JP6238764B2 - 各種フレキシブルデバイス製造過程における剥離方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板と被剥離層とを含む多層体において、光源から出射される光を利用して該基板と被剥離層とを剥離する剥離方法に関する。
表示部分が柔軟に変形可能な、いわゆるフレキシブルディスプレイは、薄く・軽く・割れないディスプレイとして注目を集めている。液晶表示方式のフレキシブルディスプレイは、通常、液晶層又は発光材料を、ポリイミド樹脂等の有機透明樹脂材料で挟んだ構造を有する。また、有機ＥＬディスプレイの場合は、ポリイミド樹脂等の有機樹脂材料を有している。
フレキシブルディスプレイとしての液晶パネルの製造工程においては、ガラス等の支持基板上に上記透明樹脂材料を成膜し、その上にＴＦＴ基板、液晶層、ＣＦ基板等を形成する。そして、最終的に、上記透明樹脂材料と上記支持基板とを剥離する工程（剥離工程）が必要となる。
フレキシブルディスプレイとしての液晶パネルの製造工程においては、ガラス等の支持基板上に上記透明樹脂材料を成膜し、その上にＴＦＴ基板、液晶層、ＣＦ基板等を形成する。そして、最終的に、上記透明樹脂材料と上記支持基板とを剥離する工程（剥離工程）が必要となる。
従来の上記液晶ディスプレイの製造工程では、上記剥離工程において、エキシマレーザー等のレーザー光が用いられている。
例えば、以下の特許文献１には、基板上にＴｉ等の材料からなる第１の層を形成し、その上に酸化シリコン等の材料からなる第２の層を形成し、さらにその上に被剥離層（樹脂材料）を形成し、これに基板側からレーザー光を照射することによって被剥離層と基板とを剥離する方法が記載されている。この方法によれば、レーザー光を照射することにより、第１の層には引張応力が生じる一方、第２の層には圧縮応力が生じるため、被剥離層と基板とを剥離することができる。
例えば、以下の特許文献１には、基板上にＴｉ等の材料からなる第１の層を形成し、その上に酸化シリコン等の材料からなる第２の層を形成し、さらにその上に被剥離層（樹脂材料）を形成し、これに基板側からレーザー光を照射することによって被剥離層と基板とを剥離する方法が記載されている。この方法によれば、レーザー光を照射することにより、第１の層には引張応力が生じる一方、第２の層には圧縮応力が生じるため、被剥離層と基板とを剥離することができる。
また、以下の特許文献２、３に記載された技術は、例えば、非晶質シリコン（又はポリシリコン）からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して、非晶質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて基板を分離させるというものである。加えて、この技術を用いて以下の特許文献４には、被剥離層（同書では被転写層と呼ばれる。）をプラスチックフィルムに貼りつけて液晶表示装置を完成させるという記載もある。
更に、以下の特許文献５には、基材であるガラスと被剥離層である透明ポリイミドの間にモリブデンからなる光熱変換層を設け、キセノンフラッシュランプを用いて、モリブデンを加熱することにより、被剥離層と基板とを剥離することができるとの記載がある。
しかしながら、上記従来技術の方法を利用して基板を剥離する方法には、以下の問題がある。
第一に、上記ポリシリコンを利用した方法では、基板を通過させ、さらに非晶質シリコンに含まれる水素を放出させるに十分なエネルギーを与えるため、比較的大きなレーザー光の照射が必要とされ、被剥離層に損傷を与えてしまう。また、上記方法では、分離層上に素子を作製した場合、素子作製プロセスで高温の熱処理等を行えば、分離層に含まれる水素が拡散して低減してしまい、レーザー光を分離層に照射しても剥離が十分に行われない恐れがある。従って、分離層に含まれる水素量を維持するため、分離層形成後のプロセスが制限されてしまう。また、光熱変換層にモリブデンのような金属薄膜層を設けると、金属自体は分解ガス化しないため、モリブデン層が光により加熱されポリイミド膜とガラスとモリブデンの熱膨張係数の差を利用して、剥離エネルギーにするためには、多くの光エネルギーが必要で、場合によっては、この加熱により被剥離層の透明ポリイミドが着色するという恐れがある。
第一に、上記ポリシリコンを利用した方法では、基板を通過させ、さらに非晶質シリコンに含まれる水素を放出させるに十分なエネルギーを与えるため、比較的大きなレーザー光の照射が必要とされ、被剥離層に損傷を与えてしまう。また、上記方法では、分離層上に素子を作製した場合、素子作製プロセスで高温の熱処理等を行えば、分離層に含まれる水素が拡散して低減してしまい、レーザー光を分離層に照射しても剥離が十分に行われない恐れがある。従って、分離層に含まれる水素量を維持するため、分離層形成後のプロセスが制限されてしまう。また、光熱変換層にモリブデンのような金属薄膜層を設けると、金属自体は分解ガス化しないため、モリブデン層が光により加熱されポリイミド膜とガラスとモリブデンの熱膨張係数の差を利用して、剥離エネルギーにするためには、多くの光エネルギーが必要で、場合によっては、この加熱により被剥離層の透明ポリイミドが着色するという恐れがある。
第二に、レーザーは照射領域が狭いため、剥離工程に時間を要し、製造効率が悪い。例えば、一般のエキシマレーザーでは、０．６ｍｍ×３００ｍｍのライン状に照射するため、剥離面が広範に及ぶ場合には、剥離工程に多くの時間を要してしまう。
第三に、例えば、希ガスやハロゲンなどの混合ガスを用いてレーザー光を発生させるエキシマレーザーはガス交換型であるため、ランニングコストも大きいため、剥離時のスループットを向上しないと、コストが高くなる。
上記問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、低コストで生産性が高く、プロセス適合性の高い基板の剥離方法を提供することである。
本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、以下の解決手段により課題が解決しうることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
