JP6564555B1 - フレキシブルｏｌｅｄデバイス、その製造方法及び支持基板 - Google Patents

Abstract

本開示のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法によれば、ベース（１０）と、ＴＦＴ層及びＯＬＥＤ層を含む機能層領域（２０）とベースと機能層領域との間に位置して機能層領域を支持するフレキシブルフィルム（３０）と、フレキシブルフィルムとベースとの間に位置してベースに固着しているリリース層（１２）とを備える積層構造体（１００）を用意する。ベースを透過する剥離光（２１６）でリリース層を照射してリリース層からフレキシブルフィルムを剥離する。リリース層はタンタル窒化物の多結晶体から形成されている。

Description

本開示は、フレキシブルＯＬＥＤデバイス、その製造方法及び支持基板に関する。

フレキシブルディスプレイの典型例は、ポリイミドなどの合成樹脂から形成されたフィルム（以下、「樹脂膜」と称する）と、樹脂膜に支持されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）及びＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの素子を備えている。樹脂膜はフレキシブル基板として機能する。ＯＬＥＤを構成する有機半導体層は水蒸気によって劣化しやすいため、フレキシブルディスプレイは、ガスバリア膜（封止用フィルム）によって封止されている。

フレキシブルディスプレイの製造は、樹脂膜が上面に形成されたガラスベースを用いて行われ得る。ガラスベースは、製造工程中、樹脂膜の形状を平面状に維持する支持体（キャリア）として機能する。樹脂膜上にＴＦＴ及びＯＬＥＤなどの素子、及びガスバリア膜などが形成されることにより、ガラスベースに支持された状態でフレキシブルＯＬＥＤデバイスの構造が実現する。その後、フレキシブルＯＬＥＤデバイスはガラスベースから剥離され、柔軟性を獲得する。ＴＦＴ及びＯＬＥＤなどの素子が配列された部分を全体として「機能層領域」と呼ぶことができる。

特許文献１には、ＯＬＥＤデバイスを乗せたフレキシブル基板をガラスベースから剥離するため、フレキシブル基板とガラスベースとの界面を紫外線レーザ光（剥離光）で照射する方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法では、フレキシブル基板とガラスベースとの間にアモルファスシリコン層が配置されている。紫外線レーザ光の照射は、アモルファスシリコン層から水素を発生させ、フレキシブル基板をガラスベースから剥離させる。

国際公開第２００９／０３７７９７号

従来の樹脂膜は紫外線を吸収するため、剥離光照射がＴＦＴ素子及びＯＬＥＤ素子に及ぼす影響は特に検討されていなかった。しかしながら、本発明者の検討によると、剥離工程で使用する紫外線レーザ光がＴＦＴ素子及びＯＬＥＤ素子を劣化させる可能性のあることがわかった。

本開示は、上記の課題を解決することができる、フレキシブルＯＬＥＤデバイス、その製造方法及び支持基板を提供する。

本開示のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法は、例示的な実施形態において、ベースと、ＴＦＴ層及びＯＬＥＤ層を含む機能層領域と、前記ベースと前記機能層領域との間に位置して前記機能層領域を支持するフレキシブルフィルムと、前記フレキシブルフィルムと前記ベースとの間に位置して前記ベースに固着しているリリース層とを備える積層構造体を用意する工程、及び、前記ベースを透過する紫外レーザ光で前記リリース層を照射して前記リリース層から前記フレキシブルフィルムを剥離する工程とを含む。前記リリース層はタンタル窒化物の多結晶体から形成されている。

ある実施形態において、前記タンタル窒化物に含まれる窒素のモル比率は、前記タンタル窒化物に含まれるタンタルのモル比率よりも高い。

ある実施形態において、前記リリース層の表面は、凹凸パターンを有しており、前記フレキシブルフィルムの裏面は、前記リリース層の前記表面が有する前記凹凸パターンを転写したパターンを有している。

ある実施形態において、前記リリース層の厚さは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

ある実施形態において、前記フレキシブルフィルムの厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下である。

ある実施形態において、前記紫外レーザ光の波長は、３００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下である。

ある実施形態において、前記積層構造体を用意する工程は、窒素含有ガス雰囲気中でタンタルターゲットをスパッタすることによって前記ベース上に前記タンタル窒化物の多結晶体を形成する工程と、前記タンタル窒化物の多結晶体上に前記フレキシブルフィルムを形成する工程とを含む。

本開示のフレキシブルＯＬＥＤデバイスは、例示的な実施形態において、ＴＦＴ層及びＯＬＥＤ層を含む機能層領域と、前記機能層領域を支持するフレキシブルフィルムとを備え、前記フレキシブルフィルムの裏面は、凹凸パターンを有している。

ある実施形態において、前記凹凸パターンの凹凸は、可視光を拡散反射する形状及びサイズを有している。

ある実施形態において、前記フレキシブルフィルムの厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下であり、前記フレキシブルフィルムの前記裏面に接着されたサポートフィルムを更に備える。

本開示の支持基板は、ある例示的な実施形態において、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの支持基板であって、タンタル窒化物の多結晶体から形成されたリリース層と、紫外線を透過する材料から形成されたベースであって、前記リリース層を支持しているベースとを備える。

ある実施形態において、前記タンタル窒化物に含まれる窒素のモル比率は、前記タンタル窒化物に含まれるタンタルのモル比率よりも高い。

ある実施形態において、前記リリース層の表面は、凹凸パターンを有している。

ある実施形態において、前記リリース層を覆うフレキシブルフィルムを更に備える。

ある実施形態において、前記フレキシブルフィルムの裏面は、前記リリース層の前記表面が有する前記凹凸パターンに整合した凹凸を有し、前記凹凸は、可視光を拡散反射する形状及びサイズを有している。

