JP2017024368A - 積層体及びその製造方法並びに電子デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板同士を容易に剥離することができる積層体などを提供する。【解決手段】積層体１は、厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板１０と、厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板２０と、支持ガラス基板１０とガラスフィルム基板２０とを接着する樹脂層１５とを備え、樹脂層１５の厚みをｄ［μｍ］、樹脂層の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、樹脂層１５と前記ガラスフィルム基板２０との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、Ａ×ｄ＞Ｂを満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、積層体及びその製造方法並びに電子デバイス及びその製造方法に関する。

従来、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）デバイスなどの電子デバイスには、ガラス基板が用いられている。電子デバイスの薄型化、フレキシブル化などを実現するためには、高い可撓性を有する薄いガラス基板が用いられる。

薄膜ガラス基板は、取り扱いが難しいため、支持基板に積層された状態で電子デバイスの製造工程に用いられる。電子デバイスが製造された後に、ガラス基板は支持基板から機械的に剥離される（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／０９２０１５号

しかしながら、上記従来技術のように機械的な剥離を行う場合、基板の変形を伴う。このため、基板又は基板上に形成される電子素子が破壊されるおそれがある。

そこで、本発明は、基板同士を容易に剥離することができる積層体及び電子デバイス並びにこれらの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る積層体は、厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板と、厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板と、前記支持ガラス基板と前記ガラスフィルム基板とを接着する樹脂層とを備え、前記樹脂層の厚みをｄ［μｍ］、前記樹脂層の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、前記樹脂層と前記ガラスフィルム基板との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、Ａ×ｄ＞Ｂを満たす。

また、本発明の一態様に係る電子デバイスは、前記積層体の前記樹脂層から剥離された前記ガラスフィルム基板と、前記ガラスフィルム基板に設けられた電子素子とを備える。

また、本発明の一態様に係る積層体の製造方法は、厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板と、厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板とを樹脂層によって接着する工程を含み、前記樹脂層の厚みをｄ［μｍ］、前記樹脂層の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、前記樹脂層と前記ガラスフィルム基板との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、Ａ×ｄ＞Ｂを満たす。

また、本発明の一態様に係る電子デバイスの製造方法は、前記積層体の製造方法によって製造された積層体の前記ガラスフィルム基板の前記樹脂層とは反対側の面に電子素子を形成する工程と、前記支持ガラス基板側からレーザ光を照射することで、前記電子素子が形成された前記ガラスフィルム基板及び前記樹脂層を前記支持ガラス基板から剥離する工程と、前記電子素子が形成された前記ガラスフィルム基板から前記樹脂層を機械的に剥離する工程とを含む。

本発明に係る積層体などによれば、基板同士を容易に剥離することができる。

実施の形態に係る積層体の断面図である。 実施の形態に係る電子デバイスの断面図である。 実施の形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る積層体及び電子デバイス並びにこれらの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態）
［積層体］
まず、本実施の形態に係る積層体の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る積層体１の断面図である。

図１に示すように、積層体１は、支持ガラス基板１０と、樹脂層１５と、ガラスフィルム基板２０とを備える。支持ガラス基板１０と、樹脂層１５と、ガラスフィルム基板２０とは、この順で、各層間に隙間が形成されないように密着して積層されている。

支持ガラス基板１０は、ガラスフィルム基板２０を支持するためのガラス基板である。支持ガラス基板１０としては、ソーダガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、高屈折率ガラスなどを用いることができる。

支持ガラス基板１０の厚さは、ガラスフィルム基板２０の厚さより大きく、３００μｍ以上１０００μｍ以下である。支持ガラス基板１０の平面視形状及び大きさは特に限定されないが、ガラスフィルム基板２０と同じ、又は、ガラスフィルム基板２０より大きくてもよい。例えば、支持ガラス基板１０は、平面視形状が矩形の板体である。

樹脂層１５は、支持ガラス基板１０とガラスフィルム基板２０とを接着する接着層である。樹脂層１５としては、例えば、ポリイミドなどを用いることができる。樹脂層１５の厚さｄは、樹脂層１５の材質及びガラスフィルム基板２０の材質などに基づいて決定される。詳細については、後で説明する。

樹脂層１５は、所定のレーザ光を吸収する。レーザ光は、支持ガラス基板１０とガラスフィルム基板２０との剥離工程において照射される光である。レーザ光は、例えば、紫外領域の波長を有する。したがって、樹脂層１５は、紫外光に対する吸収率が高い樹脂材料から形成される。例えば、樹脂層１５は、レーザ光の透過率が１％未満である。