［１］基板と光熱交換膜と被剥離層とがこの順に形成されてなる多層体において、光源から照射される光を用いて該基板と該被剥離層とを剥離する剥離方法であって、該光熱交換膜が、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物に由来して作製され、該光源からの出射光を、該基板を透過して該光熱交換膜に照射することにより、該基板と上該被剥離層とを剥離することを特徴とする前記剥離方法。
［２］前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物の、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基が有機基である、前記［１］に記載の剥離方法。
［３］前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物の、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基が芳香族炭化水素基を含む、前記［１］又は［２］に記載の剥離方法。
［４］前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物が、下記一般式（１）：
｛式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜６の一価の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ２は、水素原子又は炭素数１〜６の一価の有機基であり、Ｒ３は、単結合又は炭素数１〜１０の一価の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ４は、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基を有する炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基であり、そしてｎは、１〜３の整数である。｝で表される化合物である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の剥離方法。
［５］前記一般式（１）におけるＲ４が、下記化合物群：
から選ばれる分子基を構造中に一つ以上含む、前記［４］に記載の剥離方法。
［６］前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物を有機溶媒に０．１重量％〜８０重量％の範囲の濃度に溶かした溶液を基板上に噴霧又は塗布後、溶媒を乾燥することで、前記光熱交換膜を作製する、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の剥離方法。
［７］前記光源がレーザー光である、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の剥離方法。
［８］前記光源がフラッシュランプである、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の剥離方法。
［９］前記基板がガラス基板である、前記［１］〜［８］のいずれかに記載の剥離方法。
［１０］前記被剥離層が、ポリイミド樹脂上に形成したＴＦＴ素子を含む、前記［１］〜［９］のいずれかに記載の剥離方法。
［１１］前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の剥離方法を工程の一部に含む、フレキシブル性を有する液晶ディスプレイの製造方法。
［１２］前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の剥離方法を工程の一部に含む、フレキシブル性を有する有機ＥＬディスプレイの製造方法。
本発明に係る剥離方法によれば、光熱交換膜において、基板を透過した光を該基板と光熱交換膜界面で効率的に吸収して、光を熱に変換し、自身が熱分解をすることでガス化することができるため、剥離に必要なエネルギーを効率的に界面に集中して得ることができる。このため、光照射剥離工程の大幅なスループットの向上が可能であり、比較的出力が小さく、ランニングコストが安価な固体レーザーを使用しても剥離を実現することができる。すなわち、低コストで生産性の高い、基板の剥離方法を実現することができる。
本発明の実施の形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０の製造方法を説明するための図である。
図１において、１１はガラス基板、１２は光熱交換膜、１３は透明樹脂層、１４はベースコート、１５は液晶構造部、１６はベースコート、１７透明樹脂層、１８は光熱交換膜、１９はガラス基板を示している。
ガラス基板１１・１９は、透光性及び耐熱性を有するガラス基板である。ガラス基板１１には、一般的な表示パネルに用いられるマザーガラスを利用することができる。
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０の製造方法を説明するための図である。
図１において、１１はガラス基板、１２は光熱交換膜、１３は透明樹脂層、１４はベースコート、１５は液晶構造部、１６はベースコート、１７透明樹脂層、１８は光熱交換膜、１９はガラス基板を示している。
ガラス基板１１・１９は、透光性及び耐熱性を有するガラス基板である。ガラス基板１１には、一般的な表示パネルに用いられるマザーガラスを利用することができる。
光熱交換膜は、具体的には、以下のようにして作製する。光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を同時に持つ化合物（以下、光吸収基を持つシリコンカプラーとも言う。）を有機溶媒等に０．１重量％〜８０重量％の濃度で溶解し、それをガラス基板上に噴霧、又はスピンコート法やダイコート法などの各種コート法を利用して、ガラス基板上に展開した後、自然乾燥、又は２００℃以下のオーブン内で乾燥する。この操作により、ガラス基板表面のシラノール基と光吸収基を持つシリコンカプラーに含まれるシラノール基及び／又はアルコキシシラン基とが重縮合反応を起こすことで、ガラスと強固に共有結合をした光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基を持つ超薄膜層を形成することができる。
