WO2019053819A1 - フレキシブルディスプレイ、その製造方法、およびフレキシブルディスプレイ用支持基板 - Google Patents

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WO2019053819A1
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polishing
resin film
flexible display
liquid material
support substrate
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田中　康一
克彦 岸本
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堺ディスプレイプロダクト株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a flexible display, a method of manufacturing the same, and a support substrate for the flexible display.
  • Typical examples of a flexible display include a film (hereinafter referred to as "resin film") formed of a synthetic resin such as polyimide, a TFT (Thin Film Transistor) supported by a resin film, an OLED (Organic Light Emitting Diode), etc.
  • the device of The resin film functions as a flexible substrate. Since the organic semiconductor layer and the electrode layer constituting the OLED are easily deteriorated by water vapor, the flexible display is sealed by a gas barrier film (sealing film).
  • the manufacture of the above flexible display is performed using a glass base (support substrate for flexible display) having a resin film formed on the upper surface.
  • the glass base functions as a support that maintains the shape of the resin film in a planar shape during the manufacturing process.
  • elements such as TFTs and OLEDs, gas barrier films, and the like
  • the structure of the flexible device is realized in a state of being supported by the glass base.
  • the flexible device is then separated from the glass base to gain flexibility.
  • the part in which elements, such as TFT and OLED, are arranged may be called a "functional layer" as a whole.
  • contamination On the surface of the resin film supported by the glass base, foreign substances such as particles (hereinafter sometimes referred to as "contamination") tend to adhere. Contamination can degrade the characteristics of the device and the gas barrier film. Particles having a diameter of, for example, more than 0.5 ⁇ m (typically, 1 ⁇ m to 5 ⁇ m in height) cause defects in the TFT, short circuit or break in the wiring in the functional layer, or water vapor in the gas barrier film. Can be a factor in forming a leak path of
  • Patent Document 1 discloses a microprojection polishing apparatus in which a polishing tape is brought into contact with a microprojection portion on a flat plate for polishing. By using such a projection polishing apparatus, particles can be removed by polishing.
  • Patent Document 2 discloses a technique of applying a mixture obtained by dissolving an insulating material in a solvent from the tip of a needle to defects such as foreign matter, projections and depressions on a pixel electrode and covering these defects. It is disclosed.
  • the mixture is liquid at the time of application, but changes to a solidified insulating film by subsequent heating.
  • the insulating film covering the defective portion suppresses the generation of an abnormal current caused by the defective portion.
  • the present disclosure provides a flexible display, a method of manufacturing the same, and a support substrate for the flexible display, which can solve the above-mentioned problems.
  • the flexible display of the present disclosure in an exemplary embodiment, comprises a flexible substrate and an OLED element supported by the flexible substrate.
  • the flexible substrate is a resin film having a surface, and the surface has a polishing recess, a resin film, a portion located on the surface of the resin film, and covering at least a portion of the polishing recess And an oxide layer.
  • the polishing recess includes a plurality of polishing scratches.
  • the oxide layer is a sintered layer.
  • the oxide layer has an upper surface flatter than the polishing recess of the surface of the resin film.
  • a first gas barrier film covering the surface of the resin film and the oxide layer and located between the OLED element and the flexible substrate, and supported by the flexible substrate, And a second gas barrier film covering the OLED element.
  • the support substrate for a flexible display of the present disclosure is, in an exemplary embodiment, a resin film having a glass base and a surface, the surface having a polishing recess, and the resin film supported by the glass base. And an oxide layer located on a part of the surface of the resin film and covering at least a part of the polishing recess.
  • the polishing recess includes a plurality of polishing scratches.
  • the oxide layer is a sintered layer.
  • the oxide layer has an upper surface flatter than the polishing recess of the surface of the resin film.
  • a gas barrier film covering the surface of the resin film and the oxide layer is provided.
  • a method of manufacturing a flexible display according to the present disclosure includes, in an exemplary embodiment, a step of preparing a supporting substrate for a flexible display having a glass base and a resin film on the glass base, and a part of the surface of the resin film.
  • the method includes the steps of: polishing to form a polishing recess on the surface; and forming a sintered body layer covering at least a part of the polishing recess on the surface of the resin film.
  • a liquid material is supplied to the polishing recess formed on the surface of the resin film, and the liquid material is heated by heating the liquid material. Forming the sintered body layer.
  • the liquid material is a sol containing an alkoxide.
  • the step of forming the sintered body layer includes heating the liquid material to 350 ° C. or higher.
  • forming a first gas barrier film covering the surface of the resin film forming an OLED element supported by the flexible substrate, and supporting the OLED element by the flexible substrate And forming a second gas barrier film to be covered.
  • deterioration in the sealing performance of the flexible display due to the fine structure of the substrate surface before forming the gas barrier film can be suppressed.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of the polishing recess 12c shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3B is a cross section taken along line C1-C2 of the polishing recess 12c shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line D1-D2 of the polishing recess 12c shown in FIG. 3A.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a polishing planarization apparatus that can be used in an embodiment of the present disclosure. It is another perspective view which shows schematic structure of the said grinding
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a flexible display in an embodiment of the present disclosure. It is an equivalent circuit schematic of one sub pixel in a flexible display. It is a perspective view of the support substrate for flexible displays in the middle step of a manufacturing process.
  • FIG. 1 is a view showing a cross section of a part of a typical example of a flexible display support substrate (hereinafter simply referred to as “support substrate”) 10.
  • the support substrate 10 of FIG. 1 includes a glass base 11 and a resin film 12 on the glass base 11.
  • the glass base is referred to as a glass substrate.
  • the resin film 12 is a polyimide film.
  • Unwanted projections and / or contamination may be present on the surface 12s of the resin film 12 of the support substrate 10.
  • the convex portion is a part of the resin film 12, but the contamination is a foreign matter attached to the resin film 12.
  • contamination is a foreign matter attached to the resin film 12.
  • contamination are foreign substances called "particles", and the materials are various (organic and / or inorganic).
  • FIG. 1 one particle 30 attached to the surface 12s of the resin film 12 is schematically described for simplicity.
  • the particles 30 are often derived from substances adhering to a thin film deposition apparatus, a transport apparatus, etc., or substances floating in the air. In addition, it may be derived from the material cut out from the support substrate 10 itself during the transfer of the support substrate 10. Some of such particles 30 strongly adhere to the resin film 12 and may not be removed from the surface 12s of the resin film 12 even by the cleaning process. Also, contamination such as particles 30 may adhere to the surface 12s of the resin film 12 after the cleaning process.
  • target for polishing removal target for polishing removal
  • the number of objects to be polished and removed in one support substrate 10 is not limited to this example.
  • several to 100 particles may be attached to a surface 12s of the resin film 12 of the support substrate 10 per unit area (1 m 2 ).
  • the size (diameter or height) of the individual particles may be, for example, 1 to 5 ⁇ m.
  • the diameter or height of the particles 30 may be, for example, several ⁇ m.
  • the illustrated particles 30 are spherical, the actual shapes of the particles 30 are various. If the diameter or height of the particles 30 exceeds, for example, 0.5 ⁇ m, the characteristics of the element supported by the support substrate 10 and the gas barrier film may be degraded. Therefore, it is preferable that the particles 30 be removed before the formation of the element and the gas barrier film.
  • the particle 30 is an example of a concavo-convex structure that can be detected by observation from the outside. The removal of the particles 30 can be performed by a local polishing process using a known polishing apparatus.
  • the polishing apparatus in this example includes a pressure device 534 for pressing the traveling polishing tape 532 against the particles 30.
  • Abrasive grains are fixed to the surface of the polishing tape 532.
  • Abrasive grains can be formed from powder particles of a high hardness material such as, for example, diamond, silicon carbide, alumina based material.
  • the polishing tape 532 can be wound on a roller that is rotated by a motor and can reciprocate in two different directions.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing the stage in which the polishing process on the particles 30 is completed.
