JP2012189974A - 可撓性表示装置及びこの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】可撓性表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】可撓性表示装置の製造方法は、キャリア基板上に抵抗を有する導電物質を含む発熱部を形成する段階と、発熱部上に可撓性基板を形成する段階と、可撓性基板上に薄膜トランジスタを含む駆動回路部を形成する段階と、駆動回路部上に発光素子および封止部材を形成する段階と、発熱部に電圧を印加してジュール熱を発生させることによって可撓性基板に直接熱を加えて発熱部から可撓性基板を分離する段階とを含む。
【選択図】図１
【解決手段】可撓性表示装置の製造方法は、キャリア基板上に抵抗を有する導電物質を含む発熱部を形成する段階と、発熱部上に可撓性基板を形成する段階と、可撓性基板上に薄膜トランジスタを含む駆動回路部を形成する段階と、駆動回路部上に発光素子および封止部材を形成する段階と、発熱部に電圧を印加してジュール熱を発生させることによって可撓性基板に直接熱を加えて発熱部から可撓性基板を分離する段階とを含む。
【選択図】図１
Description
本発明は表示装置に関し、より詳細には、曲がる可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置及びこの製造方法に関する。
最近の表示装置市場は、大面積が容易であると同時に薄型および軽量化が可能な平板表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）を中心として急速に変化している。多様な平板表示装置のうちで有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）は、別途の光源が必要なくて自体発光型であるため、薄形および軽量化により有利である。
通常の平板表示装置はガラス基板を用いるために柔軟性からは遠く、応用範囲に限界がある。したがって、最近では、ガラス基板の代わりに可撓性基板を用い、曲がることが可能なように製造された可撓性表示装置が開発されている。
可撓性基板上に薄膜トランジスタを製造およびハンドリングする工程は重要な核心工程である。しかし、既存のガラス基板に適合するように設定された製造設備に可撓性基板を代替投入して可撓性表示装置を製造するには多くの工程上の困難がある。
したがって、既存の製造設備を用いて可撓性表示装置を製造することができる方案として、ガラス基板のようなキャリア基板上に可撓性基板を形成し、可撓性基板上に薄膜トランジスタを形成した後、最終段階で可撓性基板とキャリア基板を分離させる工程が適用されている。
本発明は、可撓性基板とキャリア基板を分離させるとき、薄膜トランジスタの損傷を防ぎ、工程費用を低め、大面積条件でも短時間で分離が可能な可撓性表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る可撓性表示装置の製造方法は、キャリア基板上に発熱部を形成する段階と、発熱部上に可撓性基板を形成する段階と、可撓性基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、薄膜トランジスタと連結する発光素子を形成する段階と、発熱部の自体発熱によって可撓性基板に熱を加えて発熱部から可撓性基板を分離する段階とを含む。
可撓性基板は発熱部上に単一層で形成されてもよい。可撓性基板を分離する段階において、発熱部と可撓性基板との間の界面温度は、可撓性基板の融点よりも高くてもよい。
他の一側として、可撓性基板は、発熱部上に形成された犠牲層と、犠牲層上に形成された透湿防止層と、透湿防止層上に形成された本体層とを含んでもよい。可撓性基板を分離する段階において、発熱部と犠牲層との間の界面温度は、犠牲層の融点よりも高くてもよい。
本発明の一実施形態による表示装置は、前述した方法によって製造され、可撓性基板と発光素子を含んでもよい。
可撓性基板の外面は１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲に属するＲＭＳ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）粗さを有してもよい。
本発明の他の一実施形態に係る表示装置の製造方法は、キャリア基板上に抵抗を有する導電物質を含む発熱部を形成する段階と、発熱部上に可撓性基板を形成する段階と、可撓性基板上に薄膜トランジスタを含む駆動回路部を形成する段階と、駆動回路部上に発光素子および封止部材を形成する段階と、発熱部に電圧を印加してジュール熱を発生させることによって可撓性基板に直接熱を加えて発熱部から可撓性基板を分離する段階とを含む。
