JP2009003020A - 表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特性を向上しつつ材料の選択幅を拡げ、かつ、接続信頼性を向上した液晶表示素子を提供する。
【解決手段】第１基板21よりも耐熱性が高い耐熱基板上に剥離層を介してマトリクス回路22および周辺駆動回路23を形成する。マトリクス回路22および周辺駆動回路23を、端子26aを有し引出部26を備えた第１基板21に、接着層24を介して転写してアレイ基板12とする。マトリクス回路22および周辺駆動回路23を比較的高温で容易に形成でき、マトリクス回路22および周辺駆動回路23の特性を向上できる。引出部を別個に設けて接続する場合などと比較して第１基板21の材料の選択幅が広がり、かつ、接続信頼性を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性を有する基板を備えたアレイ基板を有する表示素子およびその製造方法に関する。

従来、例えば携帯電話などのモバイルデバイスにおいて、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などの表示素子が広く利用されている。

このようなモバイルデバイス用の表示素子では、絶縁基板として使用されるガラス基板が薄いことから、その取り扱いなどによっては割れてしまうことがあり、その耐久性を向上することが望まれている。

近年、上記のような絶縁基板として、合成樹脂や薄い金属などの可撓性を有する材料を用いることで、割れを防止した表示素子がある。

しかしながら、このような表示素子では、ガラス基板などよりも耐熱性が低い合成樹脂を絶縁基板として用いることから、高温で形成するポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)の半導体層を有する薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)などでマトリクス回路を構成することができず、低温で形成可能なアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)の半導体層を有する薄膜トランジスタなどを用いることになる。一般に、低温で形成した薄膜トランジスタは、移動度が低いので、充分な処理速度を得るためには、マトリクス回路の信号線およびゲート線に駆動用ＩＣを接続しなければならない。このため、接続点数が増加し、基板が曲がると、駆動用ＩＣを実装したＦＰＣなどが基板から剥がれるおそれがあるので、結果的に基板を曲げることができないという問題がある。

また、駆動用ＩＣを基板に直接実装する構成も考えられるものの、この駆動用ＩＣの実装の際に熱を加える必要があるため、基板として、この熱に対して耐久性を有する材料を選択しなければならず、基板の材料が制約されるとともに、基板が撓むと、駆動用ＩＣが割れるおそれがあるため、結果的に耐久性を向上することができないという問題がある。

そこで、耐熱性を有するガラス基板などの耐熱基板上に予めマトリクス回路および周辺駆動回路を、剥離層を介して形成し、これらマトリクス回路および周辺駆動回路を、可撓性を有する基板に転写する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１２５１３８号公報

しかしながら、上述の表示素子では、マトリクス回路および周辺駆動回路に用いる薄膜トランジスタの半導体層をポリシリコンとして特性の向上を図ることは可能であるものの、外部回路との接続用の実装テープを異方性導電膜などによりアレイ基板に熱圧着するため、アレイ基板用の絶縁基板として、この熱圧着に対して耐久性を有する材料を選択しなければならず、材料の選択幅が狭くなるという問題点を有している。

また、熱圧着による接続部が形成されるため、接続信頼性を向上することが容易でないという問題点もある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、特性を向上しつつ材料の選択幅を拡げ、かつ、接続信頼性を向上した表示素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の表示素子は、可撓性を有する基板とこの基板上に接着層を介して設けられたマトリクス回路および周辺駆動回路とを備えたアレイ基板を具備し、前記アレイ基板の前記基板は、外部回路に物理的および電気的に接続される端子を有し、引出部を一体に備えているものである。

そして、可撓性を有し外部回路に物理的および電気的に接続される端子を有し引出部を備えた基板に、マトリクス回路および周辺駆動回路を、接着層を介して接着してアレイ基板とする。

