JP2017061093A - フレキシブルデバイス用積層体及びフレキシブルデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電層、発光層等の機能層を有するフレキシブルデバイスを連続的に安定して製造する方法及びそれに使用される積層体を提供する。【解決手段】ポリイミド層２の表面に機能層を有するフレキシブルデバイスの製造方法であって、a)ロール状の表面粗さ（Ra）が100nm以下の支持材１にポリイミド系樹脂溶液を塗布し、熱処理して、ポリイミド層２を設け、ポリイミド層２は平坦部と傾斜部を有し、傾斜部はポリイミド層２の幅方向の末端に向かって厚みが減少すること、支持材１とポリイミド層２の剥離強度が0.1〜200N／mである積層体を得る工程、b)前記積層体のポリイミド層２の表面に機能層３を形成する工程と、c)機能層３を有するポリイミド層２の傾斜部の切断分離と支持材１の除去を行う工程を順次行うフレキシブルデバイス用積層体の製造方法。【選択図】図４

Description

本発明は、フレキシブルデバイス用積層体、及びタッチパネル、バリアフィルム、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレー、有機ＥＬ照明、電子ペーパー、カラーフィルター、回路基板、カバーレイ等のデバイスに使用されるフレキシブルデバイスまたはその部材の製造方法に関する。

例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置は、テレビのような大型ディスプレーや、携帯電話、パソコン、スマートフォンなどの小型ディスプレーをはじめ、各種のディスプレー用途に使用されている。このうち、例えば、有機ＥＬ表示装置では、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、電極、発光層、電極を順次形成して、最後に別途ガラス基板や多層薄膜等で気密封止して作られる。

これらの表示装置において、ガラス基板を樹脂基板に置き換えることで、従来よりも薄型、軽量、フレキシブル化が実現でき、表示装置の用途やバリエーションを更に広げることができる。しかしながら、一般に、樹脂はガラスと比較して寸法安定性、透明性、耐熱性、耐湿性、ガスバリア性等に劣るため、これらを改善するための検討が種々行われている。

例えば、特許文献１では、フレキシブルディスプレー用の樹脂基板として有用なポリイミド、及びその前駆体を開示し、シクロへキシルフェニルテトラカルボン酸等のような脂環式構造を含んだテトラカルボン酸類を用いて、各種ジアミンと反応させたポリイミドが、透明性に優れることを示している。また、非特許文献１及び２では、透明性の高い樹脂材料を支持基板に適用した有機ＥＬ表示装置が提案されている。

一方で、フレキシブル性に優れる樹脂基板を用いることで、ロール・ツー・ロール方式での製造を可能にすることができる。例えば、特許文献２には、有機ＥＬ表示装置の製造において、ポリカーボネート等のような透明なプラスチック基板の両面にバリア層を有したロール状フィルム基板を用いて、ロール・ツー・ロール方式で搬送させ、スパッタ装置によりロール状フィルム基板上に薄膜トランジスタの活性層を形成することが記載されている（図１参照）。このような長尺の樹脂基材を用いることで連続操業が可能になり、表示装置の生産性向上が期待できる。

ここで、上記特許文献２では、長尺の樹脂フィルムとして、ポリカーボネートのほかに、ポリスルホン系樹脂、オレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等のような透明なプラスチックフィルムが使用できるとし、その厚みは５０〜２００μｍ程度であるとする。ところが、少なくとも、樹脂フィルムが巻き取り側のロール巻機構で巻き取られていく際には引張応力が掛かる状態になることから、樹脂フィルムの厚みが薄くなると当然に伸びや縮みが問題となる。そのため、少なくとも１００μｍ程度の厚みを有していないと、実際には、ロール巻機構で巻き取る際に皺が発生したり、フィルムが破れてしまうような不具合が発生してしまう。また、機能層を形成するために複数層の成膜を行ったり、成膜後に一旦巻き取られた樹脂フィルムを再度ロール・ツー・ロール方式により繰り出しながら、成膜した金属をパターニング処理するなどして複数の工程を経るような場合には、フィルムの伸縮があると寸法精度が維持されず、得られる機能層の品質に影響を与えてしまうこともある。

特許文献３では、支持材上にポリイミド層を備えた基材フィルムを用い、ロール・ツー・ロール方式等によって機能層を形成した後、ポリイミド層と支持材との界面を利用して支持材を分離して取り除くことで、ボリイミド層からなる薄い樹脂フィルム上に機能層を備えた積層部材を得ることを開示している。ロール状での搬送は、工程中の屈曲、ガイドロールの接触によりシート状での搬送に比べて支持体とポリイミド層の剥離が起こりやすい。しかしながら、機能層を形成する工程での支持体とポリイミド層の剥離の防止と、支持体を分離する際の分離の容易さを両立させることは困難である。

特開2008-231327号公報 特開2011-181590号公報 特開2014-166722号公報

S． An et．al.，"2.8-inch WQVGA Flexible AMOLED Using High Performance Low Temperature Polysilicon TFT on Plastic Substrates", SID2010 DIGEST， p706（2010） Oishi et．al.，"Transparent PI for flexible display",IDW‘11 FLX2/FMC4-1

上記のように、表示装置等で用いられているガラス基板を樹脂基板（樹脂フィルムを含む。）に置き換えることで、薄型、軽量、フレキシブル化が可能になる。特に、スマートフォンをはじめとしたモバイル機器では薄型・軽量化の開発競争が激しく、その要望は極めて強い。ところが、樹脂基板の厚みを薄くするにはハンドリング性を十分考慮する必要があり、とりわけロール・ツー・ロール方式のように長尺の樹脂フィルムを搬送する際には、フィルムが極端に薄いと巻取り時などにおいてその伸びが問題となり、場合によってはフィルムに皺が生じたり、破れが発生してしまう恐れがある。また、フィルム自体に皺や破れなどが発生しない場合であっても、ＴＦＴや電極、発光層といったフィルム上に形成される各種機能層が、フィルムの伸縮により製造過程で品質に影響を受ける恐れがある。

本発明は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、基材となるポリイミド層上に機能層を備えた積層体と、その製造過程におけるハンドリング性を考慮しながら、機能層の品質への影響を抑えて、機能層を備えた積層体を製造する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、支持材上にポリイミド層を備えた積層体のポリイミド層側に機能層を形成した後に、ポリイミド層と支持材との界面を利用して支持材を分離し、取り除いて薄肉化することで、製造過程でのハンドリング性の低下や機能層の品質への影響を抑えたフレキシブルデバイス用積層体を得ることができることを見出した。また、ポリイミド層に傾斜部を設けることにより、支持材とポリイミド層の分離性を確保する一方、機能層形成時の工程中での支持材の剥離が防止できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、ポリイミド層の片側の表面に機能層を有し、機能層と反対側のポリイミド層の表面に支持材を有するロール状の積層体であって、ポリイミド層は平坦部と傾斜部を有し、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１Ｎ／ｍ以上２００Ｎ／ｍ以下であることを特徴とするフレキシブルデバイス用積層体である。

上記フレキシブルデバイス用積層体は、次に示す要件の１又は２以上を満足することが望ましい。

1）傾斜部は、ポリイミド層の末端からポリイミド層の平坦部の厚みの１０倍以上離れた位置から始まり、末端から平坦部の厚みの１０倍の距離の範囲において、その平均厚みがポリイミド層の平坦部の厚みの１／２以下であること。
2）ポリイミド層が、長さ方向に少なくとも二列あること。
3）支持材のポリイミド層と接する表面が、ポリイミドであること。
4）ポリイミド層の平坦部の厚みが、０．１μｍ以上１０μｍ以下であること。
5）ポリイミド層の４４０〜７８０ｎｍの波長領域での透過率が、８０％以上であること。

6）支持材の幅方向の両末端側の一部が露出するようにポリイミド層が積層され、機能層がポリイミド層表面から支持材表面まで連続しており、かつ、機能層が支持材に密着していること。
7）機能層が、透明導電層、配線層、導電層、ガスバリア層、薄膜トランジスタ、電極層、発光層、接着剤層、粘着剤層、透明樹脂層、カラーフィルターレジスト、及びハードコード層からなる群から選択されたいずれか１種又は２種以上の組み合わせを含む層であること。
8）機能層が、無機材料で形成されていること。

9）支持材、機能層又は両者が、電気導電性を有すること。
10）ポリイミド層の傾斜部と支持材の剥離強度が、ポリイミド層の平坦部と支持材の剥離強度より高いこと。
11）支持材とポリイミド層の平坦部との剥離強度が、０．１〜３０Ｎ／ｍであること。