発熱部は金属と金属酸化物のうちの少なくとも１つを含んでもよく、キャリア基板上に均一な厚さで形成されてもよい。発熱部はパルス波形の電圧の印加を受けてジュール熱を発生させてもよい。
可撓性基板は発熱部上に単一層で形成され、発熱部のジュール熱によって発熱部と接する一部領域が分解されて発熱部から分離されてもよい。
可撓性基板は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの少なくとも１つを含んでもよい。発熱部のジュール発熱温度は３００℃〜９００℃の範囲に属してもよい。
他の一側として、可撓性基板は、発熱部上に形成された犠牲層と、犠牲層上に形成された透湿防止層と、透湿防止層上に形成された本体層とを含んでもよい。犠牲層は本体層よりも薄い厚さで形成され、発熱部のジュール熱によって少なくとも一部が分解され、透湿防止層および本体層が発熱部から分離されてもよい。
犠牲層は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの少なくとも１つを含んでもよい。発熱部のジュール発熱温度は３００℃〜９００℃の範囲に属してもよい。
発光素子は複数の有機発光素子を含んでもよく、封止部材は複数の有機膜と複数の無機膜を含む多層膜で構成されてもよい。
本発明の一実施形態による可撓性表示装置は、前述した方法によって製造され、可撓性基板と発光素子を含んでもよい。
可撓性基板の外面は１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲に属するＲＭＳ粗さを有してもよい。
キャリア基板と可撓性基板を分離する過程において、大略数マイクロ秒（μｓ）の短い時間で可撓性基板を容易に分離させることができ、分離過程において可撓性基板上の薄膜トランジスタおよび発光素子にいかなる熱的および機械的損傷も残らない。このような分離技術は、大面積の可撓性表示装置を大量生産するのに適合する。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は多様に相違した形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。
図面において、多様な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上」または「上に」あるとするとき、これは他の部分の「直ぐ上に」ある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直ぐ上に」あるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。
図１は、本発明の一実施形態に係る可撓性表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
図１を参照すれば、可撓性表示装置の製造方法は、キャリア基板上に発熱部を形成する第１段階（Ｓ１０）と、発熱部上に可撓性基板を形成する第２段階（Ｓ２０）と、可撓性基板上に薄膜トランジスタを形成する第３段階（Ｓ３０）と、発光素子および封止部材を形成する第４段階（Ｓ４０）と、発熱部の自体発熱を利用して発熱部およびキャリア基板から可撓性基板を分離させる第５段階（Ｓ５０）とを含む。
図２Ａ〜図２Ｅは、図１に示す可撓性表示装置の第１の製造方法を説明するための断面図であり、図２Ｆは、図２Ｄの一部を斜視図で表現した図である。図２Ａ〜図２Ｆを参照しながら、本発明の第１実施形態に係る可撓性表示装置の製造方法について詳しく説明する。
図２Ａを参照すれば、第１段階（Ｓ１０）でキャリア基板１１０を準備し、キャリア基板１１０上に発熱部１２０を形成する。キャリア基板１１０は固い絶縁基板であって、ガラス基板であってもよい。発熱部１２０は設定された条件で自体発熱を引き起こす部材である。発熱部１２０はキャリア基板１１０上全体に形成され、面発熱体として機能する。
図２Ｂを参照すれば、第２段階（Ｓ２０）で発熱部１２０上に可撓性基板２１０を形成する。可撓性基板２１０はプラスチックフィルムであってもよく、発熱部１２０上に液状の高分子物質を塗布した後に熱硬化させる方法などによって製造されてもよい。
可撓性基板２１０として、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートなどが用いられてもよい。このうち、ポリイミドは４５０℃以上の高い工程温度での使用が可能であるため、薄膜トランジスタ製造時に薄膜トランジスタの特性低下を最小化することができる。
プラスチックフイルムで構成された可撓性基板２１０は熱によって曲がったり伸びたりする性質があるため、その上に薄膜トランジスタと発光素子および導電配線などの薄膜パターンを精密に形成することが難しい。したがって、可撓性基板２１０をキャリア基板１１０上に位置させた状態で後続工程を進める。
