JP2015072362A

JP2015072362A - 表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015072362A
Application number: JP2013207889A
Authority: JP
Inventors: 武栗谷川; Takeshi Kuriyagawa; 純藤吉; Jun Fujiyoshi
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16

Abstract

【課題】
可撓性を有するフレキシブル基板の製造時の巻き上がりを防止し、配線等の断線を抑制すると共に、製造コストの増加を抑制した表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
可撓性を有するフレキシブル基板２と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタ３とを有する表示装置において、該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成された面に、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制するための支持層６が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置及びその製造方法に関し、特に、可撓性を有するフレキシブル基板を用いた表示装置及びその製造方法に関する。

携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤなど、種々な携帯型情報機器の表示装置として、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置などの各種表示装置が利用されている。

従来の表示装置では、表示パネルを構成する基板にガラス基板が用いられることが多かった。ガラス基板は、機械的強度が高く耐久性があるが、落下等の衝撃や応力が加わると破損しやすいという問題がある。近年では、表示装置の厚みをシートのように薄く構成し、表示装置の表示画面を曲げた状態でも表示動作が実現できるフレキシブルディスプレイ（又はシートディスプレイ）の開発も行われている。

フレキシブルディスプレイには表示パネルを構成する基板に、可撓性を有するフレキシブル基板を用いることが必要である。例えば、ポリマー等の有機材料で形成される膜体が利用でき、特に耐熱性の高いポリイミドが多様されている。以下に説明する従来例及び本発明の実施例においてもポリイミドを用いる場合を中心に説明する。可撓性を有するフレキシブル基板を使用する場合でも、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置の表示パネルを構成するガラス基板等の従来の基板を、当該可撓性を有するフレキシブル基板で置換することで、液晶表示や有機ＥＬ表示に対応したフレキシブルディスプレイを提供することが可能である。

フレキシブルディスプレイとして構成する表示装置について、従来の製造方法の一例を図１乃至３を用いて説明する。図１乃至３では、フレキシブルディスプレイの一部を構成する可撓性を有するフレキシブル基板について、その製造方法を説明したものである。図１に示すように、ガラス基板などの透明保持基板１上に、ポリイミド等の樹脂材料をスピンコート法等の公知の方法を用いて塗布し、乾燥又は硬化させることで、フレキシブル基板２を形成している。次に、フレキシブル基板２上に画素電極や、画素電極を駆動するスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を含むＴＦＴ回路層３が形成されている。また図示していないが、フレキシブル基板２とＴＦＴ回路層３との間には、酸素及び水分の表示パネル内への侵入を防止するため、必要に応じて、ＳｉＮ_ｘやＳｉＯ_２等から成るバリア層を形成してもよい。

ＴＦＴ回路層３の形成後、図２に示すように透明保持基板１側からレーザー光４（例えばエキシマレーザ）を照射する。このレーザー光の照射によって、透明保持基板１とフレキシブル基板２とが界面５を境に分離される。しかしながら、透明保持基板１からフレキシブル基板２を剥離する際に、フレキシブル基板２の内部応力や表面の張力により、図３に示すように、フレキシブル基板２がロール状に巻き上がる現象（図３の破線は剥離前のフレキシブル基板２の位置を示す）が発生する。これにより、フレキシブル基板２上に形成された配線３０が強制的に曲げられ、断線を引き起こす危険性が高くなる。

フレキシブル基板２上に形成した配線３０は、ＴＦＴ回路層３に電気信号等を供給する給電線としての役割がある。さらに、ＴＦＴ回路層の画素電極やスイッチング素子を駆動するため、駆動回路であるＩＣチップ（ＩＣドライバ）を配線３０上に配置する場合がある。ＩＣチップをフレキシブル基板２に圧着する際には、図２のように、透明保持基板１に保持されたフレキシブル基板２にＩＣチップ７を圧着し接合する方が、フレキシブル基板２が平坦であり、圧着作業が容易となる利点がある。しかしながら、フレキシブル基板２にポリイミド膜のような樹脂材料を用いる場合には、圧着時の熱によりフレキシブル基板に熱収縮によるシワが発生し、配線３０が断線してしまう恐れがあった。

