JP2018132542A - 表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂基板等の強度の低い基板を用いた有機ＥＬパネルや液晶パネル等の表示パネルおいて、基板上に直接ＩＣチップ等の外部接続端子を実装することが可能な表示パネルを提供する。【解決手段】本発明に係る有機ＥＬパネル１０は、 表示領域１６を挟んで対向するように配置されたフレキシブル基板１２および保護層１４を備えている。フレキシブル基板１２は、保護層１４との対向領域からさらに延出した延出部２２を有している。延出部２２は、保護層１４側の主面にチップ実装部を有する一方で、この主面の反対側の主面における少なくともチップ実装領域に対応する位置に支持ガラス２０が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイ等に使用される表示パネルに関し、湾曲可能に薄型化された表示パネルに関する。

従来から、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを使用した表示装置は様々な用途において使用されている。特に、近年ではデザイン性の観点からフレキシブルディスプレイが注目されている。フレキシブルディスプレイを製造する際は、湾曲化に対応しやすい有機ＥＬディスプレイが採用されることが多い。

従来の有機ＥＬディスプレイは、キャップガラス等のガラス基板を利用して有機ＥＬ素子を封止していた。ガラス基板によって有機ＥＬ素子の気密性および水密性を保ち、酸素や水分による素子の劣化を防止していた。しかし、更なる薄型化や上記のような湾曲化の要請により、近年では樹脂基板を利用した有機ＥＬディスプレイが開発されている。樹脂基板は、ガラス基板と比較して可撓性が高く、湾曲しても破損しにくく、無機膜と有機膜の積層構造により表示素子を封止することにより、ガラス基板と同等程度のガスバリア性を達成することが可能であるとされていた。

しかし、湾曲可能な程度まで薄く形成された樹脂基板は、製造工程における取り扱いが非常に困難であり、その結果、歩留まりが悪化する原因になることがあった。そこで、従来では、ポリイミド等の有機樹脂膜を支持ガラス上に形成し、製造工程時の取り扱いを容易にしていた。支持ガラスによって基板全体の剛性を確保した状態で有機樹脂膜に機能膜等の表示素子を形成し、封止処理を行った後に、支持ガラスから有機樹脂膜を剥離していた（例えば、特許文献１参照。）。支持ガラスから有機樹脂膜を剥離する作業は、あらかじめ支持ガラスと有機樹脂膜の間に形成しておいた剥離層をレーザ装置によって除去することで行われていた。

特開２０１６−００４１１２

しかしながら、支持ガラス剥離後は、有機ＥＬパネルの剛性が低下するため取り扱いが難しくなる。特に、有機ＥＬパネルに外部接続端子を接続する際は、非常に取り扱いが困難になる。通常、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイでは、チップオングラス（以下、ＣＯＧともいう。）方式を採用することで、ＩＣチップが表示パネル上に直接実装されていた。実装部品を簡易に基板上に搭載することができるＣＯＧ方式により、表示パネルの薄型化や狭額縁化を可能にしていた。

従来の表示パネルは、剛性の高いガラス基板が使用されていたのでＣＯＧ方式を採用することができたが、フレキシブル有機ＥＬパネルに使用されるポリイミド膜等の有機樹脂膜は、ガラス基板と比較して強度が低い。ＣＯＧ方式は、ＩＣチップを搭載する際にパネルに強い応力が加わるため、フレキシブルディスプレイに使用される有機樹脂膜でＣＯＧ方式を採用することは困難であった。

そこで、フレキシブル有機ＥＬパネルでは、チップオンフィルム（以下、ＣＯＦともいう。）方式を用いることが多かった。ＣＯＦ方式は、ＣＯＧ方式と比較すると基板に加わる応力が小さくなるため、樹脂基板においても好適に採用することが可能である。しかし、ＣＯＦ方式は、ＣＯＧ方式よりもコストがかかってしまう。特に、大型有機ＥＬパネルでは、多数の制御機器を実装する必要があるため、より安価なＣＯＧ方式で実装可能なフレキシブル表示パネルが求められていた。

本発明の目的は、外接続端子を基板上に直接実装することが可能なフレキシブル表示パネルを提供することである。

本発明に係る表示パネルは、 表示領域を挟んで対向するように配置された第１のフレキシブル基板および第２のフレキシブル基板を備えた表示パネルである。第１のフレキシブル基板は、第２のフレキシブル基板との対向領域からさらに延出した延出部を有している。延出部は、第２のフレキシブル基板側の主面にチップ実装部を有する一方で、この主面の反対側の主面における少なくともチップ実装領域に対応する位置に支持基板が配置されている。

