JP4834758B2 - フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造およびその作製方法 - Google Patents

フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造およびその作製方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、出願日を2008年9月15日とする台湾特許出願第97135351号の優先権を主張するものであり、その全体がここに参照として組み入れられる。
本発明は基板構造に関し、より詳細にはフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造およびその作製方法に関する。
新世代ディスプレイの発展の流れはフレキシブルディスプレイにある。従来の重く脆弱なガラス基板に代わり、軽量なフレキシブルプラスチック基板、特にアクティブフルカラー(active full-color )TFTディスプレイパネルの開発がより求められている。現在、アクティブフレキシブルディスプレイの作製技術にはa−Si TFT、 LTPS TFTおよびOTFTがあり、またディスプレイ媒体としてはEPD、ECD、LCDおよびELがある。
作製プロセスはバッチタイプ(batch type)とロール・トゥ・ロール(roll to roll)に分けられる。バッチタイプの作製プロセスは既存のTFT設備を利用することができるが、基板の転写および膜剥離(film separation)技術の開発が要される。フレキシブルディスプレイをガラスから別のプラスチック基板へ転写する必要があるからである。一方、フレキシブルディスプレイにロール・トゥ・ロールの作製プロセスを用いる場合には、新たな設備が必要となり、さらに回転と接触に起因するいくつかの問題を克服しなければならない。
バッチタイプの作製プロセスには三種類の方法がある。1つ目はSEC Corporationが提案する方法で、PES基板をシリコンウェハーに貼り合わせ、低温a−Si TFT技術を利用して7”VGA(640×480)プラスチックLCDを得るというものであるが、この方式においては、耐熱性、低熱膨張係数、低光ヒステリシスおよび化学安定性を備える透明基板材料が要され、かつ適切なゲル材料と高度な剥離技術を組み合わせる必要がある。2つ目はSeiko Epson Corporationが提案する方法で、ガラス上にLTPS TFT背面板を作製してから、該背面板をレーザーアニーリングによりガラスから取り去るというものである。この方法において転写技術は重要な役割を果たす。転写技術ではプラスチック基板による作製温度の制限がないことから、優れた特性のTFT素子が得られ、従来の透明プラスチック基板を使用することができる。3つ目はPhilips Corporationが提案する方法で、a−Si TFT−EPDディスプレイを開発するべく、ポリイミドをガラス上に塗布してから、転写技術を利用してポリイミド基板をガラスから引き離すというものである。ポリイミド基板をガラス上に直に塗布する場合、その耐熱性により作製温度を300℃以上にすることができる。しかしながら、この方法でもガラス基板を取り去るのにレーザーアニーリングを用いることが要される。
上述した事情に鑑みて、本発明の目的は、フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造およびその作製方法を提供することにある。
本発明の1実施形態は、フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造であって、キャリア(carrier)、キャリアを第1の面積で覆う剥離層(release layer)、ならびに、剥離層およびキャリアを第2の面積で覆うフレキシブル基板、を含み、第2の面積が第1の面積より大きく、かつ、フレキシブル基板が、剥離層のキャリアに対する密着度よりも高い密着度を有する、基板構造を提供する。
本発明の1実施形態は、フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法であって、キャリア(carrier)を準備する工程、キャリア上に第1の面積で剥離層(release layer)を形成する工程、ならびに、剥離層およびキャリア上に第2の面積でフレキシブル基板を形成する工程、を含み、第2の面積が第1の面積より大きく、かつ、フレキシブル基板が、剥離層のキャリアに対する密着度よりも高い密着度を有する、作製方法を提供する。
本発明により提供されるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造は、既存の半導体設備を用いて簡単に作製することができ、2種類の剥離層のキャリアに対してのそれぞれ異なる密着度に特徴を有する。 先ず密着度が低い方の剥離層を小さ目の面積でキャリア上に形成してから、密着度が高いもう一方の剥離層(例えばフレキシブルディスプレイ基板)を該密着度の低い剥離層上により大きい面積で形成すると共にキャリアと接触させる。この作製方法によれば、TFT製造工程中に確実に基板構造が剥がれないようになる。密着度の低い剥離層の両端に沿ってカットすることにより、密着度の高い剥離層をキャリアから容易に分離することができる。
