專利名稱：撓性裝置用基板、撓性裝置用薄膜晶體管基板、撓性裝置、薄膜元件用基板、薄膜元件、薄 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置或電子紙等的具有撓性的基板。另外，本發(fā)明涉及可用于薄膜晶體管、薄膜太陽能電池、電致發(fā)光元件等的薄膜元件，且在金屬基材上形成了含有聚酰亞胺的絕緣層的薄膜元件用基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為層疊了金屬層與聚酰亞胺層的具有撓性的基板的制造方法，已知有例如將金屬箔與聚酰亞胺薄膜經(jīng)由粘接劑予以貼合的方法；將金屬箔與聚酰亞胺薄膜加熱壓合的方法；在聚酰亞胺薄膜上蒸鍍金屬的方法；在金屬箔上涂布聚酰亞胺溶液或聚酰亞胺前體的方法。另外，當(dāng)在塑料薄膜上制作薄膜晶體管(以下有時稱為TFT)的情況下，為了防止 TFT從塑料薄膜剝離，而提出了在塑料薄膜上設(shè)置由無機(jī)材料所構(gòu)成的膜(例如參照專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2)。在層疊了金屬層與聚酰亞胺層的具有撓性的基板的制造方法中，在使用金屬箔的方法的情況下，例如在金屬箔為壓延箔時，表面上存在因壓延紋所造成的凹凸，即使在金屬箔為電解箔時，表面上也存在凹凸，故有在具有撓性的基板上制作TFT時，TFT的電性能降低的問題。此外，在使用聚酰亞胺薄膜的方法的情況下，聚酰亞胺薄膜中通常以提升耐粘連性為目的而含有粒子，故在表面存在凹凸，在具有撓性的基板上制作TFT時同樣地存在TFT 的電性能降低的問題。因此，期望能有表面平滑性良好的聚酰亞胺層。然而，即使得到表面平滑性良好的聚酰亞胺層，由于聚酰亞胺的吸濕性較高，故在具有撓性的基板上制作TFT的過程中，因水分使聚酰亞胺層的尺寸改變，會存在在TFT上發(fā)生裂痕或剝離的問題。此外，不僅是水分，熱也會造成聚酰亞胺尺寸改變，同樣地發(fā)生TFT 的裂痕或剝離的問題。因此，高分子材料由于其加工容易、輕量等特性而被使用在身邊的各種制品上。 1955年由美國杜邦所開發(fā)的聚酰亞胺，因耐熱性優(yōu)異而在航空宇宙領(lǐng)域等方面的應(yīng)用等一直進(jìn)行著研究和開發(fā)。其后，許多研究者進(jìn)行更詳細(xì)的研討，闡明了其耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、 絕緣特性等性能就算在有機(jī)物中也顯示頂級性能，因此不止在航空宇宙領(lǐng)域，在電子零件的絕緣材料等的應(yīng)用也已有所發(fā)展。目前，其用作半導(dǎo)體元件中的芯片被覆膜、或撓性印刷布線板的基材等一直非常的流行。聚酰亞胺主要是由二胺與酸二酐所合成的高分子。通過使二胺與酸二酐在溶液中反應(yīng)，成為屬于聚酰亞胺前體的聚酰胺酸(polyamic acid)，其后，經(jīng)由脫水關(guān)環(huán)反應(yīng)而成為聚酰亞胺。一般而言，由于聚酰亞胺對溶劑缺乏溶解性而加工困難，故大多依前體狀態(tài)形
6成所需形狀，隨后通過進(jìn)行加熱而作成聚酰亞胺。聚酰亞胺前體大多對熱或水呈不穩(wěn)定，而存在有時必須冷凍保存等保存穩(wěn)定性劣化的傾向。從這方面考慮，雖通過在分子結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入溶解性優(yōu)異的骨架、或減小分子量等，以開發(fā)出改良成在作成聚酰亞胺后可溶解在溶劑中而進(jìn)行成形或涂布的聚酰亞胺，但在使用該物質(zhì)的情況下，與使用聚酰亞胺前體的方式相比，將有耐熱性、耐藥品性、線熱膨脹系數(shù)、吸濕膨脹系數(shù)等膜物性等發(fā)生劣化的傾向。因此，根據(jù)目的而分別應(yīng)用使用聚酰亞胺前體的方式與使用溶劑溶解性聚酰亞胺的方式。在使用了溶劑溶解性聚酰亞胺的情況下，聚酰亞胺膜通過將聚酰亞胺樹脂組合物涂布在基板上，再進(jìn)行熱處理使溶劑蒸發(fā)而形成，在使用了聚酰亞胺前體的情況下，通過將聚酰亞胺樹脂組合物涂布在基板上，進(jìn)行熱處理使溶劑蒸發(fā)后，再進(jìn)行加熱使其酰亞胺化加熱環(huán)化而形成。此時，在涂布聚酰亞胺樹脂組合物時，若對基板的濕潤性差，則難以均勻涂布在基材上，在制膜后的表面平坦性方面產(chǎn)生問題，而且，若其影響變得顯著，則有發(fā)生魚眼(ii C t )或泡跡、或在膜中形成針孔的問題。為了解決上述問題，提出了在聚酰亞胺樹脂組合物中添加由硅油所構(gòu)成的表面活性劑(例如參照專利文獻(xiàn)；3)。根據(jù)此技術(shù)，通過添加表面活性劑，則在形成膜時不易發(fā)生氣泡，可抑制因氣泡所造成的膜均勻性降低或針孔發(fā)生。近年來，聚酰亞胺被廣泛用作電子零件的絕緣材料，而開始被要求各種性能。其中，尤其是在用于薄膜晶體管(TFT)、薄膜太陽能電池、電致發(fā)光元件(以下有時將電致發(fā)光稱為EL)等薄膜元件中，且層疊了金屬基材與含聚酰亞胺的絕緣層的薄膜元件用基板中，由于絕緣層上所形成的薄膜元件部較薄，且由于在金屬基材為壓延箔時表面上存在因壓延紋所造成的凹凸，即使為電解箔時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問題。因此，要求改善薄膜元件用基板的表面平滑性。然而，在金屬基材上涂布聚酰亞胺樹脂組合物來形成絕緣層的情況下，在如上述那樣涂布聚酰亞胺樹脂組合物時，由于難以均勻涂布，會發(fā)生魚眼或泡跡，而在金屬基材表面存在凹凸，故有膜的均勻性顯著降低的問題。在專利文獻(xiàn)3所記載的使用添加了表面活性劑的聚酰亞胺樹脂組合物的方法中， 認(rèn)為與基板表面凹凸無關(guān)，都可形成表面平滑性優(yōu)異的膜。然而，在這種在聚酰亞胺樹脂組合物中添加添加劑的方法中，仍存在添加劑與聚酰亞胺樹脂組合物間的相溶性、或因添加劑所造成的膜的耐熱性等特性降低等未解決的各種課題。另外，聚酰亞胺膜中存在因氣泡導(dǎo)致產(chǎn)生凹坑或針孔的問題。若存在凹坑或針孔， 則難以用作電子零件的絕緣層?？紤]在膜中發(fā)生氣泡的各種原因，其一，可舉例如聚酰亞胺膜的形成時所使用的聚酰亞胺樹脂組合物。在制造聚酰亞胺樹脂組合物時在聚酰亞胺樹脂組合物中混入氣泡， 而該氣泡殘留在膜中所致。為了將混入在聚酰亞胺樹脂組合物中的氣泡去除，已提出了將聚酰胺酸清漆或聚酰亞胺清漆進(jìn)行脫氣的方法(例如參照專利文獻(xiàn)4 6)。作為聚酰胺酸清漆或聚酰亞胺清漆的脫氣方法，例如專利文獻(xiàn)4公開了減壓脫氣法、薄膜式減壓脫氣法、離心薄膜脫氣法; 專利文獻(xiàn)4、5公開了利用了超聲波的脫氣法；專利文獻(xiàn)4、6公開了使用過濾器進(jìn)行過濾的脫氣法。如上述，在用于TFT、薄膜太陽能電池、EL元件等薄膜元件中、且層疊了金屬基材與含聚酰亞胺的絕緣層的薄膜元件用基板中，由于絕緣層上所使用的薄膜元件部較薄，故存在薄膜元件用基板表面的細(xì)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的情況下，若在TFT的半導(dǎo)體層、尤其是溝道形成區(qū)域的基底存在細(xì)微凹凸，也即在含聚酰亞胺的絕緣層表面存在細(xì)微凹凸時，則TFT的遷移率顯著降低、或漏電流流通，會對TFT特性造成重大影響。此外，由于含聚酰亞胺的絕緣層的表面狀態(tài)，產(chǎn)率會降低。通過聚酰亞胺樹脂組合物的脫氣，可抑制含聚酰亞胺的絕緣層表面中的氣泡所造成的凹坑或針孔的發(fā)生。然而，以往都是如專利文獻(xiàn)4、6所記載那樣的微米等級的氣泡將造成問題，針對納米級的氣泡尚無任何研究。另一方面，薄膜元件用基板中，由于薄膜元件部較薄，因此能對薄膜元件部造成影響那樣的納米級的氣泡成為問題。例如在TFT中，對溝道形成區(qū)域造成影響之類的納米級的氣泡將成為問題。在此，液體中的泡是氣體以氣狀原樣混合在液體中的狀態(tài)。此泡不僅是由外部混入，由液體所產(chǎn)生的情況也非常多見。另一方面，所謂溶存氣體指溶解在液體中的氣體，其并非如泡那樣目視可見。氣體在液體的溶解量，因液體的種類、溫度或壓力、甚至接液材質(zhì)而改變，飽和量以上的溶存氣體將成為泡而出現(xiàn)。也就是說，即使是無泡狀態(tài)的液體，仍會因溫度或壓力等改變而產(chǎn)生泡。另一方面，即使是液體中存在泡，在既定的溫度或壓力等情況、或氣體的溶解量未達(dá)飽和值的情況下，泡也會溶解在液體中。也就是說，僅去除泡并不充分，重要的是去除溶存氣體。若在聚酰亞胺樹脂組合物中存在接近飽和量的量的溶存氣體，則隨著涂布等工藝而溫度或壓力發(fā)生變化時，超過飽和量的氣體成為泡而出現(xiàn)。在超過飽和量的氣體為少量時，由于氣泡尺寸不易成長，故從削減微米尺寸氣泡的觀點出發(fā)，并不會成為太大問題。然而，在絕緣層的表面中，為了在納米級控制平滑性，則必須抑制納米級尺寸的氣泡發(fā)生。因此，為了避免存在飽和量以上的溶存氣體，必須削減溶存氣體量。因此，在防止對薄膜元件用基板中的絕緣層表面平滑性造成不良影響的納米級氣泡的發(fā)生時，將聚酰亞胺樹脂組合物中的溶存氣體量保持為較飽和量低的值變得非常重要。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn)1]日本特開2006-3M368號公報[專利文獻(xiàn)2]日本特開2008-147207號公報[專利文獻(xiàn)3]日本特開2001-139808號公報[專利文獻(xiàn)4]日本特開平8-186343號公報[專利文獻(xiàn)5]日本特開平8-176505號公報[專利文獻(xiàn)6]日本特開2002-348388號公報

