(57)【要約】【課題】従来の製造プロセスからの大きな変更を抑えつつ薄型化および軽量化を図るとともに、歩留まりを向上した表示素子の製造方法を提供する。【解決手段】大判ガラス基板33上の有効表示部17の外方に構造体42を形成する。対向用大判非ガラス基板38を、大判ガラス基板33に貼り合わせて中間パネル45を形成する。中間パネル45から大判ガラス基板33を除去し、アレイ側機能層35側をアレイ用非ガラス基板に転写し、構造体42を除去する。構造体形成工程を追加するだけで中間パネル45までを従来の製造プロセスで製造できるので、従来の製造プロセスからの大きな変更を抑えつつ、薄型化および軽量化を図ることができる。構造体42により、アレイ側機能層35の有効表示部17の外方の部分の自己支持性が向上するので、アレイ側機能層35をアレイ側大判非ガラス基板に転写しやすくして歩留まりを向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能層を形成したガラス基板上の所定の領域の外方に、少なくとも一部が前記機能層に重なるように構造体を形成する構造体形成工程と、
一の非ガラス基板を、前記ガラス基板に接着部により貼り合わせて中間体を形成する貼り合わせ工程と、
前記中間体から前記ガラス基板を除去する基板除去工程と、
前記ガラス基板を除去した前記中間体の前記機能層側を他の非ガラス基板に転写する転写工程と、
前記構造体を除去する構造体除去工程と
を具備したことを特徴とする表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向して貼り合わせられた一対の非ガラス基板を有する表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示素子である液晶表示パネルに代表される平面表示素子は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、ＯＡ機器、情報端末、時計、テレビジョン受像機などの各種分野で利用されている。中でも薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)を用いた液晶セルは、その応答性の高さから携帯端末やコンピュータなど多くの情報を表示する表示素子として多用されている。
【０００３】
近年、携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistant)などの携帯情報端末機器では、性能面もさることながら、デザイン性および携帯性などの観点から、より薄くかつより軽い表示素子への要求が高まっている。
【０００４】
そこで、例えば、より一層の薄型化構造を実現する液晶セルがある。一般的に、薄膜トランジスタを形成する基板材料は、耐熱性などの観点から、石英基板やガラス基板が用いられており、これらの基板を機械的あるいは化学的に研磨するなどの処理をすることで、薄板化や軽量化が図られている。さらに軽量化を狙う方法として、これらのガラス基板を一旦除去して薄膜トランジスタ(ＴＦＴ薄膜)のみを別の軽量な樹脂基板などに転写する新たな試みも検討されている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００２−１８４９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、薄膜トランジスタを転写するためには、薄膜トランジスタが残留応力などによって湾曲しないようにして歩留まりを向上すること、および、製造プロセスにおける耐薬品性の改善や取り扱い性を容易にすることを目的として、支持基板、薬品シールド膜、仮着用接着剤などの間接部材を増加させることによるコストアップが懸念される。さらには、フィルム化した基板を用いて液晶表示パネルを組み立てる新たな設備も必要となることから、従来の製造プロセスに対して大規模な変更なども必要となる。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、従来の製造プロセスからの大きな変更を抑えつつ薄型化および軽量化を図るとともに、歩留まりを向上した表示素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、機能層を形成したガラス基板上の所定の領域の外方に、少なくとも一部が前記機能層に重なるように構造体を形成する構造体形成工程と、一の非ガラス基板を、前記ガラス基板に接着部により貼り合わせて中間体を形成する貼り合わせ工程と、前記中間体から前記ガラス基板を除去する基板除去工程と、前記ガラス基板を除去した前記中間体の前記機能層側を他の非ガラス基板に転写する転写工程と、前記構造体を除去する構造体除去工程とを具備したものである。
【０００８】
