JP5654628B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に係り、特に、極薄型・軽量でフレキシブルな表示装置に関する。

液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置など、所謂フラットパネル型表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路を形成した一方の基板（アクティブ・マトリクス基板、ＴＦＴ基板）と、このＴＦＴ基板との間に液晶層、あるいは発光層などを保持する対向基板又は封止基板で構成される。これらの基板にはガラス材料を用いるのが一般的である。特に、ＴＦＴ基板には、ＴＦＴ形成において高温プロセスが必要であるための耐熱性を有し、熱膨張係数が小さく、安価な材料であることからガラス基板が用いられている。しかしながら、ガラスは脆く、基板の厚さを薄くするには限界があり、表示装置の薄型化、軽量化、フレキシブル化を進める上で障害となっている。

図６は、従来の液晶表示装置の平面図である。また、図７は、図６のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。図６に示す液晶表示装置は、第１のガラス基板である薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）ＳＵＢ１と第２のガラス基板である対向基板（カラーフィルタ基板、
ＣＦ基板）ＳＵＢ２の主面同士の間に液晶ＬＣを封止し、枠状のシール剤ＳＬで貼り合せて構成される。ＴＦＴ基板ＳＵＢ１の主面には、薄膜トランジスタＴＦＴ、図示しない画素電極、配線類が形成されている。ＣＦ基板ＳＵＢ２の主面には、図示しないブラックマトリクスで区画されたカラーフィルタＣＦ、ＴＮ型の場合は対向電極（図示せず）が形成されている。

対向基板ＳＵＢ２の一辺は、薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ１の対応する辺から若干後退させ、該ＴＦＴ基板ＳＵＢ１の一部の主面を露出させて配線接続部ＴＭＡとする。この配線接続部ＴＭＡに配線材ＦＰＣを接続する。配線材ＦＰＣは、所謂フレキシブルプリント基板であり、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１の配線接続部ＴＭＡに一端を接続し、他端側に外部回路と接続する。

前記したように、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１上に薄膜トランジスタ回路用の半導体薄膜を形成するが、この形成工程で高温プロセスが必要になるため、基板にはガラス基板を使用する。このため、例えば、表示装置を湾曲させるためには、ガラス基板を薄くすることによってある程度の曲げが可能である。しかし、特許文献１に示すように、ガラス基板の厚みを薄くするには限度があり、しがって、その曲げの大きさには限界がある。

ガラス基板では、自由に曲げられるフレキシブルな表示装置を作ることはできない。そのため、特許文献２に示すように、プラスチック基板を用いることによって、表示装置を自由な変形させることができる。

特開２００５‐１１５０８７号公報 特開平７‐１４０４５１号公報

しかしながら、プラスチック材料は耐熱性がなく、高性能の半導体薄膜を形成するのは困難であり、薄膜トランジスタ回路のための半導体膜を形成する高温プロセスを適用するＴＦＴ基板にプラスチック基板を用いることは難しい。

本発明の目的は、半導体膜を形成する高温プロセスとは関係なく、プラスチック基板を構成部材とした液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、薄膜トランジスタを有する画素が形成される絶縁基板を備え、該絶縁基板は、画素回路を含む薄膜トランジスタ回路を備えた第１の基板と、該第１の基板との間で液晶層を挟持して封止する第２の基板とを有する。

そして、前記第１の基板と前記第２の基板の両方、又は該第２の基板はプラスチック基板であり、
前記第１の基板の主面に第１の接着剤で接着されたシリコン層を有し、該シリコン層上に薄膜トランジスタ回路と、前記シール剤を横断して前記薄膜トランジスタ回路から前記表示領域の外側に引き出されて外部回路から表示のための信号および電圧を入力する配線材を接続した配線接続部を備え、
前記第２の基板の主面に、第２の接着剤で接着されたシリコン層を有し、該シリコン層上にカラーフィルタ層を備え、
前記第２の接着剤は、前記シール剤の外側で、前記配線接続部とこの配線接続部に接続された前記配線材を覆って前記第１の基板と前記第２の基板の間に充填されていることを特徴とする。

この液晶表示装置の製造では、第一の基板と弟２の基板の両方、もしくはそれらの一方の基板をガラス基板とする。この状態から、第１の基板と第２の基板の両方の基板もしくは少なくともどちらか一方のガラス基板を化学的にもしくは機械的に除去してプラスチック基板もしくは偏光板を貼る。また、もう一方のガラスも化学的にもしくは機械的に除去してプラスチック基板もしくは偏光板を貼ることによって、両基板共に、完全にプラスチック基板化する。

