JP2019120854A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂基板を有するフレキシブル表示装置を高いスループットで、かつ、高歩留まりで形成する。【解決手段】樹脂基板１００に画素が形成された表示装置であって、前記樹脂基板１００の前記画素とは逆側の面に金属酸化物からなる第１の層１２が形成され、前記第１の層の上に透明導電膜からなる第２の層１１が形成されていることを特徴とする表示装置。この層の存在によって、ポリイミド基板形成のための加熱を効率的に行う。【選択図】図２

Description

本発明は表示装置に係り、特に基板を湾曲させることができるフレキシブル表示装置及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置は表示装置を薄くすることによって、湾曲させて使用することができる。また、基板をポリイミド等の樹脂によって形成することによってフレキシブルな表示装置とすることができる。

樹脂で形成された基板には、導電層、絶縁層、保護層、電極層等多くの膜が積層される。このように多数の膜を形成する場合、光の透過率が問題になる。特許文献１には、金属層と誘電体層を交互に重ねあわせた積層体によるＮＤＦ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ）が記載されている。

ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)等の金属酸化物導電膜は可視光では透明であるが、赤外線等に対しては反射膜になり得る。ＩＴＯの透過率、あるいは、反射率の波長依存性について、特許文献２に記載されている。

特開２０１０−５４５４３号公報 特開平１１−１６０６５２号公報

フレキシブル表示装置に用いられる樹脂基板は１０μｍ乃至２０μｍである。このような薄い基板は、例えば、ガラス基板上に液体状の樹脂を塗布し、焼成して、樹脂基板にする。そして、樹脂基板は、ガラス基板とともに製造工程を通り、表示パネルとして完成した後、ガラス基板が樹脂基板から剥離され、フレキシブル表示装置が完成する。

このようなプロセスでは、次のような問題点がある。すなわち、樹脂基板は、液体状の前駆体をガラス基板上に塗布し、これを熱硬化させて形成する。この熱硬化に非常に長い時間を要する。また、マザー基板が大きくなると、場所ごとの熱硬化のむらが生じやすい。特に、樹脂基板を厚くすると、この問題が生じやすい。

さらに、熱硬化するさい、熱硬化時の基板の温度分布によっては、ガラス基板と樹脂基板との熱膨張の差によって、ガラス基板と樹脂基板が組み合わさった状態においても基板が変形する。基板が変形すると、製造プロセスを通過させることが困難になる。

本発明の課題は、以上のような問題点を克服し、品質が安定した表示装置を高いスループットで形成することを可能にすることである。

本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

（１）樹脂基板に画素が形成された表示装置であって、前記樹脂基板の前記画素とは逆側の面に金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の上に透明導電膜からなる第２の層が形成されていることを特徴とする表示装置。

（２）樹脂で形成された第１の基板の上に樹脂で形成された第２の基板が積層された構成を有し、前記第２の基板に画素が形成された表示装置であって、前記第１の基板の前記第２の基板と逆側の面に金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の上に透明導電膜からなる第２の層が形成され、前記第２の基板の前記第１の基板側の面に金属酸化物からなる第３の層が形成され、前記第３の層の上に透明導電膜からなる第４の層が形成されていることを特徴とする表示装置。

（３）樹脂で形成された第１の基板の上に樹脂で形成された第２の基板が積層された構成を有し、前記第２の基板に画素が形成された表示装置であって、前記第１の基板の前記第２の基板と逆側の面に金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の上に透明導電膜からなる第２の層が形成されているか、または、前記第２の基板の前記第１の基板側の面に金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の上に透明導電膜からなる第２の層が形成されていることを特徴とする表示装置。

有機ＥＬ表示装置の平面図である。 本発明による図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明において、ＴＦＴ基板からガラス基板を分離している状態を示す断面図である。 ガラス基板の上に赤外線反射層を形成した状態を示す断面図である。 赤外線反射層の上に赤外線吸収層を形成した状態を示す断面図である。 赤外線吸収層の上にポリアミック酸を塗布した状態を示す断面図である。 ポリアミック酸を加熱してポリイミドを形成するための温度プロファイルである。 本発明により、ポリアミック酸を加熱するメカニズムを示す断面図である。 ＴＦＴ基板からガラス基板を分離するためにレーザを照射している状態を示す断面図である。 ＴＦＴ基板からガラス基板を除去した状態を示す断面図である。 ガラス基板の上に剥離層を形成した状態を示す断面図である。 剥離層の上に赤外線反射層、赤外線吸収層、ポリイミドを形成した状態を示す断面図である。 剥離層にレーザを照射している状態を示す断面図である。 剥離層からガラス基板を分離した状態を示す断面図である。 実施例２の構成を示す断面図である。 実施例２において、ガラス基板をＴＦＴ基板から除去するために、レーザを照射している状態を示す断面図である。 ガラス基板の上に第１ＴＦＴ基板を形成し、その上に酸化シリコンの層を形成した状態の断面図である。 酸化シリコン層の上に第２赤外線反射層及び第２赤外線吸収層を形成した状態の断面図である。 第２赤外線吸収層の上に、第２ＴＦＴ基板を形成するためのポリアミック酸を塗布した状態を示す断面図である。 ポリアミック酸を加熱して、第２ＴＦＴ基板を形成している状態を示す断面図である。 実施例２の第２の例を示す断面図である。 実施例２の第３の例を示す断面図である。 実施例２の第４の例を示す断面図である。 マザー基板の例を示す平面図である。 実施例３における、赤外線吸収層の形成範囲の例を示す平面図である。 図２５のＢ−Ｂ断面図の例である。 図２５のＢ−Ｂ断面図の他の例である。 実施例３における、赤外線吸収層と赤外線反射層の形成範囲の他の例を示す平面図である。 図２８のＣ−Ｃ断面図である。 実施例３における、赤外線吸収層と赤外線反射層の形成範囲のさらに他の例を示す平面図である。 図３０のＤ−Ｄ断面図である。 本発明による液晶表示装置の平面図である。 液晶表示装置の断面図である。 本発明による液晶表示パネルの断面図である。 ガラス基板を分離するために、レーザを照射している状態を示す断面図である。 ＩＴＯの透過率、反射率、吸収率を示すグラフである。 各種の金属酸化物における赤外線に対する吸収特性を示す表である。 アルミニウム原子とポリイミドの結合を示す構造図である。 ガラスの透過率の分光特性の例を示すグラフである。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明が適用される有機ＥＬ表示装置の平面図である。本発明の有機ＥＬ表示装置は、フレキシブルに湾曲させることが出来る表示装置である。したがって、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、走査線、電源線、映像信号線、画素電極、有機ＥＬ発光層等が形成されているＴＦＴ基板１００は樹脂で形成されている。