また、本発明の表示素子の製造方法は、可撓性を有する基板とこの基板上に形成されたマトリクス回路および周辺駆動回路とを備えたアレイ基板を有する表示素子の製造方法であって、前記基板よりも耐熱性が高い耐熱基板上に剥離層を介して前記マトリクス回路および前記周辺駆動回路を形成する回路形成工程と、この回路形成工程で形成された前記マトリクス回路および前記周辺駆動回路を、外部回路に物理的および電気的に接続される端子を有し引出部を一体に形成した前記基板上に接着層を介して転写してアレイ基板とする転写工程とを具備したものである。

そして、基板よりも耐熱性が高い耐熱基板上に剥離層を介してマトリクス回路および周辺駆動回路を形成し、これらマトリクス回路および周辺駆動回路を、可撓性を有し外部回路に物理的および電気的に接続される端子を有し引出部を備えた基板に、接着層を介して転写してアレイ基板とする。

本発明によれば、マトリクス回路および周辺駆動回路を、例えば耐熱性を有する基板上などに形成した後、接着層により基板へと転写することが可能になるので、マトリクス回路および周辺駆動回路を比較的高温で容易に形成でき、これらマトリクス回路および周辺駆動回路の特性を向上できるとともに、引出部を基板に一体に備えることで、例えば引出部を別個に設けてアレイ基板に接続する場合などと比較して基板の材料の選択幅が広がり、かつ、接続信頼性を向上できる。

また、本発明によれば、マトリクス回路および周辺駆動回路を比較的高温で容易に形成でき、これらマトリクス回路および周辺駆動回路の特性を向上できるとともに、引出部を基板に一体に備えることで、例えば引出部を別個に設けてアレイ基板に接続する場合などと比較して基板の材料の選択幅が広がり、かつ、接続信頼性を向上できる。

以下、本発明の一実施の形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１および図２に表示素子としての液晶表示素子11を示し、この液晶表示素子11は、例えば携帯電話などのモバイルデバイスに用いられるものである。そして、この液晶表示素子11は、アレイ基板12と、このアレイ基板12に対向配置された対向基板13と、これら基板12，13間に介在された光変調層としての液晶層14とを備えている。なお、図１は、図２のＡ−Ａ断面図である。

アレイ基板12は、可撓性を有する基板としての可撓性基板である第１基板21上に、四角形状の表示領域を構成するマトリクス回路22と、このマトリクス回路22の駆動を制御する周辺駆動回路23とが接着層24を介して設けられている。さらに、マトリクス回路22と周辺駆動回路23との上には、カラーフィルタ層、配向膜あるいは保護膜などの所定層25が形成されている。なお、便宜的に、図中においてはそれらの詳細を省略している。

第１基板21は、例えば合成樹脂などの部材により形成された偏光板が用いられる。また、この第１基板21には、外部回路に物理的および電気的に接続される引出部26が一体に設けられている。この引出部26には、外部回路の主基板のコネクタに挿入接続される端子26aが先端近傍に設けられている。

マトリクス回路22は、図示しない走査線および信号線を格子状に有し、これら走査線と信号線とのそれぞれの交差位置にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)28が設けられている。

周辺駆動回路23は、例えばゲート駆動部、ソース駆動部および単純昇圧電源回路などの駆動用ＩＣ機能を有するもので、比較的高価な駆動用ＩＣ自体を使用することなく構成されている。そして、この周辺駆動回路23は、マトリクス回路22の長手方向の一端部に沿って設けられ、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ29を備えている。

なお、薄膜トランジスタ28，29は、半導体層がそれぞれポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)で形成されたものである。

接着層24は、例えば熱硬化型の合成樹脂、あるいは光硬化型の合成樹脂などが用いられる。

引出部26は、第１基板21の周辺駆動回路23側の辺部から、この辺部に対して略垂直な方向へと長尺状に突出している。

一方、対向基板13は、可撓性を有する第２基板31上に、対向電極および配向膜などの各種機能性膜32が形成され、マトリクス回路22の周辺部において、第１基板21と所定の間隙を介して貼り合わせられている。また、この対向基板13は、アレイ基板12よりも大きさが小さく、表示領域よりも若干大きい程度となっている。このため、引出部26は、対向基板13よりも平面視で外方に突出している。