本発明の実施形態によれば、前記の課題を解決する、新しいフレキシブルＯＬＥＤデバイス、その製造方法及び支持基板が提供される。

本開示によるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法に用いられる積層構造体の構成例を示す平面図である。 図１Ａに示される積層構造体のＢ−Ｂ線断面図である。 本開示の実施形態における支持基板の製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における支持基板の製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を示す工程断面図である。 フレキシブルＯＬＥＤデバイスにおける１個のサブ画素の等価回路図である。 製造工程の途中段階における積層構造体の斜視図である。 積層構造体の分割位置を模式的に示す断面図である。 積層構造体の分割位置を模式的に示す平面図である。 ステージが積層構造体を支持する直前の状態を模式的に示す図である。 ステージが積層構造体を支持している状態を模式的に示す図である。 ライン状に成形されたレーザ光（剥離光）によって積層構造体のベースと樹脂膜との界面を照射している状態を模式的に示す図である。 剥離装置のラインビーム光源から出射されたラインビームで積層構造体を照射する様子を模式的に示す斜視図である。 剥離光の照射開始時におけるステージの位置を模式的に示す図である。 剥離光の照射終了時におけるステージの位置を模式的に示す図である。 剥離光の照射後に積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する前の状態を模式的に示す断面図である。 積層構造体を第１部分と第２部分とに分離した状態を模式的に示す断面図である。 ＯＬＥＤデバイス１０００のフレキシブル基板の裏面における凹凸を模式的に示す断面図である。

図面を参照しながら、本開示によるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法及び製造装置の実施形態を説明する。以下の説明において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供する。これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図しない。

＜積層構造体＞
図１Ａ及び図１Ｂを参照する。本実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法では、まず、図１Ａ及び図１Ｂに例示される積層構造体１００を用意する。図１Ａは、積層構造体１００の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示される積層構造体１００のＢ−Ｂ線断面図である。図１Ａ及び図１Ｂには、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を有するＸＹＺ座標系が示されている。

本実施形態における積層構造体１００は、ベース（マザー基板またはキャリア）１０と、ＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂを含む機能層領域２０と、ベース１０と機能層領域２０との間に位置して機能層領域２０を支持するフレキシブルフィルム３０と、フレキシブルフィルム３０とベース１０との間に位置してベース１０に固着しているリリース層１２とを備えている。リリース層１２は、タンタル窒化物の多結晶体から形成されている。好ましくは、タンタル窒化物に含まれる窒素のモル比率は、タンタル窒化物に含まれるタンタルのモル比率よりも高い。

積層構造体１００は、更に、複数の機能層領域２０を覆う保護シート５０と、複数の機能層領域２０と保護シート５０との間において、機能層領域２０の全体を覆うガスバリア膜４０とを備えている。積層構造体１００は、バッファ層などの図示されていない他の層を有していてもよい。

ベース１０の典型例は、剛性を有するガラスベースである。フレキシブルフィルム３０の典型例は、可撓性を有する合成樹脂フィルムである。以下、「フレキシブルフィルム」を単に「樹脂膜」と称する。リリース層１２と、リリース層１２を支持しているベース１０とを含む構造物を、全体として、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの「支持基板」と称する。支持基板は、リリース層１２を覆う他の膜（例えばフレキシブルフィルム）を更に備えていてもよい。

本実施形態における積層構造体１００の第１の表面１００ａはベース１０によって規定され、第２の表面１００ｂは保護シート５０によって規定されている。ベース１０及び保護シート５０は、製造工程中に一時的に用いられる部材であり、最終的なフレキシブルＯＬＥＤデバイスを構成する要素ではない。

図示されている樹脂膜３０は、複数の機能層領域２０をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域３０ｄと、個々のフレキシブル基板領域３０ｄを囲む中間領域３０ｉとを含む。フレキシブル基板領域３０ｄと中間領域３０ｉは、連続した１枚の樹脂膜３０の異なる部分にすぎず、物理的に区別される必要はない。言い換えると、樹脂膜３０のうち、各機能層領域２０の真下に位置している部分がフレキシブル基板領域３０ｄであり、その他の部分が中間領域３０ｉである。

複数の機能層領域２０のそれぞれは、最終的にフレキシブルＯＬＥＤデバイスのパネルを構成する。言い換えると、積層構造体１００は、分割前の複数のフレキシブルＯＬＥＤデバイスを１枚のベース１０が支持している構造を有している。各機能層領域２０は、例えば厚さ（Ｚ軸方向サイズ）が数十μｍ、長さ（Ｘ軸方向サイズ）が１２ｃｍ程度、幅（Ｙ軸方向サイズ）が７ｃｍ程度のサイズを持つ形状を有している。これらのサイズは、必要な表示画面の大きさに応じて任意の大きさに設定され得る。各機能層領域２０のＸＹ平面内における形状は、図示されている例において、長方形であるが、これに限定されない。各機能層領域２０のＸＹ平面内における形状は、正方形、多角形、または、輪郭に曲線を含む形状を有していてもよい。

図１Ａに示されるように、フレキシブル基板領域３０ｄは、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの配置に対応して、行及び列状に、二次元的に配列されている。中間領域３０ｉは、直交する複数のストライプから構成され、格子パターンを形成している。ストライプの幅は、例えば１〜４ｍｍ程度である。樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄは、最終製品の形態において、個々のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの「フレキシブル基板」として機能する。これに対して、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、最終製品を構成する要素ではない。