  • the timing to finish the polishing process is preferably determined so as to remove the entire particle 30, as shown in FIG. 2B.
  • it is not efficient to measure the size of individual particles 30 accurately. It is possible to observe particles 30 before and during polishing with an image sensor. However, it is difficult to completely remove all the particles 30 without polishing the surface 12s of the resin film 12 for each of the many particles 30. For this reason, usually, when the polishing process for each particle 30 is finished, a recess (polishing recess) 12c is easily formed as shown in FIG. 2B at the position where the particle 30 was on the surface 12s of the resin film 12. .
  • the polishing recess 12c is, for example, a substantially circular recessed surface having a depth of about 0.1 ⁇ m to about 1.0 ⁇ m and a diameter of about several tens to several hundreds of ⁇ m.
  • the inside of the polishing recess 12c may have fine stripe-shaped irregularities having a width and a depth depending on the particle size of the abrasive (abrasive).
  • the sealing performance (moisture resistance) of the flexible display may deteriorate.
  • One of the causes of this is the presence of microscopic irregularities (abrasive scratches) inside or in the vicinity of the polishing recess 12 c formed by the polishing process.
  • the polishing flaws can typically be a large number of grooves, each with a width corresponding to the abrasive size (eg, 0.1 ⁇ m to 0.3 ⁇ m or less).
  • Such a polishing flaw may have not only a recess having a simple groove shape, but also a complex and fine uneven shape near the end of the groove-shaped recess.
  • FIG. 3A is a top view of the polishing recess 12c.
  • a large number of polishing scratches 12d formed by polishing are described in a schematically simplified shape.
  • 3B, 3C, and 3D are cross-sectional views taken along line B1-B2, C1-C2, and D1-D2, respectively, of the polishing recess 12c shown in FIG. 3A.
  • Fine polishing scratches 12 d are formed on the surface 12 s of the resin film 12.
  • the polishing flaw 12d is formed inside the polishing recess 12c as shown in FIGS. 3B and 3C, and can also be formed near the periphery of the polishing recess 12c as shown in FIG. 3D.
  • polishing scratches 12d are formed along the traveling direction of the polishing tape 532 in FIG. 2B.
  • the black arrows in FIG. 3A indicate the traveling direction of the polishing tape 532. It should be noted that the scale of the width and depth of the polishing recess 12c and the width and depth of the polishing flaw 12d shown in the figure have priority for clarity and do not reflect the actual scale.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a typical asperity shape generated in the polishing recess 12c on the resin film 12 of the support substrate 10 after the polishing process.
  • Fine projections 12a having a height of 50 nm to 300 nm and fine recesses 12b having a depth of 50 nm to 300 nm are formed on the polishing concave portion 12c of the resin film 12 of FIG. 4 and the surface 12s in the vicinity thereof. Fine irregularities of such a size can be detected by observing the cross section with an electron microscope.
  • a gas barrier film 13 is deposited on the resin film 12.
  • the crack 13c occurs in the gas barrier film 13 and sealing performance is improved. There is a possibility of deterioration.
  • the entire surface 12s of the resin film 12 is not planarized with a film having high step coverage.
  • Necessary treatment is selectively performed on a region (abrasive recess 12c) where fine projections and recesses may be formed by polishing.
  • a liquid material capable of covering a minute step by surface tension is supplied to the polishing recess, the level of planarization that can not be achieved by thin film deposition by chemical vapor deposition (CVD) is possible. .
  • projections 12a having a height of 50 nm to 300 nm and / or recesses 12b having a depth of 50 nm to 300 nm are formed on surface 12s of resin film 12 inside and in the vicinity of polishing recess 12c. Also, the deterioration of the sealing performance can be suppressed.
  • a flexible display comprises a flexible substrate and an OLED element supported by the flexible substrate.
  • the flexible substrate has a resin film whose surface has a polishing recess, and an oxide layer located on a part of the surface of the resin film and covering at least a part of the polishing recess.
  • an oxide layer covering at least a part of the polishing recess is formed by a sol-gel method.
  • the oxide layer does not cover the entire surface of the resin film, but selectively covers the area where polishing scratches may be present. For this reason, it becomes possible to improve sealing performance effectively, without causing the fall of the flexibility and light transmittance of a resin film.
  • FIGS. 5A and 5B a schematic configuration of a polishing planarization apparatus that can be suitably used in an embodiment of a method of manufacturing a flexible display according to the present disclosure will be described.
  • This polishing planarization apparatus is one of the embodiments of the flexible display manufacturing apparatus according to the present disclosure.
  • the polishing planarization apparatus 500 in the embodiment of the present disclosure includes a stage 520 that supports the support substrate 10, as shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the stage 520 contacts the glass base 11 (see FIG. 1) of the support substrate 10 to support the support substrate 10.
  • the top surface of stage 520 is typically flat, but may have recesses such as grooves or holes for vacuum suction.
  • the support substrate 10 supported by the stage 520 is parallel to the XY plane in the illustrated example.
  • the XY plane is typically horizontal, but may be oriented in any direction as long as the stage 520 firmly supports the support substrate 10.
  • the polishing and planarizing apparatus 500 includes a movable unit 530, a positioning device 540 that changes the position of the movable unit 530 with respect to the stage 520, and a controller 550 that controls the movable unit 530 and the positioning device 540.
  • the movable unit 530 in the present embodiment includes a polishing head 535 including a motor (not shown) for moving the polishing tape 532 and a pressure device 534 for pressing the polishing tape 532 against the support substrate 10 on the stage 520. .
  • the positioning device 540 is typically a mechanical drive driven by an actuator such as an electric motor. In the illustrated example, the positioning device 540 moves the movable unit 530 along the first guide rail 542 in the Y axis direction, and the first support 544 along the second guide rail 546. And a second support 548 for moving in the X-axis direction. Since the positioning device 540 can move the movable unit 530 having the polishing head 535 on a two-dimensional plane (plane parallel to the XY plane), the polishing head 535 accesses (accesses) any position on the support substrate 10 )can do.
  • an actuator such as an electric motor
  • FIG. 5B is a perspective view schematically showing the polishing planarization apparatus 500 in a state different from the state shown in FIG. 5A.
  • the position of the movable unit 530 is different.
  • the controller 550 is electrically connected to the movable unit 530 and the positioning device 540 by wire or wirelessly.
  • Controller 550 typically includes a microcontroller, memory, and communication interface interconnected by a communication bus.
  • the memory stores a software program that defines the operation of the microcontroller and the communication interface.
  • the control device 550 may be a general-purpose computer on which a program for performing various processing operations is installed.
  • polishing and planarizing apparatus 500 illustrated in FIGS. 5A and 5B, local polishing is performed not on the entire surface of the support substrate 10 but on a partial region where the object to be polished away such as detected particles is located. It is possible to
  • the polishing and planarizing apparatus 500 includes a repair head 536 that executes a repair process described later.
  • the repair head 536 can perform local planarization processing (repair) on the polishing recess and the polishing scratch.
  • Planarization treatment for polishing recesses and polishing scratches is a process of supplying a liquid material to the polishing recesses and heating the liquid material to form an oxide layer (sintered layer) from the liquid material.
  • the repair head 536 of the polishing and planarizing apparatus 500 in the present embodiment has a nozzle 537 and a heater 538 shown in FIGS. 8 and 9A described later.
  • the repair head 536 is attached to the movable unit 530 of the polishing and planarization apparatus 500, but the manufacturing apparatus of the flexible display according to the present disclosure is not limited to this example.
  • the polishing apparatus and the planarization apparatus may be configured as separate apparatuses, and the movable unit of the polishing apparatus may include the polishing head, whereas the movable unit of the planarization apparatus may include the repair head.
  • the step of forming the sintered body layer comprises supplying the liquid material to the polishing recess formed on the surface of the resin film, and heating the liquid material to form the sintered body layer from the liquid material. Including forming.
  • FIG. 6 shows a cross section of part of the flexible display support substrate 10 before the polishing process.
