JP2014501018A - ロール状の母基板を利用したフレキシブル電子素子の製造方法、フレキシブル電子素子及びフレキシブル基板 - Google Patents

ロール状の母基板を利用したフレキシブル電子素子の製造方法、フレキシブル電子素子及びフレキシブル基板 Download PDF

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Abstract

本発明は、既存のフレキシブル基板の低い工程可能温度、高い表面粗さ、高い熱膨張係数、悪いハンドリング特性の問題によるフレキシブル電子素子の性能及び収率低下の問題点を解決する。本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法は、ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成する段階と、前記フレキシブル基板を前記ロール状母基板から分離する段階と、前記ロール状母基板と接触していた前記フレキシブル基板の分離面上に電子素子を形成する段階とを含んで構成される。

Description

本発明は、フレキシブル電子素子（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）の製造方法、この方法により製造されたフレキシブル電子素子及びフレキシブル電子素子に用いられるフレキシブル基板に関し、より詳細には、ガラス基板水準の高い工程温度が可能で、低い表面粗さ、低い熱膨脹係数及び優れたハンドリング特性を有する新しい構造のフレキシブル基板を含むフレキシブル電子素子及びその製造方法に関する。
最近では、マルチメディアの発達と共に、フレキシブル電子素子の重要性が増大している。これにより、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）、プラズマディスプレイパネル（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ラム（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）などを可撓性のある基板上に作ることが求められている。
中でも、フレキシブルディスプレイの具現可能性が最も高く、特性も最も良いアクティブマトリックス有機発光表示装置（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ＯＬＥＤ：ＡＭＯＬＥＤ）を、従来開発されたポリシリコンＴＦＴ工程をそのまま用いて、高い収率で作製することができる技術開発が重要となっている。
一方、フレキシブル基板を利用した電子素子の製造方法としては、プラスチック基板上に直接製造する方法、トランスファー工程を利用する方法、及び金属基板上に直接製造する方法に大別される３つの方法が提案されている。
まず、プラスチック基板上に電子素子を直接製造する方法に関し、特許文献１には、ガラス基板上に高分子物質からなる可撓性基板を接着してから電子素子を作製した後、ガラス基板から分離する方法が開示されており、特許文献２には、ガラス基板上にスピンオン方法でプラスチックをコートしてから電子素子を作製した後、ガラス基板から分離してフレキシブル電子素子を製作する方法が開示されている。
しかし、上記特許文献に開示された技術は、基板がプラスチックからなっているため、工程可能温度が１００〜３５０℃である。しかし、上記したＡＭＯＬＥＤ、ＲＡＭ、マイクロプロセッサーなどを製作するには、シリコンの結晶化温度である４５０℃以上で熱処理する工程が必須であるため、プラスチック基板では上記素子を製作することができないという問題がある。また、製造過程において、ＳｉやＳｉＯ２、ＳｉＮのような無機物半導体及び絶縁体と、基板であるプラスチックとの熱膨脹係数の差により亀裂、剥離などの欠陥が生じ、収率が低下するという問題点もある。
また、トランスファー工程を利用する方法に関し、特許文献３にはガラス基板上に分離層、薄膜デバイス、接着層、仮基板を順に形成した後、分離層にレーザーのような光を照射してガラス基板と被転写層を分離する方法が開示されている。
しかしながら、トランスファー工程の場合、薄膜デバイスが薄いため、上部に仮基板を貼り付けて素子を製作した後、仮基板を除去するダブルトランスファー工程を必ず行わなければならない。この方法は、薄膜デバイス上に仮基板を貼り付けてから除去するため、界面結合力が弱く、水分やソルベントに脆弱であるＯＬＥＤのような有機電子素子には適用できないという短所がある。また、ガラス基板及び仮基板の接着及び除去過程で薄膜デバイスの亀裂、異物混入などの欠陥が生じ、収率が低下するという問題もある。
また、金属基板を使用する工程に関し、特許文献４には金属基板上にガラス成分を含むバッファー膜を形成して表面粗さを低めて生産収率の高いフレキシブル電子素子を提供する方法が開示されており、特許文献５には金属基板上の凸状パターンを研磨により除去して収率を向上させる方法が開示されており、特許文献６にはガラス基板上に剥離層及び金属膜を形成する方法が開示されている。
ところが、フレキシブル電子素子に使用される１５〜１５０μｍの厚膜金属基板は、その製造方法上、数百ｎｍ以上の表面粗さを有する。例えば、圧延により製作された金属厚膜には圧延跡があり、ガラス基板上に蒸着により形成された金属厚膜は厚くなるにつれ、表面粗さが比例して増加するため、蒸着方法及び条件により表面粗さが変化する。よって、低い表面粗さを有するようにフレキシブル金属基板を製作するのに問題点がある。これにより、従来の金属基板を使用する際には、金属基板上の表面粗さを低めるために、高分子系の平坦化層を金属基板上に塗布したり、研磨工程を行うことが必須であった。しかし、高分子系を使用して表面粗さを低める場合は、上記プラスチック基板工程と同様に、高温工程を用いることができないという問題があり、研磨工程の場合、単結晶Ｓｉ基板を使用する高価のマイクロプロセッサーやＲＡＭを製作する場合には相応しいが、相対的に低価、大面積が求められるフレキシブル電子素子に適用するには、経済性が大きく低下するという問題がある。