本開示の実施形態において、積層構造体１００の構成は、図示されている例に限定されない。１枚のベース１０に支持されている機能層領域２０の個数（ＯＬＥＤデバイスの個数）は、複数である必要はなく、単数であってもよい。機能層領域２０が単数である場合、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、１個の機能層領域２０の周りを囲む単純なフレームパターンを形成する。

なお、各図面に記載されている各要素のサイズまたは比率は、わかりやすさの観点から決定されており、実際のサイズまたは比率を必ずしも反映していない。

支持基板
図２Ａ及び図２Ｂを参照して、本開示の実施形態における支持基板の製造方法を説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の実施形態における支持基板２００の製造方法を示す工程断面図である。

まず、図２Ａに示すように、ベース１０を用意する。ベース１０は、プロセス用のキャリア基板であり、その厚さは、例えば０．３〜０．７ｍｍ程度であり得る。ベース１０は、典型的にはガラスから形成される。ベース１０は、後の工程で照射する剥離光を透過することが求められる。

次に、図２Ｂに示すように、ベース１０上にリリース層１２を形成する。リリース層１２は、タンタル窒化物の多結晶体から形成されている。タンタル窒化物には、さまざまな組成比を示す多種の相が存在し得る。タンタル原子と窒素原子の比が１：１であるとき、タンタル窒化物の安定相が形成され得る。この安定相は標準状態でＣｏＳｎ型構造を有する結晶である。安定相の結晶構造は六方晶であるが、最密充填ではなく、タンタル原子とタンタル原子の間に窒素原子が入る侵入型の金属間化合物（固溶体またはアロイ）である。タンタル窒化物は、窒素原子の欠損・過剰による非化学量論組成の化合物を形成しやすい。タンタル窒化物の薄膜を堆積するとき、窒素ガスを過剰に供給することにより、窒素リッチにすることができる。本開示のある実施形態では、窒素リッチのタンタル窒化物（ＴａＮ_x： １＜ｘ≦２．５）からリリース層１２を形成する。

窒素リッチのタンタル窒化物は熱伝導性に優れる。このため、剥離光の照射によって発熱するとき、剥離光強度の空間的分布に非一様性が生じても、剥離不良は生じにくい。より具体的には、ベース１０の裏面にダストが付着したり、傷が形成されたりしている場合、ベース１０の裏面からリリース層１２に剥離光を入射させると、ダストの影または傷によって生じる回折・反射などにより、リリース層１２上における剥離光強度に局所的な低下が生じる可能性がある。光化学反応によって樹脂膜３０の剥離を行うとき、このような剥離光強度の局所的な不足が生じると、その位置で剥離が実現せず、剥離不良の問題が発生する。

しかし、本実施形態におけるリリース層１２は、剥離光を吸収して発熱及び伝熱を行うため、剥離光強度の局所的な不足による上記の問題が回避され得る。

タンタル窒化物は、例えば反応性スパッタリング法によって堆積され得る。反応性スパッタリング法は、タンタルターゲットを窒素含有雰囲気ガス中にスパッタすることにより行われ得る。窒素含有雰囲気ガスは、例えば窒素ガス及びアルゴンなどの不活性ガスの混合気体である。この混合気体の流量が１２５ｓｃｃｍの場合、窒素ガス流量は例えば１００〜１１５ｓｃｃｍ、アルゴンガス流量は例えば１５〜２５ｓｃｃｍであり得る。スパッタリング中にベース１０を加熱する必要はない。このようなスパッタリング法は、化学的気相成長法に比べて低いコストでリリース層１２の形成を可能にする。なお、反応性スパッタリング法によってタンタル窒化物を堆積させる場合、ガス流量や基板温度を調整することにより、タンタル窒化物の堆積膜中の残留内部応力を小さくすることができる。一般に、高融点金属の堆積膜中には比較的大きな残留内部応力が発生しやすい。リリース層の残留内部応力が大きくなると、支持基板に反りが発生し、剥離工程が適切に実行できなくなる可能性がある。タンタル窒化物からリリース層を形成することにより、高融点金属から形成したリリース層を用いた場合に比べて、支持基板の反りが低減され、より歩留りよく剥離を行うことが可能になる。

図２Ｂの破線で囲まれたエリア内に記載されているように、窒素リッチのタンタル窒化物の堆積膜（リリース層１２）は、表面に凹凸を有している。この凹凸のパターンは、例えば可視光を拡散反射する形状及びサイズ（数十ｎｍ〜数百ｎｍ）を有し得る。タンタル窒化物から形成されたリリース層１２の厚さは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、例えば２００ｎｍ程度の厚さを有し得る。厚さが５０ｎｍ未満の場合、支持基板の面内において、表面凹凸や成膜速度のばらつきにより、リリース層として機能するために必要な膜厚が部分的に得られないことがある。また、５００ｎｍを超えると応力の影響が無視できなくなる。なお、タンタルターゲットの消費量をできるだけ節約することを考えると、リリース層１２の厚さは２５０ｎｍ以下であることが更に好ましい。窒素リッチのタンタル窒化物に金属光沢はなく、観察すると、黒色または褐色に見える。窒素リッチのタンタル窒化物は、可視光の少なくとも一部及び紫外線を吸収する性質を備えている。この点において、タンタル窒化物は、金属光沢を示すモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属とは大きく異なる。また、窒素リッチのタンタル窒化物は、酸素をトラップして酸化され得るため、外部から拡散してきた酸素ガスに対するバリア層として機能し、封止効果を発揮し得る。

