JP2017116903A - 表示装置の製造方法 - Google Patents

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【課題】機能層が形成される基材となる樹脂層を裁断して個片化するための工程に起因する歩留まりの悪化が改善された表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の製品領域PN1と、各製品領域PN1を囲んで格子状となる第1格子領域GR1とに対応するガラス基板GAを用意する工程と、第1格子領域GR1にガラス基板GAよりも硬質の保護膜PRを形成する工程と、保護膜PRおよびガラス基板GAを覆うように樹脂層B1を形成する工程と、製品領域PN1を避けて第1格子領域GR1と重複して各製品領域PN1を囲む第2格子領域GR2で、ブラスト加工で樹脂層B1の一部を除去する工程と、樹脂層B1上に回路層CLを形成する工程と、樹脂層B1の一部が除去された第2格子領域GR2を通るラインで、ガラス基板GAを切断する工程と、ガラス基板GAを樹脂層B1から剥離する工程と、を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【選択図】図5A

Description

本発明は、表示装置の製造方法に関する。
フレキシブルディスプレイにおいては、画素回路やカラーフィルタ層等の機能層が形成される樹脂層の剛性が小さいことから、ポリイミド等の基材となる樹脂層をガラス基板上に配置した状態にて製造プロセスをすすめる。
またガラス基板上に薄膜トランジスタが形成された表示装置の製造プロセスでは、ガラス基板を貼り合わせた状態でその表裏からスクライブカッターで傷を入れて、傷が入れられた箇所に力が加えられることでパネル個片に裁断をすることが知られている。
なお特許文献1には、発光輝度及び動作電圧のバラつきのない高品質の表示装置を与えるPDP基板を効率よく製造する方法が記載されている。
特開平7−201279号公報
ここでフレキシブルディスプレイの製造プロセスにおいてパネル個片に裁断をする場合に、ガラス基板上に薄膜トランジスタが形成された表示装置の場合と同様に、スクライブカッターで傷を入れた後に裁断をしようとすると、樹脂層の粘性が高いことで容易に割れず歩留まりを悪化させることになる。
また、ガラス基板に支持された2つの基材となる樹脂層を貼り合わせた状態で、レーザー及びスクライブカッターを用いて個片に裁断する場合には、切断する箇所に沿って樹脂層にレーザーを照射してトリミングをすることで、樹脂層から昇華物が発生し、この昇華物が周辺に再付着することで品質を悪化させることになる。
本発明は、上記のような課題に鑑みて、機能層が形成される基材となる樹脂層を裁断して個片化するための工程に起因する歩留まりの悪化が改善された表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る表示装置の製造方法は、上述のような課題に鑑みて、複数の製品領域と、それぞれの前記製品領域を囲んで格子状となる第1格子領域とに対応するガラス基板を用意する工程と、少なくとも前記第1格子領域に、前記ガラス基板よりも硬質の保護膜を形成する工程と、前記保護膜を覆って、前記複数の製品領域及び前記第1格子領域に重複するように、連続的に樹脂層を形成する工程と、前記複数の製品領域を避けて、前記第1格子領域と重複してそれぞれの前記製品領域を囲む第2格子領域で、ブラスト加工によって前記樹脂層の一部を除去する工程と、前記樹脂層の上に、画像を構成する複数の単位画素それぞれの輝度を制御するための回路を含む回路層を形成する工程と、前記複数の製品領域をそれぞれ分離するように、前記樹脂層の前記一部が除去された前記第2格子領域を通るラインで、前記ガラス基板を切断する工程と、前記ガラス基板を前記樹脂層から剥離する工程と、を含むことを特徴とする。