大韓民国公開特許公報第２００９−０１１４１９５号 大韓民国公開特許公報第２００６−０１３４９３４号 大韓民国公開特許公報第２００４−００９７２２８号 大韓民国公開特許公報第２００８−００２４０３７号 大韓民国公開特許公報第２００９−０１２３１６４号 大韓民国公開特許公報第２００８−００６５２１０号
本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するためのもので、本発明の主な課題は、既存のガラス基板工程と同じ水準の素子特性が得られる低い表面粗さを有するフレキシブル基板の製造方法を含むフレキシブル電子素子の製造方法を提供することである。
本発明の他の課題は、既存のガラス基板を使用した工程と同一またはさらに高い温度の工程を適用することができる高性能フレキシブル電子素子の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の課題は、基板と基板上に製作される素子との熱膨脹係数の差により発生する亀裂や剥離などの欠陥が生じないように、低い熱膨脹係数を有するフレキシブル電子素子用金属基板の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の課題は、フレキシブル基板の特性をロールツーロール工程に適用して高い生産速度及び量産化が可能なフレキシブル電子素子用金属基板の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するための本発明の一側面によるフレキシブル電子素子の製造方法は、ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成する段階と、上記フレキシブル基板を上記ロール状母基板から分離させる段階と、上記ロール状母基板と接触していた上記フレキシブル基板の分離面上に電子素子を形成する段階と、を含んで構成される。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法は、非常に低い表面粗さを有し、且つ繰り返し使用できるロール状母基板の表面にフレキシブル基板を形成した後、フレキシブル基板をロール状母基板から分離すると、フレキシブル基板の分離面はロール状母基板の表面状態とほぼ類似する表面状態となるため、従来のように表面粗さを低めるための高分子塗布が必要なく、高温工程を通じた高性能の電子素子を具現することができ、高価の研磨工程、高い欠陥密度による低収率問題も同時に解決できるため、経済性の向上にも有利である。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法は、ロール状母基板が適用されたロールツーロール（Ｒｏｌｌ Ｔｏ Ｒｏｌｌ）工程を用いるため、フレキシブル基板をロールに巻いた状態で返送することができ、必要に応じては、基板の生産、移送、電子素子の形成のような工程が連続的に行われることができ、高い生産速度及び経済性において有利である。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法は金属基板を使用するため、基板の曲がり、返送、整列などの問題なく、４５０℃以上の高温工程を用いる既存のガラス基板の工程条件及び設備をそのまま利用することができる。
本発明の他の側面によるフレキシブル電子素子の製造方法は、ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成する段階と、一面に接着層が形成された仮基板を、上記接着層を利用して上記フレキシブル基板上に付着する段階と、上記フレキシブル基板を上記ロール状母基板から分離させる段階と、上記ロール状母基板と接触していた上記フレキシブル基板の分離面上に電子素子を形成する段階と、を含んで構成される。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記フレキシブル基板と上記ロール状母基板の間に剥離層がさらに形成されてもよい。フレキシブル基板とロール状母基板の間に薄い剥離層を追加しても、剥離層がロール状母基板と類似する水準の表面粗さを示すため、フレキシブル基板の分離面の表面粗さをロール状母基板と類似する水準に保持することができる。このように剥離層を追加すると、ロール状母基板からフレキシブル基板を分離することが容易でない材料を使用した場合、分離過程でフレキシブル基板やロール状母基板が損傷することを防止することができる。また、剥離層は、必要に応じて、様々な物質で多層に積層した複合層からなることができる。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記フレキシブル基板と上記ロール状母基板の間に平坦化層をさらに形成してもよく、上記剥離層の一面または両面に平坦化層をさらに形成してもよい。
