WO2019130649A1 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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寛 川中子
一史 渡部
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a flexible display device capable of bending a substrate and a method of manufacturing the same.
  • the organic EL display device or the liquid crystal display device can be curved and used by thinning the display device.
  • a flexible display device can be obtained by forming the substrate using a resin such as polyimide.
  • Patent Document 1 describes an NDF (Neutral Density Filter) by a laminate in which metal layers and dielectric layers are alternately stacked.
  • NDF Neutral Density Filter
  • Patent Document 2 describes a change in transmittance when an aluminum (Al) film is a thin film.
  • the resin substrate used for the flexible display device is 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • Such a thin substrate is obtained, for example, by applying a liquid resin on a glass substrate and baking it to form a resin substrate. Then, the resin substrate is completed as a display panel through the manufacturing process together with the glass substrate, and then the glass substrate is peeled from the resin substrate to complete the flexible display device.
  • Such a process has the following problems. First, the resin substrate needs to be securely bonded to the glass substrate while passing through the manufacturing process. Secondly, after the display device is completed, the glass substrate can be reliably peeled off from the resin substrate.
  • the adhesion between the resin and the glass substrate is generally weak.
  • the resin substrate and the glass substrate are firmly bonded, the resin substrate and the glass substrate can not be reliably separated after the display device is completed.
  • the present invention overcomes the above-mentioned problems, and representative means are as follows.
  • a display device in which pixels are formed on a resin substrate, and a first layer made of metal or metal oxide is formed on a layer of the resin substrate opposite to the pixels, and the first layer is formed. And a second layer made of a first insulator is formed thereon.
  • a third layer of the second insulator is formed on the second layer, and a fourth layer of the third insulator is formed on the third layer.
  • Forming a second layer, forming a third layer of a first insulator on the second layer, and forming a fourth layer of the second insulator on the third layer A fifth layer of a third insulator on the fourth layer, and a second metal or metal oxide on the fifth layer.
  • a sixth layer is formed, and a polyimide precursor is coated on the sixth layer and fired to form a polyimide substrate, and the pixel is formed on the polyimide substrate, and By irradiating the layer 1 with a laser to cause peeling between the second layer and the third layer, the polyimide substrate Method for manufacturing a display device and separating the glass substrate.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. It is sectional drawing which shows the state which has isolate
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the TFT substrate and the glass substrate are separated according to the present invention. It is a schematic diagram which shows the state which the polyimide couple
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which the melted or vaporized adhesive layer of FIG. 13 is resolidified to bond the TFT substrate and the glass substrate.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of Example 2; In Example 2, in order to isolate
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display panel in Example 3.
  • Example 3 it is sectional drawing which shows the structure before isolate
  • Example 3 in order to isolate
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display panel according to Example 4. It is sectional drawing which shows a structure of the liquid crystal display panel by Example 4 before isolate
  • FIG. 1 is a plan view of an organic EL display device to which the present invention is applied.
  • the organic EL display device of the present invention is a display device that can be bent flexibly. Therefore, the TFT substrate 100 on which a TFT (Thin Film Transistor), a scanning line, a power supply line, a video signal line, a pixel electrode, an organic EL light emitting layer and the like are formed is made of resin.
  • TFT Thin Film Transistor
  • scanning line driving circuits 80 are formed on both sides of the display area 90.
  • scanning lines 91 extend in the lateral direction (x direction) and are arranged in the longitudinal direction (y direction).
  • the video signal lines 92 and the power supply lines 93 extend in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction.
  • a region surrounded by the scanning line 91, the video signal line 92 and the power supply line 93 is a pixel 95, and in the pixel 95, a drive transistor formed of a TFT, a switching transistor, and an organic EL light emitting light Layers and the like are formed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the TFT substrate 100 is formed of resin.
  • resins polyimide has excellent properties as a substrate of a display device due to heat resistance, mechanical strength and the like. Therefore, hereinafter, the resin constituting the TFT substrate 100 will be described on the premise of polyimide, but the present invention can also be applied to the case where the TFT substrate 100 is constituted of a resin other than polyimide.
  • the thickness of the TFT substrate 100 is, for example, 10 to 20 ⁇ m.
  • the TFT circuit layer 101 is formed on the TFT substrate 100.
  • the TFT circuit layer 101 is a layer including a scanning line, a video signal line, a power supply line, an organic EL layer which emits light, an anode as a pixel electrode, a cathode as a common electrode, and the like.
  • a protective layer 102 is formed to cover the TFT circuit layer 101. Since the characteristics of the organic EL layer change due to moisture or the like, the protective layer 102 prevents the entry of moisture from the outside and mechanically protects the organic EL layer.
  • a circularly polarizing plate 103 is attached on the protective layer 102. Since a reflective electrode is formed on the TFT circuit layer 101, it reflects external light. The circularly polarizing plate 103 prevents reflection of external light to improve visibility.
  • an adhesive layer 11 formed of metal and a non-thermal expansion layer 12 formed of a material having a small thermal expansion coefficient such as SiO are formed below it. .
  • the presence of this layer is a feature of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the process of forming the configuration of FIG.
  • the TFT substrate 100 is formed of polyimide on the glass substrate 500, but in the present invention, the multilayer film 20 is formed on the glass substrate 500 before the TFT substrate 100 is formed.
  • the multilayer film 20 is composed of a photothermal conversion layer 14, a thermal expansion layer 13, a non-thermal expansion layer 12, and an adhesive layer 11 in order from the glass substrate 500 side. The details of these layers are described in FIG.
  • a polyimide substrate 100 is formed on the multilayer film 20.
  • the polyimide substrate is obtained by applying and baking polyamic acid, which is a precursor of polyimide, with a slit coater or the like.
  • polyamic acid which is a precursor of polyimide
  • a slit coater or the like On the polyimide substrate 100, a TFT circuit layer 101 that constitutes an essential part of the organic EL display device is formed.
  • the configuration of the TFT circuit layer 101 is as described in FIG. After that, the protective layer 102 is formed, and the circularly polarizing plate 103 is attached.
  • various elements are formed on a glass substrate 500 in the manufacturing process of the flexible display device.
  • the glass substrate 500 has a thickness of 0.5 mm or 0.7 mm which can be easily obtained on the market.
  • the glass substrate 500 needs to be removed.
  • a laser (LB) is applied to the multilayer film 20, in particular, the photothermal conversion layer.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the multilayer film 20 formed on the glass substrate 500 and the TFT substrate 100.
  • the TFT circuit layer and the like formed above the TFT substrate 100 are omitted.
  • amorphous silicon (a-Si) is formed on the glass substrate 100 as the light-to-heat conversion layer 14 with a thickness of 50 nm.
  • the desirable thickness of a-Si is 40 nm to 80 nm.
  • a-Si is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition). The role of a-Si is to convert laser light into heat when the laser is irradiated from the glass substrate side.
  • the thermal expansion layer 13 receives the heat from the light-to-heat conversion layer 14 and thermally expands to form a stress between itself and the non-thermal expansion layer 12 formed on the upper side. Therefore, the thickness needs to be thick enough to generate stress, for example, 5 nm or more.
  • the upper limit is preferably 50 nm or less because it must be thick enough to receive a heat from the light-to-heat conversion layer 14 to cause a sufficient temperature rise.
  • a non-thermal expansion layer 12 is formed of, for example, SiO.
  • silicon oxide is described as being represented by SiO.
  • SiO may be formed by CVD or sputtering.
  • the thickness of SiO is 50 nm to 200 nm, but typically 100 nm.
