JP2019219432A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂基板を有するフレキシブル表示装置において、ガラス基板と樹脂基板を分離するときに黒色変性物が発生することを防止する。【解決手段】樹脂基板１００上に画素が形成された表示装置であって、前記樹脂基板１００の前記画素が形成された側とは逆側の面に窒化物からなる第１の層１１が形成され、前記第１の層１１の前記樹脂基板１００に対向する面と反対側の面に接してシリコン層からなる第２の層１５が形成されていることを特徴とする表示装置。【選択図】図３

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。また、金属膜も薄膜とすると、可視光に対する透過率が上昇する。特許文献２には、アルミニウム（Ａｌ）膜を薄膜にした場合の透過率の変化が記載されている。
特開２０１０−５４５４３号公報 特開２０１３−１２７９０５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、次のような課題がある。第１は、製造工程を通過する間は、樹脂基板はガラス基板と確実に接着している必要がある。第２に、表示装置が完成した後は、樹脂基板からガラス基板を確実に剥離することが可能であることである。
ガラス基板と樹脂基板との剥離は、一般には、ガラス基板と樹脂基板との界面にレーザを照射することによるレーザアブレーションによって行われる。このレーザアブレーションの時に、ガラスとの界面においてポリイミドが変質して黒色変性物が形成される場合がある。
液晶表示装置はバックライトからの光を画素毎に変調することによって画像を形成するが、ＴＦＴ基板を構成する樹脂基板にこのような黒色変性物が形成されると、バックライトからの光を低減させ、また、黒色変性物の形状によっては、表示むらを引き起こす場合がある。
一方、有機ＥＬ表示装置もＴＦＴ基板の底面に煤状の汚れが存在すると商品価値を損なう。
本発明は、ガラス基板と樹脂基板を剥離するときに、黒色変性物が形成されることを防止し、高品質な画像を表示することが出来る表示装置を実現することである。
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窒化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して剥離層からなる第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ＡｌＯからなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して窒化物からなる第２の層が形成され、前記第２の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接してシリコンによる第３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ＡｌＯからなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して窒化物からなる第２の層が形成され、前記第２の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接してＳｉＯによる第３の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
（４）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ＡｌＯからなる第１の層が形成され、前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して窒化物からなる第２の層が形成され、前記第２の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して金属による第３の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
液晶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。 本発明による液晶表示パネルの断面図である。 本発明におけるＴＦＴ基板とガラス基板の分離前の構成を示す断面図である。 ＴＦＴ基板とガラス基板の分離のために、レーザを照射している状態を示す断面図である。 本発明を使用しない場合のガラス基板とポリイミド基板の界面にレーザアブレーションのためのレーザを照射したときの問題点を示す断面図である。 本発明を使用しない場合のガラス基板とポリイミド基板の界面にレーザアブレーションのためのレーザを照射したときの問題点が発生する原因を示す詳細断面図である。 本発明によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 本発明において、ａ−Ｓｉ層にエキシマレーザを照射している状態を示す断面図である。 本発明において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。 本発明の実施例２によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 ポリイミド層とＡｌＯ層が接着するメカニズムを示す図である。 実施例２において、ａ−Ｓｉ層にエキシマレーザを照射している状態を示す断面図である。 