ガラスフィルム基板２０は、電子デバイスの一部として用いられる薄膜ガラス基板である。ガラスフィルム基板２０は、例えば、有機ＥＬ素子の発光層を封止するために用いられる。

ガラスフィルム基板２０の厚さは、２００μｍ以下である。ガラスフィルム基板２０の平面視形状及び大きさは特に限定されない。ガラスフィルム基板２０は、例えば、平面視形状が矩形の板体である。

ガラスフィルム基板２０は、可撓性を有してもよい。すなわち、ガラスフィルム基板２０は、曲げることが可能であり、フレキシブルな電子デバイスに用いることができる。また、ガラスフィルム基板２０は、光透過性を有してもよい。例えば、ガラスフィルム基板２０は、可視光を透過することで、有機ＥＬ素子、液晶デバイスなどの光学デバイスに利用することができる。

本実施の形態では、樹脂層１５のガラスフィルム基板２０に対する貼り合わせ面の表面粗さＲａは、１ｎｍ未満である。同様に、ガラスフィルム基板２０の樹脂層１５に対する貼り合わせ面の表面粗さＲａは、１ｎｍ未満である。これにより、樹脂層１５とガラスフィルム基板２０との密着性が良くなり、より確実に貼り合わせを行うことができる。

［電子デバイス］
次に、本実施の形態に係る積層体１を用いて製造する電子デバイス１００について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る電子デバイス１００の断面図である。

電子デバイス１００は、電力を利用又は生成するデバイスであり、例えば、有機ＥＬ素子、液晶デバイス、太陽電池などの光学デバイスである。あるいは、電子デバイス１００は、発熱素子などでもよい。

図２に示すように、電子デバイス１００は、ガラスフィルム基板２０と、電子素子３０と、対向ガラス基板４０とを備える。

ガラスフィルム基板２０は、図１に示す積層体１の支持ガラス基板１０から剥離されたガラス基板である。なお、図２では、剥離された支持ガラス基板１０及び樹脂層１５を破線で示している。本実施の形態では、電子デバイス１００が製造された後に、ガラスフィルム基板２０が支持ガラス基板１０及び樹脂層１５から剥離される。電子デバイス１００の製造方法の詳細については、後で説明する。

電子素子３０は、ガラスフィルム基板２０に設けられている。電子素子３０は、例えば、一対の電極層と、当該一対の電極層の間に設けられた発光層とを備える。電子素子３０は、一対の電極層に印加される電力によって発光する。電子素子３０は、例えば、スパッタ、蒸着、塗布などの各種成膜方法を用いて各層を順に成膜し、パターニングすることで形成される。

なお、電子素子３０は、一対の電極層と、当該一対の電極層の間に設けられた液晶とを備えてもよい。これにより、電子素子３０は、一対の電極に印加される電力によって光の配向制御などを行う。あるいは、電子素子３０は、電熱線などでもよい。

対向ガラス基板４０は、電子素子３０を間に挟むようにガラスフィルム基板２０に対向配置されたガラス基板である。対向ガラス基板４０は、ガラスフィルム基板２０とともに、電子素子３０を封止する。これにより、電子素子３０を外部からの衝撃から保護する。具体的には、電子素子３０を囲むように形成された封止材（図示せず）によって、対向ガラス基板４０とガラスフィルム基板２０とは接着されている。これにより、電子素子３０を密封封止することで、水分などが電子素子３０に到達しにくくすることができ、水分によって発光層などが破壊されるのを抑制することができる。

対向ガラス基板４０の形状、大きさ及び材料などは、ガラスフィルム基板２０と同じであるが、これに限定されない。また、対向ガラス基板４０は設けられていなくてもよい。例えば、対向ガラス基板４０の代わりに、シリコン窒化膜などの保護膜によって電子素子３０を覆ってもよい。

［電子デバイスの製造方法］
次に、本実施の形態に係る電子デバイス１００の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る電子デバイス１００の製造方法を示す工程断面図である。

まず、図３の（ａ）に示すように、支持ガラス基板１０上に樹脂層１５を形成する。具体的には、ディスペンサなどを用いて樹脂材料をシート状に塗布することで、樹脂層１５を形成する。なお、予めシート状に成形された樹脂層１５を支持ガラス基板１０に貼り付けてもよい。