表示装置のフレキシブル性が向上することにより、表示装置のデザインの選択性が増す。そして、表示面が曲面化できることで、表示のリアル観を増すことができる。また、機能性、軽量、コンパクト化が実現できる。なお、本発明は、液晶表示装置に限らず、ＯＬＥＤ（有機ＥＬディスプレイ）、ＦＥＤ（フィールド エミッション ディスプレイ）などのフラットタイプの表示装置にも同様に適用できる。

本発明の表示装置の実施例１を説明する液晶表示装置の平面図である。 図１のＸ−Ｘ'線に沿った断面図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ａに続く図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ｂに続く図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ｃに続く図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ｄに続く図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ｅに続く図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ｆに続く図である。 本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図３Ｇに続く図である。 本発明の表示装置の実施例２を説明する液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施例２で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例２で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図５Ａに続く図である。 本発明の実施例２で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図５Ｂに続く図である。 本発明の実施例２で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図５Ｃに続く図である。 本発明の実施例２で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図５Ｄに続く図である。 従来の液晶表示装置の平面図である。 図６のＸ−Ｘ'線に沿った断面図である。

以下、本発明の最良の実施形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の表示装置の実施例１を説明する液晶表示装置の平面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ'線に沿った断面図である。図１に示す実施例１の液晶表示装置は、第１のプラスチック基板であるＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１と、第２のプラスチック基板であるＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ２との主面同士の間に液晶ＬＣを封入し、表示領域の外を周回する枠状のシール剤で貼り合せて構成される。

ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ２の一辺は、ＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１の対応する辺から後退させ、該ＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１の一部の主面を露出させて配線接続部ＴＭＤとする。図２に示すように本実施例の特徴は、配線材ＦＰＣをＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ‐ＳＵＢ１とＣＦ側フレキシブル基板Ｆ‐ＳＵＢ２で挟む構造となっている。このことによって、フレキシブル性を信頼性の高い表示装置となる。

図２に示したように、ＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１とＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ２は、共にプラスチックシートであり、ＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１の主面に第１の接着剤ＳＬ−１で接着された透明な窒化シリコン層ＨＳＦ２を有し、該窒化シリコン層ＨＳＦ２上に薄膜トランジスタＴＦＴで構成された画素回路と、前記シール剤ＳＬを横断して前記薄膜トランジスタＴＦＴで構成された画素回路から前記表示領域の外側に引き出されて図示しない外部回路（表示制御回路基板、ＴＣＯＮ基板）から表示のための信号および電圧を入力する配線材（フレキシブルプリント基板）ＦＰＣを接続した配線接続部ＴＭＡを備える。

また、ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ２の主面に、第２の接着剤ＳＬ−２で接着された透明な窒化シリコン層ＨＦＳ２を有し、該窒化シリコン層ＨＦＳ２上にカラーフィルタ層ＣＦを備えている。前記第２の接着剤ＳＬ−２は、前記シール剤ＳＬの外側で、前記配線接続部ＴＭＡとこの配線接続部に接続された前記配線材（フレキシブルプリント基板）ＦＰＣを覆ってＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１とＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ２の間に充填されている。

前記シール剤ＳＬと、前記第１の接着剤ＳＬ−１と第２の接着剤ＳＬ−２とは異なる材料の接着剤とする。シール剤ＳＬは液晶を汚染しない材質であることが望ましい。そして、第１の接着剤ＳＬ−１と第２の接着剤ＳＬ−２は透明材料であり、ＴＦＴ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ１、ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢ２と窒化シリコン層ＨＦＳ２とを柔軟に接合する粘着性とすることで、液晶表示装置の湾曲を吸収する性質を有する材料で、かつシール剤ＳＬを覆うことで液晶層への湿気の進入を阻止する特性を持つ材料であることが望ましい。

図３Ａ〜図３Ｈは、本発明の実施例１で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図である。図３Ａは、ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１とＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２を対向させた状態の断面図で、液晶の封入前を示す。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の主面には、第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１と第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２がこの順で積層されている。第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２の上に薄膜トランジスタＴＦＴからなる画素回路が形成されている。

ＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２の主面にも、第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１と第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２がこの順で積層されている。第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２の上にカラーフィルタが形成されている。なお、ＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２に設けるブラックマトリクスなどは図示を省略した。また、両基板の最上層として配向膜が形成されるが、ここでは図示を省略してある。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の表示領域の外側を周回してシールＳＬが形成されている。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の一辺の配線接続部ＴＭＤには、前記したフレキシブルプリント基板ＦＰＣが取り付けられている。

第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１はＭｏ―Ｗを好適とし、第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２は窒化シリコンを好適とする。第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１はガラス基板ＳＵＢ１のエッチング液には溶解しない。また、第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２は、第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１のエッチング液には溶解しない。

図３Ｂに示したように、ＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２の主面とＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の主面を貼り合わせ、貼り合わせ間隙に液晶ＬＣを封入する。両基板の間はシール材ＳＬで封止される。