第1の実施形態にかかる表示装置の概略斜視図である。 第1の実施形態における表示装置の画素回路の様子を示す概略図である。 第1の実施形態における表示装置の長手方向の断面の様子を示す図である。 第1の実施形態における表示装置の短手方向の断面の様子を示す図である。 第1の実施形態における表示装置の製造工程におけるマザーガラス基板の様子を示す模式平面図である。 第1の実施形態における表示装置の製造工程におけるマザーガラス基板の様子を示す模式平面図である。 図4AにおけるVA−VA断面の様子を示す図である。 図4AにおけるVB−VB断面の様子を示す図である。 第1の実施形態における表示装置の製造工程を説明するための図である。 第1の実施形態における表示装置の製造工程を説明するための図である。 第2の実施形態における表示装置の長手方向の断面の様子を占めず図である。
以下、本発明の各実施形態に係る表示装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の製造方法によって製造された表示装置1の説明をするための概略斜視図である。
本実施形態の表示装置1は、複数の自発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス(electro luminescence)素子が配置された樹脂層B1に、対向樹脂層B2が貼り合わされて構成され、樹脂層B1において対向樹脂層B2から露出した領域(露出領域EX)には、フレキシブルプリント基板F1とドライバ半導体装置ICが配置される。
図2は、第1の実施形態の製造方法によって製造された製造装置1の、表示領域DPにおける画素回路の様子を示す図である。表示装置1は、画像を表示する表示領域DPと、走査信号線駆動部GDRと、映像信号線駆動部DDRと、電源駆動部EDRとを備える。
表示領域DPにおいては、画像を表示するための輝度を制御する複数の画素回路PXがマトリクス状に配置されており、また画素のそれぞれに対応して有機エレクトロルミネッセンス素子OL(自発光素子)が配置される。画素回路PXは薄膜トランジスタTFT1、容量素子CAP、および薄膜トランジスタTFT2で構成される。走査信号線駆動部GDRと映像信号線駆動部DDR、電源駆動部EDRは、画素回路PXを駆動して有機エレクトロルミネッセンス素子OLの発光を制御する。
走査信号線駆動部GDRは、画素の水平方向の並び(画素行)ごとに設けられた走査信号線GLに接続されて、順番に選択された走査信号線GLに走査信号を出力する。
映像信号線駆動部DDRは、画素の垂直方向の並び(画素列)ごとに設けられた映像信号線DLに接続されて、走査信号線駆動部GDRによる走査信号線GLの選択にあわせて、選択された画素行の映像信号に応じた電圧を各映像信号線DLに出力をする。当該電圧は、画素回路PX内の容量素子CAPに書き込まれて、書き込まれた電圧に応じた電流が有機エレクトロルミネッセンス素子OLに供給される。
電源駆動部EDRは、画素列ごとに設けられた駆動電源線SLに接続されて、画素回路PX内の薄膜トランジスタTFT2を介して有機エレクトロルミネッセンス素子OLに電流を供給する。
図3Aは、本実施形態の製造方法によって製造された表示装置1の露出領域EXを含む長手方向の断面図であり、図3Bは、長手方向に直交する短手方向の断面図となっている。これらの図で示されるように、本実施形態の製造方法による表示装置1は、複数の単位画素それぞれを制御するための回路を含む回路層CLが形成された、ポリイミドを材料とする樹脂層B1と、カラーフィルタ層CFが形成された、ポリイミドを材料とする対向樹脂層B2が互いに貼り合わされて構成される。また基材となる樹脂層B1と対向樹脂層B2の間には、充填材FL及びシール材DMが介在しており、樹脂層B1と対向樹脂層B2の外側には保護フィルムPTが配置される。
ここで特に、本実施形態の表示装置1の製造方法においては、樹脂層B1と対向樹脂層B2を貼り合わせる前に、樹脂層B1および対向樹脂層B2をブラストによるトリミングを行って製品領域を分離して歩留りを改善するようにしており、このブラストによるガラス基板G1や対向ガラス基板G2の割れを防止するべく、トリミングを行う格子領域に対応して保護膜PR(以下、対向樹脂層B2側の保護膜PRを、対向保護膜ともいうものとする)を形成するようにしている。この保護膜PRは、表示装置1の樹脂層B1等において残存する場合と残存しない場合とがあるようになっているが、その詳細については後述するものとする。