そして、機能層を形成したガラス基板上の所定の領域の外方に、少なくとも一部が機能層に重なるように構造体を形成し、一の非ガラス基板を、ガラス基板に接着部により貼り合わせて中間体を形成し、中間体からガラス基板を除去し、ガラス基板を除去した中間体の機能層側を他の非ガラス基板に転写し、かつ、構造体を除去する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ガラス基板に対して一の非ガラス基板を貼り合わせた中間体までを、ガラス基板上に構造体を形成する構造体形成工程を追加するだけで従来の製造プロセスで製造できるので、従来の製造プロセスからの大きな変更を抑えつつ、薄型化および軽量化を図ることができるとともに、構造体形成工程により形成した構造体により、機能層の所定の領域の外方の部分の自己支持性が向上するので、機能層を他の非ガラス基板に転写しやすくして歩留まりを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態の構成を図１ないし図６を参照して説明する。
【００１１】
図６において、11は液晶表示素子としての液晶表示パネルを示し、この液晶表示パネル11は、例えばカラー表示が可能なアクティブマトリクス型のものである。そして、この液晶表示パネル11は、アレイ基板12と、対向基板13とが互いに対向配置されているとともに、これら基板12，13間に光変調層である液晶層14が介在され、基板12，13のそれぞれに図示しない偏光板が取り付けられて構成され、基板12，13が互いに接着部としてのシール部15にて貼り合わされて接着固定され、このシール部15によって囲まれた内部に、複数の画素(副画素)16がマトリクス状に配置された所定の領域としての表示領域である有効表示部17が形成されているとともに、この有効表示部17に隣接してシール部15の外方に非表示領域である周辺回路部18が形成されている。
【００１２】
なお、以下、液晶表示パネル11は、透過型のものとして説明するが、反射型や半透過型のものでも対応して適用できることは言うまでもない。
【００１３】
アレイ基板12は、絶縁基板である非ガラス基板本体21上の有効表示部17の内面側の主面上に、複数の信号線23および走査線24が格子状に配置され、かつ、これら信号線23と走査線24との交差位置のそれぞれに対応して、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)25が配置されている。また、非ガラス基板本体21上には、着色層である図示しないカラーフィルタ層が形成されているとともに、このカラーフィルタ層上に、薄膜トランジスタ25によって駆動される画素電極26が形成され、この画素電極26上に図示しない配向膜が形成されている。さらに、非ガラス基板本体21上には、アレイ基板12側と対向基板13側とを電気的に接続するための図示しないトランスファ電極がシール部15の四隅近傍などに形成されているとともに、アレイ基板12を外部の回路などと接続するための図示しない配線用パッド部などが形成されている。
【００１４】
非ガラス基板本体21は、例えばアラミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂とガラス繊維とのハイブリッド樹脂などにより形成された高耐熱性樹脂基板であり、ＰＥＳ(製品名)、ＰＥＮ(製品名)あるいはネオプリム(製品名)などが良好に用いられるが、液晶表示パネル11を構成する基板としての所望の透過率、耐熱および耐薬品性などを備えた材料であれば概ね使用可能である。そして、この非ガラス基板本体21は、例えば０．２ｍｍ以下の厚さ、本実施の形態では０．１ｍｍの厚さを有している。この非ガラス基板本体21は、製造時において、大判のマザー基板としてのアレイ用の非ガラス基板であるアレイ用大判非ガラス基板28から切り出されて構成される。
【００１５】
信号線23および走査線24は、導電性を有する金属などの部材によりそれぞれ形成されている。また、信号線23は、垂直方向に沿って形成され、走査線24は、水平方向に沿って形成されている。
【００１６】
薄膜トランジスタ25は、ゲート電極が走査線24から突出して形成され、ソース電極が信号線23から突出して形成されているとともに、ドレイン電極が図示しないコンタクトホールなどを介して画素電極26と接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ31から供給された駆動信号(操作信号)が走査線24を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ32から信号線23を介して入力された駆動信号(映像信号)に対応して画素電極26に電圧を印加することで、画素16をそれぞれ独立して点灯／消灯させるものである。この薄膜トランジスタ25の構造としては、例えばアルミニウム(Ａｌ)、窒化シリコン膜(ＳｉＮｘ)、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)、ポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)、アモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)、銅(Ｃｕ)、モリブデン(Ｍｏ)、タンタル(Ｔａ)、タングステン(Ｗ)、酸化シリコン膜(ＳｉＯｘ)などにより、全層無機膜によって構成することが可能であるが、ガラス基板としての大判ガラス基板33の研磨時の自己支持性を考慮した場合、上記無機膜に加え、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂など柔軟性を有する有機薄膜を積層構造内に含む無機有機ハイブリッド薄膜構造であることが好ましい。