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明所欲解決的問題)本發(fā)明鑒于上述實情而研發(fā)，其第1目的在于提供一種在層疊了金屬層與聚酰亞胺層的具有撓性的基板上制作TFT時，能夠抑制因金屬箔表面凹凸所造成的TFT電氣性能劣化，并能夠抑制TFT的剝離或裂痕的撓性裝置用基板。另外，鑒于上述實情，本發(fā)明的第2目的在于提供一種表面平滑性優(yōu)異、能夠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。(解決問題的手段)本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，提供一種撓性裝置用基板，其特征在于，具有金屬箔； 形成在上述金屬箔上并含有聚酰亞胺的平坦化層；以及，形成在上述平坦化層上并含有無機(jī)化合物的密合層。根據(jù)本發(fā)明，由于在金屬箔上形成了含聚酰亞胺的平坦化層，故可使金屬箔表面的凹凸平坦化，在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，可防止TFT的電氣性能降低。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于形成有密合層，故在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，撓性裝置用基板與TFT之間的密合性良好，可防止TFT發(fā)生剝離或裂痕。上述發(fā)明中，優(yōu)選上述平坦化層以聚酰亞胺作為主成分。通過以聚酰亞胺作為主成分，則可制成絕緣性、耐熱性優(yōu)異的平坦化層。此外，通過以聚酰亞胺作為主成分，則能夠盡心平坦化層的薄膜化并提升平坦化層的熱傳導(dǎo)性，可制成熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的撓性裝置用基板。上述發(fā)明中，優(yōu)選上述密合層的表面粗糙度Ra為25nm以下。這是因為，在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，通過使密合層具有上述平滑性，能有效防止TFT的電氣性能降低。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選構(gòu)成上述密合層的上述無機(jī)化合物為選自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種。因為通過使用這些材料，能夠得到密合性、平滑性、耐熱性、絕緣性等良好的膜。另外，本發(fā)明中，上述密合層也可為多層膜。此時，優(yōu)選上述密合層具有第1密合層，其形成在上述平坦化層上，含有選自由鉻、鈦、鋁、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種；以及，第2密合層，其形成在第1 密合層上，含有氧化硅。通過第1密合層，可提高平坦化層與第2密合層間的密合性，通過第2密合層，可提高平坦化層與在本發(fā)明的撓性裝置用基板上所制作的TFT間的密合性。此外，通過這種構(gòu)成，可制成密合性、平滑性、耐熱性、絕緣性等優(yōu)異的密合層。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述密合層的厚度為Inm 500nm的范圍內(nèi)。因為若密合層的厚度過薄，則有時無法得到充分密合性，若密合層的厚度過厚，則有時產(chǎn)生裂痕。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述平坦化層的表面粗糙度Ra為25nm以下。因為在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，通過使平坦化層具有上述平滑性，能有效防止TFT的電氣性能降低。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述平坦化層的吸濕膨脹系數(shù)為Oppm/% RH 15ppm/% RH 的范圍內(nèi)。吸濕膨脹系數(shù)為吸水性的指標(biāo)，吸濕膨脹系數(shù)越小則吸水性越小。因此，若吸濕膨脹系數(shù)為上述范圍，則可在濕氣存在下實現(xiàn)高可靠性。例如在將本發(fā)明的撓性裝置用基板用于有機(jī)EL顯示設(shè)備時，由于有機(jī)EL顯示設(shè)備忌水分，因此為了降低元件內(nèi)部水分，優(yōu)選吸濕膨脹系數(shù)為較小。此外，平坦化層的吸濕膨脹系數(shù)越小，則平坦化層的尺寸穩(wěn)定性越高。由于金屬箔的吸濕膨脹系數(shù)幾乎近于零，故若平坦化層的吸濕膨脹系數(shù)過大，則有平坦化層及金屬箔的密合性降低之虞。
另外，本發(fā)明中，也可在上述金屬箔上部分地形成上述平坦化層。使用本發(fā)明的撓性裝置用基板制作例如有機(jī)EL顯示設(shè)備時，若在金屬箔整面形成平坦化層且平坦化層的端面露出，則由于通常聚酰亞胺顯示吸濕性，故在制造時或驅(qū)動時，水分由平坦化層的端面滲入至元件內(nèi)部，從而有元件性能降低之虞。此外，在使用本發(fā)明的撓性裝置用基板制作例如有機(jī)EL顯示設(shè)備時，可不經(jīng)由平坦化層而使密封構(gòu)件與金屬箔密合，由此可防止水分滲入至有機(jī)EL顯示設(shè)備。另外，在露出金屬箔的區(qū)域，可得到貫通平坦化層與密合層而用于使金屬箔電性導(dǎo)通的貫通孔。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述平坦化層的厚度為Iym 1000 μπι的范圍內(nèi)。這是因為，若平坦化層的厚度過薄，則無法維持絕緣性，難以使金屬箔表面的凹凸平坦化。還因為， 若平坦化層的厚度過厚，則撓性降低、變得過重、制造時的干燥困難、或成本變高。另外還因為，在對本發(fā)明的撓性裝置用基板賦予散熱功能時，若平坦化層的厚度較厚，則由于聚酰亞胺的熱傳導(dǎo)率比金屬低，所以熱傳導(dǎo)性降低。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述平坦化層的線熱膨脹系數(shù)為0ppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)。若平坦化層的線熱膨脹系數(shù)為上述范圍，則可制成平坦化層及金屬箔的線熱膨脹系數(shù)接近的基板，能夠抑制撓性裝置用基板的翹曲并可提高平坦化層及金屬箔的密合性。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述平坦化層的線熱膨脹系數(shù)與上述金屬箔的線熱膨脹系數(shù)之差為15ppm/°C以下。如上所述，平坦化層及金屬箔的線熱膨脹系數(shù)越接近，則越能夠抑制撓性裝置用基板的翹曲，平坦化層及金屬箔的密合性越高。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述金屬箔的厚度為Iym ΙΟΟΟμπι的范圍內(nèi)。若金屬箔的厚度過薄，則有對氧或水蒸氣的阻氣性降低或耐久性劣化的情況。此外，若金屬箔的厚度過厚，則使撓性降低、變得過重、或成本變高。另外，本發(fā)明提供一種撓性裝置用TFT基板，其特征在于，具有上述撓性裝置用基板、以及形成在上述撓性裝置用基板的密合層上的TFT。根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述撓性裝置用基板，故可防止金屬箔表面凹凸所造成的 TFT電氣性能降低，并可通過密合層防止TFT發(fā)生剝離或裂痕。上述發(fā)明中，優(yōu)選上述TFT具有氧化物半導(dǎo)體層。氧化物半導(dǎo)體雖然因水或氧的影響而會使其電氣特性改變，但由于本發(fā)明的撓性裝置用TFT基板具有金屬箔，故能夠抑制水蒸氣穿透，因此可防止半導(dǎo)體的特性劣化。