表示装置の製造方法
【課題】フレキシブルディスプレイの製造方法において、流品中は膜剥がれを防ぎ、最終的には支持基板とポリイミドフィルムを表示領域の素子変動を抑制可能な剥離による表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】
表示装置の製造方法は、支持基板の上にフィルム材料層を形成する工程と、前記フィルム材料層を加熱してフィルム層を形成する第1の加熱工程と、前記フィルム層の中央部に設けられた第1領域を囲む第2領域を、前記第1の加熱工程より高い温度で加熱する第2の加熱工程と、前記第1領域の一部に表示層を形成し前記第２領域の少なくとも一部に周辺回路部を形成する工程と、前記フィルム層のうち表示層が形成された範囲以外の少なくとも一部を前記第２の加熱工程より高い温度で加熱する第３の加熱工程と、前記支持基板と前記フィルム層とを剥離する工程と、を有する。
【解決手段】
表示装置の製造方法は、支持基板の上にフィルム材料層を形成する工程と、前記フィルム材料層を加熱してフィルム層を形成する第1の加熱工程と、前記フィルム層の中央部に設けられた第1領域を囲む第2領域を、前記第1の加熱工程より高い温度で加熱する第2の加熱工程と、前記第1領域の一部に表示層を形成し前記第２領域の少なくとも一部に周辺回路部を形成する工程と、前記フィルム層のうち表示層が形成された範囲以外の少なくとも一部を前記第２の加熱工程より高い温度で加熱する第３の加熱工程と、前記支持基板と前記フィルム層とを剥離する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子や電界発光素子（エレクトロルミネッセンス素子、EL素子)などの表示素子を用いた表示装置には、軽量化や大型化という要求に加え、長期信頼性、形状の自由性が高いこと、曲面表示が可能なことなどの高度な要求がなされている。そこで、表示装置に用いる基板としては、重くて割れやすく大面積化が困難なガラス基板に代わって、透明プラスチック等のフィルム層が注目を集めている。ロールトゥーロールプロセスによってプラスチックを用いた表示を形成することも可能であるが、コスト面を考慮すると、ガラス基板などの支持基板の上にフィルム層を設け、フィルム層上に回路および表示層を形成したのちに、フィルム層を支持基板から剥離して表示装置を形成する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５１２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、回路および表示層を形成する際には支持基板とフィルム層とが剥離しにくく、回路および表示層を形成したのちには支持基板とフィルム層とを剥離し易い表示装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置の製造方法は、支持基板の上にフィルム材料層を形成する工程と、前記フィルム材料層を加熱してフィルム層を形成する第1の加熱工程と、前記フィルム層の中央部に設けられた第1領域を囲む第2領域を、前記第1の加熱工程より高い温度で加熱する第2の加熱工程と、前記第1領域の一部に表示層を形成し前記第２領域の少なくとも一部に周辺回路部を形成する工程と、前記フィルム層のうち表示層が形成された範囲以外の少なくとも一部を前記第２の加熱工程より高い温度で加熱する第３の加熱工程と、前記支持基板と前記フィルム層とを剥離する工程と、
を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る表示装置の上面図である。
【図２】実施形態に係る表示装置の一部断面図である。
【図３】実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態に係る表示装置の製造工程を示す平面図である。
【図６】レーザのエネルギー密度と荷重との関係を示す図である。
【図７】画素ＴＦＴに紫外線を照射する前後の電流電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
図１は、実施形態に係る表示装置４００の上面図である。図２（a）は図１における表示装置４００のＡＡ線断面を示し、すなわち後述する第１領域の断面を示す。図２（b）は表示装置４００のＢＢ線断図を示し、すなわち後述する第２領域の断面を示す。
【００１０】
図１に示すように、表示装置４００は一主面を有する。表示装置４００の一主面はその中央部に設けられた第１領域３１０と、第１領域３１０を囲む第２領域３２０とを有する。第１領域３１０の端辺が表示装置４００の一主面の端辺よりも内側に設けられていることとする。図１においては、第１領域３１０と第２領域３２０との境界を、破線を用いて示している。
【００１１】
第１領域３１０には表示層３１１および画素回路部３１２が設けられる。表示層３１１とは、例えば、液晶層や有機電界発光層（ＯＬＥＤ層）などである。第２領域の少なくもと一部には、周辺回路部３２１や実装部３２２（図４に示す）が設けられる。周辺回路部３２１は、表示層３１１を駆動するための回路である。また、実装部３２２は、表示装置に接続可能な中継基板が接続される部分である。
【００１２】
ここでは、表示装置４００はアクティブマトリクス型の表示装置とする。図２（a）に示すように、第１領域３１０には、フィルム基板１１０と、フィルム基板１１０上に形成された画素用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３１０Ｔと、画素用ＴＦＴ３１０Ｔ上にパッシベーション膜１８０およびカラーフィルタ１９０を介して設けられた表示層３１１が設けられている。画素用ＴＦＴ３１０Ｔは、画素回路部３１２の一部であり、表示層３１１を駆動するためのスイッチング素子として機能する。
【００１３】
表示層３１１として、ここでは有機電界発光層を用いることとする。フィルム基板１１０の表示層３１１と対向する主面と反対側の主面には、偏光板１００が設けられている。フィルム層１１０と画素用ＴＦＴ３１１の間にはアンダーコート層１２０が設けられている。表示層３１１上には、表示層３１１への水分等の侵入を防止する封止膜２４０が設けられている。封止膜２４０上には、接着層２５０を介してバリアフィルム２６０が設けられている。バリアフィルム２６０は、表示層３１１への水分等の浸入を防止するとともに支持材としての機能を有する。
【００１４】