この工程で使用される有機溶媒としては、具体的には、光吸収基を持つシリコンカプラーを溶解する溶媒であれば、特に限定されないが、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ラクトン系溶媒が好ましい。アルコール溶媒としては、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどが挙げられ、ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ブタノンなどが挙げられ、エステル系溶媒としては、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチルなどが挙げられ、エーテル系溶媒としてはセロソルブ系、プロピレングリコール系があり、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
これらの溶媒の中でも、室温での揮発性が高い溶媒が、乾燥の容易さの観点から好ましく、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、酢酸エチルがコーティング膜の平坦性の観点から好ましく、メタノール、エタノールが光吸収基を持つシリコンカプラーの室温保存安定性の観点で最も好ましい。また、溶媒に対して、０．５重量％〜１０重量％の範囲で水を添加すると、光吸収基を持つシリコンカプラーのシラノールが事前に加水分解及び重縮合を起こすことで、オリゴマー化し、ガラス基板との接着性が向上する観点から好ましい。
上記溶媒に対する光吸収基を持つシリコンカプラーの濃度は、０．１％〜８０重量％の範囲が好ましい。この範囲を外れると、乾燥後の光熱交換膜の面内均一性が下がるリスクがある。より好ましくは０．５重量％〜３０重量％が溶液の保存安定性と塗膜の均一性の観点が好ましく。１重量％〜１０重量％の範囲が最も好ましい。
ガラス基板への塗布方法としては、上記溶液を用いて、スプレーコート法や噴霧法、スピンコート法、バーコート法、ダイスロットコート法など各種方法で塗布される。
ガラス基板への塗布方法としては、上記溶液を用いて、スプレーコート法や噴霧法、スピンコート法、バーコート法、ダイスロットコート法など各種方法で塗布される。
乾燥方法としては、室温で放置することで自然乾燥をしてもよいが、９０℃〜２００℃のオーブンに投入することで、ガラス上のシラノール基と光吸収基を持つシリコンカプラーのシラノール基が重縮合を起こし、強固な共有結合を短時間で形成することができるので、好ましい。２００℃以上で加熱する場合には、空気中の酸素の影響で光熱交換膜が酸化されるため、窒素ガス中など不活性ガス中にて加熱することが好ましい。
光吸収基を持つシリコンカプラーが、ガラスと強固な共有結合を有することで、引き続き行われる被剥離層の透明ポリイミド樹脂作成過程において、光熱交換膜がポリイミド層へ分散することを防止することができ、かつ、光吸収層起因の透明ポリイミド膜への色移りや着色を防止することができる。また、本シリコンカプラーは、透明ポリイミドのガラスとの接着性向上の機能を有していても構わないが、本シリコンカプラーの本質的な機能は、光による剥離工程における光熱交換膜の役割にある。
光吸収基を持つシリコンカプラーが、ガラスと強固な共有結合を有することで、引き続き行われる被剥離層の透明ポリイミド樹脂作成過程において、光熱交換膜がポリイミド層へ分散することを防止することができ、かつ、光吸収層起因の透明ポリイミド膜への色移りや着色を防止することができる。また、本シリコンカプラーは、透明ポリイミドのガラスとの接着性向上の機能を有していても構わないが、本シリコンカプラーの本質的な機能は、光による剥離工程における光熱交換膜の役割にある。
光吸収基を持つシリコンカプラーとしては、具体的には、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基が有機基であることが、金属薄膜やポリシリコンなどの無機化合物と比較して、剥離性が優れる観点から好ましい。更に、この有機基が芳香族炭化水素基を含むことが、光吸収性に優れ、結果として光照射後の剥離性に優れる観点から好ましい。更には、下記一般式（１）：
｛式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜６の一価の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ２は、水素原子又は炭素数１〜６の一価の有機基であり、Ｒ３は、単結合又は炭素数１〜１０の一価の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ４は、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基を有する炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基であり、そしてｎは、１〜３の整数である。｝で表される構造を有することが好ましい。
一般式（１）におけるＲ４は、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基であり、かつ蛍光量子効率が低い分子基であることが剥離性の観点から好ましい。また、同時に、引き続き行われるポリイミド膜の形成工程や、ＴＦＴ素子の作製過程でのプロセス温度に耐熱性を有する分子基であることが剥離性及び被剥離層の着色防止の観点から好ましい。
一般式（１）におけるＲ４は、下記化合物群：
から選ばれる分子基を構造中に一つ以上含んでいることが好ましい。
一般式（１）におけるＲ４は、下記化合物群：
光吸収基を持つシリコンカプラーとしては、下記化合物：
が剥離性の観点から更に好ましい。
が剥離性の観点から更に好ましい。
透明樹脂層１３・１７（被剥離層）は、ポリイミド（ＰＩ）等の耐熱性を有する有機透明樹脂材料からなる。
ベースコート１４・１６としては、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ２を用いることができ、これらを交互に積み重ねてもよい。
液晶構造部１５は、一般的な液晶ディスプレイを構成する部材と同一の構成部材からなり、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、各種信号線（走査信号線、データ信号線等）、画素電極、液晶層、共通電極（対向電極）、カラーフィルタ（ＣＦ）、絶縁層等を含んでいる。液晶構造部１５には、周知の構成及び製造方法を適用することができる。
