CN102576735A - 挠性装置用基板、挠性装置用薄膜晶体管基板、挠性装置、薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的制造方法及薄膜晶体管的制造方法 - Google Patents

挠性装置用基板、挠性装置用薄膜晶体管基板、挠性装置、薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的制造方法及薄膜晶体管的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的第一目的在于提供一种在层叠了金属层与聚酰亚胺层的具有挠性的基板上制作TFT时，可抑制因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能劣化，并可抑制TFT的剥离或裂痕的挠性装置用基板。此外，本发明的第二目的在于提供一种表面平滑性优异、可抑制薄膜元件的特性劣化的薄膜元件用基板及其制造方法。本发明还提供一种挠性装置用基板，其特征在于，具有：金属箔；形成于上述金属箔上，并含有聚酰亚胺的平坦化层；与形成于上述平坦化层上，并含有无机化合物的密合层。此外，本发明提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤；与于上述金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。另外，本发明提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：依使藉既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的脱气步骤；与于金属基材上涂布上述聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。

Description

挠性装置用基板、挠性装置用薄膜晶体管基板、挠性装置、薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的制造方法及薄膜晶体管的制造方法
技术领域
本发明涉及可用于有机电致发光显示装置或电子纸等的具有挠性的基板。
另外，本发明涉及可用于薄膜晶体管、薄膜太阳能电池、电致发光元件等的薄膜元件，且在金属基材上形成了含有聚酰亚胺的绝缘层的薄膜元件用基板及其制造方法。
背景技术
作为层叠了金属层与聚酰亚胺层的具有挠性的基板的制造方法，已知有例如：将金属箔与聚酰亚胺薄膜经由粘接剂予以贴合的方法；将金属箔与聚酰亚胺薄膜加热压合的方法；在聚酰亚胺薄膜上蒸镀金属的方法；在金属箔上涂布聚酰亚胺溶液或聚酰亚胺前体的方法。
另外，当在塑料薄膜上制作薄膜晶体管(以下有时称为TFT)的情况下，为了防止TFT从塑料薄膜剥离，而提出了在塑料薄膜上设置由无机材料所构成的膜(例如参照专利文献1及专利文献2)。
在层叠了金属层与聚酰亚胺层的具有挠性的基板的制造方法中，在使用金属箔的方法的情况下，例如在金属箔为压延箔时，表面上存在因压延纹所造成的凹凸，即使在金属箔为电解箔时，表面上也存在凹凸，故有在具有挠性的基板上制作TFT时，TFT的电性能降低的问题。此外，在使用聚酰亚胺薄膜的方法的情况下，聚酰亚胺薄膜中通常以提升耐粘连性为目的而含有粒子，故在表面存在凹凸，在具有挠性的基板上制作TFT时同样地存在TFT的电性能降低的问题。
因此，期望能有表面平滑性良好的聚酰亚胺层。
然而，即使得到表面平滑性良好的聚酰亚胺层，由于聚酰亚胺的吸湿性较高，故在具有挠性的基板上制作TFT的过程中，因水分使聚酰亚胺层的尺寸改变，会存在在TFT上发生裂痕或剥离的问题。此外，不仅是水分，热也会造成聚酰亚胺尺寸改变，同样地发生TFT的裂痕或剥离的问题。
因此，高分子材料由于其加工容易、轻量等特性而被使用在身边的各种制品上。1955年由美国杜邦所开发的聚酰亚胺，因耐热性优异而在航空宇宙领域等方面的应用等一直进行着研究和开发。其后，许多研究者进行更详细的研讨，阐明了其耐热性、尺寸稳定性、绝缘特性等性能就算在有机物中也显示顶级性能，因此不止在航空宇宙领域，在电子零件的绝缘材料等的应用也已有所发展。目前，其用作半导体元件中的芯片被覆膜、或挠性印刷布线板的基材等一直非常的流行。
聚酰亚胺主要是由二胺与酸二酐所合成的高分子。通过使二胺与酸二酐在溶液中反应，成为属于聚酰亚胺前体的聚酰胺酸(polyamic acid)，其后，经由脱水关环反应而成为聚酰亚胺。一般而言，由于聚酰亚胺对溶剂缺乏溶解性而加工困难，故大多依前体状态形成所需形状，随后通过进行加热而作成聚酰亚胺。聚酰亚胺前体大多对热或水呈不稳定，而存在有时必须冷冻保存等保存稳定性劣化的倾向。从这方面考虑，虽通过在分子结构中导入溶解性优异的骨架、或减小分子量等，以开发出改良成在作成聚酰亚胺后可溶解在溶剂中而进行成形或涂布的聚酰亚胺，但在使用该物质的情况下，与使用聚酰亚胺前体的方式相比，将有耐热性、耐药品性、线热膨胀系数、吸湿膨胀系数等膜物性等发生劣化的倾向。因此，根据目的而分别应用使用聚酰亚胺前体的方式与使用溶剂溶解性聚酰亚胺的方式。
在使用了溶剂溶解性聚酰亚胺的情况下，聚酰亚胺膜通过将聚酰亚胺树脂组合物涂布在基板上，再进行热处理使溶剂蒸发而形成，在使用了聚酰亚胺前体的情况下，通过将聚酰亚胺树脂组合物涂布在基板上，进行热处理使溶剂蒸发后，再进行加热使其酰亚胺化加热环化而形成。此时，在涂布聚酰亚胺树脂组合物时，若对基板的湿润性差，则难以均匀涂布在基材上，在制膜后的表面平坦性方面产生问题，而且，若其影响变得显著，则有发生鱼眼(はじき)或泡迹、或在膜中形成针孔的问题。
为了解决上述问题，提出了在聚酰亚胺树脂组合物中添加由硅油所构成的表面活性剂(例如参照专利文献3)。根据此技术，通过添加表面活性剂，则在形成膜时不易发生气泡，可抑制因气泡所造成的膜均匀性降低或针孔发生。
近年来，聚酰亚胺被广泛用作电子零件的绝缘材料，而开始被要求各种性能。其中，尤其是在用于薄膜晶体管(TFT)、薄膜太阳能电池、电致发光元件(以下有时将电致发光称为EL)等薄膜元件中，且层叠了金属基材与含聚酰亚胺的绝缘层的薄膜元件用基板中，由于绝缘层上所形成的薄膜元件部较薄，且由于在金属基材为压延箔时表面上存在因压延纹所造成的凹凸，即使为电解箔时也在表面上存在凹凸，因此有因凹凸而薄膜元件特性降低的问题。因此，要求改善薄膜元件用基板的表面平滑性。
然而，在金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物来形成绝缘层的情况下，在如上述那样涂布聚酰亚胺树脂组合物时，由于难以均匀涂布，会发生鱼眼或泡迹，而在金属基材表面存在凹凸，故有膜的均匀性显著降低的问题。
在专利文献3所记载的使用添加了表面活性剂的聚酰亚胺树脂组合物的方法中，认为与基板表面凹凸无关，都可形成表面平滑性优异的膜。然而，在这种在聚酰亚胺树脂组合物中添加添加剂的方法中，仍存在添加剂与聚酰亚胺树脂组合物间的相溶性、或因添加剂所造成的膜的耐热性等特性降低等未解决的各种课题。
另外，聚酰亚胺膜中存在因气泡导致产生凹坑或针孔的问题。若存在凹坑或针孔，则难以用作电子零件的绝缘层。
考虑在膜中发生气泡的各种原因，其一，可举例如聚酰亚胺膜的形成时所使用的聚酰亚胺树脂组合物。在制造聚酰亚胺树脂组合物时在聚酰亚胺树脂组合物中混入气泡，而该气泡残留在膜中所致。
为了将混入在聚酰亚胺树脂组合物中的气泡去除，已提出了将聚酰胺酸清漆或聚酰亚胺清漆进行脱气的方法(例如参照专利文献4～6)。作为聚酰胺酸清漆或聚酰亚胺清漆的脱气方法，例如专利文献4公开了减压脱气法、薄膜式减压脱气法、离心薄膜脱气法；专利文献4、5公开了利用了超声波的脱气法；专利文献4、6公开了使用过滤器进行过滤的脱气法。
如上述，在用于TFT、薄膜太阳能电池、EL元件等薄膜元件中、且层叠了金属基材与含聚酰亚胺的绝缘层的薄膜元件用基板中，由于绝缘层上所使用的薄膜元件部较薄，故存在薄膜元件用基板表面的细微凹凸使薄膜元件特性降低之虞，因此，要求改善薄膜元件用基板的表面平滑性。在例如TFT的情况下，若在TFT的半导体层、尤其是沟道形成区域的基底存在细微凹凸，也即在含聚酰亚胺的绝缘层表面存在细微凹凸时，则TFT的迁移率显著降低、或漏电流流通，会对TFT特性造成重大影响。此外，由于含聚酰亚胺的绝缘层的表面状态，产率会降低。
通过聚酰亚胺树脂组合物的脱气，可抑制含聚酰亚胺的绝缘层表面中的气泡所造成的凹坑或针孔的发生。然而，以往都是如专利文献4、6所记载那样的微米等级的气泡将造成问题，针对纳米级的气泡尚无任何研究。另一方面，薄膜元件用基板中，由于薄膜元件部较薄，因此能对薄膜元件部造成影响那样的纳米级的气泡成为问题。例如在TFT中，对沟道形成区域造成影响之类的纳米级的气泡将成为问题。
在此，液体中的泡是气体以气状原样混合在液体中的状态。此泡不仅是由外部混入，由液体所产生的情况也非常多见。另一方面，所谓溶存气体指溶解在液体中的气体，其并非如泡那样目视可见。
气体在液体的溶解量，因液体的种类、温度或压力、甚至接液材质而改变，饱和量以上的溶存气体将成为泡而出现。也就是说，即使是无泡状态的液体，仍会因温度或压力等改变而产生泡。另一方面，即使是液体中存在泡，在既定的温度或压力等情况、或气体的溶解量未达饱和值的情况下，泡也会溶解在液体中。也就是说，仅去除泡并不充分，重要的是去除溶存气体。
若在聚酰亚胺树脂组合物中存在接近饱和量的量的溶存气体，则随着涂布等工艺而温度或压力发生变化时，超过饱和量的气体成为泡而出现。在超过饱和量的气体为少量时，由于气泡尺寸不易成长，故从削减微米尺寸气泡的观点出发，并不会成为太大问题。
然而，在绝缘层的表面中，为了在纳米级控制平滑性，则必须抑制纳米级尺寸的气泡发生。因此，为了避免存在饱和量以上的溶存气体，必须削减溶存气体量。因此，在防止对薄膜元件用基板中的绝缘层表面平滑性造成不良影响的纳米级气泡的发生时，将聚酰亚胺树脂组合物中的溶存气体量保持为较饱和量低的值变得非常重要。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本特开2006-324368号公报
[专利文献2]日本特开2008-147207号公报
[专利文献3]日本特开2001-139808号公报
[专利文献4]日本特开平8-186343号公报
[专利文献5]日本特开平8-176505号公报
[专利文献6]日本特开2002-348388号公报
发明内容
(发明所欲解决的问题)
本发明鉴于上述实情而研发，其第1目的在于：提供一种在层叠了金属层与聚酰亚胺层的具有挠性的基板上制作TFT时，能够抑制因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能劣化，并能够抑制TFT的剥离或裂痕的挠性装置用基板。
另外，鉴于上述实情，本发明的第2目的在于：提供一种表面平滑性优异、能够抑制薄膜元件的特性劣化的薄膜元件用基板及其制造方法。
(解决问题的手段)
本发明为了实现上述目的，提供一种挠性装置用基板，其特征在于，具有：金属箔；形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层；以及，形成在上述平坦化层上并含有无机化合物的密合层。
根据本发明，由于在金属箔上形成了含聚酰亚胺的平坦化层，故可使金属箔表面的凹凸平坦化，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，可防止TFT的电气性能降低。此外，根据本发明，由于形成有密合层，故在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，挠性装置用基板与TFT之间的密合性良好，可防止TFT发生剥离或裂痕。
上述发明中，优选上述平坦化层以聚酰亚胺作为主成分。通过以聚酰亚胺作为主成分，则可制成绝缘性、耐热性优异的平坦化层。此外，通过以聚酰亚胺作为主成分，则能够尽心平坦化层的薄膜化并提升平坦化层的热传导性，可制成热传导性优异的挠性装置用基板。
上述发明中，优选上述密合层的表面粗糙度Ra为25nm以下。这是因为，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，通过使密合层具有上述平滑性，能有效防止TFT的电气性能降低。
另外，本发明中，优选构成上述密合层的上述无机化合物为选自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种。因为通过使用这些材料，能够得到密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等良好的膜。
另外，本发明中，上述密合层也可为多层膜。此时，优选上述密合层具有：第1密合层，其形成在上述平坦化层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及，第2密合层，其形成在第1密合层上，含有氧化硅。通过第1密合层，可提高平坦化层与第2密合层间的密合性，通过第2密合层，可提高平坦化层与在本发明的挠性装置用基板上所制作的TFT间的密合性。此外，通过这种构成，可制成密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等优异的密合层。
另外，本发明中，优选上述密合层的厚度为1nm～500nm的范围内。因为若密合层的厚度过薄，则有时无法得到充分密合性，若密合层的厚度过厚，则有时产生裂痕。
另外，本发明中，优选上述平坦化层的表面粗糙度Ra为25nm以下。因为在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，通过使平坦化层具有上述平滑性，能有效防止TFT的电气性能降低。
另外，本发明中，优选上述平坦化层的吸湿膨胀系数为0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内。吸湿膨胀系数为吸水性的指标，吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。因此，若吸湿膨胀系数为上述范围，则可在湿气存在下实现高可靠性。例如在将本发明的挠性装置用基板用于有机EL显示设备时，由于有机EL显示设备忌水分，因此为了降低元件内部水分，优选吸湿膨胀系数为较小。此外，平坦化层的吸湿膨胀系数越小，则平坦化层的尺寸稳定性越高。由于金属箔的吸湿膨胀系数几乎近于零，故若平坦化层的吸湿膨胀系数过大，则有平坦化层及金属箔的密合性降低之虞。
另外，本发明中，也可在上述金属箔上部分地形成上述平坦化层。使用本发明的挠性装置用基板制作例如有机EL显示设备时，若在金属箔整面形成平坦化层且平坦化层的端面露出，则由于通常聚酰亚胺显示吸湿性，故在制造时或驱动时，水分由平坦化层的端面渗入至元件内部，从而有元件性能降低之虞。此外，在使用本发明的挠性装置用基板制作例如有机EL显示设备时，可不经由平坦化层而使密封构件与金属箔密合，由此可防止水分渗入至有机EL显示设备。另外，在露出金属箔的区域，可得到贯通平坦化层与密合层而用于使金属箔电性导通的贯通孔。
另外，本发明中，优选上述平坦化层的厚度为1μm～1000μm的范围内。这是因为，若平坦化层的厚度过薄，则无法维持绝缘性，难以使金属箔表面的凹凸平坦化。还因为，若平坦化层的厚度过厚，则挠性降低、变得过重、制造时的干燥困难、或成本变高。另外还因为，在对本发明的挠性装置用基板赋予散热功能时，若平坦化层的厚度较厚，则由于聚酰亚胺的热传导率比金属低，所以热传导性降低。
另外，本发明中，优选上述平坦化层的线热膨胀系数为0ppm/℃～25ppm/℃的范围内。若平坦化层的线热膨胀系数为上述范围，则可制成平坦化层及金属箔的线热膨胀系数接近的基板，能够抑制挠性装置用基板的翘曲并可提高平坦化层及金属箔的密合性。
另外，本发明中，优选上述平坦化层的线热膨胀系数与上述金属箔的线热膨胀系数之差为15ppm/℃以下。如上所述，平坦化层及金属箔的线热膨胀系数越接近，则越能够抑制挠性装置用基板的翘曲，平坦化层及金属箔的密合性越高。
另外，本发明中，优选上述金属箔的厚度为1μm～1000μm的范围内。若金属箔的厚度过薄，则有对氧或水蒸气的阻气性降低或耐久性劣化的情况。此外，若金属箔的厚度过厚，则使挠性降低、变得过重、或成本变高。
另外，本发明提供一种挠性装置用TFT基板，其特征在于，具有上述挠性装置用基板、以及形成在上述挠性装置用基板的密合层上的TFT。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，并可通过密合层防止TFT发生剥离或裂痕。
上述发明中，优选上述TFT具有氧化物半导体层。氧化物半导体虽然因水或氧的影响而会使其电气特性改变，但由于本发明的挠性装置用TFT基板具有金属箔，故能够抑制水蒸气穿透，因此可防止半导体的特性劣化。此外，例如在将本发明的挠性装置用TFT基板用于有机EL显示设备时，虽然有机EL显示设备对水或氧的耐性差，但由于可通过金属箔抑制氧及水蒸气的穿透，故能够抑制元件性能劣化。
另外，本发明提供一种挠性装置，其特征在于，具备上述挠性装置用TFT基板。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用TFT基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，在挠性装置的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。
另外，本发明提供一种有机EL显示设备，其特征在于，具有：挠性装置用基板，其具有金属箔、形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、以及形成在上述平坦化层上并含有无机化合物的密合层；形成在上述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及TFT；以及形成在上述背面电极层上，并至少含有有机发光层的电致发光(以下有时称为EL)层；以及，形成在上述EL层上的透明电极层。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，在有机EL显示设备的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。
另外，本发明提供一种电子纸，其特征在于，具有：挠性装置用基板，其具有金属箔、形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、以及形成在上述平坦化层上并含有无机化合物的密合层；形成在上述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及TFT；形成在上述背面电极层上的显示层；以及，形成在上述显示层上的透明电极层。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，在电子纸的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。
另外，本发明为了实现上述目的，提供一种薄膜元件用基板，其具有金属基材、与形成在上述金属基材上并含有聚酰亚胺的绝缘层，其特征在于，上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
根据本发明，由于绝缘层的表面平滑性优异，故可防止因细微凹凸所造成的薄膜元件特性降低。
上述发明中，优选上述金属基材表面的对上述绝缘层中所使用的聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角为30°以下。通过使对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角小至规定范围，则可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性更加良好，使涂膜的均匀性进一步提高。此外，可使金属基材彼此或金属基材内的对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角的偏差降低，而稳定地形成绝缘层。
另外，本发明中，优选上述金属基材以铁作为主成分。以铁作为主成分的金属基材已开发出各式各样的组成，可根据用途所需的特性进行选择。此外，以铁为主成分的金属基材的药液耐性高，而可应用各种药液处理。另外，以铁作为主成分的金属基材也具有耐热性、耐氧化性、低膨胀等物性方面优异的优点。
另外，本发明中，优选在上述金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析(XPS)所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为0.25以下。若所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为上述范围，则金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角变小，可使聚酰亚胺树脂组合物在金属基材上的涂布性良好。
另外，本发明中，优选上述绝缘层的吸湿膨胀系数为0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内。吸湿膨胀系数为吸水性的指标，吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。因此，若吸湿膨胀系数为上述范围，则可在湿气存在下实现高可靠性。此外，绝缘层的吸湿膨胀系数越小，则绝缘层的尺寸稳定性越提升。由于金属基材的吸湿膨胀系数近乎为零，故若绝缘层的吸湿膨胀系数过大，则有绝缘层及金属基材的密合性降低之虞。
另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数为0ppm/℃～25ppm/℃的范围内。若绝缘层的线热膨胀系数为上述范围，则可使绝缘层及金属基材的线热膨胀系数接近，能够抑制薄膜元件用基板的翘曲并可提高绝缘层及金属基材的密合性。
另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数与上述金属基材的线热膨胀系数之差为15ppm/℃以下。如上述，绝缘层及金属基材的线热膨胀系数越接近，则越能够抑制薄膜元件用基板的翘曲，绝缘层及金属基材的密合性越高。
另外，本发明提供一种薄膜元件，其特征在于，具有上述薄膜元件用基板、与形成在上述薄膜元件用基板上的薄膜元件部。
根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有优异特性的薄膜元件。
另外，本发明提供一种TFT，其特征在于，具有上述薄膜元件用基板、与形成在上述薄膜元件用基板上的TFT。
根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到电气性能良好的TFT。
另外，本发明为了实现上述目的，提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤、以及在上述金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物来形成绝缘层的绝缘层形成步骤，上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
未实施任何处理的金属基材，存在金属基材的制造后至使用为止的期间大气中所含的有机成分附着于金属基材表面上的情形。此外，金属基材有压延箔或电解箔，在压延箔的情况下，会存在压延箔的制造过程、尤其是金属的压延步骤中所使用的压延油等有机成分会附着在金属基材表面的情形。因此，由于许多有机物成分附着在金属基材表面，故聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性降低。
根据本发明，通过对金属基材实施药液处理，可将残留在金属基材表面的上述有机成分去除，可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性良好。因此，在将聚酰亚胺树脂组合物涂布在金属基材上时，可均匀涂布，并能够抑制鱼眼、泡迹的发生。因而，涂布的均匀性提升，且针孔或凹坑减少，可形成表面平滑性优异的绝缘层。即使是在金属基材表面存在凹凸的情况下，仍可通过在金属基材上形成绝缘层而使金属基材表面的凹凸平坦化，可改善薄膜元件用基板的表面平滑性。因此，本发明中，可得到能防止薄膜元件特性降低的薄膜元件用基板。另外，根据本发明，由于使用聚酰亚胺树脂组合物形成绝缘层，故可形成绝缘性、耐热性、尺寸稳定性优异的绝缘层。此外，可得到达到绝缘层的薄膜化、提升绝缘层的热传导性、散热性优异的薄膜元件用基板，并通过具有金属基材而可得到阻气性优异的薄膜元件用基板。
另外，金属基材的厚度较薄、可卷绕，在使用量较大的情况下，主要使用辊状的金属基材，此外，在其厚度较厚、难以卷绕、或使用量较少的情况下，主要使用片材状的金属基材。在此，对于未实施任何处理的金属基材而言，在金属基材彼此或金属基材内，聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性的偏差较大。尤其是金属基材内的上述聚酰亚胺树脂组合物的湿润性的偏差，在辊状金属基材中更为显著。可认为这是由于金属基材不同而上述有机成分的残留程度不同而造成的。
