JP6535122B2 - フレキシブルｏｌｅｄデバイスの製造方法および製造装置 - Google Patents

フレキシブルｏｌｅｄデバイスの製造方法および製造装置 Download PDF

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Description

本開示は、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法および製造装置に関する。
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（キャリア）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ＯＬＥＤデバイスの構造が実現する。その後、フレキシブルＯＬＥＤデバイスはガラスベースから剥離され、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「機能層領域」と呼ぶことができる。
従来技術によれば、複数のフレキシブルＯＬＥＤデバイスを含むシート状の構造物をガラスベースから剥離した後、このシート状の構造物に対して光学部品などの実装が行われる。その後、シート状の構造物から複数のフレキシブルデバイスが分割される。この分割は、例えばレーザビームの照射によって行われる。
特許文献１は、個々のフレキシブルＯＬＥＤデバイスをガラスベース（支持基板）から剥離するため、個々のフレキシブルＯＬＥＤデバイスとガラスベースとの界面をレーザ光（剥離光）で照射する方法を開示している。特許文献１に開示されている方法によれば、剥離光照射の後、個々のフレキシブルＯＬＥＤデバイスが分割され、それぞれのフレキシブルＯＬＥＤデバイスがガラスベースから剥がされる。
特開２０１４−４８６１９号公報
従来の製造方法によれば、複数のフレキシブルＯＬＥＤデバイスを含むシート状の構造物に例えば封止フィルム、偏光板および／または放熱シートなどの高価な部品を実装した後、レーザビームの照射による分割を行うため、レーザビームの照射によって分割される不要部分、すなわち最終的にＯＬＥＤデバイスを構成しない部分は全くの無駄になる。また、ガラスベースから剥離された後、剛性を有しない複数のフレキシブルＯＬＥＤデバイスをハンドリングすることが難しいという課題もある。
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ＯＬＥＤデバイスの製造方法および製造装置を提供する。
本開示のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法は、例示的な実施形態において、第１の表面と第２の表面とを有する積層構造体であって、前記第１の表面を規定するガラスベース；ＴＦＴ層およびＯＬＥＤ層を含む機能層領域；前記ガラスベースと前記機能層領域との間に位置して前記ガラスベースに固着している合成樹脂フィルムであって、前記機能層領域を支持しているフレキシブル基板領域と、前記フレキシブル基板領域を囲む中間領域とを含む合成樹脂フィルム；および、前記機能層領域を覆い、前記第２の表面を規定する保護シート；を備える積層構造体を用意する工程と、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記フレキシブル基板領域とを分割する工程と、前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面をレーザ光で照射する工程と、前記積層構造体の前記第２の表面をステージに接触させた状態で、前記ステージから前記ガラスベースまでの距離を拡大することにより、前記積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する工程とを含む。前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに接触したＯＬＥＤデバイスを含み、前記ＯＬＥＤデバイスは、前記機能層領域と前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域とを有しており、前記積層構造体の前記第２部分は、前記ガラスベースと、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域とを含む。前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面を前記レーザ光で照射する工程は、配列された複数のレーザ光源から前記レーザ光を形成し、前記複数のレーザ光源の出力を前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の形状に応じて時間的および空間的に変調し、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の少なくとも一部に対する前記レーザ光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの前記界面に対する前記レーザ光の照射強度よりも低下させる工程を含む。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の前記形状は、前記第１の表面に垂直な方向から視たとき、切り欠き、突出部、および／または曲線状の輪郭を有している。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の個数、および、前記積層構造体の前記第１部分に含まれる前記ＯＬＥＤデバイスの個数は、いずれも複数である。
ある実施形態において、前記複数のレーザ光源は、それぞれ、複数の半導体レーザ素子であり、前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面を前記レーザ光で照射する工程は、前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれを流れる駆動電流を変調することにより、前記レーザ光の照射強度を時間的および空間的に変調することを含む。
ある実施形態において、前記複数の半導体レーザ素子は、１列または複数列に並べられており、前記複数の半導体レーザ素子の配列ピッチは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にある。
ある実施形態において、前記レーザ光は、前記ガラスベースの外縁に平行な第１の方向に延びるラインビームであり、前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面を前記レーザ光で照射する工程は、前記レーザ光による前記界面上の照射領域を、前記第１の方向に交差する第２の方向に移動させることによって実行される。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、前記第１の方向に沿って延びる複数本の平行なストライプ領域を含み、前記複数本の平行なストライプ領域のいずれかは、幅広部および／または幅狭部を有している。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、前記第２の方向に沿って延びる複数本の平行なストライプ領域を含み、前記複数本の平行なストライプ領域のいずれかは、幅広部および／または幅狭部を有している。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、前記中間領域の幅の５０％以上の幅を有する。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、１ｍｍ以上の幅を有する。
ある実施形態において、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部における前記レーザ光の照射強度と、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの前記界面に対する前記レーザ光の照射強度との差異は、５０ｍＪ／ｃｍ2以上である。
ある実施形態において、前記積層構造体を前記第１部分と前記第２部分とに分離する工程を行った後、前記ステージに接触した前記ＯＬＥＤデバイスに対して、処理を実行する工程を更に含む。
本開示のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造装置は、例示的な実施形態において、第１の表面と第２の表面とを有する積層構造体であって、前記第１の表面を規定するガラスベース；ＴＦＴ層およびＯＬＥＤ層を含む機能層領域；前記ガラスベースと前記機能層領域との間に位置して前記ガラスベースに固着している合成樹脂フィルムであって、前記機能層領域を支持しているフレキシブル基板領域と、前記フレキシブル基板領域を囲む中間領域とを含む合成樹脂フィルム；および、前記機能層領域を覆い、前記第２の表面を規定する保護シート；を備え、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記フレキシブル基板領域とが分割されている、積層構造体を支持するステージと、前記ステージに支持されている前記積層構造体における前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面をレーザ光で照射する剥離光照射装置とを備える。前記剥離光照射装置は、前記レーザ光を形成する、配列された複数のレーザ光源を有しており、前記複数のレーザ光源の出力を前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の形状に応じて時間的および空間的に変調し、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の少なくとも一部に対する前記レーザ光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの前記界面に対する前記レーザ光の照射強度よりも低下させる。
ある実施形態において、前記複数のレーザ光源は、それぞれ、複数の半導体レーザ素子であり、前記剥離光照射装置は、前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれを流れる駆動電流を変調することにより、前記レーザ光の照射強度を時間的および空間的に変調するレーザ駆動回路を有する。
ある実施形態において、前記複数の半導体レーザ素子は、１列または複数列に並べられており、前記複数の半導体レーザ素子の配列ピッチは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にある。
ある実施形態において、前記ステージが前記積層構造体の前記第２の表面に接触した状態で、前記ステージから前記ガラスベースまでの距離を拡大することにより、前記積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する駆動装置を更に備え、前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに接触したＯＬＥＤデバイスを含み、前記ＯＬＥＤデバイスは、前記機能層領域と前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域とを有しており、前記積層構造体の前記第２部分は、前記ガラスベースと、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域とを含む。