【００１７】
特に、無機有機ハイブリッド薄膜がＣＯＡ構造であることが非ガラス基板を用いた高精細な表示素子を構成する上で重要である。従来構成である対向カラーフィルタ構造では、アレイ基板の対向側に配置されたカラーフィルタとアレイ基板側の画素とを高精度に位置合わせする必要があるので、熱や吸湿によって寸法精度が左右されやすい非ガラス基板を用いることが容易でない。このような状況下では、寸法精度の良好なガラス基板上の画素アレイとガラス基板上のカラーフィルタとを貼り合わせる従来構造の表示素子からガラス基板のみを除去するといった非現実的な方法でしか本発明のセルプロセスが適用できず、歩留まりが低下するという問題がある。これに対して、ＣＯＡ構造では対向基板とアレイ基板側との貼り合わせ精度を殆ど必要としないことから、予め対向基板に寸法精度の低い非ガラス基板を用いることができ、本発明のプロセスが容易に適用できる。すなわち、近年ＣＯＡ構造の歩留まりが向上し量産プロセスとして充分対応可能になったことが、本発明の実施を可能としている。
【００１８】
無機有機ハイブリッド薄膜の構成例としては、ＲＧＢ着色レジスト材料をパターニングして上記カラーフィルタ層を形成したカラーフィルタオンアレイ(ＣＯＡ)構造、あるいは、透明レジスト材料によって画素電極26と薄膜トランジスタ25との間を分離して開口率の向上を図った画素上置き構造などがある。
【００１９】
画素電極26は、例えばＩＴＯなどの透明導電材料により略四角形状に形成されている。
【００２０】
そして、これら信号線23、走査線24、薄膜トランジスタ25、カラーフィルタ層、画素電極26(画素16)および配向膜などは、製造時に、上記大判ガラス基板33上に通常の製造プロセスによって形成され、アレイ用大判非ガラス基板28に接着層34を介して転写される。なお、以下、これら信号線23、走査線24、薄膜トランジスタ25などを含む機能層を、まとめて機能層としてのアレイ側機能層35というものとする。
【００２１】
大判ガラス基板33は、化学的な研磨、あるいは機械的な研磨などによって製造時に除去されるものである。
【００２２】
また、周辺回路部18は、その自己支持性を向上するために、着色レジスト材料や透明レジスト材料でオーバコートする構造が好ましい。
【００２３】
一方、対向基板13は、絶縁基板である非ガラス基板本体36上に、有効表示部17にて内面側の主面上に、画素電極26に対向して配置された対向電極である共通電極37および配向膜を備えている。
【００２４】
非ガラス基板本体36は、非ガラス基板本体21と同様の材質、すなわち、例えばアラミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂とガラス繊維とのハイブリッド樹脂などにより形成された高耐熱性樹脂基板であり、「ＰＥＳ」(製品名)、「ＰＥＮ」(製品名)あるいは「ネオプリム」(製品名)などが良好に用いられるが、液晶表示パネル11を構成する基板としての所望の透過率、耐熱および耐薬品性などを備えた材料であれば概ね使用可能である。そして、この非ガラス基板本体36は、例えば０．２ｍｍ以下の厚さ、本実施の形態では０．１ｍｍの厚さを有している。この非ガラス基板本体36は、製造時において、大判のマザー基板としての対向用の非ガラス基板である対向用大判非ガラス基板38から切り出されて構成される。
【００２５】
共通電極37は、例えばＩＴＯなどの透明導電材料により略四角形状に形成されている。
【００２６】
そして、共通電極37および配向膜などは、製造時に、上記対向用大判非ガラス基板38上に通常の製造プロセスによって形成される。なお、以下、これら共通電極37および配向膜などを含む機能層を、まとめて機能層としての対向側機能層39というものとする。
【００２７】
液晶層14は、所定の液晶材料LCにより形成された光変調層である。
【００２８】
シール部15としては、例えば光(例えば紫外線)硬化型などの種々の接着剤を用いることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
まず、図１および図２に示すように、成膜とパターニングとを繰り返す一般的なアレイ製造プロセスを用いて、大判ガラス基板33上に除去防止層としての研磨防止層であるストッパ層41を形成した後、大判ガラス基板33上の各位置に、信号線23、走査線24、薄膜トランジスタ25、カラーフィルタ層、画素電極26(画素16)などのアレイ側機能層35を形成する(アレイ側機能層(第１機能層)形成工程)。ここで、ストッパ層41は、大判ガラス基板33の化学研磨に用いられる薬液(フッ化アンモンなど)にアレイ側機能層35が耐えられるように形成されている。これらストッパ層41としては、例えばアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)薄膜などの耐フッ酸性薄膜を用いることが好ましい。
【００３１】
また、この大判ガラス基板33上の非液晶接触領域である周辺回路部18上などに、例えば液晶層14を構成する液晶材料LCにて構造体42を形成する(構造体形成工程)。
