物とは、前述のポリイミドまたはポリイミド前駆体及び溶剤を含む組成物を示す。ポリイミド樹脂組成物には、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。
【０１２３】
また、組成物に使用される溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノエーテル類（いわゆるセロソルブ類）；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉ−ブチル、前記グリコールモノエーテル類の酢酸エステル（例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート）、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート、蓚酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類；エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類；塩化メチレン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン、１−クロロプロパン、１−クロロブタン、１−クロロペンタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；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，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド等のアミド類；Ｎ−メチルピロリドンなどのピロリドン類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、その他の有機極性溶媒類等が挙げられ、更には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、及び、その他の有機非極性溶媒類等も挙げられる。これらの溶媒は単独若しくは組み合わせて用いられる。
【０１２４】
また、ポリイミド樹脂組成物はダイコート法による塗布の際、ポリイミド前駆体の溶解性によっては、流路で溶媒の蒸発が起きると、ポリイミド前駆体の析出が起こり、表面平坦性の悪化の原因となる場合がある。また。塗布後すぐに乾燥が始まると、乾燥ムラが生じ、表面平坦性の悪化の原因となる場合がある。上記の観点から本案件については、沸点が比較的高い溶媒を使うことが好ましく、具体的には沸点が１００℃以上であることが好ましい。
【０１２５】
また、分子量が２，０００以上のポリイミド前駆体は、分子量２，０００未満のポリイミド前駆体と比較して、溶剤可溶性が低下する。そのため、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、Ｎ−アセチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等の極性溶媒が好適なものとして挙げられる。特に、溶解性の観点からＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが好ましい。
【０１２６】
本発明においては、前述のポリイミドを含む樹脂組成物を、ダイコート法により塗布することにより、非常に高い表面平滑性を得ることができる。尚、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。
【０１２７】
ここで、ダイコート法とは、基材に対向してダイヘッドを配置し、そしてダイヘットを基材に対して相対的に移動させつつダイヘットから塗布液を吐出すること基材に塗装を施す方法を示す。図３に、ダイコート法の概略を示す。ダイコート法においては、走行中の基材２に対向してダイヘッド５を配置するか（ａ）、または固定した基材２に対向して配置させてダイヘッド５を移動しつつ（ｂ）、そのダイヘッド５から塗布液６を一定幅で吐出することで基材に塗装が施される。通常、塗布液６は、ダイヘッド５のスリット部分から吐出されるため、スリットコート法と呼ばれる方法も本発明のダイコート法に含まれ得る。ダイコート法により塗布された塗膜を、硬化することにより、平坦化層が形成される。硬化方法は特に限定されず、本発明の属する技術分野において知られている方法を広く採用することができる。ここで、ダイコートは、塗工ヘッドに供給された塗工液の１００％が基材に塗布される前計量塗布の１つであるので、過剰塗工液や液の循環などが発生しないため、安定的に塗布液を供給することが可能であることから、基材の塗布方向に対する膜の変化を抑えることができるため、表面平坦性の向上の観点から好ましい。また、ダイヘッド部によって幅方向にも均一に塗工液を広げることが可能であることから、基材の幅方向に対する膜の変化についても抑えることができるため、表面平坦性の向上の観点から好ましい。
【０１２８】
塗布により膜を形成する方法としては、他にスピンコート法が知られている。ガラス基板などの、リジッドな基板を用いて、低粘度の溶液を用いる際には、スピンコート法を用いても平滑な面を形成することが可能である。
【０１２９】
しかし、本案件については、フレキシブル性を有する基板を用いるため、安定的に基材を回転させることが困難であることならびに、膜物性ならびに形成膜厚の関係から、溶液の粘度を下げることが困難であることからスピンコート法を用いて、表面平坦性が高い塗布面を形成することは困難である。
【０１３０】
本発明の典型的な実施形態におけるダイコート法の条件を以下に示すが、本発明の方法は、以下の条件に限定されるものではない：
ダイヘッドのスリット幅は、塗布する膜厚にもよるが、０．０２〜３ｍｍ程度であることが好ましい。
【０１３１】
