(57)【要約】本発明は、金属膜分離方法及び有機発光ダイオードに関し、基板上に剥離層を形成する段階と、前記剥離層上に金属膜を形成する段階と、前記金属膜上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層上に被剥離層を形成する段階と、被剥離層上にプラスチックを接合する段階と、基板と剥離層の間の界面を分離してフレキシブル素子を製造する段階と、を含むフレキシブル素子の製造方法及びフレキシブル表示装置の製造方法を提供する。このような本発明は、ガラス基板を使う既存の工程設備をそのまま利用することができるので、製造単価を抑えることができる。また、プラスチック基板ではなく、工程温度の制約のないガラス基板を使うので、優れた性能の電気素子を製造することができる。また、プラスチック基板ではなく、熱的、化学的安全性が優秀なガラス基板を使うので、基板の変形が少ないため、基板整列のような工程を制御しやすい。  【選択図】図１
2010516021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母体基板上に剥離層を形成する段階と、
前記剥離層上に金属膜を形成する段階と、
前記金属膜上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁膜上に半導体素子層を形成する段階と、
前記半導体素子層にフレキシブル基板を接合させる段階と、
前記母体基板と前記剥離層を界面分離させて前記母体基板をとり除く段階と、
を含むフレキシブル素子の製造方法。
【請求項２】
前記剥離層は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｏＯｙ、ＳｎＯ２、ＳｅＯｘ、ＳｉＯｘ、ＧａＯｘ、ＩｎＯ、ＴｉｘＯｙ、ＶｘＯｙ、ＺｒＯｙ、ＷＯｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｅｘＯｙ、ＴeＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＭＯ２Ｎ、ＶＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｇａの中で少なくとも一つを含んで形成することを特徴とする請求項１記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項３】
前記剥離層は、少なくとも１ｎｍ以上の厚さで形成することを特徴とする請求項１記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈの中で少なくとも一つを含んで形成することを特徴とする請求項１記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜は、少なくとも１ｎｍ以上の厚さで形成することを特徴とする請求項４記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層は、酸化シリコーン（ＳｉＯ２）、窒化シリコーン（ＳｉＮｘ）、フォトレジスト、ポリイミドの中で少なくとも一つを含む絶縁体で形成することを特徴とする請求項１記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項７】
前記半導体素子層は、有機発光ダイオード、有機電界トランジスターの中で少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項８】
前記母体基板は、ガラス基板を使うことを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか１項に記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項９】
前記フレキシブル基板は、プラスチック基板を使うことを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか１項に記載のフレキシブル素子の製造方法。
【請求項１０】
半導体素子層の発光素子が単位画素として機能するフレキシブル表示装置の製造方法において、
母体基板上に剥離層を形成する段階と、
前記剥離層上に金属膜を形成する段階と、
前記金属膜上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上に発光素子を含む半導体素子層を形成する段階と、
前記半導体素子層にフレキシブル基板を接合させる段階と、
前記母体基板と前記剥離層を界面分離させて前記母体基板をとり除く段階と、
を含むフレキシブル表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記剥離層は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｏＯｙ、ＳｎＯ２、ＳｅＯｘ、ＳｉＯｘ、ＧａＯｘ、ＩｎＯ、ＴｉｘＯｙ、ＶｘＯｙ、ＺｒＯｙ、ＷＯｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｅｘＯｙ、ＴeＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＭＯ２Ｎ、ＶＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｇａの中で少なくとも一つを含んで形成することを特徴とする請求項１０記載のフレキシブル表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記金属膜は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈの中で少なくとも一つを含んで形成することを特徴とする請求項１０記載のフレキシブル表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁層は、酸化シリコーン（ＳｉＯ２）、窒化シリコーン（ＳｉＮｘ）、フォトレジスト、ポリイミドの中で少なくとも一つを含む絶縁体で形成することを特徴とする請求項１０記載のフレキシブル表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体素子層は、有機発光ダイオード、有機電界トランジスターの中で少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１０記載のフレキシブル表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記母体基板は、ガラス基板を使うことを特徴とする請求項１０ないし請求項１４いずれか１項に記載のフレキシブル表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記フレキシブル基板は、プラスチック基板を使うことを特徴とする請求項１０ないし請求項１４いずれか１項に記載のフレキシブル表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル素子の製造方法及びフレキシブル表示装置の製造方法に関し、更に詳しくは、安定したガラス基板工程技術を用いられるフレキシブル素子の製造方法及びフレキシブル表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な有機発光素子は、正孔と電子の再結合を通じて、出来る限りの最高の発光効率を出すための積層型構造を持っている。基板は普通、ガラスを利用し、陽極は透明で仕事関数が大きく伝導性に優れたＩＴＯ（indium tin oxide）を利用し、陰極は仕事関数が小さいＭｇ／Ａｇ、又は、Ａｌなどの金属を利用する。陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とが、発光層である有機物層で再結合されると、励起子が生成される。このように生成された励起子が拡散しながら、発光層のバンドギャップに該当する光が、透明な電極の方に放出される。このような有機発光素子を利用する表示装置は、視野角が広く、残像問題のない優秀な画像を表示し、自体発光するのでバックライトが必要なく、消費電力が小さい。また、低温製造が可能であり、製造工程が単純なので低価格化に有利である。特に、フレキシブル（flexible）有機発光素子は、製品の自由度を画期的に高めてくれるので、最近脚光を浴びている。
【０００３】
現在、フレキシブル有機発光素子を製造する方法として、薄型ガラス板、又は金属板又はプラスチックを母体基板にして、その上に有機発光素子を製造する方法などが研究されているが、まだ多くの問題が残っている。先ず、薄型ガラス板を使う場合は、基板の柔軟性に限界がある。また、金属板を使う場合は、表面が粗いため、素子の特性が低下し、導電率が高いため、素子の間に電気的干渉が発生する。また、プラスチック基板を使う場合は、化学薬品の処理が難しく、柔軟性が高すぎるため、パターン形成及び基板整列が困難であるので、大量生産には向いてない。特に、プラスチック基板は、熱的安全性が低く、低い温度で工程を行わなければならない。従って、有機発光素子の陽極に使われるＩＴＯの抵抗を７０Ω／ｃｍ２以下にするのが難しいので、有機発光素子の作動電圧が高くなってしまう。また、シーリング工程及び電界素子製造の際にも、高温工程が不可能であるため、素子の特性が低下される。
【０００４】
このようにフレキシブル素子の製造には、問題があり、製造が可能な場合でも、既存の素子と比べて、素子の特性が低下する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ガラス基板上に剥離層、金属膜、絶縁層及び半導体素子層を形成し、半導体素子層上にフレキシブル基板を接合させた後、硬いガラス基板を取り除くことで、従来の安定したガラス基板工程技術を用いられるフレキシブル素子の製造方法及びフレキシブル表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を果たすための本発明によるフレキシブル素子の製造方法は、 母体基板上に剥離層を形成する段階と、前記剥離層上に金属膜を形成する段階と、前記金属膜上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁膜上に半導体素子層を形成する段階と、前記半導体素子層にフレキシブル基板を接合させる段階と、前記母体基板と前記剥離層を界面分離させて前記母体基板をとり除く段階と、を含む。
【０００７】
前記剥離層は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｏＯｙ、ＳｎＯ２、ＳｅＯｘ、ＳｉＯｘ、ＧａＯｘ、ＩｎＯ、ＴｉｘＯｙ、ＶｘＯｙ、ＺｒＯｙ、ＷＯｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｅｘＯｙ、ＴeＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＭＯ２Ｎ、ＶＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｇａの中で少なくとも一つを含んで形成するのが望ましく、少なくとも１ｎｍ以上の厚さで形成するのが望ましい。