実施例２において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。 本発明の実施例３によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 実施例３において、ａ−Ｓｉ層にエキシマレーザを照射している状態を示す断面図である。 実施例３において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。 本発明の実施例４によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 実施例４において、ａ−Ｓｉ層にエキシマレーザを照射している状態を示す断面図である。 実施例４において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。 本発明の実施例５によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 実施例５において、レーザ照射をしている状態を示す断面図である。 実施例５において、レーザによって加熱されている状態を示す断面図である。 実施例５において、熱膨張層が熱膨張した状態を示す断面図である。 実施例５において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。 種々の金属の、波長毎の吸収率を示すグラフである。 種々の金属の、波長毎の反射率を示すグラフである。 実施例６による有機ＥＬ表示装置の平面図である。 図２８のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例６によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 実施例６において、ａ−Ｓｉ層にエキシマレーザを照射している状態を示す断面図である。 実施例６において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。 本発明の実施例７によるガラス基板とポリイミド基板の界面を示す断面図である。 実施例７において、熱膨張層にレーザ照射をしている状態を示す断面図である。 実施例７において、レーザによって加熱されている状態を示す断面図である。 実施例７において、熱膨張層が熱膨張した状態を示す断面図である。 実施例７において、ガラス基板とポリイミド基板が分離された状態を示す断面図である。
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液晶表示装置の平面図である。本発明の液晶表示装置は、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、映像信号線、画素電極、等が形成されているＴＦＴ基板１００は樹脂で形成されている。樹脂のうちでも、ポリイミドは、機械的な強度、耐熱性からＴＦＴ基板１００には最も適している。以下の説明では、樹脂基板１００はポリイミド基板であるとして説明するが、本発明は、ポリイミド以外で形成された樹脂基板にも適用可能である。
図１は液晶表示装置の平面図である。図１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４００が接続している。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２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２において、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００の外側の面には、後で説明する接着層１１および剥離層１５が形成されている。対向基板２００側の接着層１１および剥離層１５の外側には上偏光板２２０が貼り付けられ、ＴＦＴ基板１００側の接着層１１および剥離層１５の外側には下偏光板１２０が貼り付けられている。
図２において、下偏光板１２０の背面にバックライト６００が配置している。バックライト６００はフレキシブル性を有し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３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３において、ＴＦＴ基板１００の外側の面及び対向基板２００の外側の面には、接着層１１としてのＳｉＮ、ＴｉＮ、または、ＡｌＮ等の窒化物が厚さ１０乃至５００ｎｍ、より好ましくは厚さ１０乃至１００ｎｍで形成されている。
接着層１１の役割は、レーザアブレーションの時にガラス基板から発生するガスがポリイミド基板１００に到達しないようにブロックすることと、ポリイミド基板１００と多層膜の接着性を維持するためである。接着層１１の上には、剥離層１５が形成されている。この剥離１５は、ａ−Ｓｉにエキシマレーザを照射することによって変換されたｐｏｌｙ−Ｓｉ層を用いることができる。剥離層１５の厚さは例えば１０乃至５０ｎｍである。ａ−Ｓｉがレーザ照射によって溶融し、ｐｏｌｙ−Ｓｉに変化する。ａ−Ｓｉからｐｏｌｙ−Ｓｉに変化する時に体積が収縮して界面にストレスが発生する。このストレスによってＴＦＴ基板１００とガラス基板５００が分離する。このような体積変化が起こる材料であればａ−Ｓｉに限定されない。