画素用ＴＦＴ３１０Ｔは、ここではボトムゲート型の薄膜トランジスタとする。アンダーコート層１２０上の一部に設けられたゲート電極１３０と、ゲート電極１３０を覆うゲート絶縁膜１４０と、ゲート絶縁膜１４０を介してゲート電極１３０と対向する半導体層１５０と、半導体層１５０上の一部に設けられたチャネル保護膜１６０と、チャネル保護膜１６０からする半導体層１５０と接続されたソース電極１７０Ｓおよびドレイン電極１７０Ｄと、を有する。半導体層１５０としては、酸化物半導体やシリコン半導体を用いることができる。酸化物半導体としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を用いることができる。具体的には、酸化物半導体として、インジウムガリウム亜鉛酸化物を用いることができる。画素用ＴＦＴ３１０Ｔは、不図示の信号線、走査線とともに画素回路部３１０を形成する。
【００１５】
パッシベーション膜１８０は、絶縁性の材料で形成される。カラーフィルタ１９０は特定の波長の光を透過し、例えば、赤色の光を透過する部分、緑色の光を透過する部分、青色の光を透過する部分を有する。パッシベーション膜１８０およびカラーフィルタ１９０には、ドレイン電極１７０Ｄを覆う一部に開口が設けられている。
【００１６】
表示層３１１は、カラーフィルタ１９０上に設けられた陽極２００と、陽極２００上に設けられたバンク２１０と、バンク２１０上に設けられた発光層２２０と、発光層２２０上に設けられた陰極２３０と、を有する。陽極２００は、パッシベーション膜１８０およびカラーフィルタ１９０の開口を介してドレイン電極１７０Ｄと接続される。バンク２１０は少なくとも画素用ＴＦＴ３１０Ｔ上に設けられ、一部に開口を有する。発光層２２０および陰極２３０は、バンク２１０とバンク２１０から露出する陽極２００の上に設けられている。発光層２２０はバンク２１０の開口を介して陽極２００と接触する。すなわち、バンク２１０の開口においては、陰極２００と発光層２２０と陰極２３０とが積層されている。表示層３１１に電圧を印加すると、発光層２２０から光が放出される。
【００１７】
第２領域３２０には、フィルム基板１１０と、フィルム基板１１０上に設けられた周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔを有する。周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔ上にはパッシベーション膜１８０が設けられている。周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔは、不図示の信号線、走査線とともに周辺回路部３２０を形成する。
【００１８】
周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔは、ここではボトムゲート型の薄膜トランジスタとする。アンダーコート層１２０上の一部に設けられたゲート電極１３０と、ゲート電極１３０を覆うゲート絶縁膜１４０と、ゲート絶縁膜１４０を介してゲート電極１３０と対向する半導体層１５０と、半導体層１５０上の一部に設けられたチャネル保護膜１６０と、チャネル保護膜１６０からする半導体層１５０と接続されたソース電極１７０Ｓおよびドレイン電極１７０Ｄと、を有する。周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔは、不図示の配線と共に駆動回路を形成する。酸化物半導体としては、例えば、アモルファスインジウムガリウム亜鉛酸化物（a-IGZO）など、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を用いることができる。
【００１９】
表示装置４００はアクティブマトリクス型のものとしたが、パッシブ型の表示装置とすることもできる。また、画素用ＴＦＴ３１０Ｔ及び周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔはボトムゲート型のものとしたが、トップゲート型のものとすることもできる。
【００２０】
図２（a）、（b）では画素用ＴＦＴ３１１Ｔおよび周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔとしてトップゲート型の構成を例示したが、ボトムゲート型の構成とすることもできる。カラーフィルタ１９０は、必要に応じて設けられるものである。
【００２１】
フィルム層１１０としてはポリイミド系樹脂を用いる。ポリイミドを用いたフィルム層１１０は、耐熱性を有し、また熱膨張係数が小さいため加熱による寸法変化が生じにくい。ポリイミド系樹脂としては、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等、その構造中にイミド基を有するポリマーが挙げられる。ポリイミド系樹脂は、ジアミンと酸無水物とを溶媒の存在下で反応させてポリアミド酸重合体を生成し、ポリアミド酸重合体を脱水閉環する（イミド化）ことで形成することが出来る。
【００２２】
アンダーコート層１２０、ゲート絶縁膜１４０およびチャネル保護膜１６０としては、絶縁性の材料を用いることができ、例えば酸化シリコンや窒化シリコンなどを用いることができる。
【００２３】
ゲート電極１３０、ソース電極１７０Ｓおよびドレイン電極１７０Ｄとしては、導電性の金属を用いることができる。例えば、ゲート電極１３０としてモリブデンタングステン（ＭｏＷ）、モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）、タングステン（Ｗ）のような高融点金属を用いることができる。例えば、ソース電極１４０Ｓとドレイン電極１４０Ｄとして、導電性の材料を用いることができる。例えば、チタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／チタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の積層膜やインジウムタングステンオキサイド（ＩＴＯ）などを用いることができる。
【００２４】
パッシベーション膜１８０としては、絶縁性の材料を用いることができ、例えば酸化シリコン、窒化シリコンやテトラエトキシシランなどを用いることができる。
【００２５】
カラーフィルタ１９０としては、所定の波長の光を透過する材料を用いることができ、例えば赤、緑、青それぞれの色の光を透過し、他の色の可視光を吸収する顔料を用いることができる。
【００２６】
陰極２００としては導電性の材料を用いることができ、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの金属を用いることができる。バンク２００としては、絶縁性の材料を用いることができ、例えば感光性アクリル樹脂などの樹脂材料を用いることができる。発光層２１０としては、下層のカラーフィルタ１９０が透過する光と同じ色の光を放出する発光材料をホスト材料中に分散させたものを用いることができる。あるいは赤の光を放出する発光材料と緑の光を放出する発光材料と青の光を放出する発光材料とを含むホスト材料を用いることができる。