  • the support substrate 10 has a glass base 11 and a resin film 12 on the glass base 11.
  • the glass base 11 is a support substrate for a process, and its thickness may be, for example, about 0.3 to 0.7 mm.
  • the resin film 12 in the present embodiment is, for example, a polyimide film having a thickness of 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the polyimide film can be formed from a precursor polyamic acid or polyimide solution. After forming a film of polyamic acid on the surface of the glass base 11, thermal imidization may be performed, or a film may be formed on the surface of the glass base 11 from a polyimide solution in which polyimide is melted or dissolved in an organic solvent.
  • the polyimide solution can be obtained by dissolving a known polyimide in any organic solvent. After applying the polyimide solution to the surface 12s of the glass base 11, a polyimide film can be formed by drying.
  • the polyimide film realize high transmittance throughout the visible light region.
  • the transparency of the polyimide film can be expressed, for example, by the total light transmittance according to JIS K 7105-1981.
  • the total light transmittance may be set to 80% or more, or 85% or more.
  • the transmittance is not affected.
  • the resin film 12 is in contact with the alkaline liquid material in a later step. For this reason, it is preferable that the resin film 12 be formed of a biphenyl type polyimide which is excellent in alkali resistance.
  • the biphenyl type polyimide has a carbonyl group of imide bond adjacent to the biphenyl structure. This carbonyl group is less susceptible to hydrolysis by alkali than the carbonyl group of the imide bond adjacent to a benzene single ring.
  • the resin film 12 may be a film formed of a synthetic resin other than polyimide.
  • the heat treatment is typically performed at 350 ° C. or higher, so the resin film 12 is formed of a material that does not deteriorate by this heat treatment.
  • the resin film 12 may be a laminate of a plurality of synthetic resin layers.
  • laser lift-off is performed in which the resin film 12 is irradiated with ultraviolet laser light transmitted through the glass base 11.
  • the resin film 12 needs to absorb and decompose (disappear) such ultraviolet laser light at the interface with the glass base 11.
  • a sacrificial layer that absorbs laser light in a certain wavelength range and generates gas is disposed between the glass base 11 and the resin film 12, the resin film 12 can be made of glass by irradiation of the laser light. It can be peeled off from the base 11.
  • polishing process and the planarization process are performed by the polishing and planarization apparatus 500 described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • the control device 550 causes the positioning device 540 to polish the polishing target (target) such as particles present on the surface 12s of the resin film 12 in the support substrate 10. Face each other.
  • the detection of the particles 30 is possible, for example, by processing an image acquired by an image sensor.
  • the size of the particles 30 can be relatively accurately measured in the direction parallel to the surface 12 s of the resin film 12.
  • the particles 30 present on the surface 12 s of the resin film 12 in the support substrate 10 are detected by an image sensor or the like to determine the coordinates of the particles. It is assumed that n particles P 1 to P n to be removed are detected, where n is an integer of 1 or more.
  • the controller 550 drives the positioning device 540 to move the movable unit 530 to polish The planar position coordinates of the lower end of the head 535 are aligned with (xk, yk).
  • the polishing and flattening apparatus 500 lowers the pressing device 534 of the polishing head 535 while running the polishing tape 532.
  • the lowering distance is determined so that the polishing tape 532 at the lower end of the pressing device 534 reaches the surface of the support substrate 10.
  • the size of the particles 30 can be relatively accurately measured in the direction parallel to the surface 12s of the resin film 12, but it is difficult to accurately determine the size in the direction perpendicular to the surface 12s, that is, the height. For this reason, it is desirable that the determination of the amount of polishing be performed so as to include a sufficient margin so that there is no polishing residue. Excessive polishing can form deep recesses in the surface 12s of the resin film 12.
  • the actual height of the particles may be about 2.5 ⁇ m.
  • the surface 12s of the resin film 12 is scraped by about 0.5 ⁇ m at the position where the polishing process is performed, a concave part with a depth of about 0.5 ⁇ m may be formed.
  • a large number of fine scratches can be formed by the abrasive in and around the polishing recess.
  • a polishing recess 12 c is formed on the surface 12 s of the resin film 12.
  • fine protrusions 12 a and recesses 12 b as illustrated in FIG. 4 may be present inside the polishing recess 12 c or in the vicinity of the polishing recess 12 c.
  • the liquid material 20 a is supplied from the nozzle 537 of the repair head 536 of the movable unit 530 of the polishing and planarization apparatus 500 to the polishing recess 12 c formed on the surface 12 s of the resin film 12.
  • the polishing recess 12c is filled with a layer of liquid material 20a.
  • a typical example of the liquid material 20a is a sol containing an alkoxide.
  • the repair head 536 can eject the liquid material 20 a from the nozzle 537 by an inkjet method.
  • alkoxides are metal alkoxides.
  • the metal element contained in the metal alkoxide may be a transition metal, a rare earth metal, or a metal element of periodic table 3-5, group 13-15.
  • Typical examples are one or more metal elements selected from the group consisting of Si, Ti, Ta, Al. Strictly speaking, Si is an element that forms a semiconductor, but in the present specification, it is included in the metal element for convenience.
  • Examples of the alkoxy group contained in the metal alkoxide include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group.
  • the metal alkoxide may contain a hydrocarbon group such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group.
  • the metal alkoxide can be represented by the following formula (1).
  • R 1 is an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group, and may have a substituent.
  • R2 is a lower alkyl group.
  • R1 and R2 may be different depending on m.
  • M is a trivalent or higher metal element.
  • X is the valence of the metal M.
  • m is an integer of 0 to 2 and satisfies the relationship of X ⁇ m ⁇ 2.
  • the liquid material 20a may contain the same or different metal alkoxide, or may contain other additives.
  • organic solvent is blended in the liquid material 20a.
  • organic solvent examples include alcohols, aromatic hydrocarbons, ethers, nitrogen-containing solvents, sulfoxides, mixed solvents thereof and the like.
  • Solvent soluble polymers may also be used as the organic solvent.
  • the liquid material 20a may contain a curing catalyst.
  • curing catalysts are tertiary amines and acid catalysts.
  • the liquid material 20a may contain various additives such as a plasticizer, an antioxidant, an ultraviolet light absorber, a flame retardant, an antistatic agent, a surfactant, a filler, and a colorant.
  • the liquid material 20a can be formed by adding and kneading a metal alkoxide or a hydrolyzate of the metal alkoxide with a solvent-soluble polymer, a curing catalyst, an organic solvent and the like. If the metal alkoxide exhibits strong alkalinity, the resin film 12 may be degraded. Therefore, when the resin film 12 is formed of general polyimide, the pH of the liquid material 20a is preferably 10 or less. The pH of the liquid material 20a can be typically set, for example, in the range of 3.5 or more and 9.0 or less.
  • the liquid material 20a has fluidity.
  • the liquid material 20 a can spread over the entire polishing recess formed on the surface 12 s of the resin film 12 by surface tension. For this reason, the liquid material 20a has excellent step coverage, and even if a relatively thin film having a thickness of 300 nm or less is formed, a surface with high flatness can be obtained. Even if the protrusions 12 a of the resin film 12 are fine, the liquid material 20 a can be in close contact with the surface of the protrusions 12 a by surface tension. In addition, even if the recess 12b of the resin film 12 is locally deep, the inside of the recess 12b can be filled with the liquid material 20a by reaching the deep portion.
  • the viscosity of the liquid material 20a can be set, for example, in the range of 25 mPa ⁇ s to 200 mPa ⁇ s.
  • the thickness of the layer of the liquid material 20a that covers the polishing recess formed on the surface 12s of the resin film 12 is, for example, in the range of 100 nm to 1000 nm.
  • the thickness of the layer of liquid material 20a can be controlled by adjusting the amount of supply of the liquid material 20a to the surface 12s of the resin film 12.
  • the liquid material 20a appropriately fills the polishing recess 12c and the polishing flaw, and the surface of the liquid material 20a is smoothed by surface tension.