本発明の実施形態によれば、前記の課題を解決する、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの新しい製造方法が提供される。
本開示によるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法に用いられる積層構造体の構成例を示す平面図である。 図１Ａに示される積層構造体のＢ−Ｂ線断面図である。 積層構造体における樹脂膜の構成例を示す平面図である。 積層構造体における樹脂膜の他の構成例を示す平面図である。 積層構造体の他の例を示す断面図である。 積層構造体の更に他の例を示す断面図である。 積層構造体の分割位置を模式的に示す断面図である。 ステージが積層構造体を支持する直前の状態を模式的に示す図である。 ステージが積層構造体を支持している状態を模式的に示す図である。 レーザ光（剥離光）によって積層構造体のガラスベースと樹脂膜との界面を照射している状態を模式的に示す図である。 剥離光照射装置のレーザ光源から出射されたレーザ光（剥離光）で積層構造体を照射する様子を模式的に示す斜視図である。 剥離光照射装置における信号、データ、および指令の流れを模式的に示すブロック図である。 ラインビーム光源に用いられ得る半導体レーザ素子の基本構成を模式的に示す斜視図である。 ラインビーム光源の構成例と走査中における半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の光強度分布の例を模式的に示す図である。 ラインビーム光源の構成例と走査中における半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の光強度分布の他の例を模式的に示す図である。 ラインビーム光源の他の構成例を模式的に示す斜視図である。 剥離光の照射強度のＹ軸方向分布の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＹ軸方向分布の他の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＹ軸方向分布の更に他の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＹ軸方向分布の更に他の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＸ軸方向（走査方向）分布の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＸ軸方向分布の他の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＸ軸方向分布の更に他の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射強度のＸ軸方向分布の更に他の例を模式的に示す図である。 剥離光の照射後に積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する前の状態を模式的に示す断面図である。 積層構造体を第１部分と第２部分とに分離した状態を模式的に示す断面図である。 ＬＬＯ装置で積層構造体から分離されたガラスベースを示す斜視図である。 ステージからガラスベースが除去される状態を示す斜視図である。 ステージからガラスベースが除去された状態を示す斜視図である。 ステージからガラスベースが除去された状態を示す断面図である。 ステージから離れたフレキシブルＯＬＥＤデバイスを示す断面図である。 ステージに接触した複数のＯＬＥＤデバイスに固着された他の保護シートを示す断面図である。 複数のＯＬＥＤデバイスにそれぞれ実装される複数の部品を載せたキャリアシートを示す断面図である。 本開示の実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイス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フレキシブルＯＬＥＤデバイス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フレキシブルＯＬＥＤデバイス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フレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を示す工程断面図である。 フレキシブルＯＬＥＤデバイスにおける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積層構造体の斜視図である。
図面を参照しながら、本開示によるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法および製造装置の実施形態を説明する。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しない。
＜積層構造体＞
図１Ａおよび図１Ｂを参照する。本実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法では、まず、図１Ａおよび図１Ｂに例示される積層構造体１００を用意する。図１Ａは、積層構造体１００の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示される積層構造体１００のＢ−Ｂ線断面図である。図１Ａおよび図１Ｂには、参考のため、互い直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を有するＸＹＺ座標系が示されている。
積層構造体１００は、ガラスベース（マザー基板またはキャリア）１０と、それぞれがＴＦＴ層２０ＡおよびＯＬＥＤ層２０Ｂを含む複数の機能層領域２０と、ガラスベース１０と複数の機能層領域２０との間に位置してガラスベース１０に固着している合成樹脂フィルム（以下、単に「樹脂膜」と称する）３０と、複数の機能層領域２０を覆う保護シート５０を備えている。積層構造体１００は、更に、複数の機能層領域２０と保護シート５０との間において、機能層領域２０の全体を覆うガスバリア膜４０を備えている。積層構造体１００は、バッファ層などの図示されていない他の層を有していてもよい。
積層構造体１００の第１の表面１００ａはガラスベース１０によって規定され、第２の表面１００ｂは保護シート５０によって規定されている。ガラスベース１０および保護シート５０は、製造工程中に一時的に用いられる部材であり、最終的なフレキシブルＯＬＥＤデバイスを構成する要素ではない。
図示されている樹脂膜３０は、複数の機能層領域２０をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域３０ｄと、個々のフレキシブル基板領域３０ｄを囲む中間領域３０ｉとを含む。フレキシブル基板領域３０ｄと中間領域３０ｉは、連続した１枚の樹脂膜３０の異なる部分にすぎず、物理的に区別される必要はない。言い換えると、樹脂膜３０のうち、各機能層領域２０の真下に位置している部分がフレキシブル基板領域３０ｄであり、その他の部分が中間領域３０ｉである。
複数の機能層領域２０のそれぞれは、最終的にフレキシブルＯＬＥＤデバイスのパネルを構成する。言い換えると、積層構造体１００は、分割前の複数のフレキシブルＯＬＥＤデバイスを１枚のガラスベース１０が支持している構造を有している。各機能層領域２０は、例えば厚さ（Ｚ軸方向サイズ）が数十μｍ、長さ（Ｘ軸方向サイズ）が１２ｃｍ程度、幅（Ｙ軸方向サイズ）が７ｃｍ程度のサイズを持つ形状を有している。これらのサイズは、必要な表示画面の大きさに応じて任意の大きさに設定され得る。
次に図１Ｃを参照して、本実施形態におけるフレキシブル基板領域３０ｄおよび中間領域３０ｉの構成例をより詳しく説明する。図１Ｃは、本実施形態における樹脂膜３０におけるフレキシブル基板領域３０ｄおよび中間領域３０ｉのレイアウトの例を示す平面図である。
図示されている例において、個々のフレキシブル基板領域３０ｄの形状は、切り欠き３０Ｕ、突出部３０Ｖ、および曲線状輪郭部分３０Ｗを有している。フレキシブル基板領域３０ｄの形状は、図１Ａに示されるフレキシブルＯＬＥＤデバイスの形状に整合している。本実施形態におけるフレキシブルＯＬＥＤデバイスは、単純な矩形とは異なる形状を有している。この形状は、ディスプレイ装置として狭額縁のフレキシブルＯＬＥＤデバイスが搭載されるスマ−トフォン、タブレット端末、テレビジョンセットなどの電子機器の設計に応じている。より詳細には、このような電子機器には、ディスプレイ装置とは別に、カメラ、スピーカ、物理的スイッチなどの部品が実装され得る。図１Ｃに示されるフレキシブル基板領域３０ｄの切り欠き３０Ｕは、このような部品が配置される領域に設けられ得る。
なお、複数のフレキシブル基板領域３０ｄは、対応するフレキシブルＯＬＥＤデバイスの配置に対応して、行および列状に、二次元的に配列されている。中間領域３０ｉは、直交する複数のストライプから構成され、格子パターンを形成している。ストライプは、フレキシブル基板領域３０ｄの凹凸形状に応じた幅広部分および幅狭部分を含み得る。本実施形態における各ストライプの幅は、例えば１〜１０ｍｍ程度である。樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄは、最終製品の形態において、個々のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの「フレキシブル基板」として機能する。これに対して、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、最終製品を構成する要素ではない。
本開示の実施形態において、積層構造体１００の構成は、図示されている例に限定されない。１枚のガラスベース１０に支持されている機能層領域２０の個数（ＯＬＥＤデバイスの個数）は、複数である必要はなく、単数であってもよい。機能層領域２０が単数である場合、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、１個の機能層領域２０の周りを囲む単純なフレームパターンを形成する。
図１Ｄは、１枚のガラスベース１０に支持されているＯＬＥＤデバイスの個数が１個である場合の樹脂膜３０の構成例を示す平面図である。この例におけるフレキシブル基板領域３０ｄの形状は、切り欠き３０Ｕおよび突出部３０Ｖを有している。このフレキシブル基板領域３０ｄの形状は、大型のテレビまたはモニタに用いられ得るフレキシブルＯＬＥＤデバイスの形状に整合している。フレキシブル基板領域３０ｄの切り欠き３０Ｕは、カメラ、スピーカ、物理的スイッチなどの部品が実装される領域に設けられ得る。この例の１個のフレキシブルＯＬＥＤデバイスは、例えば１．５ｍ×０．９ｍのサイズを有するガラスベース１０上に形成され得る。