第１実施形態において、可撓性基板２１０は単一層からなり、発熱部１２０の真上に形成されて発熱部１２０と接触する。
図２Ｃを参照すれば、第３段階（Ｓ３０）で可撓性基板２１０上にバリヤ膜２２０を形成し、バリヤ膜２２０上に薄膜トランジスタを含む駆動回路部２３０を形成する。図２Ｃでは便宜上、駆動回路部２３０を１つの層として概略化して示したが、実際には駆動回路部２３０は複数の薄膜トランジスタと複数の蓄電素子を含む。また、可撓性基板２１０上には複数の導電配線が形成される。
第４段階（Ｓ４０）で駆動回路部２３０上に発光素子２４０を形成し、発光素子２４０上に封止部材２５０を形成する。発光素子２４０は複数の有機発光素子を含んでもよい。発光素子２４０の作動は駆動回路部２３０によって制御され、駆動信号に応じて光を放出して画像を表示する。図２Ｃでは便宜上、発光素子２４０を１つの層として概略化して示した。
バリヤ膜２２０は、無機膜と有機膜のうちのいずれか１つ、または無機膜と有機膜の積層膜で形成されてもよい。バリヤ膜２２０は水分や酸素のような不必要な成分が可撓性基板２１０を透過して発光素子２４０に浸透することを抑制する。発光素子２４０に浸透した水分と酸素は発光素子２４０を劣化させ、発光素子２４０の寿命を短縮させる。
封止部材２５０は多層膜で形成されてもよい。封止部材２５０は複数の無機膜で形成されたり、複数の無機膜と複数の有機膜が１つずつ交互に積層された構造で形成されてもよい。無機膜はアルミニウム酸化物またはシリコン酸化物を含んでもよく、有機膜はエポキシ、アクリレート、ウレタンアクリレートなどを含んでもよい。
無機膜は外部の水分と酸素が発光素子２４０に浸透することを防ぐ。有機膜は無機膜の内部ストレスを緩和させたり、無機膜の微細クラックおよびピンホールなどを満たす役割をする。上述した無機膜と有機膜の構成物質は例示に過ぎず、上述した物質に限定されるものではなく、本技術分野に従事する者によって公知された多様な種類の無機膜と有機膜が用いられてもよい。
封止部材２５０は、駆動回路部２３０の側面および発光素子２４０の側面を囲み、駆動回路部２３０および発光素子２４０の側面が外部に露出しないようにする。
図２Ｄと図２Ｅを参照すれば、第５段階（Ｓ５０）で発熱部１２０の自体発熱を利用して可撓性基板２１０に熱を直接提供する。これにより、可撓性基板２１０のうちの発熱部１２０と接する一部領域（図面を基準として下部領域）が熱エネルギーによって分解され、これによって可撓性基板２１０は発熱部１２０およびキャリア基板１１０から分離される。
発熱部１２０を利用する本実施形態の方法は、キャリア基板の外側から可撓性基板に向かってレーザビーム（代表的に、エキシマレーザビーム）を照射して可撓性基板に熱エネルギーを伝達する従来の方式とは大きく異なる。
すなわち、従来の方式は、熱エネルギー源であるレーザソースがキャリア基板の外側に位置し、レーザソースから放出されたレーザビームがキャリア基板を透過して可撓性基板にフォーカシングされることによって可撓性基板に熱エネルギーを伝達する方式である。この反面、本実施形態の方法は、熱エネルギー源である発熱部１２０が可撓性基板２１０と接してキャリア基板１１０の内側に位置し、中間媒介物を置かずに発熱部１２０の熱エネルギーを可撓性基板２１０に直接提供する方式である。
発熱部１２０は、電圧印加条件でジュール発熱（Ｊｏｕｌｅ Ｈｅａｔｉｎｇ）を引き起こす導電層からなってもよい。しかし、発熱部１２０の構造と発熱原理は上述した例に限定されるものではなく、瞬間的に発熱を引き起こして可撓性基板２１０の一部を熱分解させることができる構成であればすべて適用が可能である。
発熱部１２０は金属または金属酸化物を含む。発熱部１２０は、金属としてモリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、およびクロム（Ｃｒ）のうちの少なくとも１つを含んでもよく、金属酸化物としてインジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）とインジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
図２Ｆを参照すれば、発熱部１２０の両側端部が可撓性基板２１０の外側に露出するように、キャリア基板１１０と発熱部１２０は可撓性基板２１０よりも大きい面積で形成されてもよい。発熱部１２０の露出した端部には外部電源装置（図示せず）に備えられた２つのパッド部１３０が接触し、発熱部１２０にパルス波形の電圧を印加する。
発熱部１２０の露出した端部とここに接触する２つのパッド部１３０は、キャリア基板１１０の一方向（図面のｘ軸方向）に沿って対向し、これと直交する方向（図面のｙ軸方向）に沿って長い棒形状で形成されてもよい。これによって発熱部１２０にはキャリア基板１１０の一方向（図面のｘ軸方向）に沿って均一な電流の流れが生じ、これによってジュール発熱が引き起こる。