ダイヘッドと基材の位置関係は特に限定されず、ダイヘッドの塗出部を下方向に向ける場合は、ダイヘッドと基材とを比較的離して基材に対して上側から塗布液を滴下してもよいし、ダイヘッドと基材とをより接近させるように基材に対して上側から塗布液を塗工してもよい。また、ダイヘッドの塗出部を上方向に向ける場合は、ダイヘッドと基材とを接近させた状態でダイヘッドの上部に基材を配置した上で、塗工することができる。また、ダイヘッドの塗出部を水平方向ならびに、斜め方向に向ける場合においても、上方向に向けた場合と同様の位置関係になるように基材を配置して塗布することができる。基材とダイヘッドの先端との距離は、上面から滴下する場合、カーテンコートのように、１ｃｍ〜１００ｃｍ程度自由落下させて塗布をおこなうことも可能であるが、得られる塗膜の表面平坦性の観点からダイヘッドと基材とを接近させた状態で塗布することが好ましく、具体的には０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。ダイヘッドの塗出部を上方向以外に向ける場合においても、０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。基材とダイヘッドの相対速度は、０．１〜５００ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。
【０１３２】
前述のように、ポリイミドの溶解性の点から極性溶媒を用いることが好ましいが、極性溶媒は樹脂製の物品を侵しやすい傾向がある。しかし、ダイヘッドは主に金属から構成されており、極性溶媒に侵されないため、安定的に塗布することが可能であるため好ましい。
【０１３３】
ダイコート法により塗布されるポリイミド樹脂組成物の粘度は、１〜５０，０００ｃＰであることが好ましく、１００〜４０，０００ｃＰであることが好ましく、３００〜３０，０００であることがさらに好ましい。物性面から、分子量を２，０００以上に保つ必要があり、さらに、上記にあげた極性溶媒は他の溶媒（ケトン系、アルコール系）と比較して粘度が高いため、粘度を下げることが困難である点、および、固形分量を下げることにより、低粘度化すると、所望の膜厚を得ることが困難になるからである。また、低粘度とすると、乾燥時などに膜の表面荒れの原因となり得る。また、粘度が高すぎると、スリットから、均一に押し出すことが困難となり表面平坦性を損なうこととなるから好ましくない。
【０１３４】
ポリイミド前駆体の固形分量としては、５％以上５０％未満であることが好ましい。固形分量が低すぎると、粘度を上記の好ましい範囲内とすることが困難となるとともに、溶剤の揮発によって、膜厚が薄くなり、所望の膜厚を得ることが困難であるからである。また、固形分が高すぎると粘度を上記の好ましい範囲内とすることが困難となるとともに、溶剤への溶解性の観点から、溶解可能な量が実質的な上限となるからである。また、上述のダイコートに適した粘度領域にする観点から、ポリイミドの数平均分子量は４０００以上５００，０００以下であることがより好ましい。
【０１３５】
尚、本発明においては、塗布前に、上記ポリイミド樹脂組成物を脱気してもよい。当該実施形態においては、例えば、相対溶存酸素飽和率相対溶存酸素飽和率が９５％以下となるようポリイミド樹脂組成物を脱気する。ここで、相対溶存酸素飽和率は以下のように測定する。まず、ポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に空気を３０分以上バブリングした溶存酸素飽和溶媒を用いて、全く酸素が溶存していない上記溶媒の溶存酸素量の測定値が０、上記溶存酸素飽和溶媒の溶存酸素量の測定値が１００となるように、溶存酸素量計の校正を行う。次に、校正された上記溶存酸素量計により、ポリイミド樹脂組成物を大気下で１時間以上静置した基準ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値と、ポリイミド樹脂組成物を脱気した脱気ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値とを測定する。そして、上記基準ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値を１００％としたときの、上記脱気ポリイミド樹脂組成物の溶存酸素量の相対値を、相対溶存酸素飽和率とする。
【０１３６】
ここで、液体中の泡は、気体がガス状のままで液体中に混合している状態である。この泡は、外部から混入するだけでなく、液体から発生することが非常に多く見られる。一方、溶存気体とは、液体中に溶解している気体を意味し、これは泡のように目で見ることはできない。本発明は、この液体中の「溶存気体」を除去するものである。
【０１３７】
気体の液体に対する溶解量は、液体の種類、温度や圧力、さらには接液材質によって変化し、飽和量以上の溶存気体は泡となって出現する。つまり、泡のない状態の液体であっても、温度や圧力等が変化すると泡を発生することになる。一方で、液体中に泡が存在しても、所定の温度や圧力等である場合、または気体の溶解量が飽和値に満たない場合、泡は液体中に溶解してなくなってしまう。すなわち、単に泡を除去するだけでは不十分であり、溶存気体を除去することが重要である。
【０１３８】
したがって、ポリイミド樹脂組成物が大気と充分な時間接していて、ポリイミド樹脂組成物に空気が定常的に溶解した状態においては、少しの圧力や温度の変化で飽和量以上の溶存気体が泡として発生してしまうことが予想される。しかしながら、空気が定常的に溶解した状態のポリイミド樹脂組成物の溶存気体量を１００％としたとき、ポリイミド樹脂組成物の溶存気体量が９５％程度である場合には、圧力や温度の変化によってもすぐには溶存気体の飽和量を超えることがないため、泡の発生を抑制することが可能になる。
【０１３９】
溶存気体について、ポリイミド樹脂組成物が大気に接している状況下では、ポリイミド樹脂組成物中に溶解している気体の大部分は窒素または酸素となる（大気中の存在量が酸素の次に多いアルゴンでも酸素の1/20以下であるため）。窒素は不活性ガスのため測定が困難であるが、酸素は測定可能である。また、多くの溶媒に関して同一温度・同一圧力下での溶媒に対する酸素と窒素の溶解度の比は１．４〜２．０であり（酸素の方が溶解しやすい）、大気中では窒素の分圧は酸素の分圧より３．７倍程度高いので、ヘンリーの法則から、大気に接している状態では、窒素が酸素の１．９〜２．７倍程度溶解していると考えられる。この比は、圧力が高くない状態では、溶媒の種類が同じであれば一定であり、溶媒の種類が変わっても変動幅は１．９〜２．７倍程度とさほど大きくないので、溶存酸素量を求めることにより、窒素および酸素を合せた溶存気体の量を見積ることが可能である。
【０１４０】
溶存酸素量は、水以外の溶媒中では絶対値を測定することが困難である。そこで、本発明においては、ポリイミド樹脂組成物に含まれる溶媒に空気を３０分以上バブリングした溶存酸素飽和溶媒の溶存酸素量を基準として、相対値（相対溶存酸素飽和率）で評価する。