此外，例如在將本發(fā)明的撓性裝置用TFT基板用于有機(jī)EL顯示設(shè)備時，雖然有機(jī)EL顯示設(shè)備對水或氧的耐性差，但由于可通過金屬箔抑制氧及水蒸氣的穿透，故能夠抑制元件性能劣化。另外，本發(fā)明提供一種撓性裝置，其特征在于，具備上述撓性裝置用TFT基板。根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述撓性裝置用TFT基板，故可防止因金屬箔表面凹凸所造成的TFT電氣性能降低，在撓性裝置的制造時或使用時也可防止TFT發(fā)生剝離或裂痕。另外，本發(fā)明提供一種有機(jī)EL顯示設(shè)備，其特征在于，具有撓性裝置用基板，其具有金屬箔、形成在上述金屬箔上并含有聚酰亞胺的平坦化層、以及形成在上述平坦化層上并含有無機(jī)化合物的密合層；形成在上述撓性裝置用基板的密合層上的背面電極層及 TFT;以及形成在上述背面電極層上，并至少含有有機(jī)發(fā)光層的電致發(fā)光(以下有時稱為 EL)層；以及，形成在上述EL層上的透明電極層。根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述撓性裝置用基板，故可防止因金屬箔表面凹凸所造成的TFT電氣性能降低，在有機(jī)EL顯示設(shè)備的制造時或使用時也可防止TFT發(fā)生剝離或裂痕。另外，本發(fā)明提供一種電子紙，其特征在于，具有撓性裝置用基板，其具有金屬箔、形成在上述金屬箔上并含有聚酰亞胺的平坦化層、以及形成在上述平坦化層上并含有無機(jī)化合物的密合層；形成在上述撓性裝置用基板的密合層上的背面電極層及TFT ；形成在上述背面電極層上的顯示層；以及，形成在上述顯示層上的透明電極層。根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述撓性裝置用基板，故可防止因金屬箔表面凹凸所造成的TFT電氣性能降低，在電子紙的制造時或使用時也可防止TFT發(fā)生剝離或裂痕。另外，本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，提供一種薄膜元件用基板，其具有金屬基材、與形成在上述金屬基材上并含有聚酰亞胺的絕緣層，其特征在于，上述絕緣層的表面粗糙度 Ra為30nm以下。根據(jù)本發(fā)明，由于絕緣層的表面平滑性優(yōu)異，故可防止因細(xì)微凹凸所造成的薄膜元件特性降低。 上述發(fā)明中，優(yōu)選上述金屬基材表面的對上述絕緣層中所使用的聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角為30°以下。通過使對聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角小至規(guī)定范圍，則可使聚酰亞胺樹脂組合物對金屬基材的濕潤性更加良好，使涂膜的均勻性進(jìn)一步提高。此外，可使金屬基材彼此或金屬基材內(nèi)的對聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角的偏差降低，而穩(wěn)定地形成絕緣層。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述金屬基材以鐵作為主成分。以鐵作為主成分的金屬基材已開發(fā)出各式各樣的組成，可根據(jù)用途所需的特性進(jìn)行選擇。此外，以鐵為主成分的金屬基材的藥液耐性高，而可應(yīng)用各種藥液處理。另外，以鐵作為主成分的金屬基材也具有耐熱性、耐氧化性、低膨脹等物性方面優(yōu)異的優(yōu)點。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選在上述金屬基材表面，通過X射線光電子能譜分析(XPS)所檢測出的碳(C)相對于總元素的元素量比為0.25以下。若所檢測出的碳(C)相對于總元素的元素量比為上述范圍，則金屬基材表面對聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角變小，可使聚酰亞胺樹脂組合物在金屬基材上的涂布性良好。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)為Oppm/% RH 15ppm/% RH的范圍內(nèi)。吸濕膨脹系數(shù)為吸水性的指標(biāo)，吸濕膨脹系數(shù)越小則吸水性越小。因此，若吸濕膨脹系數(shù)為上述范圍，則可在濕氣存在下實現(xiàn)高可靠性。此外，絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)越小， 則絕緣層的尺寸穩(wěn)定性越提升。由于金屬基材的吸濕膨脹系數(shù)近乎為零，故若絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)過大，則有絕緣層及金屬基材的密合性降低之虞。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)為0ppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)。若絕緣層的線熱膨脹系數(shù)為上述范圍，則可使絕緣層及金屬基材的線熱膨脹系數(shù)接近， 能夠抑制薄膜元件用基板的翹曲并可提高絕緣層及金屬基材的密合性。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)與上述金屬基材的線熱膨脹系數(shù)之差為15ppm/°C以下。如上述，絕緣層及金屬基材的線熱膨脹系數(shù)越接近，則越能夠抑制薄膜元件用基板的翹曲，絕緣層及金屬基材的密合性越高。另外，本發(fā)明提供一種薄膜元件，其特征在于，具有上述薄膜元件用基板、與形成在上述薄膜元件用基板上的薄膜元件部。
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根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有優(yōu)異特性的薄膜元件。另外，本發(fā)明提供一種TFT，其特征在于，具有上述薄膜元件用基板、與形成在上述薄膜元件用基板上的TFT。根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到電氣性能良好的TFT。另外，本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，提供一種薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有對金屬基材實施藥液處理的金屬基材表面處理步驟、以及在上述金屬基材上涂布聚酰亞胺樹脂組合物來形成絕緣層的絕緣層形成步驟，上述絕緣層的表面粗糙度Ra為 30nm以下。未實施任何處理的金屬基材，存在金屬基材的制造后至使用為止的期間大氣中所含的有機(jī)成分附著于金屬基材表面上的情形。此外，金屬基材有壓延箔或電解箔，在壓延箔的情況下，會存在壓延箔的制造過程、尤其是金屬的壓延步驟中所使用的壓延油等有機(jī)成分會附著在金屬基材表面的情形。因此，由于許多有機(jī)物成分附著在金屬基材表面，故聚酰亞胺樹脂組合物對金屬基材的濕潤性降低。根據(jù)本發(fā)明，通過對金屬基材實施藥液處理，可將殘留在金屬基材表面的上述有機(jī)成分去除，可使聚酰亞胺樹脂組合物對金屬基材的濕潤性良好。因此，在將聚酰亞胺樹脂組合物涂布在金屬基材上時，可均勻涂布，并能夠抑制魚眼、泡跡的發(fā)生。因而，涂布的均勻性提升，且針孔或凹坑減少，可形成表面平滑性優(yōu)異的絕緣層。即使是在金屬基材表面存在凹凸的情況下，仍可通過在金屬基材上形成絕緣層而使金屬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，本發(fā)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，根據(jù)本發(fā)明，由于使用聚酰亞胺樹脂組合物形成絕緣層，故可形成絕緣性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異的絕緣層。此外，可得到達(dá)到絕緣層的薄膜化、提升絕緣層的熱傳導(dǎo)性、散熱性優(yōu)異的薄膜元件用基板，并通過具有金屬基材而可得到阻氣性優(yōu)異的薄膜元件用基板。另外，金屬基材的厚度較薄、可卷繞，在使用量較大的情況下，主要使用輥狀的金屬基材，此外，在其厚度較厚、難以卷繞、或使用量較少的情況下，主要使用片材狀的金屬基材。