【００２７】
陽極２３０としては、光透過性で導電性の材料を用いることができ、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属を用いることができる。
【００２８】
封止膜２４０としては光透過性で絶縁性の材料を用いることができ、たとえばシリコン酸化物やアルミニウム酸化物などの酸化物や、シリコン窒化物などの窒化物,や、パリレンなどの有機膜や、これらの積層膜を用いることができる。接着２５０としては光透過性の材料を用いることができ、例えば熱硬化性樹脂や光硬化性の樹脂を用いることができる。バリアフィルム２６０としては光透過性の材料を用いることができ、例えばプラスチック基材に封止膜材料をコーティングしたものなどを用いることができる。
【００２９】
後述する支持基板９０は、画素回路部３１２や周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成する際にフィルム層１１０を支持することができる強度を有し、フィルム層１１０以上の耐熱性を有する。支持基板９０は透明であることが好ましい。支持基板９０としては、例えばガラス基板を用いることができる。
【００３０】
フィルム層１１０は耐熱性が低いため、フィルム層１１０を用いた表示装置は低温で製造する必要がある。酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタは、低温で作製してもが十分な特性を発揮することができる。特に、IGZOは、駆動電流が高く、素子間ばらつきが小さく、特性を素子間で均一にしやすいアモルファス膜で、しかも移動度が比較的高い。
【００３１】
また、有機電界発光層はコントラストが高く、斜め方向からでも良く見えるという性質を有するため、曲面表示が可能な表示装置の表示層３１１に用いることができる。
【００３２】
図３および図４は、実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。図５は、実施形態に係る表示装置の製造工程を示す平面図である。図５（a）乃至（c）に示す製造方法の各工程は図４（a）乃至（c）に示す製造方法の各工程と対応する。
【００３３】
本実施形態においては、支持基板９０上にフィルム層１１０を形成し、フィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１、および実装部３２２を形成したのちにフィルム層１１０を支持基板９０から剥離して、曲面表示が可能な表示装置４００を製造する。
【００３４】
まずは図３（a）に示すような支持基板９０上にフィルム層１１０を形成する工程について説明する。本実施形態においては、フィルム層１１０の材料としてポリイミドを用いる。
【００３５】
支持基板９０の上に、フィルム材料層１１１としてポリアミド酸溶液を塗布したのちに乾燥し、フィルム材料層１１１を形成する（図３（b））。
【００３６】
フィルム材料層１１１を熱処理することによってポリアミド酢酸をイミド化し、支持基板９０の上にポリイミドからなるフィルム層１１０を形成する（第1の加熱工程、図３（c））。
【００３７】
熱処理としては、例えばランプアニールや、ホットプレート、オーブンなどを使った加熱方法を用いることができる。
【００３８】
第１の加熱工程におけるフィルム材料層１１１の温度をＴ１とする。Ｔ１は、フィルム材料層１１１をフィルム層１１０とすることができる温度以上であれば良い。例えば、Ｔ１を２００℃以上５００℃以下度以上とすることができる。フィルム材料層１１１に２００℃以上５００℃の熱を加えることにより、ポリイミド樹脂製のフィルム層１１０を形成することができる。
【００３９】
支持基板９０は、フィルム材料層１１１を形成する際の支持体としての機能を持つ。
【００４０】
次に、フィルム層１１０の中央部に設けられた第1領域３１０を囲む第2領域３２０の少なくとも一部を、第1の加熱工程より高い温度で加熱する（第２の加熱工程、図４（a）、図５（a））。第１領域３１０には、後に画素回路部３１２および表示層３１１が形成される。第２領域３２０には、後に周辺回路部３２１および実装部３２２が形成される。第２の加熱工程における加熱方法としては、例えばフィルム層１１０に対して可視光、赤外線、紫外線、マイクロ波、ミリ波、電子線、放射線を照射したり、ジュール熱によって加熱したりする方法が挙げられる。例えば、レーザを照射したり、ハロゲンランプにより加熱したりする方法がある。図４（a）においてはレーザ１を照射した場合を示している。
【００４１】
第２の加熱工程としてレーザ照射を行う場合には、例えば、Ｎｄ、Ｔｍ、ＨｏをドープしたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３で示される結晶を使った固体レーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、アルゴンレーザ、または半導体レーザを用いることができる。例えばキセノン・塩素（ＸｅＣｌ）エキシマレーザを用いることができる。
【００４２】
第２の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度は、第１の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度よりも高くする。第２の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度をT２とする。T１とT２は、T１＜T２の関係にある。具体的には、第２の加熱工程としてレーザを用いる場合には、レーザの波長、パルス幅、レーザを繰り返し照射するときの周波数などの条件によりＴ２を調整することができる。
【００４３】
例えば、第1の加熱工程をホットプレートとオーブンにより行いＴ１を３５０℃とする。第２の加熱工程にＸｅＣｌエキシマレーザを用い、レーザのエネルギーを１６０ｍＪ／ｃｍ2、中心波長を３０８ｎｍ、繰り返し周波数を３００Ｈｚ、パルス幅を２９ ナノ秒とすること場合、Ｔ２を１０００℃以上とすることができる。
【００４４】
第２の加熱工程により、加熱された部分３２０Ｌにおける支持基板９０とフィルム層１１０との密着性が高まる。第２の加熱工程により加熱されていない部分においては、支持基板９０とフィルム層１１０との密着力はそのままである。
【００４５】
続いて、フィルム層１１０上の第1領域３１０に画素回路部３１２を形成し、第２領域に周辺回路部３２１を形成したのちに第１領域３１０に表示層３１１を形成し、第２領域に実装部３２２を設ける（図４（b）、図５（b））。
【００４６】