図３に示すような液晶表示パネルを形成するには、図４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１０１を形成する。ＴＦＴ回路層１０１は、走査線、映像信号線、画素電極、コモン電極等を含む層である。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等を形成する。カラーフィルタ層２０１は、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、オーバーコート膜等を含む層である。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。
図４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の間には接着層１１、ａ−Ｓｉ層１２、ガスブロック層１３、からなる多層膜２０が形成されている。このうち、ガスブロック層はＳｉＮ、ＴｉＮ、または、ＡｌＮ等の窒化物であり、厚さが１００ｎｍ乃至５００ｎｍに形成されている。
その後、図５に示すように、エキシマレーザ（ＬＢ）をａ−Ｓｉ層１２に対して照射し、ａ−Ｓｉ層１２をｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５に変換する。図５の層構成は図４と同じである。エキシマレーザ（ＬＢ）がａ−Ｓｉ層１２に照射されると、ａ−Ｓｉ層１２は一旦溶融し、その後ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５に変換する。この時ａ−Ｓｉの体積が収縮し、この時に発生するストレスによって、樹脂によるＴＦＴ基板１００とガラス基板５００とが剥離する。
図６は、本発明を用いなかった場合、すなわち、ポリイミド基板１００がガラス基板５００の上に直接形成されている場合の問題点を示す断面図である。図６において、レーザアブレーションのためのレーザ（ＬＢ）がガラス基板５００とポリイミド基板１００の界面に照射されており、レーザによって、ガラス基板５００とポリイミド基板１００の界面が加熱されている。ガラスはシリコン酸化物を始めとする種々の酸化物で形成され、また水や有機物も介在するため、酸素や水素等のガスを発生する。これらのガスによって、ガラス基板５００との界面付近のポリイミドが酸化され、煤のような黒色変性物３０が形成される。このような黒色変性物３０はポリイミド基板１００の透過率を低下させるので、画面輝度を低下させる。
図７はこのメカニズムを示す断面模式図である。図７において、ガラス基板５００とポリイミド基板１００の界面にレーザ（ＬＢ）が照射されることによって、ガラス基板５００とポリイミド基板１００の界面が加熱され、ガラスとポリイミドの界面からガスが放出される。ガスは３１で示している。一方、ポリイミド基板１００もガラス基板５００との界面においては加熱されているので、高温になっており、活性化されているので、酸化されやすい状態にある。図７ではポリイミド基板１００が高温になっている領域を３２で示している。これによって、ガラス基板１００とポリイミド基板１００の界面には、煤のような黒色変性物３０が形成されることになる。
このような黒色変性物３０の発生を防止するには、ポリイミド基板１００が加熱された部分にガラス基板５００からのガスが供給されないようにすれば良い。図８は、これを可能にする本発明の実施例１を示す断面図である。図８において、ポリイミド基板１００とガラス基板５００の間に３層からなる多層膜２０が形成されている。多層膜２０は、ポリイミド基板１００側から順に接着層１１、ａ−Ｓｉ層１２、ブロック層１３で構成されている。接着層１１はＳｉＮ、ＴｉＮ、または、ＡｌＮ等の窒化物で形成され、厚さは１０乃至５００ｎｍ、より好ましくは厚さ１０乃至１００ｎｍである。窒化物によっては、膜厚が大きくなると着色する場合があるが、ＳｉＮは着色しないので、ＳｉＮは接着層１１として特に適している。
ａ−Ｓｉ層１２はレーザアブレーションに使用されるエキシマレーザ（ＬＢ）を吸収し、熱エネルギーに変換するための層であり、厚さは、例えば１０乃至５０ｎｍである。ポリイミド基板１００とガラス基板５００の剥離にはａ−Ｓｉ層１２が主要な役割を担うが、ａ−Ｓｉ層１２はポリイミド基板１００との接着性が悪いので、ａ−Ｓｉ層１２とポリイミド基板１００の間に窒化物からなる接着層１１が形成されている。
ａ−Ｓｉ層１２とガラス基板５００の間にはガラスで発生するガスがポリイミド基板１００側に移動しないようにブロックするためのブロック層１３が存在している。ブロック層１３はＳｉＮ、ＴｉＮ、または、ＡｌＮ等の窒化物であり、厚さは１００ｎｍ乃至５００ｎｍである。窒化物によっては、膜厚が大きくなると着色する場合があるが、ＳｉＮは着色しないので、ＳｉＮはブロック層１３として特に適している。
図９はレーザアブレーションのためのエキシマレーザ（ＬＢ）をポリイミド基板１００とガラス基板５００の界面、具体的にはａ−Ｓｉ層１２に照射している状態を示す断面図である。エキシマレーザ（ＬＢ）は波長が３０８ｎｍ及び３５５ｎｍにピークを有しているが、ａ−Ｓｉ層１２はこの波長のレーザをほぼ１００％吸収する。レーザのエネルギーによってａ−Ｓｉ層１２は高温となり、溶融する。
ａ−Ｓｉ層１２で発生した熱は、接着層１１を加熱し、さらに界面付近のポリイミド基板１００も加熱し、また、ブロック層１３を加熱し、さらに界面付近のガラス基板５００も加熱する。加熱された界面付近のガラス基板５００からは酸素や水素等のガスが放出されるが、これらのガスは、窒化物によって形成されたブロック層１３によってブロックされ、ポリイミド基板１００側には到達しない。したがって、ガラスにおいて発生する酸素や水素等のガスによって、ポリイミド基板１００が酸化され、黒色変性物３０が発生することを防止することが出来る。