また、本発明は上記のフレキシブルデバイス用積層体から、ポリイミド層の傾斜部に対応する部分と支持材を除去したことを特徴とするフレキシブルデバイスである。

また、本発明は、支持材上にポリイミド層を有する積層体であり、ポリイミド層は平坦部と傾斜部を有し、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１〜２００Ｎ／ｍであることを特徴とするポリイミド層の片側の表面に機能層を有するロール状のフレキシブルデバイス用積層体に用いられる積層体である。
上記ポリイミド層は、長さ方向に少なくとも二列あることができる。

また、本発明は、ポリイミド層の表面に機能層を有するフレキシブルデバイスの製造方法であって、a)ロール状に巻き取られた長尺の支持材を長手方向に繰り出して、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を、表面粗さＲａが１００ｎｍ以下の支持材上に塗布した後、熱処理し、平坦部と傾斜部を有するポリイミド層であって、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１〜２００Ｎ／ｍであることを満足するポリイミド層と支持材の積層体を得る工程、b)ポリイミド層平坦部から傾斜部を除去することなく、ポリイミド層の表面に機能層を形成する工程と、c)表面に機能層を有するポリイミド層の平坦部と傾斜部に対応する部分の分離および支持材の除去を行う工程、を順次行うことを特徴とするフレキシブルデバイスの製造方法である。

上記フレキシブルデバイスの製造方法は、次に示す要件の１又は２以上を満足することが望ましい。

1）工程ｃ)において、機能層を有するポリイミド層の平坦部から傾斜部に対応する部分を切断分離した後、支持材を除去すること。
2）工程ｂ)の次に、ｂ-2)機能層側の面に他のデバイスまたはデバイス用部材を装着し、その後、工程ｃ)に付すこと。
3）傾斜部が、ポリイミド層の末端からポリイミド層の平坦部の厚みの１０倍の距離の範囲において、その平均厚みがポリイミド層の平坦部の厚みの１／２以下であること。
4）工程ａ）における塗布は、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を、定量ポンプによりタンクからコーターに供給することにより内圧を高めたコーターから吐出することにより行われること。

5）工程ａ）では、支持材の長さ方向に少なくとも二列のポリイミド層を形成すること。
6）工程ａ）と工程ｂ）の間に、ａ-2）少なくとも二列のポリイミド層を形成後、このポリイミド層間を長手方向に沿って切断し、少なくとも二条の積層体を得る工程を有すること。
7）ポリイミド層と前記支持材の剥離強度が０．１〜３０Ｎ／ｍであること。
8）工程a)において、支持材の端部側が露出したポリイミド層と支持材の積層体を得て、前記工程ｂ）は、機能層をポリイミド層の表面から支持材まで連続的に形成し、かつ、機能層が支持材に固着するよう形成すること。

本発明のフレキシブルデバイスの製造方法によれば、樹脂フィルム上に機能層を備えた積層部材を得る上で、少なくとも機能層を形成する間は支持材とポリイミド層を有する基材積層体の厚みによって機械的強度が確保され、機能層を形成した後には、ポリイミド層と支持材との界面を利用して支持材を分離して取り除き、薄肉化することで、ポリイミド層からなる薄い樹脂フィルム上に機能層を備えた積層部材を不具合なく効率的に製造することができる。また、機能層を形成した後は、ポリイミド層と支持材との界面で容易に支持材を除去できるようにする一方、機能層形成時の工程中に支持材が分離しないため、支持材除去の際の応力で機能層にダメージを与えることなく、機能層形成時の工程中での安定生産が可能となる。機能層形成時の工程中で支持材との分離が起こりやすく、支持材除去の際に機能層にダメージを与えやすい１０μｍ以下のポリイミド層に特に有効である。本発明のフレキシブルデバイス用積層体は、この製造方法に好適に使用される。

また、本発明によって得られたフレキシブルデバイスは、樹脂フィルムの厚みを薄くすることができるため、表示装置や各種機能性材料等に好適に用いられ、薄型化、軽量化、フレキシブル化を促進する。

支持材とポリイミド層の積層体上に機能層を形成するための装置の模式図である。 支持材とポリイミド層からなるロール状の積層体を示す模式図である。 支持材とポリイミド層からなる積層体の断面模式図を示す。 本発明のフレキシブルデバイス用積層体の断面模式図示す。 傾斜部を分離した後、支持材を除去する工程を示す断面模式図である 長尺ロールの傾斜部を除去するためのスリット加工機の模式図を示す。 支持材と二列のポリイミド層からなるロール状の積層体を示す模式図である。

本発明のフレキシブルデバイス用積層体は、機能層とポリイミド層と支持材を有するロール状の積層体であり、ポリイミド層の片面には機能層が接し、他面には支持材が接している。
ここで、ポリイミド層は支持材上に設けられており、ポリイミド層の幅方向の中央部付近は一定厚みの平坦部となっており、ポリイミド層の幅方向の両末端側は傾斜部となっている。傾斜部はポリイミド層の厚みが末端に向かってなだらかに減少するように設けられている。
また、支持材とポリイミド層の剥離強度は、０．１〜２００Ｎ／ｍである。ここで、支持材とポリイミド層の剥離強度は、上記平坦部における剥離強度をいう。

本発明のフレキシブルデバイスは、上記のフレキシブルデバイス用積層体から、ポリイミド層の傾斜部に対応する部分と支持材を除去した構造を有するものである。
ここで、傾斜部に対応する部分とは、上記積層体の傾斜部のポリイミド層だけでなく、傾斜部の両表面上に存在する層（支持材、機能層等）の全部を含む。そして、傾斜部が始まる位置から、積層体の幅方向の両末端までを含む。

本発明のフレキシブルデバイス用積層体は、人手で曲げられる程度の屈曲性を有する電子機器用素子または電子機器用部材である。フレキシブルデバイスが電子機器に搭載される形態は、曲率が使用時に変化する屈曲用途でもよく、曲率が変化しない固定曲面でもよく、また、平面でもよい。

ポリイミド層の幅は支持材の幅より狭く形成してもよく、支持材の全幅に形成していてもよい。ポリイミド層を支持材の全幅に形成することが生産性の観点からは好ましい。

機能層をポリイミド層の平坦部から傾斜部を経て支持材まで連続して形成し、かつ、機能層が支持材に密着するように形成することも好ましい形態の一つである。機能層が支持材に密着することにより、工程中の支持材とポリイミド層の剥離の防止の効果をさらに高めることができる。

機能層形成のための工程での搬送時には、積層体への張力や温度変化などにより、支持材とポリイミド層の間で応力が発生し、支持材とポリイミド層の剥離の原因となることがあるが、ポリイミド層の両端側に傾斜部を設けることにより、この剥離を防止できる。傾斜部では厚みが緩やかに減じるため、ポリイミド層の両端部への応力の集中を防止し、応力を分散する効果がある。
この傾斜部により、機能層形成時にはポリイミド層と支持材はしっかりと固定される。一方、機能層形成後に傾斜部の分離を行なうことにより、支持材を容易に除去することができる。

一般に、ロール・ツー・ロール方式を採用する場合には、送り出し側のロール巻機構に巻き取られた長尺の支持材とポリイミド層の積層体は、送出機構によって長手方向に繰り出されながらロール搬送されて、成膜等のプロセス処理がなされ、巻取機構を介して、巻き取り側のロール巻機構で巻き取られていく。

樹脂フィルムが巻き取り側のロール巻機構で巻き取られていく際には引張応力が掛かる状態になることから、少なくとも１００μｍ程度の厚みを有していないと、ロール巻機構で巻き取る際に伸びや縮みにより、皺が発生したり、フィルムが破れてしまうような不具合が発生したり、寸法精度が維持されず、得られるフレキシブルデバイス用積層体やこれから得られるフレキシブルデバイスの品質に影響を与えてしまうこともある。

そこで、本発明においては、支持材上にポリイミド層を備えた積層体（基材積層体ともいう。）を用いるようにし、ロール・ツー・ロール方式等によって少なくとも機能層を形成する間は、支持材の厚みによって機械的強度を確保するようにし、機能層を形成した後には、ポリイミド層と支持材との界面を利用して支持材を分離して取り除くことで、ポリイミド層からなる薄い樹脂フィルム上に機能層を備えた積層部材を得るようにする。また、この基材積層体については、機能層を積層する前には、短辺方向のフィルム幅を所定の幅に切断するためのスリット加工を実施しないことにより、支持材とポリイミド層が機能層形成中に剥離を防止する。
なお、本発明におけるフレキシブルデバイスの製造方法は、送り出し側のロール巻機構と巻き取り側のロール巻機構とを備えたロール・ツー・ロール方式に適用できることは勿論、例えば、巻き取り側のロール巻機構の手前の巻取機構によってロール搬送された基材積層体をシート状に裁断するような不完全なロール・ツー・ロール方式にも適用することができる。本発明のフレキシブルデバイス用積層体は、ロール・ツー・ロール方式のいずれかの場面で積層体に搬送のための張力が掛かりながら、搬送装置のガイドロールやフローティング炉のノズル部などで積層体が曲面となり搬送されるような場合に特に有効である。

