JP5956867B2

JP5956867B2 - 表示装置の製造方法

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Publication number: JP5956867B2
Application number: JP2012182262A
Authority: JP
Inventors: 平松　雅人; 雅人平松; 有親石田
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: JP2014041187A

Description

本発明の実施形態は、表示装置の製造方法に関する。

従来のアクティブマトリクス型表示装置に用いられる基板はガラスなどの曲らない材料であり、フレキシブルディスプレイなどユーザの希望に応じた形状に変形できる表示装置のニーズを満足することが難しい。そのため、可撓性のあるプラスチックやシート材料などの上にディスプレイを形成することが試みられており、学会などでの報告も数多い。しかしながら、フレキシブル材料は熱膨張や吸湿による膨張を起こすため、この材料を基板として用い、その上に薄膜トランジスタを形成する場合、リソグラフィプロセスを重ねるにつれ、もともと形成されていたパターンと新たに形成されるパターンとの間で不一致が生じてしまう。

現在、１ｍ角程度のガラス基板を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ用薄膜トランジスタの製造プロセスにおいては、下地基板の膨張収縮に対応するための倍率補正を露光装置で行なうことができるが、±２０ｐｐｍ程度となっている。典型的なフィルムの値である吸湿膨張１％（重量増加）は、３００ｐｐｍ例えば１ｍ角の場合は０．３ｍｍ程度のサイズ増加となり、露光装置で対応できる量ではない。

これに対し、ガラスなどの基板上にゲル状のポリイミドなどを塗布してシート状薄膜を作製し、その上に薄膜トランジスタを形成し、あとで下地である基板を剥離することにより上記の問題を回避できる。これは、シート状薄膜を形成するポリイミドなどのフィルム材の膨張収縮量は、下地基板の膨張収縮量で決まるからである。

従来のアクティブマトリクス型表示装置において、薄膜トランジスタを作製するために使用される基板はガラスなどの硬い材料であり、その製造工程では、例えば複数の薄膜トランジスタが形成された１ｍ角程度のパネルを所望のパネルサイズに切断する際、スクライブ・ブレイクという手法を用いている。この手法は、ガラス表面にキズをつけ、キズをつけていない側から圧力をかけることで切断する、いわば所望の形状に「割る」プロセスである。これは、硬くて厚いガラス基板の上には、切れ易く薄い薄膜が積層されているような従来構造では有効であるが、切れにくいシート状薄膜をガラス基板の切断と同時に切ることはむずかしい。

その原因は、液晶表示装置の場合、２枚の基板の間に液晶が封入されている形状（セル構造）となっているが、シート状薄膜も２枚の基板の間にあることにある。シート状薄膜は、直接キズをつけることが可能であれば切断し得るけれども、２枚の基板の間にあるために直接触れることは困難である。

この問題を解決するために、あらかじめシート状薄膜をパターニングしておくという手段も考えられるが、薄膜トランジスタを作製するプロセスが増加してしまうこと、特にリソグラフィプロセスが増加することで、コストの大幅な増加をもたらすという問題がある。

特開２００９−２６５５４２号公報

本発明の実施形態は、シート状薄膜及びガラス基板を備えたセル構造体の切断を低コストで行う表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、基板上に該基板と剥離可能なシート状薄膜を形成する工程と、
該シート状薄膜上に複数の能動素子を形成する工程と、
該シート状薄膜及び該基板に７００ないし１１００ｎｍの波長を有するレーザ光を照射することにより、該シート状薄膜を切断して複数に分割するとともに該基板表面に切り込みを形成する工程と、
該切り込みに沿って該基板を切断して複数に分割する工程と、
該基板を該シート状薄膜から剥離する工程とを具備する表示装置の製造方法が提供される。

実施形態に使用される切りシロを説明するための図である。実施形態にかかる液晶表示装置の製造工程を説明するための図である。レーザ光の投入パワーと切りシロとの関係を表す図である。レーザ光の周波数と切りシロとの関係を表す図である。実施形態にかかる液晶表示装置の製造工程を説明するための図である。レーザ光の周波数と切りシロとの関係を表す図である。実施形態にかかる液晶表示装置の製造工程を説明するための図である。実施形態にかかる液晶表示装置の製造工程を説明するための図である。実施形態にかかる有機ＥＬ表示素子の製造工程を説明するための図である。実施形態にかかる有機ＥＬ表示素子の製造工程を説明するための図である。照射される光の波長と光の吸収量との関係を表す図である。

