JP6670425B1 - フレキシブル発光デバイスの製造方法および製造装置 - Google Patents

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Abstract

本開示のフレキシブル発光デバイスの製造方法によれば、積層構造体（１００）の樹脂膜（３０）の中間領域（３０ｉ）とフレキシブル基板領域（３０ｄ）とを分割した後、フレキシブル基板領域（３０ｄ）とガラスベース（１０）との界面を剥離光で照射する。積層構造体（１００）をステージ（２１０）に接触させた状態で、積層構造体（１００）を第１部分（１１０）と第２部分（１２０）とに分離する。第１部分（１１０）は、ステージ（２１０）に接触した複数の発光デバイス（１０００）を含み、発光デバイス（１０００）は、複数の機能層領域（２０）とフレキシブル基板領域（３０ｄ）を有する。第２部分（１２０）は、ガラスベース（１０）と中間領域（３０ｉ）とを含む。剥離光で照射する工程は、第１の方向に沿ってラインビーム状の剥離光で界面を走査する第１光スキャンと、第２の方向に沿って剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンとを含む。第１および第２光スキャンは、それぞれ、照射強度を変調することにより、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照射強度を、フレキシブル基板領域（３０ｄ）とガラスベース（１０）との界面に対する照射強度よりも低下させる。

Description

本開示は、フレキシブル発光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素子およびＯＬＥＤなどの発光素子、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ィスプレイの構造が実現する。その後、フレキシブルディスプレイはガラスベースから剥離され、柔軟性を獲得する。ＴＦＴ素子およびＯＬＥＤなどの発光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ディスプレイ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ディスプレイをガラスベース（支持基板）から剥離するため、個々のフレキシブルディスプレイとガラスベースとの界面をレーザ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ディスプレイが分割され、それぞれのフレキシブルディスプレイ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ディスプレイ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、すなわち最終的にディスプレイ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ディスプレイをハンドリングすることが難しいという課題もある。
このような課題は、発光素子としてＯＬＥＤを有するフレキシブルディスプレイに限定されず、発光素子として無機半導体材料から形成されたマイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）を有するフレキシブル発光デバイスの製造に際しても発生し得る。
本開示は、上記の課題を解決することができる、フレキシブル発光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発光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；それぞれがＴＦＴ層および発光素子層を含む複数の機能層領域； 前記ガラスベースと前記複数の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、前記複数の機能層領域をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域と、前記複数の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、前記複数の機能層領域を覆い、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複数のフレキシブル基板領域のそれぞれ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剥離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複数の発光デバイスを含み、前記複数の発光デバイスは、それぞれ、前記複数の機能層領域を有し、かつ、前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を有しており、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の前記複数のフレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの界面を前記剥離光で照射する工程は、前記界面に平行な第１の方向に沿って、前記第１の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第１光スキャンと、前記界面に平行で前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記第２の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンと、を含み、前記第１および第２光スキャンは、それぞれ、前記剥離光の照射強度を変調することにより、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剥離光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記複数の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剥離光の照射強度よりも低下させる。
ある実施形態において、前記剥離光は、非コヒーレント光である。
ある実施形態において、前記発光素子層は、配列された複数のマイクロＬＥＤを含み、前記剥離光は、レーザ光である。
ある実施形態において、前記第１および第２光スキャンのそれぞれにおける前記剥離光の照射強度は、単独のスキャンでは前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を前記ガラスベースから剥離するために必要な閾値レベルよりも低く、前記第１および第２光スキャンの加算された前記剥離光の照射強度は、前記閾値レベルよりも高い。
ある実施形態において、前記積層構造体を用意する工程は、前記ガラスベースと前記合成樹脂フィルムとの間に剥離層を設けることを含む。
ある実施形態において、前記剥離層は、金属または半導体から形成されている。
ある実施形態において、前記剥離光は、前記ガラスベースの外縁に平行な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剥離光で照射する工程は、前記剥離光による前記界面上の照射領域を、前記ラインビームが延びる方向に交差する他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、前記ガラスベースの前記外縁に沿って延びる２本の平行なストライプ領域を含む。
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、前記ストライプ領域に平行な少なくとも１本の中間ストライプ領域を含む。
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複数の発光デバイスのそれぞれに対して、順次または同時に、処理を実行する工程を更に含む。
ある実施形態において、前記処理は、前記複数の発光デバイスのそれぞれに、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、光学部品および／または電子部品を実装することのいずれか含む。