そして、第２領域３２０のうち、第２の加熱工程により過熱した範囲の少なくとも一部を過熱する（第３の加熱工程、図４（c）、図５（c））。第３の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度は、第２の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度よりも高くする。第３の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度をT３とする。T２とT３は、T２＜T３の関係にある。第３の加熱工程における加熱方法としては、例えばフィルム層１１０に対して可視光、赤外線、紫外線、マイクロ波、ミリ波、電子線、放射線を照射したり、ジュール熱によって加熱したりする方法が挙げられる。例えば、レーザを照射したり、ハロゲンランプにより加熱したりする方法がある。
【００４７】
図４（ｃ）においてはレーザ２を照射した場合を示している。第３の加熱工程としてレーザ照射を行う場合には、例えば、Ｎｄ、Ｔｍ、ＨｏをドープしたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３で示される結晶を使った固体レーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、アルゴンレーザ、または半導体レーザを用いることができる。第３の加熱工程としてレーザを用いる場合、レーザの波長、パルス幅、レーザを繰り返し照射するときの周波数などの条件によりＴ３を調整することができる。例えばキセノン・塩素（ＸｅＣｌ）エキシマレーザを用いることができる。ＸｅＣｌエキシマレーザを用いる場合、エネルギーを１８０ｍＪ／ｃｍ2、中心波長を３０８ ｎｍ、繰り返し周波数を３００Ｈｚ、パルス幅を２９ ナノ秒とすることができる。
【００４８】
第３の加熱工程により過熱する部分３２０Ｍは、ここでは周辺回路部３２１および実装部３２２が設けられた部分とする。第３の加熱工程に過熱する部分３２０Ｍは、第２の加熱工程により過熱する部分３２０Ｌのりも広くても狭くても良い。
【００４９】
第３の加熱工程により支持基板９０とフィルム層１１０に高いエネルギーが加えられるので、フィルム層１１０を支持基板９０から剥離することが出来る。例えば第３の加熱工程をレーザ照射により行う場合、支持基板９０側からレーザ２を照射してレーザを照射し、照射した部分の支持基板９０とフィルム層１１０を剥離する。レーザを照射した部分以外の部分については機械的に支持基板９０とフィルム層１１０を剥離する（図４（ｄ））。
【００５０】
機械的に支持基板９０と支持基板１１０とを剥離するには、例えば剥離装置などを用いることができる。
【００５１】
第2の加熱工程によりフィルム層１１０の第２領域３２０の温度を選択的に上昇させることで、フィルム層１１０と支持基板９０との密着力を上昇させることができる。密着力向上のモデルは幾つか考えられるが、フィルム層１１０の温度を上昇させることで、フィルム層１１０内のイミド化をさらに進行させ、生じた水分を支持基板９０側へ逃がす効果により密着力が向上すると予想される。
【００５２】
第２領域３２０の少なくとも一部の密着力を高めることにより、後に画素回路部３１２、周辺回路部３２０、表示層３１１および実装部３２２を形成する際に、フィルム層１１０が支持基板９０から剥離しにくくなる。従って、に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成しやすくなるので、表示装置４００は製造の歩留まりを向上させることができる。に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成する際には熱が加えられるため、フィルム層１１０が支持基板９０から剥離すると、フィルム層１１０の寸法が変化する虞がある。
【００５３】
フィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成するには、既存のガラス基板上のプロセスと同じ方法により行うことができる。すなわち、ガラス基板にアクティブマトリックス方式の表示装置を形成するのと同様にしてフィルム層１１０上にこれらを形成することが可能である。
【００５４】
第２の加熱工程において、支持基板９０とフィルム層１１０の密着力を向上させた部分については、機械的に剥離しようとすると、フィルム層１１０にしわや伸び、裂けなどの剥離不良が起こる。この部分にレーザ照射を行うことによって、フィルム層１１０が支持基板９０から浮かせてフィルム層１１０を支持基板９０から剥離することができる。レーザのエネルギーは、フィルム層１１０を支持基板９０から浮かせられる程度以上とすればよい。
【００５５】
実装部は温度をかけた状態で圧着することによって設けるので、これによりフィルム層１１０と支持基板９０の密着力がさらに高まり、剥離が難しくなる場合がある。従って、剥離のためにレーザを照射するのは第２領域３２０の一部であっても全部であってもよいが、特に実装部３２２が設けられた部分にレーザを照射することが好ましい。
【００５６】
第１領域３１０の画素回路部３１２や表示層３１１は、レーザ照射により特性変動を生じる可能性がある。特に画素回路部３１２に設けられる画素ＴＦＴ３１０Ｔに酸化物半導体を用いる場合や、表示層３１１として有機電界発光層２２０を用いる場合には、加熱やレーザのエネルギーが加えられることにより表示装置４００の表示品位が劣る可能性がある。しかし、本実施形態によると、第１領域３１０においては第２の工程を行わず支持基板９０とフィルム層１１０の密着力を高めないため、レーザ照射によらず機械的な剥離によってフィルム層１１０を支持基板９０から剥離することができる
また、支持基板９０の透湿度は、支持基板９０とフィルム層１１０との剥離性に影響がある。フィルム材料層１１１に含まれる有機溶剤が、フィルム材料層１１１を乾燥する際およびイミド化する際に、支持基板９０とフィルム層１１０との界面に集中する。またイミド化により生成される水分子が支持基板９０とポリイミドフィルム層１１０との界面に集中する。これにより、支持基板９０とフィルム層１１０の密着が阻害される。従って、後にフィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１や実装部３２２を形成する際に、フィルム層１１０が支持基板９０から容易に剥離してしまう場合がある。
【００５７】