実施形態にかかる平面表示装置の製造方法は、基板上に基板と剥離可能なシート状薄膜を形成する工程、シート状薄膜上に複数の能動素子を形成する工程、シート状薄膜及び基板にレーザ光を照射しシート状膊膜を切断して複数に分割するとともに、かつ基板表面に切り込みを形成する工程、及び切り込みに沿って基板を切断して複数に分割する工程、基板をシート状薄膜から剥離する工程とを具備する。

使用されるレーザ光は７００ないし１１００ｎｍの波長を有する。

実施形態によれば、液晶ディスプレイのようにシート状薄膜をガラス基板で挟んだ構成の場合、ガラス基板での吸収は小さく、シート状薄膜まで十分到達可能であるように、７００ｎｍ〜１１００ｎｍ程度の波長を有するレーザ光を使用する。

７００ないし１１００ｎｍの波長を有するレーザ光として、例えばイットリウムアルミニウムガリウム（ＹＡＧ），イットリウムアルミニウムガリウム−パラジウム（ＹＡＧ−Ｐｄ）等の光源を用いたレーザ光を使用することができる。

特に、照射時間の短いレーザ例えばフェムト秒レーザ等を用いることにより、ガラスを切断する際の熱拡散長が短くなり、小さな切りシロで切断することができる。

図１に、切りシロを説明するための図を示す。

図示するように、ここでは、本来切断すべき線１０１に対し、実際の切断端部１０２，１０３の最大幅ｗを切りシロという。

実施形態にかかる表示装置としては、例えば液晶表示装置、及び有機ＥＬ表示素子等があげられる。

実施形態に使用されるシート状薄膜は可撓性を有し、例えばポリイミドフィルム等を使用することができる。

実施例
以下、実施例を示し、実施形態を具体的に説明する。

実施例１
図２（ａ）ないし（ｊ）に、実施例１に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための図を示す。

まず、図２（ａ）に示すように、例えば５５０ｍｍ×６７０ｍｍの大きさのガラス製のアレイ基板１，図２（ｄ）に示すように５５０ｍｍ×６７０ｍｍの大きさのガラス製の対向基板２を用意する。

アレイ基板１上にポリイミド（ＰＩ）塗布液をスリットコート法により形成し、１５０℃で５分プリベークし、続いて３５０℃で３０分キュアすることにより厚さを約１０μｍのＰＩシート状薄膜３を形成した。

ＰＩシート状薄膜３上に、原料ガスとしてＳｉＨ_４＋ＮＨ_３＋Ｎ_２を使用し、基板温度Ｔ_ｓｕｂ３５０℃でプラズマＣＶＤを行うことにより、図示しないＳｉＮ_ｘ水分拡散阻止膜を成膜した。

続いて、ＳｉＮ_ｘ水分拡散阻止膜上に、規則正しく配置された複数の図示しないＩＧＺＯ−ＴＦＴを形成した。

なお、この例では、ＩＧＺＯ−ＴＦＴを使用したけれども、ＩＧＺＯ−ＴＦＴの代わりにポリＳｉＴＦＴ、アモルファス（α−）ＳｉＴＦＴを形成することもできる。

さらに、各ＩＧＺＯ−ＴＦＴ上に、図示しない下部電極を各々形成した後、図示しない配向膜を各々形成し、ラビング処理を行った。

また、ガラス製の対向基板２上に、下部電極上と同様に図示しない配向膜を形成し、配向膜にラビング処理を施した。

次に、図２（ｂ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３の配向膜上にスペーサー４を形成した。

さらに、図２（ｃ）に示すように、配向膜上に液晶５を滴下した。

続いて、図２（ｅ）に示すように、アレイ基板１上にスペーサー４を介して図２（ｄ）の対向基板２を接合し、液晶５を封止して、組み立て品を得た。

次に、図２（ｆ）に示すように、ガラス製の対向基板２上から、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを５０ｋＨｚ、１００μＪ／ｓｈｏｔの条件で照射して、図２（ｇ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３を切断するとともに、アレイ基板１に切り込みを付けた。

