JP5707525B2 - フレキシブル電子デバイス - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル電子デバイスに関し、特に、特殊構造を有して、フレキシブル基板の剥離（ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ）工程において剥離力が大幅に急増するのを回避することができるフレキシブル電子デバイスに関する。

既存のフレキシブル電子デバイスの製造工程では、まず、仮接着剤を用いてガラスキャリアにフレキシブル基板を接着し、次いで、フレキシブル基板において各種の電子素子に必要な製造工程を行い、最後、熱または紫外線で仮接着剤による接着を弱くしてからフレキシブル基板をガラスキャリアから取り外す剥離工程を行う。

台湾特許公開第２０１１４３５０３号公報 米国特許公開第２０１１０２９１５４４号公報

しかしながら、電子デバイスには、多層膜層及び素子が設けられる可能性がある。そのため、剥離工程においては、膜層の厚さの変化により剥離力が変化しやすく、特に、保護フィルム付近における剥離力が大幅に急増することで、剥離が困難になり、さらに電子素子を破壊して製品の歩留まりに影響を与えることがある。したがって、剥離力の大幅な増加による、剥離工程の困難性が高くなることを如何にして改善するのが、大きな課題となっている。

本発明の一つの目的は、特殊構造の保護フィルムを有し、剥離工程による破壊を低減できるフレキシブル電子デバイスを提供することである。

本発明に係るフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）電子デバイスは、フレキシブル基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｆｉｌｍ）と、電子素子層と、保護フィルムとを含む。フレキシブル基板は、電子素子層が設けられる上面を有する。保護フィルムは、フレキシブル基板の上面に設けられて電子素子層を被覆する。保護フィルムは、フレキシブル基板の上面と交わる少なくとも１つの側壁を有する。しかも、側壁とフレキシブル基板の上面との挟角（夾角）は、鋭角である。

また、本発明に係るフレキシブル電子デバイスは、フレキシブル基板と、電子素子層と、保護フィルムとを含む。フレキシブル基板は、電子素子層が設けられる上面を有する。保護フィルムは、フレキシブル基板の上面に設けられて電子素子層を被覆する。保護フィルムの外縁は、緩勾配構造を有する。緩勾配構造の厚さは、保護フィルムの外側から保護フィルムの内側へ向けて漸次増加するように形成される。

本発明に係るフレキシブル電子デバイスでは、その保護フィルムの側壁とフレキシブル基板との挟角が鋭角であり、保護フィルムの辺縁部分の厚さが外側から内側へ向けて漸次増加するように形成された緩勾配構造を有するため、剥離工程を行うときに剥離力が大幅に急増するのを回避することができ、製品の歩留まりを効率よく向上させることができる。

本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程を示す概略図である。 本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程を示す概略図である。 本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程を示す概略図である。 本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程を示す概略図である。 本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程を示す概略図である。 剥離工程におけるフレキシブル電子デバイスの剥離力の変化を示す曲線グラフである。 本発明に係るフレキシブル電子デバイスにおける保護フィルムの側壁とフレキシブル基板の上面との挟角の角度と最大剥離力との関係、及び最大剥離力の傾向を示す図である。

図１〜図５は、本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程を示す概略図である。図１に示すように、本発明に係るフレキシブル電子デバイスの製造工程では、まず、接着層（例えば、仮接着剤、図示せず）でフレキシブル基板１４をキャリア１２の表面に貼り付ける。ここで、フレキシブル基板１４の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＮ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ，ＰＩ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ，ＰＡ）、ポリエーテルサルフォン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ，ＰＥＳ）、または、ポリエチレンテレフタラート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）を含んでいる。フレキシブル基板１４の厚さＤ１は、例えば、約１０〜５０μｍであるが、それに限定されない。
次いで、フレキシブル基板１４に対して電子素子を製造する製造工程を行って、フレキシブル基板１４の上面１４１に電子素子層１８を形成する。本発明に係るフレキシブル電子デバイスは、例えば、タッチパネルまたは有機電界発光（有機ＥＬ）表示パネルであってもよい。このため、上述した電子素子の製造工程は、薄膜型のタッチ電極素子の製造、または有機ＥＬ素子及びスイッチ素子の製造を含むこともある。電子素子層１８は、例えば、有機発光素子アレイ、薄膜トランジスタアレイ、または、タッチセンシング素子アレイであってもよいが、それに限定されない。本発明に係るフレキシブル電子デバイスは、フレキシブル基板上に製造する必要がある任意の電子デバイスであってもよい。
その後、製造された電子素子層１８に対して封止工程を行う。例えば、フレキシブル基板１４の上面１４１上に封止膜層１６を形成して、電子素子層１８を被覆する。