本開示の実施形態におけるリリース層１２は、上記に加えて更に表面に凹凸を有することにより、効率的に紫外線レーザ光を吸収するため、後述する剥離光の照射工程で剥離光の反射に対するレーザ光の終端処理が不要になる。

以下、積層構造体１００の構成及び製造方法をより詳しく説明する。

まず、図３Ａを参照する。図３Ａは、表面に樹脂膜３０が形成された支持基板２００を示す断面図である。

本実施形態における樹脂膜３０は、例えば厚さ５μｍ以上２０μｍ以下、例えば１０μｍ程度のポリイミド膜である。ポリイミド膜は、前駆体であるポリアミド酸またはポリイミド溶液から形成され得る。ポリアミド酸の膜を支持基板２００におけるリリース層１２の表面に形成した後に熱イミド化を行ってもよいし、ポリイミドを溶融または有機溶媒に溶解したポリイミド溶液からリリース層１２の表面に膜を形成してもよい。ポリイミド溶液は、公知のポリイミドを任意の有機溶媒に溶解して得ることができる。ポリイミド溶液をベース１０の表面に塗布した後、乾燥することによってポリイミド膜が形成され得る。

ポリイミド膜は、ボトムエミッション型のフレキシブルディスプレイの場合、可視光領域の全体で高い透過率を実現することが好ましい。ポリイミド膜の透明度は、例えばＪＩＳ Ｋ７１０５−１９８１に従った全光線透過率によって表現され得る。全光線透過率は８０％以上、または８５％以上に設定され得る。一方、トップエミッション型のフレキシブルディスプレイの場合には透過率の影響は受けない。

樹脂膜３０は、ポリイミド以外の合成樹脂から形成された膜であってもよい。ただし、本開示の実施形態では、薄膜トランジスタを形成する工程において、例えば３５０℃以上の熱処理を行うため、この熱処理によって劣化しない材料から樹脂膜３０は形成される。

樹脂膜３０は、複数の合成樹脂膜の積層体であってもよい。本実施形態のある態様では、フレキシブルディスプレイの構造物をベース１０から剥離するとき、ベース１０を透過する紫外線レーザ光（波長：３００〜３６０ｎｍ）を樹脂膜３０に照射するＬＬＯが行われる。レーザ光を吸収して発熱するリリース層１２がベース１０と樹脂膜３０との間に配置されているため、紫外線レーザ光の照射により、リリース層１２と樹脂膜３０の界面で樹脂膜３０の一部（層状部分）が気化して樹脂膜３０を、リリース層１２、すなわち支持基板２００から容易に剥離することができる。リリース層１２があると、アッシュの生成が抑制されるという効果も得られる。

本開示の実施形態におけるリリース層１２は、黒色または褐色のタンタル窒化物から形成されており、更に表面に凹凸を有するため、リリース層１２の紫外線レーザ光に対する透過率は極めて低い。このため、リフトオフ（Laser Lift Off: ＬＬＯ）工程でリリース層１２は紫外線遮蔽層として機能する。その結果、紫外線レーザ光がベース１０から機能層領域２０に入射してＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂの特性を劣化させることが回避または抑制される。

一般に、透明度の高い樹脂膜３０であっても、紫外線はほとんど吸収されると考えられてきた。しかしながら、フレキシブルＯＬＥＤデバイスに使用される樹脂膜３０は極めて薄い層であるため、金属材料から形成されたリリース層１２が存在しないと、機能層領域２０にまで紫外線レーザ光が入射する。紫外線レーザ光は、ＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂの特性だけではなく、封止構造を構成する有機膜及び無機膜の封止性能を劣化させる可能性もある。更には、現在、広く利用されている樹脂膜３０は黄褐色または茶褐色のポリイミド材料から形成されているため、紫外線レーザ光の透過が機能層領域の特性劣化を引き起こし得るとは認識されていなかった。このような透明度の低いポリイミド材料は、紫外線レーザ光を強く吸収するからである。しかしながら、本発明者の検討によると、透明度の低い樹脂膜３０であっても、その厚さが例えば５〜２０μｍ程度しかなければ、紫外線レーザ光は機能層領域２０にまで達し得ることがわかった。したがって、本開示の実施形態に係る方法は、透明度が高くて紫外線を透過しやすい材料から形成された樹脂膜（フレキシブル基板）を備えるＯＬＥＤデバイスだけではなく、透明度が低くて薄い樹脂膜３０（厚さ：５〜２０μｍ程度）を備えるＯＬＥＤデバイスの製造に好適に用いられる。

＜研磨処理＞
樹脂膜３０の表面３０ｘ上にパーティクルまたは凸部などの研磨対象（ターゲット）が存在する場合、研磨装置によってターゲットを研磨し平坦化してもよい。パーティクルなどの異物の検出は、例えばイメージセンサによって取得した画像を処理することによって可能である。研磨処理後、樹脂膜３０の表面３０ｘに対する平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理は、平坦性を向上させる膜（平坦化膜）を樹脂膜３０の表面３０ｘに形成する工程を含む。平坦化膜は樹脂から形成されている必要はない。

＜下層ガスバリア膜＞
次に、樹脂膜３０上にガスバリア膜（不図示）を形成してもよい。ガスバリア膜は、種々の構造を有し得る。ガスバリア膜の例は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの膜である。ガスバリア膜の他の例は、有機材料層及び無機材料層が積層された多層膜であり得る。このガスバリア膜は、機能層領域２０を覆う後述のガスバリア膜から区別するため、「下層ガスバリア膜」と呼んでもよい。また、機能層領域２０を覆うガスバリア膜は、「上層ガスバリア膜」と呼ぶことができる。

