JP2005283688A - 画素制御素子形成基板の製造方法及びその方法によって作られる平面ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】平面ディスプレイ製造の生産効率を向上させて、配線遅延を解決し、光透過面積及び発光面積を広くし、明るい平面ディスプレイを製造する。
【解決手段】画素を制御する多数の画素制御素子を平面ディスプレイ基板以外の他の基板上で製作しておき、その画素制御素子を基板ごと微小チップに分断した後、平面ディスプレイ基板内の所定位置に前記微小チップを固定して転写する平面ディスプレイの製造方法において、
上記転写するに際し、
他の基板上で配置間隔で製作した微小チップ上に流動性のある透明樹脂を塗布した後、平板プレスを施して透明基板を得、この透明基板を平面ディスプレイ基板に転写する。

【選択図】図６

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等、薄膜トランジスタなどの画素制御素子により、画素のオン・オフ、濃淡の制御を行なうことを特徴とする平面ディスプレイの製造方法に関するものである。

液晶ディスプレイに代表される平面ディスプレイは、現在、ガラス基板上に化学気相堆積（CVD = Chemical Vapor Deposition）法等により絶縁膜、半導体膜等を順次堆積し、半導体集積回路を製作するのと同じ工程を経て、画面を構成する各画素近傍に、薄膜トランジスタ（TFT = Thin Film Transistor）等の微小電子デバイスを形成し、これにより各画素のオン、オフ、濃淡などを制御することでディスプレイ画像を構成している。すなわち、実際にディスプレイに使用する装置基板上にて能動電子デバイスをその場で製作しているのである。このため、ディスプレイ面積が拡大すると、CVD装置など製造装置が巨大化する。また、その工程が多いため、巨大化した装置が複数台必要で、かつ、それを設置する巨大なクリーンルームも必要となる。結果として、製造コストの低減が困難な状況になっている。

一方、本願出願人は、画素を制御するTFT等の微小電子デバイスを、従来のように薄膜堆積を基本にディスプレイ装置基板上で形成していくのとは全く異なり、画素を制御する電子デバイス（画素制御素子）を微小なチップ形状に、あらかじめ他所で多量に製作しておき、それをディスプレイ装置基板に印刷する方法として、特願2002-050897を出願している。この特願2002-050897では、画素制御素子チップをディスプレイ基板に転写する際に、ディスプレイ基板自体に、あるいはディスプレイ基板表面に、熱可塑性の有機材料を使用し、加熱プレスによって、ディスプレイ基板表面に画素制御素子チップを埋め込む方法が示されている。

しかし、加熱プレスによる、画素制御素子の埋め込みでは、加熱温度、プレス荷重といった埋め込み条件によっては、画素制御素子チップの割れが生じる危険性があるだけでなく、画素制御素子チップに、位置ずれが生じるなどの不具合が生じる。さらに、ディスプレイ基板に熱可塑性有機基板を用いた場合など、加熱、冷却による熱膨張、熱収縮を回避できないため、それによっても、位置ずれは生じる。また、加熱温度などのプレス条件あるいはプレス装置の加熱部の不均一性などによっては、チップの埋め込み状態が大きく影響される。例えば、部分的にチップを埋め込めなかったり、チップ周辺部にくぼみが生じるなど、ディスプレイ基板面の平面性に問題が生じる恐れがある。
特願２０００−０５８９７号公報

上述のように、画素制御素子形成基板の製造方法において、有機フィルムあるいは、有機基板に加熱プレスによって、画素制御素子を形成した微小チップを埋め込み、固定化しようとした場合、微小チップ破損、微小チップの位置ずれ、ディスプレイ基板表面の変形や、装置の高コスト化、生産効率の悪さ、といった問題がある。本発明の課題は、上述の問題点を克服した画素制御素子基板の製造方法を提供し、その方法によって、平面ディスプレイを提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、
画素を制御する多数の画素制御素子を平面ディスプレイ基板以外の他の基板上で製作しておき、その画素制御素子を基板ごと微小チップに分断した後、平面ディスプレイ基板内の所定位置に前記微小チップを固定して、転写する平面ディスプレイの製造方法において、
上記転写するに際し、
他の基板上で配置間隔で製作した微小チップ上に流動性のある透明樹脂を塗布した後、平板プレスを施して透明基板を得、この透明基板を平面ディスプレイ基板に転写することを特徴とする。
上記方法によれば、画素制御素子が形成された微小チップの固定化に際し、既に平面ディスプレイ基板以外の他の基板上に配置された微小チップに透明樹脂を流し込むため、透明樹脂基板に微小チップを埋め込む方法よりも、確実に隙間無く微小チップを透明樹脂基板に埋め込むことが可能となる。