因此，通过对金属基材实施药液处理，通过将残留在金属基材表面的上述有机成分去除，则使在金属基材彼此或金属基材内的上述聚酰亚胺树脂组合物的湿润性的偏差降低，可稳定制造绝缘层。
本发明中，优选通过上述金属基材表面处理步骤，以上述金属基材表面对上述聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角达到30°以下的方式实施药液处理。通过使对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角小至规定范围，则可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性更良好，可进一步提高涂膜的均匀性。此外，可使金属基材彼此或金属基材内的对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角的偏差降低，而可稳定形成绝缘层。
另外，本发明中，优选上述金属基材以铁作为主成分。以铁作为主成分的金属基材已开发出各式各样的组成，可配合用途所需的特性进行选择。此外，以铁为主成分的金属基材的药液耐性高，而可应用各种药液处理。另外，以铁作为主成分的金属基材也具有耐热性、耐氧化性、低膨胀等物性方面优异的优点。
另外，本发明中，优选上述聚酰亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺前体。由于关环后的聚酰亚胺不易溶解在溶剂中，故优选使用聚酰亚胺前体。
另外，本发明中，优选在上述金属基材表面处理步骤后的金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析(XPS)所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为0.25以下。若所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为上述范围，则金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角变小，可使聚酰亚胺树脂组合物在金属基材上的涂布性良好。
另外，本发明为了实现上述目的，提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：脱气步骤，以使通过下述方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气；以及绝缘层形成步骤，在金属基材上，涂布上述聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
<相对溶解氧饱和率的计算方法>
首先，使用对将包含于聚酰亚胺树脂组合物的溶剂进行吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂，以完全未溶解氧的上述溶剂的溶解氧量的测定值为0、上述溶解氧饱和溶剂的溶解氧量的测定值为100的方式，进行溶解氧测量计的校准。其次，通过经校准的上述溶解氧测量计，测定使聚酰亚胺树脂组合物在大气下静置了1小时以上的基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值、与经脱气的聚酰亚胺树脂组合物的脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值。然后，将上述基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值设为100％，以此时的上述脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值作为相对溶解氧饱和率。
若气体溶存在聚酰亚胺树脂组合物中，有时将因温度或压力的变化而聚酰亚胺树脂组合物中的溶存气体成为泡而出现。因此，为了降低绝缘层中的气泡，重要的是去除聚酰亚胺树脂组合物中的溶存气体。此外，溶解在聚酰亚胺树脂组合物中的气体大部分为氮或氧，虽然氮为惰性气体而难以测定，但由于氧可测定，且氧与氮相对于溶剂的溶解度比几乎是恒定的，故可通过求出溶解氧量而估算氮及氧的合并溶存气体量。另外，溶解氧量在水以外的溶剂中难以测定绝对值。
因此，本发明中，以对将包含于聚酰亚胺树脂组合物中的溶剂进行吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂的溶解氧量作为基准并以相对值(相对溶解氧饱和率)进行评价，以相对溶解氧饱和率为95％以下的方式对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气。若相对溶解氧饱和率为95％以下，则不致因温度或压力的变化而使溶解氧超过饱和量，故能够抑制气泡发生。其结果，不仅能够抑制微米级的气泡发生，也能够抑制纳米级的气泡发生。因此，可形成表面粗糙度Ra为30nm以下的表面平滑性优异的绝缘层，可制造能够防止因细微凹凸所造成的薄膜元件特性降低的薄膜元件用基板。
上述发明中，优选在即将进行上述绝缘层形成步骤之前进行上述脱气步骤。由此，可有效降低绝缘层中内包的气泡。
另外，本发明中，优选上述绝缘层的吸湿膨胀系数为0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内。吸湿膨胀系数为吸水性的指标，吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。因此，若吸湿膨胀系数为上述范围，则可在湿气存在下实现高可靠性。此外，绝缘层的吸湿膨胀系数越小，则绝缘层的尺寸稳定性越提升。由于金属基材的吸湿膨胀系数几乎近于零，故若绝缘层的吸湿膨胀系数过大，则有绝缘层及金属基材的密合性降低之虞。
另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数为0ppm/℃～25ppm/℃的范围内。若绝缘层的线热膨胀系数为上述范围，则可使绝缘层及金属基材的线热膨胀系数接近，能够抑制薄膜元件用基板的翘曲并可提高绝缘层及金属基材的密合性。
另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数与上述金属基材的线热膨胀系数之差为15ppm/℃以下。如上所述，绝缘层及金属基材的线热膨胀系数越接近，则越能够抑制薄膜元件用基板的翘曲，绝缘层及金属基材的密合性越高。
另外，本发明中，优选在上述绝缘层形成步骤后，具有在上述绝缘层上，形成含有无机化合物的密合层的密合层形成步骤。通过形成密合层，使其与薄膜元件部的密合性良好，可得到能够在薄膜元件部防止发生剥离或裂痕的薄膜元件用基板。
上述情况下，优选构成上述密合层的上述无机化合物为选自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种。因为通过使用这些材料，则可得到密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等良好的膜。
另外，上述情况下，上述密合层也可为多层膜。此时，优选上述密合层具有：第1密合层，其形成在上述绝缘层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层，其形成在第1密合层上，含有氧化硅。通过第1密合层，可提高绝缘层与第2密合层间的密合性，通过第2密合层，可提高绝缘层与薄膜元件部的密合性。此外，通过这种构成，可制成密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等优异的密合层。
另外，本发明提供一种薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有：在通过上述薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上，形成薄膜元件部的薄膜元件部形成步骤。
根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有优异特性的薄膜元件。
另外，本发明提供一种TFT的制造方法，其特征在于，具有：在通过上述薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上，形成TFT的TFT形成步骤。
根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到电气性能良好的TFT。
上述发明中，优选上述TFT具有氧化物半导体层。氧化物半导体虽因水或氧的影响而使其电气特性改变，但由于利用薄膜元件用基板能够抑制水蒸气或氧的穿透，因此可防止半导体的特性劣化。
(发明效果)
本发明中，由于在金属箔上形成有平坦化层，故可使金属箔表面凹凸平坦化，可防止TFT的电气性能降低，且由于形成有密合层，故挠性装置用基板与TFT的密合性良好，在TFT中可发挥防止剥离或裂痕发生的效果。
另外，本发明中，通过对金属基材实施药液处理，可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性良好，故在将聚酰亚胺树脂组合物涂布在金属基材上时，可进行均匀涂布，另外，能够抑制鱼眼、泡迹发生，发挥可得到表面平滑性优异的薄膜元件用基板的效果。
另外，本发明中，通过以既定方法所算出的相对溶解氧饱和率成为95％以下的方式对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气，则不仅能够抑制微米级的气泡发生，也能够抑制纳米级的气泡发生，可形成表面粗糙度Ra为30nm以下的表面平滑性优异的绝缘层，发挥可防止细微凹凸所造成的薄膜元件特性降低的效果。
附图说明
图1为表示本发明的挠性装置用基板一例的示意剖面图。
图2为表示本发明的挠性装置用TFT基板一例的示意剖面图。
图3为表示本发明的挠性装置用TFT基板的其他例的示意剖面图。
图4为表示本发明的挠性装置用TFT基板的其他例的示意剖面图。
图5为表示本发明的挠性装置用基板的其他例的示意剖面图。
图6为表示本发明的挠性装置用基板的其他例的示意剖面图及平面图。
图7为表示具备本发明的挠性装置用基板的电极基板的一例的示意剖面图。
图8为表示本发明的有机EL显示设备的一例的示意剖面图。
图9为表示本发明的电子纸的一例的示意剖面图。
图10为表示本发明的挠性装置用基板的其他例的示意剖面图。
图11为表示本发明的薄膜元件用基板的制造方法的一例的步骤图。
图12为表示本发明的薄膜元件用基板的制造方法的其他例的步骤图。
图13为表示具备本发明的薄膜元件用基板的TFT的一例的示意剖面图。
图14为表示具备本发明的薄膜元件用基板的TFT的其他例的示意剖面图。
图15为表示具备本发明的薄膜元件用基板的TFT的其他例的示意剖面图。
图16为表示本发明的薄膜元件用基板的一例的示意剖面图。
图17为表示本发明的薄膜元件用基板的其他例的示意剖面图。
具体实施方式
以下，针对本发明的挠性装置用基板、挠性装置用TFT基板、挠性装置、有机EL显示设备、电子纸、薄膜元件用基板、薄膜元件、TFT、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的制造方法及TFT的制造方法进行详细说明。
A.挠性装置用基板
首先，针对本发明的挠性装置用基板进行说明。
本发明的挠性装置用基板的特征在于，具有：金属箔；形成在上述金属箔上，并含有聚酰亚胺的平坦化层；以及形成在上述平坦化层上，并含有无机化合物的密合层。
针对本发明的挠性装置用基板，参照附图进行说明。
图1为表示本发明的挠性装置用基板的一例的示意剖面图。图1所例示的挠性装置用基板1，具有：金属箔2；形成在金属箔2上，并含有聚酰亚胺的平坦化层3；以及形成在平坦化层3上，并含有无机化合物的密合层4。
图2(a)～图4(b)为表示具备本发明的挠性装置用基板的TFT基板的例子的示意剖面图。
图2(a)例示的TFT基板10A，具备具有顶部栅极·底部接触结构的TFT，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11、形成在源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11上的栅极绝缘膜14、与形成在栅极绝缘膜14上的栅极电极13G。
图2(b)例示的TFT基板10A，具备具有顶部栅极·顶部接触结构的TFT，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D、形成在半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D上的栅极绝缘膜14、与形成在栅极绝缘膜14上的栅极电极13G。
图3(a)例示的TFT基板10A，具备具有底部栅极·底部接触结构的TFT，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、以被覆栅极电极13G的方式形成的栅极绝缘膜14、形成在栅极绝缘膜14上的源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11、以及形成在源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11上的保护膜15。
图3(b)例示的TFT基板10A，具备具有底部栅极·顶部接触结构的TFT，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、以被覆栅极电极13G的方式形成的栅极绝缘膜14、形成在栅极绝缘膜14上的半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D、以及形成在半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D上的保护膜15。
图4(a)例示的TFT基板10A，具备具有共平面型结构的TFT，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的半导体层11、形成在半导体层11上源极电极12S及漏极电极12D、形成在半导体层11上的栅极绝缘膜14、以及形成在栅极绝缘膜14上的栅极电极13G。
图4(b)例示的TFT基板10A，也具备具有共平面型结构的TFT，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、形成在栅极电极13G上的栅极绝缘膜14、形成在栅极绝缘膜14上的半导体层11、形成在半导体层11上源极电极12S及漏极电极12D、以及形成在半导体层11上的保护膜15。
根据本发明，由于在金属箔上形成了含聚酰亚胺的平坦化层，故可使金属箔表面的凹凸平坦化，可防止TFT的电气性能降低。此外，根据本发明，由于在平坦化层上形成有密合层，故挠性装置用基板与TFT之间的密合性优异，即使是在TFT基板制造时施加水分或热而使含聚酰亚胺的平坦化层的尺寸改变的情况下，仍可防止构成TFT的电极或半导体层中发生剥离或裂痕。
另外，由于本发明的挠性装置用基板具有金属箔，故可降低水分或氧的穿透。因此，在使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备时，能够抑制因水分或氧所造成的EL层劣化，另外在使用本发明的挠性装置用基板制作液晶显示方式的电子纸时，能够抑制液晶曝露在水蒸气中。另外，根据本发明，由于金属箔的热传导性通常较优异，故可制成具有散热性的挠性装置用基板。因此，在使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备时，能够抑制有机EL显示设备发光时的发热所造成的EL层劣化、从而抑制发光亮度不均或元件寿命变短等情形。
另外，由于本发明的挠性装置用基板具有金属箔，故可增加强度。因此，在使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备或电子纸时，可提升耐久性。
以下，针对本发明的挠性装置用基板的各构成进行说明。
1.密合层
本发明的密合层形成在平坦化层上，并含有无机化合物，为用于实现含有聚酰亚胺的平坦化层与在本发明的挠性装置用基板上所制作的TFT之间的充分的密合力而设置的层。
密合层优选具有平滑性。密合层的表面粗糙度Ra只要小于金属箔的表面粗糙度Ra即可，具体而言优选25nm以下、更优选10nm以下。若密合层的表面粗糙度Ra过大，则在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，有TFT的电气性能劣化之虞。
需要说明的是，上述表面粗糙度Ra是使用原子力显微镜(AFM)或扫描型白色干涉计所测定的值。例如，在使用AFM进行测定时，使用Nanoscope Vmultimode(Veeco公司制)，以敲拍模式(tapping mode)，以悬臂：MPP11100、扫描范围：50μm×50μm、扫描速度：0.5Hz，对表面形状进行摄影，由所得影像算出粗糙度曲线的中心线，再算出从该中心线的平均偏差，由此可求得Ra。此外，在使用扫描型白色干涉计进行测定的情况下，使用New View 5000(Zygo公司制)，以物镜：100倍、放大镜：2倍、Scan Length：15μm，对50μm×50μm的范围的表面形状进行摄影，由所得影像算出粗糙度曲线的中心线，再算出从该中心线的平均偏差，由此可求得Ra。
另外，密合层优选具有耐热性。因为在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，TFT制作时通常施加高温处理。作为密合层的耐热性，优选密合层的5％重量减少温度为300℃以上。
需要说明的是，5％重量减少温度的测定，使用热分析装置(DTG-60(岛津制作所(股)制))，以环境：氮环境、温度范围：30℃～600℃、升温速度：10℃/min，进行热重量·示差热(TG-DTA)测定，将试样的重量减少5％的温度设为5％重量减少温度(℃)。
密合层通常具有绝缘性。这是因为在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，对挠性装置用基板要求绝缘性所致。
另外，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，密合层优选可防止含有聚酰亚胺的平坦化层中所含的杂质离子扩散至TFT的半导体层中。具体而言，作为密合层的离子穿透性，优选铁(Fe)离子浓度为0.1ppm以下，或钠(Na)离子浓度为50ppb以下。此外，作为Fe离子、Na离子的浓度的测定方法，可使用对形成在密合层上的层进行取样，萃取后，通过离子色谱法进行分析的方法。
作为构成密合层的无机化合物，只要满足上述特性则无特别限制，可举例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬、氧化钛。这些可使用1种或2种以上。
密合层可为单层或多层。
密合层为多层膜的情况下，可将由上述无机化合物所构成的层进行多层层叠，也可将由上述无机化合物所构成的层与由金属所构成的层进行层叠。作为此时所使用的金属，只要是可得到满足上述特性的密合层则无特别限定，可举例如铬、钛、铝、硅。
另外，在密合层为多层膜的情况下，密合层的最外表层优选为氧化硅膜。也就是说，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，优选在氧化硅膜上制作TFT。这是由于氧化硅膜充分满足上述特性。此时的氧化硅优选为SiOx(X为1.5～2.0的范围内)。
其中，密合层4优选如图5所例示那样，具有：第1密合层4a，其形成在平坦化层3上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层4b，其形成在第1密合层4a上，含有氧化硅。因为通过第1密合层可提高平坦化层与第2密合层间的密合性，通过第2密合层，可提高平坦化层与在本发明的挠性装置用基板上所制作的TFT间的密合性。此外，含有氧化硅的第2密合层可充分满足上述特性。
密合层的厚度只要为可满足上述特性的厚度则无特别限定，具体而言，优选1nm～500nm的范围内。其中，在密合层如上述那样具有第1密合层与第2密合层时，优选第2密合层的厚度较第1密合层厚，从而第1密合层较薄、第2密合层较厚。此时，第1密合层的厚度优选为0.1nm～50nm的范围内、更优选0.5nm～20nm的范围内、进一步优选1nm～10nm的范围内。此外，第2密合层的厚度优选10nm～500nm的范围内、更优选50nm～300nm的范围内、进一步优选80nm～120nm的范围内。若厚度过薄，则有无法得到充分密合性之虞，若过厚，则有在密合层中发生裂痕之虞。
密合层可在金属箔上整面地形成，也可在金属箔上部分性地形成。其中，在如后述那样使平坦化层部分地形成在金属箔上时，如图6(a)所例示，优选使密合层4与平坦化层3同样地在金属箔2上部分性地形成。若在金属箔上直接形成含有无机化合物的密合层，则有时会在密合层中发生裂痕。也就是说，优选密合层及平坦化层为相同形状。
作为密合层的形成方法，只要为可形成上述含有无机化合物的层或上述含有金属的层的方法，则无特别限定，可举例如DC(直流)溅射镀法、RF(高频)磁控溅射镀法、等离子CVD(化学气相蒸镀)法等。其中，在形成上述的含有无机化合物的层时，在形成含有铝或硅的层的情况下，优选使用反应性溅射镀法。这是因为可得到与平坦化层间的密合性优异的膜。
2.平坦化层
本发明的平坦化层形成在金属箔上，并含有聚酰亚胺，为用于使金属箔表面的凹凸平坦化而设置的层。
作为平坦化层的表面粗糙度Ra，只要小于金属箔的表面粗糙度Ra即可，具体而言，优选25nm以下、更优选10nm以下。此外，关于上述表面粗糙度的测定方法，与上述密合层的表面粗糙度测定方法相同。
平坦化层含有聚酰亚胺，优选以聚酰亚胺为主成分。聚酰亚胺通常具有吸水性。由于TFT或有机EL显示设备等中所使用的半导体材料易受水分影响，故为了降低元件内部水分、在湿气存在下实现高可靠性，优选平坦化层的吸水性较小。作为吸水性的指标之一为吸湿膨胀系数。因此，吸湿膨胀系数越小越佳，具体而言，优选0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内、更优选0ppm/％RH～12ppm/％RH的范围内、进一步优选0ppm/％RH～10ppm/％RH的范围内。吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。例如在将本发明的挠性装置用基板用于有机EL显示设备时，由于有机EL显示设备易受水分影响，故为了降低元件内部的水分，优选吸湿膨胀系数为较小。此外，平坦化层的吸湿膨胀系数若为上述范围，则可使平坦化层的吸水性充分减小，挠性装置用基板的保管容易，在使用挠性装置用基板而制作例如TFT基板或有机EL显示设备时其步骤变得简化。另外，吸湿膨胀系数越小，则尺寸稳定性越高。若平坦化层的吸湿膨胀系数较大，则存在因其与吸湿膨胀系数几乎接近零的金属箔间的膨胀率差，随湿度上升而挠性装置用基板发生翘曲，或平坦化层及金属箔的密合性降低的情形。因此，即使是在制造过程中进行湿式工艺的情况下，吸湿膨胀系数也优选较小。
需要说明的是，吸湿膨胀系数如下述方法进行测定。首先，制作仅有平坦化层的薄膜。平坦化层薄膜的制成方法是在耐热薄膜(UPILEX S50S(宇部兴产(股)制))或玻璃基板上制作平坦化层薄膜后，再将平坦化层薄膜剥离的方法；或在金属基板上制作平坦化层薄膜后，将金属通过蚀刻去除而得到平坦化层薄膜的方法等。接着，将所得的平坦化层薄膜切断成宽5mm×长20mm，制成评价样本。吸湿膨胀系数通过湿度可变机械式分析装置(Thermo Plus TMA8310(Rigaku公司制))来测定。例如，将温度固定为25℃，首先，在湿度15％RH环境下使样本呈稳定状态，将此状态保持约30分钟～2小时后，将测定部位的湿度设为20％RH，再使样本以此状态保持30分钟～2小时直到其呈稳定。随后，使湿度变化成50％RH，将其呈稳定时的样本长与在20％RH下呈稳定状态时的样本长之差、除以湿度变化(此情况下为50-20的30)，将该值再除以样本长而得的值作为吸湿膨胀系数(C.H.E)。测定时，以使评价样本的单位剖面积的负荷相同的方式，将拉伸负荷设为1g/25000μm2。
另外，由尺寸稳定性的观点出发，平坦化层的线热膨胀系数与金属箔的线热膨胀系数之差优选15ppm/℃以下、更优选10ppm/℃以下、进一步优选5ppm/℃以下。平坦化层与金属箔的线热膨胀系数越接近，则越能够抑制挠性装置用基板的翘曲，在挠性装置用基板的热环境发生变化时，平坦化层与金属箔的界面的应力变小而密合性提升。此外，本发明的挠性装置用基板在操作方面，优选在0℃～100℃范围的温度环境下不翘曲，但若因平坦化层的线热膨胀系数较大而平坦化层及金属箔的线热膨胀系数存在较大差异，则挠性装置用基板将因热环境变化而发生翘曲。
需要说明的是，所谓挠性装置用基板未发生翘曲，是指将挠性装置用基板切出宽10mm、长50mm的短片状，将所得样本的一短边以水平方式固定在平滑台上时，样本的另一短边从台表面的浮上距离为1.0mm以下。
具体而言，由尺寸稳定性的观点出发，平坦化层的线热膨胀系数优选0ppm/℃～30ppm/℃的范围内、更优选0ppm/℃～25ppm/℃的范围内、进一步优选0ppm/℃～18ppm/℃的范围内、特别优选0ppm/℃～12ppm/℃的范围内、最优选0ppm/℃～7ppm/℃的范围内。