このような平坦化層は高分子化合物であるにも係らず、フレキシブル基板ではないロール状母基板に適用されるため、電子素子製作の温度に影響を及ぼさず、フレキシブル基板の表面粗さをより低く保持するのに役に立つ。平坦化層には、表面粗さを低く保持することができる材料であれば何れも使用してよく、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ：ＰＩ）またはポリイミドを含む共重合体、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアクリル酸を含む共重合体、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）またはポリスチレンを含む共重合体、ポリスルファート（ｐｏｌｙｓｕｌｆａｔｅ）またはポリスルファートを含む共重合体、ポリアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアミド酸を含む共重合体、ポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）またはポリアミンを含む共重合体、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）、ポリアリルアミン（Ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅ）及びポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択される一つ以上の高分子化合物を含むことが好ましい。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記仮基板の分離をより容易にするために、上記仮基板と上記接着層の間に一つ以上の薄膜からなる分離層を形成することができる。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記フレキシブル基板が形成されるロール状母基板面の表面粗さを測定する装備であるＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）や３−Ｄ ｐｒｏｆｉｌｅｒなどその他の表面粗さを測定する装備を利用して１０μｍ×１０μｍのスキャン範囲で観測するとき、０＜Ｒｍｓ＜１００ｎｍ、０＜Ｒｐ−ｖ＜１０００ｎｍであることが好ましい。これは、上記表面粗さの範囲から外れる場合、フレキシブル基板の分離面の表面粗さも高くなり、後続研磨処理なしに電子素子を形成する場合、高品質の電子素子を具現しにくいためである。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記ロール状母基板は、ガラスと金属及び高分子材料からなる群より選択される一つ以上からなってもよい。
中でも、上記ガラスは、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、溶融シリカガラス、石英、サファイア、Ｅ２Ｋ、バイコール（Ｖｙｃｏｒ）（登録商標）からなる群より選択される一つ以上のガラス材料を含んでもよい。
上記金属は、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｍｇ、ＩＮＶＡＲ及びＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）からなる群より選択される一つ以上の金属またはこれらの合金を含んでもよい。
上記高分子材料は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ：ＰＩ）またはポリイミドを含む共重合体、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアクリル酸を含む共重合体、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）またはポリスチレンを含む共重合体、ポリスルファート（ｐｏｌｙｓｕｌｆａｔｅ）またはポリスルファートを含む共重合体、ポリアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアミド酸を含む共重合体、ポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）またはポリアミンを含む共重合体、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）、ポリアリルアミン（Ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅ）及びポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択される一つ以上の高分子化合物を含むことができる。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記フレキシブル基板は金属からなることを特徴とする。
上記フレキシブル基板を成す金属としては、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｍｇ、ＩＮＶＡＲ及びＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）からなる群より選択される一つ以上の金属またはこれらの合金を含んでもよいが、特に、インバール（ＩＮＶＡＲ）合金は、ＳｉやＳｉＯ２、ＳｉＮなどの無機物半導体、絶縁体に類似する水準に熱膨脹係数を調節することができるため、温度上昇率と下降率などの工程条件を変える必要がなく、熱膨脹係数の差による亀裂発生を減少させるのに有利である。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記フレキシブル基板は鋳造法、電子線蒸着法、熱蒸着法、スポット蒸着法、化学気相蒸着法または電気メッキ法により形成されてもよい。