JP2016004112A

JP2016004112A - 表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2016004112A
Application number: JP2014123284A
Authority: JP
Inventors: 智彦長沼; Tomohiko Naganuma; 木村　泰一; Taiichi Kimura; 泰一木村; 拓磨西ノ原; Takuma Nishinohara
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2016-01-12
Also published as: US20150364506A1; US9391098B2; KR101701614B1; KR20150144276A

Abstract

【課題】表示装置を製造するときの歩留まりを向上させることを目的とする。【解決手段】本発明の一態様は、表示素子を用いて画像を表示する表示装置を製造する方法であって、ガラス基板の第１面を、弗化水素を含む水溶液に曝し、ガラス基板の第１面上に極性基を有する有機樹脂膜を形成し、有機樹脂膜上に表示素子を含む層を形成し、表示素子を覆うように対向基板を貼り合わせることを特徴とする。また、対向基板が貼り合わされた後に、ガラス基板側から有機樹脂膜に対して光を照射し、光を照射した後に、ガラス基板を有機樹脂膜から剥離してもよい。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置の製造方法に関する。

液晶、ＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等を用いた表示装置は、従来、ガラス基板上に表示素子を形成して製造されていた。近年、フレキシブル性を有する基板上に表示素子を形成することによって、曲げることが可能な表示装置が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−１８３６０５号公報

ガラス基板上にフレキシブル性を有する有機樹脂膜を形成し、有機樹脂膜上に表示素子を形成する場合に、ガラス基板と有機樹脂膜との界面において、表示装置の歩留まりを低下させる要因となる現象が生じる場合があった。本発明は、表示装置を製造するときの歩留まりを向上させることを目的とする。

本発明の一態様は、表示素子を用いて画像を表示する表示装置を製造する方法であって、ガラス基板の第１面を、弗化水素を含む水溶液に曝し、前記ガラス基板の前記第１面上に極性基を有する有機樹脂膜を形成し、前記有機樹脂膜上に前記表示素子を含む層を形成し、前記表示素子を覆うように対向基板を貼り合わせることを特徴とする。

本発明の一実施形態における表示装置の概略構成を示す平面図である。本発明の一実施形態における表示装置に用いる画素回路の一例を示す回路図である。本発明の一実施形態における表示装置のフレキシブル基板側の断面構成を示す模式図である。本発明の一実施形態における表示装置の製造方法を説明する図である。比較例における表示装置の製造方法によって生じた膜が剥がれた状態を説明する図である。本発明の一実施形態における図４に続く表示装置の製造方法を説明する図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

＜実施形態＞
［概略構成］
本発明の一実施形態における表示装置は、ＯＬＥＤを用いた有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置である。この表示装置は、フレキシブル性を有する。なお、本実施形態における表示装置は、有機ＥＬ表示装置のような自発光型表示装置に限られず、液晶を用いた液晶表示装置、電気泳動素子を用いた電子ペーパ型表示装置等、他の表示装置であってもよい。

表示装置は、基板にフレキシブル性を有する有機樹脂膜を用いている。このフレキシブル性を有する基板（以下、フレキシブル基板という場合がある）上には、画像を表示させるための表示素子が形成されている。表示素子には、ＯＬＥＤの発光状態を制御するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の駆動素子が含まれる。フレキシブル基板は、薄膜トランジスタを形成するときにはガラス基板に支持されており、表示装置の製造過程においてガラス基板から剥離される。

以下に説明する表示装置の製造方法は、少なくともフレキシブル基板がガラス基板から剥離されるまでの製造時の歩留まりを向上させるものである。以下、本発明の一実施形態における表示装置の構成および製造方法を説明する。

図１は、本発明の一実施形態における表示装置の概略構成を示す平面図である。表示装置１００は、表示領域１０１、ドライバＩＣ１０２、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ）１０３、及び走査線駆動回路１０４を備える。ドライバＩＣ１０２、および走査線駆動回路１０４は、フレキシブル基板３０上に形成されている。

表示領域１０１には、図中の横方向に走る複数の走査線ｇ１−１、ｇ１−２、ｇ１−３、ｇ２−１、ｇ２−２、ｇ２−３、・・・と、縦方向に走る複数のデータ信号線ｄ１、ｄ２、ｄ３、・・・とが交差して配置されている。走査線とデータ信号線との交差部に対応する位置には、複数の画素１０５がマトリクス状に配置される。図１には、一例として、一つの画素１０５あたり３本の走査線ｇ１−１〜ｇ１−３と１本のデータ信号線ｄ１とが交差して配置される構成を図示しているが、この構成に限定されるものではない。なお、表示領域１０１内には電源線等の所定の電圧を供給する配線が配置されてもよい。