各図面に記載されている各要素のサイズまたは比率は、わかりやすさの観点から決定されており、実際のサイズまたは比率を必ずしも反映していない。
本開示の製造方法に用いられ得る積層構造体１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示される例に限定されない。図１Ｅおよび図１Ｆは、それぞれ、積層構造体１００の他の例を示す断面図である。図１Ｅに示される例において、保護シート５０は、樹脂膜３０の全体を覆い、樹脂膜３０よりも外側に拡がっている。図１Ｆに示される例において、保護シート５０は、樹脂膜３０の全体を覆い、かつ、ガラスベース１０よりも外側に拡がっている。後述するように、積層構造体１００からガラスベース１０が隔離された後、積層構造体１００は、剛性を有しないフレキシブルな薄いシート状の構造物になる。保護シート５０は、ガラスベース１０の剥離を行う工程、および、剥離後の工程において、機能層領域２０が外部の装置または器具などに衝突したり、接触したりしたとき、機能層領域２０を衝撃および摩擦などから保護する役割を果たす。保護シート５０は、最終的に積層構造体１００から剥がし取られるため、保護シート５０の典型例は、接着力が比較的小さな接着層（離型剤の塗布層）を表面に有するラミネート構造を有している。積層構造体１００のより詳細な説明は、後述する。
＜ＯＬＥＤデバイスの分割＞
本実施形態のフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法によれば、上記の積層構造体１００を用意する工程を実行した後、樹脂膜３０の中間領域３０ｉと複数のフレキシブル基板領域３０ｄのそれぞれとを分割する工程を行う。
図２は、樹脂膜３０の中間領域３０ｉと複数のフレキシブル基板領域３０ｄのそれぞれとを分割する位置を模式的に示す断面図である。照射位置は、個々のフレキシブル基板領域３０ｄの外周に沿っている。図２において、矢印で示される位置を切断用のレーザビームで照射し、積層構造体１００のうちでガラスベース１０以外の部分を複数のＯＬＥＤデバイス１０００とその他の不要部分とに切断する。切断により、個々のＯＬＥＤデバイス１０００と、その周囲との間に数十μｍから数百μｍの隙間が形成される。このような切断は、レーザビームの照射に代えて、ダイシングソーによって行うことも可能である。ただし、図１Ｃに示したように、フレキシブル基板領域３０ｄの外周は複雑な凹凸および湾曲を有しているため、レーザビームの照射によって切断することが望ましい。切断後も、ＯＬＥＤデバイス１０００およびその他の不要部分は、ガラスベース１０に固着されている。
レーザビームによって切断を行う場合、レーザビームの波長は、赤外、可視光、紫外のいずれの領域にあってもよい。ガラスベース１０に及ぶ切断の影響を小さくすると言う観点からは、波長が緑から紫外域に含まれるレーザビームが望ましい。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置によれば、２次高調波（波長５３２ｎｍ）、または３次高調波（波長３４３ｎｍまたは３５５ｎｍ）を利用して切断を行うことができる。その場合、レーザ出力を１〜３ワットに調整して毎秒５００ｍｍ程度の速度で走査すれば、ガラスベース１０に損傷を与えることなく、ガラスベース１０に支持されている積層物をＯＬＥＤデバイスと不要部分とに切断（分割）することができる。
本開示の実施形態によれば、上記の切断を行うタイミングが従来技術に比べて早い。樹脂膜３０がガラスベース１０に固着した状態で切断が実行されるため、隣接するＯＬＥＤデバイス１０００の間隔が狭くても、高い正確度および精度で切断の位置合わせが可能になる。このため、隣接するＯＬＥＤデバイス１０００の間隔を短縮して、最終的に不要になる無駄な部分を少なくできる。また、従来技術では、ガラスベース１０から剥離した後、樹脂膜３０の表面（剥離表面）の全体を覆うように、偏光板、放熱シート、および／または電磁シールドなどが張り付けられることがある。そのような場合、切断により、偏光板、放熱シート、および／または電磁シールドもＯＬＥＤデバイス１０００を覆う部分と、その他の不要な部分とに分割される。不要な部分は無駄に廃棄されることになる。これに対して、本開示の製造方法によれば、後に説明するように、このような無駄の発生を抑制できる。
＜剥離光照射＞
樹脂膜３０の中間領域３０ｉと複数のフレキシブル基板領域３０ｄのそれぞれとを分割した後、剥離光照射装置により、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄとガラスベース１０との界面をレーザ光で照射する工程を行う。
図３Ａは、ステージ２１０が積層構造体１００を支持する直前の状態を模式的に示す図である。本実施形態におけるステージ２１０は、吸着のための多数の孔を表面に有する吸着ステージである。積層構造体１００は、積層構造体１００の第２の表面１００ｂがステージ２１０の表面２１０Ｓに対向するように配置され、ステージ２１０によって支持される。
図３Ｂは、ステージ２１０が積層構造体１００を支持している状態を模式的に示す図である。ステージ２１０と積層構造体１００との配置関係は、図示される例に限定されない。例えば、積層構造体１００の上下が反転し、ステージ２１０が積層構造体１００の下方に位置していてもよい。
図３Ｂに示される例において、積層構造体１００は、ステージ２１０の表面２１０Ｓに接しており、ステージ２１０は積層構造体１００を吸着している。
次に、図３Ｃに示されるように、樹脂膜３０とガラスベース１０との界面をレーザ光（剥離光）２１６で照射する。図３Ｃは、図の紙面に垂直な方向に延びるライン状に成形された剥離光２１６によって積層構造体１００のガラスベース１０と樹脂膜３０との界面を照射している状態を模式的に示す図である。樹脂膜３０の一部は、ガラスベース１０と樹脂膜３０との界面において、剥離光２１６を吸収して分解（消失）する。剥離光２１６で上記の界面をスキャンすることにより、樹脂膜３０のガラスベース１０に対する固着の程度を低下させる。剥離光２１６の波長は、典型的には紫外域にある。剥離光２１６の波長は、剥離光２１６がガラスベース１０には、ほとんど吸収されず、できるだけ樹脂膜３０によって吸収されるように選択される。ガラスベース１０の光吸収率は、例えば波長が３４３〜３５５ｎｍの領域では１０％程度だが、３０８ｎｍでは３０〜６０％に上昇し得る。
以下、本実施形態における剥離光の照射を詳しく説明する。
＜剥離光照射装置＞
本実施形態における剥離光照射装置は、剥離光２１６を出射するラインビーム光源を備えている。ラインビーム光源は、レーザ装置と、配列された複数のレーザ光源を備えている。レーザ光源の典型例は、半導体レーザ素子（レーザダイオード）である。本開示では、剥離光照射装置を「レーザリフトオフ（ＬＬＯ）装置」と呼ぶ。
図４は、本実施形態におけるＬＬＯ装置２２０のラインビーム光源２１４から出射されたラインビーム（剥離光２１６）で積層構造体１００を照射する様子を模式的に示す斜視図である。わかりやすさのため、ステージ２１０、積層構造体１００、およびラインビーム光源２１４は、図のＺ軸方向に離れた状態で図示されている。剥離光２１６の照射時、積層構造体１００の第２の表面１００ｂはステージ２１０に接している。
図４に例示されるＬＬＯ装置２２０は、積層構造体１００におけるラインビームの照射位置をラインビームに交差する方向（走査方向）に移動させるようにラインビーム光源２１４を移動させる移動装置２３０を備えている。図示されている移動装置２３０は、支持台２７０と、ラインビーム光源２１４の移動を案内するガイドレール２４６とを備えている。移動装置２３０は、例えばモータなどのアクチュエータを備えており、ラインビーム光源２１４を移動させることができる。モータは、直流モータ、３相交流モータ、ステッピングモータなどの回転電気機械であってもよいし、リニアモータまたは超音波モータであってもよい。超音波モータを使用した場合、その他のモータと比べて高精度な位置決めが可能になる。また、静止時の保持力が大きく、無通電で保持できるため、静止時の発熱が少ない。
次に図５を参照する。図５は、ＬＬＯ装置２２０における信号、データ、および指令の流れを模式的に示すブロック図である。
コントローラ２６０は、典型的にはコンピュータである。コントローラ２６０の一部または全部は、汎用的または専用的なコンピュータシステムであり得る。コンピュータシステムとは、ＯＳ（オペレーティングシステム）および、必要に応じて周辺機器等のハードウェアを含むものとする。コントローラ２６０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であるメモリ２７４に接続されている。メモリ２７４には、ＬＬＯ装置２２０の動作を規定するプログラムが格納されている。
図５では、簡単のため、単数のメモリが記載されているが、現実のメモリ２７４は、複数の同一または異なる種類の記録装置であり得る。メモリ２７４の一部は、不揮発性メモリであり、他の一部はランダムアクセスメモリであってもよい。メモリ２７４の一部または全体は、着脱容易な光ディスクおよび固体記録素子であってもよいし、ネット積層構造体上にあるクラウド型の記憶装置であってもよい。
コントローラ２６０は、温度センサおよびイメージセンサなどのセンサ２７６に接続されている。このようなセンサ２７６によって、積層構造体１００上におけるラインビームの照射位置を検知したり、照射によって積層構造体１００上に現れた物理的または化学的変化を観察したりすることができる。
コントローラ２６０は、メモリ２７４に保持されているプログラムに従い、必要に応じてセンサ２７６の出力に基づいて、適切な指令をレーザ駆動回路（ＬＤ駆動回路）２８０および移動装置駆動回路２９０に対して発する。ＬＤ駆動回路２８０は、コントローラ２６０の指令に従って、ラインビーム光源２１４から出るラインビームの照射強度を調整する。移動装置駆動回路２９０は、コントローラ２６０の指令に従って、移動装置２３０の動作を調整する。
移動装置駆動回路２９０により、例えばモータの回転角度および回転速度が制御され、ラインビーム光源２１４とステージ２１０との相互配置関係が調節される。この例では、簡単のため、固定されたステージ２１０に対してラインビーム光源２１４がＸ軸方向に移動するが、本実施形態におけるＬＬＯ装置は、この例に限定されない。ステージ２１０が移動し、ラインビーム光源２１４が固定されていてもよい。また、ステージ２１０およびラインビーム光源２１４の両方が、同一または異なる方向に移動してもよい。ステージ２１０が重量の大きな積層構造体１００を支えて移動する場合、例えばエアースライダなどの軸受が用いられ得る。
ラインビーム光源２１４は、配列された複数の半導体レーザ素子を備えており、各半導体レーザ素子はレーザダイオード（ＬＤ）駆動回路２８０に接続されている。ＬＤ駆動回路２８０は、前述したモニタ用フォトダイオードから出力された電気信号を受け取り、半導体レーザ素子の光出力を所定レベルに調整する。
＜半導体レーザ素子＞