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記電子素子は、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）、プラズマディスプレイパネル（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）及びラム（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）からなる群より選択される一つ以上であってもよい。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法において、上記接着層はＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｉ、Ａｌ及び雲母からなる群より選択される１以上の物質を含み、使用温度が４５０℃以上であることが好ましい。また、上記接着層はエポキシ、シリコン及びアクリル系からなる群より選択される少なくとも一つ以上の高分子接着剤を含む。
また、本発明は上記フレキシブル電子素子の製造方法で製造されたフレキシブル電子素子を提供する。
また、本発明は、ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成した後上記母基板から分離した上記フレキシブル基板の分離面を電子素子の形成面として使用することを特徴とするフレキシブル基板を提供する。
本発明によるフレキシブル基板は、研磨加工なしに、上記分離面の表面粗さをＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を利用して１０μｍ×１０μｍのスキャン範囲で観測するとき、０＜Ｒｍｓ＜１００ｎｍ、０＜Ｒｐ−ｖ＜１０００ｎｍであることを特徴とする。
本発明によるフレキシブル基板は金属からなることを特徴とし、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｍｇ、ＩＮＶＡＲ及びＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）からなる群より選択される一つ以上の金属またはこれらの合金を含むことができる。中でも、インバール（ＩＮＶＡＲ）合金は、熱膨脹係数を非常に低く調節することができるため、最も好ましい。
本発明によるフレキシブル基板は、１μｍ〜５００μｍの厚さに形成されたことを特徴とする。
本発明によるフレキシブル基板において、上記電子素子は、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）、プラズマディスプレイパネル（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）及びラム（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）からなる群より選択される一つ以上であることを特徴とする。
本発明によるフレキシブル電子素子の製造方法、フレキシブル電子素子及びフレキシブル基板は、以下のような効果が得られるため、高性能のフレキシブル電子素子を低費用で製造するのに大きく寄与すると期待される。
第一に、ロール状母基板とほぼ同じ表面粗さを有する分離面上に電子素子を形成することで、既存のフレキシブル電子素子の製造方法では解決できなかったフレキシブル基板、特に、金属製フレキシブル基板の表面粗さの問題を容易に解決することができる。
第二に、フレキシブル基板の表面粗さを極めて低く保持することができ、工程温度を３５０℃以下に低める高分子系の平坦化層が必要ないため、工程時間、費用が節減できるだけでなく、４５０℃以上の高温工程を通じてポリシリコンＴＦＴのような高性能の電子素子を製作することができるという長所がある。
第三に、フレキシブル基板の製造において、高価の研磨工程が必要なくなり、高い密度による低収率問題を解決することができて経済性が改善する。
第四に、本発明によるフレキシブル基板の材料をインバール合金にする場合、ＳｉやＳｉＯ２、ＳｉＮなどの無機物半導体、絶縁体と類似する水準に熱膨脹係数を低く調節することができるため、温度上昇率と下降率などの工程条件を変える必要がなくて、熱膨脹係数の差による亀裂発生を減少させるのに有利である。
第五に、本発明の一側面として、フレキシブル基板を支持する仮基板を利用する電子素子の製造方法によると、フレキシブル基板の曲がり、返送、整列などの問題なく、既存のガラス基板の工程条件及び設備をそのまま利用することができ、ハンドリングが容易であることができる。
第六に、母基板がロール状であるため、フレキシブル基板の蒸着と剥離をロールツーロール（Ｒｏｌｌ Ｔｏ Ｒｏｌｌ）工程にすることができる。また、フレキシブル基板をロールに巻いた状態で返送することができ、必要に応じては、基板の生産、移送、電子素子の形成のような工程が連続的に行われることができるため、高い生産速度及び経済性において有利である。
本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第２実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法と、フレキシブル基板とロール状母基板の間に剥離層を形成したときの剥離形態を示したものである。 本発明の第２実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法と、フレキシブル基板とロール状母基板の間に剥離層を形成したときの剥離形態を示したものである。 本発明の第２実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法と、フレキシブル基板とロール状母基板の間に剥離層を形成したときの剥離形態を示したものである。 本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。 本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を示したものである。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