次いで、図２に示すように、保護フィルム２０を準備する。保護フィルム２０は、水と酸素バリアフィルム、防爆フィルム、アンチグレアフィルム（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ ｌａｙｅｒ）、偏光板、または、電子素子層１８の表面に設ける必要がある任意の膜層を用いてもよい。保護フィルム２０の材料としては、例えば、プラスチック材料、金属材料、および／または、電子デバイスの保護機能を提供可能な任意の材料を用いることができる。保護フィルム２０の厚さＤ２は、均一の厚さで、例えば、約３０〜５００μｍであるがそれに限定されない。また、保護フィルム２０は、単層フィルムまたは多層フィルムであってもよい。
そして、図３に示すように、保護フィルム２０の外縁（即ち、各側辺）を斜めに切断することにより、保護フィルム２０の外縁は緩勾配構造２０１に形成される。この緩勾配構造２０１の厚さは、保護フィルム２０の外側から保護フィルム２０の内側へ向けて漸次増加するように形成される。また、保護フィルム２０の側壁２０３と保護フィルム２０の底平面２０４との挟角（夾角）Ｇは、鋭角で、例えば、約６０°以下である。挟角Ｇの範囲は、例えば、約３０〜６０°である。上述した製造工程のやり方としては、例えば、保護フィルム２０の各側辺に対して、底部から保護フィルム２０の上面２０５まで、底平面２０４の垂直面となす挟角、すなわち約３０〜６０°の角度で内向きに斜めに切断する。この製造工程の後、保護フィルム２０の切断されていない部分は、保護フィルム２０の中央部分２０２になっており、緩勾配構造２０１によって囲まれ、その厚さ、即ち、保護フィルム２０の厚さＤ２が、約３０〜５００μｍである。

次いで、図４に示すように、電子素子層１８及び封止膜層１６を被覆するように、保護フィルム２０をフレキシブル基板１４の上面１４１に貼り付ける。保護フィルム２０は、その面積がフレキシブル基板１４の面積よりも小さいため、フレキシブル基板１４の側辺を被覆せず、フレキシブル基板１４の上面１４１の一部、例えばフレキシブル基板１４の外縁が露出されることになる。図４からわかるように、保護フィルム２０の中央部分２０２は、電子素子層１８に完全に重なって配置される。それから、図５に示すように、フレキシブル基板１４とキャリア１２とが分離するように、図５における矢印方向に沿って剥離工程を行うことで、本発明に係るフレキシブル電子デバイス１０の製造を完成する。ここで、本発明に係るフレキシブル電子デバイス１０を製造するときに、サイズの大きいフレキシブル基板１４をキャリア１２の表面に固定し、複数の電子素子層１８を製造して封止し、保護フィルム２０を電子素子層１８に貼り付けた後、サイズの大きいフレキシブル基板１４を小さいサイズに切断してから剥離工程を行ってもよいが、それに限定されない。異なる実施形態において、サイズの大きいフレキシブル基板１４を小さいサイズに切断する工程は、上述したいずれの工程の前または後、例えば、保護フィルム２０を貼り付ける前に行われてもよい。

以上のように、図４及び図５に示すように、本発明に係るフレキシブル電子デバイス１０は、フレキシブル基板１４と、電子素子層１８と、保護フィルム２０とを含む。ここで、フレキシブル基板１４は、上面１４１を有する。電子素子層１８は、フレキシブル基板１４の上面１４１に設けられる。保護フィルム２０は、フレキシブル基板１４の上面１４１上に設けられて電子素子層１８を被覆する。保護フィルム２０は、フレキシブル基板１４の上面と交わる少なくとも１つの側壁２０３を有する。側壁２０３とフレキシブル基板１４の上面１４１との挟角Ｇは、鋭角である。挟角Ｇは、約６０°よりも小さく、例えば、約３０〜６０°の範囲であることが好ましいが、それに限定されない。なお、保護フィルム２０の外縁は、緩勾配構造２０１を有する。緩勾配構造２０１の厚さは、保護フィルム２０の外側から保護フィルム２０の内側へ向けて漸次増加するように形成される。

図６は、本発明の異なる実施形態に係るフレキシブル電子デバイス及び従来のフレキシブル電子デバイスの剥離工程における剥離力の変化を示す曲線グラフである。図６に示す横座標の距離は、フレキシブル基板の側壁との距離を表す。実施例においては、フレキシブル電子デバイスの保護フィルムの外縁とフレキシブル基板の側壁との距離（例えば、図５に示す距離Ｄ３）を約５．５ｍｍにした。従来のフレキシブル電子デバイスの保護フィルムに対して、予め側壁を切断する工程が行われないため、保護フィルムとフレキシブル基板との挟角は９０°である。図６に示すように、従来のフレキシブル電子デバイスの剥離工程において、フレキシブル基板の辺縁からフレキシブル基板の側壁との距離が５．５ｍｍとなる位置までフレキシブル基板をキャリアから剥離した場合、フレキシブル基板表面上における保護フィルムの側壁の存在でフレキシブル電子デバイスの全体の厚さが大幅に急増し、従って、剥離力が約１３０ｇｆまで大幅に急増する。一方、本発明に係るフレキシブル電子デバイスでは、保護フィルムが緩勾配構造を有するため、保護フィルムの側壁とフレキシブル基板との間に挟角Ｇが形成される。挟角Ｇが６０°の場合、剥離工程における最大剥離力は約８０ｇｆであり、挟角Ｇが５０°の場合、最大剥離力は約５０ｇｆまで低下する。しかも、本発明に係るフレキシブル電子デバイスでは、挟角Ｇが６０°及び５０°の場合における剥離力の曲線の変化は、従来のフレキシブル電子デバイスにおける剥離力の変化よりも緩やかである。その原理としては、保護フィルムの緩勾配構造の設計により、フレキシブル電子デバイスの全体の厚さが、急増することなく、保護フィルムの外縁から緩やかに増加することである。そのため、厚さの急激な増加による剥離の困難さを回避することができる。