本発明の1実施形態によるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の断面図である。 本発明の1実施形態によるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法を説明する断面図である。 本発明の1実施形態によるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法を説明する断面図である。 本発明の1実施形態によるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法を説明する断面図である。 本発明の1実施形態によるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法を説明する断面図である。
添付の図面を参照にしながら、以下の実施形態においてより詳細な説明を行う。
添付の図面を参照に下記の詳細な説明および実施例を読めば、本発明をより完全に理解することができる。
以下の記載は本発明を実施するための最良の形態である。この記載は本発明の主要な原理を説明するためのものであり、限定の意味で解されるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照に判断されなくてはならない。
本発明の1実施形態によるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造を図1に示す。基板構造10はキャリア12、剥離層(release layer)14およびフレキシブル基板16を含む。剥離層14は、キャリア12上に第1の面積A1で形成される。フレキシブル基板16は、剥離層14およびキャリア12上に第2の面積A2で形成される。注目すべきは、第2の面積A2が第1の面積A1よりも大きく、かつ、フレキシブル基板16が、剥離層14のキャリア12に対する密着度よりも高い密着度を持つという点である。
キャリア12はガラスまたはシリコンウェハーを含み得る。剥離層14のキャリア12に対する密着度は0B〜1Bである。
剥離層14はパリレン(parylene)または環状オレフィン共重合体(cyclic olefin copolymers,COC)を含み得る。フレキシブル基板16は、フレキシブルディスプレイ基板、例えばアクティブフレキシブルディスプレイ基板とすることができる。フレキシブル基板16のキャリア12に対する密着度は1〜5Bである。フレキシブル基板16は、ポリイミド(polyimide,PI)、ポリカーボネート(polycarbonate,PC)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone,PES)、ポリアクリレート(polyacrylate,PA)、ポリノルボルネン(polynorbornene,PNB)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate,PET)、ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketone,PEEK)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate,PEN)またはポリエーテルイミド(polyetherimide,PEI)を含み得る。
ポリイミド(PI)のフレキシブル基板16は式(I)を有する。
Figure 0004834758
式(I)中、Aは
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
または
Figure 0004834758
を含んでいてよい。XおよびYは水素、メチル、トリフルオロメチル、ヒドロキシル、−OR、臭素、塩素またはヨウ素を含んでいてよく、Zは−O−、−CH−、−C(CH−、−SO−、−Ar−O−Ar−、−Ar−CH−Ar−、−Ar−C(CH−Ar−または−Ar−SO−Ar−を含んでいてよい。RはC1−18アルキルを含んでいてよく、Arはベンゼンである。Bは、
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
Figure 0004834758
または
Figure 0004834758
を含んでいてよい。XおよびYは水素、メチル、トリフオロメチル、ヒドロキシル、−OR、臭素、塩素またはヨウ素を含んでいてよく、Zは−O−、−CH−、−C(CH−、−SO−、−Ar−O−Ar−、−Ar−CH−Ar−、−Ar−C(CH−Ar−または−Ar−SO−Ar−を含んでいてよい。RはC1−18アルキルを含んでいてよく、Arはベンゼンである。nは1よりも大きい整数とすることができる。
フレキシブル基板16はシロキサン化合物または二酸化シリコンをさらに含んでいてもよく、これによりキャリア12に対する密着度が高まる。