ところで、ブロック層１３はａ−Ｓｉ層１２よりも厚く形成されている。ブロック層１３を厚く形成することによって、ガラス基板５００からのガスに対するブロック効果を向上させるとともに、ａ−Ｓｉ層１２で発生した熱がガラス基板５００側に移動しにくくしている。
また、接着層１１はａ−Ｓｉ層１２よりも厚く形成されている。接着層１１を厚く形成することによって、ａ−Ｓｉ層１２で発生した熱がポリイミド基板側１００に移動しにくくしている。ポリイミド基板１００が高温になると変質し、透過率が変化する場合があるので、接着層１１を厚く形成することによってポリイミド基板１００の変質を防止している。
図１０は、レーザアブレーションによって、ポリイミド基板１００とガラス基板５００が分離された状態を示す断面図である。エキシマレーザ（ＬＢ）がａ−Ｓｉ層１２に照射されるとａ−Ｓｉは溶融するが、レーザは短時間照射されるのみなので、レーザ照射後、ａ−Ｓｉ層１２はｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５に変換される。ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５はａ−Ｓｉ層１２よりも体積が小さくなるので、ブロック層１３とｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５との間にストレスが発生し、このストレスによって、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層とブロック１３層との界面において剥離する。すなわち、ａ−Ｓｉ層１２がエキシマレーザによって溶融し、結晶化してｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５化し、この時に、体積収縮が起こり、この時の界面に発生するストレスによってガラス基板５００がポリイミド基板１００から剥離する。
このように本発明によれば、レーザアブレーションにおいて、ガラスから発生するガスがポリイミド基板１００に到達することを防止することができるので、黒色変性物３０の発生を防止することが出来る。また、界面付近のポリイミド基板１００が過度に加熱されることを防止することが出来るので、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。
図１１は本発明の実施例２を示す断面図である。図１１が実施例１の図８と異なる点は、ポリイミド基板１００と接着層１１を構成する窒化物との間にアルミニウム酸化層１４（以後ＡｌＯ層と表現する）が形成されていることである。接着層１１はａ−Ｓｉ層１２とポリイミド基板１００との接着のためであるが、ポリイミド基板１００との接着力が十分でない場合がある。実施例２では、ポリイミド基板１００との接着力が強いＡｌＯ層１４を接着層１１とポリイミド基板１００の間に配置することによって、ポリイミド基板１００と多層膜２０との接着力をより安定化させている。つまり、実施例２では、接着層として接着層１１とＡｌＯ層１４の２層を用いていると言い換えることが出来る。
ポリイミド基板１００とＡｌＯ層１４を接触させた場合において、ポリイミド基板１００の接着強度が増大するメカニズムとして、図１２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。
接着層１１は、ａ−Ｓｉ層１２で発生した熱がポリイミド基板１００に影響することを防止する役割も有しているが、ＡｌＯ層１４は多層膜２０とポリイミド基板１００との接着力を向上させることが目的であるから、５乃至２０ｎｍ程度と、薄く形成される。つまり、ＡｌＯ層１４は接着層１１よりも薄く形成される。ガラス基板５００を剥離した後もＡｌＯ層１４はポリイミド基板１００側に存在しているが、ＡｌＯ層１４は透明であるから、透過率に対しては殆ど影響を与えない。また、Ａｌと酸素の結合力は強力であるから、レーザ加熱でａ−Ｓｉ層１２が溶融する程度の温度、例えば１０００℃程度では酸素は離脱しないため、ポリイミド基板１００に黒色変性物３０を形成する危険は殆ど無い。
図１３は、図１１の構成に対し、ａ−Ｓｉ層１２にエキシマレーザ（ＬＢ）を照射している状態を示す断面図である。図１３が実施例１の図９と異なる点は、ポリイミド基板１００と接着層１１の間にＡｌＯ層１４が存在していることであり、剥離メカニズムは実施例１で説明したのと同様である。
図１４は、ａ−Ｓｉ層１２がｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５に変換された後、ガラス基板５００がブロック層１３とともにポリイミド基板１００側から剥離された状態を示す断面図である。メカニズムは、実施例１の図１０と同じである。
このように、本実施例によれば、ポリイミド基板１００の界面における黒色変性物３０の発生を防止することが出来るとともに、ポリイミド基板１００と多層膜２０との接着をより安定化させることが出来る。
図１５は本発明の実施例３を示す断面図である。図１５が実施例１の図８と異なる点は、ａ−Ｓｉ層１２とガラス基板５００が直接接着している点である。ａ−Ｓｉ層１２とガラス基板５００との接着力は、ＳｉＮ、ＴｉＮ、または、ＡｌＮ等の窒化物とガラス基板５００との接着力よりは小さいが、ガラス基板５００およびポリイミド基板１００をプロセス内において、安定して通過させる程度の接着力は有している。図１５におけるａ−Ｓｉ層１２は、実施例１の図８あるいは実施例２の図１１等におけるａ−Ｓｉ層１２よりもやや厚く、５０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度に形成する。