図１において、表示領域９０の両側には走査線駆動回路８０が形成されている。表示領域９０には、横方向（ｘ方向）に走査線９１が延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。映像信号線９２及び電源線９３が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線９１と、映像信号線９２及び電源線９３で囲まれた領域が画素９５となっており、画素９５内には、ＴＦＴで形成された駆動トランジスタ、スイッチングトランジスタ、光を発光する有機ＥＬ発光層等が形成されている。

図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図２において、ＴＦＴ基板１００は樹脂で形成されている。樹脂の中でもポリイミドは、耐熱性、機械的強度等から、表示装置の基板としては優れた特性を有している。したがって、以後は、ＴＦＴ基板１００を構成する樹脂としては、ポリイミドを前提として説明するが、本発明は、ポリイミド以外の樹脂でＴＦＴ基板１００を構成した場合にも適用することが出来る。ＴＦＴ基板１００の厚さは例えば１０乃至２０μｍである。

ＴＦＴ基板１００の上には、ＴＦＴ回路層１０１が形成されている。ＴＦＴ回路層１０１は、走査線、映像信号線、電源線、光を発光する有機ＥＬ層、画素電極としてのアノード、共通電極としてのカソード等を含む層である。ＴＦＴ回路層１０１を覆って保護層１０２が形成されている。有機ＥＬ層は、水分等によって特性が変動するので、保護層１０２は、外部からの水分の侵入を防止し、また、有機ＥＬ層を機械的に保護する。

保護層１０２の上には、円偏光板１０３が貼り付けられている。ＴＦＴ回路層１０１には、反射電極が形成されているので、これが外光を反射する。円偏光板１０３は、外光の反射を防止して、視認性を向上させる。

図２において、ＴＦＴ基板１００の下には、金属酸化物で形成される赤外線吸収層１２が形成され、その下には透明導電膜による赤外線反射層１１が形成されている。なお、透明導電膜といっても、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等は、図３６に示すように、波長１．５μｍ以上の赤外線に対しては、良好な反射体となる。また、金属酸化物は、図３７に示すように、赤外線に対しては、良好な吸収体となる。赤外線吸収層１２と赤外線反射層１１の存在が本発明の特徴になっている。ポリイミド基板は、ガラス基板の上に塗布されたポリイミドの材料としてのポリアミック酸を含む液体（以後単にポリアミック酸という）を加熱、焼成することによって形成される。ポリイミドは焼成に時間を要し、通常のオーブンで焼成すると、４乃至８時間を必要とする。本発明は、加熱時間の短縮と、加熱の均一性を確保するために、赤外線加熱を用いる。本発明において、赤外線吸収層１２と赤外線反射層１１は重要な役割を有している。

ところで、ポリイミドによる基板は、１０乃至２０μｍであり、フレキシブルであるために、単独では製造工程を通すことが出来ない。そこで、ガラス基板５００の上に形成されたポリイミド基板１００をガラス基板５００とともに製造工程を通過させる。そして、図３に示すように、表示装置が完成した後、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の境界にレーザ（ＬＢ）を照射して、分離する。本発明においては、図３に示すように、レーザ（ＬＢ）をガラス基板５００と赤外線反射層１１の境界に照射して、赤外線反射層１１をガラス基板５００から剥離することによって、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００を分離する。

図３は、図２の構成を形成するプロセスを示す断面図である。図３において、ガラス基板５００の上にポリイミドによってＴＦＴ基板１００を形成するが、本発明は、ＴＦＴ基板１００を形成する前に、ガラス基板５００上に赤外線反射層１１としての透明導電膜を形成し、その上に赤外線吸収層１２としての金属酸化物を形成する。