また、樹脂層１５を塗布する前に、支持ガラス基板１０の表面を洗浄することで、表面に付着した有機物の汚染物などのパーティクルを除去してもよい。このとき、支持ガラス基板１０の表面に対して、紫外光の照射、大気圧プラズマ処理、又は、オゾンガスの吹付けなどを行ってもよい。ガラスフィルム基板２０に対しても洗浄などの同様の処理を行ってもよい。

次に、図３の（ｂ）に示すように、樹脂層１５上にガラスフィルム基板２０を載置する。これにより、支持ガラス基板１０とガラスフィルム基板２０とを樹脂層１５によって接着する。

次に、図３の（ｃ）に示すように、電子素子３０を形成する。

具体的には、まず、ガラスフィルム基板２０の支持ガラス基板１０とは反対側の面に電子素子３０を形成する。例えば、ガラスフィルム基板２０上にスパッタなどによりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電膜を電極層として形成する。次に、塗布などにより、発光層を含む各種有機層を形成する。次に、蒸着などにより、アルミニウム膜などを電極層として形成する。

次に、対向ガラス基板４０によって電子素子３０を封止する。具体的には、電子素子３０を囲むように所定の樹脂材料（例えば、紫外光硬化樹脂）をガラスフィルム基板２０上に塗布した後、対向ガラス基板４０を載置する。その後、樹脂材料を硬化させることで、対向ガラス基板４０とガラスフィルム基板２０とによって電子素子３０を封止する。これにより、図３の（ｃ）に示すように、電子デバイス１００が製造される。

次に、図３の（ｄ）に示すように、支持ガラス基板１０側からレーザ光９０を照射することで、電子素子３０が形成されたガラスフィルム基板２０及び樹脂層１５を支持ガラス基板１０から剥離する。レーザ光９０は、例えば、３５５ｎｍの紫外光である。レーザ光９０としては、ＹＡＧレーザ、固体レーザ、エキシマレーザなどの各種レーザ光源から発生されたレーザ光を用いることができる。

本実施の形態では、レーザアブレーションを利用して樹脂層１５を支持ガラス基板１０から剥離する。具体的には、樹脂層１５がレーザ光９０を吸収するので、レーザアブレーションにより、レーザ光９０が照射された部分が蒸発する。樹脂層１５の支持ガラス基板１０に対する接着部分にレーザ光９０を照射して、当該接着部分を除去することにより、樹脂層１５を支持ガラス基板１０から剥離する。レーザ光９０は、支持ガラス基板１０側から照射され、樹脂層１５の全面をスキャンする。これにより、図３の（ｅ）に示すように、支持ガラス基板１０が剥離されて、電子デバイス１００のガラスフィルム基板２０には樹脂層１５が残っている。

なお、本実施の形態では、樹脂層１５は、レーザ光９０の透過率が１％未満である。つまり、レーザ光９０は、そのほとんどが樹脂層１５によって吸収され、電子素子３０まで達しない。したがって、レーザ光９０が電子素子３０にダメージを与えるのを抑制することができる。

次に、電子素子３０が形成されたガラスフィルム基板２０から樹脂層１５を機械的に剥離する。具体的には、樹脂層１５の表面に粘着テープなどを貼り付けて引っ張ることで、樹脂層１５をガラスフィルム基板２０から剥離する。このとき、本実施の形態では、樹脂層１５とガラスフィルム基板２０とが所定の条件を満たすので、樹脂層１５が破断することなく、適切に剥離される。

これにより、図２に示すような電子デバイス１００を製造することができる。

［樹脂層及びガラスフィルム基板の条件］
以下では、樹脂層１５及びガラスフィルム基板２０が満たすべき条件について説明する。

当該条件は、樹脂層１５の厚みをｄ［μｍ］、樹脂層１５の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、樹脂層１５とガラスフィルム基板２０との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、
（式１） Ａ×ｄ＞Ｂ
を満たすことである。

引張破断強度Ａ［ＭＰａ］は、樹脂層１５を引っ張った場合に破断するときの応力（荷重／断面積）に相当する。引張破断強度は、樹脂層１５の材質によって決定される。引張破断強度は、例えば、樹脂層１５を所定方向に引っ張る力を徐々に増加させた場合に破断した時の引張力［Ｎ］を、当該引張方向に直交する断面における断面積［ｍ^２］で割ることで測定することができる。