本開示のフレキシブル発光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；それぞれがＴＦＴ層および発光素子層を含む複数の機能層領域； 前記ガラスベースと前記複数の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、前記複数の機能層領域をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域と、前記複数の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、前記複数の機能層領域を覆い、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複数のフレキシブル基板領域のそれぞれ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剥離光で照射する剥離光照射装置と、前記剥離光照射装置は、前記界面に平行な第１の方向に沿って、前記第１の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第１光スキャンと、前記界面に平行で前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記第２の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンとを含み、前記第１および第２光スキャンは、それぞれ、前記剥離光の照射強度を変調することにより、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剥離光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記複数の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剥離光の照射強度よりも低下させる。
ある実施形態において、前記剥離光照射装置は、非コヒーレント光源を備える。
ある実施形態において、前記発光素子層は、配列された複数のマイクロＬＥＤを含み、前記剥離光照射装置は、レーザ光源を備える。
ある実施形態において、前記第１および第２光スキャンのそれぞれにおける前記剥離光の照射強度は、単独のスキャンでは前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を前記ガラスベースから剥離するために必要な閾値レベルよりも低く、前記第１および第２光スキャンの加算された前記剥離光の照射強度は、前記閾値レベルよりも高い。
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複数の発光デバイスを含み、前記複数の発光デバイスは、それぞれ、前記複数の機能層領域を有し、かつ、前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を有しており、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、フレキシブル発光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発光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。 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。 剥離装置のラインビーム光源から出射されたラインビーム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。 第１光スキャンの開始時におけるステージの位置を模式的に示す斜視図である。 第１光スキャンの終了時におけるステージの位置を模式的に示す斜視図である。 積層構造体の向きをＺ軸に平行な軸の周りに９０°回転させた状態を模式的に示す斜視図である。 第２光スキャンの終了時におけるステージの位置を模式的に示す斜視図である。 第１光スキャンの様子を模式的に示す斜視図である。 第１光スキャンの様子を模式的に示す斜視図である。 第１光スキャンの様子を模式的に示す斜視図である。 第２光スキャンの様子を模式的に示す斜視図である。 第１光スキャンにおけ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。 第１光スキャンにおけ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。 第１光スキャンにおけ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。 第１光スキャンにおけ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。 第２光スキャンにおけ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。 第２光スキャンにおけ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。 第２光スキャンにおけ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。 第２光スキャンにおけ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。 第１光スキャンによる低照射領域を模式的に示す平面図である。 第２光スキャンによる低照射領域を模式的に示す平面図である。 第１および第２光スキャン後における低照射領域の全体形状を模式的に示す平面図である。 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。 剥離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発光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発光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。 複数の発光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発光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発光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発光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発光デバイスの製造方法を示す工程断面図である。 フレキシブル発光デバイスにおける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。 Ｙ軸方向に配列された１列の発光ダイオード素子を備えるラインビーム光源２１４の上面を模式的に示す図である。 図２７Ａに示されるラインビーム光源のＢ−Ｂ線断面である。 積層構造体１００に対するラインビーム光源の移動方向を示す図である。 Ｙ軸方向に配列された複数列の発光ダイオード素子を備えるラインビーム光源２１４の上面を模式的に示す図である。 図２８Ａに示されるラインビーム光源のＢ−Ｂ線断面である。 積層構造体に対するラインビーム光源の移動方向を示す図である。 図２８Ａのラインビーム光源が形成しつつある照射領域を模式的に示平面図である。 ラインビーム光源の走査中に、個々の発光ダイオードを流れる電流を時間的に変調することによって形成された照射領域の例を示す平面図である。
図面を参照しながら、本開示によるフレキシブル発光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。「発光デバイス」の例は、ディスプレイおよび照明装置を含む。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発光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、互いに直交する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および発光素子層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。
本実施形態における発光素子層２０Ｂは、例えば、２次元的に配列された複数のＯＬＥＤ素子を有している。本開示における「発光素子層」は、発光素子の２次元アレイを意味する。個々の発光素子は、ＯＬＥＤ素子に限定されず、マイクロＬＥＤ素子であってもよい。また、本実施形態におけるフレキシブル発光デバイスの典型例は、「フレキシブルディスプレイ」であるが、「フレキシブル照明装置」であってもよい。
