JP6487125B1 - フレキシブルディスプレイおよびその製造方法、ならびにフレキシブルディスプレイ用支持基板 - Google Patents

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Abstract

本開示のフレキシブルディスプレイ用支持基板（１０）は、ガラスベース（１１）と、表面（１２ｓ）を有する樹脂膜であってガラスベース（１１）によって支持された樹脂膜（１２）と、樹脂膜（１２）の表面（１２ｓ）を覆っている焼結体層（２０）とを有している。

Description

本開示は、フレキシブルディスプレイおよびその製造方法、ならびにフレキシブルディスプレイ用支持基板に関する。
フレキシブルディスプレイの典型例は、ポリイミドなどの合成樹脂から形成されたフィルム（以下、「樹脂膜」と称する）と、樹脂膜に支持されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）およびＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの素子を備えている。樹脂膜はフレキシブル基板として機能する。ＯＬＥＤを構成する有機半導体層は水蒸気によって劣化しやすいため、フレキシブルディスプレイは、ガスバリア膜（封止用フィルム）によって封止されている。
上記のフレキシブルディスプレイの製造は、樹脂膜が上面に形成されたガラスベース（フレキシブルディスプレイ用支持基板）を用いて行われる。ガラスベースは、製造工程中、樹脂膜の形状を平面状に維持する支持体として機能する。樹脂膜上にＴＦＴおよびＯＬＥＤなどの素子、およびガスバリア膜などが形成されることにより、ガラスベースに支持された状態でフレキシブルデバイスの構造が実現する。その後、フレキシブルデバイスはガラスベースから分離され、柔軟性を獲得する。ＴＦＴおよびＯＬＥＤなどの素子が配列された部分を全体として「機能層」と呼ぶことがある。
ガラスベースに支持された樹脂膜の表面には、パーティクルなどの異物（以下、「コンタミネーション」と称する場合がある）が付着しやすい。コンタミネーションは、素子の特性およびガスバリア膜を劣化させることがある。直径が例えば０．５μｍを超えるような大きさ（典型的には１μｍから３μｍの高さ）を有するパーティクルは、ＴＦＴを不良化したり、機能層における配線を短絡または断線させたり、ガスバリア膜に水蒸気のリークパスを形成する要因となり得る。
特許文献１は、平板上の微小突起部分に研磨テープを接触させて研磨する微小突起研磨装置を開示している。このような突起研磨装置を用いると、パーティクルを研磨によって除去することができる。
特許文献２は、絶縁性材料を溶媒に溶かした混合剤を、ニードルの先端から、画素電極上の異物、凸部、および凹部などの欠陥部に塗布し、これらの欠陥部を被覆する技術を開示している。混合剤は塗布時点において液状であるが、その後の加熱により、固化した絶縁膜に変化する。欠陥部を覆う絶縁膜は、欠陥部に起因する異常な電流の発生を抑制する。
特開２００８−２１３０４９号公報 国際公開第２０１３／１９０８４１号
基板上のパーティクルを検知し、特許文献１に開示されているような研磨装置を用いて、パーティクルを選択的に研磨すると、基板表面の平滑性は改善される。しかし、本発明者らの検討によると、そのような基板の上にガスバリア膜、ならびにＴＦＴおよびＯＬＥＤなどの素子を形成した場合、充分な封止性能が実現できない場合があることがわかった。
特許文献２に記載されている技術によれば、欠陥部の絶縁性は向上するが、パーティクルのような凸部の高さは低減されないため、表面の平滑性は充分に改善されない。従って、特許文献２に記載されている技術をフレキシブルディスプレイの製造に適用すると、パーティクルのような凸部に起因して封止性能が劣化すると考えられる。
本開示は、上記の課題を解決することができる、フレキシブルディスプレイおよびその製造方法、ならびにフレキシブルディスプレイ用支持基板を提供する。
本開示のフレキシブルディスプレイは、例示的な実施形態において、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に支持されたＯＬＥＤ素子と、前記フレキシブル基板を覆う第１のガスバリア膜であって、前記ＯＬＥＤ素子と前記フレキシブル基板との間に位置している第１のガスバリア膜と、前記フレキシブル基板に支持され、前記ＯＬＥＤ素子を覆う第２のガスバリア膜とを備える。前記フレキシブル基板は、表面、および前記表面よりも平坦な裏面を有する樹脂膜と、前記樹脂膜の前記表面を覆っている焼結体層と を有している。
