(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上にナノ粒子層を形成する工程と、
前記ナノ粒子層上に樹脂フィルム層を形成する工程と、
前記支持基板から前記樹脂フィルム層を剥離する工程と
を備える樹脂フィルム層の剥離方法であって、
前記ナノ粒子層が、ナノ粒子分散液を前記支持基板上に部分的に塗布して乾燥させた後、前記ナノ粒子分散液よりもナノ粒子濃度が低い低濃度ナノ粒子分散液を前記支持基板上の全面に塗布して乾燥させることにより形成されることを特徴とする樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項２】
前記ナノ粒子層が、ナノ粒子分散液を前記支持基板上に塗布した後、乾燥することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項３】
前記ナノ粒子層を構成するナノ粒子が、無機材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項４】
前記ナノ粒子層構成するナノ粒子の粒径が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項５】
前記樹脂フィルム層が、樹脂ワニスを前記ナノ粒子層上に塗布した後、硬化させることにより形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項６】
前記樹脂ワニスが、ポリイミドワニスであることを特徴とする請求項５に記載の樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項７】
部分的に塗布する前記ナノ粒子分散液を、前記支持基板上の周縁部以外の部分に塗布することを特徴とする請求項１に記載の樹脂フィルム層の剥離方法。
【請求項８】
支持基板上にナノ粒子層を形成する工程と、
前記ナノ粒子層上に樹脂フィルム層を形成する工程と、
前記樹脂フィルム層上に、薄膜素子を含む薄膜素子層を形成する工程と、
前記薄膜素子層が形成された前記樹脂フィルム層を前記支持基板から剥離する工程と
を備える薄膜素子デバイスの製造方法であって、
前記ナノ粒子層が、ナノ粒子分散液を前記支持基板上の周縁部以外の部分に塗布して乾燥させた後、前記ナノ粒子分散液よりもナノ粒子濃度が低い低濃度ナノ粒子分散液を前記支持基板上の全面に塗布して乾燥させることにより形成されることを特徴とする薄膜素子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂フィルム層の剥離方法及び薄膜素子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ等の薄膜素子デバイスには、薄型かつ軽量であり、フレキシブルであることが望まれている。そのような要求に応えるためには、薄膜素子を樹脂基板又は樹脂フィルム上に形成する必要がある。しかし、樹脂基板及び樹脂フィルムは、ガラス基板と比べて耐熱性及び耐薬品性に劣るため、その上に薄膜素子を直接形成するという手法は採用できない。そこで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の薄膜素子を備えた薄膜素子デバイスの製造において、ガラス基板上に樹脂層を形成した後、その上に薄膜素子を一旦形成し、それをガラス基板から剥離させて他の基板に転写する技術が開発されているものの、通常、ガラス基板と樹脂層とは密着性が高いため、物理的な力により剥離させることは困難である。そこで、特許文献１には、基板上に分離層として非晶質シリコン層を形成し、その上に薄膜トランジスタを形成した後、分離層にレーザー光等を照射して水素を発生させて分離層界面に空隙を生じさせることにより基板から薄膜トランジスタを剥離させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３３８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、非晶質シリコンからなる分離層を形成するための減圧ＣＶＤ装置及び分離層にレーザー光を照射するためのレーザー装置を新たに導入することが必要となり、イニシャルコストが高くなる上に、生産性が低いという問題がある。更に、特許文献１の技術では、薄膜トランジスタを剥離させた後の基板を再利用しようとすると、分離層の除去にコストが掛かるという問題もある。