走査線駆動回路１０４は走査線に制御信号を供給する。ドライバＩＣ１０２はデータ信号線にデータ電圧を供給し、また、走査線駆動回路１０４を制御する。各画素１０５には、制御信号およびデータ電圧に基づいて発光を制御するための画素回路と、画素回路によって発光が制御される発光素子（ＯＬＥＤ）とを含む表示素子が配置されている。

対向基板２０は、カラーフィルタおよび遮光材等が形成されたフレキシブル性を有する有機樹脂膜の基板である。対向基板２０は、各画素１０５の画素回路を覆うように、フレキシブル基板３０に貼り合わされている。この例では、フレキシブル基板３０と対向基板２０との間は、充填剤で充填されている。

図２は、本発明の一実施形態における表示装置に用いる画素回路の一例を示す回路図である。図２において、点線以右部分が、各画素１０５に含まれ、３つのトランジスタＳＳＴ、ＢＣＴ、ＤＲＴと、コンデンサＣＳとを備える画素回路と、発光素子（ＯＬＥＤ）とを備える。トランジスタＢＣＴは、隣り合う複数の画素で共有される場合もある。図２において、映像信号（Ｖｉｎｉ、Ｖｓｉｇ）が入力される信号線は、図１に示したデータ信号線ｄ１に対応し、走査線ＢＧ、ＲＧ、ＳＧは、図１に示した走査線ｇ１−１、ｇ１−２、ｇ１−３にそれぞれ対応する。このような構成を備える表示装置は、トランジスタＤＲＴのしきい値電圧、及び電界効果移動度のばらつきを補正して、映像信号（Ｖｓｉｇ）に応じた電流値をＯＬＥＤに供給し、その電流値に応じた輝度でＯＬＥＤを発光させることができる。なお、この画素回路の構成は一例であって、他の回路構成であってもよい。

図３は、本発明の一実施形態における表示装置のフレキシブル基板側の断面構成を示す模式図である。フレキシブル基板３０には、上述した各トランジスタ４に対応するトランジスタ部１１０が形成されている。なお、図３では、トランジスタ部１１０は、トランジスタＤＲＴに対応する部分を示している。

トランジスタ部１１０における平坦化膜に形成されたコンタクトホールを介して、トランジスタ部１１０と接続された画素電極１２が形成されている。コンタクトホールを埋めるとともに、隣接する画素と隔てるためのバンク１３が形成されている。画素電極１２上には、ＯＬＥＤを含む発光層１１が形成されている。発光層１１上には、対向電極１４が形成されている。この例では、ＯＬＥＤは、画素電極１２から対向電極１４への電流供給により白色光を放射する。そのため、ＯＬＥＤは、画素電極１２と対向電極１４とに挟まれた領域において発光する。そして、対向基板２０に設けられたカラーフィルタを通過させて、各色（例えば、ＲＧＢ、ＲＧＢＷ等）の発光を実現する。なお、全画素において白色光を発光させるＯＬＥＤを用いて、カラーフィルタでＲＧＢを実現する場合に限らず、赤色を発光するＯＬＥＤ、緑色を発光するＯＬＥＤ、青色を発光するＯＬＥＤを画素毎に分離して配置することによってＲＧＢを実現してもよい。

対向電極１４上には、封止膜１５が形成されている。この例では、封止膜１５は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）を用いる。また、この例では、トランジスタ部１１０の反対側（図の上方側）に向けて白色光を放射して対向基板２０側から出射させる、いわゆるトップエミッション構造であり、対向電極１４は、光透過性を有するように形成される。なお、この例においては、トップエミッション構造であったが、トランジスタ側に光が出射されるボトムエミッション構造であってもよい。なお、以下の説明では、画素電極１２、発光層１１、対向電極１４、および封止膜１５等を発光素子１２０という。したがって、上述した表示素子１０７は、トランジスタ部１１０と発光素子１２０とを含む。なお、前述においてカラーフィルタは対向基板２０側に設けるとしたが、ＯＬＥＤから出射した光が視認されるまでの経路にあればよく、例えば対向電極１４上、あるいは封止膜１５上に設けられていてもよい。

［表示装置１００の製造方法］
続いて、表示装置１００の製造方法を説明する。

図４は、本発明の一実施形態における表示装置の製造方法を説明する図である。まず、フレキシブル基板３０ではなく、これを支持する支持基板としてガラス基板１０を用意する。ガラス基板１０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、好ましくは、０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。

図４（ａ）に示すように、ガラス基板１０の少なくとも一方の面（図の上方側の面、以下、第１面という場合がある）に対し、弗化水素（ＨＦ）を含む水溶液（以下、単にフッ酸という場合がある）を用いて洗浄をする。この例では、濃度０．５％の弗化水素を含む水溶液が、２０秒程度、ガラス基板１０の第１面に曝される。なお、濃度、処理時間等の条件は、適宜設定される。また、洗浄は、パドル式、スピン式またはディップ式等の方法によって実行されればよい。

