JP4323115B2

JP4323115B2 - 機能性パネルの製造方法

Info

Publication number: JP4323115B2
Application number: JP2001206595A
Authority: JP
Inventors: 智和中川; 康伸田草
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP2003022032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの機能素子を、柔軟性を有するシートに貼り付けた機能素子基板を備える機能性パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機能素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いて液晶ディスプレイなどを製造する場合は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによってガラスなどの透明基板上にＴＦＴを形成する。ＴＦＴを基板上に形成する工程は高温処理を伴うため、軟化点および融点が高く耐熱性に優れる材料を基板に用いる必要がある。そのため、現状では５００℃前後の耐熱性を有する耐熱ガラスが基板として使用されている。
【０００３】
機能素子が形成される基板は、機能素子基板を製造するための条件を満たす必要がある。しかし機能素子が形成される基板は、製品化された後の実使用の際に有効な特性を持たない場合がある。
【０００４】
たとえばガラス基板は、機能素子であるＴＦＴを用いた液晶ディスプレイを製造する場合に適した基板であるが、その反面、ガラス基板は重く、割れ易く、変形に弱いという性質を持つ。現在需要が急増している携帯電話または携帯端末などの携帯用電子機器製品に用いられる液晶ディスプレイでは、安価で軽く、変形に耐え、落下に対しても破損しない基板が必要である。ところが、このような基板は製造工程で必要な耐熱性を持たず、また基板搬送の際に基板の反りが大きいなどの問題がある。すなわち、製造条件から基板に求められる特性と製品化された後の基板に求められる特性との間に隔たりがあり、両者の特性を同時に満足させる基板の選択は極めて困難である。
【０００５】
特開平１０−１２５９３１号公報に開示されている薄膜素子の転写方法では、機能素子である薄膜素子と製造時に使用する基板との間に分離層を形成し、基板側からレーザ光を照射して分離層で剥離を生じさせ、薄膜素子を製造時に使用する基板から剥離させた後、薄膜素子を製品で使用する基板に転写することで、製造時に使用する基板と製品で使用する基板とを分けている。
【０００６】
特開平７−２０９６３３号公報に開示されている液晶表示素子の製造方法では、プラスチック基板が熱変形を起こす温度よりも低い温度で処理する前半工程をロールツーロール方式で流し、後半工程は枚葉式で流すことによって、プラスチック基板を用いた液晶表示素子を生産性良く製造し、かつその耐久性、信頼性を向上させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−１２５９３１号公報に開示されている薄膜素子の転写方法では、分離層にレーザ光を吸収させて薄膜素子と基板とを剥離させるとき、熱が発生して薄膜素子が加熱されるため、薄膜素子の性能が低下するという問題を有する。
【０００８】
また特開平７−２０９６３３号公報には、プラスチック基板を用いた液晶表示素子を生産性良く製造する方法が開示されている。機能素子がないパネルを製造する場合、この液晶表示素子の製造方法は有効であるが、機能素子を有するパネルを製造する場合、機能素子を形成する最初の工程で高温処理を伴うので、この液晶表示素子の製造方法は適さない。
【０００９】
また現状の液晶ディスプレイは、表示領域を拡大するために、パネルを２枚並べてパッケージし、蝶番などで結合させて使用している。このような液晶ディスプレイは、２枚のパネルの間に表示不可能な領域が存在し、連続した映像または文字を表示しにくいという問題を有する。今後、携帯用電子機器製品の液晶ディスプレイは、表示領域の拡大を図るために、大型の画面または複数の画面を使用して画像情報を表示する必要がある。また携帯用電子機器製品の液晶ディスプレイは、使用しないときに、携帯しやすいように収納できる必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、信頼性と携帯性とを同時に備えた機能性パネルおよびその機能性パネルを生産性良く製造する機能性パネルの製造方法を提供することである。
【００１１】
また本発明の他の目的は、複数のパネルを有する機能性パネルを効率良く製造する機能性パネルの製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面に機能素子を形成したガラス製の基板の裏面から厚さを減少させることで基板を薄層化し、前記薄層化した基板に、柔軟性を有し、薄層化した基板を補強する補強層を貼り付け、