図３において、赤外線吸収層１２の上にポリイミド基板１００が形成されている。ポリイミド基板１００は、前駆体であるポリアミック酸をスリットコータ等で塗布し、焼成したものである。ポリイミド基板１００の上に、有機ＥＬ表示装置の本質部分を構成するＴＦＴ回路層１０１が形成されている。ＴＦＴ回路層１０１の構成は図２で説明したとおりである。その後、保護層１０２を形成し、円偏光板１０３を貼り付ける。

図３に示すように、フレキシブル表示装置の製造工程では、ガラス基板５００の上に種々の要素が形成される。ガラス基板５００は、市場で容易に調達可能な０．５ｍｍ、あるいは、０．７ｍｍの厚さのものが使用される。しかし、フレキシブル表示装置が形成された後は、ガラス基板５００を除去する必要がある。図３において、レーザ（ＬＢ）を透明導電膜で形成される赤外線吸収層１１とガラス基板５００の境界に照射し、いわゆるレーザアブレーションによってガラス基板５００と赤外線反射層１１を剥離し、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００を分離する。

図４乃至図１０は、ポリイミドによるＴＦＴ基板１００の形成からガラス基板５００を分離するまでの工程を示す断面図である。なお、有機ＥＬ表示装置、あるいは、液晶表示装置は、個々の表示装置を単独で形成したのでは、効率が悪いので、マザー基板に多くの表示パネルを形成し、その後分離することが行われる。以後の説明は、個々の表示領域の場合について行うが、マザー基板の場合も同様である。

図４は、ガラス基板５００の上に赤外線反射層としての透明導電膜１１を形成した状態を示す断面図である。本発明では、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を焼成するために、加熱効率及び制御のしやすさから赤外線加熱を行う。ポリアミック酸は赤外線の吸収率は低い。一方、ガラスの赤外線吸収率は、可視光に対する吸収率よりも高いものの、依然として低い。図３９は厚さ１/８インチ（３．１７ｍｍ）のソーダのガラスの透過率である。波長２．０μｍの赤外線に対しては透過率は約９０％であるが、２．７μｍを超えると、透過率は急激に低下して３０％程度になる。これを、表示装置形成のプロセスで使用される厚さ０．５ｍｍのガラスに換算すると、透過率は８５％であり、波長２．７μｍ以上の赤外線を用いても殆ど透過してしまう。つまり、加熱効果は低い。

そこで、本発明では、ガラス基板５００の上に赤外線反射層１１を形成する。赤外線反射層１１の厚さは５０ｎｍ乃至１００ｎｍであるが、典型的には７５μｍである。赤外線反射層１１は透明導電膜である、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｋ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｎｉｔｉｍｏｎｙ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等が使用されるが、一般的には、ＩＴＯが使用される。以後赤外線反射層としてＩＴＯを例にとって説明する。

ＩＴＯは可視光に対しては透明であるが、波長１．５μｍ以上の赤外線に対しては、高い反射率を有している。図３６は、ＩＴＯの赤外線に対する反射率を示すグラフである。図３６に示すように、ＩＴＯは１．５μｍの波長赤外線に対しては７５％以上の反射率を、また、２．０μｍの波長の赤外線に対しては８５％以上の反射率を有している。ＩＴＯはスパッタリングによって、５０ｎｍ乃至１５０ｎｍの厚さに形成される。典型的な厚さは７５ｎｍである。

図５は、赤外線反射層の上に赤外線吸収層としての金属酸化物１２が形成されている。金属も酸化物になると、赤外線に対して良好な吸収体となる。なお、金属の表面を酸化物とすることによって、同様に赤外線に対する良好な吸収体となることは同様である。図３７は、表示装置で使用される種々の金属において、表面を酸化させた場合の吸収率を示す表である。いずれも高い赤外線吸収率を示す。

本発明では、赤外線吸収層１２としては、金属をスパッタリングによって形成し、その後、酸化雰囲気中で酸化させてもよいし、金属酸化物自体をスパッタリングするか、あるいは、反応性スパッタリングによって形成してもよい。いずれの場合も、赤外線吸収層の厚さは１０ｎｍ乃至１００ｎｍであり、典型的には５０ｎｍである。

赤外線吸収層１２の上には、ポリイミドが形成されるために、赤外線吸収層１２の他の重要な特性は、ポリイミドとの接着性が高いことである。この面からは、後で説明するように、アルミニウム酸化膜が優れている。ポリイミドとＡｌ原子を有する膜との強い接着力の原因として、図３８に示す反応が提唱されている。すなわち、ポリアミック酸からポリイミドにイミド結合する過程において、本来分子内反応で高分子化すべきアミド基とカルボシキル基がそれぞれ、別個にＡｌＯＯＨのＯＨ基と脱水和反応によって結合した構造である。メカニズムは若干異なるが、ＣｒやＴｉ等を赤外線吸収層１２として用いても、ポリイミドとの接着力を向上させることが出来る。