本発明のフレキシブルデバイス用積層体において、傾斜部は、ポリイミド層の末端からポリイミド層の平坦部の厚みの１０倍以上離れた位置から始まることがよく、好ましくは１０倍以上、２ｍｍ以下である。なお、傾斜部以外は平坦な平坦部とすることがよく、平坦部は傾斜部に比べて５０倍以上の十分な幅を有することがよい。
傾斜部のポリイミド層の厚みは順次減少することがよく、末端から平坦部の厚みの１０倍の距離の範囲において、その平均厚みがポリイミド層の平坦部の厚みの１／２以下であることがよく、末端の厚みは０であることがよい。

フレキシブルデバイス用積層体のポリイミド層は、二列以上設けてもよい。この場合、各列にはポリイミド層末端があるので、各列の末端側には傾斜部を有する

本発明のフレキシブルデバイス用積層体において、支持材は樹脂であっても、金属箔であってもよいが、また、単一層からなっても、複数層からなってもよいが、フレキシブルである必要がある。更に、ポリイミド層と接する表面層は、ポリイミド層と一定の接着強度（剥離強度）を有する材質とする。このような目的のためには、ポリイミド層と接する表面層はそれとは同一又は異なるポリイミドであることが有利である。
支持材とポリイミド層の平坦部との剥離強度が、０．１〜３０Ｎ／ｍであることにより、フレキシブルデバイスの製造工程においては、剥離等を防止し、支持材を分離する工程においては、これを容易に剥離できる。また、ポリイミド層の傾斜部と支持材の剥離強度が、ポリイミド層の平坦部と支持材の剥離強度より高くすることが製造工程における剥離等を防止するために望ましい。

支持材を複数層とする場合、支持材の各層の熱膨張係数が異なっていても良い。支持材とポリイミド層の熱膨張係数が異なる場合、積層体に反りが発生することがあるが、支持材を複数層とし各層の熱膨張係数を厚み方向で分布をもたせることより、積層体の反りを減ずることができる。支持材の熱膨張係数がポリイミド層の熱膨張係数より低い場合、支持材のポリイミド層と反対側の層の熱膨張係数を、支持材のポリイミド層側の熱膨張係数より高くすることで積層体の反りを防止することができる。

ポリイミド層の平坦部の厚みは、０．１〜１０μｍであることがよく、ポリイミド層の４４０〜７８０ｎｍの波長領域での平坦部における透過率が、８０％以上であることがよい。

本発明のフレキシブルデバイス用積層体において、支持材の幅方向の両末端側の一部が露出するようにポリイミド層が積層され、機能層がポリイミド層表面から支持材表面まで連続しており、かつ、機能層が支持材に密着していることにより、積層体全体として剥離強度が高まる。

本発明のフレキシブルデバイス用積層体において、機能層としては、透明導電層、配線層、導電層、ガスバリア層、薄膜トランジスタ、電極層、発光層、接着剤層、粘着剤層、透明樹脂層、カラーフィルターレジスト、及びハードコード層からなる群から選択されたいずれか１種又は２種以上の組み合わせを含む層であることがよい。また、機能層が、無機材料で形成されていることも好ましい。更には、支持材、機能層又は両者が、電気導電性を有することも、用途によっては好ましい。

次に、上記ポリイミド層について説明する。
本発明において、ポリイミド層と支持材との界面を利用して支持材を分離して取り除き、機能層が積層されたフィルムを薄肉化できるようにするためには、ポリイミド層と支持材との界面を剥離し易い状態にする必要がある。その手段として、好適には、ポリイミド層と支持材との界面において、特定の化学構造を有するポリイミドを利用するのがよい。

一般に、ポリイミドは、原料である酸無水物とジアミンとを重合して得られ、下記一般式（１）で表すことができる。

式中、Ａｒ₁は酸無水物残基である４価の有機基を表し、Ａｒ₂はジアミン残基である２価の有機基であり、耐熱性の観点から、Ａｒ₁、Ａｒ₂の少なくとも一方は、芳香族残基であるのが望ましい。

本発明において好適に用いられるポリイミドは、その第１の例として、下記繰り返し構造単位（ａ）を有するポリイミドが挙げられる。すなわち、ポリイミド層がこのようなポリイミドにより形成されるようにするか、あるいは支持材の表面がこのようなポリイミドからなる耐熱性ポリイミド面を有するようにすることで、ポリイミド層と支持材との界面での分離を容易にすることができる。好ましくは、下記繰り返し構造単位（ｂ）を有するポリイミドである。繰り返し構造単位（ａ）又は（ｂ）を８０モル％以上の割合で含有することがよい。

この第１の例のような繰返し構造単位（ａ）又は（ｂ）を有するポリイミドであれば、ガラス転移温度（Tg）が３００℃以上の耐熱性ポリイミド面を形成することができ、ポリイミド層と支持材との界面で両者を分離する場合の分離を容易にする接着強度範囲とすることができる。

ここで、上記第１の例として示したポリイミドを利用する場合、そのポリイミド以外のポリイミド成分を最大２０モル％未満の割合で含んでいてもよい。その他のポリイミドについては、特に制限されるものではなく、後述するような一般的な酸無水物とジアミンを使用することができる。

また、好適に用いられるポリイミドの第２の例としては、含フッ素ポリイミドが挙げられる。すなわち、ポリイミド層がこのようなポリイミドにより形成されるようにするか、あるいは支持材の表面がこのようなポリイミドからなる耐熱性ポリイミド面を有するようにすることで、ポリイミド層と支持材との界面での分離を容易にすることができる。ここで、含フッ素ポリイミドとは、ポリイミド構造中にフッ素原子を有するものを指し、ポリイミド原料である酸無水物、及びジアミンの少なくとも一方の成分において、フッ素含有基を有するものである。このような含フッ素ポリイミドとしては、例えば、上記一般式（１）で表されるもののうち、式中のＡｒ₁が４価の有機基であり、Ａｒ₂が下記一般式（２）又は（３）で表される２価の有機基で表されるものが例示される。

上記一般式（２）又は一般式（３）におけるＲ₁〜Ｒ₈は、互いに独立に水素原子、フッ素原子、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基、又は炭素数１〜５のフッ素置換炭化水素基であり、一般式（２）にあっては、Ｒ₁〜Ｒ₄のうち少なくとも一つはフッ素原子又はフッ素置換炭化水素基であり、また、一般式（３）にあっては、Ｒ₁〜Ｒ₈のうち少なくとも一つはフッ素原子又はフッ素置換炭化水素基である。このうち、Ｒ₁〜Ｒ₈の好適な具体的としては、−Ｈ、−ＣＨ₃、−ＯＣＨ₃、−Ｆ、−ＣＦ₃などが挙げられるが、式（２）又は式（３）において少なくとも一つの置換基が、−Ｆ又は−ＣＦ₃の何れかであるのが好ましい。

含フッ素ポリイミドを形成する際の一般式（１）中のＡｒ₁の具体例としては、例えば、以下のような４価の酸無水物残基が挙げられる。

上記のような含フッ素ポリイミドには透明性に優れたものが含まれ、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置をはじめ、それらで使用されて透明性が要求される積層部材を得る場合には、ポリイミド層を形成するものとして好適であるが、その透明性をより優れたものとしたり、ポリイミド層と支持材との界面での剥離性をより向上させることなどを考慮すれば、一般式（１）におけるＡｒ₂を与える具体的なジアミン残基として、好ましくは、以下の基が挙げられる。

また、このような含フッ素ポリイミドにおいて、次に挙げる一般式（４）又は（５）で表される構造単位のどちらか一方を８０モル％以上の割合で有する場合には、透明性と剥離性が優れる他、熱膨張性が低く寸法安定性に優れることからより好ましい。すなわち、下記一般式（４）又は（５）で表される構造単位を有するポリイミドであれば、４４０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域での透過率が７０％以上、好適には８０％以上を示すことから、表示装置等のように透明性が要求される積層部材におけるポリイミド層を形成するものとしてより有利である。また、３００℃以上のガラス転移温度（Tg）を有するようになると共に、熱膨張係数は２５ｐｐｍ／Ｋ以下、好適には１０ｐｐｍ／Ｋ以下にすることができる。そのため、このようなポリイミドをポリイミド層と支持材との両方で使用することで、プロセス中に温度変化を受けても両者の熱膨係数が近いため、反ったり皺が寄ったりすることを防止できる。