1実施形態による本発明のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法を図2A〜2Dに示す。
図2Aを参照されたい。剥離層14が第1の面積A1でその上に形成されたキャリア12を準備する。剥離層14は、例えば塗布または蒸着によりキャリア12上に形成する。
次に図2Bを参照されたい。例えば塗布により、剥離層14およびキャリア12上に第2の面積A2でフレキシブル基板16を形成する。注目すべきは、第2の面積A2が第1の面積A1よりも大きく、かつ、フレキシブル基板16が、剥離層14のキャリア12に対する密着度よりも高い密着度を有するという点である。
次に図2Cを参照されたい。フレキシブル基板16およびキャリア12の一部を、剥離層14の両端(CおよびC’)に沿ってカットし、図2Dに示すように剥離層14およびフレキシブル基板16とキャリア12とを分離する。
本発明により提供されるフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造は、既存の半導体設備を用いて簡単に作製することができ、2種類の剥離層のキャリアに対してのそれぞれ異なる密着度に特徴を有する。先ず密着度の低い剥離層を小さ目の面積でキャリア上に形成してから、密着度の高いもう一方の剥離層(例えばフレキシブルディスプレイ基板)を該密着度の低い剥離層上により大きい面積で形成すると共にキャリアと接触させる。この作製方法によれば、TFT製造工程中に確実に基板構造が剥がれないようになる。密着度の低い剥離層の両端に沿ってカットすることにより、密着度の高い剥離層をキャリアから容易に分離することができる。
剥離層をTFTガラス(例えば15cm×15cm)上に形成する。剥離層の面積は、中空パッド(hollow pad)のサイズ(例えば8cm×8cm)により調整することができる。次いで、剥離層よりも大きい面積(例えば10cm×10cm)で基板をガラス上に形成し、フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造を作る。デバイスの作製が完了したら、基板および剥離層の一部を、剥離層の両端または内側の部分に沿ってカットし、フレキシブル電子デバイスをガラスから分離する。
(実施例1)
パリレン剥離層の作製
パリレン前駆体(パリレンの二量体)を熱蒸着装置内に入れた。中空パッド(8cm×8cm)で覆ったクリーンなガラス(15cm×15cm)を試料室に置いた。真空中にてパリレン前駆体を150℃で気化させ、650℃で分解してから、試料室に導入した。そして、室温で、パッドに覆われていない領域上にパリレンを蒸着し、パリレン剥離層(8cm×8cm)を作製した。
(実施例2)
Arton、TopasおよびZeonor剥離層の作製
Arton、TopasおよびZeonor(トルエン中に固形分10%で溶解)をスクレーパーを用いてガラス上に塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ0.5時間ずつべークし、剥離層(8cm×8cm)を作製した。
(実施例3)
ポリイミド(B1317−BAPPm,BB)/パリレン/ガラス基板構造の作製
ジフェニルアミン(BAPPm)0.0147モルを室温、窒素下でクレゾール32.94g中に完全に溶解した。次いで、二無水物(B1317)0.015モルを加え、二無水物(B1317)が完全に溶けた後、1時間攪拌を続け、粘性のあるポリアミド酸(PAA)溶液を作った。続いて、そのPAA溶液を熱イミド化し(220℃、3時間)、同時に水分を除去した。最後に、得られた溶液にメタノールを加えてポリイミドを沈殿させ、真空オーブンで12時間べークした。べーク後、 ポリイミドを(固形分20%で)DMAc中に溶解してポリイミド溶液を作った。そして、そのポリイミド溶液を、スクレーパーを用い、8cm×8cmパリレンがめっきされたガラス上に面積10cm×10cmで塗布した。そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、ポリイミド(BB)/パリレン/ガラス基板構造を作製した。
Figure 0004834758
(実施例4)
二酸化シリコン/ポリイミド(BB−37)/パリレン/ガラス基板構造の作製
二酸化シリコン3g(DMAc中に固形分20%で溶解) およびB1317−BAPPm(BB)7g(DMAc中に固形分20%で溶解)を試料瓶に入れてから、アミノシロキサン(amino siloxane)0.3gを加えて溶液を作り、室温下で30分間攪拌した。次に、その溶液を、パリレンがめっきされたガラス上にスクレーパーを用いて塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、二酸化シリコン/ポリイミド(BB−37)/パリレン/ガラス基板構造を作製した。
(実施例5)
二酸化シリコン/ポリイミド(BB−55)/パリレン/ガラス基板構造の作製
二酸化シリコン5g(DMAc中に固形分20%で溶解) およびB1317−BAPPm(BB)5g(DMAc中に固形分20%で溶解)を試料瓶に入れてから、アミノシロキサン0.2gを加えて溶液を作り、室温下で30分間攪拌した。次に、その溶液を、パリレンがめっきされたガラス上にスクレーパーを用いて塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、二酸化シリコン/ポリイミド(BB−55)/パリレン/ガラス基板構造を作製した。