【００３２】
このとき、構造体42は、大判ガラス基板33上のアレイ側機能層35の一部と重なるように形成する。
【００３３】
次いで、対向用大判非ガラス基板38上に、共通電極37および配向膜などの対向側機能層39を形成する(対向側機能層(第２機能層)形成工程)。
【００３４】
この後、大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38とを、シール部15を介して互いに貼り合わせる(貼り合わせ工程)。具体的に、この貼り合わせ工程には、例えば一般的な液晶滴下工法であるＯＤＦ(One Drop Fill)プロセスなどを用いる。すなわち、大判ガラス基板33に、所定のシール材(接着剤)によって各有効表示部17を覆う本シール材であるシール部15、および、これら大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38との外縁に沿って全ての有効表示部17を覆う仮シール材である仮シール部43を形成した後、大判ガラス基板33上のシール部15内にそれぞれ液晶層14を構成する液晶材料LCを構造体42と等しい厚みに滴下し、大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38とを、真空下で所定の間隙を有して貼り合わせる。この結果、中間体である中間パネル45が形成される。なお、仮シール部43は、シール部15と同様に、光(例えば紫外線)硬化型などの種々の接着剤を用いることができ、所定波長の光を照射することで硬化させる。
【００３５】
続いて、図３に示すように、大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38とが一体化された中間パネル45に対して、大判ガラス基板33の外面側を化学的、あるいは機械的に研磨して除去する(第１除去工程)。
【００３６】
この第１除去工程には、一般的な機械研磨、薬液を用いた化学研磨、およびそれらを交互に用いた複合研磨などを用いることが可能である。薄膜トランジスタ25(アレイ側機能層35)が非常に薄い構造(例えば１〜５μｍ厚)の場合、機械研磨による粗削りで研磨処理の処理効率(スループット)を上げた後、化学研磨で残りの大判ガラス基板33を完全に除去する方法が本実施の形態のプロセスとしては好ましい。
【００３７】
化学研磨に用いる研磨溶液としては、例えばフッ酸溶液などを用意し、研磨溶液に浸漬することで大判ガラス基板33のガラス面を研磨する。これにより、大判ガラス基板33の表面が溶解し、水ガラスへと化学変化する。このとき、水ガラスによって大判ガラス基板33の表面が保護されるため、大判ガラス基板33を随時揺動して水ガラスを剥離し、新しい基板表面を露出させるようにする。
【００３８】
そして、予め設定したストッパ層41まで研磨したところで、中間パネル45をフッ酸溶液から取り出し、流水によって大判ガラス基板33の表面の水ガラスおよびフッ酸溶液を除去する。このようにして、第１除去工程での研磨処理を完了する。このとき、仮シール部43によって全ての液晶表示パネル11に対応する部分の外側が密封されているため、このような化学研磨処理をした際に研磨溶液が周辺回路部18などに浸入することはない。
【００３９】
さらに、図４に示すように、大判ガラス基板33を全て除去した中間パネル45からストッパ層41を、例えばアルカリ溶液(ＴＭＡＨ)などの溶液を用いて除去する(第２除去工程)。この第２除去工程と上記第１除去工程とにより、基板除去工程が構成される。
【００４０】
このとき、構造体42により、有効表示部17の外方に位置したアレイ側機能層35の自己支持性が得られ、このアレイ側機能層35が湾曲しない。
【００４１】
そして、図５に示すように、アレイ側機能層35側を露出した面に接着層34を塗布した後に、アレイ用大判非ガラス基板28を貼り合わせることで、アレイ側機能層35をアレイ用大判非ガラス基板28に転写する(転写工程)。
【００４２】
この後、有効表示部17および周辺回路部18を残す設計で個々のセル状態に分断する(分割工程)。この分割工程としては、例えば各基板28，38とアレイ側機能層35およびカラーフィルタ層などとを一括で切断が可能な、ＣＯ２レーザ、あるいは２次ないし４次の高調波ＹＡＧレーザなどの切断装置を利用してスクライブ処理を用いる。
【００４３】
そして、個々のセルに対して、水などにより洗浄することで、液晶材料LCにより形成された構造体42を除去した後(構造体除去工程)、単個状態となった個々のセルに偏光板などの光学素子を貼着することで、液晶表示パネル11を構成する(貼着工程)。
【００４４】
上述したように、上記一実施の形態では、従来の製造プロセスによってストッパ層41、および、アレイ側機能層35などをそれぞれ形成した大判ガラス基板33上の有効表示部17の外方の周辺回路部18に、アレイ側機能層35と重なるように液晶層14と等しい厚みの構造体42を形成し、対向用大判非ガラス基板38を大判ガラス基板33にシール部15などにより貼り合わせて中間パネル45を形成し、大判ガラス基板33を化学的あるいは機械的に除去し、さらに、ストッパ層41を除去し、大判ガラス基板33を除去した中間パネル45のアレイ側機能層35側をアレイ用大判非ガラス基板28側に転写し、かつ、構造体42を除去する構成とした。