在此，對于未實施任何處理的金屬基材而言，在金屬基材彼此或金屬基材內(nèi)，聚酰亞胺樹脂組合物對金屬基材的濕潤性的偏差較大。尤其是金屬基材內(nèi)的上述聚酰亞胺樹脂組合物的濕潤性的偏差，在輥狀金屬基材中更為顯著?？烧J(rèn)為這是由于金屬基材不同而上述有機(jī)成分的殘留程度不同而造成的。因此，通過對金屬基材實施藥液處理，通過將殘留在金屬基材表面的上述有機(jī)成分去除，則使在金屬基材彼此或金屬基材內(nèi)的上述聚酰亞胺樹脂組合物的濕潤性的偏差降低，可穩(wěn)定制造絕緣層。本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述金屬基材表面處理步驟，以上述金屬基材表面對上述聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角達(dá)到30°以下的方式實施藥液處理。通過使對聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角小至規(guī)定范圍，則可使聚酰亞胺樹脂組合物對金屬基材的濕潤性更良好，可進(jìn)一步提高涂膜的均勻性。此外，可使金屬基材彼此或金屬基材內(nèi)的對聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角的偏差降低，而可穩(wěn)定形成絕緣層。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述金屬基材以鐵作為主成分。以鐵作為主成分的金屬基材已開發(fā)出各式各樣的組成，可配合用途所需的特性進(jìn)行選擇。此外，以鐵為主成分的金屬基材的藥液耐性高，而可應(yīng)用各種藥液處理。另外，以鐵作為主成分的金屬基材也具有耐熱性、耐氧化性、低膨脹等物性方面優(yōu)異的優(yōu)點。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述聚酰亞胺樹脂組合物含有聚酰亞胺前體。由于關(guān)環(huán)后的聚酰亞胺不易溶解在溶劑中，故優(yōu)選使用聚酰亞胺前體。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選在上述金屬基材表面處理步驟后的金屬基材表面，通過X射線光電子能譜分析(XPS)所檢測出的碳(C)相對于總元素的元素量比為0. 25以下。若所檢測出的碳(C)相對于總元素的元素量比為上述范圍，則金屬基材表面對聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角變小，可使聚酰亞胺樹脂組合物在金屬基材上的涂布性良好。另外，本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，提供一種薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有脫氣步驟，以使通過下述方法所算出的相對溶解氧飽和率為95%以下的方式，對聚酰亞胺樹脂組合物進(jìn)行脫氣；以及絕緣層形成步驟，在金屬基材上，涂布上述聚酰亞胺樹脂組合物以形成絕緣層；上述絕緣層的表面粗糙度Ra為30nm以下。 <相對溶解氧飽和率的計算方法>首先，使用對將包含于聚酰亞胺樹脂組合物的溶劑進(jìn)行吹泡30分鐘以上的溶解氧飽和溶劑，以完全未溶解氧的上述溶劑的溶解氧量的測定值為0、上述溶解氧飽和溶劑的溶解氧量的測定值為100的方式，進(jìn)行溶解氧測量計的校準(zhǔn)。其次，通過經(jīng)校準(zhǔn)的上述溶解氧測量計，測定使聚酰亞胺樹脂組合物在大氣下靜置了 1小時以上的基準(zhǔn)聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值、與經(jīng)脫氣的聚酰亞胺樹脂組合物的脫氣聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值。然后，將上述基準(zhǔn)聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值設(shè)為 100%，以此時的上述脫氣聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值作為相對溶解氧飽和率。若氣體溶存在聚酰亞胺樹脂組合物中，有時將因溫度或壓力的變化而聚酰亞胺樹脂組合物中的溶存氣體成為泡而出現(xiàn)。因此，為了降低絕緣層中的氣泡，重要的是去除聚酰亞胺樹脂組合物中的溶存氣體。此外，溶解在聚酰亞胺樹脂組合物中的氣體大部分為氮或氧，雖然氮為惰性氣體而難以測定，但由于氧可測定，且氧與氮相對于溶劑的溶解度比幾乎是恒定的，故可通過求出溶解氧量而估算氮及氧的合并溶存氣體量。另外，溶解氧量在水以外的溶劑中難以測定絕對值。因此，本發(fā)明中，以對將包含于聚酰亞胺樹脂組合物中的溶劑進(jìn)行吹泡30分鐘以上的溶解氧飽和溶劑的溶解氧量作為基準(zhǔn)并以相對值(相對溶解氧飽和率)進(jìn)行評價，以相對溶解氧飽和率為95%以下的方式對聚酰亞胺樹脂組合物進(jìn)行脫氣。若相對溶解氧飽和率為95%以下，則不致因溫度或壓力的變化而使溶解氧超過飽和量，故能夠抑制氣泡發(fā)生。 其結(jié)果，不僅能夠抑制微米級的氣泡發(fā)生，也能夠抑制納米級的氣泡發(fā)生。因此，可形成表面粗糙度Ra為30nm以下的表面平滑性優(yōu)異的絕緣層，可制造能夠防止因細(xì)微凹凸所造成的薄膜元件特性降低的薄膜元件用基板。上述發(fā)明中，優(yōu)選在即將進(jìn)行上述絕緣層形成步驟之前進(jìn)行上述脫氣步驟。由此， 可有效降低絕緣層中內(nèi)包的氣泡。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)為Oppm/% RH 15ppm/% RH的范圍內(nèi)。吸濕膨脹系數(shù)為吸水性的指標(biāo)，吸濕膨脹系數(shù)越小則吸水性越小。因此，若吸濕膨脹系數(shù)為上述范圍，則可在濕氣存在下實現(xiàn)高可靠性。此外，絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)越小，則絕緣層的尺寸穩(wěn)定性越提升。由于金屬基材的吸濕膨脹系數(shù)幾乎近于零，故若絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)過大，則有絕緣層及金屬基材的密合性降低之虞。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)為0ppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)。若絕緣層的線熱膨脹系數(shù)為上述范圍，則可使絕緣層及金屬基材的線熱膨脹系數(shù)接近， 能夠抑制薄膜元件用基板的翹曲并可提高絕緣層及金屬基材的密合性。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)與上述金屬基材的線熱膨脹系數(shù)之差為15ppm/°C以下。如上所述，絕緣層及金屬基材的線熱膨脹系數(shù)越接近，則越能夠抑制薄膜元件用基板的翹曲，絕緣層及金屬基材的密合性越高。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選在上述絕緣層形成步驟后，具有在上述絕緣層上，形成含有無機(jī)化合物的密合層的密合層形成步驟。通過形成密合層，使其與薄膜元件部的密合性良好，可得到能夠在薄膜元件部防止發(fā)生剝離或裂痕的薄膜元件用基板。上述情況下，優(yōu)選構(gòu)成上述密合層的上述無機(jī)化合物為選自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種。因為通過使用這些材料，則可得到密合性、平滑性、耐熱性、絕緣性等良好的膜。另外，上述情況下，上述密合層也可為多層膜。此時，優(yōu)選上述密合層具有第1 密合層，其形成在上述絕緣層上，含有選自由鉻、鈦、鋁、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種；以及第2密合層，其形成在第1密合層上，含有氧化硅。通過第1密合層，可提高絕緣層與第2密合層間的密合性，通過第2密合層，可提高絕緣層與薄膜元件部的密合性。此外，通過這種構(gòu)成，可制成密合性、平滑性、 耐熱性、絕緣性等優(yōu)異的密合層。另外，本發(fā)明提供一種薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有在通過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