ベースコート１４・１６としては、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ２を用いることができ、これらを交互に積み重ねてもよい。
液晶構造部１５は、一般的な液晶ディスプレイを構成する部材と同一の構成部材からなり、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、各種信号線（走査信号線、データ信号線等）、画素電極、液晶層、共通電極（対向電極）、カラーフィルタ（ＣＦ）、絶縁層等を含んでいる。液晶構造部１５には、周知の構成及び製造方法を適用することができる。
（液晶ディスプレイの製造方法）
実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０は、表示部分が柔軟に変形可能な（フレキシブル性を有する）、いわゆるフレキシブルディスプレイである。この液晶ディスプレイ１０の製造工程には、ＴＦＴ基板（アクティブマトリクス基板）製造工程、ＣＦ基板（カラーフィルタ基板）製造工程、両基板を貼り合わせて液晶を充填する組み立て工程、及び、ガラス基板１１・１９を剥離する剥離工程が含まれる。
以下、液晶ディスプレイ１０の製造方法について説明する。尚、ＴＦＴ基板製造工程、ＣＦ基板製造工程及び組み立て工程には、周知の製造工程を適用することができる。以下にその一例を挙げるが、これに限定されるものではない。
実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０は、表示部分が柔軟に変形可能な（フレキシブル性を有する）、いわゆるフレキシブルディスプレイである。この液晶ディスプレイ１０の製造工程には、ＴＦＴ基板（アクティブマトリクス基板）製造工程、ＣＦ基板（カラーフィルタ基板）製造工程、両基板を貼り合わせて液晶を充填する組み立て工程、及び、ガラス基板１１・１９を剥離する剥離工程が含まれる。
以下、液晶ディスプレイ１０の製造方法について説明する。尚、ＴＦＴ基板製造工程、ＣＦ基板製造工程及び組み立て工程には、周知の製造工程を適用することができる。以下にその一例を挙げるが、これに限定されるものではない。
（ＴＦＴ基板製造工程）
まず、ガラス基板１１（マザーガラス）上に、光熱交換膜１２を作製する。具体的には、例えば、下記化合物（１）：
、すなわち、光吸収基を持つシリコンカプラー（ゲレスト社製 ＳＩＴ８１８６．２ ７−トリエトキシシリルプロポキシ―５−ヒドロキシ―フラボン）をメタノールに１重量％溶解し、引き続き、水２重量％を添加した溶液を一晩室温にて撹拌した後、マザーガラス上にスピンコート法にて塗布し、１３０℃のオーブンに２０分投入することで、ガラス基板上に光熱交換膜を得た。尚、化合物（１）は、本発明の実施の形態の一例を示すものであり、これに限られるものではない。
まず、ガラス基板１１（マザーガラス）上に、光熱交換膜１２を作製する。具体的には、例えば、下記化合物（１）：
次に、光熱交換膜１２が形成されたガラス基板１１上に透明樹脂材料（ここではポリイミド（ＰＩ）前駆体であるポリアミド酸を例に挙げる。）をスピンコート法又はバーコート法にて塗布し、ベークを行った後、３５０℃のオーブンに投入してポリアミド酸を脱水環化することで、有機溶媒に不溶で耐熱性が高いポリイミド膜を得る。これにより、３μｍ〜２０μｍの膜厚のＰＩ層１３を形成する。
次に、ＳｉＮ等のベースコート１４をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はスパッタリング法により成膜する。この時、ＳｉＯ２とＳｉＮを交互に多数層を形成してもよい。これにより、水分及び有機成分に対するバリア膜が形成される。
次に、ベースコート１４上に、チタンなどの金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、走査信号線を形成する。
次に、ＳｉＮ等のベースコート１４をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はスパッタリング法により成膜する。この時、ＳｉＯ２とＳｉＮを交互に多数層を形成してもよい。これにより、水分及び有機成分に対するバリア膜が形成される。
次に、ベースコート１４上に、チタンなどの金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、走査信号線を形成する。
次に、走査信号線が形成されたガラス基板１１全体に、ＣＶＤ法により窒化シリコンなどの無機絶縁膜を成膜し、フォトレジストの除去を行い、ゲート絶縁膜を形成する。
次に、ゲート絶縁膜上（ガラス基板１１全体）に、データ信号線、トランジスタのソース電極・ドレイン電極を形成する（メタル層の形成）。
次に、データ信号線などが形成されたガラス基板１１全体に、層間絶縁膜（無機層間絶縁膜、有機層間絶縁膜）を形成する。
その後、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、コンタクトホールが形成された層間絶縁膜上のガラス基板１１全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium ZincOxide）、酸化亜鉛、酸化スズなどからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、各画素電極を形成する。
最後に、画素電極上のガラス基板１１全体に、配向膜を形成する。以上のようにして、ＴＦＴ基板を作製することができる。
次に、ゲート絶縁膜上（ガラス基板１１全体）に、データ信号線、トランジスタのソース電極・ドレイン電極を形成する（メタル層の形成）。
次に、データ信号線などが形成されたガラス基板１１全体に、層間絶縁膜（無機層間絶縁膜、有機層間絶縁膜）を形成する。
その後、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、コンタクトホールが形成された層間絶縁膜上のガラス基板１１全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium ZincOxide）、酸化亜鉛、酸化スズなどからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、各画素電極を形成する。
最後に、画素電極上のガラス基板１１全体に、配向膜を形成する。以上のようにして、ＴＦＴ基板を作製することができる。
（ＣＦ基板製造工程）
次に、ＣＦ基板製造工程について説明する。