  • the non-thermal expansion layer 12 does not cause thermal expansion even when the metal of the lower layer is thermally expanded, and generates stress at the interface between the lower layer and the metal, and after the laser irradiation, the non-thermal expansion layer 12 and the thermal expansion layer 13 To cause peeling between them.
  • Another property of the non-thermal expansion layer 12 is a low heat transfer coefficient. That is, the heat of the thermal expansion layer 13 needs not to be conducted to the upper layer, and the temperature of the thermal expansion layer 13 needs to be easily increased.
  • a metal layer as the adhesive layer 11 is formed on the non-thermal expansion layer 12.
  • the metal layer 11 is formed of, for example, Al having a thickness of 10 nm or less.
  • the role of the metal layer 11 is to improve the adhesion to the polyimide layer 100. From this point, the thickness of the adhesive layer 11 needs to be 5 nm or more. Further, from the role of the adhesive layer 11, a thickness of 50 nm or less is sufficient.
  • the adhesion layer 11 can use Cr, Ti, etc. other than Al.
  • the adhesive layer 11 still exists on the TFT substrate 100 side even after the glass substrate 500 is peeled off.
  • the light transmittance of the adhesive layer 11 does not matter, but in the case of the liquid crystal display device described later, it is a transparent film because it is necessary to transmit the light of the backlight.
  • it is formed of Al having a thickness of 10 nm or less.
  • a polyimide film constituting the TFT substrate 100 is formed with a thickness of 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the polyimide film 100 is formed by applying a polyamic acid as a precursor of polyimide with a slit coater or the like and baking it at 300 ° C. to 500 ° C.
  • the adhesion of polyimide to glass is not sufficient, when applied directly on the glass substrate 500, the polyimide substrate 100 is easily peeled off, and the process of manufacturing the organic EL display device can not be carried out. In order to prevent peeling of the polyimide substrate 100, an adhesive layer 11 is formed.
  • the reaction shown in FIG. 10 is proposed as a mechanism for increasing the adhesive strength of the polyimide substrate 100. That is, in the process of forming an imide bond from a polyamic acid to a polyimide, an amido group and a carboxyl group to be polymerized originally by an intramolecular reaction are separately bonded to an OH group of AlOOH separately by a dehydration reaction. Although the mechanism is slightly different, the adhesion to the polyimide can be improved even if Cr, Ti or the like is used as the adhesive layer 11.
  • the adhesion layer 11 may be simply formed on the glass substrate 500 in terms of simply improving the adhesion between the polyimide substrate and the glass substrate 500. In this case, as described later, the display device is completed. After that, a problem occurs when the glass substrate 500 is peeled off from the TFT substrate 100. According to the present invention, by forming the multilayer film 20 between the glass substrate 500 and the TFT substrate 100, the adhesion strength of the TFT substrate 100 and the glass substrate 500 is maintained in the manufacturing process, and the glass is completed after the display device is completed. A configuration in which peeling of the substrate 500 is compatible can be realized.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a laser (LB) is irradiated to separate the glass substrate 500 from the TFT substrate 100.
  • the laser is a laser having a wavelength at 308 nm and 355 nm, and the energy density is 90 to 100 mJ / cm 2 . This energy density is not the energy density until melting a-Si.
  • FIG. 11 is a graph showing the absorption characteristics of laser light in the case of a-Si, poly-Si, and a-IGZO in the case of a film thickness of 50 nm.
  • the horizontal axis is the wavelength (nm) and the vertical axis is the absorptivity.
  • a-Si and poly-Si absorb 100% for the 308 nm and 355 nm ultraviolet lasers. That is, light-to-heat conversion can be performed effectively by using a laser of this wavelength.
  • the heat generated by a-Si which is the light-to-heat conversion layer 14 raises the temperature of the thermal expansion layer 13 formed on the light-to-heat conversion layer 14. Since the thermal conductivity of the glass is very small, most of the heat generated in the light-to-heat conversion layer 14 is absorbed by the thermal expansion layer 13.
  • the thermal expansion layer 13 needs to have a large thermal expansion coefficient and a large thermal conductivity. From this point, Al is very suitable as shown in FIG. In addition, Al used may be an alloy to which other metals are added in a small amount.
  • the purpose of the light-to-heat conversion layer 14 in the present invention is to supply heat to the thermal expansion layer 13, the energy required to melt the light-to-heat conversion layer 14 is unnecessary. Further, since the glass substrate 500 is separated from the TFT substrate 100 by the stress due to the thermal expansion difference of the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12 formed thereon, the metal constituting the thermal expansion layer 13 is used. There is no need to melt it.
  • FIG. 12 shows the energy density F (Laser Fluence mJ / cm 2 ) and the temperature rise of a-Si and poly-Si when a 50 nm thick a-Si is irradiated with a laser having a peak at wavelengths of 308 nm and 355 nm.
  • F Laser Fluence mJ / cm 2
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a-Si, which is the light-to-heat conversion layer 14, is heated by irradiating a laser, and the heat is conducted to the thermal expansion layer 13 and part of the non-thermal expansion layer 12.
  • a-Si which is the light-to-heat conversion layer 14
  • the portion shaded with dots indicates the heated portion.
  • the heat generated by a-Si is immediately conducted to Al constituting the thermal expansion layer 13.
  • SiO constituting the non-thermal expansion layer 12 not only has a small thermal expansion coefficient but also a small thermal conductivity, so heat is not conducted upward.
  • the thermal conductivity of Al is 236 (W / mK), while the thermal conductivity of SiO is 1.5 (W / mK).
  • the thermal expansion coefficient of Al constituting the thermal expansion layer 13 is 23.1 (10 ⁇ 6 / K), which is much larger than the thermal expansion coefficient 0.5 of SiO (10 ⁇ 6 / K). Therefore, a large stress is generated between the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing this situation. That is, almost no heat is conducted, and SiO having a small thermal expansion coefficient hardly expands. On the other hand, since Al having a large thermal conductivity and a large thermal expansion coefficient tries to expand as shown by the arrows, a large stress is generated between SiO and Al.
  • the laser irradiation time is a short time of 10 n seconds. Then, after the laser irradiation, the thermal expansion layer 13 is rapidly cooled and contracted. Then, a stress reverse to that at the time of expansion is applied to the interface between the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12. This situation is shown in FIG. That is, since a stress in different directions is applied to the interface between the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12 in a short time, this interface is broken and the interface between the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12 It will peel off. This situation is shown in FIG.
  • the thermal expansion layer 13 and the light-to-heat conversion layer 14 are removed together with the glass substrate 500, but the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12 remain on the TFT substrate 100 side.
  • nonuniformity on the material structure may occur also at the interface between the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12, so the thermal expansion layer 13 and the non-thermal expansion layer 12 are partially separated in the actual manufacturing process.
  • separation of the glass substrate 500 and the TFT substrate 100 may be performed.
  • the adhesive layer 11 is about 10 nm and the non-thermal expansion layer 12 is about 100 nm, there is no problem in the outer shape.
  • the light transmittance is not a problem in the organic EL display device. In the case of a liquid crystal display device, the light transmittance of the adhesive layer 11 and the light-to-heat conversion layer 12 is an important issue because a backlight is present, but as described later, the film thickness should be selected. Can solve the problem.
  • FIG. 13 to 15 are cross-sectional views for explaining the problem when the present invention is not used.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which the TFT substrate 100 formed of polyimide is disposed on the glass substrate 500 with the adhesive layer 11 interposed therebetween.