ここで、ポリイミドを一般式（４）又は（５）の構造に係るポリイミドとした場合、そのポリイミド以外に最大２０モル％未満の割合で添加されてもよい。その他のポリイミドについては、特に制限されるものではなく、一般的な酸無水物とジアミンを使用することができる。なかでも好ましく使用される酸無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,3,4−シクロブタン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）ヘキサフルオロプロパン二無水物等が挙げられる。一方の、ジアミンとしては、4，4'−ジアミノジフェニルサルフォン、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、4，4'−ジアミノシクロヘキシルメタン、2，2'−ビス（4−アミノシクロヘキシル）−ヘキサフルオロプロパン、2，2'−ビス（トリフルオロメチル）−4，4'−ジアミノビシクロヘキサン等が挙げられる。

上記第１及び第２の例を含めて、各種ポリイミドは、ポリアミド酸をイミド化して得ることができる。ここで、ポリアミド酸の樹脂溶液は、原料であるジアミンと酸二無水物とを実質的に等モル使用し、有機溶媒中で反応させることによって得るのがよい。より具体的には、窒素気流下にＮ,Ｎ−ジメチルアセトアミドなどの有機極性溶媒にジアミンを溶解させた後、テトラカルボン酸二無水物を加えて、室温で５時間程度反応させることにより得ることができる。塗工時の膜厚均一化と得られるポリイミドフィルムの機械強度の観点から、得られたポリアミド酸の重量平均分子量は１万から３０万が好ましい。なお、得られるポリイミド層の好ましい分子量範囲もこのポリアミド酸と同じ分子量範囲である。また、ポリイミド層は、単層で形成されていてもよく、複数層から形成されてもよい。複数層から形成される場合には、少なくとも支持材との界面を形成する層については、上記第１及び第２の例として挙げたようなポリイミドを用いるようにすればよい。

次に、本発明のフレキシブルデバイスについて説明する。
本発明のフレキシブルデバイスは、上記フレキシブルデバイス用積層体から、ポリイミド層の傾斜部に対応する部分を切断除去し、更に残った平坦部に対応する部分からと支持材を剥離除去することなどにより得ることができる。傾斜部に対応する部分の切断除去では、傾斜部を含む両端側を切断すればよく、要求される平坦部の幅に応じて、平坦部の一部にかかる部分から切断除去してもよい。

次に、本発明のロール状のフレキシブルデバイス用積層体に用いられる積層体（基材積層体）について説明する。
この積層体は、本発明のフレキシブルデバイス用積層体の中間体として有用であり、フレキシブルデバイス用積層体に機能層を設ける前の積層体である。

この積層体は、支持材上にポリイミド層を有する積層体であり、ポリイミド層は平坦部と傾斜部を有し、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１Ｎ／ｍ〜２００Ｎ／ｍである。

この積層体は、本発明のロール状のフレキシブルデバイス用積層体から機能層を省いたこと以外は、フレキシブルデバイス用積層体と共通するから、その他の説明は、フレキシブルデバイス用積層体でしたと同様な説明が参照される。すなわち、支持材、ポリイミド層、傾斜部等は、本発明のフレキシブルデバイス用積層体についての説明と同様である。

この積層体は、ポリイミド層が少なくとも二列あることがよい。ポリイミド層が少なくとも二列ある積層体を長さ方向に分割することにより、両端部に傾斜部を有するポリイミド層と支持材の積層体が複数同時に得られ、生産性の観点から好ましい。

次に、本発明のフレキシブルデバイスの製造方法について、説明する。
本発明のポリイミド層の表面に機能層を有するフレキシブルデバイスの製造方法は、
a)ロール状に巻き取られた長尺の支持材を長手方向に繰り出して、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を、表面粗さＲａが１００ｎｍ以下の支持材上に塗布した後、熱処理し、平坦部と傾斜部を有するポリイミド層であって、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１〜２００Ｎ／ｍであることを満足するポリイミド層と支持材の積層体を得る工程、
b)ポリイミド層平坦部から傾斜部を除去することなく、ポリイミド層の表面に機能層を形成する工程と、
c)表面に機能層を有するポリイミド層の平坦部に対応する部分から、傾斜部に対応する部分の分離、および支持材の除去を行う工程を有する。

工程a)で得られるポリイミド層と支持材の積層体は、上記基材積層体に対応する。また、工程b)で得られるポリイミド層の表面に機能層を有する積層体は上記フレキシブルデバイス用の積層体に対応するが、基材積層体及びフレキシブルデバイス用の積層体の製造方法はこれに限定されない。

前記工程ａ）における塗布は、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を、定量ポンプによりタンクからコーターに供給することにより内圧を高めたコーターから吐出する方法が適する。ポリイミド層に傾斜部を設けるには、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液の粘度を調整して、塗布末端側の液を流下させることや、支持材上に塗布した後、端部側をスクレーパーでかきとる方法が例示される。更に、傾斜部を形成するために、工程ａ）において、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を支持材上に二層以上塗布し、その際、少なくとも一層が他の層から幅方向にはみ出るように形成する方法でもよい。また、ポリイミド層を形成したのち、ポリイミド層と支持材の積層体を長手方向に沿って斜めに切断する方法であってもよい。

前記工程ａ）は、支持材の長さ方向に少なくとも二列のポリイミド層を形成することもよく、この場合、工程ａ）と工程ｂ）の間に、ａ-2）少なくとも二列のポリイミド層を形成後、このポリイミド層間を長手方向に沿って切断し、少なくとも二条の積層体を得る工程を有することも有利である。

ポリイミド層と前記支持材の剥離強度が０．１〜３０Ｎ／ｍであることがよい。好ましくは平坦部における剥離強度が上記範囲内であることがよい。また、工程a)において、支持材の端部側が露出したポリイミド層と支持材の積層体を得て、前記工程ｂ）は、機能層をポリイミド層の表面から支持材まで連続的に形成し、かつ、機能層が支持材に固着するよう形成することもよい。また、前記傾斜部が、ポリイミド層の末端からポリイミド層の平坦部の厚みの１０倍の距離の範囲において、その平均厚みがポリイミド層の平坦部の厚みの１／２以下であることがよい。

前記工程ｂ)の次に、ｂ-2)機能層側の面にデバイスまたはデバイス用部材を装着し、その後、工程ｃ)に付すことが有利である。そして、前記工程ｃ)において、機能層を有するポリイミド層の平坦部から傾斜部に対応する部分を切断分離した後、支持材を除去することが有利である。

そして、支持材上にポリイミド層を有した基材積層体を得るには、支持材にポリアミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を塗布した後、例えば、１５０〜１６０℃程度で加熱処理して樹脂溶液中に含まれる溶剤を除去し、更に高温で加熱処理してポリアミド酸をイミド化させる。イミド化に際して行う加熱処理は、例えば、１６０℃程度の温度から３５０℃程度の温度まで連続的又は段階的に昇温を行うようにすればよい。この際、長尺の支持材を用意しておき、これをロール・ツー・ロール方式で搬送しながら、ポリイミド層を形成するポリアミド酸の樹脂溶液を塗布するキャスト法を採用するのが好適である。

ポリアミド前駆体溶液またはポリイミド溶液には、必要に応じて離型剤が含まれていてもよい。また、触媒、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、滑剤等の添加剤が含まれていてもよい

支持材については、フレキシブル性を有すると共に、少なくともポリアミド酸溶液を塗布してイミド化させてポリイミド層を形成する際の熱処理に耐え得る耐熱性を備えたものであればよい。具体的には、銅箔やＳＵＳ箔などの金属箔、銅張積層体（CCL）などの金属箔−樹脂積層体やポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミド等の樹脂フィルム等が挙げられる。このうち、上述したように、支持材の表面が第１及び第２の例で挙げたようなポリイミドからなる耐熱性ポリイミド面を有するようにするには、これらのポリイミドを備えた金属箔−ポリイミド積層体のような支持材とするか、あるいはこれらのポリイミドからなるポリイミドフィルムを単独で支持材として用いるようにしてもよい。また、ポリイミド層と支持材との界面での分離を最も容易にするには、ポリイミド層と支持材との界面がいずれも第１及び第２の例で挙げたポリイミドによって形成されるのがよい。

また、本発明における支持材については、ポリイミド層と支持材との界面での分離を容易にできる観点から、好ましくは、ポリイミド層と支持材との界面における支持材の表面は、表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であるのがよい。更には、支持材が電気導電性を有するか、又は機能層が電気導電性を有すると、ロール・ツー・ロール方式のようにフィルムを繰り出し、それを巻き取る際に発生する静電気による帯電を防止できる利点がある。