発熱部１２０は抵抗とパルス条件に応じて多様な温度で発熱し、大略１，０００℃以上の発熱も可能である。発熱部１２０の発熱温度は、可撓性基板２１０上に形成された駆動回路部２３０および発光素子２４０に影響を与えないと同時に可撓性基板２１０の一部に熱を迅速に浸透させ、熱浸透深さだけの領域のみを瞬間的に分解させるのに適合した範囲に設定される。
これを考慮するとき、第５段階（Ｓ５０）で発熱部１２０の発熱温度は大略３００℃〜９００℃の範囲に属してもよい。発熱部１２０の発熱温度が３００℃未満であれば、可撓性基板２１０下部領域の熱分解が不均一になり、可撓性基板２１０の分離が難しくなれる。発熱部１２０の発熱温度が９００℃を超えれば、可撓性基板２１０上に形成された薄膜トランジスタの特性が低下することがある。
発熱部１２０はキャリア基板１１０上で均一な厚さで形成され、発熱部１２０全体で均一なジュール発熱が引き起こるようにする。
また、発熱部１２０に印加される電圧のパルス周期は、可撓性基板２１０の熱浸透深さを考慮して調整される。可撓性基板２１０の厚さが１０μｍである場合、熱浸透深さは、例えば１μｍ以下となってもよい。この場合、可撓性基板２１０に提供された熱による駆動回路部２３０と発光素子２４０の劣化を最小化することができる。
前述した本実施形態の分離工程は、ジュールヒーティング誘導リフト−オフ（Ｊｏｕｌｅ ｈｅａｔｉｏｎｇ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌｉｆｔ−Ｏｆｆ、ＪＩＬＯ）工程と名称することができる。以下、ジュールヒーティング誘導リフト−オフ工程を「ＪＩＬＯ工程」という。
ＪＩＬＯ工程を利用した本実施形態では、発熱部１２０に電圧を印加してジュール発熱を引き起こすことにより、可撓性基板２１０は熱が浸透した深さだけ領域が瞬間的に熱分解されて発熱部１２０から分離される。このような分離過程は、大面積基板でも大略数マイクロ秒（μｓ）の短い時間でなされ、駆動回路部２３０と発光素子２４０に熱的および機械的損傷を残さない。
この反面、レーザビームを利用する従来の方式では、高価のレーザシステムが要求され、レーザビームの強さと焦点の深さを精密に調節しても、可撓性基板およびその上に形成される膜自体が極めて薄いため、駆動回路部および発光素子に損傷を引き起こすことがある。さらに、使用可能なレーザビームの大きさに制約があり、レーザビームをスキャンしなければならないため、大面積の表示装置においてキャリア基板の分離工程に多くの時間が所要される。
上述した第１段階〜第５段階（Ｓ１０〜Ｓ５０）を経て、可撓性基板２１０、バリヤ膜２２０、駆動回路部２３０、発光素子２４０、および封止部材２５０を含む第１実施形態に係る可撓性表示装置２００が完成する。
図３Ａ〜図３Ｃは、図１に示す可撓性表示装置の第２の製造方法を説明するための断面図である。図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら、本発明の第２実施形態に係る可撓性表示装置の製造方法について説明する。
図３Ａを参照すれば、第１段階（Ｓ１０）でキャリア基板１１０を準備し、キャリア基板１１０上に発熱部１２０を形成する過程は、上述した第１実施形態と同じである。第２段階（Ｓ２０）で発熱部１２０上に犠牲層２１と透湿防止層２２および本体層２３を順に形成して可撓性基板２１１を形成する。犠牲層２１は発熱部１２０の真上に形成されて発熱部１２０と接触する。可撓性基板２１１は犠牲層２１と透湿防止層２２および本体層２３の三層構造からなる。
犠牲層２１と本体層２３は第１実施形態の可撓性基板２１０と同じようにプラスチックフイルムからなり、液状の高分子物質を塗布した後に熱硬化する方法などによって製造されてもよい。このとき、犠牲層２１は本体層２３よりも薄い厚さで形成される。犠牲層２１は第１実施形態で説明した可撓性基板２１０の熱浸透深さと同じであるか、これよりも大きい厚さで形成されてもよい。本体層２３は第１実施形態の可撓性基板２１０と同じ厚さで形成されてもよい。
透湿防止層２２は金属膜であって、例えばアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、およびクロム（Ｃｒ）のうちの少なくとも１つを含んでもよく、スパッタリングなどの方法によって形成されてもよい。透湿防止層２２は、外部の水分が可撓性基板２１１を透過して発光素子２４０に浸透することを抑制する。すなわち、第２実施形態では、バリヤ膜２２０と共に透湿防止層２２が位置することにより、発光素子２４０に水分が浸透することをより効果的に抑制することができる。
第３段階（Ｓ３０）で可撓性基板２１１上にバリヤ膜２２０と駆動回路部２３０を形成する過程と、第４段階（Ｓ４０）で駆動回路部２３０上に発光素子２４０および封止部材２５０を形成する過程は、上述した第１実施形態と同じである。