本発明は、フレキシブル基板として樹脂基板を用いた有機ＥＬパネルや液晶パネルにおいて特に効果を奏する。なお、有機ＥＬパネルの場合は、有機樹脂膜上に形成された機能素子を積層フィルム等の封止層によって挟持することがあるが、本発明におけるフレキシブル基板は板状を呈する基板だけではなく、フィルム状の保護層であったり、積層構造であったりしても良い。

延出部は、表示パネルの周縁部に配置された領域であり、ＩＣチップ等の外部接続端子を実装するための面積を有する。チップ実装領域は、表示領域から引き出される配線の端部が存在し、導電性の接合剤等を介して配線と外部接続端子が電気的に接続される。支持基板は、フレキシブル基板よりも硬質な素材であり、可撓性を有していないことが好ましい。

本発明では支持基板がチップ実装領域におけるフレキシブル基板の裏面に配置されているため、端子部品等を直接搭載する際にフレキシブル基板が破損するおそれが低くなる。フレキシブル基板を強度の高い支持基板で補強することによって、樹脂基板を使用した表示パネルであっても、ＩＣチップを基板上に直接実装することが可能になる。

また、支持基板がガラス基板であって、チップ実装領域に対応する位置に配置されている支持基板の板厚がその他の領域よりも厚いことが好ましい。支持基板として第１のフレキシブル基板よりも硬質なガラス基板を使用することで第１のフレキシブル基板が補強されるので、ＩＣチップ実装時の応力に耐えることができる。また、ガラス基板は、ポリイミド膜との有機樹脂膜を形成する際の下地として製造プロセス中に使用するキャリアガラスを使用することが好ましい。

また、チップ実装領域以外の表示領域等にガラス基板が配置されても良く、表示領域にガラス基板を配置することによって表示パネルの強度やガスバリア性が向上する。なお、表示領域はチップ実装領域のような強い応力が加わるおそれが低いので、表示領域に対応する位置に配置されるガラス基板の板厚はチップ実装領域より薄くすることが好ましい。

また、少なくとも表示領域が湾曲可能であることが好ましい。本発明に係る表示パネルは延出部に支持基板が配置されているが、支持基板によってパネルの厚さが大きくなるのは、周縁部のみであるため、表示パネルの湾曲を阻害するおそれは低い。

本発明によれば、ポリイミド等のガラス基板よりも強度の低い樹脂基板が使用された表示パネルにおいて、ＣＯＧ方式を採用することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの概略構成を示す図である。 湾曲時の有機ＥＬパネルを説明する図である。 有機ＥＬパネルの製造プロセスを示す図である。 有機ＥＬパネルの別の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶パネルを示す図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態である多面取り用の有機ＥＬパネル１０の概略を示す図である。図１（Ａ）に示すように、有機ＥＬパネル１０は、フレキシブル基板１２、保護層１４、表示領域１６、ＩＣチップ１８および支持ガラス２０を備えている。表示領域１６は画像を表示するための機能層が配置された領域であり、フレキシブル基板１２および保護層１４によって挟持されている。ＩＣチップ１８は、フレキシブル基板１２が保護層１４の端部よりも延出した延出部２２に配置される。

フレキシブル基板１２は、可撓性を有する基板であり、５〜５０μｍ程度の厚みになるように構成された有機樹脂膜によって構成される。本実施形態ではポリイミド膜が使用される。なお、フレキシブル基板１２は、単層ではなく、複数の樹脂膜による積層構造であっても良い。

フレキシブル基板１２上には、表示領域１６を形成するための機能素子が形成される。有機ＥＬパネル１０の簡易断面図である図１（Ｂ）に示すように本実施形態では機能素子として、フレキシブル基板１２上にパッシベーション層３０、ＴＦＴ層３２、有機ＥＬ素子層３４、陰極３６が順次積層される。なお、表示領域の構成は、上述の内容に限定されるものではない。

パッシベーション層３０は、蒸着等の手法によって、ポリイミド層１４上に形成される。パッシベーション層３０は、電気絶縁性の無機酸化物、無機窒化物および、無機酸化窒化物からなる群より選択される１種または２種以上を用いて形成される。半導体のパッシベーション膜として窒化シリコン膜等を用いることは一般的であるが、この実施形態のように有機ＥＬパネル１０に適用するためには、有機ＥＬ素子にダメージを与えない低温で成膜できる特性を有することが好ましい。