ここで、支持基板９０の透湿度が大きければ、支持基板９０とフィルム層１１０との界面に存在する水分子および有機溶剤を外側に通すため、支持基板９０とフィルム層１１０との密着性を高くすることができる。ただし密着性が高すぎると、フィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１、および実装部３２２を形成したのちにフィルム層３１０を支持基板９０から剥離する際に剥離が困難になる。一方、支持基板９０の透湿度が小さければ、支持基板９０とフィルム層１１０との界面に水分子および有機溶剤を留めるため、画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成する際にフィルム層１１０のが支持基板９０から浮く可能性がある。従って、支持基板９０の透湿度によって支持基板９０とフィルム層１１０の密着性を調節することができる。
【００５８】
さらに、フィルム層１１０に用いるポリイミドはある程度の透湿度を有しているため、時間経過により支持基板９０とフィルム層１１０との界面の水分量が変わる虞がある。また支持基板９０とフィルム層１１０との表面自由エネルギーや、環境温度や環境湿度などの外部要因によっても界面の水分量は変動するため、界面の水分量の制御が難しく、一定の強度でフィルム層１１０と支持基板９０の剥離を行うことは難しい。このようにフィルム層１１０と支持基板９０との剥離性（または密着性）を制御することは困難である。
【００５９】
しかし、本実施形態によると第１領域３１０と第２領域３２０の密着力を変えることができるので、表示装置によらず一定の強度でフィルム層１１０と支持基板９０の剥離を行うことができ、量産性に優れる。
【００６０】
特に、第２の加熱工程により加熱する部分が第１領域３１０を囲むような形状であれば、第１領域３１０周辺部の密着性が向上する。従って、画素回路部３１２、周辺回路部３１２、表示層３１１、および実装部３２２を形成するためのウェットプロセスにおいて環境雰囲気に含まれる液体やガスが支持基板９０とフィルム層１１０との間に入る可能性を減らすことができ、支持基板９０とフィルム層１１０との間の水分量が変化しにくくなる。第１領域３１０を囲むような形状としては、第１領域３１０が略矩形状であれば額縁状、第１領域３１０が略円形であれば環状とすることができる。
【００６１】
以上のように、本実施形態によると、画素回路部３１２、周辺回路部３１２、表示層３１１、および実装部３２２を形成する際には支持基板９０とフィルム層１１０とが剥離しにくく、画素回路部３１２、周辺回路部３１２、表示層３１１、および実装部３２２を形成したのちには支持基板９０とフィルム層１１０とを剥離し易い表示装置およびその製造方法を提供することができる。
【００６２】
（実施例）
第２の加熱工程による支持基板とフィルム層との密着力の評価を行ったので以下に説明する。
ガラス基板上(膜厚700μm)に塗布形成したポリイミドフィルム(10μm)に上部支持基板としてPEN基板を貼り付け、レーザ照射による密着性およびポリイミドの状態に関する評価を行った。レーザとしてXeClエキシマレーザ(中心波長308 nm)を用い、ガラス基板を介してポリイミド界面に照射した。XeClレーザをパルス化し、ビームをライン形状200mm×0.4mmとした。
【００６３】
図６は第２の加熱工程としてレーザ照射を用いた場合のレーザのエネルギー密度と、支持基板とフィルム層とを剥離するのに要した荷重と、の関係を示す図である。縦軸にレーザのエネルギー密度を表し、横軸に支持基板とフィルム層とを剥離するのに要した荷重を表す。
【００６４】
レーザのエネルギー密度を100mJ/cm2乃至300mJ/cm2の範囲でレーザ照射を行った結果、180mJ/cm2以上で明らかにポリイミドフィルムとガラス基板の間に空間が出来たことが確認された。従ってレーザのエネルギー密度を180mJ/cm2以上とすると、ポリイミドが浮くことが分かった。また160mJ/cm2では照射後にポリイミド層自身に見た目の変化が無いが剥離試験を行った結果、密着力が大幅に上がり、それ以下のエネルギー密度の領域では見た目にも剥離強度にも変化が無いこと分かった。密着力を図に示したが、ポリイミドが浮く直前に密着力が向上していることが分かる。これはT2>T1となり、フィルム層のイミド化が進行した結果と予想される。すなわち、第１の加熱工程よりも高いエネルギーを与える第２の加熱工程を行うことにより、フィルム層と支持基板との密着性が向上する。
【００６５】
また、この表示装置について、第１領域に紫外（ＵＶ）光を照射する前４０１と照射した後の４０２の、画素用ＴＦＴの電流電圧特性を図７に示す。図７の横軸がゲート電圧、縦軸がドレイン電流を示す。第１領域に紫外光が照射されると、画素用ＴＦＴの電流電圧特性が負にシフトしている。すなわち、第２の加熱工程、及び第３の加熱工程を第１領域に施すと、画素用ＴＦＴについて所望の特性が得られず、表示装置の表示品位が悪くなる場合がある。
【００６６】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００６７】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６８】
９０ 支持基板、１００ 偏光板、１１０ フィルム層、１１１ フィルム材料層、１２０ アンダーコート層、１３０ ゲート電極、１４０ ゲート絶縁膜、１５０ 半導体層、１６０ チャネル保護膜、１７０Ｓ ソース電極、１７０Ｄ ドレイン電極、１８０ パッシベーション膜、１９０ カラーフィルタ、２００ 陽極、２１０ バンク、２２０ 発光層、２３０ 陰極、２４０ 封止膜、２５０ 接着層、２６０ バリアフィルム、３１０ 第１領域、３１０Ｔ 画素用ＴＦＴ、３１１ 表示層、３１２ 画素回路部、３２０ 第２領域、３２０Ｌ 第２の加熱工程により加熱された部分、３２０Ｍ 第３の加熱工程により過熱する部分、３２０Ｔ 周辺回路用ＴＦＴ、３２１ 周辺回路部、３２２ 実装部、４００ 表示装置、４０１ 第１領域に紫外（ＵＶ）光を照射する前の状態を表す曲線、４０２ 第１領域に紫外（ＵＶ）光を照射した後の状態を表す曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子や電界発光素子（エレクトロルミネッセンス素子、EL素子)などの表示素子を用いた表示装置には、軽量化や大型化という要求に加え、長期信頼性、形状の自由性が高いこと、曲面表示が可能なことなどの高度な要求がなされている。そこで、表示装置に用いる基板としては、重くて割れやすく大面積化が困難なガラス基板に代わって、透明プラスチック等のフィルム層が注目を集めている。ロールトゥーロールプロセスによってプラスチックを用いた表示を形成することも可能であるが、コスト面を考慮すると、ガラス基板などの支持基板の上にフィルム層を設け、フィルム層上に回路および表示層を形成したのちに、フィルム層を支持基板から剥離して表示装置を形成する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５１２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、回路および表示層を形成する際には支持基板とフィルム層とが剥離しにくく、回路および表示層を形成したのちには支持基板とフィルム層とを剥離し易い表示装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置の製造方法は、支持基板の上にフィルム材料層を形成する工程と、前記フィルム材料層を加熱してフィルム層を形成する第1の加熱工程と、前記フィルム層の中央部に設けられた第1領域を囲む第2領域を、前記第1の加熱工程より高い温度で加熱する第2の加熱工程と、前記第1領域の一部に表示層を形成し前記第２領域の少なくとも一部に周辺回路部を形成する工程と、前記フィルム層のうち表示層が形成された範囲以外の少なくとも一部を前記第２の加熱工程より高い温度で加熱する第３の加熱工程と、前記支持基板と前記フィルム層とを剥離する工程と、