ここで、波長が２μｍの赤外線を用いた場合、赤外線吸収層１２としてアルミニウム酸化膜を用いた場合には、吸収率は０．４であるのに対し、ＩＴＯを赤外線反射層１１として用いた場合の吸収率は０．１５である。すなわち、ＩＴＯを下層に配置し、アルミニウム酸化膜を上層に配置すると、ポリイミドに対し、ＩＴＯは赤外線反射層１１として働き、アルミニウム酸化膜（以後アルミニウム酸化膜をＡｌＯと記載する場合もある）は赤外線吸収層１２として働くことになる。図３７に示すように、赤外線吸収層１２としての特性については、Ｃｒあるいは、Ｔｉはさらに優れている。

図６は赤外線吸収層１２の上にポリイミドの前駆体としてのポリアミック酸１３をスリットコータ等で塗布した状態を示す断面図である。このポリアミック酸１３を３００℃乃至５００℃で焼成することによってポリイミド基板１００を形成する。ポリアミック酸１３は、焼成後のポリイミド基板１００の状態で、１０μｍ乃至２０μｍ程度の厚さになるように塗布される。本発明では、ポリアミック酸１３の加熱を正確に制御するために、また、効率的に加熱するために、赤外線加熱を用いる。

図７は焼成時の基板の温度プロファイルである。温度は基板の温度である。この温度プロファイルは、大きく４段階に分けられる。領域Ａは常温であり、この期間に、炉内の雰囲気を酸素が１０ｐｐｍ以下になるように窒素で置換する。領域Ｂでは、４℃／分の温度勾配によって、基板を加熱する。領域Ｂにおいて、ポリアミック酸をイミド化する反応が進行する。その後、領域Ｃにおいて、高温で３０分程度保持することによって、ポリイミド分子を配向させる。その後、領域Ｄにおいて窒素雰囲気中において自然冷却する。

ところで、赤外線はポリアミック酸を透過するために、加熱の効率が問題になる。ガラス基板５００上にポリアミック酸１３を塗布した場合、ポリアミック酸を透過した赤外線はガラスも透過する。図３９を用いて先に説明したように、ガラスが吸収しやすい、波長２．５μm以上の赤外線を用いた場合でも、ガラスの厚さが０．５ｍｍ程度であると、透過率は約８５％であり、加熱効率は低い。すなわち、ガラスを加熱することによってポリアミック酸を加熱する方法は効率的ではない。

図８は本発明によるポリアミック酸１３の加熱の原理を示す断面図である。図８においてガラス基板５００の上に赤外線反射層１１としてのＩＴＯが例えば７５ｎｍの厚さで形成され、その上に赤外線吸収層１２としての金属酸化物が例えば５０ｎｍの厚さで形成されている。本実施例では赤外線吸収層１２としてＡｌＯを用いている。そして、ＡｌＯの上にポリアミック酸１３が、ポリイミド基板において厚さが１０μｍ乃至２０μｍ程度になるように塗布されている。

図８において、ポリアミック酸１３に赤外線ＩＲを照射すると、一部はポリアミック酸に吸収されるが、多くは、透過して、下層のＡｌＯ層１２に到達する。ＡｌＯの吸収率は３０％程度であるので、７０％は反射して再びポリアミド酸１３に入射しポリアミック酸１３を加熱する。一方、ＡｌＯに入射した赤外線はＡｌＯ層１２を加熱する。しかし、ＡｌＯ層１２は５０ｎｍ程度と薄いので、かなりの赤外線は透過する。

本発明では、ＡｌＯ層１２の下にＩＴＯ層１１が形成されている。赤外線ＩＲの波長として、１．５μｍ以上のものを用いれば、図３６に示すように、ＩＴＯによる反射率は７５％以上となり、波長が２μｍ以上のものを用いれば、８５％以上の反射率となる。この反射した赤外線は、再び、ＡｌＯ層１２を加熱し、また、ＡｌＯ層を通過した光は再びポリアミック酸１３を加熱する。

ここで、ＡｌＯは赤外線吸収層１２として作用し、温度が上昇する。ＡｌＯ層１２の熱は、図８の太い矢印で示すように、伝導によってポリアミック酸１３を加熱する。このように、本発明を使用しなければ、透過して加熱に用いられない赤外線の大部分を、本発明においては、ポリアミック酸１３の加熱に用いることが出来るので、熱効率を極めて大きくすることが出来、ポリアミック酸１３の焼成時間を大幅に低減することが出来る。

このようにして、ポリイミドによってＴＦＴ基板１００を形成した後、ＴＦＴ基板１００上に、ＴＦＴ回路層、保護層等を形成し、図９に示すように、赤外線反射層１１であるＩＴＯ層とガラス基板５００の界面にレーザを照射して、アブレーションによってＩＴＯ層１１とガラス基板５００を分離する。図１０はガラス基板５００が除去された状態を示す断面図である。図１０に示すように、赤外線反射層１１と赤外線吸収層１２はＴＦＴ基板１００側に付着している状態である。

図１１乃至図１５は、本実施例のバリエーションを示す例である。図９に示すように、レーザをガラス基板５００とＩＴＯ層１１との界面に照射しただけでは、条件によっては、ガラス基板５００の剥離が出来ない場合がある。このような場合、ガラス基板５００を確実に除去するために、ＩＴＯ層１１とガラス基板５００の間に剥離層１４を形成する。図１１乃至図１５はこのプロセスを説明する断面図である。