需要说明的是，线热膨胀系数如下述那样进行测定。首先，制作仅有平坦化层的薄膜。平坦化层薄膜的制成方法如上所述。其次，将所得的平坦化层切断成宽5mm×长20mm，制成评价样本。线热膨胀系数通过热机械分析装置(Thermo Plus TMA8310(Rigaku公司制))来测定。测定条件为，将升温速度设为10℃/min、以使评价样本的单位剖面积的负荷成为相同的方式将拉伸负荷设为1g/25000μm2，将100℃～200℃范围内的平均的线热膨胀系数作为线热膨胀系数(C.T.E)。
平坦化层具备绝缘性。具体而言，平坦化层的体积电阻优选1.0×109Ω·m以上、更优选1.0×1010Ω·m以上、进一步优选1.0×1011Ω·m以上。
需要说明的是，体积电阻可通过根据JIS K6911、JIS C2318、ASTMD257等的规格的方法进行测定。
作为构成平坦化层的聚酰亚胺，若满足上述特性则无特别限定。例如，通过适当选择聚酰亚胺的结构，能够抑制吸湿膨胀系数或线热膨胀系数。
作为聚酰亚胺，由使平坦化层的线热膨胀系数或吸湿膨胀系数适于本发明的挠性装置用基板的观点而言，优选含有芳香族骨架的聚酰亚胺。聚酰亚胺中，含有芳香族骨架的聚酰亚胺因其刚直而呈高平面性骨架，故耐热性或薄膜的绝缘性优异，线热膨胀系数也较低，因此适合用于本发明的挠性装置用基板的平坦化层。
为了要求低吸湿膨胀、低线热膨胀，优选聚酰亚胺具有下式(I)所示的重复单元。这种聚酰亚胺显示来自其刚直骨架的高耐热性或绝缘性，并显示与金属同等的线热膨胀。另外，也可使吸湿膨胀系数减小。
[化1]
(式(I)中，R1为4价有机基团，R2为2价有机基团，重复的R1彼此及R2彼此分别可为相同或相异。n为1以上的自然数。)
式(I)中，通常R1为来自四羧酸二酐的结构，R2为来自二胺的结构。
作为聚酰亚胺中可应用的四羧酸二酐，可举例如：乙烯四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、环丁烷四羧酸二酐、甲基环丁烷四羧酸二酐、环戊烷四羧酸二酐等的脂肪族四羧酸二酐；苯均四酸二酐、3，3’，4，4’-二苯基酮四羧酸二酐、2，2’，3，3’-二苯基酮四羧酸二酐、2，3’，3，4’-二苯基酮四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯基四羧酸二酐、2，2’，3，3’-二苯基四羧酸二酐、2，3’，3，4’-二苯基四羧酸二酐、2，2’，6，6’-二苯基四羧酸二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)丙烷二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)丙烷二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐、双(3，4-二羧基苯基)砜二酐、1，1-双(2，3-二羧基苯基)乙烷二酐、双(2，3-二羧基苯基)甲烷二酐、双(3，4-二羧基苯基)甲烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、1，3-双[(3，4-二羧基)苯甲酰基]苯二酐、1，4-双[(3，4-二羧基)苯甲酰基]苯二酐、2，2-双{4-[4-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}丙烷二酐、2，2-双{4-[3-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}丙烷二酐、双{4-[4-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、双{4-[3-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、4，4’-双[4-(1，2-二羧基)苯氧基]联苯二酐、4，4’-双[3-(1，2-二羧基)苯氧基]联苯二酐、双{4-[4-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、双{4-[3-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、双{4-[4-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}砜二酐、双{4-[3-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}砜二酐、双{4-[4-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}硫醚二酐、双{4-[3-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}硫醚二酐、2，2-双{4-[4-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、2，2-双{4-[3-(1，2-二羧基)苯氧基]苯基}-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、2，3，6，7-萘四羧酸二酐、1，1，1，3，3，3-六氟-2，2-双(2，3-或3，4-二羧基苯基)丙烷二酐、1，4，5，8-萘四羧酸二酐、1，2，5，6-萘四羧酸二酐、1，2，3，4-苯四羧酸二酐、3，4，9，10-苝四羧酸二酐、2，3，6，7-蒽四羧酸二酐、1，2，7，8-菲四羧酸二酐、吡啶四羧酸二酐、磺酰基二酞酸酐、间联三苯基-3，3’，4，4’-四羧酸二酐、对联三苯基-3，3’，4，4’-四羧酸二酐、9，9-双-(三氟甲基)呫吨四羧酸二酐、9-苯基-9-(三氟甲基)呫吨四羧酸二酐、12，14-二苯基-12，14-双-(三氟甲基)-12H，14H-5，7-二氧杂并五苯-2，3，9，10-四羧酸二酐、1，4-双(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟苯二酐、1，4-双(三氟甲基)-2，3，5，6-苯四羧酸二酐、1-(三氟甲基)-2，3，5，6-苯四羧酸二酐、对亚苯基双苯偏三酸单酯酸二酐、对联亚苯基双苯偏三酸单酯酸二酐等的芳香族四羧酸二酐等。
这些可单独或混合2种以上使用。
由聚酰亚胺的耐热性、线热膨胀系数等的观点出发，较适合使用的四羧酸二酐为芳香族四羧酸二酐。作为特别适合使用的四羧酸二酐，可举例如苯均四酸二酐、1，2，3，5-苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-二苯基酮四羧酸二酐、3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，3’，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，2’，3’-联苯四羧酸二酐、2，2’，6，6’-联苯四羧酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐。
其中，由降低吸湿膨胀系数的观点出发，特别优选为3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，3’，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，2’，3’-联苯四羧酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐。
若使用导入了氟的四羧酸二酐作为并用的四羧酸二酐，则使聚酰亚胺的吸湿膨胀系数降低。因此，具有含氟骨架的聚酰亚胺前体不易溶解在碱性水溶液中，而必须通过醇等有机溶剂与碱性水溶液的混合溶液进行显影。
另外，若使用苯均四酸二酐、1，2，3，5-苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，3’，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，2’，3’-联苯四羧酸二酐、1，4，5，8-萘四羧酸二酐等的刚直的四羧酸二酐，则聚酰亚胺的线热膨胀系数变小，因而优选。其中，由吸湿膨胀系数与线热膨胀系数的平衡的观点出发，特别优选为3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，3’，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，2’，3’-联苯四羧酸二酐。
在具有脂环骨架作为四羧酸二酐的情况下，由于提升聚酰亚胺前体的透明性，故成为高感度的感光性聚酰亚胺前体。另一方面，聚酰亚胺的耐热性或绝缘性具有较芳香族聚酰亚胺劣化的倾向。
在使用芳香族的四羧酸二酐时，有成为耐热性优异、显示低线热膨胀系数的聚酰亚胺的优势。因此，优选在聚酰亚胺中，上式(I)中的R1中的33摩尔％以上为下式所示的任一结构。
[化2]
Figure BDA0000148722580000251
若聚酰亚胺含有上式的任一结构，则显示出来自其等刚直骨架的低吸湿膨胀及线热膨胀。另外，有容易从市场取得、低成本等优势。
具有上述结构的聚酰亚胺，显示高耐热性、低线热膨胀系数的聚酰亚胺。因此，上式所示结构的含量优选接近上式(I)中的R1中的100摩尔％，并至少含有上式(I)中的R1中的33％以上。其中，上式所示结构的含量优选在上式(I)中的R1中的50摩尔％以上、更优选70摩尔％以上。
另一方面，聚酰亚胺中可应用的二胺成分，也可单独使用1种二胺，或并用2种以上的二胺。所使用的二胺成分并无特别限定，可举例如对亚苯基二胺、间亚苯基二胺、邻亚苯基二胺、3，3’-二胺基二苯基醚、3，4’-二胺基二苯基醚、4，4’-二胺基二苯基醚、3，3’-二胺基二苯基硫醚、3，4’-二胺基二苯基硫醚、4，4’-二胺基二苯基硫醚、3，3’-二胺基二苯基砜、3，4’-二胺基二苯基砜、4，4’-二胺基二苯基砜、3，3’-二胺基二苯基酮、4，4’-二胺基二苯基酮、3，4’-二胺基二苯基酮、3，3’-二胺基二苯基甲烷、4，4’-二胺基二苯基甲烷、3，4’-二胺基二苯基甲烷、2，2-二(3-胺基苯基)丙烷、2，2-二(4-胺基苯基)丙烷、2-(3-胺基苯基)-2-(4-胺基苯基)丙烷、2，2-二(3-胺基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2，2-二(4-胺基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2-(3-胺基苯基)-2-(4-胺基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，1-二(3-胺基苯基)-1-苯基乙烷、1，1-二(4-胺基苯基)-1-苯基乙烷、1-(3-胺基苯基)-1-(4-胺基苯基)-1-苯基乙烷、1，3-双(3-胺基苯氧基)苯、1，3-双(4-胺基苯氧基)苯、1，4-双(3-胺基苯氧基)苯、1，4-双(4-胺基苯氧基)苯、1，3-双(3-胺基苯甲酰基)苯、1，3-双(4-胺基苯甲酰基)苯、1，4-双(3-胺基苯甲酰基)苯、1，4-双(4-胺基苯甲酰基)苯、1，3-双(3-胺基-α，α-二甲基苯甲酰基)苯、1，3-双(4-胺基-α，α-二甲基苯甲酰基)苯、1，4-双(3-胺基-α，α-二甲基苯甲酰基)苯、1，4-双(4-胺基-α，α-二甲基苯甲酰基)苯、1，3-双(3-胺基-α，α-二(三氟甲基)苯甲酰基)苯、1，3-双(4-胺基-α，α-二(三氟甲基)苯甲酰基)苯、1，4-双(3-胺基-α，α-二(三氟甲基)苯甲酰基)苯、1，4-双(4-胺基-α，α-二(三氟甲基)苯甲酰基)苯、2，6-双(3-胺基苯氧基)苯腈、2，6-双(3-胺基苯氧基)吡啶、4，4’-双(3-胺基苯氧基)联苯、4，4’-双(4-胺基苯氧基)联苯、双[4-(3-胺基苯氧基)苯基]酮、双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]酮、双[4-(3-胺基苯氧基)苯基]硫醚、双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]硫醚、双[4-(3-胺基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]砜、双[4-(3-胺基苯氧基)苯基]醚、双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]醚、2，2-双[4-(3-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-双[3-(3-胺基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2，2-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，3-双[4-(3-胺基苯氧基)苯甲酰基]苯、1，3-双[4-(4-胺基苯氧基)苯甲酰基]苯、1，4-双[4-(3-胺基苯氧基)苯甲酰基]苯、1，4-双[4-(4-胺基苯氧基)苯甲酰基]苯、1，3-双[4-(3-胺基苯氧基)-α，α-二甲基苄基]苯、1，3-双[4-(4-胺基苯氧基)-α，α-二甲基苄基]苯、1，4-双[4-(3-胺基苯氧基)-α，α-二甲基苄基]苯、1，4-双[4-(4-胺基苯氧基)-α，α-二甲基苄基]苯、4，4’-双[4-(4-胺基苯氧基)苯甲酰基]二苯基醚、4，4’-双[4-(4-胺基-α，α-二甲基苄基)苯氧基]二苯基酮、4，4’-双[4-(4-胺基-α，α-二甲基苄基)苯氧基]二苯基砜、4，4’-双[4-(4-胺基苯氧基)苯氧基]二苯基砜、3，3’-二胺基-4，4’-二苯氧基二苯基酮、3，3’-二胺基-4，4’-二联苯氧基二苯基酮、3，3’-二胺基-4-苯氧基二苯基酮、3，3’-二胺基-4-联苯氧基二苯基酮、6，6’-双(3-胺基苯氧基)-3，3，3’，3’-四甲基-1，1’-螺联茚、6，6’-双(4-胺基苯氧基)-3，3，3’，3’-四甲基-1，1’-螺联茚之类的芳香族胺；1，3-双(3-胺基丙基)四甲基二硅氧烷、1，3-双(4-胺基丁基)四甲基二硅氧烷、α，ω-双(3-胺基丙基)聚二甲基硅氧烷、α，ω-双(3-胺基丁基)聚二甲基硅氧烷、双(胺基甲基)醚、双(2-胺基乙基)醚、双(3-胺基丙基)醚、双[(2-胺基甲氧基)乙基]醚、双[2-(2-胺基乙氧基)乙基]醚、双[2-(3-胺基丙氧基)乙基]醚、1，2-双(胺基甲氧基)乙烷、1，2-双(2-胺基乙氧基)乙烷、1，2-双[2-(胺基甲氧基)乙氧基]乙烷、1，2-双[2-(2-胺基乙氧基)乙氧基]乙烷、乙二醇双(3-胺基丙基)醚、二乙二醇双(3-胺基丙基)醚、三乙二醇双(3-胺基丙基)醚、乙二胺、1，3-二胺基丙烷、1，4-二胺基丁烷、1，5-二胺基戊烷、1，6-二胺基己烷、1，7-二胺基庚烷、1，8-二胺基辛烷、1，9-二胺基壬烷、1，10-二胺基癸烷、1，11-二胺基十一烷、1，12-二胺基十二烷之类的脂肪族胺；1，2-二胺基环己烷、1，3-二胺基环己烷、1，4-二胺基环己烷、1，2-二(2-胺基乙基)环己烷、1，3-二(2-胺基乙基)环己烷、1，4-二(2-胺基乙基)环己烷、双(4-胺基环己基)甲烷、2，6-双(胺基甲基)联环[2.2.1]庚烷、2，5-双(胺基甲基)联环[2.2.1]庚烷之类的脂环式二胺等。作为胍胺类，可举例如乙酰胍胺、苯并胍胺等；此外，也可使用将上述二胺的芳香环上氢原子的一部分或全部被选自氟基、甲基、甲氧基、三氟甲基或三氟甲氧基的取代基所取代的二胺。
另外，根据目的，也可将成为交联点的乙炔基、苯并环丁烯-4’-基、乙烯基、烯丙基、氰基、异氰酸基及异丙烯基的任一种或2种以上，导入至上述二胺的芳香环上氢原子的一部分或全部作为取代基而使用。
二胺可根据目标物性而选择，若使用对亚苯基二胺等的刚直性二胺，则聚酰亚胺成为低膨胀系数。作为刚直的二胺，在同一芳香环上键合了2个氨基的二胺可举例如对亚苯基二胺、间亚苯基二胺、1，4-二氨基萘、1，5-二氨基萘、2，6-二氨基萘、2，7-二氨基萘、1，4-二氨基蒽等。
另外，可举例如使2个以上芳香族环通过单键键合、2个以上氨基分别直接或作为一部分取代基而键合在不同芳香族环上的二胺，其有如下式(II)所示的化合物。具体例有如联苯胺等。
[化3]
Figure BDA0000148722580000271
(式(II)中，a为0或1以上的自然数，氨基相对于苯环之间的键合，键合在间位或对位。)
另外，上式(II)中，无论与其他苯环间的键合，也可使用在苯环上的氨基未被取代的位置上具有取代基的二胺。这些取代基可为1价有机基团，但它们之间也可彼此键合。作为具体例，可举例如2，2’-二甲基-4，4’-二氨基联苯、2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲氧基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基联苯等。
另外，若导入氟作为芳香族的取代基则可降低吸湿膨胀系数。然而，含氟的聚酰亚胺前体、尤其是聚酰胺酸难以溶解于碱性水溶液，在金属箔上部分地形成平坦化层的情况下，在平坦化层的加工时，有时必须通过与醇等有机溶剂的混合溶剂进行显影。
另一方面，若使用1，3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷等具有硅氧烷骨架的二胺作为二胺，则可改善与金属箔间的密合性，或降低聚酰亚胺的弹性模量、使玻璃化转变温度降低。
在此，由耐热性的观点出发，所选择的二胺优选芳香族二胺，根据目标物性，也可在不超过二胺整体的60摩尔％、优选40摩尔％的范围内，使用脂肪族二胺或硅氧烷系二胺等芳香族以外的二胺。
另外，聚酰亚胺中，优选上式(I)中的R2中的33摩尔％以上为下式所示任一结构。
[化4]
Figure BDA0000148722580000281
(R3为2价的有机基团、氧原子、硫原子或磺酰基，R4及R5为1价有机基团或卤原子。)
若聚酰亚胺包含上式的任一结构，则显示来自这些刚直骨架的低线热膨胀及低吸湿膨胀。另外，也有容易从市售获得、低成本的优势。
在具有上述结构的情况下，聚酰亚胺的耐热性提升，线热膨胀系数变小。因此，上式所示结构的含量优选越接近上述(I)中的R2中的100摩尔％越好，但含有上式(I)中的R2中的33％以上即可。其中，上式所示结构的含量优选上式(I)中的R2中的50摩尔％以上、更优选70摩尔％以上。
一般金属箔的线热膨胀系数、也即金属的线热膨胀系数固定为某程度，故优选根据金属箔的线热膨胀系数而决定平坦化层的线热膨胀系数，适当选择聚酰亚胺的结构。
另外，在使用本发明的挠性装置用基板制作TFT基板时，优选根据TFT的线热膨胀系数来决定金属箔的线热膨胀系数，并根据其金属箔的线热膨胀系数来决定平坦化层的线热膨胀系数，适当选择聚酰亚胺的结构。
另外，在使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备或电子纸时，优选根据有机EL显示设备或电子纸的线热膨胀系数来决定金属箔的线热膨胀系数，并根据该金属箔的线热膨胀系数来决定平坦化层的线热膨胀系数，适当选择聚酰亚胺的结构。
本发明中，平坦化层也可含有具有上述式(I)所示重复单元的聚酰亚胺，根据需要也可适当地将此聚酰亚胺与其他聚酰亚胺进行层叠或组合，而制成平坦化层。
另外，具有上式(I)所示重复单元的聚酰亚胺，也可为使用感光性聚酰亚胺或感光性聚酰亚胺前体而得的物质。感光性聚酰亚胺可使用公知方法来获得。例如，在聚酰胺酸的羧基中通过酯键或离子键导入乙烯性双键，在所得的聚酰亚胺前体中混合光自由基引发剂，可制成溶剂显影负型感光性聚酰亚胺前体。此外，例如在聚酰胺酸或其部分酯化物中添加二叠氮萘醌化合物，制成碱显影负型感光性聚酰亚胺前体；或在聚酰胺酸中添加Nifedipine系化合物而制成碱显影负型感光性聚酰亚胺前体等；可在聚酰胺酸中添加光碱发生剂而制成碱显影负型感光性聚酰亚胺前体。
这些感光性聚酰亚胺前体中，相对于聚酰亚胺成分的重量而添加15％～35％的感光性赋予成分。因此，即使在图案形成后以300℃～400℃进行加热，来自感光性赋予成分的残渣仍残存在聚酰亚胺中。这些残存物将成为线热膨胀系数或吸湿膨胀系数增大的原因，故若使用感光性聚酰亚胺前体，则与使用非感光性的聚酰亚胺前体的情况相比，其元件的可靠性有降低的倾向。然而，在聚酰胺酸中添加了光碱发生剂而成的感光性聚酰亚胺前体，由于即使将作为添加剂的光碱发生剂的添加量设为15％以下仍可形成图案，故制成聚酰亚胺后，来自添加剂的分解残渣仍较少、线热膨胀系数或吸湿膨胀系数等的特性的劣化较少，另外，漏气也较少，故最适合作为本发明中可使用的感光性聚酰亚胺前体。
聚酰亚胺所使用的聚酰亚胺前体，可通过碱性水溶液进行显影，这一点在金属箔上部分地形成平坦化层时，从确保作业环境的安全性及降低工艺成本的观点出发而优选。碱性水溶液可便宜地取得，废液处理费用或用于确保作业安全的设备费用较便宜，故可以更低成本进行生产。
平坦化层只要含有聚酰亚胺的层即可，其中优选以聚酰亚胺作为主成分。通过以聚酰亚胺作为主成分，可制成绝缘性、耐热性优异的平坦化层。此外，通过以聚酰亚胺作为主成分，则可实现平坦化层的薄膜化而提升平坦化层的热传导性，制成热传导性优异的挠性装置用基板。
需要说明的是，所谓平坦化层为以聚酰亚胺作为主成分，指平坦化层含有聚酰亚胺至满足上述特性的程度。具体而言，指平坦化层中的聚酰亚胺含量为75质量％以上的情况下，优选90质量％以上，特别优选平坦化层仅由聚酰亚胺所构成。若平坦化层中的聚酰亚胺含量为上述范围，则可显示用于实现本发明目的的充分特性，聚酰亚胺的含量越多，则聚酰亚胺原本的耐热性或绝缘性等特性越良好。
平坦化层中，视需要也可含有流平剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂等的添加剂。
平坦化层可在金属箔上整面形成，也可在金属箔上部分地形成。也就是说，在金属箔的形成了平坦化层及密合层的面上，也可设置不存在平坦化层及密合层、而露出金属箔的金属箔露出区域。在具有这种金属箔露出区域的情况下，使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备时，可使密封构件与金属箔直接密合，可更牢固地防止水分渗入至有机EL显示设备中。此外，通过将密封部选择性地形成在金属箔露出区域，则可对有机EL显示设备以在面内进行区分或多面的状态进行密封，具有可以高生产率制造元件的优点。此外，金属箔露出区域可得到用来贯通平坦化层和密合层而使金属箔电性导通的贯通孔。
在使平坦化层部分地形成在金属箔上的情况下，如图6(a)、(b)所例示般，平坦化层3也可至少在除了金属箔2的外缘部以外处形成。此外，图6(a)为图6(b)的A-A线剖面图，图6(b)中省略了密合层。在使用本发明的挠性装置用基板来制作有机EL显示设备或电子纸时，若在金属箔整面形成平坦化层且平坦化层的端面露出，则由于一般聚酰亚胺显示吸湿性，故在制造时或驱动时，有水分由平坦化层的端面渗入至元件内部之虞。并由于该水分而使元件性能劣化、或平坦化层的尺寸改变。因此，优选在金属箔外缘部不形成平坦化层，尽可能使含有聚酰亚胺的平坦化层直接曝露在外气的部分减少。
需要说明的是，本发明中，所谓使平坦化层部分地形成在金属箔上，指平坦化层未形成在金属箔的整面。
平坦化层可在除了金属箔外缘部以外的金属箔上形成为整面，也可在除了金属箔外缘部以外的金属箔上进一步形成为图案状。
平坦化层的厚度若为可满足上述特性的厚度，则无特别限定，具体而言优选1μm～1000μm的范围内、更优选1μm～200μm的范围内、进一步优选1μm～100μm的范围内。由于若平坦化层的厚度过薄，则无法维持绝缘性，难以使金属箔表面的凹凸平坦化。此外，因为若平坦化层的厚度过厚，则挠性降低、变得过重、制造时的干燥困难、或因材料使用量增加而成本变高。另外，在对本发明的挠性装置用基板赋予散热功能时，若平坦化层的厚度较厚，则由于聚酰亚胺的热传导率较金属低，故热传导性降低。
作为平坦化层的形成方法，只要为可得到平滑性良好的平坦化层的方法则无特别限定，可使用例如：在金属箔上涂布聚酰亚胺溶液或聚酰亚胺前体溶液的方法；将金属箔与聚酰亚胺薄膜经由粘接剂予以贴合的方法；将金属箔与聚酰亚胺薄膜进行加热压合的方法。其中，优选涂布聚酰亚胺溶液或聚酰亚胺前体溶液的方法。因为这样可得到平滑性优异的平坦化层。特别优选为涂布聚酰亚胺前体溶液的方法。因为一般而言，聚酰亚胺对溶剂缺乏溶解性。还因为对溶剂的溶解性高的聚酰亚胺的耐热性、线热膨胀系数、吸湿膨胀系数等物性差劣。
作为涂布方法，只要是可得到平滑性良好的平坦化层的方法则无特别限定，可使用例如旋涂法、模涂法、浸涂法、棒涂法、凹版印刷法、网版印刷法等。
在涂布聚酰亚胺溶液或聚酰亚胺前体溶液时，通过在涂布后加热至聚酰亚胺或聚酰亚胺前体的玻璃化转变温度以上，也可提高膜的流动性，使平滑性良好。