ある実施形態において、前記樹脂膜の前記表面は高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の突起部、および／または深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の凹部を有している。
ある実施形態において、前記焼結体層の厚さは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
ある実施形態において、前記焼結体層は、前記樹脂膜の前記表面よりも平坦な上面を有している。
ある実施形態において、前記樹脂膜は、ビフェニル型ポリイミドから形成されている。
本開示のフレキシブルディスプレイ用支持基板は、例示的な実施形態において、ガラスベースと、表面を有する樹脂膜であって、前記ガラスベースによって支持された、樹脂膜と、前記樹脂膜の前記表面を覆っている焼結体層とを有している。
ある実施形態において、前記焼結体層は、前記樹脂膜の前記表面よりも平坦な上面を有している。
ある実施形態において、前記焼結体層を覆うガスバリア膜を備えている。
本開示のフレキシブルディスプレイの製造方法は、例示的な実施形態において、ガラスベースおよび前記ガラスベース上の樹脂膜を有するフレキシブルディスプレイ用支持基板を用意する工程と、前記樹脂膜の表面を覆う焼結体層を形成する工程と、前記焼結体層の表面を覆う第１のガスバリア膜を形成する工程と、前記フレキシブル基板に支持されるＯＬＥＤ素子を形成する工程と、前記フレキシブル基板に支持され、前記ＯＬＥＤ素子を覆う第２のガスバリア膜を形成する工程とを含む。
ある実施形態において、前記焼結体層を形成する工程は、前記樹脂膜の前記表面に液体材料を供給すること、および、前記液体材料を加熱することによって前記液体材料から前記焼結体層を形成することを含む。
ある実施形態において、前記液体材料はアルコキシドを含むゾルである。
ある実施形態において、前記焼結体層を形成する工程は、前記液体材料を３５０℃以上に加熱することを含む。
ある実施形態において、前記焼結体層上に厚さ２００ｎｍ以上１，０００ｎｍ以下のガスバリア膜を形成する工程を更に含む。
ある実施形態において、前記樹脂膜の前記表面に液体材料を供給する前に、前記樹脂膜の表面の一部を研磨して、前記表面に凹部を形成する工程を更に含む。
ある実施形態において、前記樹脂膜はポリイミドから形成されており、前記液体材料のｐＨは１０以下である。
本発明の実施形態によれば、ガスバリア膜を形成する前における基板表面の微細構造に起因してフレキシブルディスプレイの封止性能が劣化してしまうことを抑制できる。
フレキシブルディスプレイ用支持基板の典型例における一部の断面を示す図である。 従来例におけるフレキシブルディスプレイ用支持基板の断面図である。 従来例におけるフレキシブルディスプレイ用支持基板の上にガスバリア膜を形成した構造物の断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルディスプレイの製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態における製造方法を示す工程断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルディスプレイの断面図である。 フレキシブルディスプレイにおける１個のサブ画素の等価回路図である。 製造工程の途中段階におけるフレキシブルディスプレイ用支持基板の斜視図である。
＜発明者らの知見＞
本発明の実施形態を説明する前に、本発明者によって見出された知見を説明する。
図１は、フレキシブルディスプレイ用支持基板（以下、単に「支持基板」と称する）１０の典型例における一部の断面を示す図である。図１の支持基板１０は、ガラスベース１１と、ガラスベース１１上の樹脂膜１２を備えている。一般に、ガラスベースはガラス基板と称される。この例において、樹脂膜１２はポリイミドの膜であり、樹脂膜１２の表面１２ｓにはパーティクル３０が付着している。パーティクル３０の直径または高さは、例えば数μｍであり得る。