＜機能層領域＞
次に、ＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂなどを含む機能層領域２０、ならびに上層ガスバリア膜４０を形成する工程を説明する。

まず、図３Ｂに示されるように、複数の機能層領域２０をベース１０上に形成する。ベース１０と機能層領域２０との間には、ベース１０に固着しているリリース層１２及び樹脂膜３０が位置している。

機能層領域２０は、より詳細には、下層に位置するＴＦＴ層２０Ａと、上層に位置するＯＬＥＤ層２０Ｂとを含んでいる。ＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂは、公知の方法によって順次形成される。ＴＦＴ層２０Ａは、アクティブマトリクスを実現するＴＦＴアレイの回路を含む。ＯＬＥＤ層２０Ｂは、各々が独立して駆動され得るＯＬＥＤ素子のアレイを含む。ＴＦＴ層２０Ａの厚さは例えば４μｍであり、ＯＬＥＤ層２０Ｂの厚さは例えば１μｍである。

図４は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイにおけるサブ画素の基本的な等価回路図である。ディスプレイの１個の画素は、例えばＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）などの異なる色のサブ画素によって構成され得る。図４に示される例は、選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１、駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２、保持容量ＣＨ、及びＯＬＥＤ素子ＥＬを有している。選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１は、データラインＤＬと選択ラインＳＬとに接続されている。データラインＤＬは、表示されるべき映像を規定するデータ信号を運ぶ配線である。データラインＤＬは選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１を介して駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２のゲートに電気的に接続される。選択ラインＳＬは、選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１のオン／オフを制御する信号を運ぶ配線である。駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２は、パワーラインＰＬとＯＬＥＤ素子ＥＬとの間の導通状態を制御する。駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２がオンすれば、ＯＬＥＤ素子ＥＬを介してパワーラインＰＬから接地ラインＧＬに電流が流れる。この電流がＯＬＥＤ素子ＥＬを発光させる。選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１がオフしても、保持容量ＣＨにより、駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２のオン状態は維持される。

ＴＦＴ層２０Ａは、選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１、駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２、データラインＤＬ、及び選択ラインＳＬなどを含む。ＯＬＥＤ層２０ＢはＯＬＥＤ素子ＥＬを含む。ＯＬＥＤ層２０Ｂが形成される前、ＴＦＴ層２０Ａの上面は、ＴＦＴアレイ及び各種配線を覆う層間絶縁膜によって平坦化されている。ＯＬＥＤ層２０Ｂを支持し、ＯＬＥＤ層２０Ｂのアクティブマトリクス駆動を実現する構造体は、「バックプレーン」と称される。

図４に示される回路要素及び配線の一部は、ＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂのいずれかに含まれ得る。また、図４に示されている配線は、不図示のドライバ回路に接続される。

本開示の実施形態において、ＴＦＴ層２０Ａ及びＯＬＥＤ層２０Ｂの具体的な構成は多様であり得る。これらの構成は、本開示の内容を制限しない。ＴＦＴ層２０Ａに含まれるＴＦＴ素子の構成は、ボトムゲート型であってもよいし、トップゲート型であってもよい。また、ＯＬＥＤ層２０Ｂに含まれるＯＬＥＤ素子の発光は、ボトムエミション型であってもよいし、トップエミション型であってもよい。ＯＬＥＤ素子の具体的構成も任意である。

ＴＦＴ素子を構成する半導体層の材料は、例えば、結晶質のシリコン、非晶質のシリコン、酸化物半導体を含む。本開示の実施形態では、ＴＦＴ素子の性能を高めるために、ＴＦＴ層２０Ａを形成する工程の一部が３５０℃以上の熱処理工程を含む。

＜上層ガスバリア膜＞
上記の機能層領域２０を形成した後、図３Ｃに示されるように、機能層領域２０の全体をガスバリア膜（上層ガスバリア膜）４０によって覆う。上層ガスバリア膜４０の典型例は、無機材料層と有機材料層とが積層された多層膜である。なお、上層ガスバリア膜４０と機能層領域２０との間、または上層ガスバリア膜４０の更に上層に、粘着膜、タッチスクリーンを構成する他の機能層、偏光膜などの要素が配置されていてもよい。上層ガスバリア膜４０の形成は、薄膜封止（Thin Film Encapsulation：ＴＦＥ）技術によって行うことができる。封止信頼性の観点から、薄膜封止構造のＷＶＴＲ（Water Vapor Transmission Rate）は、典型的には１×１０^-4ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下であることが求められている。本開示の実施形態によれば、この基準を達成している。上層ガスバリア膜４０の厚さは例えば１．５μｍ以下である。

図５は、上層ガスバリア膜４０が形成された段階における積層構造体１００の上面側を模式的に示す斜視図である。１個の積層構造体１００は、ベース１０に支持された複数のＯＬＥＤデバイス１０００を含んでいる。図５に示される例において、１個の積層構造体１００は、図１Ａに示される例よりも多くの機能層領域２０を含んでいる。前述したように、１枚のベース１０に支持される機能層領域２０の個数は任意である。

＜保護シート＞
次に図３Ｄを参照する。図３Ｄに示されるように、積層構造体１００の上面に保護シート５０を張り付ける。保護シート５０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの材料から形成され得る。前述したように、保護シート５０の典型例は、離型剤の塗布層を表面に有するラミネート構造を有している。保護シート５０の厚さは、例えば５０μｍ以上１５０μｍ以下であり得る。