また、本明細書及び請求の範囲に用いられる用語または単語は、通常、且つ辞書的な意味で解釈されてはならず、発明者らは自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即し、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
従って、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではない。よって、本出願時点において、これらに取り替えられる多様な均等物と変形例があり得、本発明の範囲は以下に記述する実施形態に限定されない。
また、本発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、また、図面における膜または領域の大きさまたは厚さは、明細書の明確な理解のために誇張されている。
第１実施形態
図１〜図５は本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を概略的に示したものである。
図１〜図５を参照すると、本発明の第１実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法は大きく分けて、ロール状母基板１００にフレキシブル基板２００を形成し（図１のＡ１と図２）、ロール状母基板１００からフレキシブル基板２００を分離してフレキシブル基板を製造する段階（図１のＢ１と図３、図１のＣ１と図４）と、分離したフレキシブル基板２００の分離面に電子素子３００と封止層４００を形成する段階（図５）からなる。
本発明の第１実施形態では、ロール状母基板１００として、鏡面処理した表面粗さがＲｍｓ＜１００ｎｍ、Ｒｐ−ｖ＜１０００ｎｍであるステンレス棒を使用し、電気メッキ方式によりＣｕで１５μｍのフレキシブル基板２００を形成した後、キャリアロール１１０にフレキシブル基板２００を巻いた。
次いで、ロール状母基板１００から分離したフレキシブル基板２００の分離面上にＯＬＥＤ素子を形成した。ＯＬＥＤ素子はフォトレジストを利用してパターンを形成した後、Ｃｕフレキシブル基板上にＡｇで１００ｎｍの反射電極を形成し、ＣｕＯで１ｎｍ厚さの正孔注入層を形成し、上記正孔注入層上にａ−ＮＰＤで７０ｎｍ厚さの正孔輸送層を形成し、上記正孔輸送層上にＡｌｑ３で４０ｎｍ厚さの発光層を形成し、上記発光層上にＢＣＰで５ｎｍ厚さの正孔防止層を形成し、上記正孔防止層上にＡｌｑ３で２０ｎｍ厚さの電子輸送層を形成し、上記電子輸送層上にＡｌで１０ｎｍ厚さの透明電極を形成する方法により製造され、これにより、フレキシブルＯＬＥＤを製造することができた。
第２実施形態
図６〜図８に示されたように、本発明の第２実施形態では、第１実施形態と異なって、ロール状母基板１００とフレキシブル基板２００の間に剥離層５００を形成する方法によりフレキシブル基板２００を製造した。このように剥離層５００を形成する場合、フレキシブル基板２００の分離形態は、図６に示されているように、フレキシブル基板２００の界面で分離されたり、図７に示されているように、ロール状母基板１００と剥離層５００の界面で分離されたり、図８に示されているように、剥離層５００の内面で分離されることができる。このとき、図６の場合は後続工程が必要ないが、図７及び図８の場合は剥離層５００を除去する工程が追加されることもある。
本発明の第２実施形態では、ロール状母基板１００とフレキシブル基板２００の分離方法として、本発明の第１実施形態と同様に、剥離層５００とフレキシブル基板２００の低い界面結合力を利用して物理的に剥がす方法を用いたが、酸、塩基性ソルベントなどを使用して化学的に剥離層５００のみを選択的に除去する方法、照射するレーザー波長に比べて相対的にバンドギャップの小さい剥離層物質にレーザーを照射して分解剥離させる方法など、公知の多様な方法を用いてもよい。中でも、別途の化学的物質投入及び高価のレーザー照射装備が必要ないロール状母基板１００とフレキシブル基板２００の低い界面結合力を利用して物理的に剥がす方法が最も好ましい。
本発明の第２実施形態では、ロール状の母基板１００上に、剥離層として１２０ｎｍ厚さのＩＴＯ層を形成した後、５０ｎｍ厚さのＴｉ下地層、１００ｎｍ厚さのＡｕシード層、４０μｍ厚さのＩＮＶＡＲ層からなるＴｉ／Ａｕ／ＩＮＶＡＲ層のフレキシブル基板を形成してから、Ｔｉ／Ａｕ／ＩＮＶＡＲ層のフレキシブル基板をガラス基板／ＩＴＯ層から物理的に剥がす方式で分離した。
第３実施形態
図９〜図１４は本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法を概略的に示したものである。
図９〜図１４を参照すると、本発明の第３実施形態によるフレキシブル電子素子の製造方法は、ロール状母基板１００にフレキシブル基板２００を蒸着して形成した後（図９のＡ２と図１０）、その上に接着層７００を介在して仮基板６００をフレキシブル基板２００に付着する（図９のＢ２と図１１、図９のＣ２と図１２）。その後、フレキシブル基板２００上に形成されたロール状母基板１００を分離し（図９のＤ２と図１３）、フレキシブル基板２００の分離面上に電子素子３００及び封止層４００を形成してフレキシブル電子素子を製造する段階（図９のＥ２と図１４）からなる。
