(57)【要約】【課題】ファイバーを基板に用いてその上に発光素子などを形成する場合に、外部から損傷を受けにくい構造としたファイバ基板を用いた素子を提供すること。【解決手段】ファイバー１の外周面上に形成される発光素子２，７，８と、ファイバー１の上であって素子２，７，８の横に形成される保護絶縁膜５とを有し、そのファイバー１のうち発光素子２，７，８が形成される領域では素子２，７，８の周辺が保護絶縁膜５により覆われて素子２，７，８が治具等に接触しにくくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバーの外周面上に形成される素子と、
前記ファイバーの上であって前記素子の横に形成される保護絶縁膜と
を有することを特徴とするファイバー基板を用いた素子。
【請求項２】
前記素子は、前記ファイバーの前記外周面の上に形成された透明電極と、該透明電極上に形成された発光層と、該発光層の上に形成された上部電極とを有することを特徴とする請求項１に記載のファイバー基板を用いた素子。
【請求項３】
前記ファイバーのうち前記素子が形成される領域に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のファイバー基板を用いた素子。
【請求項４】
前記素子の上面は、前記ファイバーの面に対して前記保護絶縁膜の上面よりも低い位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のファイバー基板を用いた素子。
【請求項５】
ファイバーの外周面上に開口部を有する保護絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部の中に素子を形成する工程と
を有することを特徴とするファイバー基板を用いた素子の製造方法。
【請求項６】
前記ファイバーの上に透明導電膜を形成した後に前記保護絶縁膜を前記ファイバーの上に形成し、前記開口部から前記透明導電膜を露出させる工程と、
前記凹部から露出された前記透明導電膜上に前記素子となる発光層と上部電極を順に形成する工程と
を有していることを特徴とする請求項５に記載のファイバー基板を用いた素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバー基板を用いた素子及びその製造方法に関し、より詳しくは、ファイバーを基板に用いて形成される電子デバイス、発光素子等の素子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流のアクティブマトリックス型平面表示装置は、表示面にＴＦＴ(Thin Film Transistor)からなる画素駆動スイッチと画素表示媒体からなる平面ディスプレイであり、出発点の基板はソーダライム等の透明ガラス板である。基板としてはプラスチックフィルムを用いる試みがなされているが、未だ実用化に至らず、表示媒体としては液晶が、アクティブマトリックスとしてはa-SiＴＦＴ(Amorphous-Silicon-TFT)が現在のところ主流であり、ＰＣ用、モニタ用等に１０”〜２０”対角サイズのディスプレイが量産されている。
【０００３】
表示媒体としてのＬＣＤ(Liquid Crystal Display)は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)と比較すると、テレビジョン動画の表示性能、特に白色、ホワイトピーク、応答性に問題がある。これに対して、最近開発、製品化が進められている有機ＬＥＤ（（ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting-Diode)は自発光であり、白色、ホワイトピーク応答性等でＬＣＤより優れた画質を実現できる。
【０００４】
一方、ＴＦＴも最近、低温プロセスの多結晶Si（p-Si）の開発、製品化が急速に進められている。これはまずp-SiのＴＦＴ性能が高く周辺回路内蔵が可能であり、コスト低減のメリットがあるためである。これに加えて、ＯＬＥＤの駆動には駆動電流密度の面からa-SiＴＦＴでは対応困難であり、ＬＣＤへの適用も含めてＴＦＴは低温p-Siへの移行が全体的傾向である。
【０００５】
アクティブマトリックス型平面表示装置をはじめとする全ての表示装置における市場の要求は、常に、表示サイズの大型化、高精細化、低コストの３点である。これらの要求に対して、現在主流のa-SiＴＦＴ−ＬＣＤは、性能改良の余地は僅かで、大型化に関しては４０”対角テレビジョン、高精細化に対しては２０”以下のディスプレイが実質的な限界で、コスト対応はガラス基板の大型化が唯一の手段といってよい状況である。また、そのガラス基板は高精度の平坦性が要求され、湾曲面を有する基板を用いることは難しい。
【０００６】
これに対して、下記の特許文献１には、ＯＬＥＤ素子が形成されたファイバーを基板上に並べてディスプレイ装置を構成することが記載されている。これによれば、基板の湾曲面に沿ってファイバーを並べることによりディスプレイ装置を形成することが可能である。
【０００７】