を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る表示装置の上面図である。
【図２】実施形態に係る表示装置の一部断面図である。
【図３】実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態に係る表示装置の製造工程を示す平面図である。
【図６】レーザのエネルギー密度と荷重との関係を示す図である。
【図７】画素ＴＦＴに紫外線を照射する前後の電流電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
図１は、実施形態に係る表示装置４００の上面図である。図２（a）は図１における表示装置４００のＡＡ線断面を示し、すなわち後述する第１領域の断面を示す。図２（b）は表示装置４００のＢＢ線断図を示し、すなわち後述する第２領域の断面を示す。
【００１０】
図１に示すように、表示装置４００は一主面を有する。表示装置４００の一主面はその中央部に設けられた第１領域３１０と、第１領域３１０を囲む第２領域３２０とを有する。第１領域３１０の端辺が表示装置４００の一主面の端辺よりも内側に設けられていることとする。図１においては、第１領域３１０と第２領域３２０との境界を、破線を用いて示している。
【００１１】
第１領域３１０には表示層３１１および画素回路部３１２が設けられる。表示層３１１とは、例えば、液晶層や有機電界発光層（ＯＬＥＤ層）などである。第２領域の少なくもと一部には、周辺回路部３２１や実装部３２２（図４に示す）が設けられる。周辺回路部３２１は、表示層３１１を駆動するための回路である。また、実装部３２２は、表示装置に接続可能な中継基板が接続される部分である。
【００１２】
ここでは、表示装置４００はアクティブマトリクス型の表示装置とする。図２（a）に示すように、第１領域３１０には、フィルム基板１１０と、フィルム基板１１０上に形成された画素用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３１０Ｔと、画素用ＴＦＴ３１０Ｔ上にパッシベーション膜１８０およびカラーフィルタ１９０を介して設けられた表示層３１１が設けられている。画素用ＴＦＴ３１０Ｔは、画素回路部３１２の一部であり、表示層３１１を駆動するためのスイッチング素子として機能する。
【００１３】
表示層３１１として、ここでは有機電界発光層を用いることとする。フィルム基板１１０の表示層３１１と対向する主面と反対側の主面には、偏光板１００が設けられている。フィルム層１１０と画素用ＴＦＴ３１１の間にはアンダーコート層１２０が設けられている。表示層３１１上には、表示層３１１への水分等の侵入を防止する封止膜２４０が設けられている。封止膜２４０上には、接着層２５０を介してバリアフィルム２６０が設けられている。バリアフィルム２６０は、表示層３１１への水分等の浸入を防止するとともに支持材としての機能を有する。
【００１４】
画素用ＴＦＴ３１０Ｔは、ここではボトムゲート型の薄膜トランジスタとする。アンダーコート層１２０上の一部に設けられたゲート電極１３０と、ゲート電極１３０を覆うゲート絶縁膜１４０と、ゲート絶縁膜１４０を介してゲート電極１３０と対向する半導体層１５０と、半導体層１５０上の一部に設けられたチャネル保護膜１６０と、チャネル保護膜１６０からする半導体層１５０と接続されたソース電極１７０Ｓおよびドレイン電極１７０Ｄと、を有する。半導体層１５０としては、酸化物半導体やシリコン半導体を用いることができる。酸化物半導体としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を用いることができる。具体的には、酸化物半導体として、インジウムガリウム亜鉛酸化物を用いることができる。画素用ＴＦＴ３１０Ｔは、不図示の信号線、走査線とともに画素回路部３１０を形成する。
【００１５】
パッシベーション膜１８０は、絶縁性の材料で形成される。カラーフィルタ１９０は特定の波長の光を透過し、例えば、赤色の光を透過する部分、緑色の光を透過する部分、青色の光を透過する部分を有する。パッシベーション膜１８０およびカラーフィルタ１９０には、ドレイン電極１７０Ｄを覆う一部に開口が設けられている。
【００１６】
表示層３１１は、カラーフィルタ１９０上に設けられた陽極２００と、陽極２００上に設けられたバンク２１０と、バンク２１０上に設けられた発光層２２０と、発光層２２０上に設けられた陰極２３０と、を有する。陽極２００は、パッシベーション膜１８０およびカラーフィルタ１９０の開口を介してドレイン電極１７０Ｄと接続される。バンク２１０は少なくとも画素用ＴＦＴ３１０Ｔ上に設けられ、一部に開口を有する。発光層２２０および陰極２３０は、バンク２１０とバンク２１０から露出する陽極２００の上に設けられている。発光層２２０はバンク２１０の開口を介して陽極２００と接触する。すなわち、バンク２１０の開口においては、陰極２００と発光層２２０と陰極２３０とが積層されている。表示層３１１に電圧を印加すると、発光層２２０から光が放出される。
【００１７】
第２領域３２０には、フィルム基板１１０と、フィルム基板１１０上に設けられた周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔを有する。周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔ上にはパッシベーション膜１８０が設けられている。周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔは、不図示の信号線、走査線とともに周辺回路部３２０を形成する。
【００１８】