ポリイミド層の熱膨張係数は特に限定されないが、機能層形成後の応力低減、カールの防止のためには、１５×１０^-6／Ｋ以下であることが好ましい。また、積層体のカールを防止するためには、ポリイミド層、支持材の熱膨張係数の差は小さいことが好ましい。それぞれの厚み、弾性率などによって積層体がフラットとなる熱膨張係数差は異なるが、ポリイミド層と支持材の熱膨張係数の差は１０×１０^-6／Ｋ以下であることが好ましい。

ポリイミド層の厚みは特に限定されないが、タッチパネル、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレー、有機ＥＬ照明、カラーフィルターなどのポリイミド層に透明性が要求される用途に適用するためには、ポリイミド層が８０％以上の透過率であること求められ、このためポリイミド層の厚みは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がさらに好ましい。

本発明においては、上記で例示したポリイミドを用いるなどすることにより、好適には、ポリイミド層と支持材との界面における接着強度が０．１Ｎ／ｍ〜２００Ｎ／ｍにすることができて、例えば人の手で容易に剥離することができるようになる。ポリイミド層から基材を除去する際のポリイミド層と支持材の剥離強度の上限は、ポリイミド層の厚み、機能層の種類、剥離方法などにより異なり、特に限定されないが、ロール・ツー・ロール方式で搬送しながら、ポリイミド層から基材の除去を容易とするためには、２００Ｎ／ｍ以下にすることが好ましい。剥離強度が０．１Ｎ／ｍ以下であると搬送中にポリイミド層と基材の界面で剥離が起こり、安定走行が困難となる。

また、機能層が無機材料のときは、ポリイミド層から基材を除去する際に発生する応力により、無機材料のクラック、ポリイミド層からの剥離が起こりやすいため、ポリイミド層と支持材の剥離強度は３０Ｎ／ｍ以下が好ましく、１５Ｎ／ｍ以下がより好ましく、７．０Ｎ／ｍ以下がさらに好ましい。

フレキシブルデバイスの薄化、透明性の向上のためにはポリイミド層の厚みは１０μｍ以下が好ましい。しかしながら、ポリイミド層の厚みが１０μｍ以下では、ポリイミド層から基材を除去する際に発生する応力でポリイミド層に皺が発生することがある。さらにポリイミド層の厚みが５μｍ以下では、基材を除去する際にポリイミド層が破断するといった問題が発生しやすくなる。これらの問題を防止するために好ましいポリイミド層と基材の剥離強度の上限は、ポリイミド層および機能層の種類、厚みによって異なるが、３０Ｎ／ｍ以下が好ましく、１５Ｎ／ｍ以下がより好ましく、７．０Ｎ／ｍ以下がさらに好ましい。

一方、工程ｂ）においては、工程内でのガイドロールとの接触による摩擦や曲率の変化、工程内で使用する各種薬液との接触、工程での急激な温度変化により、ポリイミド層と支持材が、ポリイミド層の端部より剥離することがある。またポリイミド層の厚みが１０μｍ以下となると、ポリイミド層が微小な応力で容易に変形するため、端部で発生するポリイミド層と基材の微小な剥離が工程中にロールの幅方向に拡大しやすいといった問題がある。

本発明においては、前述したように、支持材の存在によって基材積層体の厚みが確保されるため、ポリイミド層の厚みを薄くしても機能層を形成する際の機械的強度は維持される。そのため、ポリイミド層の厚みは１００μｍ以下にすることができ、好適には１０μｍ以下、より好適には５μｍ以下まで薄くすることができる。なお、機能層を備えた積層部材とする上で、絶縁性を担保することなどを考慮すれば、ポリイミド層の厚みの下限は０．１μｍ、好ましくは１μｍにするのが望ましい。

一方、支持材の厚みについては、ポリイミド層を含めて基材積層体として必要な厚さを保つことができればよく、任意に設定することができる。すなわち、支持材としての役割や巻取り性等を考慮すれば、例えば１０〜２００μｍの厚みを例示することができるが、特に制限はない。但し、ポリイミド層の方が支持材よりも薄くなるようにするのが望ましい。

本発明における積層部材は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置をはじめ、電子ペーパー、タッチパネル等の表示装置又はその構成部品として用いることができるほか、有機ＥＬ照明装置で用いたり、ＩＴＯ等が積層された導電性フィルム、水分や酸素等の浸透を防止するガスバリアフィルム、フレキシブル回路基板の構成部品などの各種機能を有した機能性材料として用いられるものである。すなわち、本発明で言う機能層とは、これら表示装置、照明装置、検出装置、又はその構成部品をはじめ、各種機能性材料を構成するものであって、具体的には、電極層、発光層、ガスバリア層、接着層、粘着層、薄膜トランジスタ、配線層、透明導電層等の１種又は２種以上を組み合わせたようなものを総称するものである。

そして、これらの機能層は、金属等を成膜した後、必要に応じて所定の形状にパターニングしたり、熱処理するなど、公知の方法を用いて得ることができる。すなわち、これら機能層を形成するための手段については特に制限されず、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、印刷、露光、浸漬など、適宜選択されたものであり、必要な場合には真空チャンバー内などでこれらのプロセス処理を行うようにしてもよい。

支持材を分離して取り除くのは、各種プロセス処理を経て機能層を形成した直後でもよく、ある程度の期間で支持材と一体にしておき、他のデバイスまたはデバイス用部材と貼り合わせた後に分離して取り除くようにしてもよい。デバイスの例としては、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレー、有機ＥＬ照明、電子ペーパー、タッチパネルが例示される。デバイス用部材としては、ガラス、プラスチック板、フィルム、回路基板、筐体が例示される。本発明でいうフレキシブルデバイスは、これら液晶表示装置等のデバイスを有するものであってもよく、デバイスと接合する機能層だけを有するものものであってもよい。他のデバイス用部材としては、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレーや有機ＥＬ照明である場合、機能層としては、ガスバリア層、半導体層、電極層、発光層、フィルター層や保護膜層等の複数の層が考えられるが、これらを複数回に分けて積層する場合の後段の層や、これらに取り付けられる端子や配線や表面板等の部材がある。

以下、本発明について、図面を用いながら具体的に説明する。なお、本発明はこれらの内容に制限されるものではない。

図１には、ロール・ツー・ロール方式により、支持材上にポリイミド層を積層した積層体（基材積層体）１０上に機能層を形成する様子が示されている。このロール・ツー・ロール装置は、送り出し側のロール巻機構１４に巻き取られた長尺の支持材とポリイミド層の積層体１０が、送出機構１２により長手方向に繰り出されて、スパッタ装置等のプロセス処理部１１で所定の金属を成膜して機能層が形成され、巻取機構１３を介して、巻き取り側のロール巻機構１５で巻き取られていく。ここで、プロセス処理に真空環境が必要な場合は、ロール・ツー・ロール装置全体は真空チャンバー内に設置される。

また、図２には、長尺ロール状の支持材とポリイミド層の積層体１０が示されている。
この支持材とポリイミド層の積層体１０は、図３の断面図に示されるように、支持材１上にポリアミド酸溶液またはポリイミド溶液を塗布して形成したポリイミド層２を備えたものであり、両端部に徐々にポリイミド層の厚みが減少する傾斜部4を有する。傾斜部4は直線状であっても、曲線状であってもよい。ここで、ポリイミド層の幅方向の末端の厚みが０となり、支持材層が露出することがよいが、露出しなくともよい。

図４は、ポリイミド層２の表面に機能層３を設けた構造を示す。機能層３はポリイミド層２より幅が狭いものとなっているが、それを超えて支持材１に達していてもよい。
この傾斜部4を含む部分は、所定幅の製品とするため、ポリイミド層２の表面に機能層３を形成した後は、切断除去される。製品となる部分は、ポリイミド層２の平坦部であって、機能層が積層された部分である。

図５は、傾斜部を切断除去した上で、ポリイミド層２と支持材１との界面を利用して支持材１を分離し、取り除いて薄肉化して、製品とする態様を示す。

図７は、ポリイミド層が、長さ方向に二列ある支持材１とポリイミド層２の積層体１０が示されている。ポリイミド層２が二列あるため、傾斜部を４列有し、これに機能層を全面又は平坦部に積層したのち、傾斜部を切断除去することにより、製品を同時に２条製造することができる。

図６は、長尺ロールで傾斜部を除去するためのスリット加工機の模式図を示す。
従来、長尺ロールは所定の幅にスリッター３０で所定の幅に切断して、切断された両端部４０を除いて、製品又は中間体とされる。
中間体の場合、この長尺ロールは図１に示すロール・ツー・ロール製造装置に設置されて、所定のプロセス処理がなされる。スリット加工を行った長辺側エッジ部は、ポリイミド層２と支持材１との界面が露出した状態となり、両者の界面で剥離し易い状態となる。また、長尺ロールは巻き取り側のロール巻機構で巻き取られていく際には引張応力が掛かる状態になることから、ポリイミド層２と支持材１との界面がプロセス処理中に剥離する可能性が更に高くなる。そこで、傾斜部を形成した後、スリット加工を行わずにプロセス処理を行う。つまり、支持材１上にポリイミド層２を形成するが、支持材１の端部に傾斜部があるため、剥離が防止され。そして、スリット加工を行わずにプロセス処理を行ってから、スリット加工を行う。