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発光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発光デバイスのパネル（例えば「ディスプレイパネル」）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発光デバイスを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、必要な表示画面または発光面領域の大きさに応じて任意の大きさに設定され得る。各機能層領域２０のＸＹ平面内における形状は、図示されている例において、長方形であるが、これに限定されない。各機能層領域２０のＸＹ平面内における形状は、正方形、多角形、または、輪郭に曲線を含む形状を有していてもよい。
図１Ａに示されるように、フレキシブル基板領域３０ｄは、フレキシブル発光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。ストライプの幅は、例えば１〜４ｍｍ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発光デバイスの「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の個数は、任意である。
なお、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１Ｃおよび図１Ｄ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１Ｃ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１Ｄ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。
＜発光デバイスの分割＞
本実施形態のフレキシブル発光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発光デバイス（例えばディスプレイパネル）１０００とその他の不要部分とに切断する。切断により、個々の発光デバイス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、固定刃や回転刃を有するカッターによって行うことも可能である。切断後も、発光デバイス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。
なお、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、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発光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、隣接する発光デバイス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、隣接する発光デバイス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発光デバイス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との界面を剥離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１＞
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。この例におけるラインビーム光源は、レーザ装置と、レーザ装置から出射されたレーザ光をラインビーム状に成形する光学系とを備えている。本開示では、剥離光照射装置を単に「剥離装置」と呼ぶ。
図４Ａは、剥離装置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。
剥離装置２２０は、ラインビーム光源２１４およびステージ２１０の動作を制御するコントローラ３００を備えている。コントローラ３００は、ステージ２１０の位置に応じてラインビーム光源２１４から放射される剥離光の照射強度を変化させる。コントローラ３００は、公知の構成を有する汎用的なコンピュータであり得る。コントローラ３００は、例えばマイクロプロセッサおよび不揮発性メモリを備え、不揮発性メモリにはマイクロプロセッサに与える指令を含むプログラムが記憶されている。
図４Ｂは、剥離光２１６の照射時（第１光スキャン開始時）におけるステージ２１０の位置を模式的に示している。図４Ｂには表れていないが、積層構造体１００はステージ２１０によって支持されている。
剥離光２１６を放射するレーザ装置の例は、エキシマレーザなどのガスレーザ装置、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ装置、半導体レーザ装置、および、その他のレーザ装置を含む。ＸｅＣｌのエキシマレーザ装置によれば、波長３０８ｎｍのレーザ光が得られる。ネオジウム（Ｎｄ）がドープされたイットリウム・四酸化バナジウム（ＹＶＯ4）、またはイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされたＹＶＯ4をレーザ発振媒体として使用する場合は、レーザ発振媒体から放射されるレーザ光（基本波）の波長が約１０００ｎｍであるため、波長変換素子によって３４０〜３６０ｎｍの波長を有するレーザ光（第３次高調波）に変換してから使用され得る。これらのレーザ装置から出射されたスポットビーム状のレーザ光を、ラインビーム状に成形するレンズやプリズムなどから構成された光学系と組み合わせてラインビーム状の剥離光２１６を得る。
本開示の実施形態では、後に詳しく説明するように、積層構造体１００を基準として異なる方向（第１の方向および第２の方向）に複数回の光スキャンを行う。樹脂膜３０とガラスベース１０との界面に犠牲層（金属または非晶質シリコンから形成された薄層）を設けてもよい。アッシュの生成を抑制するという観点からは、波長が３４０〜３６０ｎｍのレーザ光よりも、エキシマレーザ装置による波長３０８ｎｍのレーザ光を利用することが、より有効である。また、犠牲層を設けることはアッシュ生成の抑制に顕著な効果がある。
剥離光２１６の照射位置は、ガラスベース１０に対して相対的に移動し、剥離光２１６のスキャンが実行される。剥離装置２２０内において、剥離光を出射する光源２１４および光学装置（不図示）が固定され、積層構造体１００が移動してもよいし、積層構造体１００が固定され、光源２１４が移動しても良い。本実施形態では、ステージ２１０が図４Ｂに示される位置から図４Ｃに示される位置に移動する間、剥離光２１６の照射が行われる。すなわち、Ｘ軸方向に沿ったステージ２１０の移動により、剥離光２１６のスキャン（第１光スキャン）が実行される。
次に、図４Ｄに示されるように、ステージ２１０はＺ軸に平行な軸の周りに９０°回転する。その後、ステージ２１０は、図４Ｅに示されるように、Ｘ軸の負方向に移動しながら剥離光２１６の照射を受ける（第２光スキャン）。第１および第２光スキャンは、それぞれ、レーザ光の照射強度を変調することにより、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとガラスベース１０との界面の少なくとも一部に対するレーザ光の照射強度を、樹脂膜３０の複数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。また、第１および第２光スキャンのそれぞれにおけるレーザ光の照射強度は、単独のスキャンでは樹脂膜３０の複数のフレキシブル基板領域３０ｄとガラスベース１０との間に界面において、剥離に必要な閾値レベルよりも低く、第１および第２光スキャンの加算されたレーザ光の照射強度は、閾値レベルよりも高い。以下、これら２回の光スキャンの詳細を説明する。
まず、図５Ａから図５Ｄを参照する。図５Ａから図５Ｄは、剥離光２１６のスキャンの様子を模式的に示す斜視図である。これらの図におけるＺ軸の方向は、図４Ａから図４ＣにおけるＺ軸の方向から反転している。
図５Ａでは、剥離光２１６を示す光線が破線の矢印によって表されている。これに対して、図５Ｂから図５Ｄでは、剥離光２１６を示す光線は実線の矢印によって表されている。破線の矢印は、実線の矢印に比べて照射強度が相対的に低い光線を示している。図５Ｄの状態は、図４Ｄの状態に対応しており、図５Ｄのステージ２１０は、図５Ｃのステージ２１０を、Ｚ軸に平行な軸の周りに９０°回転した状態にある。本実施形態では、剥離光２１６の走査は、まず積層構造体１００の長辺に沿って行われ、その後、積層構造体１００の短辺に沿って行われる。このような順序は任意である。
本実施形態における剥離光２１６は、ガラスベース１０の外縁に平行な方向（この例ではＹ軸の方向）に延びるラインビームである。このラインビームは、図４Ａなどに示されているラインビーム光源２１４から出射される。積層構造体１００における剥離光２１６の照射位置は、時間の経過に伴って、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、および図５Ｄに示されるように、Ｘ軸の正方向に移動するだけではなく、Ｘ軸の負方向に移動することもできる。