そのＯＬＥＤ素子は、断面四角形のファイバーの一面に沿って形成され、ファイバーの長手方向に形成された透明電極とその上に形成されたＯＬＥＤ層と、さらにＯＬＥＤ層の上に長手方向に沿って間隔をおいて形成された複数の上部電極とを有している。
【特許文献１】特表２００２−５３８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、そのような構造の素子によれば、ファイバー上にＯＬＥＤ素子を形成した後に行われるファイバーの巻き取り、切断、基板上への配置等の際に、ファイバー上に突出している透明電極、ＯＬＥＤ層及び上部電極が治具等に接触して損傷を受けやすいので、歩留まりが低下する原因となる。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、外部から損傷を受けにくい構造を有するファイバ基板を用いた素子、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係るファイバー基板を用いた素子は、ファイバーの外周面上に形成される素子と、前記ファイバーの上であって前記素子の横に形成される保護絶縁膜とを有する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記素子は、前記ファイバーの前記外周面の上に形成された透明電極と、該透明電極上に形成された発光層と、該発光層の上に形成された上部電極とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記ファイバーの表面うち前記素子が形成される領域に凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記素子の上面は、前記ファイバーの面に対して前記保護絶縁膜の上面よりも低い位置に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５の態様に係るファイバー基板を用いた素子の製造方法は、ファイバーの外周面上に開口部を有する保護絶縁膜を形成する工程と、前記開口部の中に素子を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記ファイバーの上に透明導電膜を形成した後に前記保護絶縁膜を前記ファイバーの上に形成し、前記開口部から前記透明導電膜を露出させる工程と、前記凹部から露出された前記透明導電膜上に前記素子となる発光層と上部電極を順に形成する工程とを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ファイバー基板のうち素子を形成する領域以外に保護絶縁膜を形成しているので、素子の突出を小さくしたり、素子を保護絶縁膜より上に突出させないようにすることができる。また、本発明によれば、ファイバー基板に凹部を形成し、その凹部に素子を形成するようにしたので、素子をファイバーから突出させないようにしたり、素子のファイバーからの突出量を小さくすることができる。したがって、ファイバー上に形成される素子が治具等に接触して損傷を受けることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２は、本発明の第１実施形態に係るファイバーを用いた表示装置の製造工程を示す断面図である。
【００１８】
まず、図示しないリールに巻かれて断面が図１（ａ）に示すような略四角形の石英等からなる光透過性のファイバー１を用意し、素子を形成するための基板として使用する。その断面は、例えば約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの大きさである。
【００１９】
なお、光透過性のファイバーとしては、石英の他に、ホウケイ酸塩若しくはソーダ石灰ガラス、サファイア、その他の適切なガラス材料等のガラスファイバー、又は、メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、アクリル、マイラ、ポリエステル、ポリイミド、その他の適切なプラスチック材料等からなるプラスチックファイバーを用いてもよい。
【００２０】
次に、ファイバー１をリールから引き出して成膜装置（不図示）内に導き、図１（ｂ）に示すように、その外周のうち隣り合う第１、第２及び第３面１ａ，１ｂ，１ｃの上にスパッタ法により酸化インジウム錫(ITO：Indium Tin Oxide)、酸化亜鉛（ZnO ）、酸化錫（SnO2）を順に堆積してなる透明電極２を約１００ｎｍの厚さに形成する。その透明導電材は、ファイバー１の第１〜第３面のそれぞれで略垂直方向に堆積される。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ファイバー１のうち第２面１ｂの両側の第１、第３面１ａ，１ｃの透明電極２上に反射膜３，４をスパッタ法により所定の厚さに形成する。この反射膜３，４は、クロム（Cr）、アルミニウム（Al）を順に形成した二層構造導電膜や、チタン（Ti）、アルミニウムを順に形成した二層構造導電膜から構成される。
【００２２】