第３段階（Ｓ３０）で可撓性基板２１１上にバリヤ膜２２０と駆動回路部２３０を形成する過程と、第４段階（Ｓ４０）で駆動回路部２３０上に発光素子２４０および封止部材２５０を形成する過程は、上述した第１実施形態と同じである。
図３Ｂと図３Ｃを参照すれば、第５段階で発熱部１２０に電圧を印加してジュール熱を発生させる。これにより、発熱部１２０と接触する犠牲層２１の一部または全部がジュール熱によって熱分解されながら、可撓性基板２１１の透湿防止層２２が発熱部１２０から分離される。透湿防止層２２の表面には熱分解されなかった犠牲層２１の一部が残留したり残留しないことがある。発熱部１２０の抵抗と発熱温度およびパルス条件などは、上述した第１実施形態と同じである。
上述した第１段階〜第５段階（Ｓ１０〜Ｓ５０）を経て、透湿防止層２２と本体層２３で構成された可撓性基板２１１、バリヤ膜２２０、駆動回路部２３０、発光素子２４０、および封止部材２５０を含む第２実施形態に係る可撓性表示装置２０１が完成する。
次に、第１実施形態に係る可撓性表示装置の実際の製作過程と熱伝導シミュレーション結果について説明する。
キャリア基板１１０としてガラス基板を使用し、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）単独膜で構成された発熱部１２０を形成した。可撓性基板２１０としてポリイミドフィルムを使用した。ポリイミドフィルムは大略１０μｍの厚さを有し、３５０℃以上の高温で硬化した。ポリイミドフィルム形成後の過程は、通常の有機発光表示装置と同じである。次に、発熱部１２０にパルス波形の電圧を印加して熱伝導シミュレーションを実行した。
図４は、発熱部への電圧印加時に測定した熱分布シミュレーション結果を示す図である。図４において、「ＰＩ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」はポリイミドフィルムを示し、「ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ」は発熱部を示し、「Ｇｌａｓｓ」はキャリア基板としてガラス基板を示す。
図４を参照すれば、発熱部の最大温度は６００℃に至り、ポリイミドフィルムと発熱部との間の界面温度はポリイミドフィルムの融点の３６０℃よりも高い４５０℃に至ることを確認することができる。これにより、ポリイミドフィルムの一部が熱によって分解されて発熱部からポリイミドフィルムが分離される。
図５は、発熱部およびキャリア基板から分離される可撓性表示装置を示す写真である。この過程で測定されたポリイミドフィルムの熱浸透深さは０．５μｍよりも小さい。全体ポリイミドフィルムにおいて熱浸透深さが占める比率が極めて小さいため、ジュール発熱温度が可撓性基板を溶かす程度に十分に高くても、駆動回路部および発光素子にいかなる熱的および機械的損傷も残さない。
前述した製作過程を経て完成された第１実施形態による可撓性表示装置２００に対して、可撓性基板２１０の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を図６に示し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真を図７および図８に示した。
図６〜図８に示す可撓性基板の表面は、発熱部１２０と接触した後、ジュール発熱によって発熱部１２０から分離された可撓性基板の外面である。第２実施形態の可撓性表示装置２０１の場合、犠牲層２１の表面もまた図６および図７のような特性を示す。図６の拡大倍率１３０，０００倍である。
ＪＩＬＯ工程の代わりに、レーザスキャン工程を適用した比較例の可撓性表示装置を準備して、図９と図１０にそれぞれ比較例による可撓性表示装置における可撓性基板表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真と原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真を示した。図９と図１０に示す可撓性基板の表面は、キャリア基板と接触した後、レーザビームによってキャリア基板から分離された可撓性基板の外面である。図９の拡大比率は１３０，０００倍である。
比較例の可撓性表示装置は、キャリア基板の直ぐ上に発熱部の代わりに可撓性基板を形成し、キャリア基板の外側で可撓性基板に向かってレーザビームを走査して、キャリア基板と可撓性基板を分離させたことを除いては、本実施形態の可撓性表示装置と同様な工程で製造された。
先ず、図６〜図８を参照すれば、ＪＩＬＯ工程を利用した第１実施形態の可撓性表示装置において、可撓性基板は粗さが極めて小さい非常に均一な表面を実現していることが確認できる。このような表面特性は、瞬間的な熱分解によって、キャリア基板から可撓性基板の表面全体が同時に分離されるＪＩＬＯ工程の特性によるものである。