前記補強層は、帯状のシートであり、前記基板が貼り付けられた状態でさらに洗浄、基板実装、分断の少なくともいずれかの処理を、シートを送り出しながら連続して行い、
かつ基板保護またはパネル端子保護のために、紫外線の照射によって粘着力が変化する保護フィルムを、前記シートを送り出しながら貼り付けることを特徴とする機能性パネルの製造方法である。
【００１３】
基板がガラス基板の場合は、耐熱性を有し機能素子を形成するのに適しているが重い。そこで、基板を薄層化して軽量化すると、割れ易くなるなどの問題を有する。そこで、本発明では、薄層化した基板に、たとえばシートを貼り付けたり、高分子溶剤を塗布して硬化させたりして、柔軟性を有する補強層を形成する。このようにして、信頼性が高く、軽量で携帯性を備えた機能素子基板を備えた機能性パネルを製造することができる。
基板は耐熱性および耐食性などを有するガラスから成るので、性能の良い機能素子を基板に形成することができる。
【００１４】
この補強層は、機能素子の形成に適している必要はなく、製品に求められる性質に応じて選ぶことができる。したがって、従来の製造工程をそのまま用いて、製品に求められる性質を有する機能素子基板を備えた機能性パネルを製造することができる。またパネルを貼り付けたシートを送り出しながら、各工程を連続して行うので、生産性を向上させることができる。
また、基板保護またはパネル端子保護のために、紫外線の照射によって粘着力が変化する保護フィルムを用いるので、基板を薄層化したパネルから保護フィルムを剥離する際、パネルに負担をかけずに保護フィルムを剥離することができる。
【００１５】
また本発明は、機能素子と基板との間に、基板の薄層化時に機能素子を保護するバリア層を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、機能素子と基板との間にバリア層が形成されるので、基板を薄層化する際にバリア層がストッパとしての役割を果たし、基板を均一に薄くすることができる。
【００１７】
また本発明に従えば、基板を薄層化する際の条件の管理を容易にすることができる。
【００１８】
また本発明は、前記バリア層は、金属の酸化物から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、バリア層は、ガラスと比べて硬く、耐薬品性を有する金属の酸化物から成るので、基板を薄層化する際に機能素子を保護できる。
【００２０】
また本発明は、前記補強層は、有機高分子から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、転写体は有機高分子から成るので、耐衝撃性に優れ、軽量な機能素子基板を製造することができる。
【００３１】
また本発明は、シートに貼り付けられた隣り合う２つ以上のパネルを残してシートを分断することで、複数のパネルが接続して一体化された機能性パネルを製造することを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、２つ以上のパネルが一体化されるので、各パネルがつながった状態の機能性パネルを製造することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である機能性パネルの製造方法を用いて液晶パネル３４を製造する場合の工程図である。以下、この図１を参照して、液晶パネル３４の製造方法について説明する。
【００３６】
（１）まずガラスから成る基板１上にタンタルの薄膜をスパッタ法で形成する。このタンタルを陽極酸化して酸化タンタルにし、バリア層２とする。バリア層２の上に、ゲート電極配線、ゲート絶縁層形成、アモルファスシリコンの半導層形成またはソース電極配線などを順次行いＴＦＴを形成した機能素子層３を形成する。このようにして機能素子基板１０が得られる。同様にしてガラスから成る基板１１上にバリア層１２を形成し、バリア層１２の上にカラーフィルタ層１３を形成する。このようにしてカラーフィルタ基板２０が得られる。
【００３７】
（２）機能素子基板１０とカラーフィルタ基板２０との間にプラスチックのビーズを散布して、機能素子基板１０とカラーフィルタ基板２０とを貼り合わせる。このとき、機能素子層３およびカラーフィルタ層１３が内側となるようにする。機能素子基板１０とカラーフィルタ基板２０との間にプラスチックのビーズを散布するのは、基板間隔を均一に５μｍにするためである。機能素子基板１０とカラーフィルタ基板２０とを貼り合わせた後、基板間に液晶を注入し、注入口を封止して液晶層２５を形成する。このようにしてパネル３０が得られる。
【００３８】