さらに、図１（ｄ）に示すように、二酸化シリコン（SiO2）よりなる光透過性の保護絶縁膜５をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によりファイバー１、透明電極２及び反射膜３，４の上に所定の厚さに形成する。その後に、保護絶縁膜５の上にレジスト６を塗布する。
【００２３】
ついで、図１（ｅ）に示すように、レジスト６を露光、現像してパターニングし、ファイバー１の第２面１ｂ上の画素領域に開口部６ａを形成する。その開口部６ａは、ファイバー１の長手方向に沿って間隔をおいて複数形成され、それらの平面の大きさを例えば５０μｍ×５０μｍ以下とする。なお、レジスト６に照射される露光光は、ファイバー１内を透過して反対側の第４面１ｄ上のレジスト６にも照射されるために、透明電極２が形成されない第４面上のレジスト６にも開口部６ｂが形成される。
【００２４】
次に、図１（ｆ）に示すように、塩素系ガスを使用するドライエッチングによりレジスト６の開口部６ａ，６ｂを通して保護絶縁膜５をエッチングして開口部５ａ、５ｂを形成する。これにより、ファイバー１の第２面１ｂ上の開口部５ａを通して透明導電膜２の一部が露出し、第４面１ｄ上の開口部５ｂを通してファイバー１の一部が露出する。
【００２５】
さらに、図２（ａ）に示すように、保護絶縁膜５の開口部５ａとレジスト６の開口部６ａを通してＯＬＥＤ膜７を蒸着法により透明導電膜２上に形成し、続いてマグネシウム（Mg）、銀（Ag）を順に形成してなる二層構造、又はカルシウム（Ca）、アルミニウムを順に形成してなる二層構造の上部電極８を蒸着法により形成する。
【００２６】
その後に、図２（ｂ）に示すように、レジスト６をウェット又はドライにより除去すると、レジスト６上に堆積したＯＬＥＤ膜７及び上部電極８が除去されるので、ＯＬＥＤ膜７及び上部電極８は保護絶縁膜５の開口部５ａ内に選択的に残される。それらの上部電極８，ＯＬＥＤ膜７及び透明電極２によって発光素子が構成される。
【００２７】
さらに、ファイバー１を所定の長さに切断した後に、図２（ｃ）に示すように、絶縁基板１１上に形成された導電性のデータラインセグメント配線１２上の半田バンプ１３に、上部電極８を接続する。これにより、絶縁基板１０上には、表示装置の１行分又は一列分の画素が配置される。
【００２８】
以上のように、ファイバー１上で各画素を構成するＯＬＥＤ膜７及び上部電極８は、保護絶縁膜５の開口部５ａ内に形成されて保護絶縁膜５の上面から突出しないか、或いは保護絶縁膜５の厚さの調整により上部電極８を必要量だけ突出させることができるので、ファイバー１の巻き取りや切断などの際に上部電極８及びＯＬＥＤ膜７が治具等と接触することが防止でき、損傷を受けにくくなって歩留まりが向上する。
【００２９】
また、上部電極８が保護絶縁膜５の上面よりも突出させないように保護絶縁膜５の膜厚を調整すれば、上部電極８とその周辺に凹部が形成されるので、その凹部に半田バンプ１３の一部を入り込ませることができるようになり、絶縁基板１１に対するファイバー１の位置決めが容易になる。
【００３０】
ところで、ファイバー１の長手方向に沿って形成された透明電極２はその端部で選択ライン信号配線（不図示）に接続されるので電気的に抵抗値を低くすることが好ましい。上記の構造において反射膜３，４は導電性金属から構成されているので、透明導電膜２の抵抗値を実質的に低下させている。しかし、さらに抵抗を下げたい場合には、図３に示すように、ファイバー１の第１面１ａと第３面１ｃの上に蒸着法によって透明導電材からなる透明導電膜２の下層部２ａを予め形成しておき、その後に、上記した工程を経て、透明導電膜２、反射膜３，４、保護絶縁膜５、ＯＬＥＤ膜７及び上部電極８を形成してもよい。
【００３１】
なお、ファイバー１上には、非晶質、多結晶又は単結晶のシリコン膜を形成してそのシリコン膜にトランジスタを形成してもよい。
【００３２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る素子の形成に用いられるファイバーを示す斜視図、図５、図６は、本発明の第２実施形態に係るファイバーを用いた発光素子の形成工程を示す断面図である。
【００３３】
まず、図４に示すファイバー２１は、基板として使用されるもので、断面が例えば０．３ｍｍ×０．３ｍｍの略四角の形状を有し、またその第１面２１ａには、長さ方向に一定間隔をおいて凹部２０が形成されていて、リール（不図示）に巻かれている。その凹部２０は、例えば５０μｍ×５０μｍ以下の平面形状を有している。ファイバー２１が石英から構成されている場合に、その凹部２０は、レジストマスクとエッチングを用いたリソグラフィー法により形成される。
【００３４】