請求項２に係る発明は、
透明樹脂が熱可塑性高分子であって、加熱した溶融状態で塗布することを特徴とする請求項１記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、微小チップの固定化に際し、透明樹脂として熱可塑性高分子を使用し、これを加熱溶融状態とすることで、粘性の低い状態にすることができ、平面ディスプレイ基板以外の他の基板上に配置された画微小チップを隙間無く確実に透明樹脂の中に埋め込むことが可能となる。

請求項３に係る発明は、
透明樹脂が光硬化性高分子であって、平板プレスを施した後、光照射して硬化することを特徴とする請求項１記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、微小チップの固定化に際し、透明樹脂として光硬化性高分子を使用し、光硬化前の粘性の低い状態で平面ディスプレイ基板以外の他の基板に流し込むことができ、この基板に配置された微小チップを隙間無く確実に透明樹脂の中に埋め込むことが可能となる。

請求項４に係る発明は、
平板プレスを施す平板が透明ガラス基板であって、プレス後この透明ガラス基板と、得られた平面基板との両方を平面ディスプレイ基板に転写することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、透明樹脂基板に透明ガラス基板を貼り合わせることにより、透明樹脂基板の強度を向上させることができる。さらに、ディスプレイの性能に悪影響を及ぼす水分透過を確実に防止することが可能となる。また、ガラスとの貼り合わせにより、透明樹脂基板の熱収縮を抑制することもできる。この透明ガラス貼り合わせとチップ埋め込みが同時に行なうことにより、性能向上のみならず、生産性向上が可能となる。

請求項５に係る発明は、
他の基板上で配置間隔で製作した微小チップの仮固定方法が、仮固定用凹孔と真空チャックを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、透明樹脂の流し込みの際に、微小チップの位置ずれを防ぐことが可能となる。

請求項６に係る発明は、
他の基板上で配置間隔で製作した微小チップの仮固定方法が、接着剤を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、透明樹脂の流し込みの際に、微小チップの位置ずれを防ぐことが可能となる。

請求項７に係る発明は、
他の基板上で配置間隔で製作した微小チップの仮固定方法が、仮固定用凸型パターンと真空チャックを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、透明樹脂の流し込みの際に、微小チップの位置ずれを防ぐことが可能となる。

請求項８に係る発明は、
請求項７の微小チップの仮固定用凸型パターンが、複数の微小チップ間を連結する配線パターンと同じ形状であって、前記微小チップに透明樹脂を塗布し、平板をプレスし、次いで離型した後、透明樹脂に形成された凹型パターン溝に導電材料を充填して、複数の微小チップ間を配線することを特徴とする平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、請求項７で得られる微小チップの位置ずれ防止効果のみならず、他の基板上の微小チップ仮固定用凸型パターンが、複数の微小チップ間を連結する配線パターンと同じ形状であることで、微小チップを透明樹脂に埋め込み、他の基板を離脱後、透明樹脂に形成される凹溝に、導電材料を流し込むことで配線を行なうことが可能となる。このような凹溝に導電材料を流し込む方法を採用することによって、配線幅を細く設定できる。
その結果として、ディスプレイ自体の光透過面積、もしくは発光面積を大きくとることができ、明るいディスプレイを製造することができる。さらに、凹溝を深く形成すれば、配線の導電性を高めることができる。その結果として、大面積ディスプレイで問題となる配線遅延の問題を解消することが可能となる。