図１６は図１７の構成に対し、レーザアブレーションのために、ａ−Ｓｉ層１２にエキシマレーザ（ＬＢ）を照射している状態を示す断面図である。図１６において、ａ−Ｓｉ層１２にエキシマレーザ（ＬＢ）が照射されるとａ−Ｓｉ層１２は発熱して溶融する。この時、ａ−Ｓｉ層１２の熱はガラス基板５００に直接伝わり、ガラス基板５００の界面も加熱され、酸素や水素等のガスが発生する。しかし、これらのガスは、ａ−Ｓｉ層１２においてブロックされる。つまり、実施例３におけるａ−Ｓｉ層１２は実施例１あるいは実施例２におけるａ−Ｓｉ層１２よりも厚く形成されているので、ガスに対するブロック効果は大きい。
さらに、ａ−Ｓｉ層１２によってブロックしきれなかったガスは、窒化物によって形成された接着層１１によってブロックされる。したがって、ガラス基板５００から放出された酸素や水素等のガスによるポリイミド基板１００の界面における黒色変性物３０の発生を防止することが出来る。
図１７はレーザアブレーション後、ガラス基板５００がポリイミド基板１００から剥離された状態を示す断面図である。剥離のメカニズムは図１０で説明したのと同様であるが、図１７では、剥離のためのストレスは、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５とガラス基板５００との間に発生する。なお、ａ−Ｓｉ層１２とガラス基板５００の接着力は、ＳｉＮ、ＴｉＮ、または、ＡｌＮ等の窒化物とガラス基板５００との接着力よりも小さいので剥離は容易である。
図１８は本発明の実施例４を示す断面図である。図１８が実施例３の図１５と異なる点は、接着層１１とポリイミド基板１００の間にＡｌＯ層１４が形成されていることである。ＡｌＯ層１４の厚さ、役割等は実施例２で説明したのと同様である。図１８のその他の構成は図１５と同じである。
図１９は図１８の構成において、ａ−Ｓｉ層１２にエキシマレーザ（ＬＢ）を照射している状態である。図１９における現象は実施例３における図１６で説明したのと同様である。
図２０はレーザアブレーションによってガラス基板５００がポリイミド基板１００から剥離した状態を示す断面図である。図２０における剥離プロセスは実施例３の図１７における剥離プロセスと同じである。
実施例1乃至４の構成は、ガラス基板とＴＦＴ基板の剥離を、ａ−Ｓｉが溶融し、結晶化する時に生ずるストレスを利用するものである。実施例５は、ａ−Ｓｉの代わりに、金属で形成される光熱変換・熱膨張層を熱膨張させ、非熱膨張層との間に生ずるストレスを利用して剥離を行うものである。
図２１はガラス基板５００とＴＦＴ基板１００との界面における多層膜の構成を示す断面図である。図２１において、ガラス基板５００側から、金属で形成される光熱変換・熱膨張層（以後熱膨張層と称する）１７、酸化シリコン（以後ＳｉＯと称する）等で形成された非膨張層１６、ＳｉＮ等の窒化物で形成されたブロック層１３、ポリイミド基板との接着のためのＡｌＯ層１４が形成されている。
各層の役割は次のとおりである。熱膨張層１７は、ガラス基板５００側から照射されるレーザ光ＬＢを熱に変換し、自身が熱膨張を起こす。このために、熱膨張層１７は金属で形成されるが、銅（Ｃｕ）が最も適している。熱膨張層１７の厚さは、レーザ光ＬＢを十分に吸収できる膜厚であることが必要である。さらに、レーザ照射によって急速に昇温し、かつ、レーザ照射後は急速に降温する程度の膜厚であることが必要であり、銅の場合は、例えば１００ｎｍ乃至２００ｎｍが適している。ところで、レーザ照射による熱膨張層１７の温度は２５０℃乃至４５０℃に上昇する。
非熱膨張層１６は、熱膨張層１７が熱膨張をしても、膨張せず、熱膨張層１７との間にストレスを発生させる役割を有する。また、熱膨張層１７が高温になっても、熱が、非熱膨張層１６よりも上層側、すなわちポリイミド基板１００側に伝導することを防止する役割も有する。つまり、熱伝導率が小さいことが好ましい。このような材料としてはＳｉＯが最も適している。ＳｉＯの厚さは５０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度が適している。
熱膨張層１７を銅で構成し、非熱膨張層をＳｉＯで形成した場合の、熱膨張率を比較すると、銅の熱膨張率は１６．８×１０−６／℃であり、ＳｉＯの熱膨張率は０．５×１０−６／℃である。したがって、熱膨張層１７が熱膨張及び収縮をするとＳｉＯで形成された非熱膨張層１６との間に大きなストレスを生じ、熱膨張層１７と非熱膨張層１６の間で剥離を生ずる。
ＳｉＯで形成された非熱膨張層１６の温度が上昇したような場合、酸素や水素等のガスが離脱し、ポリイミド基板１００側に移動する可能性がある。また、金属表面に吸着したガスが離脱して、ポリイミド基板１００側に移動する可能性がある。このような場合、実施例１等で説明したように、酸素や水素等のガスがポリイミドと反応して、煤状の黒色変性物を発生させる場合がある。ＳｉＮ等の窒化物で形成されたブロック層１３はこのようなガスがポリイミド基板１００側に移動することを防止する役割を有する。この場合のブロック層１３の厚さは１０ｎｍ乃至５００ｎｍ程度でよいが、好ましくは１００ｎｍ乃至２００ｎｍである。