即ち、第３実施形態は、フレキシブル基板２００をハンドリングするための仮基板６００を使用する点で第１実施形態と差異がある。一方、付着した仮基板６００の使用用途によって、付着した状態で利用したり、分離することができる。仮基板６００を分離する必要がある場合には、接着層７００と仮基板６００の間にさらに分離層を形成することが好ましい。
具体的には、ロール状母基板１００であるガラス基板上に５μｍ厚さのＡｇフレキシブル基板を熱蒸着法で形成した。その上にエポキシ接着剤を塗布した後、仮基板６００であるＰＥＴ基板を接着した。その後、８０℃で、１時間エポキシ接着剤を硬化させた後、Ａｇフレキシブル基板をガラス基板から物理的に剥がして分離した。
そして、ガラス基板から分離したフレキシブル基板２００の分離面上にＯＬＥＤ素子を形成した。ＯＬＥＤ素子は、ＰＲ（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ）を利用してパターンを形成した後、フレキシブル基板であるＡｇを反射電極として、ＣｕＯで１ｎｍ厚さの正孔注入層を形成し、上記正孔注入層上にａ−ＮＰＤで７０ｎｍ厚さの正孔輸送層を形成し、上記正孔輸送層上にＡｌｑ３で４０ｎｍ厚さの発光層を形成し、上記発光層上にＢＣＰで５ｎｍ厚さの正孔防止層を形成し、上記正孔防止層上にＡｌｑ３で２０ｎｍ厚さの電子輸送層を形成し、上記電子輸送層上にＡｌで１０ｎｍ厚さの透明電極を形成して製造した。

Claims (25)

  1. ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成する段階と、
    前記フレキシブル基板を前記ロール状母基板から分離する段階と、
    前記ロール状母基板と接触していた前記フレキシブル基板の分離面上に電子素子を形成する段階と、を含むフレキシブル電子素子の製造方法。
  2. ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成する段階と、
    一面に接着層が形成された仮基板を、前記接着層を利用して前記フレキシブル基板上に付着する段階と、
    前記フレキシブル基板を前記ロール状母基板から分離する段階と、
    前記ロール状母基板と接触していた前記フレキシブル基板の分離面上に電子素子を形成する段階と、を含むフレキシブル電子素子の製造方法。
  3. 前記フレキシブル基板と前記ロール状母基板の間に剥離層がさらに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  4. 前記フレキシブル基板と前記ロール状母基板の間に平坦化層がさらに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  5. 前記剥離層の一面または両面に平坦化層がさらに形成されることを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  6. 前記仮基板と前記接着層の間に分離層を形成することを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  7. 前記仮基板を前記フレキシブル基板から分離する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  8. 前記フレキシブル基板が形成されるロール状母基板面の表面粗さは、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を利用して１０μｍ×１０μｍのスキャン範囲で観測するとき、０＜Ｒｍｓ＜１００ｎｍ、０＜Ｒｐ−ｖ＜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  9. 前記ロール状母基板は、ガラスまたは金属または高分子材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  10. 前記フレキシブル基板は、２以上の異なる材料で積層した複合構造であることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  11. 前記フレキシブル基板は、金属からなることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  12. 前記フレキシブル基板は、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｍｇ、ＩＮＶＡＲ及びステンレス鋼からなる群より選択される一つ以上の金属であることを特徴とする請求項１１に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  13. 前記接着層は、エポキシとシリコン及びアクリル系からなる群より選択される少なくとも一つ以上の高分子接着剤を含むことを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  14. 