次に図６を参照する。図６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６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６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６におけるグラフ中の実線は、照射強度のＹ軸方向の分布Ｉ（Ｙ）を示している。一点鎖線は、剥離に必要な照射強度の閾値レベルＴｈを示している。本開示における「閾値レベル」は、樹脂膜３０がガラスベース１０から充分に剥離するレベルを意味する。閾値レベルＴｈは、例えば２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2である。ただし、樹脂膜３０とガラスベース１０との間に犠牲層を設けた場合、閾値レベルＴｈは、例えば３００〜６００ｍＪ／ｃｍ2に増加し得る。最終的に、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。
本実施形態によると、１回の光スキャンでは、全ての位置で閾値レベルＴｈを超える照射強度は実現しない。
図６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。左側の発光デバイス１０００は、位置Ｙ１から位置Ｙ２までの領域にあり、右側の発光デバイス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６の例において、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）は、位置Ｙ０から位置Ｙ５までの領域よりも広い領域において、閾値レベルＴｈの例えば５０％から９８％までの範囲にある。本実施形態における剥離光は、ガラスベース１０のＹ軸方向サイズよりも長いラインビームであるが、その照射強度は、１回のスキャンでは剥離にとって不十分である。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、例えば０ｍＪ／ｃｍ2であるが、０ｍＪ／ｃｍ2を超える値（例えば２０〜１３０ｍＪ／ｃｍ2）であってもよい。２回の剥離光照射による照射強度の合計が、樹脂膜３０の中間領域３０ｉをガラスベース１０から剥離させるために必要なレベルに達しなければよい。
図６の例において、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）は、直線的であるが、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７に示される例のように、剥離光の照射強度分布Ｉ（Ｙ）の一部または全部が曲線であってもよい。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、２回のスキャンを終えた後、閾値レベルＴｈを超えていれば、ラインビームの一様性は必要ない。
次に図８を参照する。図８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８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８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８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６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。図中の左側の発光デバイス１０００は、位置Ｘ１から位置Ｘ２までの領域にあり、右側の発光デバイス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８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よりも充分に低い領域（幅：Ｓ１）が形成されている。一方、図８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よりも充分に低い他の領域（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１回のスキャン全体（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(＝２００μｍ)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、ステージ２１０の機械的な送り精度に異存する。ＹＡＧレーザ装置を用いる場合、剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、Ｘ軸方向サイズ）は例えば４０μｍに設定され得る。ステージ２１０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。これに対して、ステージ２１０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。一般に、剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、Ｘ軸方向サイズ）は、光源の種類および光学系によって決まるが、照射領域のオーバーラップ量を制御すれば、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ができる。
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。
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の出力、または、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が可能である。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８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」と呼んでもよい。図８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に示される弱い剥離光２１６の照射によって形成され得る。
図９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８および図９の例では、Ｘ軸の方向に沿って２個の発光デバイス１０００が配列されている。Ｎを３以上の整数として、Ｎ個の発光デバイス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個の発光デバイス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８および図９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１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、低照射領域の形態は多様であり得る。図１０Ａおよび図１０Ｂ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８の左側に位置する発光デバイス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１０Ａ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１０Ａ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、１回の光スキャンにおける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１０Ｂ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。
次に、図１１から図１４を参照しながら、第１光スキャンの方向とは異なる方向に行う第２光スキャンを説明する。
図１１および図１２は、図６および図７に対応する。図において異なる点は、積層構造体１００の断面の違いにある。積層構造体１００の断面に合わせて、図６および図７における位置Ｙ１から位置Ｙ５、それぞれ、位置Ｙ１’から位置Ｙ５’にシフトしている。