第２基板31は、例えば合成樹脂などの部材により形成された偏光板が用いられる。

次に、上記一実施の形態の表示素子の製造方法を説明する。

まず、図３に示すように、ガラス基板などの耐熱基板35上に、スパッタリング、アニール、あるいはエッチングなどを順次施すことで、剥離層36を介してマトリクス回路22および周辺駆動回路23を形成する(回路形成工程)。このとき、各薄膜トランジスタ28，29は、例えば低温ポリシリコンプロセス(最高温度３００℃以上)により作成する。

ここで、剥離層36は、所定の接着強度を有するとともに、光の照射あるいは加熱などの所定の処理により接着強度が低下して剥離しやすくなるもので、例えば非晶質シリコンなどが用いられる。

したがって、耐熱基板35は、例えば剥離層36として光の照射により剥離させるものを用いる場合には、この光が透過可能なものとする。

次いで、図４に示すように、これらマトリクス回路22および周辺駆動回路23上に、保護膜、カラーフィルタ層、画素電極および配向膜などの所定層25を順次形成する(所定層形成工程)。

この後、図５に示すように、所定層25上に仮接着層38を介して支持基板39を貼り付ける(貼り付け工程)。

ここで、仮接着層38は、剥離層36と同様に、所定の接着強度を有するとともに、所定の処理により接着強度が低下して剥離しやすくなるものである。

したがって、支持基板39は、例えば仮接着層38として光の照射により剥離させるものを用いる場合には、この光が透過可能なものとする。

この状態で、剥離層36に所定の処理を施して接着強度を低下させることで、図６に示すように、耐熱基板35を剥離して除去する(耐熱基板除去工程)。

さらに、図７に示すように、残存した剥離層36を、化学的処理などにより除去する(剥離層除去工程)。

次いで、図８に示すように、マトリクス回路22および周辺駆動回路23に対応する位置に接着層24を形成し、この接着層24を介して、マトリクス回路22および周辺駆動回路23を、引出部26を予め一体に形成した第１基板21に、所定層25とともに貼り合わせてマトリクス回路22および周辺駆動回路23を第１基板21に転写する(回路転写工程)。なお、この接着層24は、図中ではマトリクス回路22および周辺駆動回路23の下部に形成しているが、液状の部材により形成する場合には、上下を反転してマトリクス回路22および周辺駆動回路23上に塗布して形成する。

この後、図９に示すように、仮接着層38を処理して支持基板39を除去する(支持基板除去工程)ことで、アレイ基板12が完成する。

上記貼り付け工程、耐熱基板除去工程、剥離層除去工程、回路転写工程および支持基板除去工程により、転写工程が構成されている。

また、図１０に示すように、第２基板31上に機能性膜32を形成して作成した対向基板13を、アレイ基板12と所定の間隙を介して貼り合わせる(基板貼り合わせ工程)。なお、機能性膜32は、比較的高温で形成するものを含む場合には、上記アレイ基板12と同様に、耐熱基板上に剥離層を介して機能性膜を一旦成膜した後、第２基板31に転写するようにする。

そして、アレイ基板12と対向基板13との間に、液晶層14を封入することで、図１に示す液晶表示素子11が完成する。なお、上記液晶層14は、基板貼り合わせ工程の際にアレイ基板12と対向基板13との間に挟持するようにしてもよい。

上述したように、上記一実施の形態では、第１基板21よりも耐熱性が高い耐熱基板35上に剥離層36を介してマトリクス回路22および周辺駆動回路23を形成し、これらマトリクス回路22および周辺駆動回路23を、端子26aを有し平面視で対向基板13よりも外方に突出する引出部26を備えた第１基板21に、接着層24を介して転写してアレイ基板12とする構成とした。

この結果、マトリクス回路22および周辺駆動回路23を比較的高温、例えば３００℃以上の温度で形成できるので、これらマトリクス回路22および周辺駆動回路23に用いられる薄膜トランジスタ28，29の特性を向上し、かつ、ばらつきを低減できるため、マトリクス回路22および周辺駆動回路23自体の特性を向上できるとともに、これらマトリクス回路22および周辺駆動回路23を容易に形成できる。

