JP6674591B1 - 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

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（２１２）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（２１２）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。ステージ（２１２）は、中間領域（３０ｉ）に対向する領域に分離工程で流体を噴出する噴出孔を有している。

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む。前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに接触した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いる。前記積層構造体の前記第２部分は、前記ガラスベースと、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域とを含む。前記ステージは、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域に対向する領域に複数の噴出孔を有している。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は、前記ステージの前記複数の噴出孔から流体を噴出させ、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域を前記ステージから離す工程を含む。

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は、前記ステージが前記積層構造体の前記第２の表面を吸着している状態で実行される。

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を前記剥離光で照射する工程は、前記ステージが前記積層構造体の前記第２の表面を吸着している状態で実行される。

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。

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剥離光で照射する剥離光照射装置と、
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とを備える。前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに吸着され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いる。前記積層構造体の前記第２部分は、前記ガラスベースと、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域とを含む。前記ステージは、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域に対向する領域に複数の噴出孔を有しており、前記積層構造体を前記第１部分と前記第２部分とに分離するとき、前記ステージの前記複数の噴出孔から流体を噴出させ、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域を前記ステージから離す。

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。

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。 ライン状に成形された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。 剥離光の照射開始時におけるステージの位置を模式的に示す図である。 剥離光の照射終了時におけるステージの位置を模式的に示す図である。 剥離光の照射後に積層構造体を第１部分と第２部分とに分離する前の状態を模式的に示す断面図である。 積層構造体を第１部分と第２部分とに分離した状態を模式的に示す断面図である。 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。 ステージの表面を模式的に示す斜視図である。 ステージの表面を模式的に示す平面図である。 ステージの構成例における第１領域と第２領域との境界近傍の一部を拡大した模式図である。 図９ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 ステージの他の構成例を模式的に示す平面図である。 ステージの更に他の構成例を模式的に示す平面図である。 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。 剥離光２１６を放射する面光源２１５の構成例を模式的に示す断面図である。 面光源２１５の構成例を示す上面図である。 ２次元的に配列された複数の発光ダイオード素子４００を備える面光源２１５を模式的に示す断面図である。 図２２に示される例に比べて発光素子ダイオード素子４００の面内個数密度を高めた面光源２１５を示す断面図である。 行および列状に配列された発光ダイオード素子４００のアレイを示す図である。 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２５Ａに示される積層構造体のＢ−Ｂ線断面図である。 積層構造体に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２６Ａ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。 多数の発光ダイオード素子がマトリックス状に配列された面光源の例を模式的に示す上面図である。

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）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。

レーザビームによって切断を行う場合、レーザビームの波長は、赤外、可視光、紫外のいずれの領域にあってもよい。ガラスベース１０に及ぶ切断の影響を小さくすると言う観点からは、波長が緑から紫外域に含まれるレーザビームが望ましい。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置によれば、２次高調波（波長５３２ｎｍ）、または３次高調波（波長３４３ｎｍまたは３５５ｎｍ）を利用して切断を行うことができる。その場合、レーザ出力を１〜３ワットに調整して毎秒５００ｍｍ程度の速度で走査すれば、ガラスベース１０に損傷を与えることなく、ガラスベース１０に支持されている積層物を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、不図示の製造装置（剥離装置）におけるステージ２１２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２１２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。吸着ステージの構成の詳細は、後述する。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２１２の表面２１２Ｓに対向するように配置され、ステージ２１２によって支持される。

図３Ｂは、ステージ２１２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２１２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２１２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２１２の表面２１２Ｓに接しており、ステージ２１２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装置は、剥離光２１６を出射するラインビーム光源を備えている。ラインビーム光源は、レーザ装置と、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。

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２１２、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２１２に接している。

図４Ｂは、剥離光２１６の照射時におけるステージ２１２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２１２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。

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の照射は、例えば２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギ照射密度で実行され得る。ラインビーム状の剥離光２１６は、ガラスベース１０を横切るサイズ、すなわちガラスベースの１辺の長さを超えるライン長さ（長軸寸法、図４ＢのＹ軸方向サイズ）を有する。ライン長さは、例えば７５０ｍｍ以上であり得る。ただし、１ｍ以上のライン長さを有するラインビームを得ようとすると、レーザ光を成形する光学系が巨大になりすぎて製造が困難になること、およびそれに伴いラインビームの品質（均一性）の低下が不可避であることから、一般的にはＧ６Ｈ基板サイズ（１８００ｍｍ×７５０ｍｍの短辺側）程度に対応するラインビーム（ビーム長さが７５０ｍｍ程度まで）が限界であった。一方、剥離光２１６のライン幅（短軸寸法、図４ＢのＸ軸方向サイズ））は、例えば０．２ｍｍ程度であり得る。これらの寸法は、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サイズである。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回程度の周波数で行われ得る。