支持材とポリイミド層の積層体１０上に形成される機能層については、上記のようなものを例示することができる。以下、いくつかの用途について、機能層を得るための具体例を説明する。

（透明導電フィルムの製造）
支持材１上にポリイミド層２を備えた長尺のロール状積層体１０に透明導電層を積層することで、透明導電フィルムを得ることができる。すなわち、この場合は透明導電層が機能層３に相当する。透明導電フィルムを得るにあたっては、例えば、上記第２の例で示した一般式（４）又は（５）で表される構造単位のどちらか一方を８０モル％以上の割合で有するポリイミドからなるポリイミドフィルムを支持材１とし、ポリイミド層２についても同様のポリイミドからポリイミド層の両端に傾斜部を有するように形成されるようにして、ロール状に巻き取られた長尺の基材積層体としての積層体１０を用意する。ここで、支持材１のポリイミドフィルムは、上記第１の例で示した構造単位（ａ）を有するポリイミドであってもよい。

この積層体１０を図１に示されたようなロール・ツー・ロール装置にセットする。図１に示したように、積層体１０は、送り出し側のロール巻機構１４、送出機構１２、巻取機構１３、及び巻き取り側のロール巻機構１５に保持され、長手方向に繰り出された積層体１０のポリイミド層２の表面に対して、プロセス処理部１１で蒸着法等の手段によって透明導電層が積層される。その際、透明導電層の積層のために真空環境が必要な場合には、ロール・ツー・ロール装置全体を真空チャンバー内に設置してプロセス処理を行うようにすればよい。

ここで、上記一般式（４）又は（５）で表される構造単位のどちらか一方を８０モル％以上の割合で有するポリイミドによってポリイミド層２を形成する場合、低熱膨張性でありながら、可視光領域における透過率が高くて透明性に優れる。また、寸法安定性にも優れて、耐熱性が高く、更には、表面平滑性が良好であり、面内方向のリタデーションが小さいといった特徴を有する。しかも、支持材１についても同様のポリイミドからなるポリイミドフィルムを使用することで、キャスト法により形成されたポリイミド層２と支持材１とはある程度の接着力により一体化されて、ロール・ツー・ロール装置にて透明導電層を形成することができ、透明導電層を形成した後には、支持材１とポリイミド層２との界面を利用して容易に分離して薄肉化することができる。

ところで、透明導電層としてＩＴＯを使用すると、積層体１０上に蒸着した時点ではアモルファス状態であって、その抵抗値は高い。例えば、透明導電フィルムをタッチパネルに適用する場合、低抵抗化が必要である。そのため、タッチパネル用の電極パターンにパターニング処理した後には２００℃〜３００℃程度のアニール処理を施して抵抗値を下げるようにするが、本実施形態のような基材積層体であれば、このようなアニール温度に対して十分な耐熱性を有しており、アニール処理により十分な低抵抗化を図ることができる。

上記の工程の際は、ポリイミド層は傾斜部を有したままで処理される。この傾斜部により、端部からの剥離を防止することができる。上記の工程の後にポリイミド層中央部と傾斜部を分離する。この分離は、スリット加工により行ってもよい。

また、透明導電フィルムをタッチパネル等に供することを考慮すると、できるだけその厚みは薄い方が良い。例えば、厚み５０μｍのフィルムを単独でロール・ツー・ロール装置に適用すると、ハンドリングのし難さや搬送過程でのフィルムの伸びが問題になる。ところが、本実施形態のような基材積層体を用いれば、例えばポリイミド層２の平坦部の厚みを１０μｍ以下とすれば、これらの問題を解決しながら、厚みがおよそ１０μｍ以下の透明導電フィルム（透明導電層の厚みは100nm程度）を工業的に生産性良く製造することができる。

（ガスバリアフィルムの製造）
例えば、有機ＥＬ装置の有機ＥＬ発光層に水分や酸素が侵入すると特性劣化を起こすため、水分や酸素の侵入防止するためのガスバリア層が不可欠である。そこで、プロセス処理部１１において、例えばＣＶＤ法により、酸化珪素、酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化炭化珪素、炭化窒化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等の無機酸化物膜を成膜して機能層とし、それ以外は上記透明導電フィルムの場合と同様にして、薄肉化されたガスバリアフィルムを得ることができる。

ところで、無機酸化物膜からなるガスバリア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）と、ポリイミド層２からなるポリイミドフィルムのＣＴＥとの差が大きくなってしまうと、カールが発生してしまうほか、寸法安定性が悪化したり、場合によってはクラックが発生してしまうおそれがある。特に、大面積フィルムを製造した場合には、反りの問題はより顕著になる。ところが、上記一般式（４）又は（５）で表される構造単位のどちらか一方を８０モル％以上の割合で有するポリイミドによってポリイミド層２を形成すれば、好適にはＣＴＥを１５ｐｐｍ／Ｋ以下にすることができ、一般に１０ｐｐｍ／Ｋ以下のＣＴＥを有する無機酸化物膜との差を小さくすることができるため、これらのような不具合発生は解消される。なお、ガスバリア層は上記のような無機膜の１種類から形成されても良く、２種以上を含むようにして形成してもよい。

（薄膜トランジスタの製造）
先ず、薄膜トランジスタ（TFT）は、アモルファスシリコンＴＦＴ（a-Si TFT）とポリシリコンＴＦＴとに大別され、ポリシリコンＴＦＴでは、プロセス温度の低温化が可能な低温ポリシリコンＴＦＴ（LTPS-TFT）が主流となっている。以下では、液晶表示装置のバックプレーン等に利用される薄膜トランジスタ（TFT）を得るにあたり、ボトムゲート構造のａ−Ｓｉ ＴＦＴを得る方法を説明する。

予め、基材積層体１０には、外部からの酸素や水蒸気等の侵入を防止するために、上述したガスバリアフィルムの製造方法と同様の方法でガスバリア層を設けておく。次いで、ゲート電極及び配線を形成するための材料を成膜する。成膜材料としては主にＡｌ系材料が用いられ、スパッタリング等の手段によって積層される。成膜後はホトリソ工程でゲート及び配線のパターンを転写し、エッチング処理によって所定の形状に成形（パターニング）される。

次に、ゲート絶縁膜（SiN、SiO₂等）、半導体層（a-Si）が同様にＣＶＤ等の方法で成膜され、所定の形状に成形される。以下、同様に成膜工程、ホトリソ工程、エッチング工程等の加工プロセスを繰り返して、ドレイン配線及びソース電極、層間絶縁膜等が形成され、ａ−Ｓｉ ＴＦＴを得ることができる。なお、上記のようなａ−Ｓｉ ＴＦＴを得るには、各種プロセス処理のためのプロセス処理部１１をそれぞれ横並びにして、連続して基材積層体１０を処理するようにしてもよく、或いは、一旦巻き取られた樹脂フィルムを再度ロール・ツー・ロール方式により繰り出して、プロセス処理をいくつかの工程に分けて行うようにしてもよい。

（有機ＥＬ表示装置の製造）
例えば、ボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ表示装置を得るには、先ず、基材積層体１０のポリイミド層２側に対して、上述した方法と同様にしてガスバリア層を設けて、水分や酸素の透湿を阻止する構造にする。次に、ガスバリア層の上面には、やはり上述した薄膜トランジスタ（TFT）を含む回路構成層を形成する。この場合、薄膜トランジスタとしてＬＴＰＳ−ＴＦＴが主に選択される。この回路構成層には、その上面にマトリックス状に配置された画素領域のそれぞれに対して、例えばＩＴＯの透明導電膜からなるアノード電極を形成して構成する。更に、アノード電極の上面には有機ＥＬ発光層を形成し、この発光層の上面にはカソード電極を形成する。このカソード電極は各画素領域に共通に形成される。そして、このカソード電極の面を被うようにして、再度ガスバリア層を形成し、更に最表面には、表面保護のため封止基板を設置する。この封止基板のカソード電極側の面にも水分や酸素の透湿を阻止するガスバリア層を積層しておくのが望ましい。

このように、有機ＥＬ表示装置では、上記順序で基材積層体としての積層体１０のポリイミド層２に対して、各種薄膜を成膜し、最後に封止基板で封止するのが一般的である。なお、有機ＥＬ発光層は、正孔注入層−正孔輸送層−発光層−電子輸送層等の多層膜（アノード電極−発光層−カソード電極）で形成されるが、特に、有機ＥＬ発光層は水分や酸素により劣化するため真空蒸着で形成され、電極形成も含めて真空中で連続形成されるのが一般的である。