図示されているパーティクル３０は球状であるが、実際のパーティクル３０の形状は多様である。パーティクル３０の直径または高さが例えば０．５μｍを超えると、前述したように、支持基板１０に支持される素子の特性およびガスバリア膜が劣化する可能性がある。従って、素子およびガスバリア膜の形成前に、パーティクル３０は除去されることが好ましい。パーティクル３０は、外部からの観察によって検知することが可能な凹凸構造である。パーティクル３０の除去は、前述した研磨装置を用いた局所的な平坦化処理によって行われ得る。
本発明者らの検討によれば、研磨装置を用いた平坦化処理を行った場合でも、フレキシブルディスプレイの耐湿性が劣化し得ることがわかった。本発明者らは、外部からの観察によって検知することが可能なサイズを有する凹凸構造とは異なるスケールの微視的な凹凸が樹脂膜１２の表面１２ｓに形成され得ることを見出した。このような凹凸は、支持基板１０の搬送時などに樹脂膜１２と搬送装置とが接触したとき、あるいは、研磨装置を用いて樹脂膜１２の平坦化処理を行うときなどに形成される可能性がある。
図２は、支持基板１０の断面電子顕微鏡写真に基づいて作製した模式断面図である。図２の樹脂膜１２の表面１２ｓには、高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の突起１２ａ、および深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の凹部１２ｂが形成されている。このようなサイズの凹凸は、断面を顕微鏡で観察することによって検知し得るが、樹脂膜１２の表面１２ｓに対する外部から非破壊的な観察によっては検知することが難しい。本発明者らは、このように微細な凹凸が耐湿性能の劣化要因になり得ることが今まで知られていなかった理由は、以下の通りであると考える。
まず、このように微細な凹凸は、樹脂膜１２の表面１２ｓに対する外部からの非破壊的観察（典型的には光学顕微鏡による観察）では検知できなかった。そのため、欠陥の原因になる異物や段差などが観察されていないのに耐湿性能が劣化した場合、ガスバリア膜中のピンホール欠陥が耐湿性能劣化の原因であると推定された。このようなピンホール欠陥は、下地が平坦であっても、ガスバリア膜の形成時に自然に発生し得るとの見解があったからである。しかし、ガスバリア膜を化学気相成長（ＣＶＤ）法によって形成する場合、下地に粒子などの異物が存在しないにもかかわらずガスバリア膜中にピンホール欠陥が生じる可能性は低いとの見解もあった。このように、耐湿性能の劣化要因の詳細は必ずしも完全には解明されていないが、本発明者による顕微鏡観察の結果は、耐湿性能の劣化要因のひとつを明らかにするものである。
後述するように、本開示の実施形態によれば、樹脂膜１２の表面１２ｓに高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の突起１２ａ、および／または深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の凹部１２ｂが形成されたとしても、それらの全てを検出しては除去するという工程を行うことなく、耐湿性能の劣化を抑制することが可能になる。このため、従来技術であれば、原因が不明なまま耐湿性能の劣化を生じてしまうような微細な凹凸が樹脂膜の表面のいずれかに存在している場合に、本開示の実施形態は特に優れた効果を発揮することができる。
図３は、図２の構造を有する支持基板１０の上に、窒化ケイ素膜（ＳｉＮ膜）から形成された厚さ１０００ｎｍ程度のガスバリア膜１３を形成した構造物の断面を模式的に示す図である。この例におけるガスバリア膜１３は、ＣＶＤ法によって樹脂膜１２上に堆積された。ガスバリア膜１３には、下地である樹脂膜１２の表面１２ｓに存在する微細な突起１２ａおよび凹部１２ｂに起因して、複数のクラック１３ｃが発生した。このようなクラック１３ｃはガスバリア膜１３の耐湿性能を低下させ得る。
本発明者らは、ガスバリア膜１３の堆積前に、平坦化のための膜（平坦化膜）で樹脂膜１２の表面１２ｓを覆う試みを行った。しかし、平坦化膜をスパッタなどの物理蒸着法、またはＣＶＤ法によって形成した場合、５００ｎｍ程度以下の厚さでは、充分な平坦化が実現せず、ガスバリア膜１３の耐湿性能を実用レベルに高めることができなかった。スパッタ法またはＣＶＤ法によって堆積した平坦化膜では、図２に示されるような微細な突起１２ａによる急峻な凹凸を充分に緩和できない可能性が高い。
＜実施形態＞
以下、本開示の実施形態を説明する。本実施形態では、ゾルゲル法によって液体材料から焼結体の層が形成され、この焼結体層で樹脂膜の表面の全体が覆われる。なお、以下の説明において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