仮に、ＩＣチップをロール状に巻き上がったフレキシブル基板に圧着するには、一旦、巻き上がったフレキシブル基板２を、平坦な面を利用して機械的に延ばす作業が必要であり、作業が煩雑な上、更に配線が断線する危険性が高くなる。

図１乃至３に示したようなフレキシブル基板に対応したものではないが、例えば、特許文献１にはフレキシブル回路基板について、また特許文献２には偏光板用保護フィルムについて、フィルム等が巻き上がるのを防止する技術が開示されている。特許文献１では、プラスチックフィルムの片面に回路パターンを形成し、反対の面にカール防止用の金属層を形成している。特許文献２では、透明樹脂フィルムの片面に活性線硬化性樹脂層を形成し、反対の面にカール防止機能を有する層を設けている。

しかしながら、図１乃至３に示すフレキシブル基板において、配線３０を形成した面の反対側に金属膜等のカール防止層を形成することは、透明保持基板１上にスピンコート法などで均一な膜厚のフレキシブル基板２を形成することが困難となるだけでなく、透明保持基板１からフレキシブル基板２を剥離することも困難となるという不具合を生じる。また、製造工程が複雑化し、高コスト化の原因となる。

特開平７−１７００３４特開平９−２０１９１２

本発明は、上記の問題を解消し、可撓性を有するフレキシブル基板の製造時の巻き上がりを防止し、配線等の断線を抑制すると共に、製造コストの増加を抑制した表示装置及びその製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の表示装置及びその製造方法は、以下のような技術的特徴を有している。
（１）可撓性を有するフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタとを有する表示装置において、該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成された面に、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制するための支持層が形成されていることを特徴とする。

（２）上記（１）に記載の表示装置において、該支持層を形成する材料は、該薄膜トランジスタを構成する材料の中から選択されていることを特徴とする。

（３）上記（１）又は（２）に記載の表示装置において、該フレキシブル基板は、ポリイミド膜で形成されていることを特徴とする。

（４）可撓性を有するフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタとを有する表示装置の製造方法において、透明保持基板上に該フレキシブル基板を形成する工程と、該フレキシブル基板の該透明保持基板と反対側の面に該薄膜トランジスタを形成する工程と、該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成される面に、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制するための支持層を形成する工程と、該支持層を形成した後に、該透明保持基板から該フレキシブル基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする。

（５）上記（４）に記載の表示装置の製造方法において、前記支持層を形成する工程の一部は、前記薄膜トランジスタを形成する工程の一部と重複していることを特徴とする。

（６）上記（４）又は（５）に記載の表示装置の製造方法において、該フレキシブル基板にＩＣチップを固着する場合は、前記透明基板から該フレキシブル基板を剥離する工程を行った後に、該フレキシブル基板にＩＣチップを固着することを特徴とする。

本発明によると、可撓性を有するフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタとを有する表示装置において、該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成された面に、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制するための支持層が形成されているため、可撓性を有するフレキシブル基板の製造時の巻き上がりを防止し、配線等の断線を抑制すると共に、製造コストの増加を抑制した表示装置及びその製造方法を提供することが可能となる。

従来のフレキシブル基板を用いた表示装置の製造工程の一部であり、透明保持基板上にフレキシブル基板と薄膜トランジスタの回路層を形成した様子を示す断面図である。従来のフレキシブル基板を用いた表示装置の製造工程の一部であり、透明保持基板とフレキシブル基板とを剥離させる様子を示す断面図である。図２のフレキシブル基板を透明保持基板から剥離した際のフレキシブル基板の巻き上がりの様子を説明する図である。本発明の表示装置に係る製造工程の一部であり、透明保持基板上にフレキシブル基板と薄膜トランジスタの回路層及び支持層を形成した様子を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。本発明の表示装置に用いられるフレキシブル基板の平面図であり、該フレキシブル基板上にＩＣチップを配置した例を説明する図である。本発明の表示装置に用いられる支持層の各種断面形状を説明する図である。本発明の表示装置に用いられる支持層の各種平面形状を説明する図である。