  • an adhesion layer 11 formed of a metal such as Al, Cr, or Ti is provided in order to improve the adhesion between the polyimide substrate 100 and the glass substrate 500.
  • the thickness of the adhesive layer 11 is, for example, 10 nm.
  • laser (LB) irradiation is performed on the adhesive layer 11 formed between the glass substrate 500 and the TFT substrate 100 made of polyimide as shown in FIG.
  • the peeling is performed by heating the adhesive layer 11 with a laser to melt or vaporize the metal constituting the adhesive layer 11.
  • FIG. In this method, since it is necessary to melt the adhesive layer 11, it is necessary to irradiate a laser having an energy density of about 110 to 210 mJ / cm 2 which is larger than the energy density of the laser in the present invention.
  • metal reflects laser light with a wavelength of 308 nm to 355 nm, its absorption is as small as about 10 to 50%, and addition of reflected components results in an energy density several times larger than the above energy density.
  • the adhesive layer 11 is in a molten state 111 and a part is in a vaporized state 112 by the laser (LB).
  • the laser is irradiated for a short time, and after the irradiation, the adhesive layer 11 is rapidly cooled.
  • the metal forming the adhesive layer 11 becomes a resolidification layer 113, which causes a phenomenon that the glass substrate 500 and the TFT substrate 100 can not be peeled off.
  • the portions other than the adhesive layer 11 are peeled off by the stress utilizing the thermal expansion difference, so that the TFT substrate 100 and the glass substrate 500 can be separated reliably.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the organic EL display device according to the second embodiment.
  • FIG. 16 corresponds to the cross-sectional view along the line AA in FIG. 16 differs from FIG. 2 of the first embodiment in that an aluminum oxide (hereinafter represented by AlO) layer 16 and SiO are formed between the adhesive layer 11 composed of metal and the non-thermal expansion layer 12 composed of SiO. The point is that the layer 15 is formed.
  • the AlO layer 16 and the SiO layer 15 are barrier layers against moisture and the like.
  • the other configuration of FIG. 16 is the same as that described in FIG.
  • FIG. 17 is a cross sectional view showing a process of forming the structure of FIG. 17 differs from FIG. 3 of the first embodiment in that the multilayer film formed between the glass substrate 500 and the TFT substrate 100 has a six-layer structure. That is, the AlO layer 16 and the SiO layer 15 are formed as the barrier layer between the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12.
  • a laser (LB) is irradiated to separate the TFT substrate 100 and the glass substrate 500, but this laser is almost absorbed by the light-to-heat conversion layer 14, and the heat is formed on it
  • the point absorbed by the expansion layer 13 is also the same as FIG. 3 of the first embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the configuration of the TFT substrate 100 and the glass substrate 500 in the second embodiment, and the multilayer film 21 between them. 18 is different from FIG. 4 of the first embodiment in that in the multilayer film 21, an AlO layer 16 and an SiO layer 15 as a barrier layer are formed between the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12. .
  • the SiO layer 15 is formed by sputtering or CVD and has a thickness of about 100 nm to 200 nm.
  • an AlO layer 16 is formed by sputtering.
  • the thickness of the AlO layer 16 is about 50 nm, and the barrier capability is sufficiently exhibited.
  • SiO as the non-thermal expansion layer 12 SiO as the non-thermal expansion layer 12, a metal such as Al as the thermal expansion layer 13, and a-Si as the light-to-heat conversion layer 14 are formed.
  • the AlO layer 16 is sandwiched between the SiO layer 15 and the SiO layer 12.
  • the SiO as the non-thermal expansion layer 12, the metal such as Al as the thermal expansion layer 13, the a-Si as the light-to-heat conversion layer 14 and the like are the same as described in the first embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a state in which the light-to-heat conversion layer 14 in the multilayer film 21 is irradiated with a laser (LB) in order to separate the TFT substrate 100 and the glass substrate 500.
  • the irradiation conditions of the laser, the mechanism of peeling, and the like are the same as those described in the first embodiment. That is, although the heat generated in the light-to-heat conversion layer 14 is absorbed by the thermal expansion layer 13, SiO, which is the non-thermal expansion layer 12 formed on the thermal expansion layer 13, has a small thermal conductivity, Heat is not conducted above the expansion layer 12. Therefore, the thermal effects on the AlO layer 16 and the SiO layer 15 formed above the non-thermal expansion layer 12 can be ignored.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a state in which the glass substrate 500 is separated from the TFT substrate 100 by laser irradiation.
  • the adhesive layer 11, the AlO layer 16 as a barrier layer, the SiO layer 15, and the non-thermal expansion layer 12 are present on the TFT substrate 100 side.
  • both are thin films, they do not pose a problem in terms of dimensions.
  • the organic EL display does not have a backlight, there is no optical problem.
  • the thermal expansion layer 13 and the light-to-heat conversion layer 14 are present on the glass substrate side as in the first embodiment.
  • the amount of water or the like which penetrates through the polyimide from the outside can be greatly suppressed, so that the deterioration of the organic EL layer can be prevented and the reliability can be improved. It can.
  • the influence of moisture and the like from the outside can be reduced to suppress the characteristic variation of the TFT.
  • FIG. 21 is a plan view of the liquid crystal display device.
  • the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded by a sealant 150, and liquid crystal is held between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 inside the sealant 150.
  • a display area 90 is formed in the portion where the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 overlap.
  • scanning lines 91 extend in the horizontal direction (x direction) and are arranged in the vertical direction (y direction).
  • the video signal lines 92 extend in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction.
  • Pixels 95 are formed in a region surrounded by the scanning line 91 and the video signal line 92.
  • the TFT substrate 100 is formed to be larger than the counter substrate 200, and a portion where the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 do not overlap each other is a terminal region.
  • the terminal area is connected to a flexible wiring board 400 for supplying power and signals to the liquid crystal display device.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG.
  • a TFT circuit layer 101 is formed on a TFT substrate 100 formed of polyimide, and a color filter layer 201 is formed on an opposing substrate 200 formed of polyimide.
  • the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded by a sealing material 150, and a liquid crystal 300 is sealed inside the sealing material 150.
  • the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12 described in the first embodiment are formed on the outside of the TFT substrate 100 and the counter substrate 200.
  • the upper polarizing plate 220 is attached to the outside of the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12 on the counter substrate 200 side, and the lower polarizing plate 120 is on the outer side of the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12 on the TFT substrate 100 side. It is pasted.
  • a backlight 600 is formed on the back of the lower polarizing plate 120.
  • the backlight 600 can maintain flexibility as the whole liquid crystal display device by using a sheet-like light source formed of an organic EL or the like.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel with the upper polarizing plate 220 and the lower polarizing plate 120 removed.
  • a metal layer as the adhesive layer 11 and an SiO layer as the non-thermal expansion layer 12 are formed on the outside of the TFT substrate 100 and the outside of the counter substrate 200.
  • a TFT circuit layer is formed on a TFT substrate 100 formed on a glass substrate 500, and an opposing substrate 200 formed on a glass substrate 500.
  • the color filter layer 201 and the like are formed, and in this state, the liquid crystal 300 is filled, and the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are adhered by the sealing material 150 to seal the liquid crystal 300.
  • the adhesive layer 11, the non-thermal expansion layer 12, the thermal expansion layer 13, and the light-to-heat conversion layer 14 are provided between the TFT substrate 100 and the glass substrate 500 and between the counter substrate 200 and the glass substrate 500.
  • a multilayer film 20 is formed. The configuration and function of each layer are the same as described in the first embodiment.