請求項９に係る発明は、
画素を制御する多数の画素制御素子を平面ディスプレイ基板以外の他の基板上で製作しておき、その画素制御素子を基板ごと微小チップに分断した後、平面ディスプレイ基板内の所定位置に前記微小チップを固定して転写する平面ディスプレイの製造方法において、
上記転写するに際し、
微小チップを、複数の微小チップ間を連結する配線パターンと同じ形状をした仮固定用凸型パターン上に真空チャックを用いて他の基板上に配置間隔で仮固定し、次いで選択的に除去できる有機薄膜を塗布し、流動性のある透明樹脂を塗布し、平板プレスを施し、次いで離型し、透明基板に形成された凹型パターン溝に導電材料を充填し、その後前記有機薄膜を薬品処理で透明樹脂から離脱させて被着した導電材料とともに除去して透明基板を得、この透明基板を平面ディスプレイ基板に転写することを特徴とする平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
この方法は、請求項８記載の仮固定用凸型パターンの上に薄く有機膜を溶融固化させておき、その上に透明樹脂を流し込むことを規定するもので、基板全てが冷却固化された後に、透明樹脂に形成される凹溝に配線材料を流しこんで、固化させた際、最初に形成した薄い有機膜を除去することで、リフト・オフ法により配線パターンが正確に形成されるようになる。

請求項１０に係る発明は、
平板プレス後の離型時に真空チャック孔から圧縮空気を射出することを特徴とする請求項５記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイである。
上記方法によれば、微小チップを埋め込んだ透明基板と他の基板との離脱が、容易に実施可能となる。

以上のようにして、平面ディスプレイを製造した場合、ディスプレイ用基板材料を成形すると同時に画素制御素子を形成することができるため、生産効率を大きく向上することが可能となる。
さらに、他の基板に配線用凸型パターンを設置することで、厚膜で細い配線を形成することができるため、配線遅延の問題を解決できるのみでなく、光透過面積、発光面積を広くとることができ、明るいディスプレイを得ることができる。

以下に、本発明の実施の形態を、液晶ディスプレイを例に、図面を引用しながら説明する。
図１に示すように、第１の結晶シリコン基板あるいは多結晶シリコン基板（以下シリコン基板）に画素制御を行なう集積回路である画素制御素子を形成する。第１のシリコン基板上への画素制御素子の形成は、従来の半導体製造技術によって行なう。集積回路である画素制御素子には薄膜トランジスタ等の電子デバイスが形成されている。また、各画素の電流保持回路及び信号線をつなぎ込むための電極パッドも形成されている。このような画素制御素子を形成した第１のシリコン基板から、各画素制御素子ごとに微小チップ形状に分断加工する。画素制御素子が形成された微小チップは、平面ディスプレイの画素を制御するために必要な個数をあらかじめ準備しておく。

以下の１乃至３いずれか一つの方法で、平面ディスプレイ基板以外の第２の基板を製作し、画素制御素子（微小チップ）を仮固定する。
１．請求項５記載の方法（図２）
微小チップ仮固定用凹孔と真空チャックを備えた第２の基板を準備する（図２）。この第２の基板に設置された微小チップ仮固定用凹孔と真空チャックに画素制御素子が形成された微小チップを設置する。真空チャックから真空引きを行ない、微小チップを第２の基板に固定する。
２．請求項６記載の方法（図３）
第２の基板表面全体に接着剤を塗布する。或いは、微小チップの配置位置に接着剤を塗布して、微小チップを第２の基板に仮固定する。
３．請求項７記載の方法（図４）
微小チップ仮固定用凸型パターンと真空チャックを備えた第２の基板を準備する（図４）。この第２の基板に設置された微小チップ仮固定用凸型パターンと真空チャック位置に画素制御素子が形成された微小チップを設置する。真空チャックから真空引きを行ない、微小チップを第２の基板に固定する。

以下の１及び２いずれか一つの方法で透明樹脂を第２の基板に流し込む。
１．請求項２の方法
第２の基板は、熱可塑性樹脂が溶融状態を保持できる過熱温度にあらかじめ設定しておく。熱可塑性透明樹脂を加熱溶融状態で、微小チップが埋め込まれた第２の基板に流し込む。
２．請求項３の方法
光硬化前の粘性の低い状態の光硬化性樹脂、微小チップが埋め込まれた第２の基板に流し込む。

以下の１及び２いずれか一つの方法により、透明樹脂を平板プレスし、微小チップを透明樹脂基板に埋め込む。以下は、請求項４のガラス基板を貼り合わせる方法を示すが、ガラス基板を貼り合せず、透明樹脂のみで微小チップ埋め込み基板を形成してもよい。
１．請求項２及び請求項４の方法（図６）
第２の基板に流し込んだ熱可塑性樹脂の上方から、ガラス基板でプレスする。プレス後、第２の基板を冷却し、熱可塑性樹脂を硬化させる。
２．請求項３及び請求項４の方法（図７）
第２の基板に流し込んだ光硬化性樹脂の上方から、ガラス基板でプレスする。プレス後、ＵＶ照射を行ない、光硬化性樹脂を硬化させる。