こうして作製された積層構造体１００を用意した後、前述の製造装置（剥離装置２２０）を用いて本開示による製造方法を実行することができる。

本開示の製造方法に用いられ得る積層構造体１００は、図１Ａ及び図１Ｂに示される例に限定されない。保護シート５０は、樹脂膜３０の全体を覆い、樹脂膜３０よりも外側に拡がっていてもよい。あるいは、保護シート５０は、樹脂膜３０の全体を覆い、かつ、ベース１０よりも外側に拡がっていてもよい。後述するように、積層構造体１００からベース１０が隔離された後、積層構造体１００は、剛性を有しないフレキシブルな薄いシート状の構造物になる。保護シート５０は、ベース１０の剥離を行う工程、及び、剥離後の工程において、機能層領域２０が外部の装置または器具などに衝突したり、接触したりしたとき、機能層領域２０を衝撃及び摩擦などから保護する役割を果たす。保護シート５０は、最終的に積層構造体１００から剥がし取られるため、保護シート５０の典型例は、接着力が比較的小さな接着層（離型剤の塗布層）を表面に有するラミネート構造を有している。積層構造体１００のより詳細な説明は、後述する。

＜ＯＬＥＤデバイスの分割＞
本実施形態のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法では、積層構造体１００を用意する工程を実行した後、樹脂膜３０の中間領域３０ｉと複数のフレキシブル基板領域３０ｄのそれぞれとを分割する工程を行う。分割を行う工程は、ＬＬＯ工程の前に行う必要はなく、ＬＬＯ工程の後に行ってもよい。

分割は、レーザビームまたはダイシングソーによって隣接するＯＬＥＤデバイスの中央部を切断することによって行うことができる。本実施形態では、積層構造体のベース１０以外の部分を切断し、ベース１０は切断しない。しかし、ベース１０を切断して個々のＯＬＥＤデバイスと各ＯＬＥＤデバイスを支持するベース部分とを備える部分積層構造に分割してもよい。

以下、レーザビームの照射によってベース１０以外の積層構造を切断する工程を説明する。切断のためのレーザビームの照射位置は、個々のフレキシブル基板領域３０ｄの外周に沿っている。

図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、樹脂膜３０の中間領域３０ｉと複数のフレキシブル基板領域３０ｄのそれぞれとを分割する位置を模式的に示す断面図及び平面図である。切断のためのレーザビームの照射位置は、個々のフレキシブル基板領域３０ｄの外周に沿っている。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、矢印または破線で示される照射位置（切断位置）ＣＴを切断用のレーザビームで照射し、積層構造体１００のうちでベース１０以外の部分を複数のＯＬＥＤデバイス１０００とその他の不要部分とに切断する。切断により、個々のＯＬＥＤデバイス１０００と、その周囲との間に数十μｍから数百μｍの隙間が形成される。このような切断は、前述したように、レーザビームの照射に代えて、ダイシングソーによって行うことも可能である。切断後も、ＯＬＥＤデバイス１０００及びその他の不要部分は、ベース１０に固着されている。

図６Ｂに示されているように、積層構造体１００における「不要部分」の平面レイアウトは、樹脂膜３０の中間領域３０ｉの平面レイアウトに整合している。図示されている例において、この「不要部分」は、開口部を有する１枚の連続したシート状構造物である。しかし、本開示の実施形態は、この例に限定されない。切断用レーザビームの照射位置ＣＴは、「不要部分」を複数の部分に分けるように設定されていてもよい。なお、「不要部分」であるシート状構造物は、樹脂膜３０の中間領域３０ｉのみならず、中間領域３０ｉ上に存在する積層物（例えばガスバリア膜４０及び保護シート５０）の切断された部分を含んでいる。

レーザビームによって切断を行う場合、レーザビームの波長は、赤外、可視光、紫外のいずれの領域にあってもよい。ベース１０に及ぶ切断の影響を小さくすると言う観点からは、波長が緑から紫外域に含まれるレーザビームが望ましい。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置によれば、２次高調波（波長５３２ｎｍ）、または３次高調波（波長３４３ｎｍまたは３５５ｎｍ）を利用して切断を行うことができる。その場合、レーザ出力を１〜３ワットに調整して毎秒５００ｍｍ程度の速度で走査すれば、ベース１０に損傷を与えることなく、ベース１０に支持されている積層物をＯＬＥＤデバイスと不要部分とに切断（分割）することができる。

本開示の実施形態によれば、上記の切断を行うタイミングが従来技術に比べて早い。樹脂膜３０がベース１０に固着した状態で切断が実行されるため、隣接するＯＬＥＤデバイス１０００の間隔が狭くても、高い正確度及び精度で切断の位置合わせが可能になる。このため、隣接するＯＬＥＤデバイス１０００の間隔を短縮して、最終的に不要になる無駄な部分を少なくできる。

＜剥離光照射＞
図７Ａは、不図示の製造装置（剥離装置）におけるステージ２１２が積層構造体１００を支持する直前の状態を模式的に示す図である。本実施形態におけるステージ２１２は、吸着のための多数の孔を表面に有する吸着ステージである。吸着ステージの構成は、この例に限定されず、積層構造体を支持する静電チャックまたは他の固定装置を備えていてもよい。積層構造体１００は、積層構造体１００の第２の表面１００ｂがステージ２１２の表面２１２Ｓに対向するように配置され、ステージ２１２に密着している。

図７Ｂは、ステージ２１２が積層構造体１００を支持している状態を模式的に示す図である。ステージ２１２と積層構造体１００との配置関係は、図示される例に限定されない。例えば、積層構造体１００の上下が反転し、ステージ２１２が積層構造体１００の下方に位置していてもよい。