【０１４１】
ポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する場合、ポリイミド樹脂組成物を塗布して乾燥する際に塗膜の表面にスキン層が生成し、溶媒や水が蒸発し難くなったり、気体が脱離し難くなったりするおそれがある。そのため、ポリイミド樹脂組成物中に気泡が含まれていたり、ポリイミド樹脂組成物中に気体が溶存していたりすると、気泡を内包する絶縁層が形成されてしまう。
【０１４２】
これに対し、脱気工程を含む実施形態においては、絶縁層を形成する前にポリイミド樹脂組成物を脱気するので、絶縁層中の気泡を低減することができる。特に、所定の方法で算出した相対溶存酸素飽和率が９５％以下となるように、ポリイミド樹脂組成物を脱気するので、絶縁層においてマイクロメートルオーダーの気泡だけでなくナノメートルオーダーの気泡も低減することができる。これにより、表面平滑性に優れる絶縁層を形成することが可能である。また、基材表面に凹凸が存在する場合であっても、基材上に絶縁層を形成することで基材表面の凹凸を平坦化することができ、薄膜素子用基板の表面平滑性を改善することができる。よって、本発明により製造される薄膜素子用基板を用いることにより、特性の良好な薄膜素子を得ることが可能となる。
【０１４３】
５．用途
本発明のフレキシブルデバイス用基板は、ＴＦＴ基板、電極基板等にも適用することができる。当該電極基板は、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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
一つの実施形態において本発明のＴＦＴ基板は、フレキシブルデバイス用基板上にトップゲート・ボトムコンタクト構造を有するＴＦＴを備えていても、トップゲート・トップコンタクト構造を有するＴＦＴを備えていてもよい。
【０１４７】
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、平坦化層によって基材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。
【０１４８】
また、基材として金属箔を用いる場合、本発明のＴＦＴ基板は、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。
【０１４９】
また、当該実施形態においては、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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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、基材として金属箔を用いる場合には、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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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を用いることができる。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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が用いられる。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
本発明によれば、上述のＴＦＴ基板を用いるので、基材表面の凹凸による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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
また基材として金属箔を用いる実施形態では、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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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、基材、上記基材上に形成され、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。
【０１７４】
典型的な実施形態において、本発明の有機ＥＬ表示装置は、前述の密着層を有する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駆動用ＴＦＴおよびスイッチング用ＴＦＴと、駆動用ＴＦＴおよびスイッチング用ＴＦＴを覆うように形成された保護膜と、保護膜上に形成され、スルーホールを介して駆動用ＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続された背面電極層（画素電極）と、背面電極層上に形成され、有機発光層を含むＥＬ層と、ＥＬ層上に形成された透明電極層とを有している。フレキシブルデバイス用基板は、基材と、基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有している。駆動用ＴＦＴおよびスイッチング用ＴＦＴ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の密着層上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極とを有している。
【０１７５】
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、基材表面の凹凸による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、基材として金属箔を用いる場合、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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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、基材、上記基材上に形成され、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。