まず、図４Ａを参照する。図４Ａは、フレキシブルディスプレイの製造工程の初期段階におけるフレキシブルディスプレイ用支持基板１０の一部断面を示している。支持基板１０は、ガラスベース１１、ガラスベース１１上の樹脂膜１２を有している。図示されている樹脂膜１２の表面１２ｓには、前述した微細な突起１２ａおよび凹部１２ｂが存在している。
ガラスベース１１は、プロセス用の支持基板であり、その厚さは、例えば０．３〜０．７ｍｍ程度であり得る。
本実施形態における樹脂膜１２は、例えば厚さ５μｍ以上１００μｍ以下のポリイミド膜である。ポリイミド膜は、前駆体であるポリアミド酸またはポリイミド溶液から形成され得る。ポリアミド酸の膜をガラスベース１１の表面１２ｓに形成した後に熱イミド化を行っても良いし、ポリイミドを溶融または有機溶媒に溶解したポリイミド溶液からガラスベース１１の表面１２ｓに膜を形成してもよい。ポリイミド溶液は、公知のポリイミドを任意の有機溶媒に溶解して得ることができる。ポリイミド溶液をガラスベース１１の表面１２ｓに塗布した後、乾燥することによってポリイミド膜が形成され得る。
ポリイミド膜は、ボトムエミッション型のフレキシブルディプレイの場合、可視光領域の全体で高い透過率を実現することが好ましい。ポリイミド膜の透明度は、例えばＪＩＳ Ｋ７１０５−１９８１に従った全光線透過率によって表現され得る。全光線透過率は８０％以上、または８５％以上に設定され得る。
樹脂膜１２は、後の工程でアルカリ性の液体材料に接する。このため、樹脂膜１２は、耐アルカリ性に優れるビフェニル型ポリイミドから形成されていることが好ましい。ビフェニル型ポリイミドは、ビフェニル構造に隣接するイミド結合のカルボニル基を有している。このカルボニル基は、ベンゼン単環に隣接するイミド結合のカルボニル基に比べ、アルカリによって加水分解しにくい。
樹脂膜１２は、ポリイミド以外の合成樹脂から形成された膜であってもよい。ただし、本開示の実施形態では、ゾルゲル法によって焼結体層を形成するとき、典型的には３５０℃以上の熱処理を行うため、この熱処理によって劣化しない材料から形成される。
樹脂膜１２は、複数の合成樹脂層の積層体であっても良い。本実施形態では、フレキシブルディスプレイの構造物をガラスベース１１から剥離するとき、ガラスベース１１を透過する紫外線レーザ光を樹脂膜１２に照射するレーザリフトオフが行われる。樹脂膜１２は、このような紫外線レーザを吸収して分解するための犠牲層を含んでいても良い。犠牲層は、樹脂膜１２のうちガラスベース１１に接する側に配置される。
次に、図４Ｂに示されるように、樹脂膜１２の表面１２ｓに液体材料２０ａを供給して、液体材料２０ａの層によって樹脂膜１２の表面１２ｓを覆う。液体材料２０ａの典型例は、アルコキシドを含むゾルである。
アルコキシドの典型例は、金属アルコキシドである。金属アルコキシドが含有する金属元素の例は、遷移金属、希土類金属、周期表３〜５、１３〜１５族の金属元素であり得る。典型例は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌからなる群から選択された１種以上の金属元素である。なお、厳密に言えば、Ｓｉは半導体を形成する元素であるが、本明細書では、便宜上、金属元素に含める。
金属アルコキシドが有するアルコキシ基の例は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基を含む。金属アルコキシドは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、およびアラルキル基などの炭化水素基を含んでいても良い。
金属アルコキシドは、下記式（１）で表され得る。
（Ｒ１）mＭ（ＯＲ２）X-m （１）
ここで、Ｒ１は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、置換基を有していてもよい。Ｒ２は、低級アルキル基である。Ｒ１およびＲ２は、ｍによって異なっていてもよい。Ｍは、３価以上の金属元素である。Ｘは、金属Ｍの価数である。ｍは、０〜２の整数であり、Ｘ−ｍ≧２の関係を満足する。
液体材料２０ａは、同種または異種の金属アルコキシドを含んでいてもよいし、他の添加物を含んでいても良い。
液体材料２０ａには有機溶媒が配合される。有機溶媒の例は、アルコール類、芳香族炭化水素、エーテル類、含窒素溶媒、スルホキシド類、または、これらの混合溶媒などである。溶剤可溶性ポリマも有機溶媒として使用され得る。