前記平坦化層は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ：ＰＩ）またはポリイミドを含む共重合体、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアクリル酸を含む共重合体、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）またはポリスチレンを含む共重合体、ポリスルファート（ｐｏｌｙｓｕｌｆａｔｅ）またはポリスルファートを含む共重合体、ポリアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアミド酸を含む共重合体、ポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）またはポリアミンを含む共重合体、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）、ポリアリルアミン（Ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅ）及びポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択される一つ以上の高分子化合物を含むことを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  15. 前記平坦化層は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ：ＰＩ）またはポリイミドを含む共重合体、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアクリル酸を含む共重合体、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）またはポリスチレンを含む共重合体、ポリスルファート（ｐｏｌｙｓｕｌｆａｔｅ）またはポリスルファートを含む共重合体、ポリアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアミド酸を含む共重合体、ポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）またはポリアミンを含む共重合体、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）、ポリアリルアミン（Ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅ）及びポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択される一つ以上の高分子化合物を含むことを特徴とする請求項５に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  16. 前記フレキシブル基板は、鋳造法、電子線蒸着法、熱蒸着法、スポット蒸着法、化学気相蒸着法または電気メッキ法により形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  17. 前記電子素子は、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）、プラズマディスプレイパネル（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）及びラム（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）からなる群より選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  18. 前記接着層はＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｉ、Ａｌ及び雲母からなる群より選択される１以上の物質を含み、使用温度が４５０℃以上であることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル電子素子の製造方法。
  19. 請求項１または２に記載の方法により製造されたフレキシブル電子素子。
  20. ロール状母基板上にフレキシブル基板を形成した後、前記ロール状母基板から分離した前記フレキシブル基板の分離面を電子素子の形成面として使用することを特徴とするフレキシブル基板。
  21. 研磨加工なしに、前記分離面の表面粗さはＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を利用して１０μｍ×１０μｍのスキャン範囲で観測するとき、０＜Ｒｍｓ＜１００ｎｍ、０＜Ｒｐ−ｖ＜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載のフレキシブル基板。
  22. 前記フレキシブル基板は、金属からなることを特徴とする請求項２０または２１に記載のフレキシブル基板。
  23. 前記金属は、インバール（ＩＮＶＡＲ）合金またはステンレス鋼であることを特徴とする請求項２２に記載のフレキシブル基板。
  24. 前記フレキシブル基板は、１μｍ〜５００μｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項２０または２１に記載のフレキシブル基板。
  25. 前記電子素子は、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）、プラズマディスプレイパネル（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）及びラム（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）からなる群より選択される一つ以上であることを特徴とする請求項２０または２１に記載のフレキシブル基板。
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