ここでは、５５０ｍｍ×６７０ｍｍの大きさのアレイ基板１から例えば９４．５ｍｍ×５６．２ｍｍの大きさのアレイ基板１’を５５個切り出すための切り込みを設けている。

続いて、図２（ｈ）に示すように、例えばブレークバー１１等を用いて切り込み付近に衝撃を与えることにより、アレイ基板１を切り込みを境に切断した。ここでは、ＰＩシート状薄膜３が予め切断されているので、アレイ基板１の切断は容易である。

図２（ｉ）に示すように、切り出されたアレイ基板１’をＰＩシート状薄膜３から剥離し、図２（ｊ）に示すように、複数の液晶表示装置１０を得た。

また、図２（ｅ）に示す組み立て品を用いて、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを５０
ｋＨｚで投入パワーを変化させた場合の切りシロを測定した。

レーザ光の投入パワーと切りシロとの関係を表す図を図３に示す。

図３中、１０１はレーザ光照射後のスクライブライン、１０２はガラス基板をブレイクした後の切りシロ、及び１０３はポリイミドの切りシロを各々示す。

図３より、ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用いた場合、５０ｋＨｚで１００μＪ／ｓｈｏｔより小さいと、ガラスにスクライブラインが入っておらず、ブレイク時に切りシロが大きくなることがわかる。また、高エネルギーになると、照射時に表面側の荒れが大きくなる。また、ポリイミド製のシートは８０μＪから１２０μＪの間で切断できている。本条件では、１００μＪ／ｓｈｏｔがよい。

さらに、図２（ｅ）に示す組み立て品を用いて、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを
１００μＪ／ｓｈｏｔで周波数を変化させて測定した。

レーザ光の周波数と切りシロとの関係を表す図を図４に示す。

ここで、２０１は、レーザ照射後のスクライブラインを示す。

ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用いた場合、５０ｋＨｚまでは切りシロが同じである。５０ｋＨｚを越えると、照射時に表面側の荒れが大きくなる。これは、熱の蓄積によるものと思われる。本条件では、５０ｋＨｚがよいことがわかる。

実施例２
図５（ａ）ないし（ｊ）に、実施例２に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための図を示す。

まず、図５（ａ）に示すように、実施例１と同様のアレイ基板１，図５（ｄ）に示すように実施例１と同様の対向基板２を用意する。

アレイ基板１上に実施例１と同様にしてＰＩシート状薄膜３を形成した。

ＰＩシート状薄膜３上に、図示しないＳｉＮ_ｘ水分拡散阻止膜、規則正しく配置された複数の図示しないＩＧＺＯ−ＴＦＴを形成した。

なお、実施例１と同様にＩＧＺＯ−ＴＦＴの代わりにポリＳｉＴＦＴ、α−ＳｉＴＦＴを形成することもできる。

次に、図５（ｂ）に示すように、実施例１と同様にしてＰＩシート状薄膜３の配向膜上にスペーサー４を形成した。

続いて、図５（ｃ）に示すように、アレイ基板１上にスペーサー４を介して図５（ｄ）の対向基板２を接合した。

次に、図５（ｅ）に示すように、ガラス製の対向基板２上から、波長８００ｎｍの短パルスレーザを１００μＪ／ｓｈｏｔ、７０ｆｓの条件で照射して、図５（ｆ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３を切断するとともに、アレイ基板１に実施例１と同様の切り込みを付けた。

続いて、図５（ｇ）に示すように、実施例１と同様にしてアレイ基板１を切断した。ここでは、ＰＩシート状薄膜３が予め切断されているので、アレイ基板１の切断は容易である。

図５（ｈ）に示すように、切り出されたアレイ基板１’を液晶が入った容器内に浸漬する。アレイ基板１と対向基板２とのすき間に毛細管現象による浸透圧により液晶を注入した後、封止材により開口部を塞いで封止した。

その後、切り出されたアレイ基板１’をＰＩシート状薄膜３から剥離し、図５（ｊ）に示すように、複数の液晶表示装置２０を得た。

さらに、図５（ｃ）に示す組み立て品を用いて、波長８００ｎｍの短パルスレーザをショット当たりの照射時間を変化させて測定した。

レーザ光の周波数と切りシロとの関係を表す図を図６に示す。

図中、３０１はレーザ光照射後のスクライブライン、３０２はポリイミドの切りシロを各々示す。

短パルスレーザ（波長８００ｎｍ）を用いた場合、照射時間が短いほどプラスチック基板の切りシロが小さくなる。これは、熱の蓄積によるものと思われる。シート（ポリイミド膜）の切りシロはどの条件でも基板よりも小さいこともわかる。切りシロが小さいほどよいのであれば、７０フェムト秒の条件が最も良い。

実施例３
図７（ａ）ないし（ｊ）に、実施例３に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための図を示す。

まず、図７（ａ）に示すように、実施例１と同様のアレイ基板１を用意する。

また、図７（ｆ）に示すように、個々の液晶表示装置に相当する大きさの可撓性対向基板６を用意する。

また、可撓性対向基板６上に、下部電極上と同様に図示しない配向膜を形成し、配向膜にラビング処理を施した。

次に、図７（ｂ）に示すように、実施例１と同様にしてＰＩシート状薄膜３の配向膜上にスペーサー４を形成した。

その後、図７（ｃ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３上から、波長８００ｎｍの短パルスレーザを１００μＪ／ｓｈｏｔ、７０ｆｓの条件で照射して、図７（ｄ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３を切断するとともに、アレイ基板１に実施例１と同様の切り込みを付けた。

続いて、図７（ｅ）に示すように、実施例１と同様にしてアレイ基板１を切断した。ここでは、ＰＩシート状薄膜３が予め切断されているので、アレイ基板１の切断は容易である。

さらに、図７（ｇ）に示すように、図７（ｆ）に示す可撓性対向基板６を、切り出されたアレイ基板１’にスペーサー４を介して対向配置して接合した。得られた構造体を液晶が入った容器内に浸漬する。アレイ基板１と対向基板２とのすき間に毛細管現象による浸透圧により液晶を注入した後、封止材により開口部を塞いで封止した。

その後、切り出されたアレイ基板１’をＰＩシート状薄膜３から剥離し、図７（ｊ）に示すように、複数の液晶表示装置３０を得た。

実施例４
図８（ａ）ないし（ｊ）に、実施例４に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための図を示す。

まず、図８（ａ）に示すように、実施例１と同様のアレイ基板１を用意する。

また、図８（ｆ）に示すように、個々の液晶表示装置に相当する大きさの可撓性対向基板６を用意する。

図８（ａ）ないし（ｄ）に示すように、実施例３の図４（ａ）ないし（ｄ）と同様にして、アレイ基板１上にＰＩシート状薄膜３、図示しないＳｉＮ_ｘ水分拡散阻止膜、規則正しく配置された複数の図示しないＩＧＺＯ−ＴＦＴを形成した。

次に、図８（ｂ）に示すように、実施例１と同様にしてＰＩシート状薄膜３の配向膜上にスペーサー４を形成した。

その後、図８（ｃ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３上から、波長８００ｎｍの短パルスレーザを１００μＪ／ｓｈｏｔ、７０ｆｓの条件で照射して、図８（ｄ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３を切断するとともに、アレイ基板１に実施例１と同様の切り込みを付けた。

続いて、図８（ｅ）に示すように、実施例１と同様にしてアレイ基板１を切断した。ここでは、ＰＩシート状薄膜３が予め切断されているので、アレイ基板１の切断は容易である。さらに続いて、ＰＩシート状薄膜３の配向膜上に液晶を滴下した。

続いて、図８（ｇ）に示すように、アレイ基板１上にスペーサー４を介して、図８（ｆ）に示す可撓性対向基板２をそれぞれ接合し、開口部を塞ぐことにより、液晶５を封止した。

その後、図８（ｈ）に示すように、切り出されたアレイ基板１’をＰＩシート状薄膜３から剥離し、図８（ｉ）に示すように、複数の液晶表示装置４０を得た。

実施例５
図９（ａ）ないし（ｉ）に、実施例５に係る有機ＥＬ表示素子の製造工程を説明するための図を示す。

まず、図９（ａ）に示すように、実施例１と同様のアレイ基板１，図９（ｃ）に示すように実施例１と同様の対向基板２を用意する。

さらに、図９（ｂ）に示すように、各ＩＧＺＯ−ＴＦＴ上に、図示しない電極及び有機ＥＬ発光層７を各々形成した。

続いて、図９（ｄ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３上にスペーサー４を形成し，アレイ基板１上にスペーサー４を介して図９（ｃ）に示すＰＥＮまたはＰＥＴフィルムからなる可撓性の対向基板２を対向配置して接合した。