另外，在将平坦化层部分地形成在金属箔上时，作为其形成方法可使用印刷法、光刻法、以激光等进行直接加工的方法。作为光刻法，可举例如：将作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸在金属箔上进行制膜后，在聚酰胺酸膜上形成感光性树脂膜，通过光刻法形成感光性树脂膜图案，随后，以该图案作为掩模，将图案开口部的聚酰胺酸膜去除后，去除感光性树脂膜图案，使聚酰胺酸进行酰亚胺化的方法；在上述感光性树脂膜图案的形成时，同时也对聚酰胺酸膜进行显影，随后，去除感光性树脂膜图案，使聚酰胺酸进行酰亚胺化的方法；在金属箔及平坦化层的层叠体状态下，在平坦化层上形成感光性树脂膜图案，沿该图案通过湿式蚀刻法或干式蚀刻法对平坦化层进行蚀刻后，去除感光性树脂图案的方法；对层叠了金属箔与平坦化层与金属箔的层叠体的一侧的金属箔进行图案化，以该图案作为掩模而对平坦化层进行蚀刻后，去除金属图案的方法；使用感光性聚酰亚胺或感光性聚酰亚胺前体，在金属箔上直接形成平坦化层图案的方法。作为印刷法，可例示使用了凹版印刷或柔版印刷、网版印刷、喷墨法等公知的印刷技术的方法
3.金属箔
本发明的金属箔支撑上述的平坦化层及密合层。
作为金属箔的线热膨胀系数，由尺寸稳定性的观点出发，优选0ppm/℃～25ppm/℃的范围内、更优选0ppm/℃～18ppm/℃的范围内、进一步优选0ppm/℃～12ppm/℃的范围内、特别优选0ppm/℃～7ppm/℃的范围内。此外，关于上述线热膨胀系数的测定方法，除了将金属箔切断成宽5mm×长20mm并进行评价以外，其余与上述平坦化层的线热膨胀系数的测定方法相同。
另外，金属箔优选具有耐氧化性。这是因为在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，通常在TFT制作时实施高温处理。尤其是在TFT具有氧化物半导体层的情况下，因为在氧存在下，以高温进行退火处理，故金属箔最好具有耐氧化性。
作为构成金属箔的金属材料，为可成为箔的材料，只要满足上述特性则无特别限定，可举例如铝、铜、铜合金、磷青铜、不锈钢(SUS)、金、金合金、镍、镍合金、银、银合金、锡、锡合金、钛、铁、铁合金、锌、钼等。其中，在应用于大型元件的情况下，优选SUS。SUS除了耐氧化性优异，且耐热性也优异以外，与铜等相比，其线热膨胀系数较小而尺寸稳定性优异。此外，关于SUS304尚有特别容易取得的优点，关于SUS430，尚有容易取得、线热膨胀系数小于SUS304等优点。另一方面，在使用本发明的挠性装置用基板制作TFT基板时，若考虑到金属箔及TFT的线热膨胀系数，则从线热膨胀系数的观点出发，优选比SUS430具有更加低的线热膨胀系数的钛或英瓦合金。然而，不仅是线热膨胀系数，最好也考虑到源于耐氧化性、耐热性、金属箔的展性及延展性等箔的加工性、或成本再进行选择。
作为金属箔的厚度，只要可满足上述特性的厚度则无特别限定。具体而言，优选1μm～1000μm的范围内、更优选1μm～200μm的范围内、进一步优选1μm～100μm的范围内。若金属箔的厚度过薄，则有对氧或水蒸气的阻气性降低、或挠性装置用基板的强度降低之虞。此外，若金属箔的厚度过厚，则使挠性降低、变得过重、或成本变高。
作为金属箔的表面粗糙度Ra，比上述密合层及平坦化层的表面粗糙度Ra更大，例如为50nm～200nm左右。此外，关于上述表面粗糙度的测定方法，与上述密合层的表面粗糙度测定方法相同。
金属箔可为压延箔或电解箔，可根据金属材料种类适当选择。通常，金属箔通过压延来制作。
金属箔如图10所例示般也可在与空气的接触面上具有凹凸。在金属箔与空气的接触面上具有凹凸的情况下，热扩散良好，可提高散热性。
作为凹凸的形成方法，可举例如在金属箔表面直接实施印花加工、蚀刻加工、喷砂加工、雾面加工、盖印加工等的加工的方法；使用光致抗蚀剂等形成凹凸图案的方法；镀敷方法；将箔状的金属层与在表面具有凹凸的金属层贴合的方法。在印花加工的情况下，也可使用例如在表面具有凹凸的压延辊。在蚀刻加工的情况下，可根据金属箔种类而选择药剂。在将箔状的金属层与在表面具有凹凸的金属层贴合的方法的情况下，例如可通过蜡粘、熔接、焊锡等将金属层彼此接合，或经由环氧树脂等的粘接剂将金属层彼此贴合。此时，所谓箔状的金属层与在表面具有凹凸的金属层，可为由相同金属材料所构成，也可由不同的金属材料所构成。
其中，从成本面出发，优选使用印花加工、蚀刻加工。
作为凹凸的尺寸或形状，只要可使金属箔的与空气的接触面粗糙、增加表面积，则无特别限定。作为凹凸的宽、高、间距等，可根据金属箔的种类或挠性装置用基板的用途等来适当选择，例如可通过模拟而求得适合热传导的范围。
在金属箔上形成含有聚酰亚胺的平坦化层后，通过对金属箔进行图案化，也可制成使金属箔部分性形成的挠性装置用基板。也就是说，金属箔可对平坦化层整面地形成，也可对平坦化层部分性地形成。另外，换言之，金属箔可形成在挠性装置用基板的整面上，也可部分性地形成在挠性装置用基板上。在金属箔形成在挠性装置用基板的整面上时，可赋予对氧或水蒸气的阻气性，并可提高散热性。另一方面，在金属箔部分性地形成的情况下，通过去除不必要的金属箔部分，可达到轻量化。
作为金属箔的图案化方法，可使用光刻法、以激光等进行直接加工的方法。作为光刻法，可举例如以金属箔及平坦化层的层叠体状态，在金属箔上将干式薄膜光致抗蚀剂挤压覆膜，对干式薄膜光致抗蚀剂进行图案化，沿着该图案对金属箔进行蚀刻后，去除干式薄膜光致抗蚀剂的方法。
4.其他构成
本发明中，也可在金属箔与平坦化层之间形成中间层。例如，在金属箔及平坦化层之间，也可形成由使构成金属箔的金属氧化而成的氧化膜所构成的中间层。由此，可提高金属箔与平坦化层间的密合性。此氧化膜通过使金属箔表面氧化而形成。
另外，在金属箔的与形成了平坦化层的面相反侧的面上，也可形成上述氧化膜。
5.用途
本发明的挠性装置用基板适合使用于如图2(a)～图4(b)所例示的TFT基板。
需要说明的是，对于TFT基板而言，由于记载在后述的“B.挠性装置用TFT基板”的项中，故在此省略说明。
另外，本发明的挠性装置用基板也可应用于图7(a)、(b)所例示的电极基板。图7(a)、(b)是表示具备本发明的挠性装置用基板的电极基板的一例的示意剖面图。图7(a)所例示的电极基板10B，是在挠性装置用基板1的密合层4上具有形成为图案状的电极层21，图7(b)所例示的电极基板10B，是在挠性装置用基板1的密合层4上具有形成在一面的电极层21。图7(a)所例示的电极基板可应用于例如无源矩阵驱动的顶发光型的有机EL显示设备。此外，图7(b)所示例示的电极基板可用于顶发光型的有机EL显示设备，并可应用在照明用途。
另外，本发明的挠性装置用基板也可应用于无源矩阵型的电子纸。
B.挠性装置用TFT基板
以下，针对本发明的挠性装置用TFT基板(以下有时简称为TFT基板)进行说明。
本发明的TFT基板的特征在于，具有：上述挠性装置用基板、以及形成在挠性装置用基板的密合层上的TFT。
针对本发明的TFT基板，参照附图进行说明。
图2(a)～图4(b)是表示本发明的TFT基板的例的示意剖面图。图2(a)所例示的TFT基板10A，是具备具有顶部栅极·底部接触结构的TFT；图2(b)例示的TFT基板10A，是具备具有顶部栅极·顶部接触结构的TFT。图3(a)例示的TFT基板10A，是具备具有底部栅极·底部接触结构的TFT；图3(b)例示的TFT基板10A，是具备具有底部栅极·顶部接触结构的TFT。图4(a)、(b)例示的TFT基板10A，具备具有共平面型结构的TFT。此外，图2(a)～图4(b)所示的TFT基板的各构成，已记载在上述“A.挠性装置用基板”项中，故在此省略说明。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可通过平坦化层使金属箔表面的凹凸平坦化。由此，能够抑制因凹凸所造成的TFT电气性能的降低。此外，根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故挠性装置用基板与TFT间的密合性优异。因此，在本发明的TFT基板的制造时，即使是施加水分或热而造成含聚酰亚胺的平坦化层的尺寸改变的情况下，仍可防止电极或半导体层发生剥离或裂痕。
另外，由于本发明的TFT基板具有金属箔，故具有对氧或水蒸气的阻气性。由此，在使用本发明的TFT基板制作有机EL显示设备时，能够抑制因水分或氧所造成的元件性能劣化，且在使用本发明的挠性装置用基板制作液晶显示方式的电子纸时，能够抑制液晶曝露在水蒸气中。另外，本发明的TFT基板具有金属箔，由于金属箔通常具有优异的热传导性，故具有散热性。因此，在使用本发明的TFT基板制作有机EL显示设备时，能够抑制因有机EL显示设备的发热所造成的元件性能劣化。
另外，本发明的TFT基板由金属箔所支撑，故可制成耐久性优异的TFT基板。
需要说明的是，关于挠性装置用基板，在上述“A.挠性装置用基板”项中详细记载，故在此省略说明。以下针对本发明的TFT基板的其他构成进行说明。
本发明的TFT形成在挠性装置用基板的密合层上。
作为TFT的结构，可举例如顶部栅极结构(顺交错型)、底部栅极结构(逆交错型)、共平面型结构。在顶部栅极结构(顺交错型)及底部栅极结构(逆交错型)的情况下，进而可举例如顶部接触结构、底部接触结构。这些结构可根据构成TFT的半导体层种类而适当选择。
作为构成TFT的半导体层，只要可形成在挠性装置用基板上则无特别限定，例如可使用硅、氧化物半导体、有机半导体。
作为硅，可使用聚硅、非晶质硅。
作为氧化物半导体，可使用例如氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO)、氧化镁锌(MgxZn1-xO)、氧化镉锌(CdxZn1-xO)、氧化镉(CdO)、氧化铟(In2O3)、氧化镓(Ga2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化镁(MgO)、氧化钨(WO)、InGaZnO系、InGaSnO系、InGaZnMgO系、InAlZnO系、InFeZnO系、InGaO系、ZnGaO系、InZnO系。
作为有机半导体，可举例如π电子共轭系的芳香族化合物、链式化合物、有机颜料、有机硅化合物等。更具体可举例如并五苯、并四苯、噻吩寡聚物衍生物、亚苯基衍生物、酞菁化合物、聚乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、花青色素等。
其中，半导体层优选由上述氧化物半导体所构成的氧化物半导体层。氧化物半导体会因水或氧的影响而其电气特性改变，但由于本发明的TFT基板如上述那样具有对水蒸气的阻气性，故能够抑制半导体的特性劣化。此外，例如在将本发明的TFT基板用于有机EL显示设备的情况下，虽然有机EL显示设备对水或氧的耐性差，但由于可通过金属箔抑制氧及水蒸气的穿透，故能够抑制元件性能劣化。
作为半导体层的形成方法及厚度，可设为与通常情况相同。
构成TFT的栅极电极、源极电极及漏极电极，只要为具备所需导电性则无特别限定，可使用通常TFT中所使用的导电性材料。作为这种材料的例子，可举例如Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Nb、Hf、Mo、Au、Ag、Pt、Mo-Ta合金、W-Mo合金、ITO、IZO等无机材料，及PEDOT/PSS等具有导电性的有机材料。
作为栅极电极、源极电极及漏极电极的形成方法及厚度，可设为与通常情况相同。
作为构成TFT的栅极绝缘膜，可使用与一般TFT中的栅极绝缘膜相同的材料，例如可使用氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽、钛酸钡锶(BST)、钛酸锆酸铅(PZT)等的绝缘性无机材料，及丙烯酸系树脂、酚系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、Cardo系树脂、乙烯系树脂、酰亚胺系树脂、酚醛清漆系树脂等绝缘性有机材料。
作为栅极绝缘膜的形成方法及厚度，可设为与通常情况相同。
TFT上也可形成保护膜。保护膜为了保护TFT而设置。例如可防止半导体层曝露于空气中所含有的水分等中。通过形成保护膜，可降低TFT性能的经时劣化。作为这种保护膜，可使用例如氧化硅、氮化硅等绝缘性无机材料，以丙烯酸系树脂、酚系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、Cardo系树脂、乙烯系树脂、酰亚胺系树脂、酚醛清漆系树脂等绝缘性有机材料。
作为保护膜的形成方法及厚度，可设为与通常情况相同。
在半导体层为氧化物半导体层的情况下，若在氧化物半导体层上通过溅射镀法等形成保护膜，则氧化物半导体中有缺乏氧之虞，但通过在保护膜形成后在氧存在下进行退火处理，则可弥补氧缺损。此退火处理由于以数百度的高温进行，故有含聚酰亚胺的平坦化层的尺寸改变之虞，但由于本发明中形成有密合层，因为即使在因退火处理而平坦化层的尺寸发生改变的情况下，仍可维持平坦化层与TFT间的密合性，并能够抑制TFT的剥离或裂痕。
C.挠性装置
接着，说明本发明的挠性装置。
本发明的挠性装置的特征为具备上述TFT基板。
根据本发明，由于使用上述TFT基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，在本发明的挠性装置的制造时或使用时也可防止电极或半导体层发生剥离或裂痕。
另外，在本发明的挠性装置为有机EL显示设备时，由于挠性装置用基板具有对水蒸气或氧的阻气性，故可制成元件性能良好的有机EL显示设备。另外，在本发明的挠性装置为有机EL显示设备时，由于挠性装置用基板具有散热性，故能够抑制因有机EL显示设备的发热所造成的性能劣化。
另外，根据本发明，由于挠性装置受到金属箔支撑，故可制成耐久性优异的挠性装置。
本发明的挠性装置只要为具备TFT、并具有挠性的装置，则无特别限定，其中优选挠性显示器。作为挠性显示器，可举例如有机EL显示设备、电子纸、反射型液晶显示设备。本发明的挠性显示器特别优选为有机EL显示设备或电子纸。除了挠性显示器以外，可例示RFID等电路、及传感器。
需要说明的是，关于有机EL显示设备将在后述的“D.有机EL显示设备”项目中详细记载，关于电子纸将在后述的“E.电子纸”项目中详细记载，故在此省略说明。此外，关于TFT基板已详细记载在上述“B.挠性装置用TFT基板”项目中，故在此省略说明。
D.有机EL显示设备
本发明的有机EL显示设备的特征为具备上述TFT基板、也即具备上述的挠性装置用基板。具体而言，本发明的有机EL显示设备的特征为具有：挠性装置用基板，其具有金属箔、形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、及形成在上述平坦化层上并含有无机化合物的密合层；形成在上述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及TFT；形成在上述背面电极层上，并至少含有有机发光层的EL层；以及形成在上述EL层上的透明电极层。
图8是表示本发明的有机EL显示设备的一例的示意剖面图。图8例示的有机EL显示设备30，具有：挠性装置用基板1；形成在挠性装置用基板1的密合层4上的驱动用TFT16A及开关用TFT16B；以被覆驱动用TFT16A及开关用TFT16B的方式形成的保护膜15；形成在保护膜15上，经由通孔而电性连接于驱动用TFT16A的漏极电极12D的背面电极层(像素电极)31；形成在背面电极层31上，并含有有机发光层的EL层32；以及形成在EL层32上的透明电极层33。挠性装置用基板1具有：金属箔2；形成在金属箔2上，并含有聚酰亚胺的平坦化层3；以及形成在平坦化层3上，并含有无机化合物的密合层4。驱动用TFT16A及开关用TFT16B均具有底部栅极·顶部接触结构，并具有形成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、形成在栅极电极13G上的栅极绝缘膜14、以及形成在栅极绝缘膜14上的半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，在有机EL显示设备的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。此外，由于挠性装置用基板具有对水蒸气或氧的阻气性，故可良好地维持元件性能。另外，由于挠性装置用基板具有散热性，故能够抑制因有机EL显示设备的发热所造成的性能劣化。此外，由于本发明的有机EL显示设备由金属箔所支撑，故可制成耐久性优异的设备。
需要说明的是，关于挠性装置用基板已在上述“A.挠性装置用基板”项中详细记载，故在此省略说明。以下针对本发明的有机EL显示设备的其他构成进行说明。
1.TFT
本发明的TFT形成在挠性装置用基板的密合层上。一般在有机EL显示设备中，每个像素设置有驱动用TFT和开关用TFT这2个TFT。
需要说明的是，关于TFT已在上述“B.挠性装置用TFT基板”项中详细记载，故在此省略说明。
2.背面电极层
本发明的背面电极层形成在挠性装置用基板的密合层上，并为与TFT的漏极电极进行电性连接的像素电极。
作为背面电极层，只要为导电性材料则无特别限定，可举例如：Au、Ta、W、Pt、Ni、Pd、Cr、Cu、Mo、碱金属、碱土族金属等金属单体、这些金属的氧化物，及AlLi、AlCa、AlMg等Al合金、MgAg等Mg合金、Ni合金、Cr合金、碱金属的合金、碱土族金属的合金等合金等。这些导电性材料可单独使用或组合2种以上使用，也可使用2种以上予以层叠。此外，也可使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铝锌(AZO)等导电性氧化物。
作为背面电极层的形成方法及厚度，可设为与一般的有机EL显示设备中的电极相同。
3.EL层
本发明的EL层形成在背面电极层上，并含有有机发光层的层，并具有至少含有有机发光层的1层或多层的有机层。也就是说，所谓EL层，是指至少含有有机发光层的层，其层构成是指有机层1层以上的层。通常，在以涂布法形成EL层时，因与溶剂的关系而难以层叠多数层，故EL大多具有1层或2层的有机层；但通过下功夫使有机材料对溶剂的溶解性不同、或组合真空蒸镀法，则也可制成更多数层。
作为有机发光层以外的形成在EL层内的层，可举例如空穴注入层、空穴输送层、电子注入层及电子输送层。有时使空穴注入层及空穴输送层一体化。同样地，有时使电子注入层及电子输送层一体化。其他，作为EL层内所形成的层，可举例如载流子阻滞层之类的通过防止空穴或电子穿透，进而防止激发子扩散而将激发子关闭在发光层内，由此用于提高再结合效率的层。
如此，EL层大多具有层叠了各种层的层叠结构，层叠结构有许多种类。
作为构成EL层的各层，可设为与一般有机EL显示设备所使用的层相同。
4.透明电极层
本发明的透明电极层形成在EL层上。本发明的有机EL显示设备中，为了从透明电极层侧取出光，而使透明电极层具有透明性。
作为透明电极层的材料，只要是可形成透明电极的导电性材料则无特别限定，可使用例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铝锌(AZO)等导电性氧化物。
作为透明电极层的形成方法及厚度，可设为与通常的有机EL显示设备中的电极相同。
5.其他构成
本发明的有机EL显示设备除了上述构成以外，视需要也可具有绝缘层、隔壁、密封部件等。
E.电子纸
本发明的电子纸具备上述TFT基板。也就是说，其特征在于，具备上述挠性装置用基板。具体而言，本发明的电子纸的特征为具有：挠性装置用基板，其具有金属箔、形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、及形成在上述平坦化层上并含有无机化合物的密合层；形成在上述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及TFT；形成在上述背面电极层上的显示层；以及形成在上述显示层上的透明电极层。
图9为表示本发明的电子纸的一例的示意剖面图。图9所例示的电子纸40具有：挠性装置用基板1；形成在挠性装置用基板1的密合层4上的TFT16；形成为被覆TFT16的保护膜15；形成在保护膜15上，经由通孔而电性连接于TFT16的漏极电极12D的背面电极层(像素电极)41；形成在背面电极层41上的显示层42；以及形成在显示层42上的透明电极层43。挠性装置用基板1具有：金属箔2；形成在金属箔2上，并含有聚酰亚胺的平坦化层3；以及形成在平坦化层3上，并含有无机化合物的密合层4。TFT16具有底部栅极·顶部接触结构，并具有：形成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G；形成在栅极电极13G上的栅极绝缘膜14；形成在栅极绝缘膜14上的半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D。
根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性能降低，并在本发明的电子纸的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。此外，由于本发明的电子纸由金属箔所支撑，故可制成耐久性优异的TFT。
作为电子纸的显示方式，可应用公知的方式，可举例如电泳动方式、扭转向列球方式、粉体移动方式(电子粉流体方式、静电碳粉型方式)、液晶显示方式、热方式(发色方式、光散射方式)、电泳沉积方式、可动薄膜方式、电色变方式、电湿润方式、磁泳动方式等。
作为构成电子纸的显示层，可根据电子纸的显示方式而适当选择。
作为背面电极层及透明电极层，可设为与上述有机EL显示设备中的背面电极层及透明电极层相同。
需要说明的是，关于挠性装置用基板已详细记载在上述“A.挠性装置用基板”项中，关于TFT已详细记载在上述“B.挠性装置用TFT基板”项中，故在此省略说明。
F.薄膜元件用基板
本发明的薄膜元件用基板，具有金属基材、与形成在上述金属基材上并含有聚酰亚胺的绝缘层，其特征在于，上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
图16为表示本发明的薄膜元件用基板的一例的示意剖面图。图16所示的薄膜元件用基板50具有金属基材52、以及形成在金属基材52上并含有聚酰亚胺的绝缘层53；绝缘层53的表面粗糙度Ra为30nm以下。
根据本发明，由于绝缘层的表面平滑性优异，故通过使用本发明的薄膜元件用基板，可防止因细微凹凸所造成的薄膜元件特性降低。
另外，根据本发明，由于通过金属基材可降低水分或氧的穿透，故能够抑制因水分或氧所造成的薄膜元件部劣化，并保持元件内湿度，可抑制因湿度变化所造成的特性降低。
另外，由于一般金属基材的热传导性优异，故可得到具有散热性的薄膜元件用基板。也就是说，可得到水分的遮蔽性高、可迅速传导或放射热的薄膜元件用基板。例如在将薄膜元件用基板用于有机EL元件时，能够抑制因有机EL元件发光时的发热所造成的不良影响，并可长时间稳定维持发光特性，而且可实现没有发光不均的均匀发光，且减少寿命缩短或元件破坏。
另外，通过具有金属基材，可得到高强度的薄膜元件用基板，故可提升耐久性。
以下，说明本发明的薄膜元件用基板中的各构成。
1.绝缘层
本发明的绝缘层形成在金属基材上，含有聚酰亚胺，表面粗糙度Ra为30nm以下。
绝缘层的表面粗糙度Ra，是在50μm×50μm的区域内进行测定时，为30nm以下，优选为在100μm×100μm的区域内进行测定时，为30nm以下。
需要说明的是，上述表面粗糙度Ra是使用原子力显微镜(AFM)或扫描型白色干涉计所测定的值。例如，在50μm×50μm的区域内进行测定时，可使用AFM或扫描型白色干涉计算出Ra。此外，在100μm×100μm的区域内进行测定时，为30nm以下。在测定绝缘层是否具有上述平滑性时，可使用扫描型白色干涉计算出Ra。具体而言，在使用AFM进行测定时，使用Nanoscope V multimode(Veeco公司制)，以敲拍模式，以悬臂：MPP11100、扫描范围：50μm×50μm、扫描速度：0.5Hz，对表面状形进行摄影，由所得影像算出的粗糙度曲线的中心线，再算出从中心线的平均偏差，由此可求得Ra。此外，在使用扫描型白色干涉计进行测定的情况下，系使用New View 5000(Zygo公司制)，以物镜：100倍、放大镜：2倍、Scan Length：15μm，对50μm×50μm的范围的表面形状进行摄影，或以物镜：100倍、放大镜：1倍、Scan Length：15μm，对100μm×100μm的范围的表面形状进行摄影，由所得影像算出的粗糙度曲线的中心线，再算出从中心线的平均偏差，由此可求得Ra。
在将绝缘层的表面粗糙度Ra设为30nm以下时，优选通过后述的“I.薄膜元件用基板的制造方法”项中记载的薄膜元件用基板的制造方法来制作薄膜元件用基板。
绝缘层含有聚酰亚胺，优选以聚酰亚胺作为主成分。作为绝缘层的特性，与上述“A.挠性装置用基板2.平坦化层”项中记载的平坦化层的特性相同。
作为构成绝缘层的聚酰亚胺，只要是满足上述特性的聚酰亚胺则无特别限定。作为聚酰亚胺，与由后述“I.薄膜元件用基板的制造方法”项中记载的聚酰亚胺树脂组合物所得的聚酰亚胺相同。
需要说明的是，关于绝缘层的形成方法，记载在后述“I.薄膜元件用基板的制造方法”项中，故在此省略说明。此外，关于绝缘层的其他方面，与上述“A.挠性装置用基板2.平坦化层”项中记载的平坦化层相同，故在此省略说明。
2.金属基材
本发明的金属基材是支撑上述绝缘层的基材。
作为金属基材的特性、构成金属基材的金属材料，与上述“A.挠性装置用基板3.金属箔”项中记载的金属箔的特性、构成金属箔的金属材料相同。
其中，金属基材优选合金系。因为与纯金属相比，可通过组成而赋予各式各样特性。此外，合金系的金属基材通常通过压延所制作，由于如上述那样在压延步骤所使用的压延油等有机成分会附着，故可使用药液处理。