（有機ＥＬ照明装置の製造）
有機ＥＬ照明を得るにあたり、その機能層については、上述した有機ＥＬ表示装置におけるＴＦＴ層を除いたボトムエミッション構造が一般的である。ここで、アノード電極は一般にＩＴＯ等の透明電極が用いられ、電極抵抗は高温処理をするほど低抵抗となる。上記でも述べたように、ＩＴＯの場合、２００〜３００℃程度の熱処理が一般的である。なお、有機ＥＬ照明は大形化の方向にあり、ＩＴＯ電極では抵抗値が不十分になりつつあり、様々な代替電極材料が探索されている。その場合、アニール処理の温度が２００〜３００℃よりも更に高温になる可能性が高いが、上記のようなポリイミドを用いた基材積層体であれば十分な耐熱性を有するため、様々な代替電極材料にも対応することができる。

（その他機能層の製造）
上記の例以外にも、例えば、電子ペーパーやタッチパネル等を得るために必要な各種機能層を基材積層体上に形成し、その後にポリイミド層２と支持材１との界面を利用して支持材１を分離して取り除き、薄肉化した積層部材とすれば、従来の物よりも薄型、軽量化を図ることができる。

以下、実施例に基づいて、本発明について説明する。
先ず、ポリイミドを合成する際の原料モノマーや溶媒の略語、及び実施例中の各種物性の測定方法とその条件について以下に示す。

・ＤＭＡｃ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
・ＰＤＡ：１，４−フェニレンジアミン
・ＴＦＭＢ：２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４'−ジアミノビフェニル
・ＢＰＤＡ：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
・６ＦＤＡ：２，２'−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物
・ＰＭＤＡ：ピロメリット酸二無水物

・表面粗さ（Ｒａ）
ブルカー社製の原子間力顕微鏡（AFM）「Multi Mode8」を用いて表面観察をタッピングモードで行った。１０μｍ角の視野観察を４回行い、それらの平均値を求めた。表面粗さ（Ra）は、算術平均粗さ（JIS B0601-1991）を表す。

・剥離強度
東洋精機製作所社製ストログラフＲ−１を用いて、基材積層体を幅１０ｍｍの短冊状に切断したサンプルの支持材とポリイミド層とにおける界面について、Ｔ字剥離試験法によるピール強度を測定することにより評価した。

・透過率（％）
基材積層体を構成するポリイミド層からなるポリイミドフィルム(５０mm×５０mm)について、Ｕ４０００形分光光度計を使って４４０ｎｍから７８０ｎｍにおける光透過率の平均値を求めた。

・ガラス転移温度(Tg)
粘弾性アナライザ（レオメトリックサイエンスエフィー株式会社製ＲＳＡ−II）を使って、１０ｍｍ幅のサンプルを用いて、１Ｈｚの振動を与えながら、室温から４００℃まで１０℃／分の速度で昇温した際の、損失正接（Ｔａｎδ）の極大から求めた。

・熱膨張係数（CTE）
３ｍｍ×１５ｍｍのサンプルを切り出し、熱機械分析(TMA)装置にて５．０gの荷重を加えながら一定の昇温速度（20℃／min）で３０℃から２６０℃の温度範囲で引張り試験を行い、温度に対するサンプルの伸び量から熱膨張係数(×１０^-6／Ｋ)を測定した。

・端面剥離試験
支持材とポリイミド層の積層体のポリイミド層の長手方向に沿った端面に２５ｍｍ幅の粘着テープを圧着させた後、粘着テープを引き剥がし、支持材とポリイミド層端面の剥離の有無を目視で観察した。評価は次のとおり。
剥離なし：○
剥離あり：×

・支持材除去
支持材を剥離除去する際の評価は次のとおり。
極めて容易：Ａ
容易：Ｂ
可能；Ｃ
破断；Ｄ

合成例１
窒素気流下で、３００Ｌのタンクの中で攪拌しながらＰＤＡ８．００ｋｇを溶剤ＤＭＡｃに溶解させた。次いで、この溶液ＢＰＤＡ２２．００ｋｇを加えた。その後、溶液を室温で５時間攪拌を続けて重合反応を行い、一昼夜保持した。粘稠なポリアミド酸溶液が得られ、高重合度のポリアミド酸Ａが生成されていることが確認された。

合成例２
窒素気流下で、３００Ｌのタンクの中で攪拌しながらＴＦＭＢ１２．０８ｋｇを溶剤ＤＭＡｃに溶解させた。次いで、この溶液にＰＭＤＡ６．２０ｋｇと６ＦＤＡ４．２１ｋｇを加えた。その後、溶液を室温で５時間攪拌を続けて重合反応を行い、一昼夜保持した。粘稠なポリアミド酸溶液が得られ、高重合度のポリアミド酸Ｂが生成されていることが確認された。

実施例１
厚み１８μｍ幅５１０ｍｍの長尺状の電解銅箔上に、合成例１で得たポリアミド酸Ａの樹脂溶液を５０６ｍｍ幅で塗布した後、１３０℃で加熱乾燥し溶剤を除去した。次に、１３０℃から１８０℃まで約０．５℃／分の昇温速度で熱処理し、厚み１０μｍのポリイミド（表面粗さRa=1.0nm）を有する銅張積層板（熱膨張係数１７．５ｐｐｍ／Ｋ）を得て、支持材とした。

得られた銅張積層板のポリイミド面に対して、合成例２で得たポリアミド酸Ｂの樹脂溶液を、タンクからギアポンプを用いてダイコーターに定量供給し、硬化後のポリイミド層が厚み１０μｍ、幅５００ｍｍとなるように塗布した後、１３０℃で加熱乾燥し、樹脂溶液中の溶剤を除去した。次に、１８０℃から３６０℃まで約０．５℃／分の昇温速度で熱処理することでポリアミド酸をイミド化させて、基材積層体を得た。このときポリイミド層の両端部に傾斜部が形成され、ポリイミド層端部から１００μｍの範囲の左右の平均厚みは、それぞれ２．７μｍ、２．８μｍであった。また傾斜部の幅は２６０μｍであった。この基材積層体について端面剥離試験を実施した結果、剥離はなかった。

上記で得られた基材積層体について、傾斜部を分離することなく、図１に示したロール・ツー・ロール装置を模した試験機に装着し、ロール状に巻き取られた積層体を長手方向に繰り出し、搬送ロールを経由して真空チャンバー内に設置されたプロセス処理部に導入させて、該プロセス処理部でポリイミド層上にスパッタリング法により厚さ１００ｎｍのＩＴＯを連続処理により成膜した。次いで、所定の長さに切り出した上で、２５０℃でアニール処理を施してＩＴＯ膜を結晶化させて、基材積層体のポリイミド層上にＩＴＯを有するロール状の積層体を得た。ＩＴＯはポリイミド層表面から支持材表面まで連続して形成され、支持材に密着していることをＳＥＭにより確認した。

上記で得られた基材積層体のポリイミド層上にＩＴＯを有するロール状の積層体について、傾斜部を含む両端側をスリッターで切断分離した後、ＩＴＯ側を粘着剤付きの厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムと貼り合せてから、支持材を引き剥がすようにして取り除き、厚さ１０μｍのポリイミド層とＩＴＯからなる透明導電層とＰＥＴフィルムの積層体を得た。支持材とポリイミド層との界面での剥離強度は１４Ｎ／ｍであり、容易に剥離できた。また、支持材と傾斜部の剥離強度は３３Ｎ／ｍであった。

実施例２
支持材として厚さ２５μｍ幅５２０ｍｍの長尺状のポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ、宇部興産株式会社製：表面粗さRa=10nm、Tg=359℃、熱膨張係数１２．５ｐｐｍ／Ｋ）を使用し、この上に合成例２で得たポリアミド酸Ｂの樹脂溶液を、タンクからギアポンプを用いて第一のダイコーターに定量供給し、支持材の進行方向に向かって右半分に硬化後のポリイミド層が厚み５μｍ、幅２５０ｍｍとなるように塗布した後、支持材の左半分に第二のダイコーターで同様に塗工し、１３０℃で加熱乾燥し、樹脂溶液中の溶剤を除去した。次に、１８０℃から３６０℃まで約５℃／分の昇温速度で熱処理することでポリアミド酸をイミド化させて、支持材上に隙間が１０ｍｍある二列のポリイミド層を有する長尺状のポリイミドフィルムとポリイミド層からなる基材積層体を得た。このときポリイミド層のそれぞれの列の両側の端部に傾斜部が形成され、ポリイミド層端部から５０μｍの範囲の平均厚みはそれぞれ１．２μｍ、１．３μｍ、０．９μｍ、０．８μｍであった。この基材積層体を幅方向の中心線で半裁した後、二列のポリイミド層のそれぞれについて端面剥離試験を実施した結果、剥離はなかった。