図１１はガラス基板５００上に剥離層１４を形成した状態を示す断面図である。剥離層１４は、金属層の場合もあるし、絶縁層と金属層の多層膜の場合もあり得る。その後、図１２に示すように、赤外線反射層１１、赤外線吸収層１２、ポリイミド基板１００を順に形成する。そして、さらに、ＴＦＴ回路層、保護層等を形成した後、図１３に示すように、剥離層１４、あるいは剥離層１４とガラス基板５００の界面にレーザを照射し、図１４に示すように、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００から分離する。図１４では、剥離層１４はＴＦＴ基板１００側に付着しているが、ガラス基板５００側に付着する場合もある。

以上説明したように、本発明を用いれば、赤外線加熱を用いてポリイミド基板を効率よく、かつ、短時間で形成することが出来る。

フレキシブル表示装置でも、基板はある程度の機械的強度は必要である。ポリイミドは、樹脂のなかでは、機械的な強度は優れているが、硬化に長時間を要する。これを対策するために、ポリイミド基板を２層構成とすることが出来る。すなわち、薄い層を１層ずつ形成したほうが、厚い層を１層形成するよりも有利な場合がある。このような構成をタンデム構造とよんでいる。本発明は、タンデム構造の場合にも大きな効果を有する。

図１５は本発明によるタンデム構造の断面図である。図１５において、ポリイミドで形成された第１ＴＦＴ基板１００と第２ＴＦＴ基板４００が積層されて形成されている。第１ＴＦＴ基板１００が下側で第２ＴＦＴ基板４００が上側であり、第１ＴＦＴ基板１００と第２ＴＦＴ基板４００の各々の下面には、ＡｌＯ等の金属酸化物で形成された赤外線吸収層１２、１７、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成された赤外線反射層１１、１６が形成されている。赤外線吸収層１２、１７、赤外線反射層１１、１６の構成および作用は実施例１で説明したとおりである。

図１５では、第１ＴＦＴ基板１００と第２ＴＦＴ基板４００に形成された赤外線反射層１６を構成するＩＴＯ層との間に酸化シリコン（以後ＳｉＯの代表させる）層１５が形成されている。ＩＴＯ層１６とＴＦＴ基板１００との接着力を向上させるためである。下側のポリイミド基板１００と上側の赤外線反射層１６との接着が良ければＳｉＯ層１５は省略することが出来る。第２ＴＦＴ基板４００の上にＴＦＴ回路層１０１、保護層１０２、円偏光板１０３が形成されている。各要素については実施例１で説明したとおりである。

図１５に示すタンデム構造の場合も、種々の素子をガラス基板５００の上に形成し、完成後、図１６に示すように、レーザアブレーションによってガラス基板５００を除去することは実施例１で説明したのと同様である。タンデム構造の場合は、ポリイミドによるＴＦＴ基板が２枚構成となっているので、ＴＦＴ基板の厚さを、実施例１の場合よりも薄くできるので、個々のＴＦＴ基板の焼成時間を短縮することが出来る。

図１７は、実施例１で説明したプロセスにしたがってガラス基板５００上に、第１赤外線反射層１１、第１赤外線吸収層１２を形成し、その上にポリイミドで形成される第１ＴＦＴ基板１００を形成し、その後、第１ポリイミド基板１００の上にＳｉＯ層１５を形成したものである。ＳｉＯ層１５は例えば１００ｎｍ乃至２００ｎｍである。

図１８は、ＳｉＯ層１５の上に、順に第２赤外線反射層１６、第２赤外線吸収層１７を形成した状態を示す断面図である。第２赤外線反射層１６、第２赤外線吸収層１７の構成及び製造方法は、第１赤外線反射層１１、第１赤外線吸収層１２の構成、及び製造方法と同じである。

図１９は、第２赤外線吸収層１７の上にポリイミドによる第２ＴＦＴ基板を形成するため、ポリアミック酸１３を塗布した状態を示す断面図である。ポリアミック酸１３は、焼成後の第２ポリイミド基板４００の厚さが、例えば、１０μｍ乃至２０μｍ程度になるように塗布される。

その後、図２０に示すように赤外線によってポリアミック酸１３を加熱、焼成する。この場合のポリアミック酸１３の焼成条件は、実施例１の図７で説明したのと同様である。また、図２０に示すポリアミック酸１３の加熱メカニズムも実施例１の図８で説明したものと同様である。すなわち、ポリアミック酸１３は、上方から赤外線ＩＲによって加熱される他、第２赤外線反射層１６から反射された赤外線に加え、赤外線吸収層１７からの熱伝導によって加熱される。したがって、効率良くポリアミック酸１３を焼成することが出来る。

その後、図１６に示すように、ＴＦＴ回路層、保護層、円偏光板等を形成する。このようにして、有機ＥＬ表示パネルが完成した後、図１６に示すように、第１赤外線反射層１１とガラス基板５００との界面にレーザを照射し、アブレーションによってガラス基板５００を剥離すると、図１５に示すような有機ＥＬ表示パネルが形成される。

図１５の構成は、第１ＴＦＴ基板１００、第２ＴＦＴ基板４００の双方に、本発明による赤外線吸収層１２，１７および赤外線反射層１１、１６を形成した場合である。しかし、タンデム構造においては、本発明による赤外線吸収層および赤外線反射層を一方のポリイミド基板にのみ形成することも出来る。