（３）次にパネル３０の基板１および基板１１が同時に薄層化されるのを防ぐために、保護フィルムとして耐酸性を有するＵＶ（紫外線）シート２６をパネル３０の基板１１上に貼り付ける。ＵＶシート２６は、紫外線を照射することによって粘着力が低下するアクリル系の接着材を使用したシートである。ＵＶシート２６は、エッチングによって薄層化されたパネルに負担をかけずに剥離することができる。またパネル３０の周囲からエッチング液が滲入するのを防止するために、あるいはパネル３０の接続端子の浸食を防ぐために保護を行う。接続端子の平坦な部分には、ＵＶシート２６と同様のＵＶシート２９を貼り付ける。段差部分および周囲には、アクリル系もしくはフッ素系のエッチングに耐えられる樹脂２８を塗布し、硬化させる。ＵＶシート２６の厚さが２００μｍ程度であれば、凹凸がある部分でもカバー可能であるため、パネル３０の接続端子部分もＵＶシート２６で保護可能である。
【００３９】
（４）このようにして準備したパネル３１を、フッ酸の水溶液から成るエッチング液を用いてエッチングする。バリア層２である酸化タンタルは上記のエッチング液に溶解しない。したがって、バリア層２、機能素子層３、液晶層２５、カラーフィルタ層１３、バリア層１２、基板１１、ＵＶシート２６および薄くなった基板１ａで構成された層が残る。すなわち薄層化されたパネル３２が残る。基板１は部分的に完全除去してもよい。次に薄層化されたパネル３２からＵＶシート２６およびＵＶシート２９を剥離して純水でリンスし、乾燥させる。
【００４０】
この後、柔軟性を有する帯状のベースシート６にパネルを貼り付けてロールツーロール方式で液晶パネル３４を製造する。
【００４１】
図２は、液晶パネル３４の製造工程の中で、ロールツーロール方式による工程を示す概略図である。図２は概略図であるため、各ベースシート駆動ローラ５７のサイズは小さいが、実際のベースシート駆動ローラ５７は、パネルに負担をかけない形状にする必要がある。たとえばベースシート駆動ローラ５７自体に柔軟性を持たせて、パネルが接触してもなじむようにする。あるいは、ベースシート６が折れ曲がる所で、ベースシート６が、直角に折れ曲がらず、緩やかに曲がるようにする。たとえば、ベースシート６が４５度以下の角度で折れ曲がるようにする。
【００４２】
（５）樹脂から成る接着層５によって、基板１の薄層化が完了したパネルをベースシート６に貼り付ける。このとき、薄くなった基板１ａ側をベースシート６に貼り付ける。ベースシート６は、搬送に用いるだけではなく、最終的に製品の一部にする。そのために図２に示すように、画像認識装置５０を使用して、パネルのアライメントマークとベースシート６のアライメントマークとを位置合わせして、パネルとベースシート６とを貼り合わせる。貼り合わせ完了後、ベースシート６を移動させながら、端子保護用テープ貼り付けローラ５１によって、端子保護用テープであるＵＶシート２９を貼り付ける。
【００４３】
（６）ベースシート６がさらに移動すると、パネルがエッチング槽５２に入り、フッ酸の水溶液から成るエッチング液を用いて基板１１のエッチングが行われる。その後、ベースシート６がさらに移動すると、パネルが洗浄槽５３に入り、ＵＶシート２９が剥離され、パネルの周囲に塗布して硬化された樹脂が剥離剤で取り除かれ、純水でリンスされて、乾燥される。
【００４４】
このようにして、ベースシート６に貼り付けられた薄くなった基板１ａ、バリア層２、機能素子層３、液晶層２５、カラーフィルタ層１３、バリア層１２で構成された層および薄くなった基板１１ａが残る。すなわち、薄層化されたパネル３３が残る。基板１１は部分的に完全除去してもよい。
【００４５】
（７）パネルを薄型化した後、ベースシート６がさらに移動すると、実装工程へ進む。実装工程では、図２に示す基板接続機５４で、フレキシブル基板またはＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープなどの基板２７をパネル３３に接続する。
【００４６】
（８）カバーフィルム貼り付けローラ５５で、接着用の樹脂から成る接着層１５によって、基板２７を接続したパネル３３の薄くなった基板１１ａ上にカバーフィルム１６を貼り付ける。カバーフィルム１６として、偏光板、拡散板、レンズシートまたはプリズムシートなどを適用することによって、部材の低減ができ、コストダウンにも効果がある。次に、分断工程に進む。パネル分断機５６で、ベースシート６を切断する。このようにして、液晶パネル３４が得られる。
【００４７】
本実施形態では、基板上にＴＦＴを形成した液晶パネルを製造する際に、耐熱性および耐食性などの特性が優れる耐熱ガラスから成る基板などを用いて機能素子の形成および加工を行い、有機高分子などの耐衝撃性に優れ、軽量な基板に転写するので、優れた信頼性と携帯性とを同時に備えた液晶パネルを製造することができる。この液晶パネルは、軽く、変形に耐え、落下に対しても破損しない信頼性の高い機能性パネルであるので、携帯モバイルまたは携帯電話などの情報携帯端末ディスプレイとして利用できる。
【００４８】