(実施例6)
二酸化シリコン/ポリイミド(BB−73)/パリレン/ガラス基板構造の作製
二酸化シリコン7g(DMAc中に固形分20%で溶解) およびB1317−BAPPm(BB)3g(DMAc中に固形分20%で溶解)を試料瓶に入れてから、アミノシロキサン0.12gを加えて溶液を作り、室温下で30分間攪拌した。次に、その溶液を、パリレンがめっきされたガラス上にスクレーパーを用いて塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、二酸化シリコン/ポリイミド(BB−73)/パリレン/ガラス基板構造を作製した。
(実施例7)
テトラエトキシシラン(TEOS)/ポリイミド(BB)/Topas/ガラス基板構造の作製
テトラエトキシシラン(TEOS)0.2gおよびB1317−BAPPm(BB)10g(DMAc中に固形分20%で溶解)を試料瓶に入れて溶液を作った。次いで、その溶液を、Topasが塗布されたガラス上にスクレーパーを用いて塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、テトラエトキシシラン(TEOS)/ポリイミド(BB)/Topas/ガラス基板構造を作製した。
(実施例8)
アミノシラン/ポリイミド(BB)/Zeonor/ガラス基板構造の作製
アミノシラン0.2gおよびB1317−BAPPm(BB)10g(DMAc中に固形分20%で溶解)を試料瓶に入れて溶液を作った。次いで、その溶液を、Zeonorが塗布されたガラス上にスクレーパーを用いて塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、アミノシラン/ポリイミド(BB)/Zeonor/ガラス基板構造を作製した。
(実施例9)
3−(メタクリロキシ)プロピルトリメトキシシラン(3-(methacryloxy) propyl trimethoxy silane,MPMS)/ポリイミド(BB)/Arton/ガラス基板構造の作製
3−(メタクリロキシ)プロピルトリメトキシシラン(MPMS)0.2gおよびB1317−BAPPm(BB)10g(DMAc中に固形分20%で溶解)を試料瓶に入れて溶液を作った。次いで、その溶液を、Artonが塗布されたガラス上にスクレーパーを用いて塗布した。そして、そのガラスを各種温度のオーブン(80℃および150℃)でそれぞれ1時間ずつべークし、3−(メタクリロキシ)プロピルトリメトキシシラン(MPMS)/ポリイミド(BB)/Arton/ガラス基板構造を作製した。
基板構造を作製した後、電子デバイスをその剥離層の範囲内に形成した。デバイスの作製が完了したら、基板および剥離層の一部を剥離層の両端または内側の部分に沿ってカットし、基板および電子デバイスをガラスから分離した。
剥離層およびフレキシブル基板のキャリアに対する密着度を表1および表2に示す。なお、密着度は、クロスカット法に従い、実施例1〜8の基板構造に対してクロスカットで垂直な切り込みを行い、1mm角の碁盤目を100個作成し、粘着テープ(3Mテープ#600)を貼り付け、テープの一端を持って基板に対して直角方向に瞬間的に引き剥がし、基板の剥がれの面積を測定し、下記の0〜5(B)の6段階で評価した。1B〜5Bの場合を良好な基板構造とした。
<密着度の6段階評価>
5B…どの格子の目にもはがれがない
4B…剥離面積5%未満
3B…剥離面積5%以上15%未満
2B…剥離面積15%以上35%未満
1B…剥離面積35%以上65%未満
0B…剥離面積65%以上
Figure 0004834758
Figure 0004834758
以上、実施例および好適な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定はされないと解されるべきである。本発明は、(当業者には明らかであるように) 各種の変更および類似のアレンジが包含されるよう意図されている。よって、添付の特許請求の範囲は、かかる変更および類似のアレンジがすべて包含されるように、最も広い意味に解釈されなければならない。
10 基板構造
12 キャリア
14 剥離層
16 フレキシブル基板
A1、A2 面積

Claims (13)

  1. フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造であって、
    キャリア(carrier)、
    前記キャリアを第1の面積で覆う剥離層(release layer)、ならびに、
    前記剥離層および前記キャリアを第2の面積で覆うフレキシブル基板、
    を含み、
    前記第2の面積が前記第1の面積より大きく、かつ、前記フレキシブル基板が、前記剥離層の前記キャリアに対する密着度よりも高い密着度を有する、基板構造。