  • the film of the liquid material 20a locally covering a part of the surface 12s of the resin film 12 is heated by the heater 538 of the repair head 536 of the movable unit 530 of the polishing and planarization apparatus 500, as shown in FIG. 9A. Since the volume of the liquid material 20a supplied to one polishing recess 12c is at most several hundred picoliter (pl), the amount of heat given by the heater 538 is at a level that greatly raises the overall temperature of the support substrate 10. Will not reach.
  • the heater 538 may be a light source that emits infrared light. Examples of such a light source include a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser device.
  • the irradiation area of the infrared light by the infrared light source has a size included in a circle having a diameter of 10 mm, for example, on the surface s of the resin film 12. If the infrared radiation region has a size that covers the width of the polishing recess 12c, the liquid material 20a can be efficiently heated.
  • the width of the polishing recess 12c is at most within a range of several hundred ⁇ m in diameter. In order to heat such a narrow area efficiently, it is effective to use a laser light source having high directivity and energy density of infrared radiation.
  • a solid-state laser (diode pumped solid state laser: DPSS laser) using a semiconductor laser as excitation light, for example, irradiation of infrared light with a maximum average output of 25 W, a maximum pulse output of 200 mJ, a maximum repetition frequency of 2 kHz, and a pulse width of 40 to 600 microseconds Becomes possible. Also, since the semiconductor laser element itself that can oscillate in the infrared region achieves an output of, for example, 250 mW, if the laser light is focused to a size of several hundred ⁇ m in diameter by the objective lens, the semiconductor laser element can be a local heater It is possible to use as
  • FIG. 9B schematically shows a configuration example of the heater 538 of the repair head 536.
  • the heater 538 has a semiconductor laser element 538a functioning as an infrared light source, and an optical system 538b including an objective lens, and emits an infrared beam 538c.
  • the wavelength of infrared light may be, for example, near infrared light of 750 nm or more and 1.4 ⁇ m or less.
  • the irradiation area of infrared light is, for example, a size included in a circle with a diameter of 1 mm on the surface s of the resin film 12 (for example, 150 ⁇ m to 500 ⁇ m in diameter) Can have.
  • the shape of the infrared radiation region is arbitrary.
  • Infrared radiation may be pulsed or continuous.
  • the relative position of the heater 538 with respect to the flexible display support substrate 10 does not have to be fixed when irradiating the individual polishing recesses 12c, more precisely, the liquid material 20a on the polishing recesses 12c with infrared radiation. .
  • the position of the infrared radiation area may be shifted stepwise or continuously during the infrared radiation.
  • the size of the infrared beam spot may be smaller than the size of the liquid material 20a. Even if a portion of the liquid material 20a is irradiated with an infrared beam, the heat spreads from the irradiation point, so that the entire liquid material 20a can be heated to 350 ° C. or higher. Different positions of the liquid material 20a may be illuminated with pulsed or continuous wave infrared beams.
  • FIG. 9C is a plan view showing an example of the relationship between the polishing recess 12c and the infrared irradiation regions IR1 and IR2.
  • the infrared radiation region IR1 covers a wider range than the polishing recess 12c.
  • the infrared radiation region IR2 is narrower than the polishing recess 12c.
  • the irradiation time of the infrared light can be determined in consideration of the power of the infrared light source to be used, the area of the infrared irradiation region, and the thermal energy required for sintering the liquid material 20a.
  • the shapes of the infrared radiation regions IR1 and IR2 described in FIG. 9C are circular, but the shape of the infrared radiation region is not limited to a circle, and may be an ellipse, a rectangle, or another shape.
  • the infrared rays emitted from the light source may be branched into a plurality of beams, and the liquid material 20a may be irradiated with a plurality of infrared beams simultaneously.
  • the inside of the infrared radiation region IR1 in FIG. 9C may be scanned with the beam spot.
  • the sintered material layer 20 can be formed through gelation from the liquid material 20a.
  • the liquid material 20a can cover the fine protrusions 12a and the fine recesses 12b which are polishing scratches.
  • the amount and heating energy of the liquid material 20a required are significantly increased because selective planarization processing is performed not on the entire surface 12s of the resin film 12 but on the polishing region. It can be reduced. This can also contribute to maintaining high flexibility and light transmittance of the resin film 12.
  • the step of forming the sintered body layer 20 is performed by heating the liquid material 20a to 350 ° C. or higher.
  • the heating temperature of the liquid material 20a is, for example, 350 ° C. or more and 500 ° C. or less, typically 400 ° C. or more, or 450 ° C. or more.
  • This temperature (sintering temperature) can be set to a value close to the maximum process temperature in the subsequent TFT manufacturing process.
  • the sintering temperature of the liquid material 20a is increased, for example, 500, without being restricted by the heat resistance of the glass base 11 and the resin film 12. You may set to more than ° C and 750 ° C. or less.
  • the repair head 536 supplies the liquid material 20a to the polishing recess 12c.
  • the sintered body layer 20 is formed by heating the liquid material 20a. Also, this process can be locally performed at each of a plurality of positions to be planarized of the flexible display support substrate 10.
  • the thickness of the sintered body layer 20 thus formed is, for example, 100 nm or more and 500 nm or less. When removing particles and the like having a diameter of more than 1 ⁇ m by polishing, the thickness of the sintered body layer 20 may be set to, for example, 200 nm or less. Since the sintered body layer 20 has fluidity before curing, the sintered body layer 20 has a flat upper surface than the polishing recess 12 c in the resin film 12 which is the base. However, the sintered body layer 20 in the present embodiment is not a mere planarization layer, and, for example, alleviates a sharp change (abrasive flaw) in the surface shape due to the fine projections 12 a or the recesses 12 b as shown in FIG. It exerts an important effect of preventing local performance deterioration of the gas barrier film formed thereon. This effect is obtained by the liquid material 20a aggregating around the fine projections 12a by surface tension and easily accumulating in the fine recesses 12b.
  • the resin film 12 and the sintered body layer 20 on the resin film 12 are collectively referred to as “flexible support substrate 100”. As described later, by removing the glass base 11, the flexible support substrate 100 functions as a flexible sheet-like substrate that supports the functional layer and the gas barrier film.
  • the first gas barrier film 13 is formed on the resin film 12 in which the sintered body layer 20 is formed in the polishing recess.
  • the first gas barrier film 13 can have various structures.
  • An example of the first gas barrier film 13 is a film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.
  • Another example of the first gas barrier film 13 may be a multilayer film in which an organic material layer and an inorganic material layer are laminated.
  • the lower surface of the first gas barrier film 13 is defined by the upper surface of the sintered body layer 20 having high flatness. Therefore, it is possible to solve the problem that the sealing performance of the first gas barrier film 13 is deteriorated due to the polishing recess and the polishing flaw present on the surface 12s of the resin film 12.
  • the most characteristic point in this embodiment is the configuration of the support substrate for flexible display and the flexible substrate, and the manufacturing process thereof.
  • the description of each process described below is merely an example, and does not limit the embodiment of the present disclosure.
  • the TFT layer 200 and the OLED layer 300 are sequentially formed on the flexible display support substrate 10 by a known method.
  • the TFT layer 200 includes a circuit of a TFT array that realizes an active matrix.
  • the OLED layer 300 comprises an array of OLED elements that can each be driven independently.
  • the thickness of the TFT layer 200 is, for example, 4 ⁇ m, and the thickness of the OLED layer 300 is, for example, 1 ⁇ m.
  • FIG. 14 is a basic equivalent circuit diagram of sub-pixels in an organic EL (Electro Luminescence) display.
  • One pixel of the display may be constituted by sub-pixels of different colors such as, for example, R (red), G (green), B (blue).
  • the example shown in FIG. 14 includes the selection TFT element Tr1, the driving TFT element Tr2, the holding capacitance CH, and the OLED element EL.
  • the selection TFT element Tr1 is connected to the data line DL and the selection line SL.
  • the data line DL is a wire carrying a data signal that defines an image to be displayed.