  • the light-to-heat conversion layer 14 is irradiated with a laser (LB) to thermally expand the thermal expansion layer 13 and then thermally shrink, thereby generating stress with the non-thermal expansion layer 12.
  • LB laser
  • the glass substrate 500 is separated from the TFT substrate 100 or the counter substrate 200.
  • the irradiation conditions of the laser, the mechanism of peeling, and the like are the same as those described in the first embodiment.
  • the liquid crystal display device is different from the organic EL display device in that a backlight is used. That is, the adhesive layer 11 and the non-thermal expansion layer 12 formed on the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 need to transmit visible light.
  • the non-thermal expansion layer 12 is formed of SiO.
  • FIG. 26 is a graph showing the light transmittance of a 10 mm thick SiO film.
  • the horizontal axis is the wavelength
  • the vertical axis is the transmittance.
  • the transmittance of SiO is 90% even if the thickness is 10 mm. 90% is due to the refractive index at the interface. Therefore, the transmittance of SiO constituting the non-thermal expansion layer 12 has no problem with the screen brightness.
  • the adhesive layer 11 is formed of a metal such as Al, Cr, or Ti.
  • Al even metal, becomes transparent when the film thickness becomes 10 nm or less.
  • FIG. 27 shows transmittance characteristics of Al for visible light. The visible light in this case refers to the green wavelength (500 nm).
  • the horizontal axis is the Al film thickness
  • the vertical axis is the transmittance.
  • the transmittance of Al is 100% up to 10 nm, and the transmittance decreases when it exceeds 10 nm. Therefore, if an Al layer of 10 nm or less is used as the adhesive layer, the influence on the light transmittance can be ignored.
  • FIG. 28 is a graph showing the transmittance for each wavelength when the thickness of Cr, Nb, Ni, Ta or the like is 6.5 nm.
  • the horizontal axis is the wavelength
  • the vertical axis is the transmittance.
  • the transmittance is about 50% even if the thickness is 6.5 nm. Therefore, in the case of a liquid crystal display device, using Cr or the like as the adhesive layer 11 has a problem. However, there is no problem in the case of the organic EL display device.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel in the fourth embodiment.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 23 of the third embodiment. 29 differs from FIG. 23 in that the adhesive layer 11, the SiO layer 15 forming a barrier layer, the AlO layer 16 forming a barrier layer, and the non-thermal expansion layer 12 outside the TFT substrate 100 and the counter substrate 200. The point is that a four-layered laminated film is formed.
  • the configuration of the laminated film in FIG. 29 is the same as the configuration of the laminated film on the outside of the TFT substrate 100 in Example 2 of the organic EL display device.
  • a TFT substrate 100 formed on a glass substrate 500 and an opposite substrate 200 formed on a glass substrate 500 are formed.
  • the liquid crystal 300 is sealed by bonding the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 with the sealant 150.
  • the adhesive layer 11, the SiO layer 15 as a barrier layer, the AlO layer 16 as a barrier layer, and no heat are formed between the TFT substrate 100 and the glass substrate 500 and between the counter substrate 200 and the glass substrate 500.
  • a multilayer film 21 composed of the expansion layer 12, the thermal expansion layer 13, and the light-to-heat conversion layer 14 is formed. The configuration and function of each layer are the same as described in the second embodiment.
  • the thermal expansion layer 13 is thermally expanded and shrunk rapidly with respect to the non-thermal expansion layer 12 by irradiating the light-to-heat conversion layer 14 with a laser (LB).
  • the layer 13 and the non-thermal expansion layer 12 are peeled off, and the glass substrate 500 is separated from the TFT substrate 100 or the counter substrate 200.
  • the irradiation conditions of the laser, the mechanism of peeling, and the like are the same as those described in the first embodiment.
  • the liquid crystal display device is different from the organic EL display device in that a backlight is used.
  • the adhesive layer 11 and the thermal expansion layer 12 are as described in the third embodiment.
  • an SiO layer 15 as a barrier layer and an AlO layer 16 as a barrier layer are further formed.
  • the SiO layer has almost no influence on the visible light transmittance, as shown in FIG. Further, in the visible region, the transmittance of the AlO layer is 90% even if it includes the reflection at the interface, and the influence on the transmittance can be almost ignored.
  • the present invention can be applied without any problem if the metal material of the adhesive layer 11 is noted.
  • FIG. 32 is a table summarizing the thermal properties of the materials associated with the present specification.
  • the combination of Al as the material used as the thermal expansion layer 13 and SiO used as the material of the non-thermal expansion layer 12 has very excellent effects for the present invention.
  • the light-to-heat conversion layer 14 is described as being a-Si.
  • poly-Si also absorbs 100% for ultraviolet light having a wavelength of 308 nm and 355 nm. Therefore, poly-Si can also be used as the light-to-heat conversion layer.
  • the contact bonding layer 11 for example, even if it is aluminum oxide AlO which is a metal oxide, adhesiveness can be raised. That is, as shown in FIG. 10, when AlOOH is present in the adhesive layer 11, this OH group bonds with an amide group and a carboxyl group in the polyimide by a dehydration reaction to form a strong bond between the polyimide and AlO. It is because it can.
  • AlO is transparent to visible light
  • the degree of freedom in selecting the thickness of the adhesive layer 11 can be increased.
  • the transparent conductive film ITO also has OH groups on the surface and is transparent to visible light, it can be applied in the same manner as AlO.