続いて、図４（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の第１面上にフレキシブル基板３０を形成する。このフレキシブル基板３０は有機樹脂膜であり、この例では、ポリイミドで形成される。この場合、例えば、可溶性ポリイミドを含む溶液をガラス基板１０の第１面上に塗布して焼成することによって、ガラス基板１０の第１面上にフレキシブル基板３０を形成することができる。フレキシブル基板３０の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、５μｍ以上５０μｍ以下である。

なお、ポリイミドに限らず、他の有機樹脂膜であってもよいが、トランジスタ部１１０を形成するときの熱処理の最高温度（少なくとも３００℃、例えば、４００℃）以上の耐熱性を有する材料で形成されることが望ましい。ポリイミド以外であっても極性基を有する有機樹脂膜であることが望ましく、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）等であってもよい。

続いて、図４（ｃ）に示すように、有機樹脂膜であるフレキシブル基板３０上に上述したトランジスタ部１１０を形成する。トランジスタ部の形成においては、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜、膜質改善等による熱処理が施される。この際、４００℃程度まで温度が上昇することになる。

上記の図４（ａ）において説明したフッ酸による洗浄をしない場合、この温度上昇により、３００℃程度を越えると、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０との間に膜が剥がれる現象が起こる場合がある。フッ酸による洗浄をしない場合（比較例）に生じる、この現象について説明する。

図５は、比較例における表示装置の製造方法によって生じた膜が剥がれた状態を説明する図である。熱処理によって、図５（ａ）に示すようにガラス基板１０とフレキシブル基板３０との間の一部において、有機樹脂膜（フレキシブル基板３０）が剥がれた状態となり空間Ｓ１が形成される場合がある。この空間Ｓ１は、熱処理の状況により、図５（ｂ）に示すようにフレキシブル基板３０およびその上層のトランジスタ部１１０を含む層が破れて破裂部Ｓ２を形成する場合もある。また、熱処理をした時点では図５（ａ）に示す空間Ｓ１が形成される程度であっても、製造工程が進むにつれて、破裂部Ｓ２のように変化する場合もある。

破裂部Ｓ２が生じることは、膜の破片等が生じて装置を汚染する要因となる。そのため、破裂部Ｓ２が生じる前の空間Ｓ１が形成されている段階で、この基板は製造工程から除外せざるを得ない。このとき、基板の一部のみに空間Ｓ１が発生した場合でも、基板全体を製造工程から除外しなくてはならず、大きな歩留まり低下を招くことになる。

一方、上述したように、本実施形態のようにガラス基板１０の第１面にフッ酸で洗浄をすることによって、膜が剥がれる現象、すなわち空間Ｓ１の発生が大幅に抑えられた。これは、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０となる有機樹脂膜との密着性が向上したことによる。

その密着力向上の確認のため、ガラス基板１０に対するポリイミド膜の密着力を剥離試験により測定した。その結果、ガラス基板１０にポリイミド膜を形成する前に、フッ酸洗浄をせず純水による洗浄のみを実施した場合に比べて、フッ酸による洗浄をした場合では２倍程度の密着力増加が認められた。

このように、ガラス基板１０上にフッ酸による洗浄をした上でフレキシブル基板３０となる有機樹脂膜を形成することにより、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０との密着力が向上し、その後の製造工程において、フレキシブル基板３０がガラス基板１０から剥がれる現象を抑えることができる。

トランジスタ部１１０を形成した（図４（ｃ））後の表示装置１００の製造方法の説明を続ける。

図６は、本発明の一実施形態における図４に続く表示装置の製造方法を説明する図である。図６（ａ）に示すように、トランジスタ部１１０を形成した後に、発光素子１２０を形成する。これによりトランジスタ部１１０と発光素子１２０とを含む表示素子１０７を含む層が形成される。

続いて、図６（ｂ）に示すように、表示素子１０７を含む層（トランジスタ部１１０と発光素子１２０）が形成された基板に、表示素子１０７を覆うように対向基板２０を貼り合わせて、表示素子１０７を封止する。この際、発光素子１２０と対向基板２０との間には充填剤が充填され、またシール剤等を用いて対向基板２０が貼り合わされてもよい。対向基板２０は、フレキシブル基板３０と同様に、フレキシブル性を有する材料、例えば、有機樹脂膜で形成されている。上述したとおり、対向基板２０には、カラーフィルタ等が形成されていてもよい。