馬聚ο根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有優(yōu)異特性的薄膜元件。另外，本發(fā)明提供一種TFT的制造方法，其特征在于，具有在通過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形成步驟。根據(jù)本發(fā)明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到電氣性能良好的TFT。上述發(fā)明中，優(yōu)選上述TFT具有氧化物半導(dǎo)體層。氧化物半導(dǎo)體雖因水或氧的影響而使其電氣特性改變，但由于利用薄膜元件用基板能夠抑制水蒸氣或氧的穿透，因此可防止半導(dǎo)體的特性劣化。(發(fā)明效果)本發(fā)明中，由于在金屬箔上形成有平坦化層，故可使金屬箔表面凹凸平坦化，可防止TFT的電氣性能降低，且由于形成有密合層，故撓性裝置用基板與TFT的密合性良好，在 TFT中可發(fā)揮防止剝離或裂痕發(fā)生的效果。另外，本發(fā)明中，通過對金屬基材實施藥液處理，可使聚酰亞胺樹脂組合物對金屬基材的濕潤性良好，故在將聚酰亞胺樹脂組合物涂布在金屬基材上時，可進(jìn)行均勻涂布，另外，能夠抑制魚眼、泡跡發(fā)生，發(fā)揮可得到表面平滑性優(yōu)異的薄膜元件用基板的效果。另外，本發(fā)明中，通過以既定方法所算出的相對溶解氧飽和率成為95%以下的方式對聚酰亞胺樹脂組合物進(jìn)行脫氣，則不僅能夠抑制微米級的氣泡發(fā)生，也能夠抑制納米級的氣泡發(fā)生，可形成表面粗糙度Ra為30nm以下的表面平滑性優(yōu)異的絕緣層，發(fā)揮可防止細(xì)微凹凸所造成的薄膜元件特性降低的效果。


圖1為表示本發(fā)明的撓性裝置用基板一例的示意剖面圖。圖2為表示本發(fā)明的撓性裝置用TFT基板一例的示意剖面圖。圖3為表示本發(fā)明的撓性裝置用TFT基板的其他例的示意剖面圖。圖4為表示本發(fā)明的撓性裝置用TFT基板的其他例的示意剖面圖。圖5為表示本發(fā)明的撓性裝置用基板的其他例的示意剖面圖。圖6為表示本發(fā)明的撓性裝置用基板的其他例的示意剖面圖及平面圖。圖7為表示具備本發(fā)明的撓性裝置用基板的電極基板的一例的示意剖面圖。圖8為表示本發(fā)明的有機(jī)EL顯示設(shè)備的一例的示意剖面圖。圖9為表示本發(fā)明的電子紙的一例的示意剖面圖。圖10為表示本發(fā)明的撓性裝置用基板的其他例的示意剖面圖。圖11為表示本發(fā)明的薄膜元件用基板的制造方法的一例的步驟圖。圖12為表示本發(fā)明的薄膜元件用基板的制造方法的其他例的步驟圖。圖13為表示具備本發(fā)明的薄膜元件用基板的TFT的一例的示意剖面圖。圖14為表示具備本發(fā)明的薄膜元件用基板的TFT的其他例的示意剖面圖。圖15為表示具備本發(fā)明的薄膜元件用基板的TFT的其他例的示意剖面圖。圖16為表示本發(fā)明的薄膜元件用基板的一例的示意剖面圖。圖17為表示本發(fā)明的薄膜元件用基板的其他例的示意剖面圖。
具體實施例方式以下，針對本發(fā)明的撓性裝置用基板、撓性裝置用TFT基板、撓性裝置、有機(jī)EL顯示設(shè)備、電子紙、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的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。A.撓性裝置用基板首先，針對本發(fā)明的撓性裝置用基板進(jìn)行說明。本發(fā)明的撓性裝置用基板的特征在于，具有金屬箔；形成在上述金屬箔上，并含有聚酰亞胺的平坦化層；以及形成在上述平坦化層上，并含有無機(jī)化合物的密合層。針對本發(fā)明的撓性裝置用基板，參照附圖進(jìn)行說明。圖1為表示本發(fā)明的撓性裝置用基板的一例的示意剖面圖。圖1所例示的撓性裝置用基板1，具有金屬箔2 ；形成在金屬箔2上，并含有聚酰亞胺的平坦化層3 ；以及形成在平坦化層3上，并含有無機(jī)化合物的密合層4。圖2(a) 圖4(b)為表示具備本發(fā)明的撓性裝置用基板的TFT基板的例子的示意剖面圖。圖2(a)例示的TFT基板10A，具備具有頂部柵極 底部接觸結(jié)構(gòu)的TFT，并具有形成在撓性裝置用基板1的密合層4上的源極電極12S及漏極電極12D及半導(dǎo)體層11、形成在源極電極12S及漏極電極12D及半導(dǎo)體層11上的柵極絕緣膜14、與形成在柵極絕緣膜14上的柵極電極13G。圖2(b)例示的TFT基板10A，具備具有頂部柵極 頂部接觸結(jié)構(gòu)的TFT，并具有形成在撓性裝置用基板1的密合層4上的半導(dǎo)體層11及源極電極12S及漏極電極12D、形成在半導(dǎo)體層11及源極電極12S及漏極電極12D上的柵極絕緣膜14、與形成在柵極絕緣膜 14上的柵極電極13G。圖3(a)例示的TFT基板10A，具備具有底部柵極 底部接觸結(jié)構(gòu)的TFT，并具有形成在撓性裝置用基板1的密合層4上的柵極電極13G、以被覆柵極電極13G的方式形成的柵極絕緣膜14、形成在柵極絕緣膜14上的源極電極12S及漏極電極12D及半導(dǎo)體層11、以及形成在源極電極12S及漏極電極12D及半導(dǎo)體層11上的保護(hù)膜15。圖3(b)例示的TFT基板10A，具備具有底部柵極 頂部接觸結(jié)構(gòu)的TFT，并具有形成在撓性裝置用基板1的密合層4上的柵極電極13G、以被覆柵極電極13G的方式形成的柵極絕緣膜14、形成在柵極絕緣膜14上的半導(dǎo)體層11及源極電極12S及漏極電極12D、以及形成在半導(dǎo)體層11及源極電極12S及漏極電極12D上的保護(hù)膜15。圖4 (a)例示的TFT基板10A，具備具有共平面型結(jié)構(gòu)的TFT，并具有形成在撓性裝置用基板1的密合層4上的半導(dǎo)體層11、形成在半導(dǎo)體層11上源極電極12S及漏極電極 12D、形成在半導(dǎo)體層11上的柵極絕緣膜14、以及形成在柵極絕緣膜14上的柵極電極13G。圖4 (b)例示的TFT基板10A，也具備具有共平面型結(jié)構(gòu)的TFT，并具有形成在撓性裝置用基板1的密合層4上的柵極電極13G、形成在柵極電極13G上的柵極絕緣膜14、形成在柵極絕緣膜14上的半導(dǎo)體層11、形成在半導(dǎo)體層11上源極電極12S及漏極電極12D、以及形成在半導(dǎo)體層11上的保護(hù)膜15。根據(jù)本發(fā)明，由于在金屬箔上形成了含聚酰亞胺的平坦化層，故可使金屬箔表面的凹凸平坦化，可防止TFT的電氣性能降低。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于在平坦化層上形成有密合層，故撓性裝置用基板與TFT之間的密合性優(yōu)異，即使是在TFT基板制造時施加水分或熱而使含聚酰亞胺的平坦化層的尺寸改變的情況下，仍可防止構(gòu)成TFT的電極或半導(dǎo)體層中發(fā)生剝離或裂痕。另外，由于本發(fā)明的撓性裝置用基板具有金屬箔，故可降低水分或氧的穿透。因此，在使用本發(fā)明的撓性裝置用基板制作有機(jī)EL顯示設(shè)備時，能夠抑制因水分或氧所造成的EL層劣化，另外在使用本發(fā)明的撓性裝置用基板制作液晶顯示方式的電子紙時，能夠抑制液晶曝露在水蒸氣中。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于金屬箔的熱傳導(dǎo)性通常較優(yōu)異，故可制成具有散熱性的撓性裝置用基板。因此，在使用本發(fā)明的撓性裝置用基板制作有機(jī)EL顯示設(shè)備時，能夠抑制有機(jī)EL顯示設(shè)備發(fā)光時的發(fā)熱所造成的EL層劣化、從而抑制發(fā)光亮度不均或元件壽命變短等情形。另外，由于本發(fā)明的撓性裝置用基板具有金屬箔，故可增加強(qiáng)度。因此，在使用本發(fā)明的撓性裝置用基板制作有機(jī)EL顯示設(shè)備或電子紙時，可提升耐久性。以下，針對本發(fā)明的撓性裝置用基板的各構(gòu)成進(jìn)行說明。1.密合層本發(fā)明的密合層形成在平坦化層上，并含有無機(jī)化合物，為用于實現(xiàn)含有聚酰亞胺的平坦化層與在本發(fā)明的撓性裝置用基板上所制作的TFT之間的充分的密合力而設(shè)置的層。