【０００８】
前記金属膜は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈの中で少なくとも一つを含んで形成するのが望ましく、少なくとも１ｎｍ以上の厚さで形成するのが望ましい。
【０００９】
前記絶縁層は、酸化シリコーン（ＳｉＯ２）、窒化シリコーン（ＳｉＮｘ）、フォトレジスト、ポリイミドの中で少なくとも一つを含む絶縁体で形成するのが望ましい。
【００１０】
前記半導体素子層は、有機発光ダイオード、有機電界トランジスターの中で少なくとも一つを含むのが望ましい。
【００１１】
前記母体基板は、ガラス基板を使い、前記フレキシブル基板は、プラスチック基板を使うのが望ましい。
【００１２】
前記の目的を果たすための本発明によるフレキシブル表示装置の製造方法は、 母体基板上に剥離層を形成する段階と、前記剥離層上に金属膜を形成する段階と、前記金属膜上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層上に発光素子を含む半導体素子層を形成する段階と、前記半導体素子層にフレキシブル基板を接合させる段階と、前記母体基板と前記剥離層を界面分離させて前記母体基板をとり除く段階と、を含む。
【００１３】
前記剥離層は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｏＯｙ、ＳｎＯ２、ＳｅＯｘ、ＳｉＯｘ、ＧａＯｘ、ＩｎＯ、ＴｉｘＯｙ、ＶｘＯｙ、ＺｒＯｙ、ＷＯｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｅｘＯｙ、ＴeＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＭＯ２Ｎ、ＶＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｇａの中で少なくとも一つを含んで形成するのが望ましい。
【００１４】
前記金属膜は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈの中で少なくとも一つを含んで形成するのが望ましい。
【００１５】
前記絶縁層は、酸化シリコーン（ＳｉＯ２）、窒化シリコーン（ＳｉＮｘ）、フォトレジスト、ポリイミドの中で少なくとも一つを含む絶縁体で形成するのが望ましい。
【００１６】
前記半導体素子層は、有機発光ダイオード、有機電界トランジスターの中で少なくとも一つを含むのが望ましい。
【００１７】
前記母体基板は、ガラス基板を使い、前記フレキシブル基板は、プラスチック基板を使うのが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
前述したように、本発明は基板上に剥離層を形成し、前記剥離層上に金属膜、絶縁層及び被剥離層を積層して、プラスチックを接合した後、外部力を使って基板と剥離層の間の界面を分離して、フレキシブル素子を製造する。従って、次のような効果を期待することができる。
【００１９】
先ず、ガラス基板を扱う既存の設備をそのまま利用できるので、製造単価を抑えることができる。
【００２０】
また、素子製造工程の温度に制約がないので、プラスチックにフレキシブル素子を製造するより、優れた性能の素子を製造できる。
【００２１】
また、ガラス基板を使うので、素子製造の際、熱及び化学薬品による基板変形がなく、基板整列も簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】は本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の断面図である。
【図２】は本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図３】は本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図４】は本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図５】は本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図６】は本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図７】は本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図８】は本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図９】は本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図１０】は本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【図１１】は本発明の実験例による金属膜分離後のエネルギー分散型Ｘ線測定機の結果表である
【図１２】は本発明の実験例による金属膜分離後のエネルギー分散型Ｘ線測定機の結果表である。
【図１３】は本発明の実験例による金属膜分離過程を表した連続写真である。