従って、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、イニシャルコストが低くて生産性が高く、更に、使用後の基板を低コストで再利用することのできる樹脂フィルム層の剥離方法及び薄膜素子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る樹脂フィルム層の剥離方法は、支持基板上にナノ粒子層を形成する工程と、ナノ粒子層上に樹脂フィルム層を形成する工程と、支持基板から樹脂フィルム層を剥離する工程とを備えるものである。
【０００６】
また、本発明に係る薄膜素子デバイスの製造方法は、支持基板上にナノ粒子層を形成する工程と、ナノ粒子層上に樹脂フィルム層を形成する工程と、樹脂フィルム層上に、薄膜素子を含む薄膜素子層を形成する工程と、薄膜素子層が形成された樹脂フィルム層を支持基板から剥離する工程とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、イニシャルコストが低くて生産性が高く、更に、使用後の基板を低コストで再利用することのできる樹脂フィルム層の剥離方法及び薄膜素子デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る樹脂フィルム層の剥離方法の各工程を説明する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る樹脂フィルム層の剥離方法において、支持基板と樹脂フィルム層との密着力を制御する例を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る薄膜素子デバイスの製造方法の各工程を説明する模式図である。
【図４】実施例１における剥離後のガラス基板及び樹脂フィルム層の観察結果である。
【図５】比較例１における剥離後のガラス基板及び樹脂フィルム層の観察結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る樹脂フィルム層の剥離方法及び薄膜素子デバイスの製造方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る樹脂フィルム層の剥離方法の各工程を説明する模式図である。実施の形態１に係る樹脂フィルム層の剥離方法では、まず、図１（ａ）に示すように、耐熱性に優れた支持基板１０（例えば、石英ガラス、耐熱性ガラス等）上にナノ粒子層１１を形成する。ナノ粒子層１１の形成方法は、ナノ粒子１２を支持基板１０表面に分子間力や静電気力により強固に付着させることができる（後述する樹脂フィルム層を形成する際にナノ粒子１２が支持基板１０上で移動しないことが好ましい）手法であれば特に制限されるものではないが、均一なナノ粒子層１１が形成し易く、ナノ粒子１２の付着量を制御し易いという点から、ナノ粒子分散液を支持基板１０上に塗布した後、乾燥させる方法が好ましい。ナノ粒子分散液の塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ロールコート法、インクジェット法等が挙げられる。ナノ粒子分散液中のナノ粒子１２の濃度を増減させたり、ナノ粒子分散液の塗布を複数回行うことで、支持基板１０上へのナノ粒子１２の付着量が変わり、支持基板１０と後述する樹脂フィルム層との密着力を制御することができる。更に、支持基板１０上にナノ粒子分散液を塗布する部分とナノ粒子分散液を塗布しない部分を設けることで、支持基板１０と後述する樹脂フィルム層との密着力を制御することもできる。図２に、支持基板１０と樹脂フィルム層との密着力を制御する一例を示す。図２では、支持基板１０上の周縁部２０の密着力を高くし、周縁部以外の部分の密着力を小さくしている。このように密着力を制御するには、ナノ粒子分散液を支持基板１０上の周縁部以外の部分に塗布して乾燥させた後、先に塗布したナノ粒子分散液よりもナノ粒子濃度が低い低濃度ナノ粒子分散液を支持基板１０上の全面に塗布して乾燥させる方法、ナノ粒子分散液を支持基板１０上の全面に塗布して乾燥させた後、支持基板１０上の周縁部２０に形成されたナノ粒子層を除去する方法等が挙げられる。ナノ粒子分散液のナノ粒子濃度は、必要とされる密着力に応じて適宜設定すればよいが、ナノ粒子分散液の塗工性及び安定性の観点より、２質量％〜２０質量％であることが好ましい。図２に示したように、支持基板１０上の周縁部２０の密着力を高くし、周縁部以外の部分の密着力を小さくすることで、薄膜素子デバイスの製造方法の各工程において周縁部２０からの樹脂フィルム層１３の剥離を防止し、且つ工程終了後には樹脂フィルム層１３を支持基板１０から簡易に剥離させることができる。
【００１１】
