13.1 Introduction
ディスプレイ、照明、太陽光発電などの用途のためのフレキシブルな家電製品は、軽量、曲げやすい、適合性がある、頑丈、脆くないなどの独自の特性のため、過去10年間に関心を集めてきた（Zardetto、 Brown、 Reale、 & Di Carlo、2011年）。 フレキシブル基板上のエレクトロニクスへの関心は、1960年代の宇宙ミッション用フレキシブル太陽電池の研究までさかのぼることができる（Crabb & Treble, 1967; Ray, 1967）。 当時、1～50kWの電力を供給できる、信頼性が高く、コンパクトで軽量な電源の入手が課題となっており、その解決策としてフレキシブル基板上の太陽電池の大面積化が研究された。
1960年代には、米国ラジオ社（RCA）の研究者が薄膜トランジスター（TFT）や液晶の開発を先駆的に行っている。 RCAが液晶を使ったデジタル時計を発表してから4年後の1973年、シャープが液晶を使ったポケット電卓を発表し、これが商業的な液晶製品の最初の成功例となった。 大型ディスプレイへの関心もTFT-LCDの開発を後押しした一因で、1980年代後半にはノートパソコンに10インチのTFT-LCDが登場し、2006年にはLGフィリップスが高精細テレビ用に100インチのTFT-LCDを実現した（Cristaldi, Pennisi, & Pulvirenti,2009）。
短期間でのフラットパネルディスプレイの大型化、数十億のモバイルディスプレイからなる市場（Li, Bhowmik, & Bos, 2008）は、1960年代にはすぐに明らかにならなかった。 したがって、小さなフォームファクターで持ち運び可能な大型ディスプレイを持つ必要性から、新しい機会が生まれたのである。 大面積の電子デバイス（ソーラーパネルやディスプレイ）を運搬する手段は、操作のために配置されるまではコンパクトであることが望ましい。 宇宙用のソーラー・パネルの場合、パネルは明確に定義された小面積のペイロードで宇宙に打ち上げられなければならないのに対し、ディスプレイの場合、ユーザーはディスプレイをシャツのポケットに入れて持ち歩き、その後、机や壁にディスプレイを展開することができる。 電子書籍リーダーで使用されている電気泳動インク（Comiskeyら、1998）は、間違いなく有機ベースのディスプレイ技術の一例である。 E-Readerは、厚さ0.3mm、重さ130gの19インチフレキシブルE-Readerや、LGが製造した超薄型透明金属箔の裏面にTFTを搭載するなど、大面積のフレキシブルディスプレイを可能にする能力が明確に示されている（2010a、2010b、Shah、2010年）。 また、フレキシブル液晶ディスプレイも2005年以降実証されており（Kanellos, 2005）、液晶ディスプレイの液晶は有機材料である。
ただし、この章では、有機材料が電荷を伝えたり光を発生させる有機エレクトロニクスに焦点を当て、液晶や電気泳動インクなどの電界に機械的に応答する有機材料とは異なるものである。 有機エレクトロニクスが注目される理由の一つは、プラスチックや金属箔などの様々な非常に安価な基板に有機膜を蒸着できることと、有機化合物の加工が比較的容易なことである（Forrest, 2004）。 例えば、フレキシブルディスプレイや太陽電池の明確なユーザーアプリケーションは、有機フィルムの処理特性と相まって、金属箔上の有機エレクトロニクスの未来へのビジョンを生み出し、この分野の研究を促進してきた。
Gustafssonら（1992）は、OLEDディスプレイに使用されている有機発光ダイオード（OLED）がフレキシブル基板上に作製できることを示した。 Gustafssonらの研究に続いて、フレキシブル基板上にディスプレイを作製する取り組みが行われることになる。 Gustafssonらは、ポリマーはスピンキャスティングやディップコーティングなどの簡単な成膜プロセスに従うため、フレキシブル基板上の大面積デバイスの製造に適していると指摘した。