この状態で、ガラスを溶解するエッチング液でＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２をフルエッチングして溶解し、除去する。このとき、ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２はＣＦ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１によってエッチングが阻止される（図３Ｃ）。

次に、ＣＦ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１をフルエッチングして溶解除去する（図３Ｄ）。ＣＦ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１をエッチングするエッチング液はＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２をエッチングしない。すなわち、ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２により、カラーフィルタＣＦは保護される。

ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２を覆い、かつ配線接続部ＴＭＤとフレキシブルプリント基板および該配線接続部ＴＭＤに接続したフレキシブルプリント基板ＦＰＣの端子部分を覆って、ＣＦ側の第２の接着剤ＳＬ−２を塗布する。この第２の接着剤ＳＬ−２でフレキシブル基板Ｆ−ＳＵＢ２（ＣＦ側フレキシブル基板）を接着する（図３Ｅ）。

ＣＦ側の第２の接着剤ＳＬ−２の塗布により、配線接続部ＴＭＤに接続したフレキシブルプリント基板ＦＰＣの端子部が、ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ−ＳＵＢ２、ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２、シール剤ＳＬ、およびＴＦＴ側基板と一体化される。特に、配線接続部ＴＭＤに接続したフレキシブルプリント基板ＦＰＣの端子部への応力の集中が回避される。

次に、ガラスを溶解するエッチング液でＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１をフルエッチングして溶解し、除去する。このとき、ＴＦＴ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２はＴＦＴ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１によってエッチングが阻止される（図３Ｆ）。

次に、ＴＦＴ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１をフルエッチングして溶解除去する（図３Ｇ）。ＴＦＴ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１をエッチングするエッチング液はＴＦＴ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２をエッチングしない。すなわち、ＴＦＴ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２により、薄膜トランジスタＴＦＴは保護される。

ＴＦＴ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２を覆って、第１の接着剤ＳＬ−１を塗布する。この第１の接着剤ＳＬ−１でフレキシブル基板Ｆ−ＳＵＢ１（ＴＦＴ側フレキシブル基板）を接着する（図３Ｈ）。

以上の工程を経て本発明の実施例１で説明した液晶表示装置が得られる。次に、本発明の実施例２を説明する。

図４は、本発明の表示装置の実施例２を説明する液晶表示装置の断面図である。図４は、図１のＸ−Ｘ'線に沿った断面に対応する。図４に示す実施例２の液晶表示装置は、第１の基板であるガラス基板ＳＵＢ１と、第プラスチック基板であるフレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢとの主面同士の間に液晶ＬＣを封入し、表示領域の外を周回する枠状のシール剤ＳＬで貼り合せて構成される。

ＣＦ側基板であるフレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢの一辺は、ＴＦＴ側基板であるガラス基板ＳＵＢ１の対応する辺から後退させ、該ＴＦＴ側基板ＳＵＢ１の一部の主面を露出させて配線接続部ＴＭＤとする。本実施例の特徴は、配線材ＦＰＣをＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１とＣＦ側フレキシブル基板Ｆ‐ＳＵＢ２で挟む構造となっている。このことによって、フレキシブル性を信頼性の高い表示装置となる。

図４に示したように、ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢの主面に、第２の接着剤ＳＬ−２（第１の接着剤ＳＬ−１は無いが、実施例１と対応させるため、第２の接着剤ＳＬ−２と表記）で接着された窒化シリコン層ＨＦＳ２を有し、該窒化シリコン層ＨＦＳ２上にカラーフィルタ層ＣＦを備えている。前記第２の接着剤ＳＬ−２は、前記シール剤ＳＬの外側で、前記配線接続部ＴＭＡとこの配線接続部に接続された前記配線材（フレキシブルプリント基板）ＦＰＣを覆ってＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１とＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢの間に充填されている。

前記シール剤ＳＬと、前記第２の接着剤ＳＬ−２とは異なる材料の接着剤とする。シール剤ＳＬは液晶を汚染しない材質であることが望ましい。そして、第２の接着剤ＳＬ−２は透明材料であり、ＴＦＴ側フガラス基板ＳＵＢ１、ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ―ＳＵＢと窒化シリコン層ＨＦＳ２とを柔軟に接合する粘着性とすることで、液晶表示装置の湾曲を吸収する性質を有する材料で、かつシール剤ＳＬを覆うことで液晶層への湿気の進入を素子する特性を持つ材料であることが望ましい。

図５Ａ〜図５Ｅは、本発明の実施例２で説明した液晶表示装置の製造方法を説明する図である。図５Ａは、ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１とＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２を対向させた状態の断面図で、液晶の封入前を示す。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の主面には、薄膜トランジスタＴＦＴからなる画素回路が形成されている。

ＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２の主面には、第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１と第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２がこの順で積層されている。第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２の上にカラーフィルタが形成されている。なお、ＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２に設けるブラックマトリクスなどは図示を省略した。また、両基板の最上層として配向膜が形成されるが、ここでは図示を省略してある。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の表示領域の外側を周回してシールＳＬが形成されている。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の一辺の配線接続部ＴＭＤには、前記したフレキシブルプリント基板ＦＰＣが取り付けられている。

第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１はＭｏ―Ｗを好適とし、第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２は窒化シリコンを好適とする。第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１はガラス基板ＳＵＢ２のエッチング液には溶解しない。また、第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２は、第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１のエッチング液には溶解しない。

図５Ｂに示したように、ＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２の主面とＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１の主面を貼り合わせ、貼り合わせ間隙に液晶ＬＣを封入する。両基板の間はシール材ＳＬで封止される。

この状態で、ガラスを溶解するエッチング液でＣＦ側ガラス基板ＳＵＢ２をフルエッチングして溶解し、除去する。このとき、ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２はＣＦ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１によってエッチングが阻止される（図５Ｃ）。

次に、ＣＦ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１をフルエッチングして溶解除去する（図５Ｄ）。ＣＦ側の第一エッチングストッパ層ＨＦＳ１をエッチングするエッチング液はＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２をエッチングしない。すなわち、ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２により、カラーフィルタＣＦは保護される。

ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２を覆い、かつ配線接続部ＴＭＤと該配線接続部ＴＭＤに接続したフレキシブルプリント基板ＦＰＣの端子部分を覆って、第２の接着剤ＳＬ−２を塗布する。この第２の接着剤ＳＬ−２でフレキシブル基板Ｆ−ＳＵＢ（ＣＦ側フレキシブル基板）を接着する（図５Ｅ）。

ＣＦ側の第２の接着剤ＳＬ−２の塗布により、配線接続部ＴＭＤに接続したフレキシブルプリント基板ＦＰＣの端子部が、ＣＦ側フレキシブル基板Ｆ−ＳＵＢ、ＣＦ側の第二エッチングストッパ層ＨＦＳ２、シール剤ＳＬ、およびＴＦＴ側基板と一体化される。特に、配線接続部ＴＭＤに接続したフレキシブルプリント基板ＦＰＣの端子部への応力の集中が回避される。ＴＦＴ側ガラス基板ＳＵＢ１は、必要に応じて研磨等の手段でさらに薄肉化する。

以上の工程を経て本発明の実施例２で説明した液晶表示装置が得られる。

ＳＵＢ１‥‥‥ＴＦＴ側ガラス基板、ＨＦＳ１‥‥‥第一のエッチングストッパ層、ＨＦＳ２‥‥‥第二のエッチングストッパ層、ＴＦＴ‥‥‥薄膜トランジスタ回路、ＦＰＣ‥‥‥フレキシブルプリント基板、ＬＣ‥‥‥液晶層、ＣＦ‥‥‥カラーフィルタ、ＳＵＢ２‥‥‥ＣＦ側ガラス基板、ＳＬ‥‥‥シール剤、Ｆ−ＳＵＢ１‥‥‥ＴＦＴ側フレキシブル基板、ＳＬ−１‥‥‥ＴＦＴ側接着剤、Ｆ−ＳＵＢ２‥‥‥ＣＦ側フレキシブル基板、ＳＬ―２‥‥‥ＣＦ側接着剤。

Claims (8)

1. プラスチックを含む第１の基板と、前記第１の基板と対向するプラスチックを含む第２の基板と、前記第１の基板上に形成された薄膜トランジスタと、前記第１の基板上に形成され且つ前記薄膜トランジスタに接続されている端子と、前記第１の基板上に形成され且つ前記端子が配置されている配線接続部とを有する表示装置であって、
   前記配線接続部には、前記端子と接続されている配線基板が配置され、
   前記第２の基板は、平面的に見て、前記配線接続部および前記配線基板の前記配線接続部上に位置する部分と重畳する第１の部分と、前記薄膜トランジスタと重畳する第２の部分とを有し、
   前記配線接続部および前記配線基板の前記配線接続部上に位置する前記部分と、前記第１の部分との間には、接着層が形成され、
   前記接着層は、前記第１の部分から前記第２の部分まで連続して形成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記接着層は、前記第２の基板の前記第１の基板と対向する面の全域に連続して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の基板は、プラスチック基板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
4. 前記プラスチック基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記配線基板は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の表示装置。
6. 前記接着層は、塗布膜であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の表示装置。
7. 前記第１の基板上に無機絶縁膜が形成され、前記薄膜トランジスタは前記無機絶縁膜上に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の表示装置。
8. 前記無機絶縁膜は、窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

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