図２１は、本発明におけるタンデム構造の第２の例を示す断面図である。図２１では、第１のＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の間には、本発明による赤外線吸収層および赤外線反射層は形成されておらず、第１ＴＦＴ基板１００と第２ＴＦＴ基板４００の間に本発明による赤外線吸収層１７および赤外線反射層１６が形成されている。

一般には、上層に形成されるポリアミック酸１３の方が熱を吸収しづらく、したがって、焼成に時間がかかる。図２１の例は、加熱しにくい、上側のポリイミド基板４００を形成する時に本発明を適用することによって、特に、上側の層を効率良く加熱する。

ポリイミドは、加熱されすぎると、変質する。上側の第２ＴＦＴ基板４００を形成する時は、下側の第１ＴＦＴ基板１００は焼成を終わっている。したがって、上側のポリイミド基板４００を形成する前に、赤外線反射層１６及び赤外線吸収層１７を形成すれば、下側の第１ポリイミド基板１００が不必要に加熱されて変質することを防止することが出来る。

このように、図２１の構成は、上側の第２ＴＦＴ基板４００を効率よく形成するとともに、下側の第１ＴＦＴ基板１００が不必要に加熱されて、下側のポリイミド基板１００が変質することを防止することが出来る。なお、図２１の構成においても、ポリイミドとガラス基板との接着力の向上のため、あるいは、レーザアブレーションによるガラス基板の剥離のために、ガラス基板と第１ＴＦＴ基板との間に、金属層、あるいは、絶縁層で形成された層を形成する場合が多い。

図２２は、本発明におけるタンデム構造の第３の例を示す断面図である。図２２では、第１のＴＦＴ基板１００と第２のＴＦＴ基板４００との間には、本発明による赤外線吸収層および赤外線反射層は形成されておらず、第１ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の間に本発明による赤外線吸収層１２および赤外線反射層１１が形成されている。

本発明では、透明導電膜を赤外線反射層１１として用いている。ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板が薄い場合、透明導電膜とＴＦＴ基板の上に形成される走査線、映像信号線等との間において浮遊容量が発生する恐れがある。このような浮遊容量は、信号電圧を低下させたり、信号の書き込み速度を低下させたりする。

このような危険がある場合は、第１ＴＦＴ基板１００を形成する時に、本発明の構成、すなわち、赤外線吸収層１２と赤外線反射層１１を構成し、第２ＴＦＴ基板４００を形成するときは、第１ＴＦＴ基板１００と第２ＴＦＴ基板４００の間にはＳｉＯ層１５のみを形成することが出来る。このような構成においては、第１ＴＦＴ基板１００の方が、赤外線による加熱効率が高いので、第１ＴＦＴ基板１００を第２ＴＦＴ基板４００よりも厚くしておけば、全体としての、ポリイミド基板の加熱効率を上げることが出来る。

図２３は、本発明におけるタンデム構造の第４の例を示す断面図である。図２３では、第１のＴＦＴ基板１００と第２のＴＦＴ基板４００との間には、本発明による赤外線吸収層１７のみが形成され、透明導電膜で形成された赤外線反射層は形成されていない。第１ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の間には本発明による赤外線吸収層１２および赤外線反射層１１が形成されている。

図２３においては、第２ＴＦＴ基板４００の下には透明導電膜による赤外線反射層は形成されていないので、浮遊容量を増加させることは無い。一方、赤外線吸収層１７は形成されているので、図２２の例よりも、上側のポリイミド基板４００の加熱効率を上げることが出来る。その他の構成は、図２２で説明したのと同様である。例えば、図２３においても、第１ＴＦＴ基板１００の厚さを第２ＴＦＴ基板４００の厚さよりも大きくすることによって、全体としての加熱効率を上げることが出来る。図２３においては、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００から分離するために、ガラス基板５００と赤外線反射層１１の界面にレーザビームＬＢを照射していることを示している。

有機ＥＬ表示パネルや液晶表示パネルは、個々に製造したのでは効率が悪いので、マザー基板に多数の表示パネルを形成し、完成後、マザー基板から個々の表示パネルに分離される。マザー基板を構成するマザーガラス基板のサイズは非常に大きく、例えば、１．５ｍ×１．８ｍ程度にもなる。一方、ガラス基板の厚さは０．５ｍｍあるいは０．７ｍｍなので、マザーガラス基板は非常に反りやすい。ポリイミドはガラスとは熱膨張係数が大きく異なるので、ポリイミドの焼成条件によっては、マザー基板が反り、製造工程を通せなくなる。

本実施例は、ポリイミド基板の下に形成する赤外線吸収層１２および赤外線反射層１１の形成範囲を制御することによって、ポリイミドの焼成条件を制御し、マザー基板の反りを緩和するものである。すなわち、ポリイミドの硬化時期をマザー基板の場所毎に変化させることによって、マザー基板のそりを制御することが出来る。図２４は、マザー基板１０００に表示セル２０が形成された状態を示す平面図である。図２４は、説明をわかり易くするための模式図であり、携帯電話やタブレットに使用されるような小型の表示セルは、マザー基板１０００中に、図２４に示すよりは、はるかに多く形成されている。