液体材料２０ａは、硬化触媒を含有していてもよい。硬化触媒の例は、第三アミン類および酸触媒などである。また、液体材料２０ａは、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、界面活性剤、充填剤、着色剤などの種々の添加剤を含んでいてもよい。
液体材料２０ａは、金属アルコキシド、または、金属アルコキシドの加水分解物に溶剤可溶性ポリマ、硬化触媒、有機溶媒などを加えて混練することによって形成され得る。金属アルコキシドが強いアルカリ性を示す場合、樹脂膜１２を劣化させる可能性がある。このため、樹脂膜１２が一般的なポリイミドから形成されている場合、液体材料２０ａのｐＨは、１０以下であることが好ましい。液体材料２０ａのｐＨは、典型的には、例えば３．５以上９．０以下の範囲に設定され得る。液体材料２０ａは、例えばスピンコート法、ディップコート法、スリットコート法などの種々の方法によって樹脂膜１２の表面１２ｓに供給され得る。樹脂膜１２の表面１２ｓを覆う液体材料２０ａの膜は、加熱によって乾燥された後、焼結のための熱処理に付される。
スパッタなどの物理蒸着法、またはＣＶＤ法によって堆積された固体の膜とは異なり、液体材料２０ａは流動性を有する。また、液体材料２０ａは表面張力によって樹脂膜１２の表面１２ｓの全体に拡がる。このため、液体材料２０ａはステップカバレージに優れ、厚さが３００ｎｍ以下の比較的に薄い膜を形成しても、平坦度の高い表面が得られる。液体材料２０ａは、樹脂膜１２の突起１２ａが微細であっても、表面張力によって突起１２ａの表面に密着することができる。また、樹脂膜１２の凹部１２ｂが局所的に深くても、深部にまで達して凹部１２ｂの内部を液体材料２０ａで埋め込むことができる。
液体材料２０ａの粘度は、ディプコート法などの方法を用いる場合には、例えば２５ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の範囲内に設定され、スリットコート法などの塗布方法を用いる場合には、例えば１００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下の範囲内に設定され得る。樹脂膜１２の表面１２ｓを覆う液体材料２０ａの層の厚さは、例えば１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内にある。この液体材料２０ａの層の厚さは、樹脂膜１２の表面１２ｓに対する液体材料２０ａの供給量を調整することによって制御され得る。液体材料２０ａの供給量は、例えばスピンコート法による場合、粘度およびスピン回転速度などによって調整可能である。
樹脂膜１２の表面１２ｓに液体材料２０ａを供給する前において樹脂膜１２の表面１２ｓの一部を研磨してもよい。この研磨は、樹脂膜１２の表面１２ｓに対して行うのではなく、図１に示されるようなパーティクル３０が検知された位置で選択的に行えばよい。
パーティクル３０の検出は、例えば撮像素子によって取得した画像を処理することによって可能である。パーティクル３０のサイズは、樹脂膜１２の表面１２ｓに平行な方向について、比較的に正確な測定が可能である。しかし、表面１２ｓに垂直な方向におけるサイズ、すなわち高さを正確に求めることは難しい。このため、研磨量の決定は、研磨残しがないように十分な余裕を含むように行うことが望ましい。過度の研磨は、樹脂膜１２の表面１２ｓに凹部を形成し得る。例えば高さ３μｍ程度のパーティクルを研磨する条件で研磨処理を実行したとき、パーティクルの実際の高さが２．５μｍ程度である場合がある。このような場合、研磨処理が行われた位置では、樹脂膜１２の表面１２ｓが０．５μｍ程度削られるため、深さ０．５μｍ程度の凹部が形成され得る。また、この凹部には研磨剤によって多数の微細な傷（研磨傷）も形成され得る。しかし、液体材料２０ａは、このような凹部および研磨傷を適切に埋め、しかも液体材料２０ａの表面は表面張力によって平滑化される。
大きさが異なる種々の凹部、および微細な突起が存在する樹脂膜１２の表面１２ｓを液体材料２０ａの層で覆った後、液体材料２０ａを加熱する。図４Ｃに示されるように、液体材料２０ａを加熱することにより、液体材料２０ａからゲル化を経て焼結体層２０を形成することができる。本実施形態において、焼結体層２０を形成する工程（焼成工程）は、液体材料２０ａを３５０℃以上に加熱して行う。液体材料２０ａの加熱温度は、例えば３５０℃以上５００℃以下であり、典型的には４００℃以上、あるいは４５０℃以上である。この温度（焼結温度）は、後に行うＴＦＴの製造工程における最高プロセス温度に近い値に設定され得る。