金属基材特别优选以铁为主成分。以铁为主成分的金属基材已开发出各式各样组成，可根据用途所需的特性进行选择。此外，以铁为主成分的金属基材的药液耐性高，从而可适用各种药液处理。另外，以铁作为主成分的金属基材也具有耐热性、耐氧化性、低膨胀等物性方面优异的优点。
需要说明的是，所谓金属基材为以铁作为主成分，指金属基材中的铁含量为30质量％以上的情况。
作为铁以外的金属基材中所含有的金属成分，可举例如铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、锰(Mn)、铜(Cu)、钛(Ti)、铌(Nb)、钒(V)、钨(W)、铝(Al)、钴(Co)、锡(Sn)等。此外，作为金属基材所含有的非金属成分，可举例如碳(C)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、氮(N)、氧(O)、硼(B)等。
作为以铁为主成分的金属基材的具体例，可举例如碳钢、镍铬钢、镍铬钼钢、铬钢、铬钼钢、锰钼钢、SUS、英瓦合金、42合金、科戈合金等。其中，以铁为主成分的金属基材优选SUS。SUS除了耐氧化性优异，且耐热性也优异外，与铜相比，其线热膨胀系数较小而尺寸稳定性优异。此外，关于SUS304还有特别容易取得的优点，关于SUS430还有容易取得、线热膨胀系数小于SUS304等优点。另一方面，若考虑到金属基材及薄膜元件部的线热膨胀系数，则由线热膨胀系数的观点出发，更优选具有比SUS430更低线热膨胀系数的英瓦合金。然而，不仅是线热膨胀系数，最好也考虑到源于耐氧化性、耐热性、金属基材的展性及延性等加工性、或成本再进行选择。
金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角为30°以下、更优选20°以下、进一步优选10°以下。若上述接触角过高，则在金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物时，难以均匀涂布，并有发生鱼眼或泡迹、涂膜表面粗糙、对绝缘层的平滑性造成不良影响的可能性。另外，有发生针孔或凹坑而无法得到均匀膜之虞。
需要说明的是，所谓上述接触角，是使用接触角测定器(协和界面科学(股)制DM500型)测定(由微量注射器滴下液滴1.5μL经2秒后)与聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂间的接触角而得的值。
另外，优选在上述金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析(XPS)所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为0.25以下、优选0.20以下。若所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为上述范围，则金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角变小，可使聚酰亚胺树脂组合物在金属基材上的涂布性良好。碳成分被认为是来自在金属基材制造时所使用的压延油等有机成分、或大气中所含的有机成分，若在金属基材表面残留许多碳成分，则会对金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角、或聚酰亚胺树脂组合物对金属基材上的涂布性造成不良影响。
需要说明的是，在X射线光电子能谱分析(XPS)测定中，例如使用Quantum2000(ULVAC-PHI公司制)，在X射线条件Al mono
Figure BDA0000148722580000451
15kV、光电子摄入角度45°、静电中和为Ion/Electron 20μA的条件下进行，可求得各元素的测定值。
作为金属基材的厚度，只要是可满足上述特性的厚度则无特别限定，可根据用途进行适当选择。金属基材的厚度越薄，则越富挠性。另一方面，金属基材的厚度越厚，则对氧或水蒸气的阻气性、或朝面方向的热扩散越优异。具体而言，与上述“A.挠性装置用基板3.金属箔”项中记载的金属箔的厚度相同。
作为金属基材的形状，并无特别限定，可为例如箔状或板状。
另外，金属基材的形状也可为在与空气的接触面上具有凹凸的形状。在金属基材为与空气的接触面上具有凹凸的情况下，热扩散良好，可提高散热性。此外，关于凹凸的形成方法、凹凸的尺寸或形状，与上述“A.挠性装置用基板3.金属箔”项中记载的情况相同。
作为金属基材的制作方法，可使用通常方法，根据金属材料的种类或金属基材的厚度等进行适当选择。在金属基材为金属箔的情况下，金属箔可为压延箔或电解箔，但压延箔因阻气性良好而优选。
关于金属基材的其他方面，与上述“A.挠性装置用基板3.金属箔”项中记载的金属箔相同。
3.密合层
本发明中，在绝缘层上可形成或不形成含有无机化合物的密合层。
需要说明的是，关于密合层，与上述“A.挠性装置用基板1.密合层”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
G.薄膜元件
本发明的薄膜元件的特征在于，具有上述薄膜元件用基板、以及形成在上述薄膜元件用基板上的薄膜元件部。
根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有优异特性的薄膜元件。
另外，由于薄膜元件用基板具有对氧或水蒸气的阻气性，故能够抑制因水分或氧所造成的元件性能劣化，并将元件内湿度保持为一定而抑制因湿度变化所造成的特性劣化。另外，由于薄膜元件用基板不仅具有阻气性还具有散热性，故例如在制作有机EL元件作为薄膜元件部时，可长期间稳定维持发光特性，并实现无发光不均的均匀发光，且可减少寿命的缩短或元件破坏。
需要说明的是，所谓“薄膜元件”是指具有膜厚150nm以下的机能层的电子元件。也就是说，所谓“薄膜元件部”指具有膜厚150nm以下的机能层的电子元件部。机能层的膜厚优选100nm以下。
作为机能层，可举例如绝缘层、电极层、半导体层、介电质层、密合层、片材层等。其中，机能层优选绝缘层、电极层、半导体层、介电质层。这些层因纳米级的凹凸，而发生断线、短路、缺陷等对元件动作造成重大影响的不良情况，故特别优选为高平坦性。
机能层可直接形成在薄膜元件用基板上，也可隔着中间层而形成在薄膜元件用基板上。中间层只要不使薄膜元件用基板的表面粗糙度显著变化的层，则无特别限定。
作为薄膜元件部，只要是具有上述机能层的电子元件部则无特别限定，可举例如TFT、薄膜太阳能电池、EL元件、RFID(Radio FrequencyIdentification：IC卷标)、内存等。
需要说明的是，关于TFT，与上述“B.挠性装置用TFT基板”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
作为薄膜太阳能电池，可举例如CIGS(Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒))太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等。
作为EL元件，可为有机EL元件及无机EL元件的任一种。
薄膜元件部也可直接形成在薄膜元件用基板的绝缘层上。也就是说，也可在薄膜元件用基板上不形成密合层，而在薄膜元件用基板的绝缘层上直接形成薄膜元件部。
作为薄膜元件部的形成方法，可根据薄膜元件部的种类而适当选择、采用一般方法。
H.TFT
本发明的TFT的特征为，具有上述薄膜元件用基板、以及形成在上述薄膜元件用基板上的TFT。
根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到电气性能良好的TFT。
另外，由于薄膜元件用基板具有对氧或水蒸气的阻气性，故在使用TFT制作有机EL显示设备时能够抑制因水分或氧所造成的元件性能劣化，且在使用TFT制作电子纸时，将元件内湿度保持为一定而抑制因湿度变化所造成的特性劣化。另外，由于薄膜元件用基板不仅具有阻气性，也具有散热性，故例如在使用TFT制作有机EL显示设备时，可长期间稳定维持发光特性，并实现无发光不均的均匀发光，且可减少寿命的缩短或元件破坏。
需要说明的是，关于TFT，与上述“B.挠性装置用TFT基板”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
TFT也可直接形成在薄膜元件用基板的绝缘层上。也就是说，也可不在薄膜元件用基板上形成密合层，而在薄膜元件用基板的绝缘层上直接形成TFT。此时，优选构成TFT的半导体层、电极、栅极绝缘膜等与绝缘层接触的层，与绝缘层间具有良好的密合性。例如在半导体层为与绝缘层接触的情况下，半导体层优选有机半导体层。在此，由于本发明的绝缘层的表面平滑性优异，故在薄膜元件用基板的绝缘层上直接形成半导体层时，有密合性降低的倾向。对此，通过使用有机半导体层作为半导体层，则可使绝缘层及有机半导体层的密合性良好，且与由硅或氧化物半导体所构成的半导体层相比，由于有机半导体层具有柔软性，故即使在TFT制造时施加水分或热而使含有聚酰亚胺的绝缘层的尺寸改变的情况下，仍可防止有机半导体层发生剥离或裂痕。
本发明的TFT可用于例如有机EL显示设备、电子纸、反射型液晶显示设备、RFID等电路及传感器等。其中，适合有机EL显示设备、电子纸。
I.薄膜元件用基板的制造方法
本发明的薄膜元件用基板的制造方法具有2种实施方式。以下分别说明各实施方式。
(I)第1实施方式
本发明的薄膜元件用基板的制造方法的第1实施方式，其特征在于，具有：对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤；以及在上述金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物来形成绝缘层的绝缘层形成步骤；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
针对本发明的薄膜元件用基板的制造方法，参照附图进行说明。
图11(a)～(c)是表示本发明的薄膜元件用基板的制造方法的一例的步骤图。首先，如图11(a)所示般，通过药液(未图示)洗净金属基材52表面(金属基材表面处理步骤)。接着，在金属基材52上涂布聚酰亚胺树脂组合物63(图11(b))，通过热处理进行酰亚胺化从而形成绝缘层53(图11(c))(绝缘层形成步骤)。此时，形成表面粗糙度Ra为30nm以下的绝缘层。由此，得到薄膜元件用基板50。
根据本发明，通过对金属基材实施药液处理，可将残留在金属基材表面的上述有机成分去除，并可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性良好。因此，在将聚酰亚胺树脂组合物涂布在金属基材上时，可均匀涂布，并能够抑制鱼眼、泡迹的发生。从而，涂布的均匀性提升，且针孔或凹坑减少，可形成表面平滑性优异的绝缘层。即使是在金属基材表面存在凹凸的情况下，仍可通过在金属基材上形成绝缘层而使金属基材表面的凹凸平坦化，可改善薄膜元件用基板的表面平滑性。因此，根据本发明，可防止薄膜元件特性降低。
图12(a)～(d)为表示本发明的薄膜元件用基板的制造方法的其他例的步骤图。图12(a)～(c)与图11(a)～(c)相同。在图12(a)～(d)所示的薄膜元件用基板的制造方法中，在绝缘层形成步骤后，如图12(d)所示，在绝缘层53上形成含无机化合物的密合层54(密合层形成步骤)。由此，得到薄膜元件用基板50。
本发明中，在绝缘层上形成密合层的情况下，可得到与薄膜元件部的密合性优异的薄膜元件用基板。因此，即使在薄膜元件的制造时施加水分或热而绝缘层的尺寸改变时，仍可防止在构成薄膜元件的构件、例如构成TFT的电极或半导体层中发生剥离或裂痕。
根据本发明，由于可通过金属基材降低水分或氧的穿透，故能够抑制因水分或氧所造成的薄膜元件部劣化，并保持元件内湿度，能够抑制湿度变化所造成的特性降低。
另外，由于一般金属基材的热传导性优异，故可得到具有散热性的薄膜元件用基板。也就是说，可得到水分的阻蔽性高、且可迅速传导或放射热的薄膜元件用基板。例如在将薄膜元件用基板用于有机EL元件时，能够抑制因有机EL元件发光时的发热所造成的不良影响，并可长时间稳定维持发光特性，而且可实现无发光不均的均匀发光，且减少寿命缩短或元件破坏。
另外，通过具有金属基材，可得到高强度的薄膜元件用基板，故可提升耐久性。
通过本发明所制造的薄膜元件用基板，例如如下述那样使用。图13(a)～图15(b)是表示具备通过本发明的薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板的TFT的例子的示意剖面图。此外，关于图13(a)～图15(b)所例示的TFT60的结构，与上述“A.挠性装置用基板”项中记载的图2(a)～图4(b)所例示的TFT基板10A的结构相同。
以下，说明本发明的薄膜元件用基板的制造方法中的各步骤。
1.金属基材表面处理步骤
本发明的金属基材表面处理步骤是对金属基材实施药液处理的步骤。
作为金属基材的药液处理的方法，只要是可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性良好的方法，则无特别限定，可举例如碱洗净、电场脱脂、酸洗等。
所谓碱洗净，指通过浸渍在碱性药液中、涂抹膏状的碱洗净剂等，使金属基材表面溶出而予以清洗的方法。虽不出现光泽，但廉价且可对应大型制品。由于具光泽的部分也会成为无光泽状态，故只要是用于去除因熔接烧焊所造成的黑斑等在外观上不造成问题的情况，则可应用碱洗净。
电解脱脂通过在药液中流通电(电解)，使金属基材表面的凸部(微米等级)溶出，由此制成平滑且具光泽的表面的方法。由于将金属基材表面所附着的污垢或杂质去除、强化被膜，故也可提升耐蚀性。可以认为，这是因为金属基材表面的铁通过电解而先溶出，故相对地，铁以外的金属成分(例如铬)变浓，从而非动态被膜变得牢固所致。
酸洗通过浸渍在强酸性药液中、涂布膏状的酸洗剂等，使金属基材表面溶出而进行清洗的方法。虽不出现光泽，但廉价且可对应大型制品。由于具光泽的部分也会成为无光泽状态，故只要是用于去除因熔接烧焊所造成的黑斑等在外观上不造成问题的情况，则可应用酸洗。
本发明中，优选以金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角降低的方式实施药液处理。具体而言，优选以金属基材对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角成为30°以下的方式实施药液处理。药液处理后，金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角优选30°以下、更优选20°以下、进一步优选10°以下。
另外，在上述药液处理后的金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析(XPS)所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比，优选0.25以下、更优选0.20以下。
需要说明的是，关于金属基材的其他方面，与上述“F.薄膜元件用基板2.金属基材”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
2.绝缘层形成步骤
本发明的绝缘层形成步骤，是在上述金属基材上涂布上述聚酰亚胺树脂组合物而形成绝缘层的步骤。
以下，说明聚酰亚胺树脂组合物及绝缘层的形成方法。
(1)聚酰亚胺树脂组合物
本发明所使用的聚酰亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺成分与溶剂。
以下，针对聚酰亚胺树脂组合物中的各成分进行说明。
(a)聚酰亚胺成分
作为聚酰亚胺成分，可为聚酰亚胺及聚酰亚胺前体的任一种。具体可举例如具有下式(1)所示结构的聚酰亚胺、及具有下式(2)、(3)所示结构的聚酰亚胺前体。
[化5]
Figure BDA0000148722580000511
(式(1)～(3)中，R1为4价有机基团，R2为2价有机基团，R3为氢原子或1价有机基团，重复的R1彼此、R2彼此及R3彼此分别可为相同或相异。n为1以上的自然数。)
另外，式(3)中，虽为左右非对称，但也可在1个聚合物分子链中含有左右朝向不同的单元。
作为本发明的聚酰亚胺成分，可仅使用仅具有上式(1)、式(2)及式(3)的各结构的聚合物，也可混合使用仅具有上式(1)、式(2)及式(3)的各结构的聚合物，也可使用在1个聚合物分子链中混合存在上式(1)、式(2)及式(3)的结构的物质。
上式(1)～(3)中，一般而言，R1为来自四羧酸二酐的结构，R2为来自二胺的结构。
作为制造本发明所使用的聚酰亚胺成分的方法，可应用以往公知方法。例如，作为具有上式(2)所示结构的聚酰亚胺前体的形成方法，可举例如：(i)由酸二酐与二胺合成聚酰胺酸的方法；(ii)对使酸二酐与1元醇或氨基化合物、环氧化合物等反应而合成的酯酸或对酰胺酸单体的羧酸，使二氨基化合物或其衍生物反应而形成的方法等；但并不限定于此。
另外，作为具有上式(3)所示结构的聚酰亚胺前体或上述(1)所示聚酰亚胺的形成方法，可举例如将上述(2)所示聚酰亚胺前体通过加热而进行酰亚胺化的方法。
本发明中，作为上述聚酰亚胺成分中可应用的四羧酸二酐，可举例如上述“A.挠性装置用基板”项中记载的情况。这些可单独或混合2种以上而使用。
另一方面，上述聚酰亚胺成分中可应用的二胺成分，也可单独使用1种二胺，或并用2种以上的二胺而使用。所使用的二胺成分，可举例如上述“A.挠性装置用基板”项中记载的情况。
为了提升本发明的聚酰亚胺树脂组合物的耐热性及绝缘性，优选上述聚酰亚胺成分含有芳香族骨架。通过将含有芳香族骨架的聚酰亚胺成分进行加热固化而得到的聚酰亚胺树脂，由于其刚直且高平面性的骨架因而耐热性或薄膜的绝缘性优异，并为低漏气，故适合用于本发明的薄膜元件用基板的绝缘层。
另外，聚酰亚胺成分优选来自酸二酐的部分具有芳香族结构，更优选来自二胺的部分也含有芳香族结构。此外，优选来自二胺成分的结构也为由芳香族二胺所衍生的结构。特别优选来自酸二酐的部分及来自二胺的部分全部为含有芳香族结构的全芳香族聚酰亚胺或全芳香族聚酰亚胺前体。
在此，所谓全芳香族聚酰亚胺前体，是指通过芳香族酸成分与芳香族胺成分的共聚、或芳香族酸/氨基成分的聚合所得的聚酰亚胺前体及其衍生物。此外，所谓芳香族酸成分，指形成聚酰亚胺骨架的4个酸基全部被取代在芳香族环上的化合物；所谓芳香族胺成分，指形成聚酰亚胺骨架的2个氨基均被取代在芳香族环上的化合物；所谓芳香族酸/氨基成分，指形成聚酰亚胺骨架的酸基与氨基均被取代在芳香族环上的化合物。其中，由上述原料的芳香族酸二酐及芳香族二胺的具体例可知，并不需要使所有酸基或氨基存在于相同的芳香环上。
基于以上理由，聚酰亚胺前体在对最终所得的聚酰亚胺树脂要求耐热性及尺寸稳定性的情况下，优选芳香族酸成分及/或芳香族胺成分的共聚合比例尽可能地大。具体而言，构成酰亚胺结构的重复单元的酸成分中的芳香族酸成分所占的比例，优选50摩尔％以上、特别优选70摩尔％以上；构成酰亚胺结构的重复单元的胺成分中的芳香族胺成分所占的比例，优选40摩尔％以上、特别优选60摩尔％以上；且优选全芳香族聚酰亚胺或全芳香族聚酰亚胺前体。
另外，上式(1)、式(3)所含的酰亚胺化后的环结构部分，由于其对溶剂的溶解性比上式(2)、式(3)所含的酰亚胺化前的羧酸部分更低，故最好使用含有较多酰亚胺化前的结构、高溶解性的聚酰亚胺前体。来自酸酐的羧基(或其酯)优选为整体的50％以上、更优选75％以上，最好全部为由上式(2)所构成的聚酰胺酸(及其衍生物)。
另外，关于上式(2)所构成的聚酰胺酸(及其衍生物)，由合成容易度及对碱显影液的溶解性高的观点出发，特别优选R3全部为氢原子的聚酰胺酸。
本发明中，优选具有上式(1)～(3)所示结构的聚酰亚胺成分中的R1中的33摩尔％以上，为下式所示的任一结构。这是因为其具有可成为耐热性优异、显示低线热膨胀系数的聚酰亚胺树脂的优点。
[化6]
Figure BDA0000148722580000541
(式(4)中，a为0或1以上的自然数，A为单键(联苯结构)、氧原子(醚键)、酯键的任一种，全部可为相同或相异。结合基从芳香环的键合部分来看，键合在芳香环的2，3位或3，4位。)
本发明中，特别是若具有上述(1)～(3)所示结构的聚酰亚胺成分为含有上式(4)所示结构时，使上述聚酰亚胺树脂显示低吸湿膨胀。另外，也具有容易由市售取得、低成本的优点。
具有上述结构的聚酰亚胺成分，可形成显示高耐热性、低线热膨胀系数的聚酰亚胺树脂。因此，上述所示结构的含量越接近上式(1)～(3)中的R1中的100摩尔％越好，至少含有上式(1)～(3)中的R1中的33摩尔％以上即可。其中，上式所示结构的含量，优选上式(1)～(3)中的R1中的50摩尔％以上、更优选70摩尔％以上。
本发明中，作为使聚酰亚胺树脂成为吸低湿的酸二酐的结构，可举例如下式(5)所示结构。
[化7]
Figure BDA0000148722580000542
(式(5)中，a为0或1以上的自然数，A为单键(联苯结构)、氧原子(醚键)、酯键的任一种，全部可为相同或相异。酸酐骨架(-CO-O-CO-)从邻接的芳香环的键合部位来看，其键合在芳香环的2，3位或3，4位上。)
上式(5)中，作为A为单键(联苯结构)、氧原子(醚键)的酸二酐，可举例如3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，3’，4-联苯四羧酸二酐、2，3，2’，3’-联苯四羧酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐等。这些从降低吸湿膨胀系数的观点及拓宽二胺的选择性的观点出发而优选。
上式(5)中，从使聚酰亚胺树脂成为低吸湿的观点出发，特别优选A为酯键的苯基酯系的酸二酐。可举例如下式所示的酸二酐。具体可举例如对亚苯基双苯偏三酸单酯酸二酐、对联亚苯基双苯偏三酸单酯酸二酐等。这些从降低吸湿膨胀系数的观点及拓宽二胺的选择性的观点出发而特别优选。
[化8]
Figure BDA0000148722580000551
(式中，a为0或1以上的自然数，酸酐骨架(-CO-O-CO-)从邻接的芳香环的键合部位来看，其键合在芳香环的2，3位或3，4位上。)
在为上述的吸湿膨胀系数较小的四羧酸二酐的情况下，可范围广泛地选择作为后述二胺。
作为并用的四羧酸二酐，可使用如下式所示般的具有至少1个氟原子的四羧酸二酐。若使用导入了氟的四羧酸二酐，则最终所得的聚酰亚胺树脂的吸湿膨胀系数降低。作为具有至少1个氟原子的四羧酸二酐，其中优选具有氟基、三氟甲基或三氟甲氧基。具体可举例如2，2-双(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐等。然而，在作为上述聚酰亚胺成分而含有的聚酰亚胺前体为具有含氟骨架时，上述聚酰亚胺前体有难以溶解在碱性水溶液中的倾向，在上述聚酰亚胺前体的状态下，使用光致抗蚀剂等进行图案化时，有时必须通过醇等有机溶剂与碱性水溶液的混合溶液进行显影。
[化9]
Figure BDA0000148722580000561
在此，由耐热性、也即低漏气化的观点出发，所选择的二胺优选芳香族二胺，但根据目标物性，在不超过二胺整体的60摩尔％、优选不超过40摩尔％的范围内，也可使用脂肪族二胺或硅氧烷系二胺等芳香族以外的二胺。
另外，上述聚酰亚胺成分中，优选上式(1)～(3)中的R2中的33摩尔％以上为下式所示任一结构。
[化10]
Figure BDA0000148722580000571
(R11为2价有机基团、氧原子、硫原子或磺酰基，R12及R13为1价有机基团或卤原子。)
若上述聚酰亚胺成分含有上式的任一结构，则因这些刚直骨架而显示低线热膨胀及低吸湿膨胀。另外，也有容易由市售取得、低成本的优点。
在具有上述结构的情况下，上述聚酰亚胺树脂的耐热性提升，线热膨胀系数变小。因此，越接近上式(1)～(3)中的R2中的100摩尔％越好，但含有上式(1)～(3)中的R2中的至少33％以上即可。其中，上式所示结构的含量优选上式(1)中的R2中的50摩尔％以上、更优选70摩尔％以上。
从使上述聚酰亚胺树脂成为更低吸湿膨胀的观点出发，作为二胺结构，优选下式(6-1)～(6-3)、(7)所示结构。
[化11]
Figure BDA0000148722580000572
(式(6-2)～(6-3)中，也可在同一芳香环上键合2个氨基。
式(7)中，a为0或1以上的自然数，相对于苯环彼此的键合，氨基键合在间位或对位上。此外，也可使芳香环上的氢原子的一部分或全部被选自氟基、甲基、甲氧基、三氟甲基或三氟甲氧基的取代基所取代。)
作为上式(6-1)～(6-3)所示的二胺，具体可举例如对亚苯基二胺、间亚苯基二胺、1，4-二氨基萘、1，5-二氨基萘、2，6-二氨基萘、2，7-二氨基萘、1，4-二氨基蒽等。
作为上式(7)所示的二胺，具体可举例如2，2’-二甲基-4，4’-二氨基联苯、2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲氧基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基联苯等。
另外，若导入氟作为芳香环的取代基，则可降低上述聚酰亚胺树脂的吸湿膨胀系数。例如，作为上式(7)所示的二胺中导入了氟的结构，可举例如下式所示结构。然而，含有氟的聚酰亚胺前体、尤其是聚酰胺酸难以溶解在碱性水溶液中，在基板上部分地形成低漏气感光性聚酰亚胺绝缘层的情况下，在上述绝缘层的加工时，有时必须通过与醇等有机溶剂的混合溶液进行显影。