対向基板２と有機ＥＬ発光層７との隙間には充填材８を詰めることができる。

その後、図９（ｅ）に示すように、対向基板２上から、波長８００ｎｍの短パルスレーザを１００μＪ／ｓｈｏｔ、７０ｆｓの条件で照射して、図９（ｆ）に示すようにＰＩシート状薄膜３を切断するとともに、アレイ基板１に切り込みを付けた。

続いて、図９（ｇ）に示すように、実施例１と同様にしてアレイ基板１を切断した。ここでは、ＰＩシート状薄膜３が予め切断されているので、アレイ基板１の切断は容易である。

その後、図９（ｈ）に示すように、切り出されたアレイ基板１’をＰＩシート状薄膜３から剥離し、図９（ｉ）に示すように、複数の有機ＥＬ表示素子５０を得た。

実施例６
図１０（ａ）ないし（ｈ）に、実施例６に係る有機ＥＬ表示素子の製造工程を説明するための図を示す。

まず、図１０（ａ）に示すように、実施例１と同様のアレイ基板１を用意する。

さらに、図１０（ｂ）に示すように、各ＩＧＺＯ−ＴＦＴ上に、図示しない電極及び有機ＥＬ発光層７を各々形成した。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、ＰＩシート状薄膜３上に有機ＥＬ発光層７を介して薄膜９を形成することにより有機ＥＬ発光層７を封止した。

その後、図１０（ｄ）に示すように、薄膜９上から、波長８００ｎｍの短パルスレーザを１００μＪ／ｓｈｏｔ、７０ｆｓの条件で照射して、図１０（ｅ）に示すようにＰＩシート状薄膜３を切断するとともに、アレイ基板１に切り込みを付けた。

続いて、図１０（ｆ）に示すように、実施例１と同様にしてアレイ基板１を切断した。ここでは、ＰＩシート状薄膜３が予め切断されているので、アレイ基板１の切断は容易である。

その後、図１０（ｇ）に示すように、切り出されたアレイ基板１’をＰＩシート状薄膜３から剥離し、図１０（ｉ）に示すように、複数の有機ＥＬ表示素子５０を得た。

また、実施例５に記載の有機ＥＬ表示素子に使用されたポリイミド膜と例えばＰＥＴからなる上側基板（フィルム）について照射される光の波長を変化させて光の吸収量を測定した。

照射される光の波長と光の吸収量との関係を表す図を図１１に示す。

図中、４０１はポリイミド、４０２は上側基板の結果を示す。

図１１より、１１００ｎｍよりも波長が長いと、ポリイミド（ＰＩ）膜の吸収がなくなる。７００ｎｍよりも短いと、上側基板の吸収が増える。また、ＰＩ膜の吸収も増えるため、レーザ光強度の揺らぎで照射部分の温度が変わり、プロセスマージンが小さくなってしまうことがわかる。

これらの実施形態又は実施例によれば、新たなプロセスを増加することなく、シート状薄膜及びガラス基板を備えたセル構造体の切断を低コストで行うことができることがわかる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…基板、３…シート状薄膜、１０，２０，３０，４０，５０，６０…表示装置

Claims

基板上に該基板と剥離可能なシート状薄膜を形成する工程と、
該シート状薄膜上に複数の能動素子を形成する工程と、
該シート状薄膜及び該基板に７００ないし１１００ｎｍの波長を有するレーザ光を照射することにより、該シート状薄膜を切断して複数に分割するとともに該基板表面に切り込みを形成する工程と、
該切り込みに沿って該基板を切断して複数に分割する工程と、
該基板を該シート状薄膜から剥離する工程とを具備する表示装置の製造方法。
前記レーザ光の光源は、イットリウムアルミニウムガリウムを主成分とする請求項１に記載の方法。
前記レーザ光は、フェムト秒レーザである請求項１または２に記載の方法。