【図１４】は本発明の実験例による金属膜分離過程を表した連続写真である。
【図１５】は本発明の実験例による金属膜分離過程を表した連続写真である。
【図１６】は本発明の実験例による金属膜分離過程を表した連続写真である。
【図１７】は本発明の実験例による金属膜分離前後の有機発光素子の特性を表した写真及びグラフである。
【図１８】は本発明の実験例による金属膜分離前後の有機発光素子の特性を表した写真及びグラフである。
【図１９】は本発明の実験例による金属膜分離前後の有機発光素子の特性を表した写真及びグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。しかし、本発明は、以下に記述される実施の形態に限定されるものではなく、多様な形態で実現されるものである。本実施の形態は、本発明の実現を完全にし、通常の知識を持った者に発明の範疇を知らせるためのものである。
【００２４】
図面には、数多い層及び各領域を明確に表現するために、厚さを拡大して表しており、図面上の同一符号は、同じ要素を称している。また、層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の「上部に」又は「上に」あると表現する場合には、各部分が他の部分の「すぐ上部」又は「真上に」ある場合だけではなく、各部分と他の部分の間に、また別の要素がある場合も含む。
【００２５】
＜第１実施の形態＞
図１は、本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の断面図である。
【００２６】
図１を参照すると、前記フレキシブル電気素子は、補助基板である金属膜３１０上に形成された絶縁層３２０及び半導体素子層３３０を含み、前記半導体素子層３３０の表面に取り付けられたフレキシブル基板３４０を更に含む。
【００２７】
半導体素子層３３０には、半導体薄膜を含む少なくとも一つの半導体素子、例えば、有機発光ダイオード、又は有機電界効果トランジスターなどが形成される。本実施の形態の半導体素子層３３０には、有機発光ダイオードがマトリックス（matrix）状に形成され、三原色の中で少なくとも一つの色を固有に発する単位画素（pixel）の役目をする。この時、有機発光ダイオードは、複数の単位画素に対応して複数に形成することが望ましいが、図１では、便宜上、一つの有機発光ダイオードのみを示す。
【００２８】
前記の有機発光ダイオード３３０は、下から順に形成された陰極（cathode）３３１、電子輸送層（electron transport layer）３３２、発光層（emisson layer）３３３、正孔輸送層（hole transport layer）３３４及び陽極（anode）３３６を含み、正孔輸送層３３４と陽極３３６との間に形成された正孔注入層３３５を更に含むことができる。このような有機発光ダイオードの二つの電極を通じて外部電流を印加すると、電子輸送層３３２から注入された電子（electron）と、正孔輸送層３３４から注入された正孔（hole）とが、発光層３３３で再結合しながら励起子（exiton）が生成される。この励起子が拡散しながら発光層３３３のエネルギーバンドギャップに該当する光が放出される。ここで、発光層３３３は、有機発光材料を含む井戸層（well layer）と障壁層（barrier layer）を相互に積層し、単一又は多重量子井戸（multiple quantum well）構造を持つ多層の半導体薄膜として形成可能である。この発光層３３３は、含まれた有機発光材料によって、出力される光の波長が変化されるので、目標とする出力波長によって、適切な有機発光材料を選択するのが望ましい。
【００２９】
一方、本実施の形態の有機発光ダイオード３３０は、三原色の中で一つの光を出力して天然色を表示するが、これとは別の方式、例えば、白色光を出力する有機発光ダイオードの前面に、三原色カラーフィルターを配置して天然色を表示することもできる。また、本実施の形態の有機発光ダイオード３３０は、光が上部に出射されるトップエミッティング方式（top emitting type）に構成されるので、陽極３３６及びフレキシブル基板３４０を含む発光層３３３の上部構造物は、投光性物質で形成し、陰極３３１及び金属膜３１０を含む発光層３３３の下部構造物の少なくとも一つの層は、反射漠の役目をするように形成することが望ましい。勿論、前記の有機発光ダイオード３３０は、光が下部に出射されるボトムエミッティング方式（bottom emitting）でも構成可能である。この場合、陰極３３１及び金属膜３１０を含む発光層３３３の下部構造物は、投光性物質で形成し、陽極３３６及びフレキシブル基板３４０を含む発光層３３３の上部構造物の少なくとも一つの層は、反射漠の役目をするように形成することが望ましい。
【００３０】
このようなフレキシブル電気素子は、母体基板であるガラス基板（図示せず）上に剥離層（図示せず）、金属膜３１０、絶縁層３２０、半導体素子層３３０を含む多層の薄膜層を形成した後、多層の薄膜層上にフレキシブル基板３４０を取り付けて、剥離層と金属膜３１０との間の界面分離を行い、母体基板を取り除いて形成する。勿論、前記フレキシブル基板３４０は、母体基板の除去後に形成することもできる。
【００３１】
このように構成された本発明の第１実施の形態によるフレキシブル有機素子の製造工程について、図２ないし図６を参照して説明する。ここで、図２ないし図６は、本発明の第１実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【００３２】