以下、本発明に係る表示装置及びその製造方法について、好適例を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明の表示装置に用いられるフレキシブル基板の一例を示す図である。本発明の表示装置は、可撓性を有するフレキシブル基板２と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタ３とを有する表示装置において、該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成された面に、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制するための支持層６が形成されていることを特徴とする。

図４では、フレキシブル基板２が透明保持基板１上に形成されている様子を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図を各々示している。フレキシブル基板２の形成方法は、従来のものと同様に、ガラス基板などの透明保持基板１上に、ポリイミド等の樹脂材料を塗布し、乾燥又は硬化してフレキシブル基板２を形成している。ポリイミド膜は、耐熱性が高く、本発明のフレキシブル基板に好適に使用できる。

次に、フレキシブル基板２上には、画素電極や、画素電極を駆動するスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を含むＴＦＴ回路層３（単に「薄膜トランジスタ３」という場合もある。）が形成されている。図４（ｂ）に示すように、ＴＦＴ回路層３が形成されている部分は、薄膜トランジスタを構成する材料や画素電極などがフレキシブル基板の広い範囲に分布しており、フレキシブル基板２を透明保持基板１から剥離した際も、巻き上がる心配は無い。しかしながら、配線３０は局所的に形成されているため、フレキシブル基板が剥離時に巻き上がり易くなる。

本発明の表示装置では、フレキシブル基板２の巻き上がりが発生し易い場所（例えば、フレキシブル基板２の端部で、ＴＦＴ回路層が設けられていない領域）に、巻き上がりを抑制するための支持層６を配置している。支持層６は、ＴＦＴ回路層や配線３０等が配置されていない領域に配置される。尚、当該領域の内、互いに対向する一対の辺の各々に沿って、支持層６を形成することが望ましい。支持層６には、金属などの無機材料で構成された膜体に限らず、有機材料の膜体を使用することも可能である。特に、ＴＦＴ回路層３を形成する際に使用する材料、例えば、ＴＦＴ回路層３の下地層や絶縁層を構成するＳｉＮ_ｘやＳｉＯ_２、あるいはＴＦＴ回路のゲート電極、ソース電極又はドレイン電極等を構成するＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ等の金属や画素電極に使用される透明電極材料等を利用することが可能である。

支持層６をフレキシブル基板上に形成する時期は、ＴＦＴ回路層３を形成する前後であっても、あるいはＴＦＴ回路層の形成と同時であっても良い。ＴＦＴ回路層と同じ材料を支持層６に使用する場合には、ＴＦＴ回路層と同時に形成する方が、製造工程を簡略化でき、より好ましい。

支持層６の断面形状は、図６の（ａ）に示すように、矩形とすることも可能であるが、これに限らず、（ｂ）のＬ字、（ｃ）のＺ字、（ｄ）のＨ字、（ｅ）のＵ字形状など、各種の形状を採用することができる。図６に示した各種形状を形成するには、例えば、符号６１を金属材料で形成し、符号６２〜６４を絶縁材料など、符号６１とは異なる材料で構成することが可能である。また、符号６１は金属材料に限定されない上、単一の材料で構成するだけでなく、各直線部分毎に異なる材料を使用しても良い。このように、立体的に入り組んだ形状を実現することで、フレキシブル基板２の巻き上がりに対する対抗力を増加させることが可能となる。

さらに、支持層６の平面形状についても、図７に示すように（ａ）の矩形に限らず、（ｂ）の平行線パターン、（ｃ）の波線パターン、（ｄ）の格子パターン、（ｅ）のハニカムパターン等を採用することが可能である。（ｂ）〜（ｅ）のパターンを採用することで、（ａ）の矩形の場合よりも使用する材料が少ない上、巻き上がりを抑える力の強さを形成するパターンの方向によって調整したり、バネのような復元力を付与するなど種々の効果が期待できる。