密合層優(yōu)選具有平滑性。密合層的表面粗糙度Ra只要小于金屬箔的表面粗糙度 Ra即可，具體而言優(yōu)選25nm以下、更優(yōu)選IOnm以下。若密合層的表面粗糙度Ra過大，則在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，有TFT的電氣性能劣化之虞。需要說明的是，上述表面粗糙度Ra是使用原子力顯微鏡(AFM)或掃描型白色干涉計所測定的值。例如，在使用AFM進(jìn)行測定時，使用Nanoscope Vmultimode (Veeco公司制)，以敲拍模式(tapping mode),以懸臂MPP11100、掃描范圍50 μ mX 50 μ m、掃描速度0. 5Hz，對表面形狀進(jìn)行攝影，由所得影像算出粗糙度曲線的中心線，再算出從該中心線的平均偏差，由此可求得Ra。此外，在使用掃描型白色干涉計進(jìn)行測定的情況下，使用 New View 5000 (Zygo 公司制)，以物鏡100 倍、放大鏡2 倍、Scan Length :15 μ m，對 50μπιΧ50μπι的范圍的表面形狀進(jìn)行攝影，由所得影像算出粗糙度曲線的中心線，再算出從該中心線的平均偏差，由此可求得Ra。另外，密合層優(yōu)選具有耐熱性。因為在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時， TFT制作時通常施加高溫處理。作為密合層的耐熱性，優(yōu)選密合層的5%重量減少溫度為 300°C以上。需要說明的是，5%重量減少溫度的測定，使用熱分析裝置(DTG_60(島津制作所(股)制))，以環(huán)境氮環(huán)境、溫度范圍30°C 600°C、升溫速度10°C /min，進(jìn)行熱重量·示差熱(TG-DTA)測定，將試樣的重量減少5%的溫度設(shè)為5%重量減少溫度(°C )。密合層通常具有絕緣性。這是因為在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，對撓性裝置用基板要求絕緣性所致。另外，在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，密合層優(yōu)選可防止含有聚酰亞胺的平坦化層中所含的雜質(zhì)離子擴(kuò)散至TFT的半導(dǎo)體層中。具體而言，作為密合層的離子穿透性，優(yōu)選鐵(Fe)離子濃度為0. Ippm以下，或鈉(Na)離子濃度為50ppb以下。此外，作為!^e離子、Na離子的濃度的測定方法，可使用對形成在密合層上的層進(jìn)行取樣，萃取后，通過離子色譜法進(jìn)行分析的方法。作為構(gòu)成密合層的無機(jī)化合物，只要滿足上述特性則無特別限制，可舉例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻、氧化鈦。這些可使用1種或2種以上。密合層可為單層或多層。密合層為多層膜的情況下，可將由上述無機(jī)化合物所構(gòu)成的層進(jìn)行多層層疊，也可將由上述無機(jī)化合物所構(gòu)成的層與由金屬所構(gòu)成的層進(jìn)行層疊。作為此時所使用的金屬，只要是可得到滿足上述特性的密合層則無特別限定，可舉例如鉻、鈦、鋁、硅。另外，在密合層為多層膜的情況下，密合層的最外表層優(yōu)選為氧化硅膜。也就是說，在本發(fā)明的撓性裝置用基板上制作TFT時，優(yōu)選在氧化硅膜上制作TFT。這是由于氧化硅膜充分滿足上述特性。此時的氧化硅優(yōu)選為SiOx(X為1. 5 2. O的范圍內(nèi))。其中，密合層4優(yōu)選如圖5所例示那樣，具有第1密合層4a，其形成在平坦化層 3上，含有選自由鉻、鈦、鋁、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種；以及第2密合層4b，其形成在第1密合層如上，含有氧化硅。 因為通過第1密合層可提高平坦化層與第2密合層間的密合性，通過第2密合層，可提高平坦化層與在本發(fā)明的撓性裝置用基板上所制作的TFT間的密合性。此外，含有氧化硅的第2密合層可充分滿足上述特性。密合層的厚度只要為可滿足上述特性的厚度則無特別限定，具體而言，優(yōu)選 Inm 500nm的范圍內(nèi)。其中，在密合層如上述那樣具有第1密合層與第2密合層時，優(yōu)選第 2密合層的厚度較第1密合層厚，從而第1密合層較薄、第2密合層較厚。此時，第1密合層的厚度優(yōu)選為0. Inm 50nm的范圍內(nèi)、更優(yōu)選0. 5nm 20nm的范圍內(nèi)、進(jìn)一步優(yōu)選Inm IOnm的范圍內(nèi)。此外，第2密合層的厚度優(yōu)選IOnm 500nm的范圍內(nèi)、更優(yōu)選50nm 300nm 的范圍內(nèi)、進(jìn)一步優(yōu)選80nm 120nm的范圍內(nèi)。若厚度過薄，則有無法得到充分密合性之虞，若過厚，則有在密合層中發(fā)生裂痕之虞。密合層可在金屬箔上整面地形成，也可在金屬箔上部分性地形成。其中，在如后述那樣使平坦化層部分地形成在金屬箔上時，如圖6 (a)所例示，優(yōu)選使密合層4與平坦化層3 同樣地在金屬箔2上部分性地形成。若在金屬箔上直接形成含有無機(jī)化合物的密合層，則有時會在密合層中發(fā)生裂痕。也就是說，優(yōu)選密合層及平坦化層為相同形狀。作為密合層的形成方法，只要為可形成上述含有無機(jī)化合物的層或上述含有金屬的層的方法，則無特別限定，可舉例如DC(直流)濺射鍍法、RF(高頻)磁控濺射鍍法、等離子CVD(化學(xué)氣相蒸鍍)法等。其中，在形成上述的含有無機(jī)化合物的層時，在形成含有鋁或硅的層的情況下，優(yōu)選使用反應(yīng)性濺射鍍法。這是因為可得到與平坦化層間的密合性優(yōu)異的膜。2.平坦化層本發(fā)明的平坦化層形成在金屬箔上，并含有聚酰亞胺，為用于使金屬箔表面的凹凸平坦化而設(shè)置的層。作為平坦化層的表面粗糙度Ra，只要小于金屬箔的表面粗糙度Ra即可，具體而言，優(yōu)選25nm以下、更優(yōu)選IOnm以下。此外，關(guān)于上述表面粗糙度的測定方法，與上述密合層的表面粗糙度測定方法相同。平坦化層含有聚酰亞胺，優(yōu)選以聚酰亞胺為主成分。聚酰亞胺通常具有吸水性。由于TFT或有機(jī)EL顯示設(shè)備等中所使用的半導(dǎo)體材料易受水分影響，故為了降低元件內(nèi)部水分、在濕氣存在下實現(xiàn)高可靠性，優(yōu)選平坦化層的吸水性較小。作為吸水性的指標(biāo)之一為吸濕膨脹系數(shù)。因此，吸濕膨脹系數(shù)越小越佳，具體而言，優(yōu)選Oppm/% RH 15ppm/% RH的范圍內(nèi)、更優(yōu)選Oppm/% RH 12ppm/% RH的范圍內(nèi)、進(jìn)一步優(yōu)選Oppm/% RH 10ppm/% RH的范圍內(nèi)。吸濕膨脹系數(shù)越小則吸水性越小。例如在將本發(fā)明的撓性裝置用基板用于有機(jī)EL顯示設(shè)備時，由于有機(jī)EL顯示設(shè)備易受水分影響，故為了降低元件內(nèi)部的水分，優(yōu)選吸濕膨脹系數(shù)為較小。此外，平坦化層的吸濕膨脹系數(shù)若為上述范圍，則可使平坦化層的吸水性充分減小，撓性裝置用基板的保管容易，在使用撓性裝置用基板而制作例如TFT基板或有機(jī)EL顯示設(shè)備時其步驟變得簡化。另外，吸濕膨脹系數(shù)越小，則尺寸穩(wěn)定性越高。若平坦化層的吸濕膨脹系數(shù)較大，則存在因其與吸濕膨脹系數(shù)幾乎接近零的金屬箔間的膨脹率差，隨濕度上升而撓性裝置用基板發(fā)生翹曲，或平坦化層及金屬箔的密合性降低的情形。 因此，即使是在制造過程中進(jìn)行濕式工藝的情況下，吸濕膨脹系數(shù)也優(yōu)選較小。需要說明的是，吸濕膨脹系數(shù)如下述方法進(jìn)行測定。首先，制作僅有平坦化層的薄膜。平坦化層薄膜的制成方法是在耐熱薄膜(UPILEX S50S(宇部興產(chǎn)(股)制))或玻璃基板上制作平坦化層薄膜后，再將平坦化層薄膜剝離的方法；或在金屬基板上制作平坦化層薄膜后，將金屬通過蝕刻去除而得到平坦化層薄膜的方法等。接著，將所得的平坦化層薄膜切斷成寬5mmX長20mm，制成評價樣本。吸濕膨脹系數(shù)通過濕度可變機(jī)械式分析裝置 (Thermo Plus TMA8310 (Rigaku公司制))來測定。例如，將溫度固定為25°C，首先，在濕度 15% RH環(huán)境下使樣本呈穩(wěn)定狀態(tài)，將此狀態(tài)保持約30分鐘 2小時后，將測定部位的濕度設(shè)為20% RH,再使樣本以此狀態(tài)保持30分鐘 2小時直到其呈穩(wěn)定。隨后，使?jié)穸茸兓?50% RH，將其呈穩(wěn)定時的樣本長與在20% RH下呈穩(wěn)定狀態(tài)時的樣本長之差、除以濕度變化 (此情況下為50-20的30)，將該值再除以樣本長而得的值作為吸濕膨脹系數(shù)(C. H. E)。測定時，以使評價樣本的單位剖面積的負(fù)荷相同的方式，將拉伸負(fù)荷設(shè)為lg/25000ym2。