図２を参照すると、用意された母体基板１００上に剥離層２００を形成する。前記母体基板１００は、半導体工程技術が安定化されたガラス基板を使うのが望ましく、前記剥離層は、表面エネルギーが小さな物質、例えば、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｏＯｙ、ＳｎＯ２、ＳｅＯｘ、ＳｉＯｘ、ＧａＯｘ、ＩｎＯ、ＴｉｘＯｙ、ＶｘＯｙ、ＺｒＯｙ、ＷＯｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｅｘＯｙ、ＴeＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＭＯ２Ｎ、ＶＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｇａの中で少なくとも一つを含んで形成するのが望ましい。このような剥離層２００は１ｎｍ以上の厚さで形成するのが望ましい。もし、剥離層２００が薄すぎると、母体基板１００とその上部に形成される金属膜との間の結合力が強くなり、母体基板１００の分離が難しくなるおそれがある。
【００３３】
図３を参照すると、剥離層２００が形成された全体構造の上に金属膜３１０及び絶縁層３２０を順に積層形成する。前記金属膜３１０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｒｈの中で少なくとも一つを含んで形成可能であり、多様な金属蒸着法、例えば、電子線蒸着法、熱線蒸着法、スパッタ蒸着法、又は電気メッキ法を使うことができる。このような金属膜３１０は、母体基板１００の分離除去の時、その上部に残存する薄膜構造物を支持する補助基板として使われるので、約１μｍ以上の厚さで形成するのが望ましい。もし、金属膜３１０が薄すぎると、外部力による母体基板１００の分離除去の時に、破れるおそれがある。また、前記絶縁層３２０は、絶縁性及び付着性が優秀な酸化シリコーン（ＳｉＯ２）、窒化シリコーン（ＳｉＮｘ）などの絶縁体をＭＯＣＶＤ法などで蒸着させて形成することが可能であり、工程時間の短縮のためにフォトレジスト（photoresist）やポリイミド（polyimide）などの絶縁体をスピンコーティング（spin coating）法などで塗布して形成することも可能である。このような絶縁層３２０は、その上部に形成される半導体素子層の複数の電気素子を電気的に分離させて、相互干渉を防止する役目をする。
【００３４】
図４を参照すると、絶縁層３２０が形成された全体構造の上に半導体素子層３３０を形成する。例えば、本実施の形態の半導体素子層３３０は、下からＡｌ陰極３３１、Ａｌｑ３電子輸送層３３２、発光層３３３、α-ＮＰＤ正孔輸送層３３４、ＣｕＰｃ正孔注入層３３５及びＡｕ陽極３３６を順に積層して、約５２０ｎｍの波長帯域を出力する緑光の有機発光ダイオードを形成する。勿論、前記発光層３３３に含まれた有機発光材料によって、出力される光の波長が変化されるので、目標とする出力波長によって、適切な有機発光材料を選択するのが望ましい。
【００３５】
図５を参照すると、半導体素子層３３０が形成された全体構造の上にフレキシブル基板３４０を接合する。この時、フレキシブル基板３４０としては、物理的／化学的安全性が優秀で、単価が低く、柔軟性の良いプラスチックを使うのが望ましい。
【００３６】
図６を参照すると、母体基板１００の上部に、剥離層２００、金属膜３１０、絶縁層３２０、半導体素子層３３０及びフレキシブル基板３４０を含む上部構造物が形成されると、剥離層２００と金属膜３１０との界面分離を行い、母体基板１００を分離する。つまり、母体基板１００と上部構造物３１０、３２０、３３０、３４０に、それぞれ反対方向に外力、即ち、せん断応力（shear stress）を加えると、剥離層２００と金属膜３１０との間の界面で分離が起こる。この時、界面分離が容易でない場合には、母体基板１００の下部で、剥離層２００にエキシマレーザーを一定時間照射するレーザーリフトオフ工程（laser lift off process）を更に行うこともできる。以後、分離された母体基板１００をとり除くと、金属膜３１０、絶縁層３２０、半導体素子層３３０及びフレキシブル基板３４０を含む上部構造物だけが残るので、この方法を利用すれば柔軟性を持つ多様なフレキシブル電気素子を製造することができる。
【００３７】
＜第２実施の形態＞
本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子は、母体基板であるガラス基板上に剥離層を形成した後、これをパターニングして一部領域が除去された剥離層パターンを形成し、前記剥離層パターン上に金属膜、絶縁層及び半導体素子層を積層し、前記半導体素子層上にプラスチックを接合させた後、母体基板と剥離層パターンの間の界面を分離して製造することができる。
【００３８】
このように、剥離層にパターンを形成すると、剥離層と金属膜との間の接触面積が広くなって接着力が極大化されるので、剥離層と金属膜との間の接着力が小さい場合にも、半導体素子層を容易に形成することができる。次に、このような本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造方法について、より詳しく説明する。
【００３９】
図７ないし図１０は、本発明の第２実施の形態によるフレキシブル電気素子の製造工程を表す断面図である。
【００４０】