最も単純な構成は、マザーガラス基板１０００全面に赤外線反射層１１および赤外線吸収層１２を形成し、その上にＴＦＴ基板１００となるポリイミドを形成する方法である。このような構成でマザー基板に反りが発生した場合、本発明によれば、赤外線反射層１１及び赤外線吸収層１２の形成範囲を規定することによって、マザー基板１０００の反りを制御することが出来る。

ところで、ガラスの赤外線吸収率は、赤外線の波長によって大きく変化する。図３９に示すように、赤外線の波長が２．７μｍ以下であると、赤外線を殆ど透過してしまうが、波長が２．８μｍ以上になると、透過率が急減に低下する。すなわち、ガラスも赤外線を吸収し、加熱される。しかし、ガラス基板５００は０．５ｍｍあるいは０．７ｍｍ程度なので、赤外線は８５％程度透過してしまい、したがって、ガラスの加熱効率は低い。

一方、本発明の構成のように、赤外線反射層１１と赤外線吸収層１２が積層された領域では、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸は効率よく加熱される。したがって、ガラス基板５００上に直接ポリイミドが形成される領域におけるポリイミドが硬化する時期と、赤外線反射層１１と赤外線吸収層１２が積層された領域におけるポリイミドが硬化する時期とでは異なる。この硬化時期の差はマザー基板の反りに対して影響を与える。

図２５は、図２４において、表示セル２０が形成されている領域に金属酸化物による赤外線吸収層１２を形成した例である。透明導電膜による赤外線反射層１１の形成領域は場合によって異なる。図２６は、図２５のＢ−Ｂ断面図であり、赤外線吸収層１２と赤外線反射層１１を同じ領域に形成した例である。

図２６の場合、赤外線反射層１１と赤外線吸収層１２が形成された領域のポリイミドは早く焼成するのに対して、ガラス基板５００に直接形成されたポリイミドは遅れて焼成する。したがって、マザー基板１０００での応力は図２４のように、全面に均一に赤外線吸収層１２を形成した場合とは異なってくる。

図２７も図２５のＢ−Ｂ断面であるが、図２６の場合と異なり、ＩＴＯで形成された赤外線反射層１１はマザーガラス基板全面に形成されている。赤外線反射層１１のみが形成された領域においては、赤外線吸収層１２と赤外線反射層１１の両方が形成された領域と比べて、ポリイミドは遅く硬化する。

図２６の場合と図２７の場合とでは、マザー基板１０００における残留ストレスは異なる。すなわち、図３９に示すように、使用する赤外線の波長によってガラスの吸収率、すなわち、ガラスが加熱される効率が異なってくる。例えば、ガラスが加熱されやすい、２．８μｍ以上の波長の赤外線を使用する場合、ガラス基板５００が加熱されて、熱伝導によってポリイミドが加熱される効果と、赤外線反射層１１から赤外線が反射されることによるポリイミドの加熱の効果との差によって、図２６の構成あるいは図２７のいずれかの構成を採用することが出来る。

図２８は、本実施例におけるさらに他の例を示す平面図である。図２８は、赤外線吸収層１２を表示セル２０が形成されている領域と同じ領域に形成し、赤外線反射層１１は表示セル２０が形成されている領域よりも広い範囲に形成されているが、マザーガラス基板全面には形成されていない例である。図２９は図２８のＣ−Ｃ断面図である。この場合、マザー基板におけるポリイミドの硬化時期を意図的に３段階に分けることによって、マザー基板におけるストレスを制御してマザー基板の反りを抑える例である。

図３０は本実施例のさらに他の例である。図３０は、個々の表示セル２０内において、赤外線吸収層１２と赤外線反射層１１の形成範囲を異ならせている場合である。図３０において点線が個々の表示セル２０の境界である。図３１は、図３０のＤ−Ｄ断面図である。図３１において、点線で示す境界が個々の表示セル２０の境界である。

図３１において、赤外線反射層１１は表示セル２０が形成されている領域全面に形成されているが、赤外線吸収層１２が形成されている領域は、個々の表示セル２０の面積よりも小さい。このような構成によって、マザー基板１０００における反りを制御するのみでなく、マザー基板１０００から表示セル２０が分離された後の個々の表示セル２０におけるストレスを制御し、個々の表示セル２０における反りを制御することが出来る。

以上は、本発明を有機ＥＬ表示装置について説明した。しかし、本発明は、液晶表示装置についても適用することが出来る。液晶表示装置についても、フレキシブル表示装置としたいという要求がある。図３２は液晶表示装置の平面図である。図３２において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１５０によって接着し、シール材１５０の内側で、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。

ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なった部分に表示領域９０が形成されている。表示領域９０には、走査線９１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線９２が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線９１と映像信号線９２で囲まれた領域に画素９５が形成されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっていない部分は端子領域となっている。端子領域には、液晶表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板７００が接続している。

図３３は、図３２のＥ−Ｅ断面図である。図３３において、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００には、ＴＦＴ回路層１０１が形成され、ポリイミド形成された対向基板２００には、カラーフィルタ層２０１が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００はシール材１５０によって接着し、シール材１５０の内側に液晶３００が封止されている。