周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔは、ここではボトムゲート型の薄膜トランジスタとする。アンダーコート層１２０上の一部に設けられたゲート電極１３０と、ゲート電極１３０を覆うゲート絶縁膜１４０と、ゲート絶縁膜１４０を介してゲート電極１３０と対向する半導体層１５０と、半導体層１５０上の一部に設けられたチャネル保護膜１６０と、チャネル保護膜１６０からする半導体層１５０と接続されたソース電極１７０Ｓおよびドレイン電極１７０Ｄと、を有する。周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔは、不図示の配線と共に駆動回路を形成する。酸化物半導体としては、例えば、アモルファスインジウムガリウム亜鉛酸化物（a-IGZO）など、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を用いることができる。
【００１９】
表示装置４００はアクティブマトリクス型のものとしたが、パッシブ型の表示装置とすることもできる。また、画素用ＴＦＴ３１０Ｔ及び周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔはボトムゲート型のものとしたが、トップゲート型のものとすることもできる。
【００２０】
図２（a）、（b）では画素用ＴＦＴ３１１Ｔおよび周辺回路用ＴＦＴ３２０Ｔとしてトップゲート型の構成を例示したが、ボトムゲート型の構成とすることもできる。カラーフィルタ１９０は、必要に応じて設けられるものである。
【００２１】
フィルム層１１０としてはポリイミド系樹脂を用いる。ポリイミドを用いたフィルム層１１０は、耐熱性を有し、また熱膨張係数が小さいため加熱による寸法変化が生じにくい。ポリイミド系樹脂としては、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等、その構造中にイミド基を有するポリマーが挙げられる。ポリイミド系樹脂は、ジアミンと酸無水物とを溶媒の存在下で反応させてポリアミド酸重合体を生成し、ポリアミド酸重合体を脱水閉環する（イミド化）ことで形成することが出来る。
【００２２】
アンダーコート層１２０、ゲート絶縁膜１４０およびチャネル保護膜１６０としては、絶縁性の材料を用いることができ、例えば酸化シリコンや窒化シリコンなどを用いることができる。
【００２３】
ゲート電極１３０、ソース電極１７０Ｓおよびドレイン電極１７０Ｄとしては、導電性の金属を用いることができる。例えば、ゲート電極１３０としてモリブデンタングステン（ＭｏＷ）、モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）、タングステン（Ｗ）のような高融点金属を用いることができる。例えば、ソース電極１４０Ｓとドレイン電極１４０Ｄとして、導電性の材料を用いることができる。例えば、チタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／チタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の積層膜やインジウムタングステンオキサイド（ＩＴＯ）などを用いることができる。
【００２４】
パッシベーション膜１８０としては、絶縁性の材料を用いることができ、例えば酸化シリコン、窒化シリコンやテトラエトキシシランなどを用いることができる。
【００２５】
カラーフィルタ１９０としては、所定の波長の光を透過する材料を用いることができ、例えば赤、緑、青それぞれの色の光を透過し、他の色の可視光を吸収する顔料を用いることができる。
【００２６】
陰極２００としては導電性の材料を用いることができ、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの金属を用いることができる。バンク２００としては、絶縁性の材料を用いることができ、例えば感光性アクリル樹脂などの樹脂材料を用いることができる。発光層２１０としては、下層のカラーフィルタ１９０が透過する光と同じ色の光を放出する発光材料をホスト材料中に分散させたものを用いることができる。あるいは赤の光を放出する発光材料と緑の光を放出する発光材料と青の光を放出する発光材料とを含むホスト材料を用いることができる。
【００２７】
陽極２３０としては、光透過性で導電性の材料を用いることができ、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属を用いることができる。
【００２８】
封止膜２４０としては光透過性で絶縁性の材料を用いることができ、たとえばシリコン酸化物やアルミニウム酸化物などの酸化物や、シリコン窒化物などの窒化物,や、パリレンなどの有機膜や、これらの積層膜を用いることができる。接着２５０としては光透過性の材料を用いることができ、例えば熱硬化性樹脂や光硬化性の樹脂を用いることができる。バリアフィルム２６０としては光透過性の材料を用いることができ、例えばプラスチック基材に封止膜材料をコーティングしたものなどを用いることができる。
【００２９】
後述する支持基板９０は、画素回路部３１２や周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成する際にフィルム層１１０を支持することができる強度を有し、フィルム層１１０以上の耐熱性を有する。支持基板９０は透明であることが好ましい。支持基板９０としては、例えばガラス基板を用いることができる。
【００３０】
フィルム層１１０は耐熱性が低いため、フィルム層１１０を用いた表示装置は低温で製造する必要がある。酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタは、低温で作製してもが十分な特性を発揮することができる。特に、IGZOは、駆動電流が高く、素子間ばらつきが小さく、特性を素子間で均一にしやすいアモルファス膜で、しかも移動度が比較的高い。
【００３１】
また、有機電界発光層はコントラストが高く、斜め方向からでも良く見えるという性質を有するため、曲面表示が可能な表示装置の表示層３１１に用いることができる。
【００３２】
図３および図４は、実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。図５は、実施形態に係る表示装置の製造工程を示す平面図である。図５（a）乃至（c）に示す製造方法の各工程は図４（a）乃至（c）に示す製造方法の各工程と対応する。
【００３３】
本実施形態においては、支持基板９０上にフィルム層１１０を形成し、フィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１、および実装部３２２を形成したのちにフィルム層１１０を支持基板９０から剥離して、曲面表示が可能な表示装置４００を製造する。
【００３４】