図７は、本発明に係るフレキシブル電子デバイスにおける挟角Ｇの角度と最大剥離力との関係、及び最大剥離力の傾向を示す図である。図７において、実線が挟角Ｇに対応する最大剥離力を表し、点線が最大剥離力の傾向線を表す。図７からわかるように、挟角Ｇの角度が小さいほど、保護フィルムの辺縁の緩勾配構造の勾配が緩やかになり、従って剥離工程における最大剥離力が小さくなって、剥離工程の剥離効果を効率よく向上させることができる。また、傾向線からわかるように、保護膜の側壁とフレキシブル基板の上面との挟角Ｇが３０°まで低下すれば、剥離力は２０ｇｆよりも低くなることができるため、剥離力による装置の破壊をより一層低減させることができる。そこで、保護フィルムの側壁の切断工程の実現可能な条件であれば、本発明に係るフレキシブル電子デバイスは、保護フィルムの緩勾配構造が緩やかになればなるほど好ましく、即ち、保護フィルムの側壁とフレキシブル基板の上面との挟角Ｇが小さくなればなるほど好ましくように設計されてもよい。これにより、剥離工程による最大剥離力が低下できるとともに、剥離力の変化をより緩やかにすることができる。

以上のように、本発明に係るフレキシブル電子デバイスは、その保護フィルムの辺縁部分の厚さが外側から内側へ向けて漸次増加するように形成される緩勾配構造を有し、保護フィルムの側壁とフレキシブル基板との挟角が９０°未満であるため、剥離工程において剥離力が大幅に急増するのを回避することができ、剥離工程時の最大剥離力が小さくなる。これにより、剥離工程の困難度を低下させ、従来のフレキシブル電子デバイスの剥離工程における電子素子破壊の問題を改善し、製品の歩留まりを効率よく向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を挙げて説明したが、これは本発明の実施形態に過ぎない。説明した実施形態は、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されたい。当業者であれば本発明の精神及び範囲を含む各種の変動や潤色は、本発明の保護を求める範囲内に属するものである。

１２ キャリア
１４ フレキシブル基板
１４１ 上面
１６ 封止膜層
１８ 電子素子層
２０ 保護フィルム
２０１ 緩勾配構造
２０２ 中央部分
２０３ 側壁
２０４ 底平面
２０５ 上面
Ｄ１、Ｄ２ 厚さ
Ｄ３ 距離
Ｇ 挟角（夾角）

Claims (12)

1. フレキシブル電子デバイスであって、
   上面を有するフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板の前記上面に設けられる電子素子層と、
   前記フレキシブル基板の前記上面に設けられて前記電子素子層を被覆する保護フィルムと、を含み、
   前記保護フィルムは、前記上面と交わる少なくとも１つの側壁を有し、
   前記側壁と前記上面との挟角は、鋭角であることを特徴とするフレキシブル電子デバイス。
2. 前記挟角は、６０°以下であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
3. 前記挟角は、約３０〜６０°の範囲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デバイス。
4. 前記保護フィルムの面積は、前記フレキシブル基板の面積よりも小さく、
   前記保護フィルムは、前記フレキシブル基板の側辺を被覆しないことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
5. 前記保護フィルムとしては、水と酸素バリアフィルム、防爆フィルム、アンチグレアフィルム、または、偏光板を用いることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
6. 前記保護フィルムの材料としては、プラスチック材料または金属材料を用いることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
7. 前記保護フィルムは、単層フィルムまたは多層フィルムであることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
8. 前記フレキシブル基板の材料は、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、または、ポリエチレンテレフタラートを含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
9. 前記フレキシブル基板の厚さは、約１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
10. 前記電子素子層は、有機発光素子アレイ、薄膜トランジスタアレイ、または、タッチセンシング素子アレイを含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子デバイス。
11. フレキシブル電子デバイスであって、
    上面を有するフレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板の前記上面に設けられる電子素子層と、
    前記フレキシブル基板の前記上面に設けられて前記電子素子層を被覆する保護フィルムと、を含み、
    前記保護フィルムの外縁は、緩勾配構造を有し、
    前記緩勾配構造の厚さは、前記保護フィルムの外側から前記保護フィルムの内側へ向けて漸次増加するように形成されることを特徴とするフレキシブル電子デバイス。
12. 前記保護フィルムは、前記緩勾配構造によって囲まれる中央部分をさらに含み、
    前記保護フィルムの前記中央部分は、前記電子素子層に完全に重なって配置され、
    前記中央部分の厚さは、約３０〜５００μｍ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デバイス。