本発明の表示装置に使用されるフレキシブル基板２には、ＴＦＴ回路層３の画素電極やスイッチング素子を駆動するため、駆動回路であるＩＣチップ（ＩＣドライバ）７を配線３０上に配置することが可能である。ＩＣチップ７を配置する場合には、透明保持基板１から剥離したフレキシブル基板２に対して、圧着して配置することが可能である。この際には、支持層６によりフレキシブル基板２の巻き上がりが抑制されているため、容易にＩＣチップをフレキシブル基板に貼り付ける作業を行うことが可能である。

以上の説明においては、本発明の表示装置に使用されるフレキシブル基板を中心に説明したが、本発明の表示装置を液晶表示装置に適する場合には、上記のフレキシブル基板を液晶を挟む２つの基板の一部として使用することができる。また、有機ＥＬ表示装置として使用する場合には、有機ＥＬを配置する基板の一つとして上記のフレキシブル基板が利用できる。

本発明によれば、可撓性を有するフレキシブル基板の製造時の巻き上がりを防止し、配線等の断線を抑制すると共に、製造コストの増加を抑制した表示装置及びその製造方法を提供することができる。

１透明保持基板
２フレキシブル基板
３ＴＦＴ回路層
４レーザ光
５剥離層
６支持層
７ＩＣチップ
３０配線

Claims

可撓性を有するフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタとを有する表示装置において、
該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成された面の、該薄膜トランジスタが設けられていない領域に、支持層が形成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、前記支持層は、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制していることを特徴とする表示装置。
請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、該フレキシブル基板は、該フレキシブル基板の一つの端部を含む、該薄膜トランジスタが設けられていない第１の領域を有し、
前記第１の領域は、互いに対向する一対の辺を有し、
前記支持層は、前記一対の辺の各々に沿って形成されていることを特徴とする表示装置。
請求項３に記載の表示装置に置いて、前記支持層は、前記一対の辺の一方の辺に沿って配置された第１の支持層と、前記一対の辺の他方の辺に沿って配置された第２の支持層とを有することを特徴とする表示装置。
請求項４に記載の表示装置に置いて、第１の領域における前記第１の支持層と前記第２の支持層との間には、ＩＣチップが配置されていることを特徴とする表示装置。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の表示装置において、該支持層を形成する材料は、該薄膜トランジスタを構成する材料の中から選択されていることを特徴とする表示装置。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の表示装置において、該支持層を形成する材料は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことを特徴とする表示装置。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の表示装置において、該支持層を形成する材料は、金属を含むことを特徴とする表示装置。
請求項６から請求項８の何れか１項に記載の表示装置において、該支持層を形成する材料は、複数の材料からなることを特徴とする表示装置。
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の表示装置において、該フレキシブル基板は、ポリイミド膜で形成されていることを特徴とする表示装置。
可撓性を有するフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された薄膜トランジスタとを有する表示装置の製造方法において、
透明保持基板上に該フレキシブル基板を形成する工程と、
該フレキシブル基板の該透明保持基板と反対側の面に該薄膜トランジスタを形成する工程と、
該フレキシブル基板の該薄膜トランジスタが形成された面の、該薄膜トランジスタが設けられていない領域に、支持層を形成する工程と、
該支持層を形成した後に、該透明保持基板から該フレキシブル基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項１１に記載の表示装置の製造方法において、前記支持層を形成する工程の一部は、前記薄膜トランジスタを形成する工程の一部と重複していることを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項１１又は１２に記載の表示装置の製造方法において、該フレキシブル基板にＩＣチップを圧着するＩＣチップ圧着工程を有し、
前記ＩＣチップ圧着工程は、前記透明基板から該フレキシブル基板を剥離する工程を行った後に、行われることを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載の表示装置の製造方法において、前記支持層は、該フレキシブル基板の巻き上がりを抑制していることを特徴とする表示装置の製造方法。