窒化物とポリイミド基板１００との接着は安定しているが、本実施例では、さらに、窒化物で形成されたブロック層１３とポリイミド基板１００の間にＡｌＯ層１４を形成することによって、ポリイミド基板１００と多層膜との接着をさらに向上させている。ＡｌＯ層１４とポリイミド基板１００との接着については、実施例２で説明したとおりである。
図２２乃至図２５は、実施例５における剥離メカニズムを示す断面図である。図２２は、ガラス基板５００側から熱膨張層１７にレーザＬＢを照射している状態を示す断面図である。熱膨張層１７を構成する銅の厚さは１００ｎｍであり、レーザＬＢを殆ど吸収して熱に変換する。使用するレーザの波長は、例えば、３０８ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍにピークを有するようなレーザ光が使用される。また、レーザのエネルギー密度は１２０乃至２５５ｍＪ／ｃｍ２程度である。
図２６は、膜厚が１００ｎｍのときの種々の金属における吸収率を示すグラフであり、図２７は、反射率を示すグラフである。１００ｎｍ程度の厚さであれば、各金属とも、レーザ光をほぼ吸収または反射するので、図２６における吸収率と図２７における反射率とは、大略、吸収率＋反射率＝１の関係になっている。
図２６において、横軸はレーザの波長（ｎｍ）であり、縦軸は、各金属の厚さが１００ｎｍのときの吸収率（％）である。図２６において、波長３５５ｎｍは紫外線（ＵＶ）、波長５３２ｎｍは緑波長（グリーンレーザ、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ））、波長１０６４ｎｍは赤外線（ＩＲ）である。鉄、ニッケルは各波長に対して安定した吸収率を示し、銅は３００ｎｍから５３２ｎｍ（ＳＨＧ）までは、安定した吸収率を示している。
図２７は波長と各金属の反射率を示すグラフである。銅は波長３００ｎｍから５３２ｎｍ程度の広い範囲において、低い反射率を示している。つまり、効率良く、レーザエネルギーを吸収する。このように、銅は、３０８ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍにピークを有するようなレーザ光を使用する場合は、図２６、図２７を勘案すると、吸収率の点でも、反射率の点でも、レーザエネルギーを効率良く吸収する。さらに、銅は鉄等に比べて熱膨張係数が大きい。したがって、銅は本発明の熱膨張層の材料としては好適である。
図２３はレーザ照射後熱膨張層１７、および非熱膨張層１６の熱膨張層側が熱せられた状態を示す断面図である。図２３においてドットで示す部分がレーザによって加熱された部分である。熱膨張層１７はレーザＬＢによって瞬間的に加熱され、この熱はＳｉＯで形成された非熱膨張層１６に伝導するが、ＳｉＯの熱伝導率は小さいので、熱が非熱膨張層１６とブロック層１３との界面にまで到達しないうちにレーザはオフする。
図２４は熱膨張層１７が加熱されて熱膨張した状態を示す断面図である。熱膨張は、矢印で示すように、厚さ方向にも平面方向にも生ずる。一方、非熱膨張層１６の一部は加熱されているが、熱膨張は小さい。したがって、熱膨張層１７と非熱膨張層１６との間にストレスが生ずる。
図２５は、レーザ照射後、熱膨張層１７が収縮し、非熱膨張層１６との間に剥離を生じた状態を示す断面図である。熱膨張層１７は急激に収縮するのに対して、非熱膨張層１６はほとんど収縮しない。そうすると、熱膨張層１７と非熱膨張層１６の間に図２４の場合とは逆方向のストレスが生ずる。このように、短時間の間に熱膨張層１７と非熱膨張層１６の間に逆方向のストレスが発生することによって、熱膨張層１７と非熱膨張層１６の界面において剥離を生じ、ガラス基板５００が熱膨張層１７とともに、ＴＦＴ基板１００側から剥離する。
図２５に示すように、金属で形成された熱膨張層１７はガラス基板５００とともにＴＦＴ基板１００側から剥離し、ＴＦＴ基板１００側には、透明膜のみが存在することになる。したがって、バックライトを有する液晶表示装置の動作には影響が無い。
本発明は、有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。有機ＥＬ表示装置はバックライトが無い分、液晶表示装置よりも、フレキシブル表示装置とすることが容易である。図２８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２８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２９は図２８のＢ−Ｂ断面図である。図２９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。但し、ポリイミド以外の樹脂の場合でも本発明を適用することができる。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。有機ＥＬ表示装置における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２９において、ＴＦＴ基板１００の下には、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物で形成された接着層１１と、その下に、ａ−Ｓｉから変換されたｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５が形成されている。
図３０乃至図３２は、図２９の構成を形成するプロセスを示す断面図である。図３０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上に多層膜２０を形成する。多層膜２０は、ガラス基板５００側から順に、ブロック層１３、ａ−Ｓｉ層１２、接着層１１から構成されている。これらの層の構成は実施例１の図８で説明したのと同様である。