次に、ファイバー２１をリールから引き出して成膜装置（不図示）内に導き、図５（ａ）に示すように、その外周のうち凹部２０が形成された第１面２１ａの上にスパッタによりITO、ZnO 、SnO2を順に形成してなる３層構造透明導電材よりなる透明電極２２を約１００ｎｍの厚さに形成する。スパッタによれば、ファイバー２１の第１面２１ａに対して略垂直方向に透明導電材が堆積されるが、その一部は第１面２１ａの両側の第２面２１ｂ、第３面２１ｃの一部に回り込んで形成される。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ファイバー２１の第１面２１ａの両側の第２面２１ｂ、第３面２１ｃ上に導電性の反射膜２３，２４をスパッタ法により形成する。この反射膜２３，２４は、例えばCr、Alを順に形成した二層構造か、Ti、Alを順に形成した二層構造で形成される。この場合、反射膜２３，２４は、ファイバ２１の第１面に回り込んで形成されるので、その一部が透明電極２に電気的に接続される。
【００３６】
さらに、図５（ｃ）に示すように、ファイバ２１、透明電極２２及び反射膜２３，２４を覆うように、SiO2よりなる光透過性の保護絶縁膜２５をＣＶＤ法により形成する。
【００３７】
ついで、その後に、保護絶縁膜２５の上にレジスト２６を塗布した後に、図５（ｄ）に示すように、露光、現像によりレジスト２６をパターニングし、ファイバ２１の第１面２１ａの凹部２０の上に開口部２６ａを形成する。その開口部２６ａは、ファイバ１の長手方向に沿って凹部２０毎に形成され、それらの平面形状を例えば５０μｍ×５０μｍ以下の大きさとする。レジスト２６を露光する際の露光光は、ファイバ２１内を透過して反対側の第４面２１ｄ上のレジスト２６にも照射されるために、透明電極２２が形成されない面上のレジスト２６にも開口部２６ｂが形成されることになる。
【００３８】
次に、図６（ａ）に示すように、塩素系ガスを使用するドライエッチングにより、レジスト２６の開口部２６ａ，２６ｂを通して保護絶縁膜２５をエッチングして開口部２５ａ，２５ｂを形成する。これにより、ファイバ２１の第１面上の開口部２５ａを通して透明導電膜２２の一部が露出する。
【００３９】
この後に、図６（ｂ）に示すように、ファイバ２１の第１面２１ａ上に形成されている保護絶縁膜２５の開口部２５ａとレジスト２６の開口部２６ａを通して透明電極２２上にＯＬＥＤ膜２７を蒸着し、続いてMg、Agを順に形成した二層構造、又はCa、Alを順に形成した二層構造の上部電極２８をＯＬＥＤ膜２７上に蒸着する。
【００４０】
その後に、図６（ｃ）に示すように、レジスト２６をウェット又はドライにより除去すると、レジスト２６上のＯＬＥＤ膜２７及び上部電極２８も除去されるので、ＯＬＥＤ膜２７及び上部電極２８は保護絶縁膜２５の開口部２５ａ内に選択的に残される。それらのＯＬＥＤ膜２７及び上部電極２８は、保護絶縁膜２５の開口部２５ａの中に残されて保護絶縁膜２５から突出させないようにすることができる。これにより、透明電極２２、ＯＬＥＤ膜２７及び上部電極２８からなる発光素子が画素領域に形成される。
【００４１】
さらに、ファイバー２１を所定の長さに切断した後に、図６（ｄ）に示すように、絶縁基板３１上に形成された導電性のデータラインセグメント配線３２上の半田バンプ３３に上部電極２８を接続して表示装置における一列又は一行の画素が形成されることになる。
【００４２】
本実施形態におけるＯＬＥＤ膜２７を有する発光素子は、ファイバー２１に形成された凹部２０によりファイバー２１からの突出量が小さくなっているので、発光素子を保護するための保護絶縁膜２５の膜厚を第１実施形態の保護絶縁膜５より薄くすることが可能になり、ファイバー２１周囲に形成される膜を薄くすることができ、これにより、表示装置の薄型化に寄与できる。
【００４３】
また、第１実施形態と同様に、保護絶縁膜２５からの上部電極２８の突出をさせなくしたり、ファイバー２１に対して上部電極２８を保護絶縁膜２５よりも低くすることにより、上部電極２８の上に窪みを形成することができる。
【００４４】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係るファイバーを用いた素子の製造工程を示す断面図である。
【００４５】
まず、リール（不図示）に多重に巻かれて断面が図７（ａ）に示すような楕円形の石英等からなる光透過性のファイバー４１を基板として用意する。その楕円形の長軸径は、例えば巻き取り可能な８００μｍ以下とする。なお、透明性のファイバー４１としては、石英の他に、第１実施形態に示したガラス材、又はプラスチック材料等を用いてもよい。
【００４６】
次に、ファイバー４１をリールから引き出して成膜装置（不図示）内に導き、図７（ｂ）に示すように、その外周に透明導電材よりなる透明電極４２をスパッタにより約１００ｎｍの厚さに形成する。透明導電材として、例えばITO、ZnO 、SnO2を順に形成してなる三層構造を形成する。そのスパッタは、ファイバ４１を周方向に回転されながら行われる。
【００４７】
次に、図７（ｃ）に示すように、ファイバー４１の断面の長軸を中心にして左右に分離される反射膜４３，４４をスパッタ法により形成する。その反射膜４３，４４は、ファイバー４１の断面形状である楕円の短軸方向に堆積される。この反射膜４３，４４として、例えば第１実施形態と同様に二層構造膜が形成される。
【００４８】