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、その逆であってもよい。本実施形態では、ステージ２１２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２１２の移動により、剥離光２１６のスキャンが実行される。

＜剥離光照射装置２＞
上記の実施形態における剥離光照射装置が備える光源は、レーザ光源であるが、本開示の剥離光照射装置は、この例に限定されない。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、紫外線ランプ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。

図２１Ａは、剥離光２１６を放射する面光源２１５の構成例を模式的に示す断面図である。図２１Ｂは、この面光源２１５の構成例を示す上面図である。

図示されている面光源２１５は、積層構造体１００に対向する領域に配列された複数の紫外ランプ３８０と、各紫外ランプ３８０から放射された紫外光を反射するリフレクタ３９０とを備えている。この紫外ランプ３８０は、例えば、波長３６５ｎｍのｉ線を放射する高圧水銀ランプであり得る。図示されている例におけるリフレクタ３９０は、紫外ランプ３８０から周囲に放射された紫外光を反射して実質的に平行光にすることができる。リフレクタ３９０がコールドミラーから形成されていると、高圧水銀ランプから放射された光に含まれる赤外成分が積層構造体１００に入射することを抑制できる。紫外ランプ３８０と積層構造体１００との間に赤外カットフィルタを配置してもよい。剥離光２１６に含まれ得る赤外成分を低減またはカットすることにより、赤外線照射による積層構造体１００の昇温を抑制また防止することができる。

樹脂膜３０の剥離に必要な剥離光の照射エネルギは、例えば１００ｍＪ／ｃｍ²以上３００ｍＪ／ｃｍ²以下の範囲にある。紫外ランプ３８０のような光源（非コヒーレント光源）は、前述したレーザ光源に比べて一般に単位面積あたりの照射強度が小さい。このため、充分な照射エネルギを達成するためには、レーザ光源を用いる場合に比べて剥離光照射時間を長くすればよい。

図２１Ａおよび図２１Ｂに示される面光源２１５は、面状に広がる剥離光２１６を形成できるため、ラインビームをスキャンする場合に比べて、それぞれの位置での照射時間を長くすることが容易である。

なお、図２１Ａの例では、リフレクタ３９０によって平行化された剥離光２１６が形成されているが、本開示の実施形態は、この例に限定されない。リフレクタ３９０および不図示のレンズを利用して、各紫外ランプ３８０から放射された光を幅が１〜３ｍｍ程度のライン状に集光してもよい。そのようなストライプ状の剥離光２１６で積層構造体１００を照射する場合は、積層構造体１００に対する面光源２１５の相対位置をシフトさせることより、積層構造体１００の全面を剥離光２１６で照射することができる。

紫外ランプ３８０から放射される紫外光の照射強度が高い場合、１本または数本の紫外ランプ３８０でスキャンすることにより、積層構造体１００の全面を剥離光２１６で照射することも可能である。紫外ランプ３８０から放射される紫外光の照射強度が高くない場合でも、スキャン速度を低下させれば、１本または数本の紫外ランプ３８０のスキャンにより、積層構造体１００の全面を剥離光２１６で照射することが可能である。ただし、紫外ランプ３８０のランプ長の制約から、Ｇ８基板（２４００ｍｍ×２２００ｍｍ）やそれ以上のサイズの超大型基板への対応は困難な面もある。

＜剥離光照射装置３＞
以下、複数の発光ダイオード素子を備える非コヒーレント光源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、紫外光を放射する複数の発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）素子を用いることができる。このような発光ダイオード素子は、それぞれが、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。前述したとおり、従来のエキシマレーザやＹＡＧレーザから出射するスポットビーム状のレーザ光を、レンズやプリズムなどの光学系を用いてラインビーム状に成形する際には、光学系の製造コストやレーザ光成形後のラインビームの不均一性の増大の問題から１ｍ以上のライン長さを実現することは困難であった。また、紫外線ランプを用いても、そのランプ長に制約があるため、無制限に長いライン長さを実現することはできない。しかしながら、本実施形態のように複数の紫外光を放射する光源を並べて使用することにより、ラインビーム状の剥離光のライン長さを容易に１ｍ以上とすることができ、Ｇ８サイズの基板（２４００ｍｍ×２２００ｍｍ）やそれ以上の超大型基板への対応も可能となる。