液体材料２０ａの層が焼結体層２０に変化するとき、体積の収縮が生じる。焼結体層２０による下地層に対するカバレージは、焼結時の体積収縮によってもほとんど劣化しないことがわかった。
こうして形成された焼結体層２０の厚さは、例えば１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。直径１μｍを超えるような大きさのパーティクルが研磨などによって除去される場合、焼結体層２０の厚さは例えば２００ｎｍ以下に設定され得る。焼結体層２０は、硬化前に流動性を有していたため、下地である樹脂膜１２の表面１２ｓよりも平坦な上面を有している。ただし、本実施形態における焼結体層２０は、単なる平坦化層ではなく、図４Ｃに示されるような微細な突起１２ａまたは凹部１２ｂによる表面形状の急峻な変化を緩和して、その上に形成するガスバリア膜の局所的な性能劣化を防止するという重要な効果を発揮する。この効果は、液体材料２０ａが表面張力によって突起１２ａの周りに凝集し、凹部１２ｂに溜まりやすいことによって得られる。
本開示において、樹脂膜１２と、樹脂膜１２上の焼結体層２０とを総称して「フレキシブル支持基板１００」と称する。後述するように、ガラスベース１１を取り除くことにより、フレキシブル支持基板１００は、機能層およびガスバリア膜を支持するフレキシブルなシート状の基板として機能する。
次に、図４Ｄに示されるように、焼結体層２０上に第１のガスバリア膜１３を形成する。第１のガスバリア膜１３は、種々の構造を有し得る。第１のガスバリア膜１３の例は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの膜である。第１のガスバリア膜１３の他の例は、有機材料層および無機材料層が積層された多層膜であり得る。第１のガスバリア膜１３の下面は、平坦性の高い焼結体層２０の上面によって規定されている。このため、樹脂膜１２の表面１２ｓに存在する種々の凹部および微細な突起によって第１のガスバリア膜１３の封止性能が劣化するという問題を解決することができる。
以下、図５Ａから図５Ｄを主に参照して、ＴＦＴおよびＯＬＥＤなどを含む機能層、ならびに第２のガスバリア膜を形成する工程を説明する。
なお、本実施形態において最も特徴点な点は、フレキシブルディスプレイ用支持基板およびフレキシブル基板の構成、ならびにそれらの製造工程にある。以下に説明する各工程の説明は、例示に過ぎず、本開示の実施形態を限定するものではない。
まず、図５Ａに示されるように、フレキシブルディスプレイ用支持基板１０の上に、公知の方法によってＴＦＴ層２００およびＯＬＥＤ層３００を順次形成する。ＴＦＴ層２００は、アクティブマトリクスを実現するＴＦＴアレイの回路を含む。ＯＬＥＤ層３００は、各々が独立して駆動され得るＯＬＥＤ素子のアレイを含む。ＴＦＴ層２００の厚さは例えば４μｍであり、ＯＬＥＤ層の厚さは例えば１μｍである。
図６は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイにおけるサブ画素の基本的な等価回路図である。ディスプレイの１個の画素は、例えばＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）などの異なる色のサブ画素によって構成され得る。図６に示される例は、選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１、駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２、保持容量ＣＨ、およびＯＬＥＤ素子ＥＬを有している。選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１は、データラインＤＬと選択ラインＳＬとに接続されている。データラインＤＬは、表示されるべき映像を規定するデータ信号を運ぶ配線である。データラインＤＬは選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１を介して駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２のゲートに電気的に接続される。選択ラインＳＬは、選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１のオン／オフを制御する信号を運ぶ配線である。駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２は、パワーラインＰＬとＯＬＥＤ素子ＥＬとの間の導通状態を制御する。駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２がオンすれば、ＯＬＥＤ素子ＥＬを介してパワーラインＰＬから接地ラインＧＬに電流が流れる。この電流がＯＬＥＤ素子ＥＬを発光させる。選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１がオフしても、保持容量ＣＨにより、駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２のオン状態は維持される。
ＴＦＴ層２００は、選択用ＴＦＴ素子Ｔｒ１、駆動用ＴＦＴ素子Ｔｒ２、データラインＤＬ、および選択ラインＳＬなどを含む。ＯＬＥＤ層３００はＯＬＥＤ素子ＥＬを含む。ＯＬＥＤ層３００が形成される前、ＴＦＴ層２００の上面は、ＴＦＴアレイおよび各種配線を覆う層間絶縁膜によって平坦化されている。ＯＬＥＤ層３００を支持し、ＯＬＥＤ層３００のアクティブマトリクス駆動を実現する構造体は、「バックプレーン」と称される。
図６に示される回路要素および配線の一部は、ＴＦＴ層２００およびＯＬＥＤ層３００のいずれかに含まれ得る。また、図６に示されている配線は、不図示のドライバ回路に接続される。
本開示の実施形態において、ＴＦＴ層２００およびＯＬＥＤ層３００の具体的な構成は多様であり得る。これらの構成は、本開示の内容を制限しない。ＴＦＴ層２００に含まれるＴＦＴ素子の構成は、ボトムゲート型であっても良いし、トップゲート型であってもよい。また、ＯＬＥＤ層３００に含まれるＯＬＥＤ素子の発光は、ボトムエミション型であってもよいし、トップエミション型であってもよい。ＯＬＥＤ素子の具体的構成も任意である。
ＴＦＴ素子を構成する半導体層の材料は、例えば、結晶質のシリコン、非晶質のシリコン、酸化物半導体を含む。本開示の実施形態では、ＴＦＴ素子の性能を高めるために、ＴＦＴ層２００を形成する工程の一部が３５０℃以上の熱処理工程を含む。前述したように、本開示の実施形態では、焼結体層２０の形成時に焼結温度を適切に調整するため、ＴＦＴ層２００を形成する工程で焼結体層２０の劣化が抑制または防止される。
上記の機能層を形成した後、図５Ｂに示されるように、ＴＦＴ層２００およびＯＬＥＤ層３００の全体を第２のガスバリア膜２３によって覆う。第２のガスバリア膜２３の典型例は、無機材料層と有機材料層とが積層された多層膜である。なお、第２のガスバリア膜２３とＯＬＥＤ層３００との間に、粘着膜、タッチスクリーンを構成する他の機能層、偏光膜などの要素が配置されていても良い。第２のガスバリア膜２３の形成は、薄膜封止（Thin Film Encapsulation：ＴＦＥ）技術によって行うことができる。耐湿信頼性の観点から、薄膜封止構造のＷＶＴＲ（Water Vapor Transmission Rate：ＷＶＴＲ）は、典型的には１×１０-4ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であることが求められている。本開示の実施形態によれば、この基準を達成している。第２のガスバリア膜２３の厚さは例えば１．５μｍ以下である。
図７は、第２のガスバリア膜２３が形成された段階におけるフレキシブルディスプレイ用支持基板１０の上面側を模式的に示す斜視図である。１個のフレキシブルディスプレイ用支持基板１０は、複数のフレキシブルディスプレイ１０００を支持している。
次に、図５Ｃに示すように、ガラスベース１１の裏面側からレーザビームでフレキシブル支持基板１００を照射し、リフトオフを行う。こうして、図５Ｄに示されるように、フレキシブルディスプレイ１０００を得る。
本開示の実施形態によれば、フレキシブル基板側のガスバリア膜の耐湿性能が向上するため、水蒸気の進入によるフレキシブルディスプレイの性能劣化を抑制できる。
本発明の実施形態は、スマートフォン、タブレット端末、車載用ディスプレイ、および中小型から大型のテレビジョン装置に広く適用され得る。
１０・・・フレキシブルディスプレイ用支持基板、１１・・・ガラスベース、１２・・・樹脂膜、１２ａ・・・突起、１２ｂ・・・凹部、１２ｓ・・・樹脂膜の表面、１３・・・第１のガスバリア膜、１３ｃ・・・クラック、２０・・・焼結体層、２０ａ・・・液体材料、２３・・・第２のガスバリア膜、１００・・・フレキシブル基板、２００・・・ＴＦＴ層、３００・・・ＯＬＥＤ層、１０００・・・フレキシブルディスプレイ