剥離強度Ｂ［Ｎ／ｍ］は、ガラスフィルム基板２０に接着させた樹脂層１５を剥離するときの強度である。例えば、剥離強度は、９０度剥離試験によって測定される。

（式１）を満たすことにより、樹脂層１５を機械的に剥離するために引っ張った場合に、樹脂層１５が破断する前に適切にガラスフィルム基板２０から剥離することができる。このため、剥離後のガラスフィルム基板２０の貼り合わせ面には、樹脂層１５の断片などが残らないので薬液処理などを行わなくて済む。したがって、電子素子３０へのダメージが発生するのを避けることができるので、歩留まりを向上させることができる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る積層体１は、厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板１０と、厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板２０と、支持ガラス基板１０とガラスフィルム基板２０とを接着する樹脂層１５とを備え、樹脂層１５の厚みをｄ［μｍ］、樹脂層１５の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、樹脂層１５とガラスフィルム基板２０との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、Ａ×ｄ＞Ｂを満たす。

これにより、Ａ×ｄ＞Ｂを満たすので、ガラスフィルム基板２０から樹脂層１５を機械的に剥離する際に、樹脂層１５が破断することなく引っ張って剥離することができる。したがって、ガラスフィルム基板２０を支持ガラス基板１０から容易に、かつ、適切に剥離することができる。つまり、本実施の形態によれば、基板同士を容易に、かつ、適切に剥離することができる積層体１を提供することができる。

また、ガラスフィルム基板２０ではなく樹脂フィルム基板を利用すれば、レーザアブレーションによって支持ガラス基板１０を剥離するだけでよく、機械的な剥離が行わなくて済む。しかしながら、樹脂フィルム基板は、ガラスフィルム基板２０に比べて水分透過率が高いので、電子素子３０を水分などから保護するための保護膜を形成する工程が別途必要となり、工程数が増加する。

これに対して、本実施の形態に係る積層体１では、支持ガラス基板１０と樹脂層１５とを剥離するだけでよく、また、樹脂層１５の剥離は機械的に行える。したがって、積層体１を電子デバイス１００の製造に用いた場合、簡単な工程で樹脂層１５を剥離することができるので、良好な電子デバイス１００を安定的に製造することができる。よって、歩留まりを向上させることができる。

また、剥離層として樹脂層１５の代わりに金属酸化物層などを形成することもできるが、この場合は、レーザ光９０が電子素子３０に達しないように、金属酸化物層を厚くする必要が出てくる。金属酸化物層が厚くなると、表面が荒れてガラスフィルム基板２０を貼り付けることが難しくなる。これに対して、本実施の形態のように、樹脂層１５を剥離層として利用することで、レーザ光９０からの電子素子３０の保護とガラスフィルム基板２０との密着性の向上とを両立させることができる。

また、例えば、ガラスフィルム基板２０の樹脂層１５に対する貼り合わせ面と、樹脂層１５のガラスフィルム基板２０に対する貼り合わせ面との各々の表面粗さＲａは、１ｎｍ未満である。

これにより、樹脂層１５とガラスフィルム基板２０との密着性が良くなり、より確実に貼り合わせを行うことができる。

また、本実施の形態に係る電子デバイス１００は、積層体１の樹脂層１５から剥離されたガラスフィルム基板２０と、ガラスフィルム基板２０に設けられた電子素子３０とを備える。

これにより、電子素子３０にダメージをほとんど与えることなく、樹脂層１５を適切に剥離することができる。したがって、良好な電子デバイスを安定的に供給することができ、歩留まりを向上させることができる。また、電子デバイス１００の基板として、樹脂フィルム基板ではなくガラスフィルム基板２０を用いているので、電子素子３０を水分などからも適切に保護することができる。

また、本実施の形態に係る積層体１の製造方法は、厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板１０と、厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板２０とを樹脂層１５によって接着する工程を含み、樹脂層１５の厚みをｄ［μｍ］、樹脂層１５の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、樹脂層１５とガラスフィルム基板２０との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、Ａ×ｄ＞Ｂを満たす。

これにより、Ａ×ｄ＞Ｂを満たすので、ガラスフィルム基板２０から樹脂層１５を機械的に剥離する際に、樹脂層１５が破断することなく引っ張って剥離することができる。したがって、ガラスフィルム基板２０を支持ガラス基板１０から容易に、かつ、適切に剥離することができる。つまり、本実施の形態によれば、基板同士を容易に、かつ、適切に剥離することができる積層体１を提供することができる。