図２２は、２次元的に配列された複数の発光ダイオード素子４００を備える面光源２１５を模式的に示す断面図である。個々の発光ダイオード素子４００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。この場合も、複数の発光ダイオード素子４００を２次元的に多数個配列させることにより、従来光源（レーザ光源と光学系の組合せや紫外線ランプ）では実現不可能であった超大型基板への対応が可能となる。

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２３は、図２２に示される例に比べて発光素子ダイオード素子４００の面内個数密度を高めた面光源２１５を示す断面図である。発光素子ダイオード素子４００の面内個数密度が高くなるほど、照射強度を高めることができる。

図２４は、行および列状に配列された発光ダイオード素子４００のアレイを示す図である。隣接する発光ダイオード素子４００の間隔(配列ピッチ)Ｐは、樹脂膜とガラスベースとの界面の全体において、照射強度が剥離に必要なレベルを超えるように選択される。

＜剥離光照射装置４＞
発光ダイオード素子は、駆動電流の大きさを調整することにより、その発光強度が制御される。従って、複数の発光ダイオード素子を１次元または２次元的に配列した状態において、個々の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時間的および／または空間的に変調することもできる。

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。

図２５Ａ、図２５Ｂおよび図２５Ｃ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２５Ａ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２５Ｂは、図２５Ａに示されるラインビーム光源２１４のＢ−Ｂ線断面である。図２５Ｂには、積層構造体１００も記載されている。図２５Ｃ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２．０ｍｍ〜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。

図２５Ｃ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を移動させることにより、積層構造体１００の全面に対する剥離光の照射を実行できる。

ラインビーム光源２１４の照射強度を高めるため、発光ダイオード素子４００を複数列に並べてもよい。

図２６Ａ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２６Ｂは、図２６Ａに示されるラインビーム光源２１４のＢ−Ｂ線断面である。図２６Ｂには、積層構造体１００も記載されている。図２６Ｃ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。図２６Ｃ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を移動させることにより、積層構造体１００の全面に対する剥離光の照射を実行できる。図２６Ｃ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を移動させることにより、積層構造体１００の全面に対する剥離光の照射を実行できる。

剥離光の照射は、積層構造体１００に対して複数の光源を静止させた状態で行ってもよい。

図２７は、多数の発光ダイオード素子４００がマトリックス状に配列された面光源２１５の例を模式的に示す上面図である。縦、横の発光ダイオードの配列個数は、使用する基板サイズに応じて任意に設定すればよく、この場合もＧ８サイズやそれ以上の超大型基板に対応する剥離装置の実現が可能となる。また剥離するべき面内を複数の領域に区分し、ステッパによる順次露光と同様に、各領域を剥離光のフラッシュで照射してもよい。

なお、積層構造体１００および面光源２１５を共に静止した状態で剥離光照射を行う場合、光スキャンのための精密な駆動装置が不要になる。また、固定されたラインビーム光源に対して積層構造体１００を移動させながら剥離光照射を行う場合（図４Ａ−図４Ｃ）は、積層構造体１００の移動のために積層構造体１００の少なくとも２倍の面積を持つエリアが必要である。しかし、面光源２１５を使用すれば、積層構造体１００の移動に必要な余分のエリアが不要になり、装置の設置面積が半減する利点がある。

このように発光ダイオード素子を用いることにより、比較的に高価な半導体レーザ素子を用いるよりも多数の光源を用いて剥離光照射を実行することが低コストで可能になる。また、個々の発光ダイオード素子から剥離光を放射する時間を長くすることも容易であるため、各発光ダイオード素子の光出力が小さくても、照射時間を調整することにより、剥離に必要な照射エネルギを達成できる。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）の面でも有利であり、より容易な装置設計や運用が可能となる。

＜リフトオフ＞
図５Ａは、剥離光の照射後、積層構造体１００がステージ２１２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２１２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２１２は積層構造体１００の発光デバイス部分を吸着している。このとき、樹脂膜３０の端部に位置する中間領域３０ｉの一部を不図示のピンまたは治具によってガラスベース１０に固定しておいてもよい。固定の位置は、例えば、樹脂膜３０の４隅であり得る。

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２１２が図の上方に移動してもよい。

図５Ｂ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６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２１２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。

図６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２１２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２１２とは異なる他のステージを備える剥離光照射装置によって実行し、剥離プロセスは、ステージ２１２を備える剥離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を不図示の他のステージからステージ２１２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２１２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２１２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５Ｂおよび図６に示される分離を実現するために有効である。