図６は、ラインビーム光源２１４に用いられ得る半導体レーザ素子の基本構成を模式的に示す斜視図である。図６に示されている半導体レーザ素子３００は、レーザ光を出射する発光領域（エミッタ）３２４を含む端面（ファセット）３２６ａを持つ半導体積層構造３２２を有している。この例における半導体積層構造３２２は、半導体基板３２０上に支持されており、ｐ側クラッド層３２２ａ、活性層３２２ｂ、およびｎ側クラッド層３２２ｃを含んでいる。半導体積層構造３２２の上面３２６ｂには、ストライプ状のｐ側電極３１２が設けられている。半導体基板３２０の裏面には、ｎ側電極３１６が設けられている。ｐ側電極３１２からｎ側電極３１６に向かって、閾値を超える大きさの電流が活性層３２２ｂの所定領域を流れることにより、レーザ発振が生じる。半導体積層構造３２２の端面３２６ａは、不図示の反射膜によって覆われている。レーザ光は、発光領域３２４から反射膜を介して外部に出射される。
一般に、発光領域３２４のＹ軸方向サイズＥｙは、Ｘ軸方向サイズＥｘよりも小さい。このため、発光領域３２４から出射されたレーザ光は、回折効果により、Ｙ軸方向に広がる。本開示の実施形態では、この回折効果を利用してラインビームの形成を行うことができる。なお、発光領域３２４の前面にレンズ、回折素子、スリットなどの光学素子を配置して、レーザ光のビーム成形を行ってもよい。
半導体レーザ素子３００は、発振波長および光出力に応じて、種々の半導体材料から形成され、多様な構造およびサイズを有し得る。紫外領域に属する波長（例えば３００〜３５０ｎｍ）を持つレーザ光が必要な場合、半導体レーザ素子３００の半導体積層構造３２２は、ＡｌＧａＮ系またはＩｎＡｌＧａＮ系の窒化物半導体から好適に形成され得る。半導体レーザ素子３００の発振波長は、例えば２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲内に設定され得る。ｐ側クラッド層３２２ａにリッジストライプを設けて水平横方向の光閉じ込めを行ってもよい。活性層３２２ｂは、１個または複数の量子井戸構造を含んでいてもよい。半導体積層構造３２２は、光ガイド層、バッファ層、およびコンタクト層などの他の半導体層を含んでいてもよい。基板３２０がサファイア基板である場合、ｎ側電極３１６は、基板３２０に対してｐ側電極３１２が設けられる側に配置される。
図６に示される構成は、半導体レーザ素子３００の構成の典型的な一例にすぎず、説明を簡単にするため、単純化されている。この単純化された構成の例は、本開示の実施形態をなんら限定するものではない。面発光型の半導体レーザ素子を用いてラインビームを形成することも可能である。なお、他の図面では、簡単のため、ｎ側電極３１６などの構成要素の記載を省略する場合がある。
＜ラインビーム光源の構成例＞
図７Ａを参照する。ラインビーム光源２１４は、複数の半導体レーザ素子３００と、これらの半導体レーザ素子３００を支持する複数の支持体２１４Ａとを備える。半導体レーザ素子３００および支持体２１４Ａは、筐体２１４Ｂの内部に収容されている。支持体２１４Ａは、熱伝導率の高い良導体、例えば銅などの金属や窒化アルミニウムなどのセラミック材料から好適に形成される。筐体２１４Ｂが例えば不図示の透光性カバーによって塞がれることにより、筐体２１４Ｂの内部は大気雰囲気から遮蔽され得る。筐体２１４Ｂの内部は、例えば、半導体レーザ素子３００にとって不活性なガスによって充填される。各半導体レーザ素子３００には、不図示の配線（メタルワイヤまたはメタルリボンなど）を介して給電が行われる。動作時における半導体レーザ素子３００の昇温を抑制するため、ペルチェ素子などの熱電冷却素子（不図示）を半導体レーザ素子３００の近傍に配置してもよい。支持体２１４Ａには、水冷のための内部チャネル、および空冷のためのフィンが設けられてもよい。
各半導体レーザ素子３００の出射側における端面３２６ａとは反対の側に位置する端面３２６ｃの近傍には、不図示のフォトダイオードが配置されている。この端面３２６ｃは相対的に高い反射率を持つ反射膜によって覆われているが、半導体レーザ素子３００の内部で発振しているレーザ光の一部は、端面３２６ｃから外部に漏れ出てくる。この漏れ出たレーザ光をフォトダイオードで検出することにより、端面３２６ａから出射されるレーザ光の強度をモニタすることができる。フォトダイオードの出力は、前述したように、パワーコントロールに利用される。
図７Ａの例において、Ｙ軸に平行な同一ラインに沿って１１個の半導体レーザ素子３００が配列されている。半導体レーザ素子３００の個数は、この例に限定されず、１０個以下であってもよいし、１２個以上であってもよい。大面積領域を照射するための長いラインビームを形成したり、照射強度の空間分布を高い分解能で変調したりするためには、５０個または１００個を超える半導体レーザ素子３００が同一ライン状に配列され得る。各半導体レーザ素子３００は、図６の半導体レーザ素子３００と同様の構成を持ち得る。半導体レーザ素子３００のそれぞれの発光領域３２４から出射されたレーザ光（剥離光２１６）は、この同一ラインに平行に拡がってラインビームを形成する。
図７Ａには、ＸＹ平面に平行な矩形の走査面ＳＣと、レーザ光（剥離光２１６）が走査面ＳＣ上に形成する照射領域２１８とが模式的に示されている。走査面ＳＣは、積層構造体１００における樹脂膜３０とガラスベース１０との界面に相当する。
図７Ａには、参考のため、ある時刻における照射領域２１８における照射強度ＩＳのＸ軸方向分布と、Ｙ軸方向分布とが示されている。照射強度ＩＳのＸ軸方向分布は、狭く、単峰性を示す。これに対して、照射強度ＩＳのＹ軸方向分布は、１１個の半導体レーザ素子３００からそれぞれ出射されたレーザ光が重畳してライン状に延びているため、１１個のピークを有している。
前述したように、個々の半導体レーザ素子３００から出射されたレーザ光は、回折効果によって所定の方向（この例ではＹ軸方向）に広がる傾向がある。この性質は、Ｙ軸方向に延びるラインビームを形成するために適している。一方、Ｘ軸方向への拡がりを抑制して、単位面積あたりの毎秒の照射エネルギ（照射強度：単位はジュール／ｃｍ2）を高めるために、シリンドリカルレンズなどの光学素子を用いてもよい。そのような光学素子を用いてレーザ光をＸ軸方向にフォーカスすると、走査面ＳＣ上の照射領域２１８の幅（Ｘ軸方向サイズ）を例えば０．２ｍｍ程度またはそれ以下に狭くすることができる。
ラインビームの照射強度を高めるには、半導体レーザ素子３００の配列ピッチを縮小して、半導体レーザ素子３００の個数密度を高めることが好ましい。例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ間隔（配列ピッチ:隣接する光源の中心間距離）で１００個またはそれ以上の個数の半導体レーザ素子３００を直線上に配列してもよい。このように高密度で配列された半導体レーザ素子３００を用いる場合、半導体レーザ素子３００から走査面ＳＣまでの距離を例えば１０ｍｍにすると、例えば１ｍｍ〜５ｍｍの高い空間分解能で照射強度を変調することが可能になる。高い空間分解能を実現するため、個々の半導体レーザ素子３００から出射されたレーザ光の断面が広がらないようにする光学素子（コリメートまたは集束のための光学系）をレーザ光の光路上に配置しても良い。
次に図７Ｂを参照する。図７Ｂは、ラインビーム光源２１４を図７Ａに示される位置からＸ軸の正方向に並進移動させた状態を示している。照射領域２１８も、ラインビーム光源２１４の移動に伴って並進移動している。なお、図７Ｂの状態において、各半導体レーザ素子３００の出力は図７Ａの状態に比べて低下させている。各半導体レーザ素子３００の出力は、同じタイミングで増減される必要はない。言い換えると、ラインビームの走査中において、照射強度ＩＳのＸ軸方向分布のみならず、Ｙ軸方向分布をも様々に変化させることができる。
このように配列された複数の半導体レーザ素子３００を用いることにより、照射領域２１８の位置に応じて半導体レーザ素子３００の出力を時間的および／または空間的に変調することができる。このため、走査面ＳＣ上の照射強度の分布を制御することができる。
図８は、複数の半導体レーザ素子３００を備えるラインビーム光源２１４の他の構成例を示す斜視図である。この例において、２列の半導体レーザ素子３００は、スタッガパターン（千鳥配列）を有している。２列の中心間距離を短縮することにより、全体として１本のラインビームを形成することも可能である。更に、第１の列に属する半導体レーザ素子３００の光軸と、第２の列に属する半導体レーザ素子３００の光軸とが積層構造体１００上で交差するように半導体レーザ素子３００の方位を調整すれば、実質的に１本のラインビームを形成することができる。
本開示の実施形態における「ラインビーム光源」によれば、剥離光の照射領域が１本のラインである必要はなく、走査方向に交差する方向に照射領域が連続または不連続に分布しておればよい。言い換えると、ラインビーム光源がラインに沿って配列された複数の光源を備えていればよい。また、そのようなラインの本数は単数に限られず、２本またはそれ以上の本数であってもよい。
次に図９を参照する。図９は、剥離光２１６の照射強度のＹ軸方向分布の例を模式的に示す図である。図９におけるグラフの横軸は、照射領域のＹ軸座標値を示し、縦軸は照射強度を示している。照射強度の単位は、単位面積あたりのエネルギ密度（例えば［ｍＪ／ｃｍ2］）によって示される。図９のグラフでは、照射強度の具体的な数値は記載されていない。照射強度は、例えば０ｍＪ／ｃｍ2以上５００ｍＪ／ｃｍ2以下の範囲内における値を示す。
図９におけるグラフ中の破線で示された曲線は、照射強度のＹ軸方向の分布Ｉ（Ｙ）を示している。照射強度のＹ軸方向分布Ｉ（Ｙ）は、ラインビーム光源２１４が有する複数の半導体レーザ素子３００（図７Ａなど）から出射されたレーザ光の光強度分布の重ね合わせによって規定される。個々の半導体レーザ素子３００から出射されたレーザ光の光強度分布は、レンズなどの光学素子を用いて成形され得る。図示されている光強度分布は、単なる一つの例にすぎない。なお、図９中における一点鎖線の直線は、剥離に必要な照射強度の閾値レベルＴｈを示している。閾値レベルＴｈは、例えば２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2である。この閾値レベルＴｈよりも低い照射強度の剥離光が照射された領域では、樹脂膜３０による剥離光の吸収量が不充分になるため、その領域の樹脂膜３０はガラスベース１０から剥離しないで固着した状態を維持する。
図９におけるグラフの上方には、参考のため、ＹＺ面に平行な積層構造体１００の断面が示されている。ガラスベース１０は位置Ｙ０から位置Ｙ５まで広がっている。左側のＯＬＥＤデバイス１０００は、位置Ｙ１から位置Ｙ２までの領域にあり、右側のＯＬＥＤデバイス１０００は位置Ｙ３から位置Ｙ４までの領域にある。言い換えると、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄは、位置Ｙ１から位置Ｙ２までの領域と、位置Ｙ３から位置Ｙ４までの領域に相当する。一方、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、位置Ｙ０から位置Ｙ１までの領域、位置Ｙ２から位置Ｙ３までの領域、および、位置Ｙ４から位置Ｙ５までの領域に相当する。