また、ナノ粒子層１１を構成するナノ粒子１２としては、後述する樹脂フィルム層上に薄膜素子を更に形成する場合の温度条件に応じて無機材料や有機材料から適宜選択すればよいが、耐熱性が高いという点から、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料であることが好ましい。ナノ粒子１２の粒径は、樹脂フィルム層上に更に形成される薄膜素子の用途に応じて適宜選択すればよいが、通常、１ｎｍ〜１００ｎｍ程度、樹脂フィルム層に透明性が求められる場合には可視光波長よりも粒径が小さいこと、具体的には４０ｎｍ以下であることが必要である。４０ｎｍ以下の粒径を有するナノ粒子１２を用いることで、透明性を維持することができる。
【００１２】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ナノ粒子層１１上に樹脂フィルム層１３を形成する。樹脂フィルム層１３の形成方法は、３５０℃〜４５０℃程度の温度に耐えられる耐熱性を有する樹脂フィルムを形成できる手法であれば特に制限されるものではないが、既存の製造装置をそのまま利用して支持基板１０上に薄膜素子を形成することができ、薄膜素子の完成後に支持基板１０から剥離させることでフレキシブルデバイスを設備投資不要で製造できるという点から、樹脂ワニスを塗布した後、硬化させる方法が好ましい。樹脂ワニスの塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ロールコート法、インクジェット法等が挙げられる。また、樹脂ワニスを構成する樹脂としては、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂から適宜選択すればよいが、耐熱性が高く、熱による寸法変動が小さいという点から、ポリイミド及びシルセスキオキサンが好ましい。樹脂フィルム層の厚さは、既存の製造装置をそのまま利用するという点から、支持基板１０の厚さと合計して１０μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
【００１３】
最後に、図１（ｃ）に示すように、支持基板１０から樹脂フィルム層１３を剥離する。剥離方法としては、物理的な力により剥離させる手法であれば特に制限されるものではないが、樹脂フィルム層１３上に更に形成される薄膜素子にダメージを与えないという点から、ピーリングが好ましい。また、樹脂フィルム層１３を剥離した後の支持基板１０には、ナノ粒子層１１が残存しない（樹脂フィルム層１３側に取り込まれる）ので、支持基板１０は簡易な洗浄工程を経て再利用することが可能である。
【００１４】
実施の形態１による樹脂フィルム層の剥離方法は、減圧ＣＶＤ装置やレーザー装置を新たに導入する必要がなく、スピンコーター等の既存の装置を用いて実施することができるのでイニシャルコストが低く且つ生産性が高く、更に、使用後の支持基板を簡易な洗浄で再利用することができるので、製造コストを低減することができる。
【００１５】
実施の形態２．
図３の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係る薄膜素子デバイスの製造方法の各工程を説明する模式図である。図３（ａ）及び（ｂ）の各工程は、実施の形態１で説明した図１（ａ）及び（ｂ）と同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、図２に示したように、支持基板１０上の周縁部２０の密着力を高くし、周縁部以外の部分の密着力を小さくすることで、薄膜素子デバイスの製造方法の各工程において周縁部２０からの樹脂フィルム層１３の剥離を防止し、且つ工程終了後には樹脂フィルム層１３を支持基板１０から簡易に剥離させることができる。
図３（ｃ）に示すように、樹脂フィルム層１３上に薄膜素子を含む薄膜素子層１４を形成する。ここで、薄膜素子とは、薄膜により形成された所定の機能を果たす素子であり、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等が含まれる。このような薄膜素子層１４は、公知の方法に準じて形成することができる。
次に、図３（ｄ）に示すように、薄膜素子層１４が形成された樹脂フィルム層１３を支持基板１０から剥離させる。剥離方法としては、物理的な力により剥離させる手法であれば特に制限されるものではないが、樹脂フィルム層１３上に形成した薄膜素子にダメージを与えないという点から、ピーリングが好ましい。こうして、樹脂フィルム層１３上に薄膜素子層１４が形成されてなる薄膜素子デバイスを、薄膜素子層へダメージを与えることなく得ることができる。また、薄膜素子層１４が形成された樹脂フィルム層１３を剥離した後の支持基板１０には、ナノ粒子層１１が残存しない（樹脂フィルム層１３側に取り込まれる）ので、支持基板１０は簡易な洗浄工程を経て再利用することが可能である。
【００１６】