另外，由尺寸穩(wěn)定性的觀點出發(fā)，平坦化層的線熱膨脹系數(shù)與金屬箔的線熱膨脹系數(shù)之差優(yōu)選15ppm/°C以下、更優(yōu)選10ppm/°C以下、進(jìn)一步優(yōu)選5ppm/°C以下。平坦化層與金屬箔的線熱膨脹系數(shù)越接近，則越能夠抑制撓性裝置用基板的翹曲，在撓性裝置用基板的熱環(huán)境發(fā)生變化時，平坦化層與金屬箔的界面的應(yīng)力變小而密合性提升。此外，本發(fā)明的撓性裝置用基板在操作方面，優(yōu)選在0°C 100°C范圍的溫度環(huán)境下不翹曲，但若因平坦化層的線熱膨脹系數(shù)較大而平坦化層及金屬箔的線熱膨脹系數(shù)存在較大差異，則撓性裝置用基板將因熱環(huán)境變化而發(fā)生翹曲。需要說明的是，所謂撓性裝置用基板未發(fā)生翹曲，是指將撓性裝置用基板切出寬 10mm、長50mm的短片狀，將所得樣本的一短邊以水平方式固定在平滑臺上時，樣本的另一短邊從臺表面的浮上距離為1. Omm以下。具體而言，由尺寸穩(wěn)定性的觀點出發(fā)，平坦化層的線熱膨脹系數(shù)優(yōu)選0ppm/°C 30ppm/°C的范圍內(nèi)、更優(yōu)選Oppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)、進(jìn)一步優(yōu)選Oppm/°C 18ppm/°C 的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選0ppm/°C 12ppm/°C的范圍內(nèi)、最優(yōu)選0ppm/°C 7ppm/°C的范圍內(nèi)。需要說明的是，線熱膨脹系數(shù)如下述那樣進(jìn)行測定。首先，制作僅有平坦化層的薄膜。平坦化層薄膜的制成方法如上所述。其次，將所得的平坦化層切斷成寬5mmX長20mm， 制成評價樣本。線熱膨脹系數(shù)通過熱機(jī)械分析裝置(Thermo Plus TMA8310 (Rigaku公司制))來測定。測定條件為，將升溫速度設(shè)為10°C /min、以使評價樣本的單位剖面積的負(fù)荷成為相同的方式將拉伸負(fù)荷設(shè)為lg/25000ym2，將100°C 200°C范圍內(nèi)的平均的線熱膨脹系數(shù)作為線熱膨脹系數(shù)(C. Τ. E)。平坦化層具備絕緣性。具體而言，平坦化層的體積電阻優(yōu)選1.0X 109Ω ·πι以上、 更優(yōu)選1.0X 101° Ω · m以上、進(jìn)一步優(yōu)選1.0Χ IO11 Ω · m以上。需要說明的是，體積電阻可通過根據(jù)JIS K691UJIS C2318、ASTMD257等的規(guī)格的方法進(jìn)行測定。作為構(gòu)成平坦化層的聚酰亞胺，若滿足上述特性則無特別限定。例如，通過適當(dāng)選擇聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)，能夠抑制吸濕膨脹系數(shù)或線熱膨脹系數(shù)。作為聚酰亞胺，由使平坦化層的線熱膨脹系數(shù)或吸濕膨脹系數(shù)適于本發(fā)明的撓性裝置用基板的觀點而言，優(yōu)選含有芳香族骨架的聚酰亞胺。聚酰亞胺中，含有芳香族骨架的聚酰亞胺因其剛直而呈高平面性骨架，故耐熱性或薄膜的絕緣性優(yōu)異，線熱膨脹系數(shù)也較低，因此適合用于本發(fā)明的撓性裝置用基板的平坦化層。為了要求低吸濕膨脹、低線熱膨脹，優(yōu)選聚酰亞胺具有下式(I)所示的重復(fù)單元。 這種聚酰亞胺顯示來自其剛直骨架的高耐熱性或絕緣性，并顯示與金屬同等的線熱膨脹。另外，也可使吸濕膨脹系數(shù)減小。[化1]
權(quán)利要求
1.一種撓性裝置用基板，其特征在于，具有金屬箔；形成于所述金屬箔上并含有聚酰亞胺的平坦化層；以及形成于所述平坦化層上并含有無機(jī)化合物的密合層。
2.如權(quán)利要求1所述的撓性裝置用基板，其中，所述平坦化層以聚酰亞胺作為主成分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的撓性裝置用基板，其中，所述密合層的表面粗糙度Ra為 25nm以下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，構(gòu)成所述密合層的所述無機(jī)化合物為選自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述密合層為多層膜。
6.如權(quán)利要求5所述的撓性裝置用基板，其中，所述密合層具有第1密合層，其形成于所述平坦化層上，含有選自由鉻、鈦、鋁、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種；以及第2密合層，其形成于所述第1密合層上，由氧化硅組成。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述密合層的厚度為 Inm 500nm的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述平坦化層的表面粗糙度Ra為25nm以下。
9.如權(quán)利要求1 8中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述平坦化層的吸濕膨脹系數(shù)為Oppm/% RH 15ppm/% RH的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，在所述金屬箔上部分地形成有所述平坦化層。
11.如權(quán)利要求1 10中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述平坦化層的厚度為 Ιμ 1000 μ m的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1 11中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述平坦化層的線熱膨脹系數(shù)為Oppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1 12中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述平坦化層的線熱膨脹系數(shù)與所述金屬箔的線熱膨脹系數(shù)之差為15ppm/°C以下。
14.如權(quán)利要求1 13中任一項所述的撓性裝置用基板，其中，所述金屬箔的厚度為 Iym 1000 μ m的范圍內(nèi)。
15.一種撓性裝置用薄膜晶體管基板，其特征在于，具有權(quán)利要求1 14中任一項所述的撓性裝置用基板、以及形成于所述撓性裝置用基板的密合層上的薄膜晶體管。
16.如權(quán)利要求15所述的撓性裝置用薄膜晶體管基板，其中，所述薄膜晶體管具有氧化物半導(dǎo)體層。
17.—種撓性裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求15或16所述的撓性裝置用薄膜晶體管基板。
18.一種有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具有撓性裝置用基板，其具有金屬箔、形成于所述金屬箔上并含有聚酰亞胺的平坦化層、及形成于所述平坦化層上并含有無機(jī)化合物的密合層；形成于所述撓性裝置用基板的密合層上的背面電極層及薄膜晶體管；形成于所述背面電極層上，并至少含有有機(jī)發(fā)光層的電致發(fā)光層；以及形成于所述電致發(fā)光層上的透明電極層。
19.一種電子紙，其特征在于，具有撓性裝置用基板，其具有金屬箔、形成于所述金屬箔上并含有聚酰亞胺的平坦化層、及形成于所述平坦化層上并含有無機(jī)化合物的密合層；形成于所述撓性裝置用基板的密合層上的背面電極層及薄膜晶體管；形成于所述背面電極層上的顯示層；以及形成于所述顯示層上的透明電極層。
20.一種薄膜元件用基板，其具有金屬基材、以及形成于所述金屬基材上并含有聚酰亞胺的絕緣層，其特征在于，所述絕緣層的表面粗糙度Ra為30nm以下。
21.如權(quán)利要求20所述的薄膜元件用基板，其中，所述金屬基材表面的、對所述絕緣層中所使用聚酰亞胺樹脂組合物所含溶劑的接觸角為30°以下。
22.如權(quán)利要求20或21所述的薄膜元件用基板，其中，所述金屬基材以鐵作為主成分。
23.如權(quán)利要求20 22中任一項所述的薄膜元件用基板，其中，在所述金屬基材表面， 通過X射線光電子能譜分析(XPS)所檢測出的碳(C)相對于總元素的元素量比為0. 25以下。