まず、ＴＦＴ基板と同様、ガラス基板１９（マザーガラス）上に、光熱交換膜１８を、光吸収基を持つシリコンカプラーを塗布することにより成膜する。その際、パネル面取りに合わせて、不要箇所をマスク成膜してもよい。その後、貼り合せのためのマーカーを形成する。その際、パネル面取りに合わせてエッチングしてもよい。
次に、光熱交換膜１８が形成されたガラス基板１９上に透明樹脂材料（ＰＩ）を塗布し、ベークを行う。これにより、３μｍ〜２０μｍの膜厚のＰＩ層１７を形成する。
次に、ＳｉＮ等のベースコート１６をＣＶＤ法又はスパッタリング法により成膜する。これにより、水分及び有機成分に対するバリア膜が形成される。
次に、ＣＦ基板製造工程について説明する。
まず、ＴＦＴ基板と同様、ガラス基板１９（マザーガラス）上に、光熱交換膜１８を、光吸収基を持つシリコンカプラーを塗布することにより成膜する。その際、パネル面取りに合わせて、不要箇所をマスク成膜してもよい。その後、貼り合せのためのマーカーを形成する。その際、パネル面取りに合わせてエッチングしてもよい。
次に、光熱交換膜１８が形成されたガラス基板１９上に透明樹脂材料（ＰＩ）を塗布し、ベークを行う。これにより、３μｍ〜２０μｍの膜厚のＰＩ層１７を形成する。
次に、ＳｉＮ等のベースコート１６をＣＶＤ法又はスパッタリング法により成膜する。これにより、水分及び有機成分に対するバリア膜が形成される。
次に、ベースコート１６上に、クロム薄膜又は黒色顔料を含有する樹脂を成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、ブラックマトリクスを形成する。次いで、ブラックマトリクスの間隙に、顔料分散法などを用いて、赤、緑及び青のカラーフィルタ層をパターン形成する。
次に、カラーフィルタ層上のガラス基板１９全体に、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化亜鉛、酸化スズなどからなる透明導電膜を成膜し、共通電極（対向電極）を形成する。
最後に、共通電極上のガラス基板１９全体に、配向膜を形成する。以上のようにして、ＣＦ基板を作製することができる。
次に、カラーフィルタ層上のガラス基板１９全体に、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化亜鉛、酸化スズなどからなる透明導電膜を成膜し、共通電極（対向電極）を形成する。
最後に、共通電極上のガラス基板１９全体に、配向膜を形成する。以上のようにして、ＣＦ基板を作製することができる。
（組み立て工程）
次に、組み立て工程について説明する。
まず、ＴＦＴ基板およびＣＦ基板の一方に、スクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂などからなるシール材料を液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンに塗布し、他方の基板に液晶層の厚さに相当する直径を持ち、プラスチックまたはシリカからなる球状のスペーサーを散布する。
次いで、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせ、シール材料を硬化させる。
最後に、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板並びにシール材料で囲まれる空間に、減圧法により液晶材料を注入した後、液晶注入口に熱硬化樹脂を塗布し、加熱によって液晶材料を封止することで液晶層を形成する。図１の（ａ）は、組み立て工程が終了した時点の様子を示している。
尚、液晶ディスプレイの製造工程は、ディスペンサーでシール材を描画し、セルギャップをＴＦＴ基板製造工程またはＣＦ基板製造工程で樹脂スペーサー（樹脂で柱状のギャップを維持するもの）を用いて製造してもよい。
次に、組み立て工程について説明する。
まず、ＴＦＴ基板およびＣＦ基板の一方に、スクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂などからなるシール材料を液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンに塗布し、他方の基板に液晶層の厚さに相当する直径を持ち、プラスチックまたはシリカからなる球状のスペーサーを散布する。
次いで、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせ、シール材料を硬化させる。
最後に、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板並びにシール材料で囲まれる空間に、減圧法により液晶材料を注入した後、液晶注入口に熱硬化樹脂を塗布し、加熱によって液晶材料を封止することで液晶層を形成する。図１の（ａ）は、組み立て工程が終了した時点の様子を示している。
尚、液晶ディスプレイの製造工程は、ディスペンサーでシール材を描画し、セルギャップをＴＦＴ基板製造工程またはＣＦ基板製造工程で樹脂スペーサー（樹脂で柱状のギャップを維持するもの）を用いて製造してもよい。
（剥離工程）
次に、剥離工程について説明する。
ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせた後、ＴＦＴ基板側から光を照射してガラス基板１１（マザーガラス）を剥離し、ＣＦ基板側から光を照射してガラス基板１９（マザーガラス）を剥離する。ＴＦＴ基板側の剥離工程とＣＦ基板側の剥離工程は同一の内容であるため、以下ではＣＦ基板側の剥離工程について説明する。
次に、剥離工程について説明する。
ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせた後、ＴＦＴ基板側から光を照射してガラス基板１１（マザーガラス）を剥離し、ＣＦ基板側から光を照射してガラス基板１９（マザーガラス）を剥離する。ＴＦＴ基板側の剥離工程とＣＦ基板側の剥離工程は同一の内容であるため、以下ではＣＦ基板側の剥離工程について説明する。