図１３および図１４は、図８および図９に対応するが、第２光スキャンの照射強度を示している。図において異なる第１の点は、積層構造体１００の断面の違いにある。積層構造体１００の断面に合わせて、図８および図９における位置Ｘ１から位置Ｘ５、それぞれ、位置Ｘ１’から位置Ｘ５’にシフトしている。また、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、幅Ｗ１’、Ｗ２’、Ｗ３’で表される。第２光スキャンにおける剥離光の照射強度のＸ軸方向分布Ｉ（Ｘ）の波形は、第２光スキャンにおける剥離光の照射強度のＸ軸方向分布Ｉ（Ｘ）に一致している必要はない。照射強度の最高値および／または最低値も、第１および第２光スキャンの間で一致している必要はない。
図１５Ａは、第１光スキャンの様子、および、形成される低照射領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の形状および配置の例を示す平面図である。低照射領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、機能層領域２０と重複しない位置に形成される。低照射領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３以外の領域でも、第１光スキャンによる剥離光の照射強度は、閾値レベルＴｈに達しない。
図１５Ｂは、第２光スキャンの様子、および、形成される低照射領域Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’の形状および配置の例を示す平面図である。低照射領域Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’も、機能層領域２０と重複しない位置に形成される。低照射領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３以外の領域では、第２光スキャンによる剥離光の照射強度は閾値レベルＴｈに達しないが、第１および第２光スキャンによる剥離光の照射強度の積算値は、閾値レベルＴｈを超える。
図１５Ｃは、２回の光スキャン後における低照射領域Ｓの全体形状の例を示す平面図である。図１５Ｃに示される例において、４個の矩形領域は、２回の光スキャンによって、剥離光の照射強度の合計が閾値レベルＴｈを充分に超えた領域を表している。ハッチングされた領域Ｓは、２回の光スキャンによっても、剥離光の照射強度の合計が閾値レベルＴｈより低い領域である。２回の光スキャンのうち、１回でも低照射領域に該当した領域では、最終的に照射強度が閾値レベルＴｈに達しないように剥離光の照射強度が決定されている。
本実施形態によれば、照射強度を変調しながら行う光スキャンを異なる方向（交差する方向、典型的には直交する方向）に２回行うことにより、図１５Ｃに例示されるような形状の低照射領域Ｓを形成できる。このため、樹脂膜３０の中間領域３０ｉを選択的にガラスベース１０に固着したままにすることが可能である。
なお、本実施形態において、第２光スキャンのときのステージ２１０の移動方向は、第１光スキャンのときのステージ２１０の移動方向の反対であるが、これらの移動方向は同一であってもよい。
＜剥離光照射装置２＞
本開示の剥離光照射装置は、上述のような光源を備える例に限定されない。剥離光は、レーザ光源のようなコヒーレント光源の代わりに、非コヒーレント光源から放射されてもよい。以下、複数の発光ダイオード素子から放射された剥離光で樹脂膜とガラスベースとの界面を照射する例を説明する。
剥離光を放射する光源として、発光ダイオード素子は、例えば半導体レーザ素子のようなコヒーレント光源よりも低コストで入手することが可能であり、また、アイセーフティの観点からは、装置設計や取り扱いについて、より容易となる。紫外光を放射する発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）素子は、例えば縦３．５ｍｍ×横３．５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍのサイズを有している。複数の発光ダイオード素子は、１列または複数列に並べられて使用され得る。前述した光学系を用いてスポットビーム状のレーザ光をラインビーム状のレーザ光（剥離光）とする場合は、Ｇ８サイズ（２４００ｍｍ×２２００ｍｍ）以上の基板に対応しようとすると、光学系が巨大になり製造コストがかかり過ぎること、およびそれに伴いラインビームの品質（均一性）が低下してしまうことなどの問題があり、現実的にはＧ６Ｈ基板サイズ（１８００ｍｍ×７５０ｍｍの短辺側）程度までの対応が限界であった。それに対して、このように複数の発光ダイオード素子を配列させて剥離光光源とすることによって、従来の剥離装置では対応できなかったＧ８基板やそれ以上の超大型基板への対応が可能となる。
発光ダイオード素子の発光強度は、駆動電流の大きさを調整することで制御され得る。複数の発光ダイオード素子を配列した状態において、発光ダイオード素子を流れる駆動電流を変調することにより、剥離光の照射強度を変調することができる。
発光ダイオード素子の配列ピッチは、例えば３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲にある。発光ダイオード素子から放射される光は、レーザ光とは異なり、インコヒーレント（非コヒーレント）光である。発光ダイオード素子から放射される光の波長は、例えば３００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の範囲にある。複数の発光ダイオード素子から放射された剥離光の照射強度は、１００ｍＪ／ｃｍ2以上３００ｍＪ／ｃｍ2以下の範囲にある。
個々の発光ダイオード素子から放射された光は、Ｚ軸方向を中心として拡がる。この光は、Ｚ軸からの傾きである放射角度θに依存した相対放射強度の分布（指向性）を示す。ある例において、発光ダイオード素子の相対放射強度は、θ＝４５°で約７５％、θ＝６５°で約５０％であり得る。発光ダイオード素子の指向性は、レンズおよび／またはリフレクタを配置することにより、調節され得る。
市販されている発光ダイオード素子によれば、例えば電圧：３．８５ボルト、電流：１０００ミリアンペアの駆動条件で波長３６５ｎｍの紫外光を１４５０ミリワットの出力で放射することができる。
図２７Ａ、図２７Ｂおよび図２７Ｃを参照しながら、複数の発光ダイオード素子が配列されたラインビーム光源の例を説明する。
図２７Ａは、Ｙ軸方向に配列された複数の発光ダイオード素子４００を備えるラインビーム光源２１４の上面を模式的に示している。図２７Ｂは、図２７Ａに示されるラインビーム光源２１４のＢ−Ｂ線断面である。図２７Ｂには、積層構造体１００も記載されている。図２７Ｃは、積層構造体１００に対するラインビーム光源２１４の移動方向を示す図である。
図２７Ａに示されるように、ラインビーム光源２１４は駆動回路２８０Ａに接続され得る。駆動回路２８０Ａは、個々の発光ダイオード素子４００を流れる電流の大きさを変調することができる。駆動回路２８０Ａは、コントローラ２６０に接続され得る。コントローラ２６０は、駆動回路２８０Ａの動作を制御することにより、ラインビーム光源２１４から放射される剥離光の照射強度を時間的および／または空間的に変調する。
この例において、発光ダイオード素子４００から放射された紫外光は、単位面積あたりの照射エネルギ（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４１０を通って積層構造体１００のガラスベース１０に入射する。紫外光はＸ軸方向にフォーカスされるため、剥離が生じる界面（剥離面）における照射領域の幅（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。シリンドリカルレンズ４１０は、Ｘ軸方向におけるフォーカスは行わないため、照射領域のＹ軸方向サイズは短縮されない。
剥離光の照射強度を更に高めるためには、発光ダイオード素子４００の配列ピッチを縮小して発光ダイオード素子４００の個数密度を高めればよい。例えば、個々の発光ダイオード素子４００のサイズが前述した大きさを有する場合、３．５ｍｍ〜１０ｍｍ間隔（配列ピッチ:隣接する光源の中心間距離）で数１０個または１００個以上の個数の発光ダイオード素子４００を配列してもよい。より小さな発光ダイオード素子４００を用いる場合は、例えば２ｍｍ〜１０ｍｍ間隔で配置することも可能である。発光ダイオード素子４００の配列ピッチは５ｍｍ以下であることが好ましい。
指向性の高い発光ダイオード素子４００を高密度で配列する場合、発光ダイオード素子４００から剥離面までの距離を例えば１．５〜５ｍｍにすると、シリンドリカルレンズなどの光学素子が無くとも、２ｍｍ〜１０ｍｍの空間分解能で照射強度を変調することも可能になる。