  • the data line DL is electrically connected to the gate of the driving TFT element Tr2 through the selecting TFT element Tr1.
  • the selection line SL is a wire carrying a signal for controlling on / off of the selection TFT element Tr1.
  • the driving TFT element Tr2 controls the conduction state between the power line PL and the OLED element EL.
  • a current flows from the power line PL to the ground line GL through the OLED element EL. This current causes the OLED element EL to emit light.
  • the selection TFT element Tr1 is turned off, the on state of the driving TFT element Tr2 is maintained by the storage capacitor CH.
  • the TFT layer 200 includes a selection TFT element Tr1, a drive TFT element Tr2, a data line DL, a selection line SL, and the like.
  • the OLED layer 300 includes an OLED element EL. Before the OLED layer 300 is formed, the upper surface of the TFT layer 200 is planarized by an interlayer insulating film covering the TFT array and various wirings.
  • the structure that supports the OLED layer 300 and implements active matrix driving of the OLED layer 300 is referred to as a "backplane".
  • circuit elements and wires shown in FIG. 14 can be included in any of the TFT layer 200 and the OLED layer 300.
  • the wiring shown in FIG. 14 is connected to a driver circuit (not shown).
  • specific configurations of the TFT layer 200 and the OLED layer 300 may vary. These configurations do not limit the content of the present disclosure.
  • the configuration of the TFT element included in the TFT layer 200 may be a bottom gate type or a top gate type.
  • the light emission of the OLED element included in the OLED layer 300 may be bottom emission type or top emission type.
  • the specific configuration of the OLED element is also optional.
  • the material of the semiconductor layer constituting the TFT element includes, for example, crystalline silicon, amorphous silicon, and an oxide semiconductor.
  • a part of the process of forming the TFT layer 200 includes a heat treatment process at 350 ° C. or more in order to enhance the performance of the TFT element.
  • deterioration of the sintered body layer 20 is suppressed or prevented in the process of forming the TFT layer 200 in order to appropriately adjust the sintering temperature when the sintered body layer 20 is formed. Ru.
  • the whole of the TFT layer 200 and the OLED layer 300 is covered with the second gas barrier film 23.
  • a typical example of the second gas barrier film 23 is a multilayer film in which an inorganic material layer and an organic material layer are laminated.
  • elements such as an adhesive film, another functional layer constituting a touch screen, and a polarizing film may be disposed.
  • the formation of the second gas barrier film 23 can be performed by a thin film encapsulation (TFE) technique.
  • TFE thin film encapsulation
  • the WVTR Water Vapor Transmission Rate
  • the WVTR Water Vapor Transmission Rate of the thin film sealing structure is typically required to be 1 ⁇ 10 ⁇ 4 g / m 2 / day or less. This criterion is achieved according to the embodiments of the present disclosure.
  • the thickness of the second gas barrier film 23 is, for example, 1.5 ⁇ m or less.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing the upper surface side of the flexible display support substrate 10 at the stage when the second gas barrier film 23 is formed.
  • One flexible display support substrate 10 supports a plurality of flexible displays 1000.
  • the flexible support substrate 100 is irradiated with a laser beam from the back surface side of the glass base 11 to perform lift-off.
  • the flexible display 1000 is obtained.
  • the sealing performance of the gas barrier film on the flexible substrate side is improved, the performance deterioration of the flexible display due to the entry of water vapor can be suppressed.
  • Embodiments of the present invention may be widely applied to smartphones, tablet terminals, in-vehicle displays, and medium to large-sized television devices.

Landscapes

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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は、ガラスベース（１１）と、表面（１２ｓ）を有する樹脂膜（１２）であって、表面は研磨凹部（１２ｃ）を有し、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）の一部に位置し、かつ、研磨凹部（１２ｃ）の少なくとも一部を覆っている酸化物層（２０）とを有している。

Description

フレキシブルディスプレイ、その製造方法、およびフレキシブルディスプレイ用支持基板
　本開示は、フレキシブルディスプレイ、その製造方法、および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および電極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５μｍ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（耐湿性）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、その製造方法、および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素子とを備える。前記フレキシブル基板は、表面を有する樹脂膜であって、前記表面は研磨凹部を有する、樹脂膜と、前記樹脂膜の前記表面の一部に位置し、かつ、前記研磨凹部の少なくとも一部を覆っている酸化物層とを有している。
　ある実施形態において、前記研磨凹部は複数の研磨傷を含む。
　ある実施形態において、前記酸化物層は焼結体層である。
　ある実施形態において、前記酸化物層は、前記樹脂膜の前記表面が有する前記研磨凹部よりも平坦な上面を有している。