さらに、図７（ｄ）に示すように、反射膜４３，４４の上にSiO2よりなる透明性の保護絶縁膜４５ａ，４５ｂを電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法等により形成する。保護絶縁膜４５ａ，４５ｂは、ファイバー４１の断面形状である楕円の短軸方向に堆積される。なお、左右の保護絶縁膜４５ａ，４５ｂが連続している場合には、第１実施形態と同様にレジストを使用して楕円の長軸の頂部及びその周囲の保護絶縁膜４５ａ，４５ｂを部分的に除去する。
【００４９】
続いて、図７（ｅ）に示すように、２つの領域の保護絶縁膜４５ａ，４５ｂの間から露出した透明導電膜４２の上に蒸着法によりＯＬＥＤ膜４７を形成し、続いて第１実施形態と同じ二層構造導電膜からなる上部電極４８を形成する。その後に、図７（ｆ）に示すように、ＯＬＥＤ膜４７と上部電極４８をレジストパターン（不図示）を用いてパターニングして、２つの領域に形成された保護絶縁膜４５ａ，４５ｂの間の領域に残す。
【００５０】
この場合、ファイバー４１上の２つの領域に形成される保護絶縁膜４５ａ，４５ｂの間の領域では、保護絶縁膜４５ａ，４５ｂの膜厚によって凹部が形成されているので、ＯＬＥＤ膜４７と上部電極４８は、保護絶縁膜４５ａ，４５ｂにより左右から挟まれた状態となり、保護絶縁膜４５ａ，４５ｂの表面から突出しないか、或いは、突出してもその量はわずかである。
【００５１】
さらに、ファイバー４１を所定の長さに切断した後に、図８に示すように、絶縁基板５１上に形成された導電性のデータラインセグメント配線５２上の半田バンプ５３に上部電極４８を接続して表示装置の直線上の画素を配置させる。
【００５２】
以上のようなファイバー４１上で画素を構成するＯＬＥＤ膜４７は、保護絶縁膜４５ａ，４５ｂの間の凹部に形成されて保護絶縁膜４５ａ，４５ｂから突出しないか、或いは上部電極４８の突出量を小さくできるので、上部電極４８やＯＬＥＤ膜４７が外部に接触しにくくなり、リールへの巻き取りや、ファイバー４１の切断や、絶縁基板５１への取り付けの際に、ＯＬＥＤ膜４７からなる発光素子が損傷を受けにくくなり、歩留まりが向上する。なお、図９に示すように、ファイバー４１ａの断面形状を円形にしてもよい。
【００５３】
上記の各実施形態ではファイバーの断面を略四角形、楕円形、円形にしたが、これに限定されるものではなく、多角形、筒状、その他の形状であってもよい。
また、上記の実施形態ではＯＬＥＤを有する発光素子について説明したが、その他の発光層を有する発光素子であってもよい。また、発光素子の代わりにトランジスタ等の能動素子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１実施形態に係るファイバーに発光素子を形成する工程を示す断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るファイバーに発光素子を形成する工程を示す断面図（その２）である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係るファイバーに形成された発光素子の別の例を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る発光素子が形成されるファイバーを示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るファイバーに発光素子を形成する工程を示す断面図（その１）である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るファイバーに発光素子を形成する工程を示す断面図（その２）である。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第３実施形態に係るファイバーに発光素子を形成する工程を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係るファイバーに発光素子と絶縁基板上の配線を接続する状態を示す側面図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施形態に係るファイバーに形成された発光素子の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：ファイバー
２：透明電極
３、４：反射膜
５：保護絶縁膜
７：ＯＬＥＤ膜
８：上部電極
２０：凹部
２１：ファイバー
２２：透明電極
２３，２４：反射膜
２５：保護絶縁膜
２７：ＯＬＥＤ膜
２８：上部電極
４１，４１ａ：ファイバー
４２：透明電極
４３，４４：反射膜
４５ａ，４５ｂ：保護絶縁膜
４７：ＯＬＥＤ膜
４８：上部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006154589.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006154589.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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