また、本実施の形態に係る電子デバイス１００の製造方法は、積層体の製造方法によって製造された積層体１のガラスフィルム基板２０の樹脂層１５とは反対側の面に電子素子３０を形成する工程と、支持ガラス基板１０側からレーザ光を照射することで、電子素子３０が形成されたガラスフィルム基板２０及び樹脂層１５を支持ガラス基板１０から剥離する工程と、電子素子３０が形成されたガラスフィルム基板２０から樹脂層１５を機械的に剥離する工程とを含む。

これにより、レーザ光９０によって樹脂層１５から支持ガラス基板１０を容易に剥離することができ、さらに、ガラスフィルム基板２０から樹脂層１５を機械的に容易に剥離することができる。したがって、良好な電子デバイス１００を安定的に製造することができ、歩留まりを向上させることができる。

また、例えば、樹脂層１５は、レーザ光の透過率が１％未満である。

これにより、照射したレーザ光９０のほとんどが樹脂層１５によって吸収されるので、電子素子３０にダメージを与えることを抑制することができる。したがって、良好な電子デバイス１００を安定的に製造することができ、歩留まりを向上させることができる。

（その他）
以上、本発明に係る積層体及び電子デバイス並びにこれらの製造方法について、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、レーザ光９０として紫外領域のレーザ光を照射したが、これに限らない。樹脂層１５に吸収される波長領域のレーザ光を用いて、レーザアブレーションが可能であればよい。あるいは、レーザアブレーションではなく、レーザ光９０によって発生する熱によって樹脂層１５の支持ガラス基板１０に対する接着部分を溶かしてもよい。

また、例えば、ガラスフィルム基板２０と樹脂層１５との各々の貼り合わせ面の表面粗さＲａが１ｎｍ未満である例について示したが、これに限らない。表面粗さは１ｎｍ以上でもよい。この場合は、ガラスフィルム基板２０と樹脂層１５との接着性はやや弱くなるものの、その分剥離が容易になるという利点がある。

また、例えば、樹脂層１５は、複数の樹脂層の積層構造でもよい。例えば、樹脂層１５は、レーザ光９０に対する吸収率が高い第１樹脂層と、ガラスフィルム基板２０からの剥離が容易な第２樹脂層との積層構造を有してもよい。第１樹脂層が支持ガラス基板１０に接着され、第２樹脂層がガラスフィルム基板２０に接着されている場合、第１樹脂層をレーザ光９０によって除去し、第２樹脂層を機械的に剥離することができる。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 積層体
１０ 支持ガラス基板
１５ 樹脂層
２０ ガラスフィルム基板
９０ レーザ光
１００ 電子デバイス

Claims (6)

1. 厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板と、
   厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板と、
   前記支持ガラス基板と前記ガラスフィルム基板とを接着する樹脂層とを備え、
   前記樹脂層の厚みをｄ［μｍ］、前記樹脂層の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、前記樹脂層と前記ガラスフィルム基板との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、
   Ａ×ｄ＞Ｂ
   を満たす
   積層体。
2. 前記ガラスフィルム基板の前記樹脂層に対する貼り合わせ面と、前記樹脂層の前記ガラスフィルム基板に対する貼り合わせ面との各々の表面粗さＲａは、１ｎｍ未満である
   請求項１に記載の積層体。
3. 請求項１又は２に記載の積層体の前記樹脂層から剥離された前記ガラスフィルム基板と、
   前記ガラスフィルム基板に設けられた電子素子とを備える
   電子デバイス。
4. 厚さ３００μｍ以上１０００μｍ以下の支持ガラス基板と、厚さ２００μｍ以下のガラスフィルム基板とを樹脂層によって接着する工程を含み、
   前記樹脂層の厚みをｄ［μｍ］、前記樹脂層の引張破断強度をＡ［ＭＰａ］、前記樹脂層と前記ガラスフィルム基板との剥離強度をＢ［Ｎ／ｍ］としたとき、
   Ａ×ｄ＞Ｂ
   を満たす
   積層体の製造方法。
5. 請求項４に記載の積層体の製造方法によって製造された積層体の前記ガラスフィルム基板の前記樹脂層とは反対側の面に電子素子を形成する工程と、
   前記支持ガラス基板側からレーザ光を照射することで、前記電子素子が形成された前記ガラスフィルム基板及び前記樹脂層を前記支持ガラス基板から剥離する工程と、
   前記電子素子が形成された前記ガラスフィルム基板から前記樹脂層を機械的に剥離する工程とを含む
   電子デバイスの製造方法。
6. 前記樹脂層は、前記レーザ光の透過率が１％未満である
   請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。

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