図２７Ｃに示すように積層構造体１００に対してラインビーム光源２１４を移動させながら、個々の発光ダイオードを流れる電流を変調する。その結果、ラインビーム光源２１４を用いる実施形態と同様の剥離光照射を実現することができる。
ラインビーム光源２１４の空間分解能を高めるため、発光ダイオード素子４００を複数列に並べてもよい。
図２８Ａは、Ｙ軸方向に配列された複数列の発光ダイオード素子４００を備えるラインビーム光源２１４の上面を模式的に示している。図２８Ｂは、図２８Ａに示されるラインビーム光源２１４のＢ−Ｂ線断面である。図２８Ｂには、積層構造体１００も記載されている。図２８Ｃは、積層構造体１００に対するラインビーム光源２１４の移動方向を示す図である。
このラインビーム光源２１４も駆動回路２８０Ａに接続され得る。コントローラ２６０は、駆動回路２８０Ａの動作を制御することにより、ラインビーム光源２１４から放射される剥離光を変調する。
この例のラインビーム光源２１４は、それぞれがＹ軸方向に延びる５列の発光ダイオード素子４００を備えている。Ｙ軸方向における５列の発光ダイオード素子４００の位置は、それぞれ、異なる。配列ピッチをＰとするとき、発光ダイオード列の位置は、隣接する列の間で、Ｙ軸方向にＰ／５ずつシフトしている。
このラインビーム光源２１４は、個々の発光ダイオード素子４００による照射領域の一辺がＰ／５程度に長さになるように集光するレンズシート４２０を有している。このようなレンズシート４２０を透過した紫外光は、剥離面にドット状の照射領域を形成し得る。
図２８Ｃに示すように積層構造体１００に対してラインビーム光源２１４を移動させると、複数の照射領域がオーバーラップするため、剥離面の全体を紫外光で照射することが可能になる。また、積層構造体１００に対してラインビーム光源２１４を移動させながら、個々の発光ダイオードを流れる電流を変調することにより、空間的および時間的な変調を実行することができる。
図２８Ｄは、図２８Ａのラインビーム光源２１４が形成しつつある照射領域２１８を模式的に示す図である。ラインビーム光源２１４の走査中に、発光ダイオード素子４００を消灯することにより、発光ダイオード素子４００のサイズよりも小さな幅で非照射領域を形成することができる。
図２８Ｅは、ラインビーム光源２１４の走査中に、個々の発光ダイオード素子４００を流れる電流を時間的に変調することによって形成された照射領域２１８の例を示している。照射領域および非照射領域のパターンが高い空間分解能で形成され得ることがわかる。
このように、図２８Ａに例示される発光ダイオード素子４００の配列によれば、図２７Ａに例示されている発光ダイオード素子４００の配列による場合に比べて、より空間分解能の高い変調が可能になる。
このような光源を用いて前述した第１光スキャンおよび第２光スキャンを実行することにより、高価なレーザ光源を用いることなく前述した照射強度分布の剥離光照射を低コストで実現できる。さらには、レーザ光を使用しないため、人間の眼に対する安全性（アイセーフ）の面でも有利である。
＜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の発光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。積層構造体１００の第１部分１１０は、ステージ２１０に接触した複数の発光デバイス１０００を含む。各発光デバイス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に付着した状態でステージ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を備える剥離装置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（剥離装置）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、発光デバイス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発光デバイス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、発光デバイス１０００を構成しない不要な部分をガラスベース１０に残すために、その不要な部分の一部がガラスベース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（発光デバイス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、発光デバイス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発光デバイス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。
図２０は、ステージ２１０が発光デバイス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に接触した複数の発光デバイス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。
発光デバイス１０００に対する「処理」は、複数の発光デバイス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、個々の発光デバイス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発光デバイス１０００に付加し得る機能性フィルムが含まれる。
複数の発光デバイス１０００がステージ２１０に吸着した状態で支持されているため、各発光デバイス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、発光デバイス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、発光デバイス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、多数の発光デバイス１０００が一枚の樹脂膜に固着した状態にある。そのため、個々の発光デバイス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、発光デバイス１０００を分割する場合、シート状部品のうち、隣接する２個の発光デバイス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発光デバイス１０００がステージ２１０上に整然と配列されているため、個々の発光デバイス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に接触した複数の発光デバイス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に接触した複数の発光デバイス１０００のそれぞれに対して上記の様々な処理を実行した後、複数の発光デバイス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、発光デバイス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発光デバイス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、複数の発光デバイス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への発光デバイス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発光デバイス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、複数の発光デバイス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を発光デバイス１０００に取り付けることが可能である。部品８０の上面は、発光デバイス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、複数の発光デバイス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。
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および発光素子層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、上層に位置する発光素子層２０Ｂとを含んでいる。ＴＦＴ層２０Ａおよび発光素子層２０Ｂは、公知の方法によって順次形成される。発光デバイスがディスプレイの場合、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。発光素子層２０Ｂは、各々が独立して駆動され得る発光素子（ＯＬＥＤ素子および／またはマイクロＬＥＤ素子）のアレイを含む。