[化12]
在对本发明所使用的聚酰亚胺树脂组合物赋予感光性，作为感光性聚酰亚胺树脂组合物而使用时，为了提高感度，得到正确地再现掩模图案的图案形状，优选在1μm的膜厚时，对曝光波长显示至少5％以上的透射率，更优选为显示15％以上的透射率。
另外，在使用通常作为光光源的高压水银灯进行曝光时，在成膜为厚1μm的薄膜时，优选对436nm、405nm、365nm的波长的电磁波中的至少1种波长的电磁波的透射率为5％以上、更优选15％以上、进一步优选50％以上。
所谓聚酰亚胺成分对曝光波长的透射率较高，仅仅指光损失较少，可得到高感度的感光性聚酰亚胺树脂组合物。
作为聚酰亚胺成分，为了提升透射率，作为酸二酐，最好使用导入了氟的酸二酐、或具有脂环骨架的酸二酐。然而，若使用具有脂环骨架的酸二酐，则有耐热性降低、有损低漏气性之虞，故也可在注意共聚合比例的同时进行并用。
本发明中，为了提升透射率而使用导入了氟的芳香族酸二酐作为酸二酐时，从既能维持耐热性(因为属于芳香族)、又能降低吸湿膨胀的观点出发，进一布优选。
作为本发明所使用的具有至少1个氟原子的四羧酸二酐，可使用具有上述氟原子的四羧酸二酐，其中，优选具有氟基、三氟甲基或三氟甲氧基。具体可举例如2，2-双(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐等。
然而，具有含氟骨架的聚酰亚胺前体，有难以溶解在碱性水溶液中的倾向，在聚酰亚胺前体的状态下，使用光致抗蚀剂等进行图案化时，有时必须通过醇等有机溶剂与碱性水溶液的混合溶液进行显影。
另外，若使用苯均四酸酐、3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、1，4，5，8-萘四羧酸二酐等刚性的酸二酐，则最终所得的聚酰亚胺树脂的线热膨胀系数虽变小，但由于有阻碍透明性提升的倾向，故可在注意共聚合比例的同时进行并用。
作为聚酰亚胺成分，为了提升透射率，作为二胺，最好使用导入了氟的二胺、或具有脂环骨架的二胺。然而，若使用具有脂环骨架的二胺，则有耐热性降低、损及低漏气性之虞，故也可一边注意共聚合比例而予以并用。
为了提升透射率而使用导入了氟的芳香族二胺作为二胺时，由可一边维持耐热性(因为属在芳香族)、也可降低吸湿膨胀的观点出发，将属更优选。
作为导入了氟的芳香族二胺，具体可举例如上述具有导入了氟的结构的物质，更具体可举例如：2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯、2，2’-二(3-氨基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2，2-二(4-氨基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2-(3-氨基苯基)-2-(4-氨基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，3-双(3-氨基-α，α-二(三氟甲基)苄基)苯、1，3-双(4-氨基-α，α-二(三氟甲基)苄基)苯、1，4-双(3-氨基-α，α-二(三氟甲基)苄基)苯、1，4-双(4-氨基-α，α-二(三氟甲基)苄基)苯、2，2-双[3-(3-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷等。
然而，含氟的聚酰亚胺前体、尤其是聚酰胺酸，难以溶解在碱性溶液中，而在基板上部分地形成低漏气感光性聚酰亚胺绝缘层的情况下，在上述绝缘层的加工时，有时必须通过其与醇等有机溶剂的混合溶液进行显影。
另外，上述式(1)及(3)所含的酰亚胺化后的环结构的部分，分别与上式(3)及(2)所示的聚酰亚胺前体所含的酰亚胺化前的羧酸部分相比，具有透射率较低的倾向，故最好使用含有较多酰亚胺化前的结构的高透明性的聚酰亚胺前体。来自酸酐的羧基(或其酯)优选为整体的50％以上、更优选75％以上，最好全部为由上式(2)所构成的聚酰胺酸前体、也即聚酰胺酸(及其衍生物)。
另外，在使用碱显影液进行显影时，可通过上式(2)及(3)所含的酰亚胺化前的羧酸部分的残存量，改变对碱显影液的溶解性。由加快显影速度的观点出发，最好使用含有较多酰亚胺化前的结构的高透明性的聚酰亚胺前体，优选上式(2)及(3)中的R3全部为氢原子的聚酰胺酸。然而，在显影速度过快、图案残存部的溶解性过高时，可使用经酰亚胺化的成分，或在上式(2)及(3)中的R3中导入1价有机基团而降低溶解速度。
另一方面，作为二胺，使用1，3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷等具有硅氧烷骨架的二胺时，可改善与基板间的密合性，或使上述聚酰亚胺树脂的弹性模量降低，而使玻璃化转变温度降低。
本发明所使用的聚酰亚胺成分的重量平均分子量，视其用途而异，但优选3,000～1,000,000的范围、更优选5,000～500,000的范围、进一步优选10,000～500,000的范围。若重量平均分子量小于3,000，则在制成涂膜或薄膜时难以得到充分强度。此外，实施加热处理等而制成聚酰亚胺树脂等高分子时的膜强度也低。另一方面，若重量平均分子量超过1,000,000，则粘度上升，溶解性也降低，因此难以得到表面平滑且膜厚均匀的涂膜或薄膜。
在此所使用的分子量，指由凝胶渗透色谱法(GPC)所得的聚苯乙烯换算的值，可为聚酰亚胺前体本身的分子量，也可为通过醋酸酐等进行了化学性酰亚胺化处理后的分子量。
由所得的图案的膜物性、尤其是膜强度或耐热性的观点出发，作为本发明所使用的聚酰亚胺成分的含量，相对于上述聚酰亚胺树脂组合物的固体成分整体，优选50重量％以上、更优选70重量％以上。
需要说明的是，所谓聚酰亚胺树脂组合物的固体成分，指溶剂以外的总成分，液状的单体成分也包括在固体成分中。
(b)溶剂
作为使聚酰亚胺前体或聚酰亚胺溶解、分散或稀释的溶剂，可使用各种通用溶剂。此外，在聚酰亚胺树脂组合物为含有聚酰亚胺前体时，可直接使用通过聚酰胺酸的合成反应所得的溶液，根据需要也可混合其他成分。
作为可使用的通用溶剂，可举例如：二乙基醚、四氢呋喃、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚等醚类；乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚等二醇单醚类(所谓溶纤剂类)；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮等酮类；醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、上述二醇单醚类的醋酸酯(例如甲基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂醋酸酯)、甲氧基丙基醋酸酯、乙氧基丙基醋酸酯、草酸二甲酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等酯类；乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、二乙二醇、甘油等醇类；二氯甲烷、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烯、1-氯丙烷、1-氯丁烷、1-氯戊烷、氯苯、溴苯、邻二氯苯、间二氯苯等卤化烃类；N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺等酰胺类；N-甲基吡咯烷酮等吡咯烷酮类；γ-丁内酯等内酯类；二甲基亚砜等亚砜类、其他有机极性溶剂类等；另外，也可举例如苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类、及其他有机非极性溶剂类等。这些溶剂可单独或组合使用。
其中，优选的溶剂可举例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N，N-二甲基甲氧基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰胺、N-乙酰基-2-吡咯烷酮、吡啶、二甲基砜、四亚甲基砜、二甲基四亚甲基砜、二乙二醇二甲基醚、环戊酮、γ-丁内酯、α-乙酰基-γ-丁内酯等极性溶剂。
另外，在如后述那样在绝缘层形成步骤前进行脱气步骤的情况下，在真空下对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气时，溶剂在常温下的蒸气压优选25,000Pa以下、更优选10,000Pa～1Pa的范围内、特别优选1,000Pa～10Pa的范围内。若溶剂的蒸气压较高，则在脱气时溶剂发生蒸发而有聚酰亚胺树脂组合物的浓度或粘度改变之虞。此外，若溶剂的蒸气压过低，则在聚酰亚胺树脂组合物的干燥时难以去除溶剂。
(c)其他成分
本发明所使用的聚酰亚胺树脂组合物，若至少含有聚酰亚胺前体或聚酰亚胺及溶剂即可。
聚酰亚胺树脂组合物也可为感光性聚酰亚胺树脂组合物。此外，关于感光性聚酰亚胺树脂组合物，与上述“A.挠性装置用基板2.平坦化层”项中记载的感光性聚酰亚胺及感光性聚酰亚胺前体相同。
聚酰亚胺树脂组合物优选可通过碱性水溶液进行显影。
聚酰亚胺树脂组合物中，根据需要也可含有流平剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂等添加剂。
(2)绝缘层的形成方法
本发明中，在金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物而形成绝缘层。
作为在金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物的方法，与上述“A.挠性装置用基板2.平坦化层”项中记载的情况相同。
聚酰亚胺树脂组合物的涂布后，通过热处理去除溶剂。此时，在聚酰亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺前体时，也通过热处理进行聚酰亚胺前体的酰亚胺化。
对聚酰亚胺前体进行酰亚胺化时，热处理的优选温度范围通常为200℃～400℃左右。若热处理温度较200℃低，则酰亚胺化的进行不完全，物性方面不足。另一方面，若热处理温度变得较高温，则有提升最终固化膜物性的倾向，但只要是超过400℃的高温，则有对其他构成构件造成不良影响之虞，故最好考虑到其他构成构件的耐热性来决定酰亚胺化温度。此外，热处理前，也可通过比热处理温度低的50℃～200℃进行事前加热。作为热处理，具体而言可以250℃～350℃进行加热10分钟～120分钟。
此热处理只要是公知方法则可为任一方法，若具体例示，可举例如空气或氮环境下的循环炉、加热板进行的加热等。
另外，将绝缘层部分地形成在金属基材上时，作为其形成方法，与上述“A.挠性装置用基板2.平坦化层”项中记载的情况相同。
关于绝缘层的表面粗糙度Ra，与上述“F.薄膜元件用基板1.绝缘层”项中记载的情况相同，故在此省略其说明。
关于绝缘层的其他方面，与上述“A.挠性装置用基板2.平坦化层”项中记载的平坦化层相同，故在此省略说明。
3.密合层形成步骤
本发明的密合层形成步骤，是在绝缘层上形成含有无机化合物的密合层的步骤。密合层是用于在绝缘层与薄膜元件部之间得到充分密合力而设置的层。
需要说明的是，关于密合层，与上述“A.挠性装置用基板1.密合层”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
4.脱气步骤
本发明中，优选在上述绝缘层形成步骤前，以使通过既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，进行对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的脱气步骤。
需要说明的是，关于脱气步骤，与后述第2实施方式项中记载的情况相同，故在此省略说明。
(II)第2实施方式
本发明的薄膜元件用基板的制造方法的第2实施方式，其特征在于，具有：以使通过下述方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的脱气步骤；以及在金属基材上，涂布上述聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
<相对溶解氧饱和率的计算方法>
首先，使用对将包含于聚酰亚胺树脂组合物的溶剂进行吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂，以完全未溶解氧的上述溶剂的溶解氧量的测定值为0、上述溶解氧饱和溶剂的溶解氧量的测定值为100的方式，进行溶解氧测量计的校准。其次，通过经校准的上述溶解氧测量计，测定使聚酰亚胺树脂组合物在大气下静置了1小时以上的基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值、与经脱气的聚酰亚胺树脂组合物的脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值。然后，将上述基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值设为100％，以此时的上述脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值作为相对溶解氧饱和率。
在此，液体中的泡是气体以气状原样而混合在液体中的状态。此泡不仅是由外部混合的，由液体所发生的情况也非常多见。另一方面，所谓溶存气体是指溶解在液体中的气体，其并非如泡般目视可见。本发明中，将此液体中的“溶存气体”去除。
气体在液体的溶解量，因液体的种类、温度或压力、甚至接液材质而改变，饱和量以上的溶存气体将成为泡而出现。也就是说，即使是无泡状态的液体，仍会因温度或压力等改变而发生泡。另一方面，即使是液体中存在泡，在既定的温度或压力等情况、或气体的溶解量未达饱和值的情况下，泡会溶解在液体中。也就是说，仅去除泡并不充分，重要的是去除溶存气体。
因此，使聚酰亚胺树脂组合物与大气接触充分时间、而在聚酰亚胺树脂组合物中稳定地溶解了空气的状态下，可预想到因少量的压力或温度变化将使饱和量以上的溶存气体成为气泡。然而，在将稳定地溶解了空气的状态的聚酰亚胺树脂组合物的溶存气体量设为100％时，在聚酰亚胺树脂组合物的溶存气体量为95％左右的情况下，即使压力或温度有所变化也不致立即超过溶存气体饱和量，故能够抑制泡的发生。
关于溶存气体，在使聚酰亚胺树脂组合物与大气接触的状况下，溶解在聚酰亚胺树脂组合物中的气体大部分为氮或氧(因为大气中的存在量中，仅次于氧的氩也为氧的1/20以下)。虽然氮为惰性气体而难以测定，但氧可测定。此外，对于多数溶剂而言，在同一温度、同一压力下，氧与氮相对于溶剂的溶解度的比为1.4～2.0(氧较易溶解)，大气中的氮分压较氧分压高3.7倍左右，故根据亨利法测，在与大气接触的状态下，可认为氮溶解了氧的1.9～2.7倍左右。该比在压力不高的状态下，若溶剂种类相同则呈一定，即使溶剂种类改变、变动程度也不大至1.9～2.7倍左右，故通过求得溶解氧量，则可估算出合并了氮及氧的溶存气体的量。
溶解氧量是在水以外的溶剂中难以测定绝对值。因此，本发明中，以对将包含于聚酰亚胺树脂组合物中的溶剂进行吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂的溶解氧量作为基准，并以相对值(相对溶解氧饱和率)进行评价。
针对本发明的薄膜元件用基板的制造方法，参照附图进行说明。
图16为表示通过本发明的薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板的一例的示意剖面图。本发明中，在以通过既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气后，在金属基材涂布聚酰亚胺树脂组合物，通过热处理进行酰亚胺化，如图16所例示那样在金属基材52上形成绝缘层53。此时，形成表面粗糙度Ra为30nm以下的绝缘层53。如此可得到薄膜元件用基板50。
在涂布聚酰亚胺树脂组合物来形成绝缘层的情况下，涂布聚酰亚胺树脂组合物并进行干燥时，在涂膜表面将生成表皮层，而有溶剂或水难以蒸发、或气泡难以脱离之虞。因此，若在聚酰亚胺树脂组合物中含有气泡、或在聚酰亚胺树脂组合物中溶存有气体，则形成内包了气泡的绝缘层。
相对于此，本发明中，由于在形成绝缘层前对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气，故可降低绝缘层中的气泡。尤其是由于以通过既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气，故在绝缘层中，不仅是微米等级的气泡，也可降低纳米级的气泡。由此，可形成表面粗糙度Ra为30nm以下的表面平滑性优异的绝缘层。此外，即使在金属基材表面存在凹凸，仍可通过在金属基材上形成绝缘层而使金属基材表面凹凸平坦化，并可改善薄膜元件用基板的表面平滑性。由此，通过使用通过本发明所制造的薄膜元件用基板，可得到特性良好的薄膜元件。
图17为表示通过薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板的其他例的示意剖面图。本发明中，优选如图17所例示那样在绝缘层53上形成含有无机化合物的密合层54。
本发明中，密合层是将无机化合物蒸镀而形成的层，其膜厚较薄，故在绝缘层的表面平滑性不佳的情况下，形成在绝缘层上的密合层的表面平滑性也降低，但如上所述，若绝缘层的表面平滑性优异，则形成在绝缘层上的密合层的表面平滑性也良好。因此，即便是在绝缘层上形成密合层的情况下，仍可防止薄膜元件特性的降低。
本发明中，在绝缘层上形成密合层时，可提高与薄膜元件部间的密合性。因此，即使在薄膜元件部的制造时施加水分或热而使绝缘层的尺寸改变时，仍可防止在构成薄膜元件部的构件、例如构成TFT的电极或半导体层中发生剥离或裂痕。
另外，根据本发明，可通过金属基材降低水分或氧的穿透，故能够抑制因水分或氧所造成的薄膜元件部的劣化，并保持元件内湿度，能够抑制因湿度变化所造成的特性降低。
另外，由于金属基材一般热传导性优异，故可对薄膜元件用基板赋予散热性。也就是说，薄膜元件用基板的水分阻断性高，且可迅速地传导或放射出热。在例如将薄膜元件用基板用于有机EL元件时，能够抑制因有机EL元件的发光时的发热所造成的不良影响，可长期间稳定维持发光特性，并实现无发光不均的均匀发光，且可降低寿命的缩短或元件破坏。
另外，通过具有金属基材，由于可提高薄膜元件用基板的强度，故可提升耐久性。
通过本发明所制造的薄膜元件用基板，可如例如上述第1实施方式的项中所记载的图13(a)～图15(b)那样被使用。
以下，针对本发明的薄膜元件用基板的制造方法中的各步骤进行说明。
1.脱气步骤
本发明的脱气步骤，是以通过既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的步骤。
需要说明的是，关于聚酰亚胺树脂组合物，与上述第1实施方式的项中记载的情况相同，故在此省略说明。以下，针对聚酰亚胺树脂组合物的脱气进行说明。
作为对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的方法，只要是可使通过既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方法，则无特别限定，可举例如真空脱气、超声波脱气、使用多孔质膜的脱气、使用非多孔质膜的脱气等。真空脱气是将聚酰亚胺树脂组合物减压而降低溶存气体的溶解度的方法。超声波脱气是对聚酰亚胺树脂组合物赋予超声波振动而通过分子振动赶出溶存气体的方法。使用多孔质膜或非多孔质膜的脱气，是应用对膜的气体穿透与聚酰亚胺树脂组合物中的气体的浓度差、压力差，而去除聚酰亚胺树脂组合物中的溶存气体的方法。这些脱气方法可单独或组合使用。其中，优选真空脱气、真空脱气及超声波脱气的并用、使用了生产线中的多孔质膜或非多孔质膜的脱气。
真空脱气时的压力，只要是可去除聚酰亚胺树脂组合物中的溶解氧的条件，则无特别限定，优选根据聚酰亚胺树脂组合物所使用的溶剂的蒸气压而适当设定。其中，真空脱气时的压力，优选聚酰亚胺组合物所使用的溶剂的蒸气压的1.1倍以上。具体而言，真空脱气时的压力优选50,000Pa～1Pa的范围内，更优选10,000Pa～1Pa的范围内，特别优选为1,000Pa～1Pa的范围内。若压力较高则难以得到脱气效果，若压力较低则溶剂发挥而聚酰亚胺树脂组合物的浓度或粘度改变，而对绝缘层的形成造成不良影响。
另外，作为真空脱气时的时间，只要可去除聚酰亚胺树脂组合物中的溶解氧则无特别限定，可设为例如1分钟～60分钟左右。
作为超声波脱气时的超声波频率，只要可去除聚酰亚胺树脂组合物中溶解氧则无特别限定，优选15kHz～400kHz左右。
作为超声波脱气时的温度，若可去除聚酰亚胺树脂组合物中的溶解氧则无特别限定，优选0℃～100℃的范围内、更优选0℃～80℃的范围内、特别优选0℃～50℃的范围内。若温度过低，则在聚酰亚胺树脂组合物的粘度较高时，有脱气效率降低之虞，若温度过低，则有聚酰亚胺树脂组合物的保存稳定性等特性改变之虞。
另外，作为超声波脱气时的时间，只要可去除聚酰亚胺树脂组合物中的溶解氧则无特别限定，可设为例如1分钟～60分钟左右。
使用了多孔质膜或非多孔质膜的脱气，例如可使用ERC公司制的脱气装置。
本发明中，脱气步骤优选在即将进行后述的绝缘层形成步骤之前进行。在此，作为在绝缘层内包气泡的理由，可认为与上述聚酰亚胺树脂组合物所含有的气泡或聚酰亚胺树脂组合物中所溶存在气体、甚至聚酰亚胺树脂组合物所含的水有关。若将脱气后的聚酰亚胺树脂组合物放置任意时间，则有在聚酰亚胺树脂组合物中发生气泡、或气体溶解在聚酰亚胺树脂组合物中、或聚酰亚胺树脂组合物吸湿之虞。因此，为了有效降低绝缘层所内包的气泡，优选在即将进行绝缘层形成步骤之前进行脱气步骤。
需要说明的是，所谓“即将进行之前”是指将聚酰亚胺树脂组合物脱气后，至涂布聚酰亚胺树脂组合物为止的时间为60分钟以下的情况。上述时间优选20分钟以下、更优选10分钟以下。
本步骤中，以通过下述方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气。
<相对溶解氧饱和率的计算方法>
首先，使用对将包含于聚酰亚胺树脂组合物的溶剂进行吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂，以完全未溶解氧的上述溶剂的溶解氧量的测定值为0、上述溶解氧饱和溶剂的溶解氧量的测定值为100的方式，进行溶解氧测量计的校准。其次，通过经校准的上述溶解氧测量计，测定使聚酰亚胺树脂组合物在大气下静置了1小时以上的基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值、与经脱气的聚酰亚胺树脂组合物的脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值。然后，将上述基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值设为100％，以此时的上述脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值作为相对溶解氧饱和率。
作为上述溶解氧量的测定所使用的溶解氧测量计，可使用例如“B-506”(饭岛电子工业股份有限公司制)等氧传感器。
上述相对溶解氧饱和率为95％以下、优选90％以下、更优选85％以下。
2.绝缘层形成步骤
本发明中的绝缘层形成步骤，是在金属基材上涂布上述聚酰亚胺树脂组合物而形成绝缘层的步骤。
需要说明的是，关于绝缘层形成步骤，与上述第1实施方式的项中记载的情况相同，故在此省略说明。
另外，关于金属基材，系与上述“F.薄膜元件用基板2.金属基材”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
3.金属基材表面处理步骤
本发明中，优选在上述绝缘层形成步骤前，具有对上述金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤。
需要说明的是，关于金属基材表面处理步骤，与上述第1实施方式的项中记载的情况相同，故在此省略说明。
4.密合层形成步骤
本发明中，优选在上述绝缘层形成步骤后，具有在绝缘层上形成含无机化合物的密合层的密合层形成步骤。
需要说明的是，关于密合层形成步骤，与上述第1实施方式的项中记载的情况相同，故在此省略说明。
J.薄膜元件的制造方法
接下来，说明本发明的薄膜元件的制造方法。
本发明的薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有在通过上述薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上，形成薄膜元件部的薄膜元件部形成步骤。
本发明中，因为在表面平滑性优异的薄膜元件用基板上形成薄膜元件部，故可得到特别优异的薄膜元件。