Constantら（1995）は、フレキシブルなポリイミド基板上にTFTを実証し、1996年にはTheissとWagner（1996）が金属フォイル基板上にOLEDと非晶質Si TFTを集積した。 このように、1990年代は、フレキシブル材料上の有機エレクトロニクスの基本的な構成要素とコンセプトの証明が、フレキシブルディスプレイの商業化への関心をかき立てた10年間であったといえる。
薄いスチール箔は、酸素や水の透過率が低く、高温処理（～1000℃）に耐え、寸法安定性、耐薬品性、比較的低い熱膨張係数、（ガラスと比較して）高い熱伝導性を持ち、共通電圧端子（グランドまたはシールド用）を提供できることから、有機エレクトロニクス用のフレキシブル基板として魅力的であった。 OLED上面発光型ディスプレイの場合、金属基板はOLEDの寿命延長に不可欠な優れた酸素および水分バリアを提供できる（Park、Chae、Chung、& Lee、2011年）。 上面発光OLEDアーキテクチャ（TOLED）は、OLED上に蒸着された透明電極を通じて、不透明なスチール基板から光が離れるようにするOLED設計の特徴を指す（Hofmann、Thomschke、Lussem、& Leo、2011）；上面発光および底面発光デバイスの図示は、図13． 基板上のトップエミッション型とボトムエミッション型の有機ELを絵にしたもの。
水分・酸素バリアの必要性は、水分や酸素にさらされると有機EL性能が劣化するためである。 この劣化は、OLED の発光領域内のダークスポットとして示される (Burrows et al., 1994)。 OLEDが10,000時間以上の動作寿命を有するためには、任意の保護層を通じた水蒸気透過率（WVTR）および酸素透過率がそれぞれ∼1×10-6g/m2/dayおよび10-5-10-6g/m2/dayであるが（ルイス & ウィーバー、2004）、OLEDディスプレイおよび照明における最先端の寿命要件を考えると、これらの割合は高くなり得る。
SiO2、窒化ケイ素（SiNx）、またはAl2O3の欠陥は、これらの材料の単層を通る有効浸透率を満足のいくレベルに制限する。 無機材料とポリマー材料の交互層からなる多層構造は、より成功している（Chwangら、2003年；Weaverら、2002年）。 さらに、新規の無機-ポリマーハイブリッド材料は、浸透バリアとして実験室規模の有用性を提供することも実証されています（Gartside et al. 例えば、照明用途の白色有機EL（WOLED）の製造コストは、手ごわい課題である。 白熱灯の製造コストが0.03ドル/lm未満であるのに対し、WOLEDのコストは約10ドル/lmと推定されている（So et al. 55インチフラットパネルディスプレイのWOLEDは、真空昇華方式で、照明用製品を超える非常に厳しい品質要件の下で生産されているため、真空蒸着プロセスによるWOLEDの製造コストは、現時点ではコスト的に不可能である。
フレキシブル基板上の有機エレクトロニクスの現状は、55インチの曲面テレビ製品（Display、2012）からスマートフォン用のプラスチック製フレキシブルディスプレイのプロトタイプ（Poor、2012）、プラスチック製の市販のスマートフォンディスプレイ（Display、2013）まで多岐にわたる。 モバイルディスプレイの利用が増え続ける中、消費者に情報を提供し、スマートフォンを差別化するための新しいフォームファクターは、メーカーにとって魅力的である。 また、消費者は、脆いガラス製ディスプレイにありがちな損傷をはるかに受けにくいデバイスを得ることができます。
本章では、金属箔上に有機エレクトロニクスを構築するステップについて検討します。 加工条件に適した特性を持つ基板の選択と、基板の加工方法については、それぞれ13.2節と13.3節で説明する。 13.4 節でシリコン系活物質を中心とした金属箔上 TFT のレビュー、13.5 節で金属箔上有機デバイスの現状をレビューしています。 最後に、13.6節では、達成すべき課題についての考察を含め、全体的な展望を述べている
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