実施の形態２による薄膜素子デバイスの製造方法は、減圧ＣＶＤ装置やレーザー装置を新たに導入する必要がなく、スピンコーター等の既存の装置を用いて実施することができるのでイニシャルコストが低く且つ生産性が高く、更に、使用後の支持基板を簡易な洗浄で再利用することができるので、製造コストを低減することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
支持基板としてのガラス基板（４１ｍｍ×４１ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）を洗剤や純水を用いて洗浄した後、ＵＶ洗浄した。続いて、回転数を１０００ｒｐｍに設定したスピンコーターを用いて、ガラス基板上に６ｎｍの粒径を有するＴｉＯ２粒子の水分散液（テイカ株式会社製ＴＫＳ−２０３、ＴｉＯ２濃度：２０質量％）を塗布した後、１００℃で３分間乾燥することによりナノ粒子層を形成した。
次に、ナノ粒子層上に、回転数を１０００ｒｐｍに設定したスピンコーターを用いて、透明ポリイミドワニス（東洋紡株式会社製ＫＳ−ＴＤ）を塗布した後、１００℃で１０分間プリベークし、その後、窒素雰囲気下、３００℃で１時間ポストベークして、最終厚さが約１０μｍの樹脂フィルム層を形成した。
形成された樹脂フィルム層の端部にテープを貼り付けて引っ張ったところ、ガラス基板から樹脂フィルム層を完全に剥離させることができた。剥離後のガラス基板及び樹脂フィルム層の観察結果を図４に示す。
【００１８】
＜比較例１＞
ガラス基板（４１ｍｍ×４１ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）を洗剤や純水を用いて洗浄した後、ＵＶ洗浄した。続いて、回転数を１０００ｒｐｍに設定したスピンコーターを用いて、ガラス基板上に透明ポリイミドワニス（東洋紡株式会社製ＫＳ−ＴＤ）を塗布した後、１００℃で１０分間プリベークし、その後、窒素雰囲気下、３００℃で１時間ポストベークして、最終厚さが約１０μｍの樹脂フィルム層を形成した。
形成された樹脂フィルム層の端部にテープを貼り付けて引っ張ったところ、樹脂フィルム層に亀裂（膜切れ）が生じ、ガラス基板から剥離させることができなかった。剥離後のガラス基板及び樹脂フィルム層の観察結果を図５に示す。
【００１９】
＜実施例２＞
６ｎｍの粒径を有するＴｉＯ２粒子の水分散液（テイカ株式会社製ＴＫＳ−２０３、ＴｉＯ２濃度：２０質量％）又はそれを水で希釈してＴｉＯ２濃度を２質量％、３質量％、４質量％、５質量％若しくは１０質量％に変更した水分散液を、回転数を２０００ｒｐｍに設定したスピンコーターを用いて、ガラス基板上に塗布する以外は実施例１と同様にしてナノ粒子層を形成した。続いて、ナノ粒子層上に実施例１と同様にして樹脂フィルム層を形成した。
株式会社イマダ製ＭＸ−５００Ｎ−Ｅを用いて、形成された樹脂フィルム層の剥離試験（９０度法）を行い、ガラス基板と樹脂フィルム層との間の密着力を測定した。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0006334380.tif 000002
【００２１】
これらの結果から、ＴｉＯ２濃度を増減させることで、ガラス基板と樹脂フィルム層との密着力を制御することができることが分かる。
【００２２】
＜実施例３＞
６ｎｍの粒径を有するＴｉＯ２粒子の水分散液（テイカ株式会社製ＴＫＳ−２０３、ＴｉＯ２濃度：２０質量％）を水で希釈してＴｉＯ２濃度を３質量％及び５質量％に変更した水分散液を用意した。回転数を２０００ｒｐｍに設定したスピンコーターを用いて、ガラス基板上にＴｉＯ２濃度３質量％の水分散液を塗布した後、１００℃で３分間乾燥させた後、その上に、回転数を２０００ｒｐｍに設定したスピンコーターを用いて、ＴｉＯ２濃度５質量％の水分散液を塗布した後、１００℃で３分間乾燥させてナノ粒子層を形成した。続いて、ナノ粒子層上に実施例１と同様にして樹脂フィルム層を形成した。
株式会社イマダ製ＭＸ−５００Ｎ−Ｅを用いて、形成された樹脂フィルム層の剥離試験（９０度法）を行い、ガラス基板と樹脂フィルム層との間の密着力を測定したところ、０．１Ｎであった。この結果から、ＴｉＯ２粒子の水分散液を２回塗布することで、ガラス基板と樹脂フィルム層との密着力が変化することが分かった。
【符号の説明】
【００２３】
１０  支持基板、１１  ナノ粒子層、１２  ナノ粒子、１３  樹脂フィルム層、１４  薄膜素子層、２０  周縁部。
【図１】
0006334380.tif 000003
【図２】
0006334380.tif 000004
【図３】
0006334380.tif 000005
【図４】
0006334380.tif 000006
【図５】
0006334380.tif 000007