　ある実施形態において、前記樹脂膜の前記表面および前記酸化物層を覆い、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、前記表面は研磨凹部を有し、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の一部に位置し、かつ、前記研磨凹部の少なくとも一部を覆っている酸化物層とを有している。
　ある実施形態において、前記研磨凹部は複数の研磨傷を含む。
　ある実施形態において、前記酸化物層は焼結体層である。
　ある実施形態において、前記酸化物層は、前記樹脂膜の前記表面が有する前記研磨凹部よりも平坦な上面を有している。
　ある実施形態において、前記樹脂膜の前記表面および前記酸化物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、前記樹脂膜の前記表面の一部を研磨して前記表面に研磨凹部を形成する工程と、前記樹脂膜の前記表面における前記研磨凹部の少なくとも一部を覆う焼結体層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形成された前記研磨凹部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、前記樹脂膜の前記表面を覆う第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。
　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。 走行する研磨テープをパーティクルに押しあてることにより、パーティクルを研磨して除去する工程の一部を示す図である。 走行する研磨テープをパーティクルに押しあてることにより、パーティクルを研磨して除去する工程が終了した段階を示す図である。 研磨凹部を模式的に示す上面図である。 図３Ａに示される研磨凹部１２ｃのＢ１－Ｂ２線断面図である。 図３Ａに示される研磨凹部１２ｃのＣ１－Ｃ２線断面である。 図３Ａに示される研磨凹部１２ｃのＤ１－Ｄ２線断面図である。 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。 本開示の実施形態で使用され得る研磨平坦化装置の概略構成を示す斜視図である。 上記研磨平坦化装置の概略構成を示す他の斜視図である。 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研磨平坦化装置のリペアヘッドの構成例を模式的に示す図である。 研磨凹部１２ｃと、赤外線照射領域ＩＲ１、ＩＲ２との関係の例を示す平面図である。 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。
　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る。
　支持基板１０の樹脂膜１２の表面１２ｓには、不要な凸部および／またはコンタミネーションが存在し得る。凸部は樹脂膜１２の一部であるが、コンタミネーションは、樹脂膜１２に付着した異物である。コンタミネーションの典型例は、「パーティクル」と呼ばれる異物であり、その材料は様々（有機物および／または無機物）である。図１には、簡単のため、樹脂膜１２の表面１２ｓに付着した１個のパーティクル３０が模式的に記載されている。パーティクル３０は、薄膜堆積装置、搬送装置などに付着していた物質、または空中を浮遊する物質に由来することが多い。また、支持基板１０の搬送中に支持基板１０そのものから削り出された物質に由来することもあり得る。このようなパーティクル３０の幾つかは、樹脂膜１２に強く付着し、洗浄工程によっても樹脂膜１２の表面１２ｓから除去されないことがある。また、パーティクル３０などのコンタミネーションは、洗浄工程の後に樹脂膜１２の表面１２ｓに付着することもある。
　本願では、典型的にはパーティクルに代表される凸部およびコンタミネーションを総称して研磨除去対象（ターゲット）と称することがある。
　図１には、１個のパーティクル３０が記載されているが、１枚の支持基板１０における研磨除去対象の個数は、この例に限定されない。例えば、支持基板１０の樹脂膜１２の表面１２ｓには、単位面積（１ｍ2）あたり、数個から１００個のパーティクルが付着することがある。個々のパーティクルのサイズ（直径または高さ）は例えば１～５μｍであり得る。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、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。一般に、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の例である。パーティクル３０の除去は、公知の研磨装置を用いた局所的な研磨処理によって行われ得る。
　図２Ａおよび図２Ｂを参照して、研磨装置による研磨処理の概略と発明者が見出した問題点を説明する。この例における研磨装置は、図２Ａに示されるように、走行する研磨テープ５３２をパーティクル３０に押しあてる加圧装置５３４を備えている。研磨テープ５３２の表面には砥粒が固着されている。砥粒は、例えばダイヤモンド、炭化珪素、アルミナ系材料などの高硬度材料の粉末粒子から形成され得る。研磨テープ５３２は、モータによって回転するローラに巻き取られ、異なる２方向に往復することができる。
　図２Ｂは、パーティクル３０に対する研磨処理が終了した段階を模式的に示す断面図である。研磨処理を終了するタイミングは、図２Ｂに示されるように、パーティクル３０の全体を除去するように決定されることが好ましい。しかし、研磨処理を実行するとき、個々のパーティクル３０の大きさを正確に測定することは効率的ではない。イメージセンサによって研磨前および研磨途中のパーティクル３０を観察することは可能である。しかし、多数のパーティクル３０のそれぞれについて、樹脂膜１２の表面１２ｓを研磨することなしにパーティクル全体を完全に除去することは困難である。このため、通常、個々のパーティクル３０に対する研磨処理が終了したとき、樹脂膜１２の表面１２ｓのパーティクル３０があった位置には、図２Ｂに示されるように凹部（研磨凹部）１２ｃが形成されやすい。研磨凹部１２ｃは、例えば０．１μｍ～１．０μｍ程度の深さ、および数１０μｍ～数１００μｍ程度の径を有するほぼ円形の掘り込み状の凹面である。研磨凹部１２ｃの内部には砥粒（研磨材）の粒径に依存する幅および深さを持つ微細なストライプ状の凹凸を有し得る。
　研磨装置を用いてパーティクル３０の除去を行った場合でもフレキシブルディスプレイの封止性能（耐湿性）が劣化し得る。この原因のひとつは、研磨処理によって形成される研磨凹部１２ｃの内部にまたは近傍に、微視的な凹凸（研磨傷）が存在することにある。研磨傷は、典型的には、それぞれが砥粒サイズに相当する幅（例えば０．１μｍ～０．３μｍ、あるいはそれ以下）を持つ多数の溝であり得る。このような研磨傷は、単純な溝形状を有する凹部ばかりではなく、溝形状の凹部の端部付近において複雑で微細な凹凸形状を有し得る。
　図３Ａは、研磨凹部１２ｃの上面図である。図３Ａには、研磨によって形成された多数の研磨傷１２ｄが模式的に単純化された形状で記載されている。図３Ｂ、図３Ｃ、および図３Ｄは、それぞれ、図３Ａに示される研磨凹部１２ｃのＢ１－Ｂ２線断面図、Ｃ１－Ｃ２線断面、Ｄ１－Ｄ２線断面図である。樹脂膜１２の表面１２ｓに微細な研磨傷１２ｄが形成される。研磨傷１２ｄは、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように研磨凹部１２ｃの内部に形成されるとともに、図３Ｄに示されるように研磨凹部１２ｃの周囲近傍にも形成され得る。研磨傷１２ｄの多くは、図２Ｂの研磨テープ５３２が走行する方向に沿って形成される。図３Ａの黒い矢印は、研磨テープ５３２の走行方向を示している。なお、図に示される研磨凹部１２ｃの幅および深さ、ならびに研磨傷１２ｄの幅および深さのスケールは、わかりやすさを優先し、現実のスケールを反映していない。
　図４は、研磨処理後における支持基板１０の樹脂膜１２上の研磨凹部１２ｃに発生した代表的な凹凸形状を拡大して示す模式断面図である。図４の樹脂膜１２の研磨凹部１２ｃおよびその近傍の表面１２ｓには、高さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の微細突起１２ａ、および深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の微細凹部１２ｂが形成されている。このようなサイズの微細な凹凸は、断面を電子顕微鏡で観察することによって検知し得る。樹脂膜１２上にはガスバリア膜１３が堆積されている。
　研磨によって樹脂膜１２の表面１２ｓに多数の研磨傷が形成されることは公知であったが、樹脂膜１２の表面１２ｓをガスバリア膜１３で覆えば、表面１２ｓの凹凸は平坦化され、ガスバリア膜１３の劣化は特に生じないと考えられてきた。ガスバリア膜１３を形成した場合においても、封止性能が劣化した場合は、ガスバリア膜中のピンホール欠陥が封止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、光学顕微鏡で観察されるようなサイズよりも更に小さな微細突起１２ａおよび微細凹部１２ｂが存在する表面１２ｓ上にガスバリア膜１３を形成する場合、ガスバリア膜１３中にクラック１３ｃが生じ封止性能を劣化させる可能性がある。
　後述するように、本開示の実施形態によれば、研磨ヘッドによって研磨処理を行った後、樹脂膜１２の表面１２ｓの全体に対して段差被覆性の高い膜で平坦化を行うのではなく、研磨によって微細な突起や凹部が形成され得る領域（研磨凹部１２ｃ）に対して選択的に必要な処置を施す。また、本開示の実施形態では、表面張力によって微小な段差を被覆し得る液体材料を研磨凹部に供給するため、化学気相成長（ＣＶＤ）による薄膜堆積では実現できないレベルの平坦化が可能になる。より具体的には、研磨凹部１２ｃの内部および近傍における樹脂膜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、封止性能の劣化を抑制することが可能になる。
　実施形態
　以下、本開示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するものではない。
　本開示の実施形態によるフレキシブルディスプレイは、フレキシブル基板と、フレキシブル基板に支持されたＯＬＥＤ素子とを備える。フレキシブル基板は、表面が研磨凹部を有する樹脂膜と、樹脂膜の前記表面の一部に位置し、かつ、研磨凹部の少なくとも一部を覆っている酸化物層とを有している。本実施形態では、研磨凹部の少なくとも一部を覆う酸化物層を、ゾルゲル法によって形成する。また、酸化物層で樹脂膜の表面の全体を覆うのではなく、研磨傷が存在する可能性のある領域を選択的に覆う。このため、樹脂膜のフレキシビリティおよび光透過率の低下を招くことなく、封止性能を効果的に向上させることが可能になる。
＜研磨平坦化装置＞
　まず、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、本開示によるフレキシブルディスプレイを製造する方法の実施形態で好適に使用され得る研磨平坦化装置の概略構成を説明する。この研磨平坦化装置は、本開示によるフレキシブルディスプレイ製造装置の実施形態のひとつである。