また本実施形態では、ロールツーロール方式でエッチング工程、実装工程および分断工程を連続して行うので、工程から工程へのパネルの排出、移動および供給の作業がなくなり、かつカセットなどの移送手段を必要としない。さらに本実施形態では、搬送用ベースシートを最終形状のパネルシートにするので、搬送のためだけのシートを必要としない。
【００４９】
厚さが０．５ｍｍ以下のガラスはかなりもろいが、薄層化したガラスと樹脂層とを層構成することによって、寸法安定性、耐熱性および曲げ剛性に富む基板ができる。ガラス基板などを１００μｍ以下の厚さにし、それに樹脂などの柔軟性を有する基板を貼り合わせて補強することによって、次のような効果が得られる。カードタイプの電卓またはテレビなどの製品をポケットなどに入れて何らかの外圧がかかっても、曲げが生じて製品が割れることがない。大型スクリーンまたは車のダッシュボードなどの湾曲して固定される製品を作ることができる。ロールツーロール方式で生産する際に、割れが少なく生産性が向上する。
【００５０】
ガラスから成る基板上に形成したバリア層は、基板を薄層化する際にストッパとしての役割を果たし、基板を均一に薄くすることを可能にする。金属の酸化物から成るバリア層は、ガラスと比べて硬く、耐薬品性を有し、機能素子を保護できる。バリア層としては、酸化タンタルの他に、チタンまたはタングステンなどの金属の酸化物を用いることができる。何層か積層した層を、バリア層としてもよい。あるいは、複数の金属の酸化物を組み合わせて、バリア層としてもよい。
【００５１】
基板の厚さを減少させる方法としては、エッチング以外にも、機械的に基板を研磨して削り取る方法、機械研磨とエッチングとを併用して機械的および化学的に基板を研磨する方法、ブラスト処理によって基板を削り取る方法などが適用できる。またバリア層を設けず、エッチング液の温度および濃度、撹拌方法などを厳密に管理することによって、基板のエッチング速度を制御して、基板の薄層化を行ってもよい。パネルが有する２つの基板のうち、一方の基板は薄層化せず、もう一方の基板だけ薄層化してもよい。
【００５２】
本実施形態では片面からのみ薄型化したパネルをベースシートに貼り付けるが、パネルを両面から薄型化した後、パネルの両面に有機高分子を貼り付け、機能性パネルを製造することも可能である。また本実施形態ではパネルをベースシートに貼り付けるが、スピンコータまたはスロットコータなどを用いて、柔軟性を有する有機高分子などの溶剤を塗布し、硬化させることも可能である。
【００５３】
柔軟性を有するベースシートとして、各種樹脂の他に、アルミまたは銅などの金属膜、あるいは金属と樹脂との多層膜であってもよい。ベースシートは、剛性または冷却性を向上したり、電磁波をシールドするなどの目的で選択してもよい。
【００５４】
以上のようにして、従来の製造方法をそのまま利用して、軽く、変形に耐え、さらに落下に対しても破損しないという製品に求められる性質を有する機能性パネルを製造する。本実施形態の機能性パネルの製造方法は、液晶パネルだけでなく、他の平面表示装置または薄膜集積回路装置などの製造も可能である。
【００５５】
図３は、本発明の他の実施形態である機能性パネル６０の製造工程を示す概略図である。
【００５６】
まず、図１の（１）〜（６）の工程に従い、パネル片面のエッチング、ベースシート６への貼り付け、残りの面のエッチング、洗浄、乾燥などを行う。パネルの薄型化が完了した後、隣り合わせになる２枚のパネル４０，４１を１組にして、ゲート端子同士を結線４２する。次に、２枚のパネル４０，４１の共通になったゲート端子にゲート基板４３を接続し、ソース基板４４，４５は各々のパネルに接続する。ゲート基板４３は２枚のパネル４０，４１の駆動を行う。次に、接着用の樹脂から成る接着層によって、カバーフィルム１６を貼り合わせる。その後、検査工程で通電テストまたは表示品位テストなどを行い、２枚１組で分断する。以上によって、機能性パネル６０が完成する。
【００５７】
図４は、このようにして製造された機能性パネル６０を備える２画面一体型表示装置７０を示す図である。
【００５８】
従来の２画面一体型表示装置は、ケーシングした２枚のパネルモジュールを、蝶番などでドッキングさせて使用している。そのため従来の２画面一体型表示装置は、ケースの額縁部または蝶番部が存在してしまい、２枚のパネルの間に表示不可能な領域が存在し、連続した映像または文字を表示しにくい。これに対し、柔軟性を有するシートを用いた２画面一体型表示装置７０は、２枚のパネルを１枚のシートで製作するため、図４に示すように、額縁部分および蝶番などの可動部品を必要としない。柔軟性を有するシートを用いた２画面一体型表示装置７０は、２枚のパネルの間には結線のみが存在し、２枚のパネルがつながっている状態とすることができる。また柔軟性を有するシートを用いた２画面一体型表示装置７０は、２枚のパネルの間で折り曲げることが容易にできるので、画像を表示させるときは広げて使用し、画像を表示させる必要がないときは折り畳んでポケットに入れて携帯することが可能である。