  2. 前記キャリアがガラスまたはシリコンウェハーを含む請求項1に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  3. 前記剥離層の前記キャリアに対する密着度が0B〜1Bである請求項1に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  4. 前記剥離層がパリレン(parylene)または環状オレフィン共重合体(cyclic olefin copolymers,COC)を含む請求項1に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  5. 前記フレキシブル基板の前記キャリアに対する密着度が1〜5Bである請求項1に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  6. 前記フレキシブル基板が、ポリイミド(polyimide,PI)、ポリカーボネート(polycarbonate,PC)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone,PES)、ポリアクリレート(polyacrylate,PA)、ポリノルボルネン(polynorbornene,PNB)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate,PET)、ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketone ,PEEK)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate,PEN)またはポリエーテルイミド(polyetherimide,PEI)を含む請求項1に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  7. 前記ポリイミド(PI)が式(I)を有する請求項6に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
    Figure 0004834758
    (式中、Aは
    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758
    または
    Figure 0004834758
    を含む。XおよびYは水素、メチル、トリフルオロメチル、ヒドロキシル、−OR、臭素、塩素またはヨウ素を含み、Zは−O−、−CH−、−C(CH−、−SO−、−Ar−O−Ar−、−Ar−CH−Ar−、−Ar−C(CH−Ar−または−Ar−SO−Ar−を含む。RはC1−18アルキルを含み、Arはベンゼンである。Bは、
    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758

    Figure 0004834758
    または
    Figure 0004834758
    を含む。XおよびYは水素、メチル、トリフルオロメチル、ヒドロキシル、−OR、臭素、塩素またはヨウ素を含み、Zは−O−、−CH−、−C(CH−、−SO−、−Ar−O−Ar−、−Ar−CH−Ar−、−Ar−C(CH−Ar−または−Ar−SO−Ar−を含む。RはC1−18アルキルを含み、Arはベンゼンである。nは1よりも大きい整数である。)
  8. 前記フレキシブル基板がシロキサン化合物をさらに含む請求項6に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  9. 前記フレキシブル基板が酸化シリコンをさらに含む請求項8に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造。
  10. フレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法であって、
    キャリア(carrier)を準備する工程、
    前記キャリア上に第1の面積で剥離層(release layer)を形成する工程、ならびに、
    前記剥離層および前記キャリア上に第2の面積でフレキシブル基板を形成する工程、
    を含み、
    前記第2の面積が前記第1の面積より大きく、かつ、前記フレキシブル基板が、前記剥離層の前記キャリアに対する密着度よりも高い密着度を有する、作製方法。
  11. 前記剥離層が塗布または蒸着により前記キャリア上に形成される請求項10に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法。
  12. 前記フレキシブル基板が塗布によって前記剥離層および前記キャリア上に形成される請求項10に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法。
  13. 前記剥離層の両端または内側の部分に沿って前記フレキシブル基板および前記キャリアの一部をカットして、前記剥離層および前記フレキシブル基板と前記キャリアとを分離する工程をさらに含む請求項10に記載のフレキシブル電子デバイスに適用される基板構造の作製方法。
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