本実施形態の可撓性表示装置において、可撓性基板表面のＲＭＳ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）粗さは１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲に属する。可撓性基板のＲＭＳ粗さは、可撓性基板の種類、発熱部の抵抗、発熱温度、発熱部に印加される電圧のパルス周期などの様々な要因によって変わるが、共通的に１ｎｍより大きくて１５ｎｍを超えない。図７の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）分析で測定された可撓性基板表面のＲＭＳ粗さは、略２．５ｎｍであり、図８の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）分析で測定された可撓性基板表面のＲＭＳ粗さは、略７．５ｎｍである。
図９と図１０を参照すれば、レーザスキャン工程を利用した比較例の可撓性表示装置において、可撓性基板は２０ｎｍ以上のＲＭＳ粗さを有し、本実施形態の可撓性基板より表面粗さが大きくて均一でない表面を実現していることが確認できる。図１０の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）分析で測定された可撓性基板表面のＲＭＳ粗さは、略３０ｎｍである。
比較例による可撓性基板の表面特性は、レーザスキャン特性、つまり、レーザビームの強さと焦点深さを調節しても精密度に限界があるため、可撓性基板の熱分解高さが一定でないことと、可撓性基板の表面がレーザスキャン方向に沿って順次に（つまり、部分的に）熱分解される特性などによるものである。
次に、本実施形態による可撓性表示装置において、ＪＩＬＯ工程前と工程後の薄膜トランジスタ特性変化について説明する。
下記表１は、ＪＩＬＯ工程前に測定した薄膜トランジスタの特性を示した表であり、図１１はＪＩＬＯ工程前とＪＩＬＯ工程後の薄膜トランジスタの伝達特性を示したグラフである。
ＪＩＬＯ工程前、薄膜トランジスタの電荷移動度（μＦＥＴ）は９０．４ｃｍ２／Ｖｓｅｃ、閾値電圧は−２．９Ｖ、ｓ−スロープ（ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｌｏｐｅ）は０．３２Ｖ／ｄｅｃａｄｅと測定された。また、ＪＩＬＯ工程後、図１１に示すように、薄膜トランジスタの閾値電圧とＳ−スロープに変化がないことを確認することができる。この結果はＪＩＬＯ工程が薄膜トランジスタの性能に有意味な損傷を引き起こさないことを意味する。
図１２は、ＪＩＬＯ工程後の薄膜トランジスタの伝達特性を示すグラフであって、ＢＴＳ（ｂｉａｓ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｓｔｒｅｓｓ）実験結果を示す。ＢＴＳ実験は、Ｖｇ＝１５Ｖ、６００秒、８５℃のバイアスストレス条件で進められた。
図１２を参照すれば、ストレス前に対比し、Ｖｄｓ＝５．１Ｖおよび０．１Ｖのバイアスストレス条件で０．１Ｖの閾値電圧移動が観察された。この値はガラス基板に形成された一般的なＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）薄膜トランジスタと類似した値である。この結果からＪＩＬＯ工程が薄膜トランジスタの信頼度に及ぼす影響がほぼ無いことを確認することができる。
図１３Ａは、ＪＩＬＯ工程後の薄膜トランジスタの伝達特性を示すグラフであって、ＨＤＣ（ｈｉｇｈ ｄｒａｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ）ストレス実験結果を示す。図１３Ｂは、ＪＩＬＯ工程後の薄膜トランジスタの履歴（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）を示すグラフである。
図１３Ａにおいて、ＨＤＣストレス条件は、Ｖｇｓ＝（−１５Ｖ）、Ｖｄｓ＝（２０Ｖ）、および６０秒である。図１３Ａの結果からＨＤＣストレス後の薄膜トランジスタの電気的特性に変化が生じないことを確認することができる。また、図１３Ｂにおいて、ＪＩＬＯ工程後の閾値電圧移動は大略０．２Ｖであって、この値は一般的なＬＴＰＳ薄膜トランジスタとほぼ類似した値である。
上述した実験結果から、本実施形態によるＪＩＬＯ技術が薄膜トランジスタの性能と信頼性に影響を与えず、大量生産に適した技術であることを知ることができる。
以下、図１４と図１５を参照しながら、可撓性表示装置の内部構造について詳細に説明する。
図１４は、可撓性表示装置の画素構造を示す配置図であり、図１５は、図１４のＡ−Ａ線に沿って切断した可撓性表示装置の断面を示す。図１４と図１５では、可撓性表示装置の具体的な例として有機発光表示装置を示した。