【０１９１】
典型的な実施形態において、本発明の電子ペーパーは、前述した密着層を有する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、ＴＦＴを覆うように形成された保護膜と、保護膜上に形成され、スルーホールを介してＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続された背面電極層（画素電極）と、背面電極層上に形成された表示層と、表示層上に形成された透明電極層とを有している。フレキシブルデバイス用基板は、基材と、基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層と、平坦化層上に形成され、無機化合物を含む密着層とを有している。ＴＦＴ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の密着層上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極とを有している。
【０１９２】
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、基材表面の凹凸による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、基材として金属箔を用いる場合、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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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】
【０１９８】
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。
【０１９９】
［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。
【０２００】
（製造例２）
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２〜１７を合成した。
【０２０１】
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。
【０２０２】
【表１】
【０２０３】
（製造例３）
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１１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。
【０２０４】
（製造例４）
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。
【０２０５】
【化５】
【０２０６】
（製造例５）
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１１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１５重量％添加し、感光性ポリイミド前駆体溶液３とした。
【０２０７】
（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１〜１７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１〜１７および感光性ポリイミド１〜３のフィルムを得た。
【０２０８】
＜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。
【０２０９】
＜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。
【０２１０】
【表２】
【０２１１】
（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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
次に、厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔（東洋精箔製）に代えて厚さ２０μｍのＳＵＳ４３０箔（東洋精箔製）を用い、ポリイミド前駆体溶液１に代えてポリイミド前駆体溶液２を用いる以外、上記と同様にして、基板反り評価を行った。
【０２１５】
これらの評価結果を以下に示す。
【０２１６】
【表３】
【０２１７】
（数平均分子量）
ポリイミド１及び２の数平均分子量を、核磁気共鳴スペクトルを用いて測定したところ、ともに、約２００００であった。
【０２１８】
（粘度）
ポリイミド１及び２の粘度を、デジタル粘度計ＴＶＥ−２２ＨＴ形（東機産業株式会社製）を用いて、ローター：３°×Ｒ１７．６５、測定レンジ：Ｒ、回転速度：１０ｒｐｍ、温度：２５℃で測定したところ、ともに、約５０００ｃｐｓであった。
【０２１９】
２．平坦化層（絶縁層）の形成
（平坦化層（絶縁層）の形成１）
１６ｃｍ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、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のポリイミド膜を形成し、積層体１を得た。
【０２２０】
（平坦化層（絶縁層）の形成２）
１６ｃｍ角に切り出した厚さ２０μｍのポリイミドフィルム：カプトン８０ＥＮ（東レ・デュポン社製）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、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のポリイミド膜を形成し、積層体２を得た。
【０２２１】
（平坦化層（絶縁層）の形成３）
９ｃｍ角に切り出した厚さ１８μｍのＳＵＳ３０４−ＨＴＡ箔をカプトンテープを用いて１０ｃｍ角のガラス板（厚み：０．７ｍｍ）に貼り付けた。上記ポリイミド前駆体溶液１をスピンコートでコーティングする以外、上記平坦化層（絶縁層）の形成１と同様にして、積層体３を得た。
【０２２２】
（平坦性評価）