　本開示の実施形態における研磨平坦化装置５００は、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、支持基板１０を支持するステージ５２０を備えている。ステージ５２０は、支持基板１０のガラスベース１１（図１参照）に接触して支持基板１０を支持する。ステージ５２０の上面は、典型的には平坦であるが、真空吸着のための溝または孔などの凹部を有していてもよい。ステージ５２０に支持された状態の支持基板１０は、図示される例において、ＸＹ平面に平行である。ＸＹ平面は、典型的には水平であるが、ステージ５２０が支持基板１０をしっかりと支持していれば、任意の方向を向いていてもよい。
　研磨平坦化装置５００は、可動ユニット５３０と、ステージ５２０に対する可動ユニット５３０の位置を変化させる位置決め装置５４０と、可動ユニット５３０および位置決め装置５４０を制御する制御装置５５０とを備えている。
　本実施形態における可動ユニット５３０は、研磨テープ５３２を走行させるモータ（不図示）と、研磨テープ５３２をステージ５２０上の支持基板１０に押圧する加圧装置５３４とを備える研磨ヘッド５３５を備えている。
　位置決め装置５４０は、典型的には、電気モータなどのアクチュエータによって駆動される機械的駆動装置である。図示されている例において、位置決め装置５４０は、可動ユニット５３０を第１ガイドレール５４２に沿ってＹ軸方向に移動させる第１支持体５４４と、第１支持体５４４を第２ガイドレール５４６に沿ってＸ軸方向に移動させる第２支持体５４８とを備えている。位置決め装置５４０は、研磨ヘッド５３５を有する可動ユニット５３０を二次元面（ＸＹ平面に平行な平面）上で移動させることができるため、支持基板１０上の任意の位置に研磨ヘッド５３５でアクセス（接近）することができる。
　図５Ｂは、図５Ａに示される状態とは異なる状態にある研磨平坦化装置５００を模式的に示す斜視図である。図５Ａに示される状態と図５Ｂに示される状態とを比較すると、可動ユニット５３０の位置が異なっている。
　制御装置５５０は、有線または無線により、可動ユニット５３０および位置決め装置５４０に電気的に接続されている。制御装置５５０は、典型的には、通信バスによって相互に接続された、マイクロコントーラ、メモリ、および通信インタフェースを有している。メモリには、マイクロコントローラおよび通信インタフェースの動作を規定するソフトウェアプログラムが格納されている。制御装置５５０は、各種の処理動作を実行するためのプログラムがインストールされた汎用的なコンピュータであり得る。
　図５Ａおよび図５Ｂに例示される研磨平坦化装置５００によれば、支持基板１０の全面ではなく、検出されたパーティクルなどの研磨除去対象が位置する一部の領域を選択して局所的な研磨を実行することが可能である。
　本実施形態において、研磨平坦化装置５００は、後述するリペア処理を実行するリペアヘッド５３６を備えている。リペアヘッド５３６は、研磨凹部および研磨傷に対する局所的な平坦化処理（リペア）を実行することができる。研磨凹部および研磨傷に対する平坦化処理は、研磨凹部に液体材料を供給し、この液体材料を加熱することによって液体材料から酸化物の層（焼結体層）を形成するプロセスである。
　本実施形態における研磨平坦化装置５００のリペアヘッド５３６は、後述する図８および図９Ａに示されるノズル５３７およびヒータ５３８を有している。図示されている例において、リペアヘッド５３６は、研磨平坦化装置５００の可動ユニット５３０に取り付けられているが、本開示によるフレキシブルディスプレイの製造装置は、この例に限定されない。研磨装置と平坦化装置とが別々の装置として構成され、研磨装置の可動ユニットが研磨ヘッドを備えているのに対して、平坦化装置の可動ユニットがリペアヘッドを備えていてもよい。
＜フレキシブルディスプレイの製造方法＞
　本開示のフレキシブルディスプレイの製造方法は、実施形態において、ガラスベースおよび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、樹脂膜の表面の一部を研磨して前記表面に研磨凹部を形成する工程と、樹脂膜の表面における研磨凹部の少なくとも一部を覆う焼結体層を形成する工程とを含む。
　好ましい実施形態において、焼結体層を形成する工程は、樹脂膜の表面に形成された研磨凹部に液体材料を供給すること、および、液体材料を加熱することによって液体材料から焼結体層を形成することを含む。
　上記の製造方法は、焼結体層を形成した後、樹脂膜の表面を覆う第１のガスバリア膜を形成する工程と、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、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得る。
＜フレキシブルディスプレイ用支持基板＞
　図６を参照する。図６は、研磨処理前におけるフレキシブルディスプレイ用支持基板１０の一部の断面を示している。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。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。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樹脂膜１２は形成される。
　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、ガラスベース１１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１１と樹脂膜１２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１２をガラスベース１１から剥離することができる。
　次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら説明した研磨平坦化装置５００による研磨処理および平坦化処理を行う。
＜研磨処理＞
　まず、研磨平坦化装置５００による研磨処理を行うとき、制御装置５５０は、位置決め装置５４０により、支持基板１０における樹脂膜１２の表面１２ｓ上に存在するパーティクルなどの研磨対象（ターゲット）に研磨ヘッド５３５を対向させる。パーティクル３０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。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。具体的には、支持基板１０における樹脂膜１２の表面１２ｓ上に存在するパーティクル３０をイメージセンサなどよって検出し、パーティクルの座標を決定する。ｎを１以上の整数として、除去すべきｎ個のパーティクルＰ１、・・・、Ｐｎが検出されたとする。ｋを１以上ｎ以下の整数とし、ｋ番目のパーティクルＰｋの平面位置座標を（ｘｋ，ｙｋ）で表現する場合、制御装置５５０は、位置決め装置５４０を駆動して可動ユニット５３０を移動させ、研磨ヘッド５３５の下端の平面位置座標を（ｘｋ，ｙｋ）に整合させる。
　次に、研磨平坦化装置５００は、研磨テープ５３２を走行させながら、研磨ヘッド５３５の加圧装置５３４を降下させる。降下の距離は、加圧装置５３４の下端における研磨テープ５３２が支持基板１０の表面に達するように決定される。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が、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、研磨残り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に深い凹部を形成し得る。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、前述したように、研磨凹部の内部およびその周辺には研磨剤によって多数の微細な傷（研磨傷）が形成され得る。
　図７に示されるように、研磨処理の結果、樹脂膜１２の表面１２ｓに研磨凹部１２ｃが形成される。図７には記載されていないが、研磨凹部１２ｃの内部または研磨凹部１２ｃの近傍には、図４に例示されるような微細な突起１２ａおよび凹部１２ｂが存在し得る。
＜平坦化処理＞
　次に、図８に示すように、研磨平坦化装置５００の可動ユニット５３０が有するリペアヘッド５３６のノズル５３７から、樹脂膜１２の表面１２ｓに形成された研磨凹部１２ｃに、液体材料２０ａを供給して液体材料２０ａの層によって研磨凹部１２ｃを埋める。液体材料２０ａの典型例は、アルコキシドを含むゾルである。リペアヘッド５３６は、インクジェット方式によってノズル５３７から液体材料２０ａを噴射することができる。
　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。
　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に形成された研磨凹部の全体に拡がり得る。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、例えば２５ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の範囲内に設定され得る。樹脂膜１２の表面１２ｓに形成された研磨凹部を覆う液体材料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。
　こうして、液体材料２０ａは、研磨凹部１２ｃ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。樹脂膜１２の表面１２ｓの一部を局所的に覆う液体材料２０ａの膜は、図９Ａに示すように、研磨平坦化装置５００の可動ユニット５３０が有するリペアヘッド５３６のヒータ５３８によって加熱される。１個の研磨凹部１２ｃに供給される液体材料２０ａの体積は、せいぜい数百ピコリットル（ｐｌ）であるので、ヒータ５３８が与える熱量は、支持基板１０の全体的な温度を大きく上昇させるレベルには達しない。ヒータ５３８は、赤外線を発する光源であってもよい。このような光源の例は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または半導体レーザ素子を含む。
　赤外線光源による赤外線の照射領域は、樹脂膜１２の表面ｓにおいて、例えば直径１０ｍｍの円に含まれる大きさを有している。赤外線の照射領域が研磨凹部１２ｃの広さをカバーする大きさを有していれば、液体材料２０ａを効率的に加熱することができる。研磨凹部１２ｃの広さは、せいぜい直径が数百μｍの領域に含まれる大きさである。このような狭い領域を効率的に加熱するためには、赤外線放射の指向性およびエネルギ密度が高いレーザ光源を用いることが有効である。半導体レーザを励起光とする固体レーザ（Diode Pumped Solid State Laser: ＤＰＳＳレーザ）によれば、例えば最大平均出力２５Ｗ、最大パルス出力２００ｍＪ、最大繰り返し周波数２ｋＨｚ、パルス幅４０～６００マイクロ秒で赤外線の照射が可能になる。また、赤外領域で発振し得る半導体レーザ素子そのものも、例えば２５０ｍＷの出力を達成しているため、対物レンズによってレーザ光を例えば直径数百μｍのサイズに集束すれば、半導体レーザ素子を局所ヒータとして使用する可能である。