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Abstract

本発明の目的は、樹脂基板を有するフレキシブル表示装置を高歩留まりで形成することである。構成は次のとおりである。樹脂基板１００に画素が形成された表示装置の製造方法であって、ガラス基板５００上に半導体で形成される第１の層１４を形成し、前記第１の層の上に第１の金属からなる第２の層１３を形成し、前記第２の層の上に第１の絶縁物からなる第３の層１２を形成し、前記第３の層の上に、第２の金属または金属酸化物からなる第４の層１１を形成し、前記第４の層１１の上に、ポリイミドの前駆体を塗布し、焼成して、ポリイミド基板１００を形成し、前記ポリイミド基板の上に前記画素を形成し、その後、前記第１の層にレーザＬＢを照射することにより、前記第２の層１３と前記第３の層１２間で剥離を生じさせることによって、前記ポリイミド基板１００と前記ガラス基板５００を分離することを特徴とする表示装置の製造方法。

Description

表示装置及びその製造方法
　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、次のような問題点がある。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。
　しかし、樹脂とガラス基板との接着力は、一般的には弱い。また、樹脂基板とガラス基板を強固に接着したとしても、表示装置が完成後、樹脂基板とガラス基板を確実に分離できるとは限らない。
　本発明の課題は、ガラス基板上に樹脂基板を形成し、該樹脂基板の上に導電層や絶縁層等を形成したフレキシブル表示装置において、製造工程では、樹脂基板とガラス基板は確実に接着し、表示装置が完成した後は、ガラス基板を樹脂基板から確実に分離することが出来る表示装置の構成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層に金属または金属酸化物からなる第１の層が形成され、前記第１の層の上に第１の絶縁物からなる第２の層が形成されていることを特徴とする表示装置。
　（２）前記第２の層の上に、前記第２の絶縁物からなる第３の層が形成され、前記第３の層の上に、第３の絶縁物からなる第４の層が形成されていることを特徴とする（１）請求項１に記載の表示装置。
　（３）樹脂基板に画素が形成された表示装置の製造方法であって、ガラス基板上に半導体で形成される第１の層を形成し、前記第１の層の上に第１の金属からなる第２の層を形成し、前記第２の層の上に第１の絶縁物からなる第３の層を形成し、前記第３の層の上に、第２の金属または金属酸化物からなる第４の層を形成し、前記第４の層の上に、ポリイミドの前駆体を塗布し、焼成して、ポリイミド基板を形成し、前記ポリイミド基板の上に前記画素を形成し、その後、前記第１の層にレーザを照射することにより、前記第２の層と前記第３の層間で剥離を生じさせることによって、前記ポリイミド基板と前記ガラス基板を分離することを特徴とする表示装置の製造方法。
　（４）樹脂基板に画素が形成された表示装置の製造方法であって、ガラス基板上に半導体で形成される第１の層を形成し、前記第１の層の上に第１の金属からなる第２の層を形成し、前記第２の層の上に第１の絶縁物からなる第３の層を形成し、前記第３の層の上に、第２の絶縁物からなる第４の層を形成し、前記第４の層の上に第３の絶縁物からなる第５の層を形成し、前記第５の層の上に第２の金属、または、金属酸化物からなる第６の層を形成し、前記第６の層の上に、ポリイミドの前駆体を塗布し、焼成して、ポリイミド基板を形成し、前記ポリイミド基板の上に前記画素を形成し、その後、前記第１の層にレーザを照射することにより、前記第２の層と前記第３の層間で剥離を生じさせることによって、前記ポリイミド基板と前記ガラス基板を分離することを特徴とする表示装置の製造方法。
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。 本発明により、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。 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。 レーザを照射したときの温度分布を示す断面図である。 熱膨張層の膨張による応力を示す断面図である。 熱膨張が急冷して、収縮したときの応力を示す断面図である。 本発明により、ＴＦＴ基板とガラス基板が分離された状態を示す断面図である。 ポリイミドがＡｌ原子と結合した状態を示す模式図である。 半導体における、レーザの、波長毎の吸収率を示すグラフである。 レーザ照射のエネルギー密度と半導体層の温度上昇の関係を示すグラフである。 本発明を使用しない場合のレーザによるＴＦＴ基板とガラス基板の分離方法を示す断面図である。 図１３の接着層にレーザを照射した結果、接着層が溶融あるいは気化した状態を示す断面図である。 図１３の溶融あるいは気化した接着層が再凝固してＴＦＴ基板とガラス基板を接着している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。 実施例２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。 実施例２において、ガラス基板の分離のために、レーザを光熱変換層に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、ＴＦＴ基板からガラス基板を分離した状態を示す断面図である。 液晶表示装置の平面図である。 図２１のＢ－Ｂ断面図である。 実施例３における液晶表示パネルの断面図である。 実施例３において、液晶表示パネルからガラス基板を分離する前の構成を示す断面図である。 実施例３において、液晶表示パネル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。 シリコン酸化膜の波長毎の透過率を示すグラフである。 Ａｌの膜厚毎の可視光に対する透過率を示すグラフである。 Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔａの透過率の波長依存性を示すグラフである。 実施例４による液晶表示パネルの構成を示す断面図である。 ガラス基板を分離する前の実施例４による液晶表示パネルの構成を示す断面図である。 実施例４において、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。 本発明で使用される金属および絶縁物材料の熱特性をまとめた表である。
　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、金属で形成された接着層１１と、その下には、ＳｉＯ等の熱膨張係数の小さい物質で形成された非熱膨張層１２が形成されている。この層の存在が本発明の特徴となっている。
　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、光熱変換層１４、熱膨張層１３、非熱膨張層１２、接着層１１から構成されている。これらの層の詳細は図４で説明する。
　図３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）を多層膜２０、特に、光熱変換層１４に照射する。多層膜２０内の熱膨張層１３と非熱膨張層１２の層間を剥離することにより、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００を分離する。
　図４乃至図９でこのメカニズムを詳細に説明する。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の上に形成された多層膜２０とＴＦＴ基板１００の断面図である。図４乃至図９では、ＴＦＴ基板１００より上に形成されたＴＦＴ回路層等は省略されている。図４において、ガラス基板１００の上に光熱変換層１４として、非晶質シリコン（ａ－Ｓｉ）が厚さ５０ｎｍで形成されている。ａ－Ｓｉの望ましい厚さは４０ｎｍ乃至８０ｎｍである。ａ－ＳｉはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成される。ａ－Ｓｉの役割は、ガラス基板側からレーザが照射された場合に、レーザ光を熱に変換することである。
　光熱変換層１４の上に熱膨張層１３として例えばＡｌがスパッタリングによって１０ｎｍ程度形成されている。熱膨張層１３は、光熱変換層１４からの熱を受けて熱膨張し、上側に形成される非熱膨張層１２との間にストレスを形成することである。したがって、厚さは、ストレスを発生することが出来る程度の厚さが必要であり、例えば、５ｎｍ以上必要である。一方、上限は、光熱変換層１４からの熱を受けて十分温度上昇を生ずる程度の厚さでなければならないので、５０ｎｍ以下であることが望ましい。