図３０において、多層膜２０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、ポリイミドの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２９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３１は図３０の構成におけるａ−Ｓｉ層１２にエキシマレーザ（ＬＢ）を照射している状況を示す断面図である。エキシマレーザ（ＬＢ）を照射したときの現象は、実施例１の図９で説明したのと同様である。
図３２はレーザアブレーションを行った後、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００から分離した状態を示す断面図である。この場合の剥離メカニズムは実施例１の図１０で説明したのと同様である。
このように、有機ＥＬ表示装置の場合も液晶表示装置における場合と同様にＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の間に実施例１における多層膜２０を形成することによって、煤状の黒色変性物３０が発生することを防止することが出来る。また、液晶表示装置について説明した実施例２乃至４における多層膜２０の構成は、有機ＥＬ表示装置についても同様に適用することが出来る。さらに実施例５で説明したａ−Ｓｉを用いずに銅等の金属膜による熱膨張層を用いてガラス基板とＴＦＴ基板とを剥離する構成も有機ＥＬ表示装置に適用することが出来る。
有機ＥＬ表示装置は、画像をＴＦＴ基板１００よりも上側、すなわち、有機ＥＬ層側に形成するトップエミッション型と、画像をＴＦＴ基板１００の下側、すなわち、有機ＥＬ層と反対側に形成するボトムエミッション型とがある。実施例６の構成は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置に適用できることはもちろんであるが、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置についても適用可能である。
実施例７は実施例５の変形例であり、特に有機ＥＬ表示装置に有効な構成である。実施例７が、実施例５と異なる点は、非熱膨張層１６がガラス基板５００の上に形成され、その上に熱膨張層１７が形成されている点である。つまり、実施例７の構成では、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００から分離した後、金属で形成された熱膨張層１７がＴＦＴ基板１００側に残るため、透過型の液晶表示装置には使用は難しい。一方、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置にはきわめて有効である。
図３３は、実施例７でのガラス基板５００とポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００との界面における多層膜の構成を示す断面図である。図３３が図２１と異なる点は、ＳｉＯ等で形成された非熱膨張層１６がガラス基板５００上に形成され、その上に銅等の金属で形成される光熱変換・熱膨張層（以後熱膨張層）１７が形成されている点である。図３３のその他の構成は図２１と同じである。図３３における各層の膜厚、作用等も図２１と同じである。
図３４乃至図３７は、実施例７における剥離メカニズムを示す断面図である。図３４は、ガラス基板５００側から熱膨張層１７にレーザＬＢを照射している状態を示す断面図である。レーザＬＢは熱膨張層１７に焦点を合わせて照射される。レーザＬＢによって熱膨張層１７が加熱されると、熱は非熱膨張層１６およびブロック層１３に伝わる。図３５においてドットで示す部分が熱伝導によって加熱された領域である。
図３６は熱膨張層１７が熱膨張をした状態を示す断面図である。ＳｉＯで形成された非熱膨張層１６の熱膨張係数は、窒化物で形成されたブロック層１３の熱膨張係数よりも小さい。したがって、熱膨張層１７との界面のストレスは、非熱膨張層１６と熱膨張層１７の界面におけるほうが、熱膨張層１７とブロック層１３との界面よりも大きい。
図３６において、レーザＬＢの照射が終わると、熱膨張層１７は急減に収縮して、非熱膨張層１６及びブロック層１３との界面に、膨張時とは逆のストレスを発生する。熱膨張時１７の収縮時の界面のストレスは、熱膨張層１７と非熱膨張層１６との界面のほうが、熱膨張層１７とブロック層１３の界面よりも大きいので、非熱膨張層１６と熱膨張層１７の界面で剥離を起こし、ガラス基板５００とＴＦＴ基板１００との分離が行われる。
この時、ＴＦＴ基板１００側には熱膨張層１７を構成する、金属、例えば銅が残留し、ガラス基板５００側にはＳｉＯが残留する。金属は１００ｎｍ程度の厚さでは不透明であるので、バックライトを用いる液晶表示装置への使用は困難である。したがって、実施例７は有機ＥＬ表示装置についてとくに効果がある。一方、液晶表示装置であっても、反射型の液晶表示装置には適用することが出来る。
１１…接着層、 １２…ａ−Ｓｉ層、 １３…ブロック層、 １４…ＡｌＯ層、１５…ｐｏｌｙ−Ｓｉ層、１６…非熱膨張層、１７…熱変換・熱膨張層、 ２０…多層膜、 ３０…黒色変性物、 ３１…ガス、 ３２…被加熱領域、 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…フレキシブル配線基板、 ５００…ガラス基板、 ６００…バックライト、 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窒化物からなる第１の層が形成され、