另外，由于薄膜元件用基板具有对氧或水蒸气的阻气性，故能够抑制因水分或氧所造成的元件性能劣化，并将元件内湿度保持为一定而抑制因湿度变化所造成的特性劣化。另外，由于薄膜元件用基板不仅具有阻气性，也具有散热性，故例如在制作有机EL元件作为薄膜元件部时，可长期间稳定维持发光特性，并实现无发光不均的均匀发光，且可减少寿命的缩短或元件破坏。
另外，在薄膜元件用基板中在绝缘层上形成有密合层的情况下，可在薄膜元件用基板上密合性良好地形成薄膜元件部，即使在薄膜元件部的制造时施加水分或热而使含聚酰亚胺的绝缘层尺寸改变，仍可防止构成薄膜元件部的构件发生剥离或裂痕。
需要说明的是，关于薄膜元件部已记载在上述“G.薄膜元件”项中，故在此省略说明。
K.TFT的制造方法
以下，说明本发明的TFT的制造方法。
本发明的TFT的制造方法，其特征在于，具有在通过上述薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上，形成TFT的TFT形成步骤。
图13(a)～图15(b)是表示通过本发明的TFT的制造方法所制造成TFT的例的示意剖面图。图13(a)所例示的TFT60，是具备具有顶部栅极·底部接触结构的TFT；图13(b)例示的TFT60，是具备具有顶部栅极·顶部接触结构的TFT。图14(a)例示的TFT60，是具备具有底部栅极·底部接触结构的TFT；图14(b)例示的TFT60，是具备具有底部栅极·顶部接触结构的TFT。图15(a)、(b)例示的TFT基板60，具备具有共平面型结构的TFT。此外，图13(a)～图15(b)所示的TFT基板的各构成，已记载在上述“A.挠性装置用基板”项中，故在此省略说明。
本发明中，因为在形成表面平滑性优异的薄膜元件用基板上形成TFT，故可得到电气性能良好的TFT。
另外，由于薄膜元件用基板具有对氧或水蒸气的阻气性，故在使用TFT制作有机EL显示设备时能够抑制因水分或氧所造成的元件性能劣化，此外，在使用TFT制作电子纸时，可将元件内湿度保持为一定而抑制因湿度变化所造成的特性劣化。另外，由于薄膜元件用基板不仅具有阻气性，也具有散热性，故例如在使用TFT制作有机EL显示设备时，可长期间稳定维持发光特性，并实现无发光不均的均匀发光，且可减少寿命的缩短或元件破坏。
另外，在薄膜元件用基板中在绝缘层上形成有密合层的情况下，可在薄膜元件用基板上密合性良好地形成TFT，即使在TFT的制造时施加水分或热而使含聚酰亚胺的绝缘层尺寸改变，仍可防止电极或半导体层发生剥离或裂痕。
需要说明的是，关于TFT，与上述“B.挠性装置用TFT基板”项中记载的情况相同，故在此省略说明。此外，关于TFT的用途，与上述“H.TFT”项中记载的情况相同，故在此省略说明。
本发明并不限定于上述实施形态。上述实施形态为例示，具有与本发明技术方案所记载的技术思想与实施上相同构成、并发挥相同效果的发明，均包括在本发明的技术范围内。
[实施例]
以下，使用实施例及比较例具体说明本发明。
[制造例]
1.聚酰亚胺前体溶液的制备
(制造例1)
将4，4’-二氨基二苯基醚(ODA)4.0g(20mmol)与对亚苯基二胺(PPD)8.65g(80mmol)投入至500ml的烧瓶中，使其溶解在200g的经脱水的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，在氮气流下，以通过油浴使液温成为50℃的方式，一边以热电偶进行监测、一边搅拌。确认它们完全溶解后，在其中逐次少量地历时30分钟添加3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)29.1g(99mmol)，添加结束后，在50℃搅拌5小时。随后冷却至室温，得到聚酰亚胺前体溶液1。
(制造例2)
除了以使反应温度及溶液的浓度成为17重量％～19重量％的方式调整NMP量以外，以与制造例1相同的方法，以下表1所示调配比合成聚酰亚胺前体溶液2～15及聚酰亚胺前体溶液Z(比较例)。
作为酸二酐，使用3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)、苯均四酸二酐(PMDA)、对亚苯基双苯偏三酸单酯酸二酐(TAHQ)、对联亚苯基双苯偏三酸单酯酸二酐(BPTME)。作为二胺，使用4，4’-二氨基二苯基醚(ODA)、对亚苯基二胺(PPD)、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯(4APB)、2，2’-二甲基-4，4’-二氨基联苯(TBHG)、2，2’-双(三氟甲基)-4，4-二氨基联苯(TFMB)的一种或二种。
[表1]
Figure BDA0000148722580000721
(制造例3)
为了制成感光性聚酰亚胺，而在上述聚酰亚胺前体溶液1中添加溶液固体成分的15重量％的{[(4，5-二甲氧基-2-硝基苄基)氧基]羰基}2，6-二甲基吡咯烷酮(DNCDP)，制成感光性聚酰亚胺前体溶液1。
(制造例4)
为了制成感光性聚酰亚胺，而在上述聚酰亚胺前体溶液1中添加溶液固体成分的10重量％的由2-羟基-5-甲氧基桂皮酸与哌啶所合成的二酰胺化合物(HMCP)，制成感光性聚酰亚胺前体溶液2。
[化13]
Figure BDA0000148722580000722
(线热膨胀系数及吸湿膨胀系数的评价)
将上述聚酰亚胺前体溶液1～15及聚酰亚胺前体溶液Z涂布在贴附在玻璃上的耐热薄膜(UPILEX S 50S(宇部兴产(股)制))上，在80℃加热板上干燥10分钟后，从耐热薄膜上剥离，得到膜厚15μm～20μm薄膜。随后，将其薄膜固定在金属制框上，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度：10℃/分钟，自然放冷)，得到膜厚9μm～15μm的聚酰亚胺1～15及聚酰亚胺Z的薄膜。
另外，将上述感光性聚酰亚胺前体溶液1及2涂布在贴附在玻璃上的耐热薄膜(UPILEX S 50S(宇部兴产(股)制))上，在100℃加热板上干燥10分钟后，通过高压水银灯以365nm波长照度换算为2000mJ/cm2曝光后，在加热板上以170℃加热10分钟后，从耐热薄膜上剥离，得到膜厚10μm薄膜。随后，将其薄膜固定在金属制框上，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度：10℃/分钟，自然放冷)，得到膜厚6μm的感光性聚酰亚胺1及感光性聚酰亚胺2的薄膜。
<线热膨胀系数>
将通过上述方法所制作的薄膜切断成宽5mm×长20mm，制成评价样本。线热膨胀系数通过热机械性分析装置(Thermo Plus TMA8310(Rigaku))所测定。测定条件设为：评价样本的观测长15mm、升温速度10℃/min、使评价样本的单位剖面积的负荷成为相同的方式将拉伸负荷设为1g/25000μm2，将100℃～200℃的范围的平均线热膨胀系数作为线热膨胀系数(C.T.E)。
<湿度膨胀系数>
将通过上述方法所制作的薄膜切断成宽5mm×长20mm，制成评价样本。线热膨胀系数通过湿度可变机械式分析装置(Thermo PlusTMA8310(Rigaku))来测定。将温度固定为25℃，首先，在湿度15％RH环境下使样本呈稳定状态，将此状态保持约30分钟～2小时后，将测定部位的湿度设为20％RH，再使样本以此状态保持30分钟～2小时直到其变得稳定。随后，使湿度变化为50％RH，将其稳定时的样本长与在20％RH下呈稳定状态时的样本长的差、除以湿度变化(此情况下为50-20的30)，将该值再除以样本长的值作为吸湿膨胀系数(C.H.E)。此时，以使评价样本的单位剖面积的负荷成为相同的方式将拉伸负荷设为1g/25000μm2。
(基板翘曲评价)
在厚18μm的SUS304-HTA箔(东洋精箔制)上，使用上述聚酰亚胺前体溶液1～15及Z、以及感光性聚酰亚胺前体溶液1、2，以使酰亚胺化后的膜厚为10μm±1μm的方式，以与线热膨胀系数评价的样本制成相同的工艺条件，形成聚酰亚胺1～15及Z的聚酰亚胺膜，以及感光性聚酰亚胺1、2的聚酰亚胺膜。随后，将SUS304箔及聚酰亚胺膜的层叠体切断为宽10mm×长50mm，作为基板翘曲评价用样本。
对于此样本，仅将样本短边一个单侧通过Kapton胶带固定在SUS板表面，以100℃烘炉加热1小时后，在加热至100℃的烘炉内，测定样本的相反侧的短边与SUS板的距离。将此时的距离为0mm以上且0.5mm以下的样本判断为○，将超过0.5mm且1.0mm以下的样本判断为△，将超过1.0mm的样本判断为×。
同样地，对于此样本，仅将样本短边一个单侧通过Kapton胶带固定在SUS板表面，在23℃、85％Rh的状态的恒温恒湿槽静置1小时后，测定样本的相反侧的短边与SUS板的距离。将此时的距离为0mm以上且0.5mm以下的样本判断为○，将超过0.5mm且1.0mm以下的样本判断为△，将超过1.0mm的样本判断为×。
这些评价结果在以下示出。
[表2]
Figure BDA0000148722580000751
由于SUS304箔的线热膨胀系数为17ppm/℃，故确认到若聚酰亚胺膜与金属箔间的线热膨胀系数之差较大，则层叠体的翘曲较大。
另外，由表2可知，聚酰亚胺膜的吸湿膨胀系数越小，则高湿环境下的层叠体的翘曲越小。
2.平坦化层(绝缘层)的形成
(平坦化层(绝缘层)的形成1)
在切成15cm正方的厚18μm的SUS304-HTA箔(东洋精箔制)上，以模涂器涂布上述聚酰亚胺前体溶液1～15，在80℃烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成膜厚6μm～12μm的聚酰亚胺1～15的聚酰亚胺膜，得到层叠体1～15。
层叠体1～15中，层叠体1、2、3、5、6、8、9、10、12、15相对于湿度或湿度环境的变化未产生翘曲。另一方面，层叠体4、7、11、13、14系翘曲明显。
(平坦化层(绝缘层)的形成2(平坦化层(绝缘层)图案))
在切成15cm正方的厚18μm的SUS304-HTA箔(东洋精箔制)上，以模涂器涂布上述聚酰亚胺前体溶液1，在80℃烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在聚酰亚胺前体膜上，对正方形的SUS箔三边，以距外缘部15mm宽去除光致抗蚀剂的方式进行光致抗蚀剂制板，并在显影同时对聚酰亚胺前体膜进行显影，随后，将光致抗蚀剂图案剥离后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，得到去除了外缘部的平坦化层的层叠体1P。
层叠体1P相对于湿度或湿度环境的变化也未产生翘曲。
(平坦化层(绝缘层)的形成3(平坦化层(绝缘层)图案))
在上述层叠体10的聚酰亚胺膜上，对正方形的SUS箔三边，以距外缘部15mm宽去除光致抗蚀剂的方式，形成光致抗蚀剂图案。对聚酰亚胺膜露出的部分，使用聚酰亚胺蚀刻液TPE-3000(东丽工程制)，去除后，剥离光致抗蚀剂图案，得到去除了外缘部的平坦化层的层叠体10P。
层叠体10P对湿度或湿度环境的变化未产生翘曲。
(平坦化层(绝缘层)的形成4(平坦化层(绝缘层)图案))
在切成15cm正方的厚18μm的SUS304-HTA箔(东洋精箔制)上，以模涂器分别涂布上述感光性聚酰亚胺前体溶液1及2，在80℃烘炉中，在大气下干燥60分钟。接着，对正方形的SUS箔三边，以距外缘部15mm宽进行遮蔽(使其不照射到紫外射)，通过高压水银灯以365nm的波长的照度换算为2000mJ/cm2曝光后，在加热板上以170℃加热10分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成膜厚3μm的感光性聚酰亚胺1及感光性聚酰亚胺2的聚酰亚胺膜，得到层叠体11及12。
层叠体11、12对湿度或湿度环境的变化未产生翘曲。
(平坦化层的形成5(金属箔表面凹凸))
首先，在上述层叠体1的两面上将干式薄膜光致抗蚀剂挤压覆膜。接着，以距层叠体1的SUS箔侧200μm宽的线距(L/S)纹状地去除光致抗蚀剂的方式进行曝光，从层叠体1的平坦化层侧进行整面曝光后，进行光致抗蚀剂制版。随后，使用氯化铁溶液，从光致抗蚀剂的开口部以SUS箔厚残存9μm的方式对SUS箔进行半蚀刻后，剥离光致抗蚀剂图案，由此得到SUS箔被以200μm宽进行了半蚀刻的层叠体1H。
层叠体1H对湿度或湿度环境的变化未产生翘曲。
(平坦化层的形成6(金属箔表面凹凸))
首先，在上述层叠体1的两面上将干式薄膜光致抗蚀剂挤压覆膜。接着，以距层叠体1的SUS箔侧50μm正方的线距(L/S)等间隔地去除光致抗蚀剂的方式进行曝光，从层叠体1的平坦化层侧进行整面曝光后，进行光致抗蚀剂制版。随后，使用氯化铁溶液，从光致抗蚀剂的开口部以SUS箔厚残存9μm的方式对SUS箔进行半蚀刻后，剥离光致抗蚀剂图案，由此得到SUS箔被以50μm正方进行了半蚀刻的层叠体1H’。
层叠体1H’对湿度或湿度环境的变化未产生翘曲。
(平坦性评价)
测定层叠体1及SUS箔的表面粗糙度Ra。
首先，使用Nanoscope V multimode(Veeco公司制)，以敲拍模式(tapping mode)，以悬臂：MPP11100、扫描范围：50μm×50μm、扫描速度：0.5Hz，对表面状形进行摄影，由所得影像算出粗糙度曲线的中心线，再算出从中心线的平均偏差，求得层叠体1的表面粗糙度Ra。层叠体1的50μm×50μm中的表面粗糙度Ra为6.2nm。
接着，使用New View 5000(Zygo公司制)，以物镜：100倍、放大镜：2倍、Scan Length：15μm，对50μm×50μm的范围的表面形状进行摄影，由所得影像算出粗糙度曲线的中心线，再算出从中心线的平均偏差，由此求得层叠体1的表面粗糙度Ra。层叠体1的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为9.3nm。
同样地使用Nanoscope V multimode(Veeco公司制)，所测定的SUS304-HTA箔(东洋精箔制)50μm×50μm中的表面粗糙度Ra为128nm；使用New View 5000(Zygo公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为150nm。
3.SUS箔的表面处理
将厚20μm的SUS304-HTA箔(东洋精箔制)切出15cm，以下表3所示的药液及处理条件进行表面处理。
关于表面处理前的SUS箔及表面处理后的SUS箔表面的、聚酰亚胺树脂组合物对作为溶剂的NMP的接触角，使用接触角测定器(协和界面科学(股)制DM500型)进行测定(由微量注射器滴下液滴1.5μL经2秒后)。接触角是在同一样本上测定5点，由其平均值算出。
另外，使用X射线光电子能谱分析(XPS)，算出表面处理前的SUS箔及表面处理后的各SUS箔表面中，检测总元素与碳的原子数的存在比。
另外，针对表面处理前的SUS箔及表面处理后的各SUS箔，通过模涂器涂布上述聚酰亚胺前体溶液1，在80℃烘炉中，在大气下干燥60℃，确认涂布性。其结果，关于表面处理前的样本发生了针孔。此外，关于处理例4，则发生了涂布不均。关于处理例1、2、3、5、6的样本，并未发生针孔或涂布不均，而涂布性良好。
[表3]
Figure BDA0000148722580000791
Melplate PC-316(10％)：Meltex制，酸性脱脂剂
ADEKACLEANER MS-303：ADEKA制，化学研磨剂
BRIGHT DIP3：Meltex制，化学研磨剂
另外，针对未实施表面处理的各种SUS箔，测定聚酰亚胺树脂组合物对作为溶剂的NMP的接触角。
[表4]
  SUS箔   厚(μm)   接触角(°)
  样本1   20   46.2
  样本2   20   19.2
  样本3   18   40.0
关于未实施表面处理的各种SUS箔，可见到接触角值的偏差。这可认为是由于SUS箔表面的有机成分残存程度差异所致。
4.聚酰亚胺前体溶液(聚酰亚胺树脂组合物)的脱气
将上述聚酰亚胺前体溶液1以达到固体成分10％的方式，利用NMP溶剂进行稀释后，分取各50mL至玻璃制样本管中。
(脱气方法)
(1)超声波
对分取的样本，在盖上样本管盖的状态下，使用超声波洗净机UT-106(SHARP MANUFACTURING SYSTEM股份有限公司制)，以100W 37kHz在室温下进行超声波处理10分钟。
(2)真空
对分取的样本，打开样本管盖，放入检体干燥机，使用真空泵进行减压，在压力到达小于300Pa后进行减压处理15分钟。此时，最终到达压力为230Pa。
(溶解氧量的测定)
对经脱气的样本，立即使用氧传感器“B-506”、“MA-300G”、“WA-BRP”(饭岛电子工业股份有限公司制)测定溶解氧量。
首先，作为基准，对N-甲基吡咯烷酮(NMP)进行吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂(溶解氧饱和NMP)，使用氧传感器测定溶解氧量，以完全未溶解氧的NMP的溶解氧量的测定值为0、溶解氧饱和NMP的溶解氧量的测定值为100的方式，进行氧传感器的校准。接着，通过经校准的氧传感器，测定在大气下静置了1小时以上的基准聚酰亚胺前体溶液的溶解氧量的相对值、与经脱气的样本的溶解氧量的相对值。然后，针对经脱气的样本，将上述基准聚酰亚胺前体溶液的溶解氧量的相对值设为100％，算出此时的上述脱气样本的溶解氧量的相对值(相对溶解氧饱和率)。作为比较，也对在大气下静置1小时的NMP进行测定。
[表5]
Figure BDA0000148722580000811
明显可知，与真空相比，仅通过超声波时的脱气效果较小。此外，仅通过超声波、或组合超声波与真空时，脱气效果并无太大改变。
(脱气后的经时变化)
针对以超声波(10分钟)及真空(15分钟)进行了脱气的样本，再静置在大气下，观测溶解氧量的经时变化。可知虽在10分钟后仍维持较低溶解氧量，但若经过这以上的时间，则因来自大气的吸收而使脱气效果降低，经过120分钟时则完全恢复到脱气前。
[表6]
Figure BDA0000148722580000821
5.1绝缘层的平坦性
(绝缘层1的形成)
在上述表3的处理例1的实施了表面处理的SUS箔上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器涂布上述聚酰亚胺前体溶液1，以100℃的加热板干燥15分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层1。
(绝缘层2的形成)
使用上述表3的表面处理前的SUS箔，与上述绝缘层1的形成同样地进行，形成绝缘层2。
(绝缘层3的形成)
将聚酰亚胺前体溶液1分取50mL至玻璃制样本管中，对分取的样本，在盖上样本管盖的状态下，使用超声波洗净机UT-106(SHARPMANUFACTURING SYSTEM股份有限公司制)，以100W 37kHz在室温下进行超声波处理10分钟。随后，打开样本管盖，放入检测体干燥机，使用真空泵进行减压，在压力到达小于300Pa后进行减压处理20分钟。接下来，在上述表3的处理例1的实施了表面处理的SUS箔上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器涂布脱气后的聚酰亚胺前体溶液1，以100℃的加热板干燥15分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层3。
(表面粗糙度的测定)
测定绝缘层1～3的表面粗糙度。
使用New View 5000(Zygo公司制)，分别以(1)物镜：10倍、放大镜：1倍、Scan Length：15μm，对1000μm×1000μm的范围；(2)物镜：50倍、放大镜：1倍、Scan Length：15μm，对200μm×200μm的范围；(3)物镜：100倍、放大镜：1倍、Scan Length：15μm，对100μm×100μm的范围；(4)物镜：100倍、放大镜：2倍、Scan Length：15μm，对50μm×50μm的范围；对表面形状进行摄影，由所得影像算出的粗糙度曲线的中心线，再算出从中心线的平均偏差，由此求得各绝缘层的表面粗糙度Ra(单位：nm)。
[表7]
Figure BDA0000148722580000831
明显可知，通过表面处理，而绝缘层表面的平坦性上升。此外，也可知，通过并用脱气而使效果更加提升。
5.2绝缘层的平坦性
(绝缘层1的形成)
首先，将上述聚酰亚胺前体溶液1以上述表5的脱气方法3进行脱气。接着，在贴附在玻璃上的90mm正方的厚20μm的SUS304-HTA(东洋精箔制)上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器涂布脱气后的聚酰亚胺前体溶液1，以100℃的加热板干燥15分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层1。
(绝缘层2的形成)
首先，将厚20μm的SUS304-HTA(东洋精箔制)切出15cm正方，使用10％硫酸在室温下进行表面处理1分钟。接着，将上述聚酰亚胺前体溶液1以上述表5的脱气方法3进行脱气。接着，将切出为90mm正方的表面处理后SUS箔贴附在玻璃上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器涂布脱气后的聚酰亚胺前体溶液1，以100℃的加热板干燥15分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层2。
(绝缘层3的形成)
首先，在贴附于玻璃上的90mm正方的厚20μm的SUS304-HTA(东洋精箔制)上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器涂布上述聚酰亚胺前体溶液1，以100℃的加热板干燥15分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层3。
(表面粗糙度Ra的测定)
表面粗糙度的测定与上述相同。
[表8]
Figure BDA0000148722580000851
由此可知，通过脱气而绝缘层表面的平坦性上升。此外，也可知通过并用表面处理，则使效果更加提升。
6.密合层的平坦性
(密合层的形成)
将聚酰亚胺前体溶液1分取50mL至玻璃制样本管中，对分取的样本，在盖上样本管盖的状态下，使用超声波洗净机UT-106(SHARPMANUFACTURING SYSTEM股份有限公司制)，以100W 37kHz在室温下进行超声波处理10分钟。随后，打开样本管盖，放入检体干燥机，使用真空泵进行减压，在压力到达小于300Pa后进行减压处理20分钟。
在浸渍在10％硫酸中1分钟、厚100μm的SUS304-HTA基材(小山钢材公司制)上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器涂布经脱气处理的聚酰亚胺前体溶液1，在100℃的烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层。
接下来，在绝缘层上，通过DC溅射镀法(成膜压力0.2Pa(氩)，输入电功率1kW，成膜时间10秒)以厚5nm形成作为第1密合层的铝膜。接着，通过RF磁控溅射镀法(成膜压力0.3Pa(氩∶氧＝3∶1)，输入电功率2kW，成膜时间30分钟)以厚100nm形成作为第2密合层的氧化硅膜。由此，得到薄膜元件用基板。
(表面粗糙度的测定)
针对绝缘层，使用New View 5000(Zygo公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为13.2nm。
针对密合层，使用New View 5000(Zygo公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为23.5nm。此外，使用Nanoscope V multimode(Veeco公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为15.9nm。
[实施例1]
在厚100μm的SUS304-HTA(小山钢材公司制)上，使用上述聚酰亚胺前体溶液1，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器进行涂布，在100℃加热板烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成平坦化层。
其次，在平坦化层上，通过DC溅射镀法(成膜压力0.2Pa(氩)，输入电功率1kW，成膜时间10秒)以厚5nm形成作为第1密合层的铝膜。接着，通过RF磁控溅射镀法(成膜压力0.3Pa(氩∶氧＝3∶1)，输入电功率2kW，成膜时间30分钟)以厚100nm形成作为第2密合层的氧化硅膜。由此，得到挠性装置用基板。
针对平坦化层，使用New View 5000(Zygo公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为13.2nm。
针对密合层，使用New View 5000(Zygo公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为23.5nm。此外，使用Nanoscope V multimode(Veeco公司制)所测定的50μm×50μm的表面粗糙度Ra为15.9nm。