図９の例において、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）は、位置Ｙ１から位置Ｙ２までの領域、および位置Ｙ３から位置Ｙ４までの領域において、閾値レベルＴｈを超えている。言い換えると、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄとガラスベース１０との界面は、閾値レベルＴｈを超える照射強度の剥離光で照射される。一方、位置Ｙ０から位置Ｙ１までの領域、位置Ｙ２から位置Ｙ３までの領域、および位置Ｙ４から位置Ｙ５までの領域のそれぞれは、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）は閾値レベルＴｈよりも低い部分を含んでいる。
スキャン中に剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）が示す最低値は、典型的には０ｍＪ／ｃｍ2であるが、閾値レベルＴｈよりも低ければ、０ｍＪ／ｃｍ2を超える値であってもよい。
なお、非晶質半導体をラインビーム状のレーザ光照射によって加熱して結晶化する場合、結晶性を均一化するため、照射強度分布は一様であることが望まれる。これに対して、本実施形態における剥離を行う場合、剥離が必要な界面における剥離光の照射強度が閾値レベルＴｈを超えていれば、ラインビームの照射強度に一様性は必要ない。
図９の例において、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）は、多数のピークを有しているが、本開示の実施形態は、このような例に限定されない。例えば図１０に示される例のように、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）の一部が直線的であってもよい。図１０の例では、ラインビーム光源２１４の個々の半導体レーザ素子３００（図７Ａなど）から出力されるレーザ光の光強度分布は、それぞれの光軸中心で平坦な「トップハット」型である。上述のように、剥離が必要な界面における剥離光の照射強度が閾値レベルＴｈを超えていれば、ラインビームの照射強度に一様性は必要ない。このため、複数の半導体レーザ素子３００の光出力は、相互に異なっていてもよい。
本実施形態では、照射強度分布Ｉ（Ｙ）のうち、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面に対するレーザ光の照射強度を、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄとガラスベース１０との界面に対するレーザ光の照射強度よりも低下させる。
図１１は、図９に示されるＹ軸方向分布Ｉ（Ｙ）とは、異なる断面におけるＹ軸方向分布Ｉ（Ｙ）の例を示している。この断面は、図１Ｃに示されるフレキシブル基板領域３０ｄの突出部３０Ｖおよび切り欠き３０Ｕを横切る断面である。
図１１に示される断面において、２個のＯＬＥＤデバイス１０００のそれぞれの中央は、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとともにガラスベース１０から剥離されずにガラスベース１０に固着するべき部分を含んでいる。
図１１の例では、ラインビーム光源２１４を構成する一部の半導体レーザ素子の出力を低下させることにより、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面において、Ｙ軸方向分布Ｉ（Ｙ）を局所的に閾値レベルＴｈよりも低下させている。照射強度が閾値レベルＴｈよりも低い部分のうち、フレキシブル基板領域３０ｄの切り欠き３０Ｕに対応する部分が、ストライプ状の「低照射領域」における「幅広部」を形成する。
図１２は、図１１の断面と同じ断面におけるＹ軸方向分布Ｉ（Ｙ）の他の例を示している。図１２のＹ軸方向分布Ｉ（Ｙ）は、２７個以上の半導体レーザ素子が配列されたラインビーム光源２１４によって実現され得る。この例において、個々の半導体レーザ素子から放射されたレーザ光は、図１１の例に比べて、より高い空間分解能で変化するＹ軸方向分布Ｉ（Ｙ）を実現できる。なお、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面では、照射強度はゼロであってもよい。
本開示の実施形態によれば、ラインビーム光源２１４が複数のレーザ光源を備えているため、個々のレーザ光源の出力を調整することにより、ラインビームにおける照射強度を空間的および時間的に変調できる。このため、積層構造体１００が有するＯＬＥＤデバイス１０００の形状、サイズ、および配置に応じた照射強度の空間分布を容易に実現できる。より具体的には、ラインビームにおける照射強度の空間的分布を走査中に時間的に変化させることにより、例えば図１Ｃまたは図１Ｄに示されるような形状を有するフレキシブル基板領域３０ｄに対して、剥離に必要な照射強度で剥離光を照射するとともに、樹脂膜３０の中間領域３０ｉに対しては、剥離を生じさせない照射強度で剥離光を照射することができる。また、対象とする積層構造体１００の種別または設計が変更された場合にも柔軟な対応が可能になる。
剥離光の照射強度を剥離に必要なレベルよりも低くする領域は、樹脂膜３０の中間領域３０ｉの全体である必要はない。樹脂膜３０の中間領域３０ｉの一部がガラスベース１０に固着していれば、積層構造体１００の不要な部分の全体をガラスベース１０に残すことができる。本開示の実施形態によれば、積層構造体１００の不要な部分を、その形状に応じた広い範囲においてガラスベース１０に残すことが容易になる。
なお、レーザ光源の典型例は、半導体レーザ素子であるが、本開示の実施形態は、この例に限定されない。半導体レーザ素子を用いる場合、小型軽量のラインビーム光源を実現できる利点がある。しかし、積層構造体１００を移動させて走査を行う場合、複数のレーザ光源のそれぞれが半導体レーザ素子に比べて大きなレーザ装置であっても問題ない。レーザ光源の発振波長が樹脂膜の剥離に適した範囲から外れている場合、波長変換素子により、高調波に変換して使用してもよい。
次に図１３を参照する。図１３は、剥離光２１６の照射強度のＸ軸方向（走査方向）分布の例を模式的に示す図である。図１３におけるグラフの横軸は、照射位置のＸ軸座標値を示し、縦軸は照射強度を示している。図１３におけるグラフ中の実線は、照射強度のＸ軸方向の分布Ｉ（Ｘ）を示している。一点鎖線の直線は、剥離に必要な照射強度の閾値レベルＴｈを示している。
図１３におけるグラフの上方には、参考のため、ＸＺ面に平行な積層構造体１００の断面が示されている。この断面は、図９の断面に直交する関係にある。ガラスベース１０は位置Ｘ０から位置Ｘ５まで広がっている。図中の左側のＯＬＥＤデバイス１０００は、位置Ｘ１から位置Ｘ２までの領域にあり、右側のＯＬＥＤデバイス１０００は位置Ｘ３から位置Ｘ４までの領域にある。言い換えると、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄは、位置Ｘ１から位置Ｘ２までの領域と、位置Ｘ３から位置Ｘ４までの領域に相当する。一方、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、位置Ｘ０から位置Ｘ１までの領域（幅：Ｗ１）、位置Ｘ２から位置Ｘ３までの領域（幅：Ｗ３）、および、位置Ｘ４から位置Ｘ５までの領域（幅：Ｗ３）に相当する。なお、図１３における樹脂膜３０の左端に位置する中間領域３０ｉ（幅：Ｗ１）には、照射強度が閾値レベルＴｈよりも低い領域（幅：Ｓ１）が形成されている。一方、図１３における樹脂膜３０の右端に位置する中間領域３０ｉの（幅：Ｗ２）には、照射強度が閾値レベルＴｈよりも低い他の領域（幅：Ｓ２）が形成されている。ここで、Ｗ１＞Ｓ１、および、Ｗ２＞Ｓ２が成立している。幅Ｓ１は幅Ｗ１の５０％以上、幅Ｓ２は幅Ｗ２の５０％以上であることが好ましい。
照射強度のＸ軸方向分布Ｉ（Ｘ）は、剥離光のスキャン全体（総和または積分値）を示している。例えば剥離光の照射位置（ラインビームの中心線の位置）が位置Ｘ０から位置Ｘ１まで移動している時、位置Ｘ１から位置Ｘ５までの領域は剥離光で照射されておらず、その時の位置Ｘ１から位置Ｘ５までの領域における剥離光の照射強度は当然にゼロである。
剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、Ｘ軸方向サイズ）は、例えば０．２ｍｍ程度であり得る。この寸法は、ある時刻における、樹脂膜３０とガラスベース１０との界面における照射領域の大きさを規定する。剥離光２１６は、パルス状または連続波として照射され得る。パルス状の照射は、例えば毎秒２００回程度の周波数（１秒間のショット数）で行われ得る。パルス状の剥離光２１６を用いる場合、連続する２回のショットで照射領域が部分的に重なるように走査速度が決定される。例えば、剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、Ｘ軸方向サイズ）が０．２ｍｍの場合において、照射位置がＸ軸方向に沿って毎秒２０ｍｍ移動するとき、毎秒１００回未満のショット数であれば、各ショット間に隙間が発生し得る。従って、毎秒１００回を超えるショット数が必要になる。
照射位置の位置決め精度は、ラインビーム光源２１４の機械的な送り精度に依存する。剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、Ｘ軸方向サイズ）が例えば４０μｍである場合、ラインビーム光源２１４を２０μｍ単位でステップ的に移動させると、連続する２回のショットによる照射領域のオーバーラップ量を５０％にすることができる。ラインビーム光源２１４を３０μｍ単位でステップ的に移動させると、連続する２回のショットによる照射領域のオーバーラップ量を７５％にすることができる。照射領域のオーバーラップ量を制御すれば、レーザ光源の出力そのものを変調することなく、照射強度を変化させることも可能になる。
剥離光の照射位置をステップ送りする場合、「ラインビーム光源２１４のステップ移動」と「剥離光のパルス照射」とを繰り返すことができる。この場合、剥離光の照射は、ステージ２１０に対するラインビーム光源２１４の相対的な移動が停止しているときに実行され得る。停止している物体をレーザ光で照射することは、移動している物体をレーザ光で照射することに比べて、照射強度を目標値に調整することが容易である。例えば、停止位置における照射パルスの回数または照射時間を増減することにより、照射強度を調整することができる。また、本開示の実施形態によれば、光源に半導体レーザ素子を用いるため、半導体レーザ素子の発振状態を調整して照射強度を制御しやすい利点もある。
照射位置の移動速度（走査速度）が所定値に固定されているとき、毎秒のショット数を増減することにより、照射強度を変調することができる。逆に、毎秒のショット数が固定されているとき、照射位置の移動速度（走査速度）を増減することにより、照射強度を変調することができる。他のパラメータ、例えばラインビーム光源２１４から積層構造体１００までの光学距離などを変化させることにより、照射強度を変調することも可能である。なお、ラインビーム光源２１４とガラスベース１０との間にメカニカルシャッタを配置し、このシャッタによって剥離光の光路を遮断しても低照射領域を形成することが可能である。