24.如權(quán)利要求20 23中任一項所述的薄膜元件用基板，其中，所述絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)為Oppm/% RH 15ppm/% RH的范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求20 M中任一項所述的薄膜元件用基板，其中，所述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)為Oppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)。
26.如權(quán)利要求20 25中任一項所述的薄膜元件用基板，其中，所述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)與所述金屬基材的線熱膨脹系數(shù)之差為15ppm/°C以下。
27.一種薄膜元件，其特征在于，具有權(quán)利要求20 沈中任一項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。
28.一種薄膜晶體管，其特征在于，具有權(quán)利要求20 沈中任一項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體管。
29.一種薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有對金屬基材實施藥液處理的金屬基材表面處理步驟；以及在所述金屬基材上涂布聚酰亞胺樹脂組合物以形成絕緣層的絕緣層形成步驟，所述絕緣層的表面粗糙度Ra為30nm以下。
30.如權(quán)利要求四所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述金屬基材表面處理步驟，以使所述金屬基材表面對所述聚酰亞胺樹脂組合物所含的溶劑的接觸角為30°以下的方式，實施藥液處理。
31.如權(quán)利要求四或30所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述金屬基材以鐵為主成分。
32.如權(quán)利要求四 31中任一項所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述聚酰亞胺樹脂組合物含有聚酰亞胺前體。
33.如權(quán)利要求四 32中任一項所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述金屬基材表面處理步驟后的所述金屬基材表面，通過X射線光電子能譜分析(XPQ所檢測出的碳(C)相對于總元素的元素量比為0. 25以下。
34.一種薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有以使通過下述方法算出的相對溶解氧飽和率為95%以下的方式，對聚酰亞胺樹脂組合物進(jìn)行脫氣的脫氣步驟；以及在金屬基材上涂布所述聚酰亞胺樹脂組合物以形成絕緣層的絕緣層形成步驟；所述絕緣層的表面粗糙度Ra為30nm以下；<相對溶解氧飽和率的計算方法>首先，使用對將包含于聚酰亞胺樹脂組合物的溶劑進(jìn)行空氣吹泡30分鐘以上的溶解氧飽和溶劑，以完全未溶解氧的所述溶劑的溶解氧量的測定值為0、所述溶解氧飽和溶劑的溶解氧量的測定值為100的方式，進(jìn)行溶解氧測量計的校準(zhǔn)；其次，通過經(jīng)校準(zhǔn)的所述溶解氧測量計，測定使聚酰亞胺樹脂組合物于大氣下靜置1小時以上的基準(zhǔn)聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值、以及經(jīng)將聚酰亞胺樹脂組合物脫氣的脫氣聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值；然后，將所述基準(zhǔn)聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值設(shè)為 100%，以此時的所述脫氣聚酰亞胺樹脂組合物的溶解氧量的相對值作為相對溶解氧飽和率。
35.如權(quán)利要求34所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在即將進(jìn)行所述絕緣層形成步驟之前，進(jìn)行所述脫氣步驟。
36.如權(quán)利要求四 35中任一項所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述絕緣層的吸濕膨脹系數(shù)為Oppm/% RH 15ppm/% RH的范圍內(nèi)。
37.如權(quán)利要求四 36中任一項所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)為0ppm/°C 25ppm/°C的范圍內(nèi)。
38.如權(quán)利要求四 37中任一項所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述絕緣層的線熱膨脹系數(shù)與所述金屬基材的線熱膨脹系數(shù)之差為15ppm/°C以下。
39.如權(quán)利要求四 38中任一項所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述絕緣層形成步驟后，具有在所述絕緣層上形成含有無機(jī)化合物的密合層的密合層形成步驟。
40.如權(quán)利要求39所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，構(gòu)成所述密合層的所述無機(jī)化合物為選自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種。
41.如權(quán)利要求39或40所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述密合層為多層膜。
42.如權(quán)利要求41所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述密合層具有第1 密合層，其形成于所述絕緣層上，含有選自由鉻、鈦、鋁、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉻及氧化鈦所組成的組中的至少1種；以及第2密合層，其形成于第1密合層上，含有氧化硅。
43.一種薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有在通過權(quán)利要求四 42中任一項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驟。
44.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，具有在通過權(quán)利要求四 42中任一項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體管的薄膜晶體管形成步驟。
45.如權(quán)利要求44所述的薄膜晶體管的制造方法，其中，所述薄膜晶體管具有氧化物半導(dǎo)體層。
全文摘要
本發(fā)明的第一目的在于提供一種在層疊了金屬層與聚酰亞胺層的具有撓性的基板上制作TFT時，可抑制因金屬箔表面凹凸所造成的TFT電氣性能劣化，并可抑制TFT的剝離或裂痕的撓性裝置用基板。此外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種表面平滑性優(yōu)異、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。本發(fā)明還提供一種撓性裝置用基板，其特征在于，具有金屬箔；形成于上述金屬箔上，并含有聚酰亞胺的平坦化層；與形成于上述平坦化層上，并含有無機(jī)化合物的密合層。此外，本發(fā)明提供一種薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有對金屬基材實施藥液處理的金屬基材表面處理步驟；與于上述金屬基材上涂布聚酰亞胺樹脂組合物以形成絕緣層的絕緣層形成步驟；上述絕緣層的表面粗糙度Ra為30nm以下。另外，本發(fā)明提供一種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對溶解氧飽和率為95％以下的方式，對聚酰亞胺樹脂組合物進(jìn)行脫氣的脫氣步驟；與于金屬基材上涂布上述聚酰亞胺樹脂組合物以形成絕緣層的絕緣層形成步驟；上述絕緣層的表面粗糙度Ra為30nm以下。
文檔編號H01L51/50GK102576735SQ20108004378
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者在原慶太, 坂寄勝哉, 天下井惠維, 市村公二, 福田俊治 申請人:大日本印刷株式會社