また、引出部26を第１基板21に一体に設け、かつ、アレイ基板12上に、マトリクス回路22の駆動用ＩＣなど、アレイ基板12の屈曲により割れや剥がれを生じるおそれがある部材が実装されていないので、引出部26を外部回路のコネクタなどに物理的および電気的に直接接続でき、熱圧着などにより他の基板などを圧着する従来の場合と比較して、第１基板21の材料の選択幅が広がるとともに、接続信頼性を向上できる。

しかも、比較的高価な駆動用ＩＣを使用しないことにより、液晶表示素子11を安価に構成できる。

さらに、第１基板21として偏光板を用いることも可能となるから、偏光板をアレイ基板に別途貼り合わせる従来の場合と比較して、このような貼り合わせの工程が必要なく、製造性を向上できるとともに、偏光板の厚みの分、液晶表示素子11全体を、より薄型化できる。

そして、周辺駆動回路23を第１基板21上に形成するので、周辺駆動回路を他の基板上などに実装してアレイ基板に接続する場合などと比較して、外部出力端子の数が少なくなり、接続信頼性を向上できる。

なお、上記一実施の形態において、カラーフィルタ層などは、対向基板13側に形成してもよい。

また、表示素子としては、例えば有機ＥＬ表示素子など、薄膜封止の場合には対向基板が不要となる任意の表示素子であっても、対応して用いることができる。

本発明の一実施の形態の表示素子を示す縦断面図である。 同上表示素子を示す斜視図である。 同上表示素子の製造方法の回路形成工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の所定層形成工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の貼り付け工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の耐熱基板除去工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の剥離層除去工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の回路転写工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の支持基板除去工程を示す説明断面図である。 同上表示素子の製造方法の基板貼り合わせ工程を示す説明断面図である。

符号の説明

11 表示素子としての液晶表示素子
12 アレイ基板
21 基板としての第１基板
22 マトリクス回路
23 周辺駆動回路
24 接着層
25 所定層
26 引出部
26a 端子
35 耐熱基板
36 剥離層
38 仮接着層
39 支持基板

Claims (5)

1. 可撓性を有する基板とこの基板上に接着層を介して設けられたマトリクス回路および周辺駆動回路とを備えたアレイ基板を具備し、
   前記アレイ基板の前記基板は、外部回路に物理的および電気的に接続される端子を有し、引出部を一体に備えている
   ことを特徴とした表示素子。
2. 前記アレイ基板の前記基板は、偏光板により形成されている
   ことを特徴とした請求項１記載の表示素子。
3. 可撓性を有する基板とこの基板上に形成されたマトリクス回路および周辺駆動回路とを備えたアレイ基板を有する表示素子の製造方法であって、
   前記基板よりも耐熱性が高い耐熱基板上に剥離層を介して前記マトリクス回路および前記周辺駆動回路を形成する回路形成工程と、
   この回路形成工程で形成された前記マトリクス回路および前記周辺駆動回路を、外部回路に物理的および電気的に接続される端子を有し引出部を一体に形成した前記基板上に接着層を介して転写してアレイ基板とする転写工程と
   を具備したことを特徴とした表示素子の製造方法。
4. 前記回路形成工程の後、前記マトリクス回路および前記周辺駆動回路上に所定層を形成する所定層形成工程を具備し、
   前記転写工程は、
   前記所定層上に仮接着層を介して支持基板を貼り付ける貼り付け工程と、
   前記剥離層を処理して前記耐熱基板を剥離する耐熱基板除去工程と、
   残存した前記剥離層を除去する剥離層除去工程と、
   前記支持基板上の前記マトリクス回路および前記周辺駆動回路を、前記接着層を介して前記所定層とともに前記基板に転写する回路転写工程とを備えている
   ことを特徴とした請求項３記載の表示素子の製造方法。
5. 前記アレイ基板の前記基板を、偏光板で形成する
   ことを特徴とした請求項３または４記載の表示素子の製造方法。

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