在上述挠性装置用基板上制作底部栅极·底部接触结构的TFT。首先，将厚100nm的铝膜成膜作为栅极电极膜后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以磷酸溶液进行湿式蚀刻，对铝膜进行图案化，形成既定图案而形成栅极电极。接着，以被覆该栅极电极的方式在整面形成厚300nm的氧化硅作为栅极绝缘膜。此栅极绝缘膜，使用RF磁控溅射镀装置，在6寸SiO2镀靶以输入电功率：1.0kW(＝3W/cm2)、压力：1.0Pa、气体：氩+O2(50％)的成膜条件形成。随后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后实施干式蚀刻，形成接触孔。接下来，在栅极绝缘膜上的整面蒸镀厚100nm的钛膜、铝膜、IZO膜作为源极电极及漏极电极后，在通过光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以过氧化氢水溶液、磷酸溶液连续地进行湿式蚀刻，将钛膜图案化成既定图案而形成源极电极及漏极电极。此时，源极电极及漏极电极，以成为在栅极绝缘膜上且离开栅极电极的中央部正上方以外的图案的方式形成。
接下来，以被覆源极电极及漏极电极的方式，在整面上以厚25nm形成In∶Ga∶Zn为1∶1∶1的InGaZnO系非晶质氧化物薄膜(InGaZnO4)。非晶质氧化物薄膜使用RF磁控溅射镀装置，在设为室温(25℃)、Ar∶O2＝30∶50的条件下，使用4寸的InGaZnO(In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1)镀靶进行形成。随后，在非晶质氧化物薄膜上以光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以草酸溶液进行湿式蚀刻，将其非晶质氧化物薄膜进行图案化，形成由既定图案所构成的非晶质氧化物薄膜。如此所得的非晶质氧化物薄膜，在栅极绝缘膜上，以两侧接触至源极电极及漏极电极、且跨越该源极电极及漏极电极的方式形式。接着，以被覆整体的方式，通过RF磁控溅射镀法形成厚100nm的氧化硅作为保护膜后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后实施干式蚀刻。在大气中以300℃实施1小时的退火后，使用丙烯酸系的正型光致抗蚀剂形成EL的隔壁层，制作TFT基板。
在上述TFT基板上将EL蒸镀成白色后，蒸镀IZO膜作为电极，使用阻气薄膜进行EL密封。接着，贴合在PEN薄膜上形成的挠性彩色滤光膜，制作挠性的对角4.7寸、分辨率85dpi、320×240×RGB(QVGA)的有源矩阵驱动的全彩EL显示器。对所制作的全彩EL显示器，以扫描电压15V、β电压10V、电源电压10V确认动作。对所制作的全彩EL显示器，确认24小时的连续动作及制作后6个月后的动作。
[实施例2]
在浸渍在10％硫酸中1分钟、厚100μm的SUS304-HTA(小山钢材公司制)上，使用上述聚酰亚胺前体溶液1，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器进行涂布，在100℃烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层。
接下来，在绝缘层上，通过DC溅射镀法(成膜压力0.2Pa(氩)，输入电功率1kW，成膜时间10秒)以厚5nm形成作为第1密合层的铝膜。接着，通过RF磁控溅射镀法(成膜压力0.3Pa(氩∶氧＝3∶1)，输入电功率2kW，成膜时间30分钟)以厚100nm形成作为第2密合层的氧化硅膜。由此，得到薄膜元件用基板。
在上述薄膜元件用基板上制作底部栅极·底部接触结构的TFT。首先，将厚100nm的铝膜成膜作为栅极电极膜后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以磷酸溶液进行湿式蚀刻，将铝膜进行图案化成既定图案而形成栅极电极。接着，以被覆该栅极电极的方式在整面形成厚300nm的氧化硅作为栅极绝缘膜。此栅极绝缘膜，使用RF磁控溅射镀装置，在6寸SiO2镀靶以输入电功率：1.0kW(＝3W/cm2)、压力：1.0Pa、气体：氩+O2(50％)的成膜条件进行形成。随后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后实施干式蚀刻，形成接触孔。接下来，在栅极绝缘膜上的整面蒸镀厚100nm的钛膜、铝膜、IZO膜作为源极电极及漏极电极后，在通过光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以过氧化氢水溶液、磷酸溶液连续地进行湿式蚀刻，将钛膜图案化成既定图案而形成源极电极及漏极电极。此时，源极电极及漏极电极在栅极绝缘膜上，以成为离开栅极电极的中央部正上方以外的图案的方式。
接下来，以被覆源极电极及漏极电极的方式，在整面上以厚25nm形成In∶Ga∶Zn为1∶1∶1的InGaZnO系非晶质氧化物薄膜(InGaZnO4)。非晶质氧化物薄膜使用RF磁控溅射镀装置，在设为室温(25℃)、Ar∶O2＝30∶50的条件下，使用4寸的InGaZnO(In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1)镀靶进行形成。随后，在非晶质氧化物薄膜上以光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以草酸溶液进行湿式蚀刻，将其非晶质氧化物薄膜进行图案化，形成由既定图案所构成的非晶质氧化物薄膜。如此所得的非晶质氧化物薄膜，在栅极绝缘膜上，以两侧接触至源极电极及漏极电极、且跨越该源极电极及漏极电极的方式形成。接着，以被覆整体的方式，通过RF磁控溅射镀法形成厚100nm的氧化硅作为保护膜后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后实施干式蚀刻。随后，在大气中以300℃实施1小时的退火，制作TFT基板。
[比较例1]
除了使用未实施表面处理的SUS基材以外，其余与实施例2同样进行，制作TFT。
[评价]
对在未进行表面处理的SUS基材上所制作的TFT(比较例1)的电气特性进行评价，结果与进行了表面处理的SUS基材上所制作的TFT(实施例2)相比，发现了电场效应迁移率的降低。此外，在比较例1的TFT的一部分，在栅极电极与源极电极或漏极电极间发现短路。这些可认为是由于形成在SUS基材上的绝缘层的表面平坦性较低所致。此外，这种电极间的短路除了在TFT以外，也发生在显示器等布线中。因此，必须使SUS基材上所形成的绝缘层的平坦化。
[实施例3]
首先，对上述聚酰亚胺前体溶液1以上述表5的脱气方法3进行脱气。接着，在厚100μm的SUS304-HTA(小山钢材公司制)上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器进行涂布脱气后的聚酰亚胺前体溶液1，在100℃烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层。
接下来，在绝缘层上，通过DC溅射镀法(成膜压力0.2Pa(氩)，输入电功率1kW，成膜时间10秒)以厚5nm形成作为第1密合层的铝膜。接着，通过RF磁控溅射镀法(成膜压力0.3Pa(氩∶氧＝3∶1)，输入电功率2kW，成膜时间30分钟)以厚100nm形成作为第2密合层的氧化硅膜。由此，得到薄膜元件用基板。
在上述薄膜元件用基板上制作底部栅极·底部接触结构的TFT。首先，将厚100nm的铝膜成膜作为栅极电极膜后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以磷酸溶液进行湿式蚀刻，将铝膜进行图案化成既定图案而形成栅极电极。接着，以被覆该栅极电极的方式在整面形成厚300nm的氧化硅作为栅极绝缘膜。此栅极绝缘膜，使用RF磁控溅射镀装置，在6寸SiO2镀靶以投入电入：1.0kW(＝3W/cm2)、压力：1.0Pa、气体：氩+O2(50％)的成膜条件予以形成。随后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后实施干式蚀刻，形成接触孔。接下来，在栅极绝缘膜上的整面蒸镀厚100nm的钛膜、铝膜、IZO膜作为源极电极及漏极电极后，在通过光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以过氧化氢水溶液、磷酸溶液连续地进行湿式蚀刻，将钛膜图案化成既定图案而形成源极电极及漏极电极。此时，源极电极及漏极电极在栅极绝缘膜上，以成为离开栅极电极的中央部正上方以外的图案的方式形成。
接下来，以被覆源极电极及漏极电极的方式，在整面上以厚25nm形成In∶Ga∶Zn为1∶1∶1的InGaZnO系非晶质氧化物薄膜(InGaZnO4)。非晶质氧化物薄膜使用RF磁控溅射镀装置，在设为室温(25℃)、Ar∶O2＝30∶50的条件下，使用4寸的InGaZnO(In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1)镀靶予以形成。随后，在非晶质氧化物薄膜上以光刻法形成光致抗蚀剂图案后，以草酸溶液进行湿式蚀刻，将其非晶质氧化物薄膜进行图案化，形成由既定图案所构成的非晶质氧化物薄膜。如此所得的非晶质氧化物薄膜，在栅极绝缘膜上，以两侧接触至源极电极及漏极电极、且跨越该源极电极及漏极电极的方式形成。接着，以被覆整体的方式，通过RF磁控溅射镀法形成厚100nm的氧化硅作为保护膜后，以光刻法形成光致抗蚀剂图案后实施干式蚀刻。随后，在大气中以300℃实施1小时的退火，制作TFT基板。
[比较例2]
除了如下述那样形成绝缘层以外，其余与实施例3同样进行而制作薄膜元件用基板及TFT。
在厚100μm的SUS304-HTA(小山钢材公司制)上，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器进行涂布上述聚酰亚胺前体溶液1，在100℃烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层。
[评价]
对使用了未进行脱气的聚酰亚胺前体溶液1所制作的TFT(比较例2)的电气特性进行评价，结果与使用进行了脱气处理的聚酰亚胺前体溶液1所制作的TFT(实施例3)相比，发现了电场效应迁移率的降低。此外，在比较例2的TFT的一部分中，在栅极电极与源极电极或漏极电极间发现短路。这些可认为是因形成在SUS基材上的绝缘层的表面平坦性较低所致。此外，这种电极间的短路除了在TFT以外，也发生在显示器等布线中。因此，必须使SUS基材上所形成的绝缘层的平坦化。
[实施例4]
首先，对上述聚酰亚胺前体溶液1以上表5的脱气方法3进行脱气。在浸渍在10％硫酸中1分钟、厚100μm的SUS304-HTA(小山钢材公司制)上，使用经脱气的聚酰亚胺前体溶液1，以酰亚胺化后的膜厚成为7μm±1μm的方式通过旋涂器进行涂布，在100℃烘炉中，在大气下干燥60分钟后，在氮环境下，以350℃进行热处理1小时(升温速度10℃/分钟，自然放冷)，形成绝缘层。由此得到薄膜元件用基板。
在上述薄膜元件用基板上制作顶部栅极·底部接触结构的TFT。首先，通过以Cr作为镀靶的溅射镀装置(Canon ANELVA公司制SPF-730)，使用掩模形成图案状的源极电极及漏极电极。此时，源极电极及漏极电极的厚设为50nm。
接着，使用噻吩系有机半导体，通过ULVAC公司制蒸镀装置VPC-060，使用掩模形成图案，由此形成有机半导体层。此时，将有机半导体层的膜厚设为50nm。
接下来，在上述形成有源极电极、漏极电极及有机半导体层的基板上，旋涂光致抗蚀剂剂(丙烯酸系负型光致抗蚀剂)作为栅极绝缘膜。随后，将基板以120℃干燥2小时，以350mJ/cm2进行图案曝光、显影，以200℃烘炉进行热处理30分钟，由此形成图案状的栅极绝缘膜。
接下来，在形成了上述栅极绝缘膜的面上，通过以Cr为镀靶的溅射镀装置(Canon ANELVA公司制SPF-730)，使用具有图案状的栅极电极形状的开口部的金属掩模，形成膜厚50nm的铬膜。接着，蒸镀200nm的铝膜，形成栅极电极，由此制作TFT。
[评价]
测定所制作的TFT的晶体管特性，结果，并未发现电场效应迁移率的降低、或栅极电极与源极电极或漏极电极之间的短路，可知其以晶体管方式进行驱动。
【主要元件符号说明】
1     挠性装置用基板
2     金属箔
3     平坦化层
4     密合层
4a    第1密合层
4b    第2密合层
10A   TFT基板
10B    电极基板
30     有机EL显示设备
40     电子纸
50     薄膜元件用基板
52     金属基材
53     绝缘层
54     密合层
60     TFT
63     聚酰亚胺树脂组合物

Claims (45)

1.一种挠性装置用基板，其特征在于，具有：金属箔；形成于所述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层；以及形成于所述平坦化层上并含有无机化合物的密合层。
2.如权利要求1所述的挠性装置用基板，其中，所述平坦化层以聚酰亚胺作为主成分。
3.如权利要求1或2所述的挠性装置用基板，其中，所述密合层的表面粗糙度Ra为25nm以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的挠性装置用基板，其中，构成所述密合层的所述无机化合物为选自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述密合层为多层膜。
6.如权利要求5所述的挠性装置用基板，其中，所述密合层具有：第1密合层，其形成于所述平坦化层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层，其形成于所述第1密合层上，由氧化硅组成。
7.如权利要求1～6中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述密合层的厚度为1nm～500nm的范围内。
8.如权利要求1～7中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述平坦化层的表面粗糙度Ra为25nm以下。
9.如权利要求1～8中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述平坦化层的吸湿膨胀系数为0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内。
10.如权利要求1～9中任一项所述的挠性装置用基板，其中，在所述金属箔上部分地形成有所述平坦化层。
11.如权利要求1～10中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述平坦化层的厚度为1μm～1000μm的范围内。
12.如权利要求1～11中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述平坦化层的线热膨胀系数为0ppm/℃～25ppm/℃的范围内。
13.如权利要求1～12中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述平坦化层的线热膨胀系数与所述金属箔的线热膨胀系数之差为15ppm/℃以下。
14.如权利要求1～13中任一项所述的挠性装置用基板，其中，所述金属箔的厚度为1μm～1000μm的范围内。
15.一种挠性装置用薄膜晶体管基板，其特征在于，具有权利要求1～14中任一项所述的挠性装置用基板、以及形成于所述挠性装置用基板的密合层上的薄膜晶体管。
16.如权利要求15所述的挠性装置用薄膜晶体管基板，其中，所述薄膜晶体管具有氧化物半导体层。
17.一种挠性装置，其特征在于，具备权利要求15或16所述的挠性装置用薄膜晶体管基板。
18.一种有机电致发光显示装置，其特征在于，具有：
挠性装置用基板，其具有金属箔、形成于所述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、及形成于所述平坦化层上并含有无机化合物的密合层；
形成于所述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及薄膜晶体管；
形成于所述背面电极层上，并至少含有有机发光层的电致发光层；以及
形成于所述电致发光层上的透明电极层。
19.一种电子纸，其特征在于，具有：
挠性装置用基板，其具有金属箔、形成于所述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、及形成于所述平坦化层上并含有无机化合物的密合层；
形成于所述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及薄膜晶体管；
形成于所述背面电极层上的显示层；以及
形成于所述显示层上的透明电极层。
20.一种薄膜元件用基板，其具有金属基材、以及形成于所述金属基材上并含有聚酰亚胺的绝缘层，其特征在于，
所述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
21.如权利要求20所述的薄膜元件用基板，其中，所述金属基材表面的、对所述绝缘层中所使用聚酰亚胺树脂组合物所含溶剂的接触角为30°以下。
22.如权利要求20或21所述的薄膜元件用基板，其中，所述金属基材以铁作为主成分。
23.如权利要求20～22中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，在所述金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析(XPS)所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为0.25以下。
24.如权利要求20～23中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，所述绝缘层的吸湿膨胀系数为0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内。
25.如权利要求20～24中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，所述绝缘层的线热膨胀系数为0ppm/℃～25ppm/℃的范围内。
26.如权利要求20～25中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，所述绝缘层的线热膨胀系数与所述金属基材的线热膨胀系数之差为15ppm/℃以下。
27.一种薄膜元件，其特征在于，具有权利要求20～26中任一项所述的薄膜元件用基板、以及形成于所述薄膜元件用基板上的薄膜元件部。
28.一种薄膜晶体管，其特征在于，具有权利要求20～26中任一项所述的薄膜元件用基板、以及形成于所述薄膜元件用基板上的薄膜晶体管。
29.一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：
对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤；以及
在所述金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤，
所述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
30.如权利要求29所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述金属基材表面处理步骤，以使所述金属基材表面对所述聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角为30°以下的方式，实施药液处理。
31.如权利要求29或30所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述金属基材以铁为主成分。
32.如权利要求29～31中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述聚酰亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺前体。
33.如权利要求29～32中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述金属基材表面处理步骤后的所述金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析(XPS)所检测出的碳(C)相对于总元素的元素量比为0.25以下。
34.一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：
以使通过下述方法算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的脱气步骤；以及
在金属基材上涂布所述聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤；
所述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下；
<相对溶解氧饱和率的计算方法>
首先，使用对将包含于聚酰亚胺树脂组合物的溶剂进行空气吹泡30分钟以上的溶解氧饱和溶剂，以完全未溶解氧的所述溶剂的溶解氧量的测定值为0、所述溶解氧饱和溶剂的溶解氧量的测定值为100的方式，进行溶解氧测量计的校准；其次，通过经校准的所述溶解氧测量计，测定使聚酰亚胺树脂组合物于大气下静置1小时以上的基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值、以及经将聚酰亚胺树脂组合物脱气的脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值；然后，将所述基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值设为100％，以此时的所述脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值作为相对溶解氧饱和率。
35.如权利要求34所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在即将进行所述绝缘层形成步骤之前，进行所述脱气步骤。
36.如权利要求29～35中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述绝缘层的吸湿膨胀系数为0ppm/％RH～15ppm/％RH的范围内。
37.如权利要求29～36中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述绝缘层的线热膨胀系数为0ppm/℃～25ppm/℃的范围内。
38.如权利要求29～37中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述绝缘层的线热膨胀系数与所述金属基材的线热膨胀系数之差为15ppm/℃以下。
39.如权利要求29～38中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述绝缘层形成步骤后，具有在所述绝缘层上形成含有无机化合物的密合层的密合层形成步骤。
40.如权利要求39所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，构成所述密合层的所述无机化合物为选自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种。
41.如权利要求39或40所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述密合层为多层膜。
42.如权利要求41所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述密合层具有：第1密合层，其形成于所述绝缘层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层，其形成于第1密合层上，含有氧化硅。
43.一种薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有：在通过权利要求29～42中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上形成薄膜元件部的薄膜元件部形成步骤。
44.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，具有：在通过权利要求29～42中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上形成薄膜晶体管的薄膜晶体管形成步骤。
45.如权利要求44所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述薄膜晶体管具有氧化物半导体层。
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