マイクロＬＥＤ素子のチップサイズは、例えば、１００μｍ×１００μｍよりも小さい。マイクロＬＥＤ素子は、放射する光の色または波長に応じて異なる無機半導体材料から形成され得る。同一の半導体チップが組成の異なる複数の半導体積層構造を含み、それぞれの半導体積層構造から異なるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光が放射されてもよい。また、周知のように、紫外光を放射する半導体チップ、または青色光を放射する半導体チップと、種々の蛍光体材料とを組み合せることにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を放射させてもよい。
ＴＦＴ層２０Ａの厚さは例えば４μｍ程度であり、ＯＬＥＤ素子を含む発光素子層２０Ｂの厚さは、例えば１μｍである。マイクロＬＥＤ素子を含む発光素子層２０Ｂの厚さは、例えば１０μｍ以上であり得る。
図２５は、発光デバイスの一例である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、Ｇ、Ｂ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、および発光素子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と発光素子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、発光素子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。この電流が発光素子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。発光素子層２０Ｂは発光素子ＥＬを含む。発光素子層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。発光素子層２０Ｂを支持し、発光素子層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および発光素子層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および発光素子層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、発光素子層２０Ｂに含まれる発光素子の発光は、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。発光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。発光素子層２０ＢがＯＬＥＤ素子を含む場合、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発光デバイス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（剥離装置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発光デバイスの製造方法を提供する。フレキシブル発光デバイスは、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。また、フレキシブル発光デバイスは、照明装置としても利用され得る。
１０・・・ガラスベース、２０・・・機能層領域、２０Ａ・・・ＴＦＴ層、２０Ｂ・・・発光素子層、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・・・剥離光照射装置（剥離装置）、１０００・・・発光デバイス

Claims (16)

  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；
    それぞれがＴＦＴ層および発光素子層を含む複数の機能層領域；
    前記ガラスベースと前記複数の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、前記複数の機能層領域をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域と、前記複数の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、
    前記複数の機能層領域を覆い、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複数のフレキシブル基板領域のそれぞれ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剥離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複数の発光デバイスを含み、前記複数の発光デバイスは、それぞれ、前記複数の機能層領域を有し、かつ、前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を有しており、
    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の前記複数のフレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの界面を前記剥離光で照射する工程は、
    前記界面に平行な第１の方向に沿って、前記第１の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第１光スキャンと、
    前記界面に平行で前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記第２の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンと、
    を含み、
    前記第１および第２光スキャンは、それぞれ、前記剥離光の照射強度を変調することにより、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剥離光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記複数の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剥離光の照射強度よりも低下させ、
    前記剥離光は、非コヒーレント光である、フレキシブル発光デバイスの製造方法。
  2. 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；
    それぞれがＴＦＴ層および発光素子層を含む複数の機能層領域；
    前記ガラスベースと前記複数の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、前記複数の機能層領域をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域と、前記複数の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、
    前記複数の機能層領域を覆い、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複数のフレキシブル基板領域のそれぞれ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剥離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複数の発光デバイスを含み、前記複数の発光デバイスは、それぞれ、前記複数の機能層領域を有し、かつ、前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を有しており、
    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の前記複数のフレキシブル基板領域と前記ガラスベースとの界面を前記剥離光で照射する工程は、
    前記界面に平行な第１の方向に沿って、前記第１の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第１光スキャンと、
    前記界面に平行で前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記第２の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンと、
    を含み、