ＴＦＴ層３２は、公知の方法によって形成された透明電極である。なお、ＴＦＴ層３２は透明電極だけではなく、正孔輸送層やパッシベーション層や画素形成のための電極回路も含まれる。ＴＦＴ層３２は表示領域１６上だけではなく、ＩＣチップ１８と電気的に接続される引出配線の端部が延出部２２まで形成される。

有機ＥＬ素子層３４は、ＴＦＴ層３２および陰極３６から電圧を受けることによって発光する機能素子である。有機ＥＬ素子層３４は、公知の蒸着法やインクジェット法によって形成される。陰極３６は、有機ＥＬ素子層３４上に形成された透明電極である。陰極３６は、透明電極だけではなく、電子輸送層や絶縁膜等も含まれる。また、陰極３６も引出配線が延出部２２まで形成され、ＩＣチップ１８と電気的に接続されるように構成される。

保護層１４は、少なくとも有機ＥＬ素子層３４を被覆し、有機ＥＬ素子が外部の水分や酸素に曝されて劣化することを防止するように構成される。保護層１４は、ガスバリア性を有する樹脂膜であり、有機ＥＬ素子層３４の気密性および水密性を保つように構成される。保護層１４は無機膜および有機膜を交互に積層することによって、より効果的に有機ＥＬ素子層３４を保護することが可能である。なお、保護層１４は特許請求の範囲の第２のフレキシブル基板に相当し、前述のようにフレキシブル基板は、表示領域内の機能素子を挟持することが可能な構成であれば、フィルム等であっても問題ない。

本実施形態では、５層の封止層によって薄膜封止を行っているが、保護層１４の構成は適宜変更することが可能である。保護層１４における無機膜としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化炭素、窒化炭素、酸化アルミニウム等を使用することができる。有機膜としては、ポリエステル、メタクリル、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シクロオレフィルンコポリマー、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を使用することができる。なお、これらの封止層は、表示装置の視認性を確保するために全光透過率が９０％以上であることが好ましい。また、表示領域の周縁部は、ダム材３８によって囲われている。ダム材３８によって周縁部からの水分や空気に侵入を防止し、確実に有機ＥＬ素子層３４を保護することが可能になる。

ＩＣチップ１８は、フレキシブル基板１２が保護層１４の端部から延出した延出部２２に配置されている。ＩＣチップ１８は、有機ＥＬパネル１０の配線と電気的に接続されており、有機ＥＬパネル１０の駆動を制御するように構成される。ＩＣチップ１８は、異方性導電フィルム（以下、ＡＣＦともいう。）によってフレキシブル基板１２に接合されている。

延出部２２上のチップ実装領域は、表示領域１６から電極配線が引き出されており、ＩＣチップ１８が主面上に搭載される領域である。電極の引出配線の構成は、パネルの大きさや表示領域の設計によって適宜変更することが可能である。本実施形態では、延出部２２はパネルの１辺のみに形成されているが、搭載すべきＩＣチップ１８の数が多くなった場合、延出部を複数設けても良い。この場合、延出部は表示パネル１０の外周部に形成されることが好ましい。

支持ガラス２０は、ＩＣチップ１８が実装されている主面と対向する主面に配置されている。支持ガラス２０は、少なくともＩＣチップ１８に対応する領域に配置される必要があり、本実施形態では、支持ガラス２０が延出部２２の縁部以外の領域に配置される。支持ガラス２０の板厚は、８０〜５００μｍであることが好ましく、さらに好ましくは１００〜３００μｍである。

支持ガラス２０がチップ実装領域に配置されることによって、ＩＣチップ１８を延出部２２に直接実装することが可能になる。ＣＯＧ方式は、ＡＣＦを介して引出配線の端部とＩＣチップ１８を接続する方式であり、基板に強い応力が加わる。本実施形態では、硬質材料であるガラス基板が延出部２２を下部から支持することにより、ＩＣチップ１８の実装時にフレキシブル基板１２に応力が加わったとしても破損することなく実装することが可能になる。

また、支持ガラス２０は、有機ＥＬパネル１０の外周部には配置されないことが好ましい。通常、有機ＥＬパネルを製造する際は、大型の基板上に複数の有機ＥＬパネルを形成した多面取り用の基板を用いて製造される。その後、有機ＥＬパネルの半製品を形成した状態で、多面取り用のパネルからレーザ等を用いて分断するが、有機ＥＬパネル１０の縁部に支持ガラス２０が配置された場合、レーザによる分断が困難になってしまう。