本実施形態では、上記の「分離」に際して、ステージ２１２が重要な役割を果たしている。以下、本実施形態に好適に用いられ得るステージ２１２の構造例を説明する。

＜ステージの構造例＞
図７は、ステージ２１２の表面を模式的に示す斜視図である。図８は、ステージ２１２の表面を模式的に示す平面図である。

図示されるステージ２１２は、それぞれが複数の発光デバイス１０００（不図示）に対向する複数の第１領域２１２Ａと、樹脂膜３０の中間領域３０ｉに対向する第２領域２１２Ｂとを有している。本実施形態のステージ２１２における第１領域２１２Ａは、発光デバイス１０００を吸着する領域である。一方、第２領域２１２Ｂは、樹脂膜３０の中間領域３０ｉに対して流体を噴出し得る噴出孔を有している。流体の典型例は、大気または窒素などの気体である。

図９Ａは、第１領域２１２Ａと第２領域２１２Ｂとの境界近傍の一部を拡大した模式図である。図９Ｂは、図９ＡのＢ−Ｂ線断面図である。この例におけるステージ２１２は、図９Ｂに示されるように、第１領域２１２Ａに多孔質部分２２２Ａを有する正面プレート２２２と、正面プレート２２２に平行な背面プレート２２４とを有している。正面プレート２２２の第２領域２１２Ｂは、多孔質部分２２２Ａの代わりに噴出孔（噴気孔）２２２Ｂを有している。正面プレート２２２と背面プレート２２４との間には、仕切りによって区画された第１スペース２２６Ａおよび第２スペース２２６Ｂが形成されている。第１スペース２２６Ａは、第１領域２１２Ａの多孔質部分２２２Ａの多数の気孔を介して外部と連通している。一方、第２スペース２２６Ｂは第２領域２１２Ｂの噴出孔２２２Ｂを介して外部と連通している。

第１スペース２２６Ａは、減圧ポンプなどの吸引装置（不図示）に接続される。動作時、吸引装置によって第１スペース２２６Ａが負圧になるため、第１領域２１２Ａの多孔質部分２２２Ａを介して外部の空気が第１スペース２２６Ａに流入する。このため、正面プレート２２２の第１領域２１２Ａに接する物体は、多孔質部分２２２Ａによって吸引され、その結果、ステージ２１２に吸着する。

第２スペース２２６Ｂは、加圧ポンプなどの加圧装置（不図示）に接続される。動作時、加圧装置によって第２スペース２２６Ｂが正圧になるため、第２領域２１２Ｂの噴出孔２２２Ｂを介して第２スペース２２６Ｂから外部に空気が噴き出す。このため、正面プレート２２２の第２領域２１２Ｂに接する物体は、噴出孔２２２Ｂから離れ、ステージ２１２から剥がれることになる。

正面プレート２２２の第１領域２１２Ａは、種々の多孔質材料から形成され得る。多孔質材料の気孔率は、例えば２０％以上６０％以下の範囲内にある。平均気孔径は、例えば５μｍ以上６００μｍ以下の範囲内にある。多孔質材料の例は、金属もしくはセラミックスの焼結体、または樹脂である。多孔質材料の厚さは、例えば１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある。正面プレート２２２の第２領域２１２Ｂにおける噴出孔２２２Ｂの内径は、例えば数百μｍから数ｍｍの範囲内にある。

図９Ａの例において、噴出孔２２２Ｂは等間隔で直線上に配列されている。本開示の実施形態は、この例に限定されない。噴出孔２２２Ｂは、１もしくは複数の曲線または屈曲線上に位置していてもよい。また、噴出孔２２２Ｂの配列は等間隔である必要もない。隣接する２個の噴出孔２２２Ｂの中心間距離は、例えば数ｍｍ〜３ｃｍである。

噴出孔２２２Ｂを介して第２スペース２２６Ｂから外部に空気などの流体が噴出するタイミングは、積層構造体１００を第１部分１１０と第２部分１２０とに分離するときである。このとき以外は、噴出孔２２２Ｂから流体を噴出する必要はない。従って、分離の工程を実行する前の段階において、第２スペース２２６Ｂは、第１スペース２２６Ａと同様に負圧にされていてもよい。そのとき、噴出孔２２２Ｂは、第１領域２１２Ａの多孔質部分２２２Ａとともに積層構造体１００の吸着に寄与し得る。

上記の構成を有するステージ２１２を用いることにより、図５Ａに示される状態において、ステージ２１２の第１領域２１２Ａに接している樹脂膜３０の複数のフレキシブル基板領域３０ｄを、それぞれ、ステージ２１２の第１領域２１２Ａに強く吸着させることができる。一方、樹脂膜３０の中間領域３０ｉとステージ２１２の第２領域２１２Ｂとの間では、少なくとも「分離」の工程時に、ステージ２１２の表面２１２Ｓから中間領域３０ｉを剥離することができる。その結果、樹脂膜３０の中間領域３０ｉは、ガラスベース１０に付着したままステージ２１２から離れやすくなる。