そして、ガラス基板１０側からレーザ光ＬＳを照射すると、フレキシブル基板３０とガラス基板１０との界面において有機樹脂膜にレーザ光ＬＳが吸収されて加熱される。これによって、有機樹脂膜の分解が生じ、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０との密着力が弱まる。レーザ光ＬＳは、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０とを分離したい領域の全部に対して照射されてもよいし、一部に対して照射されてもよい。また、照射する光はレーザ光に限られず、ランプ等により発生させた光であってもよい。また、照射される光の波長は、例えば、紫外線を含む波長であるが、それ以外であってもガラス基板１０を通過（一部吸収されてもよい）してフレキシブル基板３０によって吸収される波長を有していればよい。なお、光の照射強度等の条件は、フレキシブル基板３０とガラス基板１０との密着力を低下させ、剥離できる程度の密着力になるように適宜設定すればよい。

なお、この光の照射を行うタイミングは、対向基板２０が貼り合わされた後に限らず、対向基板２０が貼り合わされる前、発光層１１が形成される前等、トランジスタ部１１０の形成の際の熱処理が終了した後のいずれかの工程であればよい。ここでいう熱処理が終了した後とは、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０とが剥がれるおそれのある温度に加熱される処理の後を示す。対向基板２０が貼り合わされる前に光の照射が行われた場合、ガラス基板１０をフレキシブル基板３０から剥離する工程は、その照射の直後に実施されてもよいし、対向基板２０が貼り合わされた後に実施されてもよい。照射の直後に実施される場合には、ガラス基板１０が剥離された状態で、その後の製造工程が進められる。

このように、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０との密着力がフッ酸処理によって向上するものの、有機樹脂膜に光を吸収させて少なくとも一部を分解させることによって、その密着力を低下させることにより、図６（ｃ）に示すように、フレキシブル基板３０からガラス基板１０を容易に剥離することができる。

なお、表示装置１００が１枚のガラス基板１０においてまとめて複数形成される場合には、それぞれの表示装置１００に分離する工程が含まれる。この分離工程を実施するタイミングは、ガラス基板１０をフレキシブル基板３０から剥離する前であっても後であってもよく、剥離する前であれば、レーザ光ＬＳを照射する前であっても後であってもよい。剥離する前に分離工程を実施する場合には、ガラス基板１０は分離しないようにしてもよい。例えば、フレキシブル基板３０、対向基板２０、およびその間の層については各表示装置１００に分離し、ガラス基板１０は分離しないようにしてもよい。

このようにして得られた表示装置１００は、ガラス基板１０から剥離されたフレキシブル基板３０、トランジスタ部１１０、発光素子１２０および対向基板２０を含み、図６（ｄ）に示すように、フレキシブル性を有している。

また、本実施形態における表示装置１００の製造方法では、ガラス基板１０をフッ酸により洗浄してから有機樹脂膜を成膜してフレキシブル基板３０として形成することによって、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０との密着力を向上させる。これにより、トランジスタ部１１０の製造過程で生じる熱処理によっても、ガラス基板１０からフレキシブル基板３０が剥がれることを抑制することができ、歩留まりが向上する。

また、トランジスタ部１１０の形成の際の熱処理が終了した後の工程において、ガラス基板１０側からフレキシブル基板３０に光を照射して、フレキシブル基板３０とガラス基板１０との密着力を低下させる。これにより、ガラス基板１０をフレキシブル基板３０から容易に剥離することができる。

なお、ガラス基板１０をフレキシブル基板３０から剥離せずに表示装置１００として用いてもよいが、その場合には、ガラス基板１０とフレキシブル基板３０との密着力を低下させる工程、すなわち光を照射する工程を実施しなくてもよい。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１０…ガラス基板、１１…発光層、１２…アノード電極、１３…バンク、１４…カソード電極、１５…封止膜、２０…対向基板、３０…フレキシブル基板、１００…表示装置、１０１…表示領域、１０２…ドライバＩＣ、１０３…ＦＰＣ、１０４…走査線駆動回路、１０５…画素、１０７…表示素子、１１０…トランジスタ部、１２０…発光素子

Claims

表示素子を用いて画像を表示する表示装置を製造する方法であって、
ガラス基板の第１面を、弗化水素を含む水溶液に曝し、
前記ガラス基板の前記第１面上に極性基を有する有機樹脂膜を形成し、
前記有機樹脂膜上に前記表示素子を含む層を形成し、
前記表示素子を覆うように対向基板を貼り合わせる
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
前記対向基板が貼り合わされた後に、前記ガラス基板側から前記有機樹脂膜に対して光を照射し、
前記光を照射した後に、前記ガラス基板を前記有機樹脂膜から剥離することを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
前記表示素子を含む層を形成するときには、熱処理が施され、
前記熱処理の後に、前記ガラス基板側から前記有機樹脂膜に対して光を照射し、
前記対向基板が貼り合わされた後に、前記ガラス基板を前記有機樹脂膜から剥離することを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
前記有機樹脂膜はポリイミドを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
前記表示素子を形成するときに、少なくとも３００℃以上の熱処理が施されることを特徴とする請求項４に記載の表示装置の製造方法。