図１３からわかるように、この例では、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面の少なくとも一部に対する剥離光の照射強度が、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄとガラスベース１０との界面に対する剥離光の照射強度よりも低下している。この「少なくとも一部」の領域を「低照射領域」または「非剥離領域」と呼んでもよい。図１３の例において、低照射領域は、ガラスベース１０の外縁に沿って延びる２本の平行なストライプ領域（幅Ｓ１の領域と幅Ｓ２の領域）を含んでいる。２本のストライプ領域は、それぞれ、図５Ａおよび図５Ｄに示される弱い剥離光２１６の照射によって形成され得る。この２本のストライプ領域では、剥離光２１６の照射強度が閾値レベルＴｈよりも低いため、樹脂膜３０の中間領域３０ｉがガラスベース１０に固着したままになる。
図９および図１１を参照して説明したように、本開示の実施形態では、剥離光の照射位置をＸ軸に沿って移動させるとき（スキャン時）において、照射強度のＹ軸方向の分布を変化させる。このため、「低照射利用域」を規定するストライプ領域のいずれかは、樹脂膜３０の中間領域３０ｉに応じた幅広部および／または幅狭部を有し得る。このように「低照射利用域」の形状およびサイズを樹脂膜３０の中間領域３０ｉの形状およびサイズに整合させることにより、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との間の固着の程度を全体として向上させることが可能になる。なお、「低照射利用域」が樹脂膜３０の中間領域３０ｉからはみ出してフレキシブル基板領域３０ｄに拡がることは望ましくない。
図１４は、剥離光２１６のスキャンの途中において、照射強度を一時的に閾値レベルＴｈよりも低くする例を示している。具体的には、位置Ｘ２から位置Ｘ３までの領域の一部（幅：Ｓ３）で、照射強度が閾値レベルＴｈよりも低下している。この例において、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面の「低照射領域」は、２本のストライプ領域に加えて、これらに平行な１本の中間ストライプ領域（幅：Ｓ３）を含んでいる。これらのストライプ領域の幅Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、いずれも、例えば１ｍｍ以上、ある例においては３ｍｍ以上である。
図１３および図１４の例では、Ｘ軸の方向に沿って２個のＯＬＥＤデバイス１０００が配列されている。Ｎを３以上の整数として、Ｎ個のＯＬＥＤデバイス１０００がＸ軸の方向に沿って配列されている場合、隣り合う２個のＯＬＥＤデバイス１０００に挟まれる中間領域３０ｉが形成するストライプの総数はＮ−１個である。Ｎ−１個のストライプの全てに低照射領域を設ける必要はない。また、１本のストライプを構成する中間領域３０ｉについて複数の低照射領域を設けてもよい。
図１３および図１４の例では、幅Ｓ１の低照射領域、および幅Ｓ２の低照射領域は、いずれも、樹脂膜３０の外縁に達しているが、本開示の実施形態は、この例に限定されない。例えば図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、低照射領域の形態は多様であり得る。図１５Ａおよび図１５Ｂは、それぞれ、剥離光の照射強度のＸ軸方向分布の更に他の例を模式的に示す図である。これらの図には、図１３の左側に位置するＯＬＥＤデバイス１０００を囲む中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面における照射強度の変調パターンが例示されている。
図１５Ａに示される例において、樹脂膜３０の外縁に沿って延びるストライプ状の低照射領域（幅：Ｓ１）は、樹脂膜３０の外縁に達していない。剥離光の照射強度は、剥離光がガラスベース１０を照射する前から閾値レベルＴｈを超えていてもよい。また、図１５Ａに示される位置Ｘ１から位置Ｘ３までの領域におけるように、照射強度は徐々に変化してもよい。照射強度が徐々に変化する場合、「低照射領域」の幅（走査方向のサイズ）は、照射強度が閾値レベルＴｈよりも低い領域の幅と定義することができる。
図１５Ｂに示される例において、低照射領域は、相対的に幅の狭い複数本のストライプによって構成されている。このような低照射領域は、例えば、パルス状の剥離光を照射するとき、連続するショット間で照射領域が重なり合わないようにすれば実現できる。
なお、照射強度を相対的に低下させることにより、樹脂膜３０の中間領域３０ｉの少なくとも一部をガラスベース１０に固着させるには、「その少なくとも一部」における照射強度を閾値レベルＴｈよりも低くすることが望ましい。しかしながら、閾値レベルＴｈよりも低くしない場合でも、剥離するべき領域における照射強度よりも低い照射強度を実現すことにより、中間領域３０ｉはガラスベース１０に残りやすくなる。剥離するべき領域における照射強度と低照射領域における照射強度の差が５０ｍＪ／ｃｍ2以上あれば、充分な効果が得られる。
本実施形態では、剥離光は、ガラスベース１０の外縁に平行な方向（第１の方向）に延びるラインビームであり、走査方向は第１の方向に直交する第２の方向である。しかし、第１の方向と第２の方向とは直交している必要はなく、交差していればよい。
上記の例では、図４を参照しながら説明したように、固定されたステージ２１０に対してラインビーム光源２１４の位置を移動させることによって剥離光の照射位置を移動（スキャン）させている。しかし、本発明の実施形態は、この例に限定されない。ラインビーム光源２１４を固定し、ステージ２１０を移動させることによってス剥離光のキャンを行ってもよい。また、ラインビーム光源２１４およびステージ２１０の両方を移動させることによって剥離光のスキャンを行ってもよい。
＜リフトオフ＞
図１６Ａは、剥離光の照射後、積層構造体１００がステージ２１０に接触した状態を記載している。この状態を維持したまま、ステージ２１０からガラスベース１０までの距離を拡大する。このとき、本実施形態におけるステージ２１０は積層構造体１００のＯＬＥＤデバイス部分を吸着している。
不図示の駆動装置がガラスベース１０を保持してガラスベース１０の全体を矢印Ｌの方向に移動させることにより、剥離（リフトオフ）が実行される。ガラスベース１０は、不図示の吸着ステージによって吸着した状態で吸着ステージとともに移動し得る。ガラスベース１０の移動の方向は、積層構造体１００の第１の表面１００ａに垂直である必要はなく、傾斜していてもよい。ガラスベース１０の移動は直線運動である必要はなく、回転運動であってもよい。また、ガラスベース１０が不図示の保持装置または他のステージによって固定され、ステージ２１０が図の上方に移動してもよい。
図１６Ｂは、こうして分離された積層構造体１００の第１部分１１０と第２部分１２０とを示す断面図である。図１７は、積層構造体１００の第２部分１２０を示す斜視図である。図１７では、ガイドレール２４６などの記載は省略しているし、中間領域３０ｉの形状も簡略化して凹凸の記載を省略している。積層構造体１００の第１部分１１０は、ステージ２１０に接触した複数のＯＬＥＤデバイス１０００を含む。各ＯＬＥＤデバイス１０００は、機能層領域２０と、樹脂膜３０の複数のフレキシブル基板領域３０ｄとを有している。これに対して、積層構造体１００の第２部分１２０は、ガラスベース１０と、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとを有している。樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、少なくとも一部の低照射領域において、ガラスベース１０に固着している。このため、樹脂膜３０の中間領域３０ｉの全体がガラスベース１０に付着して状態でステージ２１０から離れていく。
図１７の例では、剥離光の照射プロセスと剥離プロセスの両方が、ステージ２１０を備えるＬＬＯ装置２２０によって実行されている。本開示の実施形態は、このような例に限定されない。剥離光の照射プロセスは、ステージ２１０を備える剥離光照射装置によって実行し、剥離プロセスは、ステージ２１０とは異なる他のステージを備える他の装置を用いて実行してもよい。この場合、剥離光の照射後に、積層構造体１００をステージ２１０から不図示の他のステージに移動させる必要がある。同一のステージを用いて剥離光の照射プロセスと剥離プロセスの両方を実行すれば、ステージ間で積層構造体を移動させる工程を省くことができる。
上述のように、本実施形態において積層構造体１００を第１部分１１０と第２部分１２０とに分離する工程は、ステージ２１０が積層構造体１００の第２の表面１００ｂを吸着している状態で実行される。この分離工程で重要な点は、積層構造体１００のうち、ＯＬＥＤデバイス１０００を構成しない不要な部分がガラスベース１０とともにステージ２１０から離れることにある。本実施形態では、図２に示される切断工程、すなわち、積層構造体１００のうちでガラスベース１０以外の部分を複数のＯＬＥＤデバイス１０００とその他の不要部分とに切断する工程を剥離光の照射前に行う。このように切断工程を剥離光照射工程の前に行うことが、図１６Ｂおよび図１７に示される分離を実現するために有効である。また、ＯＬＥＤデバイス１０００を構成しない不要な部分をガラスベース１０に残すため、その不要な部分の一部はガラスベース１０に固着するように剥離光の照射強度を変調している。
＜剥離後の工程＞
図１８は、ステージ２１０に吸着された状態にある積層構造体１００の第１部分１１０（ＯＬＥＤデバイス１０００）と、ステージ２１０から離れた位置にある第２部分１２０（ガラスベース１０と付着物）とを示す斜視図である。積層構造体１００のうち、ＯＬＥＤデバイス１０００を構成しない不要な部分がガラスベース１０に付着している。
図１９は、ステージ２１０に吸着された状態にある積層構造体１００の第１部分１１０を示す斜視図である。ステージ２１０に支持された積層構造体１００の第１部分１１０は、行および列状に配列された複数のＯＬＥＤデバイス１０００である。図１９の例においては、樹脂膜３０のうち、フレキシブル基板領域３０ｄの表面（剥離表面）３０ｓが露出している。
本実施形態によれば、ＯＬＥＤデバイス１０００と、そのフレキシブル基板として機能する樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄとが、図１Ａなどに示されるような複雑な平面形状を有していても、ＯＬＥＤデバイス１０００をその他の不要な部分から適切に分離することができる。これは、前述したように、剥離光のスキャンを行うときに剥離光の照射強度の空間分布を時間的に変化させることにより、樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄに対して選択的に剥離に必要な照射強度を与えることによって実現される。その結果、樹脂膜３０の中間領域３０ｉも、その全体がガラスベース１０に固着した状態を維持できる。