【００４５】
すなわち、このような液晶表示パネル11の製造方法において、大判ガラス基板33を対向基板として対向用大判非ガラス基板38に貼り合わせた中間パネル45までを、大判ガラス基板33上に構造体42を形成する構造体形成工程を追加するだけで従来の製造プロセスで組み立てることができるので、従来の製造プロセスからの大幅な製造プロセスの工程変更や間接部材数の増加を抑えつつ、液晶表示パネル11の薄型化および軽量化を図ることができるとともに、構造体形成工程により形成した構造体42により、転写時において制御が難しい、アレイ側機能層35の有効表示部17の外方の周辺回路部18での自己支持性を向上できるので、アレイ側機能層35が残留応力などによって湾曲したりすることがなく、アレイ側機能層35をアレイ用大判非ガラス基板28に転写しやすくして、アレイ側機能層35の自己支持性不足に起因する不良を大幅に改善し、歩留まりを向上できる。
【００４６】
また、この構造体42は、液晶層14と等しい厚みに設定されるので、大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38とを貼り合わせる際に、有効表示部17と周辺回路部18との間に位置するシール部15などに負荷が加わりにくく、大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38とを容易に貼り合わせできるとともに、この構造体42を、液晶層14を構成する液晶材料LCによって構成することにより、別途部材により形成する場合と比較して、材料コストを抑制でき、かつ、構造体形成工程を貼り合わせ工程時の液晶材料LCの滴下と同時に処理することも可能となり、製造工数の削減が可能となる。
【００４７】
さらに、中間パネル45を形成する際に大判ガラス基板33と対向用大判非ガラス基板38との間に液晶材料を滴下して液晶層14を形成するため、大判ガラス基板33を除去する第１除去工程において、アレイ側機能層と対向用大判非ガラス基板との間に空隙がある構造に対し、アレイ側機能層35と対向用大判非ガラス基板38との間の空隙に液晶材料を充填した本実施の形態の構造の方が、アレイ側機能層35の自己支持性が向上し、アレイ側機能層35と対向用大判非ガラス基板38間の距離(セルギャップ)を均一に保つことが容易になる。
【００４８】
そして、大判ガラス基板33を研磨除去する第１除去工程では、研磨材や薬液によって液晶表示パネル11の配線用パッド、トランスファ電極あるいは周辺回路部18などに損傷を与えるおそれがあるものの、滴下注入方式で中間パネル45において各液晶表示パネル11を形成した後に、この中間パネル45の外縁部にも研磨材や薬液の侵入を防止するための仮シール部43を形成することにより、この仮シール部43によって個々の液晶表示パネル11の配線パッド、トランスファ電極部あるいは周辺回路部18などを保護でき、第１除去工程における歩留まりを向上できる。
【００４９】
なお、上記一実施の形態において、構造体42は、任意の部材により形成してもよい。例えば構造体42をレジストにより形成する場合には、構造体除去工程において、有機剥離液を用いて構造体42を除去することで、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
また、液晶表示パネル11および各工程は上記に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に構成要素を変形して具体化できる。
【００５１】
さらに、上記構成は、液晶表示パネル11以外でも、例えば有機ＥＬ表示素子など、一の機能層を形成した基板を他の基板と対向配置して貼り合わせる任意の表示素子に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施の形態の表示素子の製造方法の構造体形成工程および貼り合わせ工程などを示す要部の拡大縦断面図である。
【図２】同上表示素子の製造方法の構造体形成工程および貼り合わせ工程などを示す平面図である。
【図３】同上表示素子の製造方法の第１除去工程を示す要部の拡大縦断面図である。
【図４】同上表示素子の製造方法の第２除去工程を示す要部の拡大縦断面図である。
【図５】同上表示素子の製造方法の構造体除去工程を示す要部の拡大縦断面図である。
【図６】同上表示素子の説明斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
11    表示素子としての液晶表示パネル
15    接着部としてのシール部
28    非ガラス基板であるアレイ用大判ガラス基板
33    ガラス基板としての大判ガラス基板
35    機能層としてのアレイ側機能層
38    非ガラス基板である対向用大判ガラス基板
42    構造体
45    中間体である中間パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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