　図９Ｂは、リペアヘッド５３６のヒータ５３８の構成例を模式的に示している。図示されている例において、ヒータ５３８は、赤外線光源として機能する半導体レーザ素子５３８ａと、対物レンズを含む光学系５３８ｂとを有し、赤外線ビーム５３８ｃを放射する。赤外線の波長は、例えば７５０ｎｍ以上１．４μｍ以下の近赤外であり得る。
　図９Ｂに示されるように半導体レーザ素子５３８ａを赤外線光源として使用すると、赤外線の照射領域は、樹脂膜１２の表面ｓにおいて、例えば直径１ｍｍの円に含まれる大きさ（例えば直径が１５０μｍ以上５００μｍ以下）を有することができる。赤外線照射領域の形状は任意である。
　赤外線の照射は、パルス的または連続的に行われ得る。個々の研磨凹部１２ｃ、より正確には、研磨凹部１２ｃ上の液体材料２０ａを赤外線で照射しているとき、フレキシブルディスプレイ用支持基板１０に対するヒータ５３８の相対的な位置は固定されている必要はない。赤外線照射領域の位置は、赤外線の照射中に、ステップ状または連続的にシフトしてもよい。
　ビーム状に集束された赤外線で研磨凹部１２ｃ上の液体材料２０ａを照射するとき、赤外線のビームスポットの大きさは、液体材料２０ａの大きさより小さくてもよい。液体材料２０ａの一部を赤外線のビームで照射しても、熱は照射点から周りに広がるため、液体材料２０ａの全体を３５０℃以上に昇温することが可能である。液体材料２０ａの異なる複数の位置をパルスまたは連続波の赤外線ビームで照射してもよい。
　図９Ｃは、研磨凹部１２ｃと、赤外線照射領域ＩＲ１、ＩＲ２との関係の例を示す平面図である。赤外線照射領域ＩＲ１は、研磨凹部１２ｃより広い範囲をカバーしている。一方、赤外線照射領域ＩＲ２は、研磨凹部１２ｃよりも狭い。赤外線光源の出力パワーが一定である場合、単位面積あたりの照射エネルギ密度は、赤外線照射領域の面積に反比例する。赤外線の照射時間は、使用する赤外線光源のパワー、赤外線照射領域の面積、および液体材料２０ａの焼結に必要な熱エネルギなどを勘案して決定され得る。
　図９Ｃに記載されている赤外線照射領域ＩＲ１、ＩＲ２の形状は、それぞれ、円形であるが、赤外線照射領域の形状は、円形に限定されず、楕円、長方形、その他の形状であってもよい。また、光源から放射された赤外線が複数のビームに分岐され、同時に複数の赤外線ビームで液体材料２０ａを照射してもよい。
　半導体レーザ素子５３８ａから放射された赤外線ビーム５３８ｃを直径が数μｍから数十μｍの小さなビームスポットに集束する場合、図９Ｃの赤外線照射領域ＩＲ１の内部をビームスポットでスキャンしてもよい。
　液体材料２０ａを加熱することにより、図１０に示すように、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。また、このとき、液体材料２０ａは、図１１に示すように、研磨傷である微細な突起１２ａおよび微細な凹部１２ｂを覆うことができる。本開示の実施形態によれば、樹脂膜１２の表面１２ｓの全体に対してではなく、研磨領域に対して選択な平坦化処理を行うため、必要な液体材料２０ａの量および加熱エネルギを大幅に低減できる。このことは、樹脂膜１２のフレキシビリティおよび光透過率を高く維持することにも寄与し得る。
　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による下地層の微細な凹凸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。なお、前述したように半導体レーザ素子から放射された赤外線の集光ビームで液体材料２０ａを加熱する場合、数ミリ秒から数秒の短時間で３５０℃以上に昇温できるため、焼結時の結晶粒成長を抑制し、平滑な表面を有する焼結体層２０を実現できる。また、本開示の研磨平坦化装置によれば、加熱が局所的であるため、ガラスベース１１および樹脂膜１２の耐熱性に拘束されることなく、液体材料２０ａの焼結温度を高く、例えば５００℃超７５０℃以下に設定してもよい。
　本実施形態によれば、研磨平坦化装置５００の研磨ヘッド５３５が樹脂膜１２の表面１２ｓに研磨を行って研磨凹部１２ｃを形成しても、リペアヘッド５３６が研磨凹部１２ｃに液体材料２０ａを供給し、液体材料２０ａを加熱することによって焼結体層２０を形成する。また、この処理を、フレキシブルディスプレイ用支持基板１０の平坦化すべき複数の位置のそれぞれにおいて局所的に実行することができる。
　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などを研磨によって除去する場合、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における研磨凹部１２ｃ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、例えば図４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（研磨傷）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微細な突起１２ａの周りに凝集し、微細な凹部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。
＜第１ガスバリア層＞
　次に、図１２に示すように、研磨凹部に焼結体層２０が形成された樹脂膜１２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に存在する研磨凹部および研磨傷によって第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。
＜機能層＞
　以下、図１３Ａから図１３Ｄ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的な点は、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１３Ａ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３００の厚さは例えば１μｍである。
　図１４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１４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１４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１４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よいし、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。
＜第２ガスバリア層＞
　上記の機能層を形成した後、図１３Ｂ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。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。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１５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１３Ｃ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１３Ｄ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封止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・・・微細突起（研磨傷）、１２ｂ・・・微細凹部（研磨傷）、１２ｃ・・・研磨凹部、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 (15)

  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、
    を備え、
    　前記フレキシブル基板は、
    　表面を有する樹脂膜であって、前記表面は研磨凹部を有する、樹脂膜と、
    　前記樹脂膜の前記表面の一部に位置し、かつ、前記研磨凹部の少なくとも一部を覆っている酸化物層と、
    を有している、フレキシブルディスプレイ。
  2. 　前記研磨凹部は複数の研磨傷を含む、請求項１に記載のフレキシブルディスプレイ。
  3. 　前記酸化物層は焼結体層である、請求項１または２に記載のフレキシブルディスプレイ。
  4. 　前記酸化物層は、前記樹脂膜の前記表面が有する前記研磨凹部よりも平坦な上面を有している、請求項１から３のいずれかに記載のフレキシブルディスプレイ。
  5. 　前記樹脂膜の前記表面および前記酸化物層を覆い、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、
    を備えている、請求項１から４のいずれかに記載のフレキシブルディスプレイ。
  6. 　ガラスベースと、
    　表面を有する樹脂膜であって、前記表面は研磨凹部を有し、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の一部に位置し、かつ、前記研磨凹部の少なくとも一部を覆っている酸化物層と、
    を有している、フレキシブルディスプレイ用支持基板。
  7. 　前記研磨凹部は複数の研磨傷を含む、請求項６に記載のフレキシブルディスプレイ用支持基板。
  8. 　前記酸化物層は焼結体層である、請求項６または７に記載のフレキシブルディスプレイ用支持基板。
  9. 　前記酸化物層は、前記樹脂膜の前記表面が有する前記研磨凹部よりも平坦な上面を有している、請求項６から８のいずれかに記載のフレキシブルディスプレイ用支持基板。
  10. 　前記樹脂膜の前記表面および前記酸化物層を覆うガスバリア膜を備えている、請求項６から９のいずれかに記載のフレキシブルディスプレイ用支持基板。
  11. 　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、
    　前記樹脂膜の前記表面の一部を研磨して前記表面に研磨凹部を形成する工程と、
    　前記樹脂膜の前記表面における前記研磨凹部の少なくとも一部を覆う焼結体層を形成する工程と、
    を含む、フレキシブルディスプレイの製造方法。
  12. 　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形成された前記研磨凹部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、請求項１１に記載の製造方法。
  13. 　前記液体材料はアルコキシドを含むゾルである、請求項１２に記載の製造方法。
  14. 　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、請求項１２または１３に記載の製造方法。
  15. 　前記樹脂膜の前記表面を覆う第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、請求項１１から１４のいずれかに記載の製造方法。
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