図７Ｂに示される例において、積層構造体１００は、ステージ２１２の表面２１２Ｓに接しており、ステージ２１２は積層構造体１００を吸着している。

次に、図７Ｃに示されるように、樹脂膜３０の複数のフレキシブル基板領域３０ｄとベース１０との間に位置するリリース層１２をレーザ光（剥離光）２１６で照射する。図７Ｃは、図の紙面に垂直な方向に延びるライン状に成形された剥離光２１６によってベース１０の側からリリース層１２を照射している状態を模式的に示す図である。リリース層１２は、紫外線レーザ光を吸収して短時間に加熱される。樹脂膜３０の一部は、リリース層１２と樹脂膜３０との界面において、リリース層１２からの熱によって気化または分解（消失）する。剥離光２１６でリリース層１２をスキャンすることにより、樹脂膜３０のリリース層１２、言い換えると支持基板２００に対する固着の程度を低下させる。剥離光２１６の波長は、典型的には紫外域にある。ベース１０の光吸収率は、例えば波長が３４３〜３５５ｎｍの領域では１０％程度だが、３０８ｎｍでは３０〜６０％に上昇し得る。

以下、本実施形態における剥離光の照射を詳しく説明する。

本実施形態における剥離装置は、剥離光２１６を出射するラインビーム光源を備えている。ラインビーム光源は、レーザ装置と、レーザ装置から出射されたレーザ光をラインビーム状に成形する光学系とを備えている。

図８Ａは、剥離装置２２０のラインビーム光源２１４から出射されたラインビーム（剥離光２１６）で積層構造体１００を照射する様子を模式的に示す斜視図である。わかりやすさのため、ステージ２１２、積層構造体１００、及びラインビーム光源２１４は、図のＺ軸方向に離れた状態で図示されている。剥離光２１６の照射時、積層構造体１００の第２の表面１００ｂはステージ２１２に接している。

図８Ｂは、剥離光２１６の照射時におけるステージ２１２の位置を模式的に示している。図８Ｂには表れていないが、積層構造体１００はステージ２１２によって支持されている。

剥離光２１６を放射するレーザ装置の例は、エキシマレーザなどのガスレーザ装置、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ装置、半導体レーザ装置、及び、その他のレーザ装置を含む。ＸｅＣｌのエキシマレーザ装置によれば、波長３０８ｎｍのレーザ光が得られる。ネオジウム（Ｎｄ）がドープされたイットリウム・四酸化バナジウム（ＹＶＯ₄）、またはイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされたＹＶＯ₄をレーザ発振媒体として使用する場合は、レーザ発振媒体から放射されるレーザ光（基本波）の波長が約１０００ｎｍであるため、波長変換素子によって３４０〜３６０ｎｍの波長を有するレーザ光（第３次高調波）に変換してから使用され得る。

アッシュの生成を抑制するという観点からは、波長が３４０〜３６０ｎｍのレーザ光よりも、エキシマレーザ装置による波長３０８ｎｍのレーザ光を利用することが、より有効である。また、リリース層１２の存在は、アッシュ生成の抑制に顕著な効果を発揮する。

剥離光２１６の照射は、例えば５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギ照射密度で実行され得る。ラインビーム状の剥離光２１６は、ベース１０を横切るサイズ、すなわちベースの１辺の長さを超えるライン長さ（長軸寸法、図８ＢのＹ軸方向サイズ）を有する。ライン長さは、例えば７５０ｍｍ以上であり得る。一方、剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、図８ＢのＸ軸方向サイズ））は、例えば０．２ｍｍ程度であり得る。これらの寸法は、樹脂膜３０とベース１０との界面における照射領域のサイズである。剥離光２１６は、パルス状または連続波として照射され得る。パルス状の照射は、例えば毎秒２００回程度の周波数で行われ得る。

剥離光２１６の照射位置は、ベース１０に対して相対的に移動し、剥離光２１６のスキャンが実行される。剥離装置２２０内において、剥離光を出射する光源２１４及び光学装置（不図示）が固定され、積層構造体１００が移動してもよいし、その逆であってもよい。本実施形態では、ステージ２１２が図８Ｂに示される位置から図８Ｃに示される位置に移動する間、剥離光２１６の照射が行われる。すなわち、Ｘ軸方向に沿ったステージ２１２の移動により、剥離光２１６のスキャンが実行される。

本実施形態では、リリース層による紫外線レーザ光の鏡面反射が抑制されるため、反射されたレーザ光の終端処理を行う必要がない。リリース層が紫外線レーザの鏡面反射を引き起こすような金属膜から形成されているときは、紫外線レーザ光をリリース層に対して５〜１５度傾斜させて入射させることがある。本実施形態では、そのような斜め照射を行う必要はない。

＜リフトオフ＞
図９Ａは、剥離光の照射後、積層構造体１００がステージ２１２に接触している状態を記載している。この状態を維持したまま、ステージ２１２からベース１０までの距離を拡大する。このとき、本実施形態におけるステージ２１２は積層構造体１００のＯＬＥＤデバイス部分を吸着している。

不図示の駆動装置がベース１０を保持してベース１０の全体を矢印の方向に移動させることにより、剥離（リフトオフ）が実行される。ベース１０は、不図示の吸着ステージによって吸着した状態で吸着ステージとともに移動し得る。ベース１０の移動の方向は、積層構造体１００の第１の表面１００ａに垂直である必要はなく、傾斜していてもよい。ベース１０の移動は直線運動である必要はなく、回転運動であってもよい。また、ベース１０が不図示の保持装置または他のステージによって固定され、ステージ２１２が図の上方に移動してもよい。