　熱膨張層１３の上に、非熱膨張層１２が例えばＳｉＯによって形成される。なお、本明細書は、酸化シリコンをＳｉＯで代表させて記載する。ＳｉＯはＣＶＤで形成してもよいし、スパッタリングで形成してもよい。ＳｉＯの厚さは、５０ｎｍ乃至２００ｎｍであるが、代表的には１００ｎｍである。非熱膨張層１２は、下層の金属が熱膨張しても、熱膨張を起こさず、下層と金属との界面でストレスを発生し、レーザ照射後に、非熱膨張層１２と熱膨張層１３との間で剥離を生じさせることである。
　非熱膨張層１２の他の特性は、熱伝導係数が小さいことである。すなわち、熱膨張層１３の熱を上層に伝導させず、熱膨張層１３が温度上昇しやすくする必要があるからである。
　非熱膨張層１２の上には、接着層１１としての金属層が形成されている。金属層１１は、例えば、厚さが１０ｎｍ以下のＡｌで形成されている。金属層１１の役割は、ポリイミド層１００との接着性を向上させるためである。この点から接着層１１の厚さは５ｎｍ以上である必要がある。また、接着層１１としての役割から、厚さは５０ｎｍ以下で十分である。接着層１１はＡｌの他、Ｃｒ，Ｔｉ等を使用することが出来る。
　一方、接着層１１は、ガラス基板５００を剥離した後も、ＴＦＴ基板１００側に存在している。有機ＥＬ表示装置の場合は、接着層１１の光透過率は問題にならないが、後で説明する液晶表示装置の場合には、バックライトの光を通す必要があるので、透明膜となっている必要があり、このためには、例えば、厚さが１０ｎｍ以下のＡｌで形成される。
　図４において、接着層１１の上には、ＴＦＴ基板１００を構成するポリイミド膜が１０μｍ乃至２０μｍの厚さで形成される。ポリイミド膜１００は、ポリイミドの前駆体としてのポリアミック酸をスリットコータ等で塗布し、３００℃乃至５００℃で焼成して形成する。
　ポリイミドはガラスとの接着性は充分ではないので、ガラス基板５００の上に直接塗布すると、ポリイミド基板１００は容易に剥離し、有機ＥＬ表示装置の製造工程を通すことが出来ない。ポリイミド基板１００の剥離を防止するために、接着層１１が形成される。
　接着層１１としてＡｌを用いた場合において、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１０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等を接着層１１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。
　単に、ポリイミド基板とガラス基板５００との接着力を向上させるという意味では、接着層１１をガラス基板５００上に形成するだけでもよいが、この場合、後で説明するように、表示装置が完成した後、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００から剥離する場合に問題が生ずる。本発明は、ガラス基板５００とＴＦＴ基板１００との間に多層膜２０を形成することによって、製造工程におけるＴＦＴ基板１００とガラス基板５００の接着強度の維持と、表示装置が完成した後の、ガラス基板５００の剥離を両立させる構成を実現することが出来る。
　図５は、ＴＦＴ基板１００からガラス基板５００を剥離するために、レーザ（ＬＢ）を照射している状態を示す断面図である。レーザは、波長が３０８ｎｍ及び３５５ｎｍにピークを有するレーザであり、エネルギー密度は、９０乃至１００ｍＪ/ｃｍ２である。このエネルギー密度は、ａ－Ｓｉを溶融させるまでのエネルギー密度ではない。
　図１１は膜厚が５０ｎｍの場合の、ａ－Ｓｉ、ｐｏｌｙ－Ｓｉ、ａ－ＩＧＺＯの場合のレーザ光の吸収特性を示すグラフである。図１１において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は吸収率である。図１１に示すように、ａ－Ｓｉおよびｐｏｌｙ－Ｓｉは、３０８ｎｍ、３５５ｎｍの紫外線レーザについては、１００％吸収する。つまり、この波長のレーザを用いることによって、効果的に光―熱変換を行うことが出来る。
　このように、光熱変換層１４であるａ－Ｓｉで発生した熱は、光熱変換層１４の上に形成された熱膨張層１３の温度を上昇させる。ガラスの熱伝導率は非常に小さいので、光熱変換層１４で発生した熱は、殆どが熱膨張層１３に吸収される。熱膨張層１３は、熱膨張係数が大きく、かつ熱伝導率が大きいことが必要である。この点からは、図３２に示すように、Ａｌが非常に適している。なお、使用するＡｌは、他の金属が少量添加された合金であってもよい。
　本発明における光熱変換層１４は、熱膨張層１３に熱を供給することが目的であるから、光熱変換層１４を溶融させるまでのエネルギーは不要である。また、熱膨張層１３とその上に形成される非熱膨張層１２の熱膨張差によるストレスによって、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００から分離するものであるから、熱膨張層１３を構成する金属を溶融させる必要もない。
　図１２は、厚さ５０ｎｍのａ－Ｓｉに波長が３０８ｎｍ及び３５５ｎｍにピークを有するレーザを照射した場合のエネルギー密度Ｆ（Ｌａｓｅｒ　Ｆｌｕｅｎｃｅ　ｍＪ/ｃｍ２）と、ａ－Ｓｉ及びｐｏｌｙ－Ｓｉの温度上昇の関係を示すグラフである。図１２において、横軸はレーザのエネルギー密度Ｆ（ｍＪ/ｃｍ２）であり、縦軸はａ－Ｓｉあるいはｐｏｌｙ－Ｓｉの温度である。
　図１２の下側に示すように、レーザのエネルギー密度が９０（ｍＪ/ｃｍ２）のとき、ａ－Ｓｉの温度は４４７℃であり、エネルギー密度が１００（ｍＪ/ｃｍ２）のとき、ａ－Ｓｉの温度は６０７℃である。Ａｌの融点は６６０℃であるから、レーザのエネルギー密度が１００（ｍＪ/ｃｍ２）のとき、仮に熱膨張層１３の温度が光熱変換層１４を構成するａ－Ｓｉと同じ温度になったとしても、Ａｌが融解することは無い。しかし、Ａｌは大きな熱膨張を起こす。
　図６はレーザを照射し、光熱変換層１４であるａ－Ｓｉが加熱され、その熱が熱膨張層１３、および、非熱膨張層１２の一部に伝導した状態を示す断面図である。図６において、ドットでシェーディングした部分が加熱された部分を示している。ａ－Ｓｉで発生した熱は、熱膨張層１３を構成するＡｌにはすぐに伝導する。しかし、非熱膨張層１２を構成するＳｉＯは、熱膨張率が小さいのみでなく、熱伝導率も小さいので、熱は上側に伝導しない。図３２に示すように、Ａｌの熱伝導率は、２３６（Ｗ/ｍＫ）であるのに対し、ＳｉＯの熱伝導率は１．５（Ｗ/ｍＫ）である。
　したがって、ａ－Ｓｉから伝導してきた熱は殆どが熱膨張層１３を膨張させるために使用される。さらに、熱膨張層１３を構成するＡｌの熱膨張係数は、２３．１（１０－６/Ｋ）であり、ＳｉＯの熱膨張係数０．５（１０－６/Ｋ）よりもはるかに大きい。したがって、熱膨張層１３と非熱膨張層１２の間には大きなストレスが発生することになる。
　図７はこの様子を示す断面図である。つまり、殆ど熱が伝導せず、かつ、熱膨張係数も小さなＳｉＯは殆ど膨張しない。一方、熱伝導率が大きく、熱膨張係数も大きいＡｌは矢印のように膨張しようとするので、ＳｉＯとＡｌの間には大きなストレスが発生する。
　一方、レーザ照射時間は、１０ｎ秒単位の短い時間である。そして、レーザ照射後は、熱膨張層１３は急激に冷却し収縮する。そうすると、熱膨張層１３と非熱膨張層１２の界面には、膨張時と逆なストレスが加わる。この様子を図８に示す。つまり、熱膨張層１３と非熱膨張層１２の界面には、方向の異なるストレスが短時間に印加されるので、この界面は破壊され、熱膨張層１３と非熱膨張層１２との界面で剥離することになる。この様子を図９に示す。
　図９に示すように、熱膨張層１３と光熱変換層１４はガラス基板５００とともに除去されるが、接着層１１と非熱膨張層１２はＴＦＴ基板１００側に残る。ただし、一般には熱膨張層１３と非熱膨張層１２との界面においても材料組織上の不均一が生じうるため、実際の製造工程では部分的に熱膨張層１３と非熱膨張層１２が分離しない状態でガラス基板５００とＴＦＴ基板１００との分離が行われることもありうる。接着層１１は１０ｎｍ、非熱膨張層１２は１００ｎｍ程度なので、外形上で問題になることは無い。光透過率も、有機ＥＬ表示装置では問題になることは無い。液晶表示装置の場合は、バックライトが存在するので、接着層１１と光熱変換層１２の光透過率は重要な問題になるが、これも、後で説明するように、膜厚を選定することによって問題を解決することが出来る。
　図１３乃至図１５は、本発明を使用しない場合の問題を説明する断面図である。図１３は、ガラス基板５００の上に接着層１１を介してポリイミドによって形成されたＴＦＴ基板１００を配置した状態を示す断面図である。図１３において、ポリイミド基板１００とガラス基板５００との接着力を向上させるために、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属で形成された接着層１１を設ける。接着層１１の厚さは例えば、１０ｎｍである。
　この状態で製造プロセスを通り、有機ＥＬ表示装置が完成した後、図１３に示すように、ガラス基板５００とポリイミドによるＴＦＴ基板１００の間に形成された接着層１１にレーザ（ＬＢ）照射することによって、ガラス基板５００とＴＦＴ基板１００を剥離する。この剥離は、レーザによって、接着層１１を加熱し、接着層１１を構成する金属を溶融あるいは気化させることによって剥離する。この様子を図１４に示す。この方法では、接着層１１を溶融させる必要があるので、本発明でのレーザのエネルギー密度よりも大きく、１１０乃至２１０ｍＪ/ｃｍ２程度のエネルギー密度のレーザを照射する必要がある。さらに、金属は波長３０８ｎｍ乃至３５５ｎｍのレーザ光を反射するため吸収が約１０～５０％と小さく、反射分を加算すると前記のエネルギー密度の数倍の大きいエネルギー密度となる。