【００５９】
ロールツーロール方式で生産することによって、２画面一体型とするのみでなく、３画面または４画面などの複数画面一体型表示装置を製造することも可能である。図５は、４画面一体型マルチスクリーン７１を示す図である。連続した複数のパネルを結線して共通回路にすれば、複数のパネルを一括して制御することも可能である。このようにして、大型の湾曲したマルチスクリーンを実現できる。また湾曲した小型画面の製品を製造することも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特に転写体を選ばず、様々な転写体に機能素子を転写することが可能である。たとえば、機能素子を直接形成することができない、あるいは、機能素子を直接形成することが困難な基板に、機能素子を転写することによって、従来得られなかった特徴を備えた機能デバイスを形成することができる。特に、透明基板上にＴＦＴを形成した液晶パネルを製造する際に、耐熱性および耐食性などの特性が優れる耐熱ガラスなどの基板を用いて、機能性薄膜の形成および加工を行い、有機高分子などの耐衝撃性に優れ、軽量な基板に機能性薄膜を転写するよって、優れた信頼性と携帯性とを同時に備えた液晶ディスプレイを容易に製造することができる。このような利点は、液晶ディスプレイの製造だけでなく、他の平面表示装置または薄膜集積回路装置などの製造においても、同様に享受される。
【００６１】
また柔軟性を有する転写体を使用することによって、たとえば、２画面または３画面などの複数の画面を一体型で製造し、画面毎に折り畳めるようにすれば、携帯時は畳んでおいて、使用時は、大型画面にすることが可能である。将来的には、電子ペーパーの実現が可能になる。また２画面を一体形成することによって、１つのゲート基板で２画面の制御が可能になり、部材コスト軽減につながる。
【００６２】
ロールツーロール方式で機能性パネルを生産すれば、エッチング工程、実装工程または検査工程などの各工程が連続で作業可能となる。ロールツーロール方式で機能性パネルを生産すれば、工程から工程へのパネルの排出、移送または供給の作業がなくなり、カセットなどの移送手段を必要としないため、設備投資削減またはコストダウンにも効果がある。
【００６３】
ロールツーロール方式で機能性パネルを生産する際に、搬送用のシートを最終形状のパネルシートにするので、搬送のためだけのシートを必要としない。搬送完了後にシートを切断してパネルを単体化するので、作業効率が上がり、またコストダウンができる。
【００６４】
また本発明によれば、携帯モバイルまたは携帯電話などの情報携帯端末ディスプレイとして、軽く変形に耐え、落下に対しても破損しない信頼性の高いディスプレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である機能性パネルの製造方法を用いて液晶パネル３４を製造する場合の工程図である。
【図２】液晶パネル３４の製造工程の中で、ロールツーロール方式による工程を示す概略図である。
【図３】機能性パネル６０の製造工程を示す概略図である。
【図４】機能性パネル６０を備える２画面一体型表示装置７０を示す図である。
【図５】４画面一体型マルチスクリーン７１を示す図である。
【符号の説明】
１，１１基板
１ａ，１１ａ薄くなった基板
２，１２バリア層
３機能素子層
１３カラーフィルタ層
１０機能素子基板
２０カラーフィルタ基板
５，１５接着層
６ベースシート
２５液晶層
２６，２９ＵＶシート
２７基板
２８樹脂
３０，３１，３２，３３パネル
３４液晶パネル

Claims

表面に機能素子を形成したガラス製の基板の裏面から厚さを減少させることで基板を薄層化し、前記薄層化した基板に、柔軟性を有し、薄層化した基板を補強する補強層を貼り付け、
前記補強層は、帯状のシートであり、前記基板が貼り付けられた状態でさらに洗浄、基板実装、分断の少なくともいずれかの処理を、シートを送り出しながら連続して行い、
かつ基板保護またはパネル端子保護のために、紫外線の照射によって粘着力が変化する保護フィルムを、前記シートを送り出しながら貼り付けることを特徴とする機能性パネルの製造方法。
機能素子と基板との間に、基板の薄層化時に機能素子を保護するバリア層を形成することを特徴とする請求項１記載の機能性パネルの製造方法。
前記バリア層は、金属の酸化物から成ることを特徴とする請求項２記載の機能性パネルの製造方法。
前記補強層は、有機高分子から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の機能性パネルの製造方法。
シートに貼り付けられた隣り合う２つ以上のパネルを残してシートを分断することで、複数のパネルが接続して一体化された機能性パネルを製造することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の機能性パネルの製造方法。