また、支持ガラス２０の端部は、フレキシブル基板１２と接する面から離れるにつれ先細りするようなテーパ形状を呈している。テーパ形状を形成することによって、ＩＣチップ１８の圧着時や有機ＥＬパネル１０を湾曲させる際に、支持ガラス２０が破損するのを防止することができる。テーパの頂点が丸みを帯びていることによって、強度がさらに向上する。なお、このようなテーパや頂点の形状は後述するエッチング処理によって形成ことができる。

なお、支持ガラス２０は、有機ＥＬパネル１０の製造プロセスにおいてフレキシブル基板１２の成膜処理を行うための下地として使用されるガラス基板であることが好ましい。本実施形態で使用するポリイミド膜を形成する際は、フラットな主面を有するガラス基板上にポリイミド前駆体を塗布した後に、乾燥処理を行うことで形成される。支持ガラス２０は、通常の製造プロセスでは有機ＥＬパネル１０が完成した後に剥離されるが、少なくともチップ実装領域のみにガラス基板を残すように剥離することによって製造プロセスを大幅に変更することなく、支持ガラス２０を配置することが可能になる。

支持ガラス２０によって延出部２２が厚くなっているが、延出部２２は有機ＥＬパネル１０の周縁部に配置されるため、有機ＥＬパネル１０の湾曲を阻害するおそれは少なく、図２（Ａ）に示すように有機ＥＬパネル１０を湾曲させることが可能になる。また、図２（Ａ）に記載の有機ＥＬパネル１０は、延出部２２に沿った方向に湾曲させているが、延出部２２に直交する方向にも湾曲させることは可能である。その場合、図２（Ｂ）に記載のように、湾曲領域の曲率半径が最も小さくなる頂点部２４に対応する位置には、ＩＣチップ１８および支持ガラス２０が配置されないように設計することが好ましい。

続いて、図３（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、有機ＥＬパネル１０の製造方法について説明する。まず、支持ガラス２０上にポリイミド膜からなるフレキシブル基板１２を形成する。支持ガラス２０は、後工程の高温プロセスにおける熱変形の影響を低減するために、少なくとも５００μｍ程度の厚みがあるガラス基板を使用することが好ましい。ポリイミド膜を形成するためには、支持ガラス２０上にジメチルアセトアミドやメチルピロリドン等の溶媒で溶解されたポリイミド前駆体を塗布する。塗布方法は、スリットコータやロールコータ等の塗布装置を使用することができる。ポリイミド前駆体は、所定の温度プロセスによって管理された乾燥処理によって硬化処理される。

なお、フレキシブル基板は、後述のエッチング処理において溶解しないものであれば特に制限はないが、有機樹脂膜を用いることが好ましい。また、必要に応じて、ポリイミド前駆体の塗布前に支持ガラス２０の主面上にバッファ層を形成しても良い。バッファ層を形成することによって、ポリイミド塗布面の平坦性を高めたり、有機ＥＬパネルのバリア性を向上させたりすることができる。

ポリイミド膜からなるフレキシブル基板１２の硬化後にパッシベーション層３０、ＴＦＴ層３２、有機ＥＬ素子層３４および陰極３６が順次積層される。各機能層は、蒸着等の公知の方法によって形成される。続いて、ダム材３８および保護層１４を形成することによって有機ＥＬ素子層３４を封止する。保護層１４は、上述のように複数の樹脂膜によって形成されることが好ましい。

支持ガラス２０上に所望の部材が形成された後に、フレキシブル基板１２を支持ガラス２０から剥離する。支持ガラス２０の剥離は、エッチング処理によって行うことが好ましい。エッチング処理を行う前に、ＩＣチップ１８が実装される領域に対応する位置を耐エッチング性を有する保護フィルム５０で被覆する。なお、フィルム材以外にも耐エッチング性を有するホットメルトやレジスト剤を塗布することによって、支持ガラス２０を保護することも可能である。また、保護層１４や延出部がエッチング処理によって汚損する場合は、耐エッチング性の保護層を適宜形成することが好ましい。保護フィルム５０は、少なくともＩＣチップ１８が実装される領域に対応する位置に配置され、後工程において有機ＥＬパネル１０の縁部を分断する場合、分断予定領域を保護フィルム５０によって被覆しないことが好ましい。