液晶ディスプレイ１０の製造工程において剥離工程に用いられる光は、ある特定の波長域を有するレーザー光であってもよいし、紫外域から可視光域、近赤外域まで、連続的な広波長域を有するフラッシュランプ光であってもよい。レーザー光としては、ガラス基板を透過する波長のレーザー光が好ましく、２９５nm〜４００ｎｍの光が望ましい。具体的には、固体レーザーのＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高長波（３５５ｎｍ）やチタンサファイヤレーザーの第２高長波や第３高長波、エキシマ―レーザーのＸｅＣｌレーザー（３０８ｎｍ）やＸｅＦレーザー（３５１ｎｍ）などが望ましい。メンテナンス性、低ランニングコストの観点から固体レーザーが好ましく、高スループットの観点からエキシマ―レーザーが好ましい。フラッシュランプとしてはキセノンフラッシュランプが望ましい。
実施の形態１に係るレーザー光による剥離では、レーザー光のビームスポットはガラス基板と比較して、数ｍｍΦオーダーのショットエリアと小さいため、ガラス基板をスキャンすることで、剥離を行う。この際、レーザー光により光熱交換膜の光吸収基が励起され、十分に分解され、結果として被剥離層がガラス基板から剥離できるように、スキャンスピードをコントロールする必要がある。つまり、ゆっくりとスキャンすることで、単位面積当たりに照射される露光量は増え、素早くスキャンすることで、単位面積当たりに照射される露光量は小さくなる。
レーザー光の露光量にはレーザー光の波長と、使用する光熱交換膜の種類に応じて、適切な範囲がある。露光量が不十分であると、十分に光熱交換膜が分解されず、剥離が不十分であり、露光量が多すぎると、光熱交換膜の分解が終了した後もレーザーが照射され続けるため、透明樹脂膜にダメージを与え、着色の原因となったりもする。
レーザー剥離工程のスループットを向上するために、レーザー光線の本数を１本から多数へ増やしてもよい。
レーザー剥離工程のスループットを向上するために、レーザー光線の本数を１本から多数へ増やしてもよい。
このように、ガラス基板１９及びＰＩ層１７の間に光熱交換膜層１８を形成することにより、ガラス基板１９を透過した光をガラス基板と透明樹脂との界面に集中して吸収を起こさせることで、熱に変換し、熱交換膜層自体が有機基であることで分解、ガス化することで剥離に必要なエネルギーを得ることができる。これにより、光照射のエネルギーを利用して、ガラス基板１９をＰＩ層１７から剥離することができる。
光熱交換膜層を積極的に設けることで、剥離効率が向上し、照射時間を短くすることができるため、剥離工程（タクトタイム）の短縮化および液晶ディスプレイの生産性の向上を図ることができる。
また、剥離工程に、高価なレーザーを長時間占有しないため、製造コストを低減することができ、また、出力は低いがエキシマ―レーザーと比較して、ランニングコストが低い、固体レーザーを用いても、剥離が可能となることで、コストの低い液晶ディスプレイの生産が可能となる。さらに、上記製造工程によれば、剥離工程以外は、既存の製造工程を適用することができるため、既存の液晶ディスプレイの製造装置および製造工程をそのまま流用することができる。
また、剥離工程に、高価なレーザーを長時間占有しないため、製造コストを低減することができ、また、出力は低いがエキシマ―レーザーと比較して、ランニングコストが低い、固体レーザーを用いても、剥離が可能となることで、コストの低い液晶ディスプレイの生産が可能となる。さらに、上記製造工程によれば、剥離工程以外は、既存の製造工程を適用することができるため、既存の液晶ディスプレイの製造装置および製造工程をそのまま流用することができる。
上記の剥離工程において、ガラス基板１９から被剥離層を剥離した後、ＰＩ層１７上に支持体４を接着する。これは、ＰＩ層１７が３〜２０μｍと薄いため、自律性が低く破断する恐れがあるためである。支持体４の材料としては、薄い有機フィルムを用いることが好ましい。例えば、各フィルムメーカーが量産化しているガスバリア性の高いフィルムやヘイズ値を抑えた光学的機能性を備えたフィルムやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、アクリル等を用いることができる。尚、液晶ディスプレイ１０では、偏光板を支持体４と兼用してもよい。また、商品の傷防止や保護目的のために設けられるガラスやアクリル等を支持体４と兼用してもよい。
上記剥離工程は、他方の面（図１の（ｃ）のガラス基板１１側）も同様に行われ、同様に支持体５が形成される。最後に、所定の位置で切断することにより、個々のフレキシブルな液晶ディスプレイ１０が完成する。
尚、実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０は、２Ｄ表示、３Ｄ表示、デュアルビュー表示、ベイルビュー表示、トリプルビュー表示を行う機能を備えていてもよい。すなわち、実施の形態１に係る剥離方法は、各種の液晶ディスプレイの製造方法に適用することができる。
尚、実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０は、２Ｄ表示、３Ｄ表示、デュアルビュー表示、ベイルビュー表示、トリプルビュー表示を行う機能を備えていてもよい。すなわち、実施の形態１に係る剥離方法は、各種の液晶ディスプレイの製造方法に適用することができる。
〔実施の形態２〕
図２は、実施の形態２に係る有機ＥＬディスプレイ２０の製造方法を説明するための図である。
図２において、２１はガラス基板、２２は光熱交換膜、２３は透明樹脂層、２４はベースコート、２５は有機ＥＬ構造部、２６はベースコート、２７は透明樹脂層、２８は光熱交換膜、２９はガラス基板を示している。
ガラス基板２１、光熱交換膜２２、透明樹脂層２３、ベースコート２４、ベースコート２６、透明樹脂層２７、光熱交換膜２８、ガラス基板２９は、実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０を構成するガラス基板１１、光熱交換膜１２、透明樹脂層１３、ベースコート１４、ベースコート１６、透明樹脂層１７、光熱交換膜１８、ガラス基板１９と同一の構成である。
図２は、実施の形態２に係る有機ＥＬディスプレイ２０の製造方法を説明するための図である。
図２において、２１はガラス基板、２２は光熱交換膜、２３は透明樹脂層、２４はベースコート、２５は有機ＥＬ構造部、２６はベースコート、２７は透明樹脂層、２８は光熱交換膜、２９はガラス基板を示している。
ガラス基板２１、光熱交換膜２２、透明樹脂層２３、ベースコート２４、ベースコート２６、透明樹脂層２７、光熱交換膜２８、ガラス基板２９は、実施の形態１に係る液晶ディスプレイ１０を構成するガラス基板１１、光熱交換膜１２、透明樹脂層１３、ベースコート１４、ベースコート１６、透明樹脂層１７、光熱交換膜１８、ガラス基板１９と同一の構成である。