　図１４において、レーザ（ＬＢ）によって、接着層１１が溶融状態１１１になり、また、一部は気化状態１１２となっている。しかし、レーザは短時間照射され、照射後は、接着層１１は急冷する。そうすると、図１５に示すように、接着層１１を構成する金属は再凝固層１１３となり、ガラス基板５００とＴＦＴ基板１００とを剥離できないという現象を生ずる。これに対して、本発明は、上記のように、接着層１１以外の部分において、熱膨張差を利用したストレスによって剥離するので、確実にＴＦＴ基板１００とガラス基板５００を分離することが出来る。
　図１６は実施例２による有機ＥＬ表示装置の断面図である。図１６は図１のＡ－Ａ断面図に対応する。図１６が実施例１の図２と異なる点は、金属で構成される接着層１１とＳｉＯで構成される非熱膨張層１２の間に、酸化アルミニウム（以後ＡｌＯで代表させる）層１６とＳｉＯ層１５が形成されている点である。ＡｌＯ層１６とＳｉＯ層１５は、水分等に対するバリア層である。図１６のその他の構成は図２で説明したのと同じである。
　図１７は、図１６の構成を形成するプロセスを示す断面図である。図１７が実施例１の図３と異なる点は、ガラス基板５００とＴＦＴ基板１００との間に形成される多層膜が６層構成になっている点である。すなわち、接着層１１と非熱膨張層１２との間にバリア層としての、ＡｌＯ層１６とＳｉＯ層１５が形成されている。
　図１７において、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００を分離するために、レーザ（ＬＢ）が照射されているが、このレーザは、光熱変換層１４で殆ど吸収され、この熱が上に形成される熱膨張層１３に吸収される点も実施例１の図３と同様である。
　図１８は実施例２におけるＴＦＴ基板１００とガラス基板５００と、その間の多層膜２１の構成を示す断面図である。図１８が実施例１の図４と異なる点は、多層膜２１において、接着層１１と非熱膨張層１２の間にバリア層としてのＡｌＯ層１６とＳｉＯ層１５が形成されていることである。ＳｉＯ層１５はスパッタリングあるいはＣＶＤで形成され、厚さは１００ｎｍ乃至２００ｎｍ程度である。
　ＳｉＯ層１５の下にはＡｌＯ層１６がスパッタリングで形成されている。ＡｌＯ層１６の厚さは、５０ｎｍ程度でバリア能力は充分に発揮されるが、１００ｎｍ程度形成できればなお良い。ＡｌＯ層１６の下には、非熱膨張層１２としてのＳｉＯ、熱膨張層１３としてのＡｌ等の金属、光熱変換層１４としてのａ－Ｓｉが形成されている。図１８の構成は、ＡｌＯ層１６がＳｉＯ層１５及びＳｉＯ層１２でサンドイッチされた構成となっている。非熱膨張層１２としてのＳｉＯ、熱膨張層１３としてのＡｌ等の金属、光熱変換層１４としてのａ－Ｓｉ等は実施例１で説明したのと同様である。
　図１９は、ＴＦＴ基板１００とガラス基板５００を分離するために、多層膜２１における光熱変換層１４にレーザ（ＬＢ）を照射している状態を示す断面図である。レーザの照射条件、剥離のメカニズム等は、実施例１で説明したのと同様である。すなわち、光熱変換層１４で発生した熱は、熱膨張層１３に吸収されるが、熱膨張層１３の上に形成された非熱膨張層１２であるＳｉＯは熱伝導率が小さいので、非熱膨張層１２よりも上側には熱を伝えない。したがって、非熱膨張層１２より上側に形成されたＡｌＯ層１６およびＳｉＯ層１５への熱的な影響は無視することが出来る。
　図２０は、レーザ照射によって、ガラス基板５００がＴＦＴ基板１００から分離された状態を示す断面図である。図２０において、接着層１１、バリア層としてのＡｌＯ層１６、ＳｉＯ層１５、および非熱膨張層１２がＴＦＴ基板１００側に存在している。しかし、いずれも薄膜なので、寸法的には問題にはならない。また、有機ＥＬ表示装置はバックライトが存在しないため、光学的にも問題になることは無い。一方、ガラス基板側には、実施例１と同様、熱膨張層１３および光熱変換層１４が存在している。
　実施例２では、実施例１の効果に加え、外部からポリイミドを通して侵入してくる水分等の量を大幅に抑えることが出来るので、有機ＥＬ層の劣化を防止し、信頼性を向上させることが出来る。また、ＴＦＴを酸化物半導体で形成する場合は、外部からの水分等の影響を軽減し、ＴＦＴの特性変動を抑えることが出来る。
　本発明は、液晶表示装置に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２１は液晶表示装置の平面図である。図２１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２２は、図２１のＢ－Ｂ断面図である。図２２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２２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で説明した接着層１１および非熱膨張層１２が形成されている。対向基板２００側の接着層１１および非熱膨張層１２の外側には上偏光板２２０が貼り付けられ、ＴＦＴ基板１００側の接着層１１および非熱膨張層１２の外側には下偏光板１２０が貼り付けられている。
　図２２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２３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２３において、ＴＦＴ基板１００の外側及び対向基板２００の外側には、接着層１１としての金属層、および、非熱膨張層１２としてのＳｉＯ層が形成されている。このような液晶表示パネルを形成するには、図２４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の間には接着層１１、非熱膨張層１２、熱膨張層１３、光熱変換層１４からのなる多層膜２０が形成されている。各層の構成と作用は実施例１で説明したのと同様である。
　その後、図２５に示すように、光熱変換層１４にレーザ（ＬＢ）を照射して熱膨張層１３を熱膨張させ、その後熱収縮させることにより、非熱膨張層１２との間にストレスを発生させることによって、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００から分離する。レーザの照射条件、剥離のメカニズム等は実施例１で説明したのと同様である。
　図２３に戻り、液晶表示装置が有機ＥＬ表示装置と異なる点はバックライトを用いているという点である。すなわち、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００に形成された接着層１１、非熱膨張層１２等は、可視光を透過させる必要がある。図２３において、非熱膨張層１２はＳｉＯで形成されている。図２６は厚さが１０ｍｍのＳｉＯ膜の光透過率を示すグラフである。
　図２６において、横軸は波長、縦軸は透過率である。図２６に示すように、可視光の範囲では、厚さが１０ｍｍであっても、ＳｉＯの透過率は９０％である。９０％は界面での屈折率に起因するものである。したがって、非熱膨張層１２を構成するＳｉＯの透過率は、画面輝度には全く問題はない。
　一方、接着層１１は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属で形成されている。金属でもＡｌは膜厚が１０ｎｍ以下になると透明になる。図２７は可視光についてのＡｌの透過率特性である。この場合の可視光は緑波長（５００ｎｍ）を言う。図２７において、横軸はＡｌ膜厚であり、縦軸は透過率である。図２７の矢印で示すように、Ａｌの透過率は１０ｎｍまでは１００％であり、１０ｎｍを超えると透過率が低下してくる。したがって、接着層として１０ｎｍ以下のＡｌ層を用いれば光透過率への影響は無視することが出来る。
　図２８は、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔａ等の厚さが６．５ｎｍの場合における波長毎の透過率を示すグラフである。図２８において、横軸は波長、縦軸は透過率である。図２８において、Ｃｒに着目すると、可視光領域においては、厚さが６．５ｎｍであっても、透過率は５０％前後である。したがって、液晶表示装置の場合には、Ｃｒ等を接着層１１として用いることは問題がある。ただし、有機ＥＬ表示装置の場合は問題ない。
　以上説明したように、液晶表示装置の場合であっても、本発明を適用することによって、ポリイミドで形成したＴＦＴ基板および対向基板を用いたフレキシブル表示装置を安定して製造することが出来る。