図２０は、ステージ２１０がＯＬＥＤデバイス１０００を吸着している状態を示す断面図である。この断面は、ＺＸ面に平行な断面である。図２０のＺ軸の方向は、図１８および図１９のＺ軸の方向から反転している。
ステージ２１０に接触した複数のＯＬＥＤデバイス１０００のそれぞれに対しては、順次または同時に、様々な処理を実行することができる。
ＯＬＥＤデバイス１０００に対する「処理」は、複数のＯＬＥＤデバイス１０００のそれぞれに、誘電体および／または導電体のフィルムを貼ること、クリーニングまたはエッチングを行うこと、ならびに、光学部品および／または電子部品を実装することを含み得る。具体的には、個々のＯＬＥＤデバイス１０００のフレキシブル基板領域３０ｄに対して、例えば、偏光板、封止フィルム、タッチパネル、放熱シート、電磁シールド、ドライバ集積回路などの部品が実装され得る。シート状の部品には、光学的、電気的、または磁気的な機能をＯＬＥＤデバイス１０００に付加し得る機能性フィルムが含まれる。
複数のＯＬＥＤデバイス１０００がステージ２１０に吸着した状態で支持されているため、各ＯＬＥＤデバイス１０００に対する様々な処理が効率的に実行できる。
ガラスベース１０から剥離された樹脂膜３０の表面３０ｓは、活性であるため、表面３０ｓを保護膜で覆ったり、疎水化の表面処理を行ったりした後、その上に各種の部品を実装してもよい。
図２１は、シート状の部品（機能性フィルム）６０が実装された後、ＯＬＥＤデバイス１０００がステージ２１０から取り外された状態を模式的に示す断面図である。
従来技術によれば、ＯＬＥＤデバイス１０００を分割する前に樹脂膜をガラスベースから剥離するため、その後の処理を行うときには、多数のＯＬＥＤデバイス１０００が一枚の樹脂膜に固着した状態にある。そのため、個々のＯＬＥＤデバイス１０００に対して効率的な処理を実行することが困難である。また、シート状の部品を取り付けた後に、ＯＬＥＤデバイス１０００を分割する場合、シート状部品のうち、隣接する２個のＯＬＥＤデバイス１０００の中間領域に位置する部分は無駄になる。
これに対して、本開示の実施形態によれば、ガラスベース１０から剥離した後も多数のＯＬＥＤデバイス１０００がステージ２１０上に整然と配列されているため、個々のＯＬＥＤデバイス１０００に対して、順次または同時に、様々な処理を効率的に実行することが可能になる。
積層構造体１００を第１部分１１０と第２部分１２０とに分離する工程を行った後、図２２に示すように、ステージ２１０に接触した複数のＯＬＥＤデバイス１０００に他の保護シート（第２の保護シート）７０を固着する工程を更に実行してもよい。第２の保護シート７０は、ガラスベース１０から剥離した樹脂膜３０のフレキシブル基板領域３０ｄの表面を一時的に保護する機能を発揮し得る。第２の保護シート７０は、前述の保護シート５０と同様のラミネート構造を有し得る。保護シート５０を第１の保護シート５０と呼ぶことができる。
第２の保護シート７０は、ステージ２１０に接触した複数のＯＬＥＤデバイス１０００のそれぞれに対して上記の様々な処理を実行した後、複数のＯＬＥＤデバイス１０００に固着されてもよい。
第２の保護シート７０を付着した後、ＯＬＥＤデバイス１０００に対するステージ２１０による吸着を停止すると、第２の保護シート７０に固着された状態にある複数のＯＬＥＤデバイス１０００をステージ２１０から離すことができる。その後、第２の保護シート７０は、複数のＯＬＥＤデバイス１０００のキャリアとして機能し得る。これは、ステージ２１０から第２の保護シート７０へのＯＬＥＤデバイス１０００の転写である。第２の保護シート７０に固着された状態にある複数のＯＬＥＤデバイス１０００のそれぞれに対して、順次または同時に、様々な処理を実行してもよい。
図２３は、複数のＯＬＥＤデバイス１０００にそれぞれ実装される複数の部品（機能性フィルム）８０を載せたキャリアシート９０を示す断面図である。このようなキャリアシート９０を矢印Ｕの方向に移動させることにより、各部品８０をＯＬＥＤデバイス１０００に取り付けることが可能である。部品８０の上面は、ＯＬＥＤデバイス１０００に強く付着する接着層を有している。一方、キャリアシート９０と部品８０との間は、比較的弱く付着している。このようなキャリアシート９０を用いることにより、部品８０の一括的な「転写」が可能になる。このような転写は、複数のＯＬＥＤデバイス１０００がステージ２１０に規則的に配置された状態で支持されているため、容易に実現する。
積層構造体
以下、図２の分割を行う前における積層構造体１００の構成をより詳しく説明する。
まず、図２４Ａを参照する。図２４Ａは、表面に樹脂膜３０が形成されたガラスベース１０を示す断面図である。ガラスベース１０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３０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１０の表面に形成した後に熱イミド化を行ってもよいし、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１０の表面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１０の表面１０ｓ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。一方、トップエミッション型のフレキシブルディスプレイの場合には透過率の影響は受けない。
樹脂膜３０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、薄膜トランジスタを形成する工程において、例えば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樹脂膜３０は形成される。
樹脂膜３０は、複数の合成樹脂層の積層体であってもよい。本実施形態のある態様では、フレキシブルディスプレイの構造物をガラスベース１０から剥離するとき、ガラスベース１０を透過する紫外線レーザ光を樹脂膜３０に照射するレーザリフトオフが行われる。樹脂膜３０の一部は、ガラスベース１０との界面において、このような紫外線レーザ光を吸収して分解（消失）する必要がある。また、例えば、ある波長帯域のレーザ光を吸収してガスを発生する犠牲層（金属または非晶質シリコンから形成された薄層）をガラスベース１０と樹脂膜３０との間に配置しておけば、そのレーザ光の照射により、樹脂膜３０をガラスベース１０から容易に剥離することができる。犠牲層を設けると、アッシュの生成が抑制されるという効果も得られる。
＜研磨処理＞
樹脂膜３０の表面３０ｘ上にパーティクルまたは凸部などの研磨対象（ターゲット）が存在する場合、研磨装置によってターゲットを研磨し平坦化してもよい。パーティクルにどの異物の検出は、例えばイメージセンサ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。研磨処理後、樹脂膜３０の表面３０ｘに対する平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理は、平坦性を向上させる膜（平坦化膜）を樹脂膜３０の表面３０ｘに形成する工程を含む。平坦化膜は樹脂から形成されている必要はない。
＜下層ガスバリア膜＞
次に、樹脂膜３０上にガスバリア膜を形成してもよい。ガスバリア膜は、種々の構造を有し得る。ガスバリア膜の例は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの膜である。ガスバリア膜の他の例は、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。このガスバリア膜は、機能層領域２０を覆う後述のガスバリア膜から区別するため、「下層ガスバリア膜」と呼んでもよい。また、機能層領域２０を覆うガスバリア膜は、「上層ガスバリア膜」と呼ぶことができる。
＜機能層領域＞
以下、ＴＦＴ層２０ＡおよびＯＬＥＤ層２０Ｂなどを含む機能層領域２０、ならびに上層ガスバリア膜４０を形成する工程を説明する。
まず、図２４Ｂに示されるように、複数の機能層領域２０をガラスベース１０上に形成する。ガラスベース１０と機能層領域２０との間には、ガラスベース１０に固着している樹脂膜３０が位置している。
機能層領域２０は、より詳細には、下層に位置するＴＦＴ層２０Ａと、上層に位置するＯＬＥＤ層２０Ｂとを含んでいる。ＴＦＴ層２０ＡおよびＯＬＥＤ層２０Ｂは、公知の方法によって順次形成される。ＴＦＴ層２０Ａ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２０Ｂ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２０Ａの厚さは例えば４μｍであり、ＯＬＥＤ層２０Ｂの厚さは例えば１μｍである。
図２５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２５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２０Ａ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２０ＢはＯＬＥＤ素子ＥＬを含む。ＯＬＥＤ層２０Ｂが形成される前、ＴＦＴ層２０Ａ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２０Ｂを支持し、ＯＬＥＤ層２０Ｂ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２５に示される回路要素および配線の一部は、ＴＦＴ層２０ＡおよびＯＬＥＤ層２０Ｂのいずれかに含まれ得る。また、図２５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２０ＡおよびＯＬＥＤ層２０Ｂ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２０Ａに含まれるＴＦＴ素子の構成は、ボトムゲート型であってもよいし、トップゲート型であってもよい。また、ＯＬＥＤ層２０Ｂ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２０Ａを形成する工程の一部が３５０℃以上の熱処理工程を含む。
＜上層ガスバリア膜＞
上記の機能層を形成した後、図２４Ｃに示されるように、機能層領域２０の全体をガスバリア膜（上層ガスバリア膜）４０によって覆う。上層ガスバリア膜４０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、上層ガスバリア膜４０と機能層領域２０との間、または上層ガスバリア膜４０の更に上層に、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よい。上層ガスバリア膜４０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。封止信頼性の観点から、薄膜封止構造のＷＶＴＲ（Water Vapor Transmission Rate）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。上層ガスバリア膜４０の厚さは例えば１．５μｍ以下である。