図９Ｂは、こうして分離された積層構造体１００の第１部分１１０と第２部分１２０とを示す断面図である。積層構造体１００の第１部分１１０は、ステージ２１２に接触した複数のＯＬＥＤデバイス１０００を含む。各ＯＬＥＤデバイス１０００は、機能層領域２０と、樹脂膜３０の複数のフレキシブル基板領域３０ｄとを有している。これに対して、積層構造体１００の第２部分１２０は、ベース１０とリリース層１２とを有している。

ステージ２１２に支持された個々のＯＬＥＤデバイス１０００は、相互に切断された関係にあるため、同時または順次に、ステージ２１２から容易に取り外され得る。

上記の実施形態では、ＬＬＯ工程の前に各ＯＬＥＤデバイス１０００の切断分離を行ったが、ＬＬＯ工程の後に各ＯＬＥＤデバイス１０００の切断分離を行ってもよい。また、各ＯＬＥＤデバイス１０００の切断分離は、ベース１０を対応する部分に分割することを含んでいてもよい。

図１０は、ＯＬＥＤデバイス１０００のフレキシブル基板領域３０ｄの裏面における凹凸を模式的に示す断面図である。樹脂膜（フレキシブルフィルム）３０の裏面は、リリース層１２の表面が有する凹凸パターンに整合した凹凸を有している。この凹凸は、可視光を拡散反射する形状及びサイズを有している。ＯＬＥＤデバイス１０００は、フレキシブル基板領域３０ｄの裏面に接着されたサポートフィルムを更に備えていてもよい。樹脂膜３０が例えば５〜２０μｍ程度の厚さを有している場合、サポートフィルムの貼付が行われ得る。樹脂膜３０の裏面における凹凸の存在は、サポートフィルムに対する接着面積を増加させ、アンカー効果を高めるため、フレキシブル基板領域３０ｄとサポートフィルムとの接着強度を向上させる。

本開示の実施形態によれば、紫外線を透過する透明度の高いポリイミド及びＰＥＴから形成されたフレキシブルフィルムを用いる場合、あるいは透明度は低いが薄く（厚さが５〜２０μｍ）紫外線を透過し得るフレキシブルフィルムを用いる場合でも、紫外線による機能層領域の特性劣化、及びガスバリア層の性能劣化を抑制することができる。

本発明の実施形態は、新しいフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を提供する。フレキシブルＯＬＥＤデバイスは、スマートフォン、タブレット端末、車載用ディスプレイ、及び中小型から大型のテレビジョン装置に広く適用され得る。

１０・・・ベース、１２・・・リリース層、２０・・・機能層領域、２０Ａ・・・ＴＦＴ層、２０Ｂ・・・ＯＬＥＤ層、３０・・・樹脂膜、３０ｄ・・・樹脂膜のフレキシブル基板領域、３０ｉ・・・樹脂膜の中間領域、４０・・・ガスバリア膜、５０・・・保護シート、１００・・・積層構造体、２１２・・・ステージ、１０００・・・ＯＬＥＤデバイス

Claims (12)

1. ベースと、ＴＦＴ層及びＯＬＥＤ層を含む機能層領域と、前記ベースと前記機能層領域との間に位置して前記機能層領域を支持するフレキシブルフィルムと、前記フレキシブルフィルムと前記ベースとの間に位置して前記ベースに固着しているリリース層とを備える積層構造体を用意する工程、及び
   前記ベースを透過する紫外レーザ光で前記リリース層を照射して前記リリース層から前記フレキシブルフィルムを剥離する工程と、
   を含み、
   前記リリース層はタンタル窒化物の多結晶体から形成されている、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法。
2. 前記タンタル窒化物に含まれる窒素のモル比率は、前記タンタル窒化物に含まれるタンタルのモル比率よりも高い、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記リリース層の表面は、凹凸パターンを有しており、
   前記フレキシブルフィルムの裏面は、前記リリース層の前記表面が有する前記凹凸パターンを転写したパターンを有している、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記リリース層の厚さは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記紫外レーザ光の波長は、３００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記フレキシブルフィルムの厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１から５いずれかに記載の製造方法。
7. 前記積層構造体を用意する工程は、
   窒素含有ガス雰囲気中でタンタルターゲットをスパッタすることによって前記ベース上に前記タンタル窒化物の多結晶体を形成する工程と、
   前記タンタル窒化物の多結晶体上に前記フレキシブルフィルムを形成する工程と、
   を含む、請求項１から６のいずれかに記載の製造方法。
8. フレキシブルＯＬＥＤデバイスの支持基板であって、
   タンタル窒化物の多結晶体から形成されたリリース層と、
   紫外線を透過する材料から形成されたベースであって、前記リリース層を支持しているベースと、
   を備える支持基板。
9. 前記タンタル窒化物に含まれる窒素のモル比率は、前記タンタル窒化物に含まれるタンタルのモル比率よりも高い、請求項８に記載の支持基板。
10. 前記リリース層の表面は、凹凸パターンを有している、請求項８または９に記載の支持基板。
11. 前記リリース層を覆うフレキシブルフィルムを更に備える、請求項８から１０のいずれかに記載の支持基板。
12. 前記フレキシブルフィルムの裏面は、前記リリース層の前記表面が有する前記凹凸パターンに整合した凹凸を有し、前記凹凸は、可視光を拡散反射する形状及びサイズを有している、請求項１１に記載の支持基板。

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