また、図3Aや図3Bで示されるように、樹脂層B1や対向樹脂層B2においては、その縁部に沿って充填材FL側に突出する凸部STが形成されており、凸部STはシール材DMの外側を囲むように設けられている。この凸部STは、ガラス基板G1上の樹脂層B1等を分離するために形成された保護膜PRの厚みによる段差に起因するものとなっており、シール材DMが凸部STとの重複を避けて平面的に内側となるようにすることで、表示ムラが発生するのを低下させるようにしている。この凸部STについての詳細も後述するものとする。
図4A及び図4Bは、本実施形態の表示装置の製造工程における様子を示す図であり、回路層CLやカラーフィルタ層CFを形成する前であって、ガラス基板G1、対向ガラス基板G2にて、樹脂層B1、対向樹脂層B2を形成した後の状態を示す図となっている。図4A、および図4Bでは、ハッチングされた領域において格子状に保護膜PRが形成されて、その保護膜PRが形成された領域(第1格子領域GR1、第1対向格子領域GR3)と重複してブラスト加工によるトリミングラインが設けられるようになっている(第2格子領域GR2、第2対向格子領域GR4)。具体的には、図4Aで示されるように、ガラス基板G1では、各製品領域PN1に対応して格子状となる第1格子領域GR1にて保護膜PRが形成されて、この保護膜PRと重複して各製品領域PN1を囲む第2格子領域GR2にて、ブラスト加工によりトリミングを行うようになっている。また同様に、図4Bで示されるように、対向ガラス基板G2では、対向製品領域PN2のそれぞれを囲んで格子状となる第1対向格子領域GR3にて保護膜PRが形成されて、この保護膜PRと重複して対向製品領域PN2のそれぞれを囲む第2対向格子領域GR4にて、ブラスト加工によりトリミングを行うようになっている。
保護膜PRが形成される領域(第1格子領域GR1、第1対向格子領域GR3)は、図4A、図4Bにおけるハッチングされた領域に対応しており、製品領域PN1、対向製品領域PN2は、ブラスト加工のトリミングライン(第2格子領域GR2、第2対向格子領域GR4)の内側の領域に対応しているため、製品領域PN1や対向製品領域PN2の一部となる外延部分では、保護膜PRと重複するようになっている。製品領域PN1および対向製品領域PN2以外の部分は、貼り合わせ後の裁断工程において排除されるようになっている。
ここで図5A及び図5Bは、図4AにおけるVA−VA断面と、図4BにおけるVB−VB断面の様子を示す図となっており、マイクロブラストによるトリミングがなされた状態を示すものとなっている。本実施形態におけるトリミング工程では、樹脂層B1等の上方にマスクMが添えられてブラストが吹き付けられるようになっているが、このマスクMは存在しなくともよい。このトリミング工程により、樹脂層B1、対向樹脂層B1の一部となるトリミングラインBRに対応する領域が除去されるようになっている。
また樹脂層B1、対向樹脂層B1は、5以上20μm以下の厚みのポリイミド樹脂とするのが望ましく、保護膜PRは、例えば0.1以上1μm以下の厚みのダイアモンドライクカーボンや、アルミナ、SiCといったガラス基板G1等よりも硬質の膜とするのが望ましい。保護膜PRにより、ガラス基板G1、対向ガラス基板G2にてブラストに起因するクラックが発生しにくくなって基板割れが防止され、保護膜PR上にポリイミド樹脂がわずかに残存する場合であっても、上記のような材料の保護膜PRであれば後の裁断工程において切断可能となるためプロセスマージンが確保される。またブラストによるトリミングでは、樹脂層B1上に異物が再付着することはあるものの、主に物理的な付着力であるためドライ洗浄や純水によるウェット洗浄にて除去することができる。
次に、図6および図7を用いて、本実施形態の製造方法について説明をする。まず図6(a)で示されるように、ガラス基板G1上の第1格子領域GR1にて保護膜PRを形成した後に、保護膜PRを覆うようにしてポリイミドによる樹脂層B1を形成し、さらに第2格子領域GR2にてブラストによるトリミングを行う。その後、図6(b)で示されるように、樹脂層B1上にて、有機エレクトロルミネッセンス素子OLや画素回路PX、走査信号線駆動部GDP等を含む回路層CLを形成した後に、図6(c)で示されるように、同様の加工をした対向樹脂層B2の貼り合わせを行う。