図１４と図１５を参照すれば、可撓性表示装置２００は複数の画素を含み、各画素ごとに駆動回路部２３０と有機発光素子２４０が位置する。駆動回路部２３０は、スイッチング薄膜トランジスタ３０と駆動薄膜トランジスタ４０および蓄電素子５０を含む。また、可撓性基板２１０の一方向に沿ってゲートライン６１が位置し、データライン６２と共通電源ライン６３がゲートライン６１と絶縁して交差する。
図１４では、１つの画素に２つの薄膜トランジスタ３０、４０と１つの蓄電素子５０が位置する構造を例示した。しかし、可撓性表示装置２００は、１つの画素に３つ以上の薄膜トランジスタと２つ以上の蓄電素子を備えてもよく、別途の配線をさらに備えて多様な構造を有してもよい。
スイッチング薄膜トランジスタ３０は、スイッチング半導体層３１、スイッチングゲート電極３２、スイッチングソース電極３３、およびスイッチングドレイン電極３４を含む。駆動薄膜トランジスタ４０は、駆動半導体層４１、駆動ゲート電極４２、駆動ソース電極４３、および駆動ドレイン電極４４を含む。薄膜トランジスタとして図１５に示したトップゲート構造の他に、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタが用いられてもよい。
蓄電素子５０は、層間絶縁膜６４を間において配置された一対の蓄電板５１、５２を含む。このとき、層間絶縁膜６４は誘電体として形成される。蓄電素子５０で蓄電された電荷と両蓄電板５１、５２との間の電圧によって蓄電容量が決定される。
有機発光素子２４０は、画素電極２５と、画素電極２５上に形成された有機発光層２６と、有機発光層２６上に形成された共通電極２７とを含む。画素電極２５は正孔注入電極であってもよく、共通電極２７は電子注入電極であってもよい。可撓性表示装置２００の駆動方法に応じてその反対の場合も可能である。画素電極２５および共通電極２７からそれぞれ正孔と電子が有機発光層２６内部に注入される。注入された正孔と電子が結合したエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）が励起状態から基底状態に落ちるときに発光が引き起こる。
画素電極２５として反射型電極が用いられ、共通電極２７として透過型または半透過型電極が用いられてもよい。この場合、有機発光素子２４０は、封止部材２５０に向かって光を放出する。画素電極２５として透過型または半透過型電極が用いられ、共通電極２７として反射型電極が用いられてもよい。この場合、有機発光素子２４０は、可撓性基板２１０に向かって光を放出する。
スイッチング薄膜トランジスタ３０は、発光させようとする画素を選択するスイッチング素子として用いられる。スイッチングゲート電極３２はゲートライン６１と連結する。スイッチングソース電極３３はデータライン６２に連結する。スイッチングドレイン電極３４はスイッチングソース電極３３から離隔して配置され、ある一蓄電板５１と連結する。
駆動薄膜トランジスタ４０は、選択された画素内の有機発光素子２４０の有機発光層２６を発光させるための駆動電源を画素電極２５に印加する。駆動ゲート電極４２は、スイッチングドレイン電極３４と連結した蓄電板５１と連結する。駆動ソース電極４３と他の一蓄電板５２はそれぞれ共通電源ライン６３と連結する。駆動ドレイン電極４４は、コンタクトホールを介して有機発光素子２４０の画素電極２５と連結する。
上述した構造により、スイッチング薄膜トランジスタ３０は、ゲートライン６１に印加されるゲート電圧によって作動し、データライン６２に印加されたデータ電圧を駆動薄膜トランジスタ４０に伝達する。共通電源ライン６３から駆動薄膜トランジスタ４０に印加された共通電圧とスイッチング薄膜トランジスタ３０から伝達されたデータ電圧の差に相当する電圧が蓄電素子５０に貯蔵され、蓄電素子に貯蔵された電圧に対応する電流が有機発光素子２４０に流れて有機発光素子２４０が発光する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
３０：スイッチング薄膜トランジスタ
４０：駆動薄膜トランジスタ
５０：蓄電素子
６１：ゲートライン
６２：データライン
６３：共通電源ライン
１１０：キャリア基板
１２０：発熱部
２１０、２１１：可撓性基板
２２０：バリヤ膜
２３０：駆動回路部
２４０：発光素子
２５０：封止部材
２００、２０１：可撓性表示装置
４０：駆動薄膜トランジスタ
５０：蓄電素子
６１：ゲートライン
６２：データライン
６３：共通電源ライン
１１０：キャリア基板
１２０：発熱部
２１０、２１１：可撓性基板
２２０：バリヤ膜
２３０：駆動回路部
２４０：発光素子
２５０：封止部材
２００、２０１：可撓性表示装置
Claims (19)
- キャリア基板上に発熱部を形成する段階と、
前記発熱部上に可撓性基板を形成する段階と、
前記可撓性基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、
前記薄膜トランジスタと連結する発光素子を形成する段階と、