積層体１〜３のポリイミド（ＰＩ）塗布面及びＳＵＳ箔およびポリイミドフィルム：カプトン８０ＥＮの表面粗さＲａを測定した。
【０２２３】
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：１０μｍ×１０μｍ及び１μｍ×１μｍ、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。 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：１倍、Ｓｃａｎ Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて、１００μｍ×１００μｍ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。
【０２２４】
積層体１〜３およびＳＵＳ箔の表面粗さＲａを以下に示す：
【０２２５】
【表４】
【０２２６】
表４に示すように、ダイコートを用いて塗装した基板は、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角及び１μｍでの表面粗さＲａがいずれも５ｎｍ以下であり、非常に平滑性が高い。これに対して、スピンコートで塗装した基板は、Ｒａが大きくなってしまっている。このような基板は、表面の凹凸に起因して、電気的性質が低下し、その結果素子製造の歩留まりが低下してしまう。
【０２２７】
［製造例１］ＴＦＴ基板及びフルカラーＥＬディスプレイの製造方法
以下の方法によりＴＦＴ基板及びフルカラーＥＬディスプレイを製造することができる：
１０％硫酸（ｖ／ｖ）中に１分間浸漬した後、純水により洗浄、乾燥することにより酸洗を行った厚さ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になるようにダイ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）、平坦化層を形成する。
【０２２８】
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で形成する。これにより、フレキシブルデバイス用基板を得られる。
【０２２９】
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する。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する。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％）の成膜条件で形成する。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する。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する。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する。
【０２３０】
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となるように形成する。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する。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する。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る。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す。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基板を作製する。
【０２３１】
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する。
【符号の説明】
【０２３２】
１ … フレキシブルデバイス用基板
２ … 基材
３ … 平坦化層
４ … 密着層
５ … ダイコーター
６ … 塗布液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であるフレキシブルデバイス用基板。
【請求項２】
前記ポリイミドの数平均分子量が２，０００〜１，０００，０００である、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】
前記平坦化層の膜厚が０．２〜１０００μｍである、請求項１又は２に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項４】
ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板の製造方法。
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有し、該平坦化層表面の測定領域10μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であり、かつ該平坦化層表面の測定領域１μｍ角での表面粗さＲａが５ｎｍ以下であるフレキシブルデバイス用基板。
【請求項２】
前記ポリイミドの数平均分子量が２，０００〜１，０００，０００である、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】
前記平坦化層の膜厚が０．２〜１０００μｍである、請求項１又は２に記載のフレキシブルデバイス用基板。
【請求項４】
ダイコート法によって基材上にポリイミド樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブルデバイス用基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０６３８２（Ｐ２０１２−２０６３８２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３７４８（Ｐ２０１１−７３７４８）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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