図6(c)において示される貼り合わせの工程では、保護膜PRによって発生された凸部STとの重複を避けてその内側にて矩形状に配置されるシール材DMのさらに内側に充填材FLが配置されて、充填材FLは紫外線処理により硬化される。シール材DMは、樹脂層B1側および対向樹脂層B2側の双方の凸部STに対応してその内側に形成されており、シール材DMは、保護膜PRとの重複を避ける位置に配置される(凸部STとの重複をも避けるように配置されるべく、保護膜PRから所定距離を離して配置されるようにするのが望ましい)。
次に、図7(a)で示されるように、ガラス基板G1によって支持された樹脂層B1と、対向ガラス基板G2によって支持された対向樹脂層B2とを貼り合わせたのちに、ガラス基板B1と対向ガラス基板B2に、スクライブ処理を行って切断をし、図7(b)で示されるように各製品領域を個片化する処理を行う。スクライブ処理は、トリミングにより樹脂層B1や対向樹脂層B2の一部が除去されて形成されたライン状の溝となる、第2格子領域GR2や第2対向格子領域GR4に対応する箇所に施され、当該箇所を起点にしてガラス基板G1や対向ガラス基板G2が切断される。また、ガラス基板G1の切断の際には、それに伴って保護膜PRも切断される。
その後、図7(c)で示されるように、対向ガラス基板G2を対向樹脂層B2から剥離するアブレーションと、ガラス基板G1を樹脂層B1から剥離するアブレーションを順次行う。
本実施形態における図7(c)では、波長308nmのレーザーによるアブレーションを行う。これにより、ガラス基板G1と樹脂層B1の界面における樹脂層B1にて熱分解が瞬間的に生じて、図7(d)で示されるように、ガラス基板G1等が剥離されることとなる。
なお、波長308nmを吸収しにくい材料であるダイアモンドライクカーボンや、アルミナが保護膜PRに用いられる場合には、ガラス基板G1と保護膜PRを介して樹脂層B1にレーザーが照射され、樹脂層B1の、ガラス基板G1と保護膜PRとの界面にて熱分解が生じて、樹脂層B1から保護膜PRおよびガラス基板G1が剥離されて表示装置1に保護膜PRが残存しづらくなる。また、SiCが保護膜PRに用いられる場合には、ガラス基板G1を介して保護膜PRおよび樹脂層G1にレーザーが照射され、樹脂層B1と保護膜PRの、ガラス基板G1との界面にて熱分解が生じて、樹脂層B1および保護膜PRからガラス基板G1が剥離されて、表示装置1に保護膜PRが残存しやすくなる。また保護膜PRとしては、図7(d)等のように、樹脂層B1の側面から出っ張るようにして残存することもあれば、側面よりも窪むようにして残存することもある。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る表示装置の製造方法について説明をする。
図8は、第2の実施形態の製造方法によって製造された表示装置1の様子を示す図である。同図で示されるように、第2の実施形態の製造方法においては、単位画素それぞれの輝度を制御するための回路を含む回路層CLを備えた樹脂層B1側の保護膜PRが、ガラス基板G1の複数の製品領域と第1格子領域を連続的に覆うように形成されて、ガラス基板G1のレーザーアブレーションによる剥離後も保護膜PRが樹脂層B1上に残存している状態を示すものとなっている。さらに保護膜PRに相当する膜は、レーザー分離膜と、このレーザー分離膜上の保護膜との積層膜にて構成されているのが好適である。レーザー分離膜はガラス基板G1のレーザーアブレーションにおいてレーザー光を吸収して分離されるものである。材料としてはタングステンやタンタルが好適である。
第2の実施形態の製造方法は、上記のような点を除いて第1の実施形態の製造方法とほぼ同様であり、このほぼ同様である点についての説明は省略するものとする。また第2の実施形態の製造方法においては、樹脂層B1に保護膜PRが残存していてもよいし残存していなくてもよい。図8のように樹脂層B1上に保護膜PRが残存する場合には、表示装置1としては、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の自発光表示装置であるのが望ましい。樹脂層B1の上面と側面と底面とが、回路層CLおよび保護層PRとレーザー分離膜との積層膜にて囲われる形態となる。回路層CLにはトランジスタ層を作る工程前に設けられる下地膜がある。この下地膜はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜で構成される。この下地膜と保護層PRで樹脂層B1が囲われる形態となるため、水分や酸素が樹脂層B1に侵入するのが防がれる形となる。その結果、回路層CL上に設けられる有機発光素子に対する水分や酸素によるダメージを防ぐことが可能となる。なお、第1、第2の実施形態において、ブラスト加工によってダメージを受ける保護層の一部分は、他の保護層よりも薄くなっている。