続いて、支持ガラス２０とエッチング液を接触させることによってエッチング処理を行う。エッチング液は、少なくともフッ酸を含んでおり、塩酸や硫酸等の無機酸や界面活性剤が含まれていても良い。エッチング処理は、保護フィルム５０が配置されていない領域の支持ガラス２０が全てエッチングされるまで行われる。なお、フレキシブル基板１２が露出するまでエッチングを行ったとしても、フレキシブル基板１２はエッチング液に耐性を有するポリイミド膜で構成されるため、エッチング液によって汚損されるおそれはない。

エッチング処理が完了した後に保護フィルム５０を剥離し、ＩＣチップ１８を実装する。ＩＣチップ１８の実装は、前述の通りＡＣＦを用いた熱圧着によって行われるため、支持ガラス２０が残された領域では、ＩＣチップ１８を好適に実装することができる。この際、支持ガラス２０の板厚は、１００〜５００μｍであることが好ましい。支持ガラス２０が少なくとも１００μｍよりも薄くなると、実装時にも支持ガラス２０が破損するおそれが高くなる。また、５００μｍよりも厚くなると、有機ＥＬパネル１０を湾曲させる際に、支障が出るおそれがある。支持ガラス２０の板厚は、エッチング処理を複数回に分けて行うことにより調節することが可能である。

また、エッチング処理を複数行うことにより、表示領域に対応する位置の支持ガラス２０を完全に除去せずに残すことも可能である。その場合は、図４に示すように表示領域１６に対応する位置の支持ガラス２０がＩＣチップ１８に対応する位置よりも薄くなるようにエッチングされることが好ましい。支持ガラス２０が存在することにより、有機ＥＬパネル１０のガラスバリア性や強度が向上する。また、支持ガラス２０は、非常に薄いため有機ＥＬパネル１０の湾曲を阻害することもない。この際、表示領域１６に対応する位置に配置された支持ガラス２０の板厚は、２００μｍ未満であることが好ましい。

なお、本発明は有機ＥＬディスプレイ用のパネルだけではなく、液晶ディスプレイ用パネルにおいても適用することが可能である。近年、液晶パネルも湾曲化の要望に対応するために、従来のガラス基板を用いたパネルから樹脂基板からなるフレキシブル基板が使用されたディスプレイが存在する。図５は、ポリイミドで構成されるフレキシブル基板を用いた液晶パネル１０１を示す図である。

液晶パネル１０１は、ＴＦＴ基板４０、液晶層４２、カラーフィルタ基板４４、ＩＣチップ１８および支持ガラス２０を備えている。ＴＦＴ基板４０およびカラーフィルタ基板４４は、ポリイミドによって構成されるフレキシブル基板である。

ＴＦＴ基板４０は、カラーフィルタ基板４４と対向する主面に透明電極が形成された基板である。カラーフィルタ基板４４は、ＴＦＴ基板４０と対向する主面に公知のカラーフィルタ層が形成された基板である。液晶層４２、ＴＦＴ基板４０、カラーフィルタ基板４４およびシール材４６によって挟持されている。シール材４６は、液晶層４２の周縁部に配置されており、ＴＦＴ基板４０およびカラーフィルタ基板４４を接合するように構成される。ＩＣチップ１８は、ＴＦＴ基板４０が延出し、カラーフィルタ基板４４と重なり合っていない延出部２２において、カラーフィルタ基板４４と対向する主面において搭載されている。支持ガラス２０は、チップ実装領域において、ＩＣチップ１８が実装されている主面と対向する主面に配置されたガラス基板である。液晶パネル１０１も有機ＥＬパネル１０と同様に支持ガラス２０が配置されることによって好適にＩＣチップ１８を実装することが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐有機ＥＬパネル
１２‐フレキシブル基板
１４‐保護層
１６‐表示領域
１８‐ＩＣチップ
２０‐支持ガラス
２２‐延出部

Claims (3)

1. 表示領域を挟んで対向するように配置された第１のフレキシブル基板および第２のフレキシブル基板を備えた表示パネルであって、
   前記第１のフレキシブル基板は、前記第２のフレキシブル基板との対向領域からさらに延出した延出部を有しており、
   この延出部における前記第２のフレキシブル基板側の主面にチップ実装部を有する一方で、この主面の反対側の主面における少なくとも前記チップ実装領域に対応する位置に支持基板が配置されていることを特徴とする表示パネル。
2. 前記支持基板がガラス基板であって、前記チップ実装領域に対応する位置に配置されている支持基板の板厚がその他の領域よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
3. 少なくとも前記表示領域が湾曲可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。

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