    前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して剥離層からなる第２の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
  2. 前記窒化物からなる第１の層はＳｉＮ、ＴｉＮ、またはＡｌＮのいずれか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. 前記窒化物からなる第１の層はＳｉＮ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. 前記剥離層はｐｏｌｙ−Ｓｉ層であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記剥離層はａ−Ｓｉ層から変換されたｐｏｌｙ−Ｓｉ層であ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１の層の厚さは、前記第２の層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  7. 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ＡｌＯからなる第１の層が形成され、
    前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して窒化物からなる第２の層が形成され、
    前記第２の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接してシリコン層による第３の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
  8. 前記窒化物からなる第２の層はＳｉＮ、ＴｉＮ、またはＡｌＮのいずれか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. 前記窒化物からなる第２の層はＳｉＮであ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３の層を構成する前記第３の層はｐｏｌｙ−Ｓｉ層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。
  11. 前記第３の層を構成する前記シリコン層はａ−Ｓｉ層から変換されたｐｏｌｙ−Ｓｉ層であ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の層の厚さは、前記第１の層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
  13. 前記第２の層の厚さは、前記第３の層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
  14. 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ＡｌＯからなる第１の層が形成され、
    前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して窒化物からなる第２の層が形成され、
    前記第２の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接してＳｉＯによる第３の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
  15. 前記第２の層をＳｉＮ、ＴｉＮ、またはＡｌＮのいずれかで形成することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
  16. 前記第２の層は前記第１の層よりも厚いことを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
  17. 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ＡｌＯからなる第１の層が形成され、
    前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して窒化物からなる第２の層が形成され、
    前記第２の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して金属による第３の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
  18. 前記第３の層は銅で形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
  19. 前記第２の層がＳｉＮ、ＴｉＮ、またはＡｌＮのいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
  20. 前記第１の層は前記第２の層よりも薄いことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
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