なお第1の実施形態においては、ガラス基板G1上の第1格子領域GR1において保護膜PRが形成されているが、第2の実施形態のように保護膜PRが形成されていてもよいし、ガラス基板G1の全面にわたって保護膜PRが形成されていてもよく、少なくとも第1格子領域GR1において保護膜PRが形成されていればよい。
なお上記の実施形態においては、表示装置として有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機EL表示装置1を例にして説明をしているが、量子ドット発光素子(QLED:Quantum‐Dot Light Emitting Diode)のような自発光素子を各画素に備えた自発光表示装置であってもよい。また、自発光表示装置に限られず、例えば液晶表示装置のようなフレキシブルディスプレイであっても本発明は適用される。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例およ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。また例えば、上記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、も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。
1 有機EL表示装置、DP 表示領域、B1 樹脂層、B2 対向樹脂層、EX 露出領域、F1 フレキシブルプリント基板、GDR 走査信号線駆動部、DDR 映像信号線駆動部、EDR 電源駆動部、TFT1,TFT2 薄膜トランジスタ、CAP 容量素子、GL 走査信号線、DL 映像信号線、PX 画素回路、OL 有機エレクトロルミネッセンス素子、CF カラーフィルタ層、CL 回路層、FL 充填層、DM シール材、G1 ガラス基板、G2 対向ガラス基板、GR1 第1格子領域、GR2 第2格子領域、GR3 第1対向格子領域、GR4 第2対向格子領域、PT 保護フィルム、PR 保護膜(対向保護膜)、PN1 製品領域、PN2 対向製品領域、ST 凸部、M マスク BR トリミングライン。

Claims (13)

  1. 複数の製品領域と、それぞれの前記製品領域を囲んで格子状となる第1格子領域とに対応するガラス基板を用意する工程と、
    少なくとも前記第1格子領域に、前記ガラス基板よりも硬質の保護膜を形成する工程と、
    前記保護膜を覆って、前記複数の製品領域及び前記第1格子領域に重複するように、連続的に樹脂層を形成する工程と、
    前記複数の製品領域を避けて、前記第1格子領域と重複してそれぞれの前記製品領域を囲む第2格子領域で、ブラスト加工によって前記樹脂層の一部を除去する工程と、
    前記樹脂層の上に、画像を構成する複数の単位画素それぞれの輝度を制御するための回路を含む回路層を形成する工程と、
    前記複数の製品領域をそれぞれ分離するように、前記樹脂層の前記一部が除去された前記第2格子領域を通るラインで、前記ガラス基板を切断する工程と、
    前記ガラス基板を前記樹脂層から剥離する工程と、
    を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載された表示装置の製造方法において、
    前記ガラス基板を切断する工程で、前記保護膜も切断することを特徴とする表示装置の製造方法。
  3. 請求項1又は2に記載された表示装置の製造方法において、
    前記ガラス基板を前記樹脂層から剥離する工程で、前記保護膜を前記樹脂層から剥離することを特徴とする表示装置の製造方法。
  4. 請求項3に記載された表示装置の製造方法において、