図３は、有機ＥＬ構造部２５の構成の一部を示す図である。有機ＥＬ構造部２５は、ガラス基板２１、光熱交換膜２２、透明樹脂層２３及びベースコート２４からなる下部基板２ａ上に形成され、一般的な有機ＥＬディスプレイを構成する部材と同一の構成部材からなり、例えば、赤色光を発光する有機ＥＬ素子２５０ａ、緑色光を発光する有機ＥＬ素子２５０ｂ及び青色光を発光する有機ＥＬ素子２５０ｃが１単位として、マトリクス状に配列されており、隔壁（バンク）２５１により、各有機ＥＬ素子の発光領域が画定されている。各有機ＥＬ素子は、下部電極（陽極）２５２、正孔輸送層２５３、発光層２５４、上部電極（陰極）２５５から構成されている。また、下部基板２ａ上には、有機ＥＬ素子を駆動するためのＴＦＴ２５６（ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉ、酸化物半導体）が複数設けられている。
（有機ＥＬディスプレイの製造方法）
実施の形態２に係る有機ＥＬディスプレイ２０は、表示部分が柔軟に変形可能な（フレキシブル性を有する）、いわゆるフレキシブルディスプレイである。この有機ＥＬディスプレイ２０の製造工程には、有機ＥＬ基板製造工程、封止基板製造工程、両基板を貼り合わせる組み立て工程、及び、ガラス基板２１・２９を剥離する剥離工程が含まれる。
有機ＥＬ基板製造工程、封止基板製造工程、及び組み立て工程は、周知の製造工程を適用することができる。以下ではその一例を挙げるが、これに限定されるものではない。また、剥離工程は、実施の形態１に示した液晶ディスプレイ１０の剥離工程と同一である。
実施の形態２に係る有機ＥＬディスプレイ２０は、表示部分が柔軟に変形可能な（フレキシブル性を有する）、いわゆるフレキシブルディスプレイである。この有機ＥＬディスプレイ２０の製造工程には、有機ＥＬ基板製造工程、封止基板製造工程、両基板を貼り合わせる組み立て工程、及び、ガラス基板２１・２９を剥離する剥離工程が含まれる。
有機ＥＬ基板製造工程、封止基板製造工程、及び組み立て工程は、周知の製造工程を適用することができる。以下ではその一例を挙げるが、これに限定されるものではない。また、剥離工程は、実施の形態１に示した液晶ディスプレイ１０の剥離工程と同一である。
まず、ガラス基板２１（マザーガラス）上に、光熱交換膜２２を作製する。具体的には、下記化合物（２）：
、すなわち、光吸収基を持つシリコンカプラー（自社でベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物とアミノプロピルトリエトキシシランを反応させて合成）に１重量％溶解し、引き続き、水２重量％を添加した溶液を一晩室温にて撹拌した後、マザーガラス上にスピンコート法にて塗布し、１３０℃のオーブンに２０分投入することで、ガラス基板上に光熱交換膜を得た。
次に、光熱交換膜２２が形成されたガラス基板２１上に透明樹脂材料（ここではポリイミド（ＰＩ）前駆体であるポリアミド酸を例に挙げる）をスピンコート法又はバーコート法にて塗布し、ベークを行った後、３５０℃のオーブンに投入してポリアミド酸を脱水環化することで、有機溶媒に不溶で耐熱性が高いポリイミド膜を得る。これにより、３μｍ〜２０μｍの膜厚のＰＩ層２３を形成する。
次に、ＳｉＮ等のベースコート２４をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはスパッタリング法により成膜する。この時、ＳｉＯ２とＳｉＮを交互に多数層を形成してもよい。これにより、水分及び有機成分に対するバリア膜が形成される。
次に、ガラス基板２１、光熱交換膜２２、透明樹脂層２３及びベースコート２４からなる下部基板２ａ上に、各有機ＥＬ素子を駆動するための複数のＴＦＴ２５６を所定の間隔で形成する。その後、下部基板２ａの全面に、スピンコート法にて感光性のアクリル樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い、複数のコンタクトホール２５７を備えた層間絶縁膜２５８を形成する。このコンタクトホール２５７により、各ＴＦＴ２５６の一部が露出される。
次に、ＳｉＮ等のベースコート２４をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはスパッタリング法により成膜する。この時、ＳｉＯ２とＳｉＮを交互に多数層を形成してもよい。これにより、水分及び有機成分に対するバリア膜が形成される。
次に、ガラス基板２１、光熱交換膜２２、透明樹脂層２３及びベースコート２４からなる下部基板２ａ上に、各有機ＥＬ素子を駆動するための複数のＴＦＴ２５６を所定の間隔で形成する。その後、下部基板２ａの全面に、スピンコート法にて感光性のアクリル樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い、複数のコンタクトホール２５７を備えた層間絶縁膜２５８を形成する。このコンタクトホール２５７により、各ＴＦＴ２５６の一部が露出される。
次に、層間絶縁膜２５８が形成された下部基板２ａの全面に、スパッタ法にてＩＴＯ膜を成膜し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い、エッチング法によりパターニングを行い、各ＴＦＴ２５６と対をなすように下部電極２５９を形成する。尚、各コンタクトホール２５７において、層間絶縁膜２５８を貫通する下部電極２５２とＴＦＴ２５６とが電気的に接続される。
次に、隔壁２５１を形成した後、隔壁２５１で区画された各空間内に、正孔輸送層２５３、発光層２５４を形成する。また、発光層２５４及び隔壁２５１を覆うように上部電極２５５を形成する。上記工程により、有機ＥＬ基板が作製される。
次に、隔壁２５１を形成した後、隔壁２５１で区画された各空間内に、正孔輸送層２５３、発光層２５４を形成する。また、発光層２５４及び隔壁２５１を覆うように上部電極２５５を形成する。上記工程により、有機ＥＬ基板が作製される。
次に、ガラス基板２９と光熱交換膜層２８と透明樹脂層２７とベースコート２６とがこの順に形成された封止基板２ｂの周辺に、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂等を塗布し、不活性ガス雰囲気中で、封止基板２ｂと有機ＥＬ基板とを接着させることにより、有機ＥＬ素子を封入する。これにより、各有機ＥＬ素子と封止基板２ｂとの間には中空部２６１が形成される。図２の（ａ）は、組み立て工程が終了した時点の様子を示している。