Claims (5)

  1. フレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板に支持されたＯＬＥＤ素子と、
    前記フレキシブル基板を覆う第１のガスバリア膜であって、前記ＯＬＥＤ素子と前記フレキシブル基板との間に位置している第１のガスバリア膜と、
    前記フレキシブル基板に支持され、前記ＯＬＥＤ素子を覆う第２のガスバリア膜と、
    を備え、
    前記フレキシブル基板は、
    表面、および前記表面よりも平坦な裏面を有する樹脂膜と、
    前記樹脂膜の前記表面を覆っている焼結体層と、
    を有しており、
    前記樹脂膜の前記表面は、高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の突起部、および／または深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の凹部を含む研磨傷を有しており、
    前記焼結体層は、Ｔｉ、Ｔａ、およびＡｌからなる群から選択された１種以上の金属の酸化物から形成され、
    前記焼結体層は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さを有し、かつ、前記樹脂膜の前記表面における前記研磨傷を平坦化し、前記樹脂膜の前記表面よりも平坦な上面を有している、フレキシブルディスプレイ。
  2. 前記樹脂膜は、ビフェニル型ポリイミドから形成されている、請求項１に記載のフレキシブルディスプレイ。
  3. ガラスベースと、
    表面を有する樹脂膜であって、前記ガラスベースによって支持された、樹脂膜と、
    前記樹脂膜の前記表面を覆っている焼結体層と、
    前記焼結体層を覆うガスバリア膜と、
    を有しており、
    前記樹脂膜の前記表面は、高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の突起部、および／または深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の凹部を含む研磨傷を有しており、
    前記焼結体層は、Ｔｉ、Ｔａ、およびＡｌからなる群から選択された１種以上の金属の酸化物から形成され、
    前記焼結体層は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さを有し、かつ、前記樹脂膜の前記表面における前記研磨傷を平坦化し、前記樹脂膜の前記表面よりも平坦な上面を有している、フレキシブルディスプレイ用支持基板。
  4. ガラスベースおよび前記ガラスベース上の樹脂膜を有するフレキシブルディスプレイ用支持基板を用意する工程と、
    前記樹脂膜の表面の一部を研磨して、高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の突起部、および／または深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の凹部を含む研磨傷を前記表面の一部に形成する工程、
    前記樹脂膜の表面を覆う焼結体層を形成する工程と、
    前記焼結体層の表面を覆う第１のガスバリア膜を形成する工程と、
    前記フレキシブル基板に支持されるＯＬＥＤ素子を形成する工程と、
    前記フレキシブル基板に支持され、前記ＯＬＥＤ素子を覆う第２のガスバリア膜を形成する工程と、
    を含み、
    前記焼結体層を形成する工程は、
    前記樹脂膜の前記表面に液体材料を供給すること、および
    前記液体材料を４５０℃以上に加熱することによって前記液体材料から前記焼結体層を形成すること、を含み、
    前記液体材料は、Ｔｉ、Ｔａ、およびＡｌからなる群から選択された１種以上の金属のアルコキシドを含むゾルであり、
    前記焼結体層は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さを有し、かつ、前記樹脂膜の前記表面における前記研磨傷を平坦化し、前記樹脂膜の前記表面よりも平坦な上面を有している、フレキシブルディスプレイの製造方法。
  5. 前記樹脂膜はポリイミドから形成されており、
    前記液体材料のｐＨは１０以下である、請求項４に記載の製造方法。
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