    前記ガラス基板を前記樹脂層から剥離する工程で、前記ガラス基板及び前記保護膜を通して前記樹脂層にレーザー光を照射し、前記樹脂層の、前記ガラス基板及び前記保護膜に対向する表面にレーザーアブレーションを生じさせることを特徴とする表示装置の製造方法。
  5. 請求項1又は2に記載された表示装置の製造方法において、
    前記ガラス基板を前記樹脂層から剥離する工程で、前記ガラス基板を前記保護膜から剥離することを特徴とする表示装置の製造方法。
  6. 請求項5に記載された表示装置の製造方法において、
    前記ガラス基板を前記樹脂層から剥離する工程で、前記ガラス基板を通して前記保護膜及び前記樹脂層にレーザー光を照射し、前記保護膜及び前記樹脂層の、前記ガラス基板に対向する表面にレーザーアブレーションを生じさせることを特徴とする表示装置の製造方法。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載された表示装置の製造方法において、
    前記保護膜を形成する工程で、前記保護膜を、前記複数の製品領域及び前記第1格子領域を連続的に覆うように形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  8. 請求項1から6のいずれか1項に記載された表示装置の製造方法において、
    前記保護膜を形成する工程で、前記保護膜を、画像を表示する表示領域の外周を囲むシール材との重複を避けて形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  9. 請求項8に記載された表示装置の製造方法において、
    前記樹脂層を形成する工程で、前記保護膜の厚みが前記ガラス基板から突出する形状に対応して、格子状の凸部を有するように、前記樹脂層を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  10. 請求項9に記載された表示装置の製造方法において、
    前記ガラス基板を切断する工程及び前記ガラス基板を剥離する工程の前に、
    対向ガラス基板を用意する工程と、
    前記対向ガラス基板を、充填材及び前記充填材を囲む前記シール材を介して、前記機能層の上に貼り合わせる工程と、
    をさらに含み、
    前記対向ガラス基板を貼り合わせる工程で、前記シール材を、前記格子状の前記凸部に囲まれた領域の内側に配置し、
    前記ガラス基板を切断する工程で、前記複数の製品領域に対応して分離するように、前記対向ガラス基板を切断し、
    前記対向ガラス基板を前記対向樹脂層から剥離する工程をさらに有することを特徴とする表示装置の製造方法。
  11. 請求項10に記載された表示装置の製造方法において、
    前記対向ガラス基板は、複数の対向製品領域と、それぞれの前記対向製品領域を囲んで格子状となる第1対向格子領域に対応し、
    前記対向ガラス基板を用意する工程は、
    少なくとも前記第1対向格子領域に、前記対向ガラス基板よりも硬質の対向保護膜を形成する工程と、
    前記対向保護膜を覆うように、前記複数の対向製品領域及び前記第1対向格子領域に、連続的に対向樹脂層を形成する工程と、
    前記複数の対向製品領域を避けて、前記第1対向格子領域と重複してそれぞれの前記製品領域を囲む第2対向格子領域で、ブラスト加工によって前記対向樹脂層の一部を除去する工程と、
    を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
  12. 請求項11に記載された表示装置の製造方法において、
    前記対向樹脂層を形成する工程で、前記対向保護膜の厚みが前記対向ガラス基板から突出する形状に対応して、格子状の凸部を有するように、前記対向樹脂層を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  13. 請求項12に記載された表示装置の製造方法において、
    前記対向ガラス基板を貼り合わせる工程で、前記シール材を、前記対向ガラス基板の格子状の凸部に囲まれた領域の内側に配置することを特徴とする表示装置の製造方法。
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