図８に示すように、微小チップが埋め込まれた樹脂基板が硬化後、第２の基板の真空チャック孔から圧縮空気を送り込み、微小チップ埋め込み基板と第２の基板を分離する。（請求項８）

図９に示すように微小チップ埋め込まれた透明樹脂に形成された凹溝に、印刷法により、配線材料を流し込む。

透明電極パターン形成、配線パターン形成、絶縁膜形成、配向膜形成、ラビング処理、液晶封入処理といった通常の液晶ディスプレイ製造工程を経て、液晶ディスプレイを完成させる。

第１のシリコン基板に集積回路を形成した状態を示す図である。 第２のシリコン基板に微小チップを設置した状態を示す図である。 第２のシリコン基板に微小チップを設置した状態を示す図である。 第２のシリコン基板に微小チップを設置した状態を示す図である。 微小チップ上に透明樹脂を塗布した状態を示す図である。 透明樹脂を平板プレスした状態を示す図である。 ＵＶ照射をおこなっている状態を示す図である。 真空チャック孔から圧縮空気を射出している状態を示す図である。 配線を形成した状態を示す図である。 仕上がった液晶ディスプレイを示す図である。

Claims (10)

1. 画素を制御する多数の画素制御素子を平面ディスプレイ基板以外の他の基板上で製作しておき、その画素制御素子を基板ごと微小チップに分断した後、平面ディスプレイ基板内の所定位置に前記微小チップを固定して転写する平面ディスプレイの製造方法において、
   上記転写するに際し、
   他の基板上で配置間隔で製作した微小チップ上に流動性のある透明樹脂を塗布した後、平板プレスを施して透明基板を得、この透明基板を平面ディスプレイ基板に転写することを特徴とする平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
2. 透明樹脂が熱可塑性高分子であって、加熱した溶融状態で塗布することを特徴とする請求項１記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
3. 透明樹脂が光硬化性高分子であって、平板プレスを施した後、光照射して硬化することを特徴とする請求項１記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
4. 平板プレスを施す平板が透明ガラス基板であって、プレス後この透明ガラス基板と、得られた透明基板との両方を平面ディスプレイ基板に転写することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
5. 他の基板上で配置間隔で製作した微小チップの仮固定方法が、仮固定用凹孔と真空チャックを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
6. 他の基板上で配置間隔で製作した微小チップの仮固定方法が、接着剤を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
7. 他の基板上で配置間隔で製作した微小チップの仮固定方法が、仮固定用凸型パターンと真空チャックを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
8. 請求項７記載の微小チップの仮固定用凸型パターンが、複数の微小チップ間を連結する配線パターンと同じ形状であって、前記微小チップに透明樹脂を塗布し、平板をプレスし、次いで離型した後、透明樹脂に形成された凹型パターン溝に導電材料を充填して、複数の微小チップ間を配線することを特徴とする平面ディスプレイの製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
9. 画素を制御する多数の画素制御素子を平面ディスプレイ基板以外の他の基板上で製作しておき、その画素制御素子を基板ごと微小チップに分断した後、平面ディスプレイ基板内の所定位置に前記微小チップを固定して転写する平面ディスプレイの製造方法において、
   上記転写するに際し、
   微小チップを、複数の微小チップ間を連結する配線パターンと同じ形状をした仮固定用凸型パターン上に真空チャックを用いて他の基板上に配置間隔で仮固定し、次いで選択的に除去できる有機薄膜を塗布し、流動性のある透明樹脂を塗布し、平板プレスを施し、次いで離型し、透明基板に形成された凹型パターン溝に導電材料を充填し、その後前記有機薄膜を薬品処理で透明樹脂から離脱させて被着した導電材料とともに除去して透明基板を得、この透明基板を平面ディスプレイ基板に転写することを特徴とする平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。
10. 平板プレス後の離型時に真空チャック孔から圧縮空気を射出することを特徴とする請求項５記載の平面ディスプレイ基板の製造方法、及びその方法によって作られる平面ディスプレイ。

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