その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第３高町波（３５５ｎｍ）により、下部基板２ａ側から光を照射してガラス基板２１（マザーガラス）を剥離し、封止基板２ｂ側から光を照射してガラス基板２９（マザーガラス）を剥離する。そして、剥離後のＰＩ層２３・２７上に支持体６・７を形成する。この剥離工程は、実施の形態１に示した剥離工程と同一であるため、説明は省略する。これにより、フレキシブルな有機ＥＬディスプレイ２０が完成する。
尚、実施の形態２に係る有機ＥＬディスプレイ２０は、２Ｄ表示、３Ｄ表示、デュアルビュー表示、ベイルビュー表示、トリプルビュー表示を行う機能を備えていてもよい。すなわち、実施の形態２に係る剥離方法は、各種の有機ＥＬディスプレイの製造方法に適用することができる。
尚、実施の形態２に係る有機ＥＬディスプレイ２０は、２Ｄ表示、３Ｄ表示、デュアルビュー表示、ベイルビュー表示、トリプルビュー表示を行う機能を備えていてもよい。すなわち、実施の形態２に係る剥離方法は、各種の有機ＥＬディスプレイの製造方法に適用することができる。
本発明の剥離方法は、各種ディスプレイの製造方法に好適に利用することができる。
４ 支持体
５ 支持体
６ 支持体
７ 支持体
１０ 液晶ディスプレイ
１１ ガラス基板
１２ 光熱交換膜
１３ 透明樹脂層
１４ ベースコート
１５ 液晶構造部
１６ ベースコート
１７ 透明樹脂層
１８ 光熱交換膜
１９ ガラス基板
２０ 有機ＥＬディスプレイ
２１ ガラス基板
２２ 光熱交換膜
２３ 透明樹脂層
２４ ベースコート
２５ 有機ＥＬ構造部
２６ ベースコート
２７ 透明樹脂層
２８ 光熱交換膜
２９ ガラス基板
２ａ 下部基板
２ｂ 封止基板
２５０ａ 赤色光を発光する有機ＥＬ素子
２５０ｂ 緑色光を発光する有機ＥＬ素子
２５０ｃ 青色光を発光する有機ＥＬ素子
２５１ 隔壁（バンク）
２５２ 下部電極（陽極）
２５３ 正孔輸送層
２５４ 発光層
２５５ 上部電極（陰極）
２５６ ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉ、酸化物半導体）
２５７ コンタクトホール
２５８ 層間絶縁膜
２５９ 下部電極
２６１ 中空部
５ 支持体
６ 支持体
７ 支持体
１０ 液晶ディスプレイ
１１ ガラス基板
１２ 光熱交換膜
１３ 透明樹脂層
１４ ベースコート
１５ 液晶構造部
１６ ベースコート
１７ 透明樹脂層
１８ 光熱交換膜
１９ ガラス基板
２０ 有機ＥＬディスプレイ
２１ ガラス基板
２２ 光熱交換膜
２３ 透明樹脂層
２４ ベースコート
２５ 有機ＥＬ構造部
２６ ベースコート
２７ 透明樹脂層
２８ 光熱交換膜
２９ ガラス基板
２ａ 下部基板
２ｂ 封止基板
２５０ａ 赤色光を発光する有機ＥＬ素子
２５０ｂ 緑色光を発光する有機ＥＬ素子
２５０ｃ 青色光を発光する有機ＥＬ素子
２５１ 隔壁（バンク）
２５２ 下部電極（陽極）
２５３ 正孔輸送層
２５４ 発光層
２５５ 上部電極（陰極）
２５６ ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉ、酸化物半導体）
２５７ コンタクトホール
２５８ 層間絶縁膜
２５９ 下部電極
２６１ 中空部
Claims (12)
- 基板と光熱交換膜と被剥離層とがこの順に形成されてなる多層体において、光源から照射される光を用いて該基板と該被剥離層とを剥離する剥離方法であって、該光熱交換膜が、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物に由来して作製され、該光源からの出射光を、該基板を透過して該光熱交換膜に照射することにより、該基板と上該被剥離層とを剥離することを特徴とする前記剥離方法。
- 前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物の、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基が有機基である、請求項１に記載の剥離方法。
- 前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物の、光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基が芳香族炭化水素基を含む、請求項１又は２に記載の剥離方法。
- 前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物が、下記一般式（１）：
- 前記一般式（１）におけるＲ４が、下記化合物群：
- 前記光源から照射される波長に光吸収を持つ分子基並びにシラノール基及び／又はアルコキシシラン基を持つ化合物を有機溶媒に０．１重量％〜８０重量％の範囲の濃度に溶かした溶液を基板上に噴霧又は塗布後、溶媒を乾燥することで、前記光熱交換膜を作製する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の剥離方法。
- 前記光源がレーザー光である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の剥離方法。
- 前記光源がフラッシュランプである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の剥離方法。
- 前記基板がガラス基板である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の剥離方法。
- 前記被剥離層が、ポリイミド樹脂上に形成したＴＦＴ素子を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の剥離方法。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の剥離方法を工程の一部に含む、フレキシブル性を有する液晶ディスプレイの製造方法。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の剥離方法を工程の一部に含む、フレキシブル性を有する有機ＥＬディスプレイの製造方法。
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