図２６は、上層ガスバリア膜４０が形成された段階における積層構造体１００の上面側を模式的に示す斜視図である。１個の積層構造体１００は、ガラスベース１０に支持された複数のＯＬＥＤデバイス１０００を含んでいる。図２６に示される例において、１個の積層構造体１００は、図１Ａに示される例よりも多くの機能層領域２０を含んでいる。前述したように、１枚のガラスベース１０に支持される機能層領域２０の個数は任意である。
＜保護シート＞
次に図２４Ｄを参照する。図２４Ｄに示されるように、積層構造体１００の上面に保護シート５０を張り付ける。保護シート５０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの材料から形成され得る。前述したように、保護シート５０の典型例は、離型剤の塗布層を表面に有するラミネート構造を有している。保護シート５０の厚さは、例えば５０μｍ以上２００μｍ以下であり得る。
こうして作製された積層構造体１００を用意した後、前述の製造装置（ＬＬＯ装置２２０）を用いて本開示による製造方法を実行することができる。
本発明の実施形態は、新しいフレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法を提供する。フレキシブルＯＬＥＤデバイスは、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・・・ガラスベース、２０・・・機能層領域、２０Ａ・・・ＴＦＴ層、２０Ｂ・・・ＯＬＥＤ層、３０・・・樹脂膜、３０ｄ・・・樹脂膜のフレキシブル基板領域、３０ｉ・・・樹脂膜の中間領域、４０・・・ガスバリア膜、５０・・・保護シート、１００・・・積層構造体、２１０・・・ステージ、２２０・・・ＬＬＯ装置、２６０・・・コントローラ、３００・・・半導体レーザ素子、１０００・・・ＯＬＥＤデバイス

Claims (14)

  1. 第１の表面と第２の表面とを有する積層構造体であって、
    前記第１の表面を規定するガラスベース；
    ＴＦＴ層およびＯＬＥＤ層を含む機能層領域；
    前記ガラスベースと前記機能層領域との間に位置して前記ガラスベースに固着している合成樹脂フィルムであって、前記機能層領域を支持しているフレキシブル基板領域と、前記フレキシブル基板領域を囲む中間領域とを含む合成樹脂フィルム；および、
    前記機能層領域を覆い、前記第２の表面を規定する保護シート；
    を備える積層構造体を用意する工程と、
    前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記フレキシブル基板領域とを分割する工程と、
    前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面をレーザ光で照射する工程と、
    前記積層構造体の前記第２の表面をステージに接触させた状態で、前記ステージから前記ガラスベースまでの距離を拡大することにより、前記積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する工程と、
    を含み、
    前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに接触したＯＬＥＤデバイスを含み、前記ＯＬＥＤデバイスは、前記機能層領域と前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域とを有しており、
    前記積層構造体の前記第２部分は、前記ガラスベースと、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域とを含み、
    前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面を前記レーザ光で照射する工程は、
    配列された複数のレーザ光源から前記レーザ光を形成し、前記複数のレーザ光源の出力を前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の形状に応じて時間的および空間的に変調し、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の少なくとも一部に対する前記レーザ光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの前記界面に対する前記レーザ光の照射強度よりも低下させる工程を含み、
    前記複数のレーザ光源は、１列または複数列に並べられた複数の半導体レーザ素子である、フレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造方法。
  2. 前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の前記形状は、前記第１の表面に垂直な方向から視たとき、切り欠き、突出部、および／または曲線状の輪郭を有している、請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の個数、および、
    前記積層構造体の前記第１部分に含まれる前記ＯＬＥＤデバイスの個数は、いずれも複数である、請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面を前記レーザ光で照射する工程は、前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれを流れる駆動電流を変調することにより、前記レーザ光の照射強度を時間的および空間的に変調することを含む、請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記レーザ光は、前記ガラスベースの外縁に平行な第１の方向に延びるラインビームであり、
    前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面を前記レーザ光で照射する工程は、前記レーザ光による前記界面上の照射領域を、前記第１の方向に交差する第２の方向に移動させることによって実行される、請求項１から４のいずれかに記載の製造方法。
  6. 前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、前記第１の方向に沿って延びる複数本の平行なストライプ領域を含み、
    前記複数本の平行なストライプ領域のいずれかは、幅広部および／または幅狭部を有している、請求項５に記載の製造方法。
  7. 前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、前記第２の方向に沿って延びる複数本の平行なストライプ領域を含み、
    前記複数本の平行なストライプ領域のいずれかは、幅広部および／または幅狭部を有している、請求項５または６に記載の製造方法。
  8. 前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、前記中間領域の幅の５０％以上の幅を有する、請求項１から７のいずれかに記載の製造方法。
  9. 前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部は、１ｍｍ以上の幅を有する、請求項１から８のいずれかに記載の製造方法。
  10. 前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の前記少なくとも一部における前記レーザ光の照射強度と、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの前記界面に対する前記レーザ光の照射強度との差異は、５０ｍＪ／ｃｍ2以上である、請求項１から９のいずれかに記載の製造方法。
  11. 前記積層構造体を前記第１部分と前記第２部分とに分離する工程を行った後、
    前記ステージに接触した前記ＯＬＥＤデバイスに対して、処理を実行する工程を更に含む、請求項１から１０のいずれかに記載の製造方法。
  12. 第１の表面と第２の表面とを有する積層構造体であって、
    前記第１の表面を規定するガラスベース；
    ＴＦＴ層およびＯＬＥＤ層を含む機能層領域；
    前記ガラスベースと前記機能層領域との間に位置して前記ガラスベースに固着している合成樹脂フィルムであって、前記機能層領域を支持しているフレキシブル基板領域と、前記フレキシブル基板領域を囲む中間領域とを含む合成樹脂フィルム；および、
    前記機能層領域を覆い、前記第２の表面を規定する保護シート；
    を備え、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記フレキシブル基板領域とが分割されている、積層構造体を支持するステージと、
    前記ステージに支持されている前記積層構造体における前記合成樹脂フィルムと前記ガラスベースとの界面をレーザ光で照射する剥離光照射装置と、
    を備え、
    前記剥離光照射装置は、
    前記レーザ光を形成する、配列された複数のレーザ光源を有しており、前記複数のレーザ光源は、１列または複数列に並べられた複数の半導体レーザ素子であり、
    前記複数のレーザ光源の出力を前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域の形状に応じて時間的および空間的に変調し、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域と前記ガラスベースとの界面の少なくとも一部に対する前記レーザ光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの前記界面に対する前記レーザ光の照射強度よりも低下させる、
    フレキシブルＯＬＥＤデバイスの製造装置。
  13. 前記剥離光照射装置は、前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれを流れる駆動電流を変調することにより、前記レーザ光の照射強度を時間的および空間的に変調するレーザ駆動回路を有する、請求項１２に記載の製造装置。
  14. 前記ステージが前記積層構造体の前記第２の表面に接触した状態で、前記ステージから前記ガラスベースまでの距離を拡大することにより、前記積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する駆動装置を更に備え、
    前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに接触したＯＬＥＤデバイスを含み、前記ＯＬＥＤデバイスは、前記機能層領域と前記合成樹脂フィルムの前記フレキシブル基板領域とを有しており、
    前記積層構造体の前記第２部分は、前記ガラスベースと、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域とを含む、請求項１２または１３に記載の製造装置。
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