図３３において、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００の外側には、実施例１で説明した赤外線反射層１１および赤外線吸収層１２が形成されている。対向基板２００側の赤外線反射層１１および赤外線吸収層１２の外側には上偏光板２２０が貼り付けられ、ＴＦＴ基板１００側の赤外線反射層１１および赤外線吸収層１２の外側には下偏光板１２０が貼り付けられている。

図３３において、下偏光板１２０の背面にバックライト６００が形成されている。バックライト６００は有機ＥＬ等で形成されたシート状の光源を使用することにより、液晶表示装置全体としてもフレキシビリティを維持することが出来る。

図３４は、上偏光板２２０および下偏光板１２０を取り除いた状態における液晶表示パネルの断面図である。図３４において、ＴＦＴ基板１００の下側には、金属酸化物で形成された赤外線吸収層１２、その下には、ＩＴＯで形成された赤外線反射層１１が形成されている。このような液晶表示パネルを形成するには、図３５に示すように、ガラス基板５００に形成されたＴＦＴ基板１００の上にＴＦＴ回路層を形成し、ガラス基板５００に形成された対向基板２００にカラーフィルタ層２０１等を形成し、この状態で、液晶３００を充填し、シール材１５０によってＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着して液晶３００を封止する。

この状態においては、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の間、及び、対向基板２００とガラス基板５００の間には赤外線反射層１１および赤外線吸収層１２が形成されている。その後、図３５に示すように、ガラス基板と赤外線反射層との界面にレーザ（ＬＢ）を照射し、レーザアブレーションによって、ガラス基板５００とＴＦＴ基板１００あるいは、ガラス基板５００と対向基板２００を分離する。

つまり、液晶の場合においても、実施例１で説明した問題は同じである。液晶表示装置の場合は、バックライトを用いているので、赤外線吸収層１２および赤外線反射層１１は可視光に対しては透明である必要がある。本発明では、赤外線反射層１１としてＩＴＯ等の透明導電膜を用いているので、可視光の透過には問題はない。また、赤外線吸収層１２としては、ＡｌＯ等の金属酸化物を用いている。特にＡｌＯは、可視光に対しては透明であるので、バックライトが存在しても、問題なく用いることが出来る。また、他の金属酸化物も可視光に対しては、透過率が高いものが多い。したがって、実施例１乃至３で説明した本発明の内容は、液晶表示装置についても適用することが出来る。

１１…赤外線反射層、 １２…赤外線吸収層、 １３…ポリアミック酸、 １４…剥離層、１５…ＳｉＯ層、１６…第２赤外線反射層、１７…第２赤外線吸収層、 ２０…表示セル、 ８０…走査線駆動回路、 ９０…表示領域、 ９１…走査線、 ９２…映像信号線、 ９３…電源線、 ９５…画素、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ＴＦＴ回路層、 １０２…保護層、 １０３…円偏光板、 １２０…下偏光板、 １５０…シール材、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ層、 ２２０…上偏光板、 ３００…液晶、 ４００…第２ＴＦＴ基板、 ５００…ガラス基板、 ６００…バックライト、７００…フレキシブル配線基板、１０００…マザー基板、 ＩＲ…赤外線、 ＬＢ…レーザビーム

Claims (20)

1. 樹脂基板上に画素が形成された表示装置であって、
   前記樹脂基板の前記画素が形成された側とは逆側の面に金属酸化物からなる第１の層が形成され、
   前記第１の層の上に前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して透明導電膜からなる第２の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記樹脂基板はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１の層はアルミニウム酸化膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１の層の厚さは１０ｎｍ乃至１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記第２の層はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第２の層の厚さは５０ｎｍ乃至１５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. 樹脂で形成された第１の基板の上に樹脂で形成された第２の基板が積層された構成を有し、前記第２の基板に画素が形成された表示装置であって、
   前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面と反対側の面に接して金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記第２の基板に対向する面と反対側の面に接して透明導電膜からなる第２の層が形成され、
   前記第２の基板の前記第１の基板側の面に接して金属酸化物からなる第３の層が形成され、前記第３の層の前記第２の基板に対向する面と反対側の面に接して透明導電膜からなる第４の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
8. 前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記第１の層と前記第３の層はアルミニウム酸化膜で形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
10. 前記第１の層と前記第３の層の厚さは１０ｎｍ乃至１００ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
11. 前記第２の層と前記第４の層はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
12. 前記第２の層と前記第４の層の厚さは５０ｎｍ乃至１５０ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
13. 前記第１の基板と前記第４の層の間には、シリコン酸化膜の層が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
14. 前記第２基板の厚さは、前記第１の基板の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
15. 樹脂で形成された第１の基板の上に樹脂で形成された第２の基板が積層された構成を有し、前記第２の基板に画素が形成された表示装置であって、
    前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面と反対側の面に接して金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記第２の基板に対向する面と反対側の面に接して透明導電膜からなる第２の層が形成されているか、または、
    前記第２の基板の前記第１の基板側の面に接して金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記第２の基板に対向する面と反対側の面に接して透明導電膜からなる第２の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
16. 前記第１の基板と前記第２の基板はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記第１の層はアルミニウム酸化膜で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
18. 前記第２の層はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
19. 前記第２の基板の厚さは前記第１の基板の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
20. 前記第１の基板と前記第２の基板の間にはシリコン酸化膜の層が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。

Images