上記で得られた基材積層体について、実施例１と同様にして、ポリイミド層上にＩＴＯを有するロール状の積層体を得た。ＩＴＯはポリイミド層表面から支持材表面まで連続して形成され、支持材に密着していることをＳＥＭにより確認した。

上記で得られた支持材とポリイミド層上にＩＴＯを有するロール状の積層体について、傾斜部を分離した後、ＩＴＯ側を粘着剤付きの厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムと貼り合せ、続いて、支持材を分離して取り除き、厚さ５μｍのポリイミド層とＩＴＯからなる透明導電層とＰＥＴフィルムの積層体を得た。支持材とポリイミド層との界面での剥離強度は７Ｎ／ｍであり、極めて容易に剥離できた。

実施例３
支持材として厚さ２５μｍ幅５１０ｍｍの長尺状のポリイミドフィルム（カプトンＨ、東レ・デュポン株式会社製：表面粗さRa=33nm、Tg=428℃、熱膨張係数２８．５ｐｐｍ／Ｋ）を使用し、この上に合成例２で得たポリアミド酸Ｂの樹脂溶液を、タンクからギアポンプを用いてダイコーターに定量供給し、硬化後のポリイミド層が厚み５μｍ、幅５００ｍｍとなるように塗布した後、１３０℃で加熱乾燥し、樹脂溶液中の溶剤を除去した。次に、１８０℃から３６０℃まで約５℃／分の昇温速度で熱処理することでポリアミド酸をイミド化させて、ポリイミド層と支持材からなる基材積層体を得た。このときポリイミド層の両端部に傾斜部が形成され、ポリイミド層端部から５０μｍの範囲の平均厚みは２．２μｍ、２．０μｍであった。この支持材とポリイミド層の積層体について、端面剥離試験を実施した結果、剥離はなかった。

得られた基材積層体ついて、傾斜部を分離した後、支持材であるポリイミドフィルムとポリイミド層との界面で、支持材を分離して取り除き、厚さ５μｍのポリイミド層を得た。その際の剥離強度は３３Ｎ／ｍであり、剥離は可能であったが、剥離時の応力によりポリイミド層に皺が発生することがあった。

製造例１
支持材とポリイミド層上にＩＴＯを有するロール状の積層体について、傾斜部を分離せずに、ＩＴＯ側を粘着剤付きの厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムと貼り合せ、続いて支持材を分離したこと以外は実施例１と同様にした。この支持材の分離の際に、ポリイミド層端部でポリイミド層の破断が発生した。

製造例２
実施例１で得られたポリイミド層の両端部に傾斜部が形成されたポリイミド層と支持材からなる基材積層体を、スリッターを用いて両端部の傾斜部を分離した。この傾斜部を分離したポリイミド層と支持材の積層体に対し、端面剥離試験を実施した結果、剥離がみられた。

製造例３
実施例３のポリイミド層と支持材からなる基材積層体を幅方向の中心線で半裁し、ポリイミド層の片側のみに傾斜部を有する支持材とポリイミド層の積層体を得た。この積層体について、端面剥離試験を実施した結果、傾斜部のないポリイミド層の端面で剥離がみられた。また、この積層体から支持材を除去する際に、ポリイミド層の片側の傾斜部でポリイミド層の破断が発生した。

１ 支持材
２ ポリイミド層
３ 機能層
１０ 支持材とポリイミド層からなる積層体
１１ プロセス処理部
３０ スリッター

Claims (24)

1. ポリイミド層の片側の表面に機能層を有し、機能層と反対側のポリイミド層の表面に支持材を有するロール状の積層体であって、ポリイミド層は平坦部と傾斜部を有し、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側にポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１Ｎ／ｍ以上２００Ｎ／ｍ以下であることを特徴とするフレキシブルデバイス用積層体。
2. 傾斜部は、ポリイミド層の末端からポリイミド層の平坦部の厚みの１０倍以上離れた位置から始まり、末端から平坦部の厚みの１０倍の距離の範囲において、その平均厚みがポリイミド層の平坦部の厚みの１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載フレキシブルデバイス用積層体。
3. ポリイミド層が、長さ方向に少なくとも二列あることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルデバイス用積層体。
4. 前記支持材のポリイミド層と接する表面が、ポリイミドであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
5. 前記ポリイミド層の平坦部の厚みが、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
6. 前記ポリイミド層の４４０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域での透過率が、８０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
7. 支持材の幅方向の両末端側の一部が露出するようにポリイミド層が積層され、機能層がポリイミド層表面から支持材表面まで連続しており、かつ、機能層が支持材に密着していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
8. 前記機能層が、透明導電層、配線層、導電層、ガスバリア層、薄膜トランジスタ、電極層、発光層、接着剤層、粘着剤層、透明樹脂層、カラーフィルターレジスト、及びハードコード層からなる群から選択されたいずれか１種又は２種以上の組み合わせを含む層である請求項１〜７のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
9. 前記機能層が、無機材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
10. 前記支持材又は機能層が、電気導電性を有する請求項１〜９のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
11. ポリイミド層の傾斜部と支持材の剥離強度が、ポリイミド層の平坦部と支持材の剥離強度より高い請求項１〜１０のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
12. 前記支持材とポリイミド層の平坦部との剥離強度が、０．１〜３０Ｎ／ｍである請求項１〜１１のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のフレキシブルデバイス用積層体から、ポリイミド層の傾斜部に対応する部分および支持材を除去したことを特徴とするフレキシブルデバイス。
14. 支持材上にポリイミド層を有する積層体であり、ポリイミド層は平坦部と傾斜部を有し、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１Ｎ／ｍ以上２００Ｎ／ｍ以下であることを特徴とするポリイミド層の片側の表面に機能層を有するロール状のフレキシブルデバイス用積層体に用いられる積層体。
15. ポリイミド層が、長さ方向に少なくとも二列あることを特徴とする請求項１４に記載の積層体。
16. ポリイミド層の表面に機能層を有するフレキシブルデバイスの製造方法であって、a)ロール状に巻き取られた長尺の支持材を長手方向に繰り出して、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を、表面粗さＲａが１００ｎｍ以下の支持材上に塗布した後、熱処理し、平坦部と傾斜部を有するポリイミド層であって、傾斜部はポリイミド層の幅方向の両端部側に、ポリイミド層の厚みが末端に向かって減少するように設けられていること、支持材とポリイミド層の剥離強度が平坦部において０．１Ｎ／ｍ以上２００Ｎ／ｍ以下であることを満足するポリイミド層と支持材の積層体を得る工程、b)ポリイミド層平坦部から傾斜部を除去することなく、ポリイミド層の表面に機能層を形成する工程と、c)表面に機能層を有するポリイミド層の平坦部から傾斜部に対応する部分の分離および支持材の除去を行う工程、を順次行うことを特徴とするフレキシブルデバイスの製造方法。
17. 前記工程ｃ)において、機能層を有するポリイミド層の平坦部から傾斜部に対応する部分を切断分離した後、支持材を除去することを特徴とする請求項１６に記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
18. 前記工程ｂ)の次に、ｂ-2)機能層側の面に他のデバイスまたは他のデバイス用部材を装着し、その後、工程ｃ)に付すことを特徴とする請求項１６又は１７に記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
19. 前記傾斜部が、ポリイミド層の末端からポリイミド層の平坦部の厚みの１０倍の距離の範囲において、その平均厚みがポリイミド層の平坦部の厚みの１／２以下であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
20. 前記工程ａ）における塗布は、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を、定量ポンプによりタンクからコーターに供給することにより内圧を高めたコーターから吐出することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれかに記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
21. 前記工程ａ）は、支持材の長さ方向に少なくとも二列のポリイミド層を形成することを特徴とする請求項１６〜２０のいずれかに記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
22. 前記工程ａ）と工程ｂ）の間に、ａ-2）少なくとも二列のポリイミド層を形成後、このポリイミド層間を長手方向に沿って切断し、少なくとも二条の積層体を得る工程を有することを特徴とする請求項２１に記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
23. 前記ポリイミド層と前記支持材の剥離強度が０．１〜３０Ｎ／ｍである請求項１６〜２２のいずれかに記載のフレキシブルデバイスの製造方法。
24. 工程a)において、支持材の端部側が露出したポリイミド層と支持材の積層体を得て、前記工程ｂ）は、機能層をポリイミド層の表面から支持材まで連続的に形成し、かつ、機能層が支持材に密着するよう形成する請求項１６〜２３のいずれかに記載のフレキシブルデバイスの製造方法。

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