このようなステージ２１２が積層構造体１００の第２の表面１００ｂを吸着した状態で、ステージ２１２からガラスベース１０までの距離を拡大すると、積層構造体１００のうちの不要な部分をガラスベース１０とともに発光デバイス１０００から分離することができる。積層構造体１００のうちの不要な部分は、ステージ２１２の第２領域２１２Ｂに吸着されず、ガラスベース１０に付着した状態を維持することができる。

この構成例では、発光デバイス１０００に接する第１領域２１２Ａの形状および大きさが、発光デバイス１０００の形状および大きさに一致しているが、本開示の実施形態は、この例に限定されない。第１領域２１２Ａの吸着力が充分に強ければ、第１領域２１２Ａは、個々の発光デバイス１０００の全体ではなく、少なくとも一部に対向していればよい。

図１０および図１１は、それぞれ、第１領域２１２Ａの他の配置例を示す図である。積層構造体１００に含まれる個々の発光デバイス１０００をしっかりと吸着することができれば、第１領域２１２Ａの形状および寸法は任意である。ただし、噴出孔２２２Ｂは、樹脂膜３０の中間領域３０ｉに対向する領域に配置される。

本実施形態では、ステージ２１２が第１領域２１２Ａに複数の多孔質部分２２２Ａを備え、負圧によって積層構造体１００を吸着するが、本開示のステージは、この例に限定されない。例えば静電チャックを備えるステージ、または第１領域２１２Ａに多孔質部分２２２Ａに代えて粘着層を有するステージであってもよい。そのようなステージも、樹脂膜３０の中間領域３０ｉに対向する領域（第２領域２１２Ｂ）に複数の噴出孔２２２Ｂを有していれば、上述した機能を実現することができる。

＜剥離後の工程＞
図１２は、ステージ２１２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２１２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１３は、ステージ２１２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２１２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１３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１４は、ステージ２１２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１４のＺ軸の方向は、図１２および図１３のＺ軸の方向から反転している。

ステージ２１２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２１２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１５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２１２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２１２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１６に示すように、ステージ２１２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２１２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２１２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２１２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２１２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１７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２１２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１８Ａを参照する。図１８Ａ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を透過する紫外線剥離光を樹脂膜３０に照射する工程が行われる。樹脂膜３０の一部は、ガラスベース１０との界面において、このような紫外線剥離光を吸収して分解（消失）する必要がある。また、例えば、ある波長帯域の剥離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、その剥離光の照射により、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１８Ｂ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１９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１９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１９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１９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１８Ｃ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２．０μｍ以下である。

図２０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２０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１８Ｄを参照する。図１８Ｄ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、２１２・・・ステージ、２２０・・・剥離光照射装置（剥離装置）、２２２Ｂ・・・噴出孔

Claims (7)

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、
   前記ステージは、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域に対向する領域に複数の噴出孔を有しており、
   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は、前記ステージの前記複数の噴出孔から流体を噴出させ、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域を前記ステージから離す工程を含み、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、
   前記ステージは、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域に対向する領域に複数の噴出孔を有しており、
   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は、前記ステージの前記複数の噴出孔から流体を噴出させ、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域を前記ステージから離す工程を含み
   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は、前記ステージが前記積層構造体の前記第２の表面を吸着している状態で実行される、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記合成樹脂フィルム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を前記剥離光で照射する工程は、前記ステージが前記積層構造体の前記第２の表面を吸着している状態で実行される、請求項３に記載の製造方法。
5. 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４のいずれかに記載の製造方法。
6. 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剥離光で照射する剥離光照射装置と、
   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と、
   を備え、
   前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに吸着され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、
   前記ステージは、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域に対向する領域に複数の噴出孔を有しており、前記積層構造体を前記第１部分と前記第２部分とに分離するとき、前記ステージの前記複数の噴出孔から流体を噴出させ、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域を前記ステージから離し、
   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。
7. 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剥離光で照射する剥離光照射装置と、
   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と、
   を備え、
   前記積層構造体の前記第１部分は、前記ステージに吸着され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、
   前記ステージは、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域に対向する領域に複数の噴出孔を有しており、前記積層構造体を前記第１部分と前記第２部分とに分離するとき、前記ステージの前記複数の噴出孔から流体を噴出させ、前記合成樹脂フィルムの前記中間領域を前記ステージから離し、
   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。

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