前記発熱部の自体発熱によって前記可撓性基板に熱を加えて前記発熱部から前記可撓性基板を分離する段階と、
を含む、可撓性表示装置の製造方法。 - 前記可撓性基板は前記発熱部上に単一層で形成される、請求項１に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記可撓性基板を分離する段階において、前記発熱部と前記可撓性基板との間の界面温度は前記可撓性基板の融点よりも高い、請求項２に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記可撓性基板は、前記発熱部上に形成された犠牲層、前記犠牲層上に形成された透湿防止層、および前記透湿防止層上に形成された本体層を含む、請求項１に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記可撓性基板を分離する段階において、前記発熱部と前記犠牲層との間の界面温度は前記犠牲層の融点よりも高い、請求項４に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 請求項１〜５のうちのいずれか一項の方法によって製造され、
前記可撓性基板と前記発光素子を含み、前記可撓性基板の外面は１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲に属するＲＭＳ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）粗さを有する、可撓性表示装置。 - キャリア基板上に抵抗を有する導電物質を含む発熱部を形成する段階と、
前記発熱部上に可撓性基板を形成する段階と、
前記可撓性基板上に薄膜トランジスタを含む駆動回路部を形成する段階と、
前記駆動回路部上に発光素子および封止部材を形成する段階と、
前記発熱部に電圧を印加してジュール熱を発生させることによって前記可撓性基板に直接熱を加え、前記発熱部から前記可撓性基板を分離する段階と、
を含む、可撓性表示装置の製造方法。 - 前記発熱部は金属と金属酸化物のうちの少なくとも１つを含み、前記キャリア基板上に均一な厚さで形成される、請求項７に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記発熱部はパルス波形の電圧の印加を受けてジュール熱を発生させる、請求項８に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記可撓性基板は前記発熱部上に単一層で形成され、前記発熱部のジュール熱によって前記発熱部と接する一部領域が分解されて前記発熱部から分離される、請求項７に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記可撓性基板は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記発熱部のジュール発熱温度は３００℃〜９００℃の範囲に属する、請求項１１に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記可撓性基板は、前記発熱部上に形成された犠牲層、前記犠牲層上に形成された透湿防止層、および前記透湿防止層上に形成された本体層を含む、請求項７に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記犠牲層は前記本体層より薄い厚さで形成され、前記発熱部のジュール熱によって少なくとも一部が分解されて前記透湿防止層および前記本体層が前記発熱部から分離される、請求項１３に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記犠牲層は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記発熱部のジュール発熱温度は３００℃〜９００℃の範囲に属する、請求項１５に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記発光素子は複数の有機発光素子を含む、請求項７に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 前記封止部材は、複数の有機膜と複数の無機膜を含む多層膜で構成される、請求項１７に記載の可撓性表示装置の製造方法。
- 請求項７〜請求項１８のうちのいずれか一項の方法によって製造され、
前記可撓性基板と前記発光素子を含み、前記可撓性基板の外面は１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲に属するＲＭＳ粗さを有する、可撓性表示装置。
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