　図２９は実施例４における液晶表示パネルの断面図である。図２９は、実施例３の図２３に対応する断面図である。図２９が図２３と異なる点は、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００の外側に、接着層１１、バリア層を形成するＳｉＯ層１５、バリア層を形成するＡｌＯ層１６、および非熱膨張層１２の４層の積層膜が形成されている点である。図２９の積層膜の構成は、有機ＥＬ表示装置の実施例２におけるＴＦＴ基板１００の外側の積層膜の構成とおなじである。
　このような液晶表示パネルを形成するには、図３０に示すように、ガラス基板５００に形成されたＴＦＴ基板１００とガラス基板５００に形成された対向基板２００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の間には接着層１１、バリア層としてのＳｉＯ層１５、バリア層としてのＡｌＯ層１６、非熱膨張層１２、熱膨張層１３、光熱変換層１４からのなる多層膜２１が形成されている。各層の構成と作用は実施例２で説明したのと同様である。
　その後、図３１に示すように、光熱変換層１４にレーザ（ＬＢ）を照射することにより、熱膨張層１３を非熱膨張層１２に対して急激に熱膨張および熱収縮させることによって、熱膨張層１３と非熱膨張層１２を剥離し、ガラス基板５００をＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００から分離する。レーザの照射条件、剥離のメカニズム等は実施例１で説明したのと同様である。
　図２９に戻り、液晶表示装置が有機ＥＬ表示装置と異なる点はバックライトを用いているという点である。積層膜の内、接着層１１と熱膨張層１２については、実施例３で説明したとおりである。図２９では、さらに、バリア層としてのＳｉＯ層１５及びバリア層としてのＡｌＯ層１６が形成されている。ＳｉＯ層は、図２６に示すように、可視光の透過率には殆ど影響がない。また、ＡｌＯ層も、可視光領域では、界面における反射を含めても透過率は９０％であり、透過率への影響は殆ど無視することが出来る。このように、実施例４における液晶表示装置においても、実施例３の場合と同様、接着層１１の金属材料に注意すれば、本発明は問題なく適用することが出来る。
　図３２は、本明細書に関連する材料の熱特性をまとめた表である。図３２において、熱膨張層１３として用いる材料としてのＡｌと非熱膨張層１２の材料として用いるＳｉＯの組み合わせは、本発明にとって非常に優れた効果を持つことがわかる。
　実施例１乃至４では、光熱変換層１４はａ－Ｓｉであるとして説明した。しかし、図１１に記載のように、波長が３０８ｎｍ、３５５ｎｍの紫外線レーザに対してはｐｏｌｙ－Ｓｉも１００％吸収する。したがって、ｐｏｌｙ－Ｓｉを光熱変換層として用いることも出来る。
　また、接着層１１の例として、Ａｌ、Ｃｒ，Ｔｉを挙げたが、例えば、金属酸化物である、アルミニウム酸化物ＡｌＯを使用しても接着力を上げることが出来る。すなわち、図１０に示すように、接着層１１にＡｌＯＯＨが存在すれば、このＯＨ基が脱水和反応によって、ポリイミド中のアミド基とカルボシキル基と結合し、ポリイミドとＡｌＯとの強固な結合を構成できるからである。
　さらに、ＡｌＯは可視光に対して透明であるため、本発明を液晶表示装置に適用する場合に大きなメリットがある。すなわち、ＡｌＯを用いれば、液晶表示装置においても、接着層１１の厚さを選択する自由度を大きくとることが出来る。その他、透明導電膜ＩＴＯも表面にＯＨ基が存在し、可視光に対し透明のため、ＡｌＯと同様に適用できる。
　１１…接着層、　１２…非熱膨張層、　１３…熱膨張層、　１４…光熱変換層、１５…ＳｉＯバリア層、１６…ＡｌＯバリア層、　２０…多層膜、　２１…多層膜、　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、　１１１…溶融層、　１１２…気化した領域、　１１３…再凝固層、　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金属または金属酸化物からなる第１の層が形成され、
    　前記第１の層の前記樹脂基板に対向する面と反対側の面に接して第１の絶縁物からなる第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Ａｌ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Ａｌの層は１０ｎｍ以下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。
  6. 　前記第２の層は酸化シリコン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。
  7. 　前記第２の層は、５０乃至２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  8. 　前記第２の層は前記第１の層よりも膜厚が大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  9. 　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第２の絶縁物からなる第３の層が形成され、前記第３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第３の絶縁物からなる第４の層が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。
  10. 　前記第３の層は、アルミニウム酸化物で形成され、前記第４の層はシリコン酸化物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。
  11. 　前記第１の層は、前記第４の層よりも薄いことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
  12. 　樹脂基板上に画素が形成された表示装置の製造方法であって、
    　ガラス基板上に半導体で形成される第１の層を形成し、
    　前記第１の層の上に第１の金属からなる第２の層を形成し、
    　前記第２の層の上に第１の絶縁物からなる第３の層を形成し、
    　前記第３の層の上に、第２の金属または金属酸化物からなる第４の層を形成し、
    　前記第４の層の上に、ポリイミドの前駆体を塗布し、焼成して、ポリイミド基板を形成し、
    　前記ポリイミド基板の上に前記画素を形成し、
    　その後、前記第１の層にレーザを照射することにより、前記第２の層と前記第３の層間で剥離を生じさせることによって、前記ポリイミド基板と前記ガラス基板を分離することを特徴とする表示装置の製造方法。
  13. 　前記第１の層はａ－Ｓｉで形成することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
  14. 　前記第２の層は、Ａｌで形成することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
  15. 　前記第３の層はシリコン酸化膜で形成することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
  16. 　前記第４の層はＡｌで形成することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
  17. 　前記第３の層は、前記第２の層よりも膜厚を大きく形成することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
  18. 　樹脂基板上に画素が形成された表示装置の製造方法であって、
    　ガラス基板上に半導体で形成される第１の層を形成し、
    　前記第１の層の上に第１の金属からなる第２の層を形成し、
    　前記第２の層の上に第１の絶縁物からなる第３の層を形成し、
    　前記第３の層の上に、第２の絶縁物からなる第４の層を形成し、
    　前記第４の層の上に第３の絶縁物からなる第５の層を形成し、
    　前記第５の層の上に第２の金属、または、金属酸化物からなる第６の層を形成し、
    　前記第６の層の上に、ポリイミドの前駆体を塗布し、焼成して、ポリイミド基板を形成し、
    　前記ポリイミド基板の上に前記画素を形成し、
    　その後、前記第１の層にレーザを照射することにより、前記第２の層と前記第３の層間で剥離を生じさせることによって、前記ポリイミド基板と前記ガラス基板を分離することを特徴とする表示装置の製造方法。
  19. 　前記第１の層はａ－Ｓｉで形成し、前記第２の層はＡｌで形成し、前記第３の層は酸化シリコンで形成することを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の製造方法。
  20. 　前記第４の層はアルミニウム酸化物で形成し、前記第５の層はシリコン酸化物で形成し、前記第６の層は、Ａｌまたはアルミニウム酸化物で形成することを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の製造方法。
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