図７及び図８を参照すると、用意した母体基板１００上に剥離層を形成した後、マスク（mask）を利用するパターニング工程（patterning process）を行い、剥離層パターン４２０を形成する。前記パターニング工程では、剥離層上にフォトレジストを均一な厚さに塗布し、マスク（mask）を利用する写真工程を行って所定のフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンを蝕刻マスクとして利用して下部の剥離層に対する蝕刻工程を行う。この時、剥離層の全体領域の中で、蝕刻マスクで遮蔽されない領域が除去されて、所定形態の剥離層パターン４２０が形成される。剥離層にパターンを形成すると、剥離層と金属膜との間の接触面積が広くなって接着力が極大化されるので、剥離層と金属膜との間の接着力が小さい場合にも、半導体素子層を容易に形成することができる。
【００４１】
図９を参照すると、前記剥離層パターン４２０を含む全体構造の上に、金属膜３１０、絶縁層３２０、半導体素子層３３０を含む多層の薄膜層を形成した後、前記薄膜層の表面にフレキシブル基板３４０を接合させる。この時、フレキシブル基板は、前述したように、柔軟性が良く、単価の低いプラスチック基板を使うのが望ましい。
【００４２】
図１０を参照すると、母体基板１００の上部に、剥離層パターン４２０、金属膜３１０、絶縁層３２０、半導体素子層３３０及びフレキシブル基板３４０を含む上部構造物が形成されると、剥離層パターン４２０と金属膜３１０との界面分離を行い、母体基板１００を分離する。前述したように、剥離層にパターンを形成すると、剥離層と金属膜３１０との間の接触面積が広くなって接着力が極大化されるので、剥離層と金属膜３１０との間の接着力が小さい場合にも、半導体素子層３３０を容易に形成することができる。
【００４３】
一方、前述の本発明の第１、第２実施の形態によるフレキシブル電気素子は、フレキシブル基板が持つ柔軟性によって、一定範囲内で自由に曲げることができるので、多様な製品に適用される。例えば、複数の有機発光ダイオードをマトリックス状に形成し、それぞれの有機発光ダイオードが三原色の中で少なくとも一つの色を固有に発する単位画素の役目をするように構成することで、画像表現が可能なフレキシブル表示装置を製造することができる。
【００４４】
また、前述の本発明の第１、第２実施の形態によるフレキシブル電気素子は、母体基板としてガラス基板を使うことで多くの長所を持つ。先ず、ガラス基板を使う既存の工程設備をそのまま利用することができるので、製造単価を抑えることができる。また、プラスチック基板ではなく、工程温度の制約がないガラス基板を使うので、優れた性能の電気素子を製造することができる。また、プラスチック基板ではなく、熱的、化学的安全性が優秀なガラス基板を使うので、基板の変形が少ないため、基板整列のような工程制御をより容易に行える。
【００４５】
図１１及び図１２は、本発明の実験例による金属膜分離後のエネルギー分散型Ｘ線測定機の結果表であって、図１１は、ＭｇＯ剥離層及びＡｇ金属膜を利用し、外部力で金属膜を分離させた後、Ａｇ金属膜の表面を分析したものであり、図１２は、ガラス基板の表面を分析したものである。
【００４６】
図１１を参照すると、金属膜分離の後、Ａｇ金属膜の下部に少量のＭｇＯｘが残っていることが分かる。図１２を参照すると、金属膜分離の後、ガラス基板の上部に多量のＭｇＯｘが残っていることが分かる。このような結果は、外部力によって金属膜が分離された場合、ＭｇＯｘ剥離層とＡｇ金属膜との界面で分離が行われたことを意味する。
【００４７】
図１３ないし図１６は、本発明の実験例による金属膜分離過程を表した連続写真である。
【００４８】
図１３ないし図１６を参照すると、本実験例によるＡｇ金属膜は、ガラス基板の真上に形成されるものではなく、ＭｇＯ剥離層上に形成されるので、外部力を加えると、金属膜と剥離層との界面が分離される。つまり、比較的に小さな力（強度:１ｇｆ／ｃｍ２以上）でも、ガラス基板と金属膜とを容易に分離できることが確認できる。
【００４９】
図１７ないし図１９は、本発明の実験例による金属膜分離の前後の有機発光素子の特性を表した写真及びグラフである。ここで、図１７は、金属膜分離の前の素子作動写真、図１８は金属膜分離の後の素子作動写真、図１９は、金属膜分離の前後の電流密度-電圧グラフ及び輝度-電圧グラフをそれぞれ表す。
【００５０】
図７Ａを参照すると、金属膜の分離の前に、素子が正常に作動していることが分かる。また、図７Ｂを参照すると、金属膜の分離後にも、素子が正常に作動していることが分かる。また、図１９の電流密度-電圧グラフを観察すると、金属膜分離の前後に、素子の電気的特性が変わらないことが確認できる。図１９の輝度-電圧グラフを観察すると、金属膜分離の前後に、素子の光学的特性が変わらないことが確認できる。このような結果は、本発明で示した金属膜分離方法が、フレキシブル電気素子を実現するのに非常に効果的な手段であることを意味する。
【００５１】
以上、本発明について、添付された図面を参照して実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述される特許請求範囲により限定される。つまり、本発明は、本技術分野の通常の知識を持つ者であれば、後述される特許請求範囲の技術的思想を脱しない範囲内で、様々な変形又は修正可能であることが分かるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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