    前記第１および第２光スキャンは、それぞれ、前記剥離光の照射強度を変調することにより、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剥離光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記複数の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剥離光の照射強度よりも低下させ、
    前記発光素子層は、配列された複数のマイクロＬＥＤを含み、
    前記剥離光は、レーザ光である、フレキシブル発光デバイスの製造方法。
  3. 前記第１および第２光スキャンのそれぞれにおける前記剥離光の照射強度は、単独のスキャンでは前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を前記ガラスベースから剥離するために必要な閾値レベルよりも低く、前記第１および第２光スキャンの加算された前記剥離光の照射強度は、前記閾値レベルよりも高い、請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 前記積層構造体を用意する工程は、前記ガラスベースと前記合成樹脂フィルムとの間に剥離層を設けることを含む、請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記剥離層は、金属または半導体から形成されている、請求項４に記載の製造方法。
  6. 前記剥離光は、前記ガラスベースの外縁に平行な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剥離光で照射する工程は、前記剥離光による前記界面上の照射領域を、前記ラインビームが延びる方向に交差する他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５のいずれかに記載の製造方法。
  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、前記ガラスベースの前記外縁に沿って延びる２本の平行なストライプ領域を含む、請求項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、前記ストライプ領域に平行な少なくとも１本の中間ストライプ領域を含む、請求項７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、前記中間領域の幅の５０％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は、１ｍｍ以上の幅を有する、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複数の発光デバイスのそれぞれに対して、順次または同時に、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. 前記処理は、前記複数の発光デバイスのそれぞれに、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、光学部品および／または電子部品を実装することのいずれか含む、請求項１１に記載の製造方法。
  13. 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；
    それぞれがＴＦＴ層および発光素子層を含む複数の機能層領域；
    前記ガラスベースと前記複数の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、前記複数の機能層領域をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域と、前記複数の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、
    前記複数の機能層領域を覆い、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複数のフレキシブル基板領域のそれぞれ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剥離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、
    前記界面に平行な第１の方向に沿って、前記第１の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第１光スキャンと、
    前記界面に平行で前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記第２の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンと、
    を実行し、
    前記第１および第２光スキャンは、それぞれ、前記剥離光の照射強度を変調することにより、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剥離光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記複数の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剥離光の照射強度よりも低下させ、
    前記剥離光照射装置は、非コヒーレント光源を備える、フレキシブル発光デバイスの製造装置。
  14. 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；
    それぞれがＴＦＴ層および発光素子層を含む複数の機能層領域；
    前記ガラスベースと前記複数の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、前記複数の機能層領域をそれぞれ支持している複数のフレキシブル基板領域と、前記複数の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、
    前記複数の機能層領域を覆い、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複数のフレキシブル基板領域のそれぞれ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剥離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、
    前記界面に平行な第１の方向に沿って、前記第１の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第１光スキャンと、
    前記界面に平行で前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記第２の方向に交差するラインビーム状の前記剥離光で前記界面を走査する第２光スキャンと、
    を実行し、
    前記第１および第２光スキャンは、それぞれ、前記剥離光の照射強度を変調することにより、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剥離光の照射強度を、前記合成樹脂フィルムの前記複数の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剥離光の照射強度よりも低下させ、
    前記発光素子層は、配列された複数のマイクロＬＥＤを含み、
    前記剥離光照射装置は、レーザ光源を備える、フレキシブル発光デバイスの製造装置。
  15. 前記第１および第２光スキャンのそれぞれにおける前記剥離光の照射強度は、単独のスキャンでは前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を前記ガラスベースから剥離するために必要な閾値レベルよりも低く、前記第１および第２光スキャンの加算された前記剥離光の照射強度は、前記閾値レベルよりも高い、請求項１３または１４に記載の製造装置。
  16. 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複数の発光デバイスを含み、前記複数の発光デバイスは、それぞれ、前記複数の機能層領域を有し、かつ、前記合成樹脂フィルムの前記複数のフレキシブル基板領域を有しており、
    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１３から１５のいずれかに記載の製造装置。
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