まずは図３（a）に示すような支持基板９０上にフィルム層１１０を形成する工程について説明する。本実施形態においては、フィルム層１１０の材料としてポリイミドを用いる。
【００３５】
支持基板９０の上に、フィルム材料層１１１としてポリアミド酸溶液を塗布したのちに乾燥し、フィルム材料層１１１を形成する（図３（b））。
【００３６】
フィルム材料層１１１を熱処理することによってポリアミド酢酸をイミド化し、支持基板９０の上にポリイミドからなるフィルム層１１０を形成する（第1の加熱工程、図３（c））。
【００３７】
熱処理としては、例えばランプアニールや、ホットプレート、オーブンなどを使った加熱方法を用いることができる。
【００３８】
第１の加熱工程におけるフィルム材料層１１１の温度をＴ１とする。Ｔ１は、フィルム材料層１１１をフィルム層１１０とすることができる温度以上であれば良い。例えば、Ｔ１を２００℃以上５００℃以下度以上とすることができる。フィルム材料層１１１に２００℃以上５００℃の熱を加えることにより、ポリイミド樹脂製のフィルム層１１０を形成することができる。
【００３９】
支持基板９０は、フィルム材料層１１１を形成する際の支持体としての機能を持つ。
【００４０】
次に、フィルム層１１０の中央部に設けられた第1領域３１０を囲む第2領域３２０の少なくとも一部を、第1の加熱工程より高い温度で加熱する（第２の加熱工程、図４（a）、図５（a））。第１領域３１０には、後に画素回路部３１２および表示層３１１が形成される。第２領域３２０には、後に周辺回路部３２１および実装部３２２が形成される。第２の加熱工程における加熱方法としては、例えばフィルム層１１０に対して可視光、赤外線、紫外線、マイクロ波、ミリ波、電子線、放射線を照射したり、ジュール熱によって加熱したりする方法が挙げられる。例えば、レーザを照射したり、ハロゲンランプにより加熱したりする方法がある。図４（a）においてはレーザ１を照射した場合を示している。
【００４１】
第２の加熱工程としてレーザ照射を行う場合には、例えば、Ｎｄ、Ｔｍ、ＨｏをドープしたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３で示される結晶を使った固体レーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、アルゴンレーザ、または半導体レーザを用いることができる。例えばキセノン・塩素（ＸｅＣｌ）エキシマレーザを用いることができる。
【００４２】
第２の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度は、第１の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度よりも高くする。第２の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度をT２とする。T１とT２は、T１＜T２の関係にある。具体的には、第２の加熱工程としてレーザを用いる場合には、レーザの波長、パルス幅、レーザを繰り返し照射するときの周波数などの条件によりＴ２を調整することができる。
【００４３】
例えば、第1の加熱工程をホットプレートとオーブンにより行いＴ１を３５０℃とする。第２の加熱工程にＸｅＣｌエキシマレーザを用い、レーザのエネルギーを１６０ｍＪ／ｃｍ2、中心波長を３０８ｎｍ、繰り返し周波数を３００Ｈｚ、パルス幅を２９ ナノ秒とすること場合、Ｔ２を１０００℃以上とすることができる。
【００４４】
第２の加熱工程により、加熱された部分３２０Ｌにおける支持基板９０とフィルム層１１０との密着性が高まる。第２の加熱工程により加熱されていない部分においては、支持基板９０とフィルム層１１０との密着力はそのままである。
【００４５】
続いて、フィルム層１１０上の第1領域３１０に画素回路部３１２を形成し、第２領域に周辺回路部３２１を形成したのちに第１領域３１０に表示層３１１を形成し、第２領域に実装部３２２を設ける（図４（b）、図５（b））。
【００４６】
そして、第２領域３２０のうち、第２の加熱工程により過熱した範囲の少なくとも一部を過熱する（第３の加熱工程、図４（c）、図５（c））。第３の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度は、第２の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度よりも高くする。第３の加熱工程におけるフィルム層１１０の温度をT３とする。T２とT３は、T２＜T３の関係にある。第３の加熱工程における加熱方法としては、例えばフィルム層１１０に対して可視光、赤外線、紫外線、マイクロ波、ミリ波、電子線、放射線を照射したり、ジュール熱によって加熱したりする方法が挙げられる。例えば、レーザを照射したり、ハロゲンランプにより加熱したりする方法がある。
【００４７】
図４（ｃ）においてはレーザ２を照射した場合を示している。第３の加熱工程としてレーザ照射を行う場合には、例えば、Ｎｄ、Ｔｍ、ＨｏをドープしたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３で示される結晶を使った固体レーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、アルゴンレーザ、または半導体レーザを用いることができる。第３の加熱工程としてレーザを用いる場合、レーザの波長、パルス幅、レーザを繰り返し照射するときの周波数などの条件によりＴ３を調整することができる。例えばキセノン・塩素（ＸｅＣｌ）エキシマレーザを用いることができる。ＸｅＣｌエキシマレーザを用いる場合、エネルギーを１８０ｍＪ／ｃｍ2、中心波長を３０８ ｎｍ、繰り返し周波数を３００Ｈｚ、パルス幅を２９ ナノ秒とすることができる。
【００４８】
第３の加熱工程により過熱する部分３２０Ｍは、ここでは周辺回路部３２１および実装部３２２が設けられた部分とする。第３の加熱工程に過熱する部分３２０Ｍは、第２の加熱工程により過熱する部分３２０Ｌのりも広くても狭くても良い。
【００４９】
第３の加熱工程により支持基板９０とフィルム層１１０に高いエネルギーが加えられるので、フィルム層１１０を支持基板９０から剥離することが出来る。例えば第３の加熱工程をレーザ照射により行う場合、支持基板９０側からレーザ２を照射してレーザを照射し、照射した部分の支持基板９０とフィルム層１１０を剥離する。レーザを照射した部分以外の部分については機械的に支持基板９０とフィルム層１１０を剥離する（図４（ｄ））。
【００５０】
機械的に支持基板９０と支持基板１１０とを剥離するには、例えば剥離装置などを用いることができる。
【００５１】
第2の加熱工程によりフィルム層１１０の第２領域３２０の温度を選択的に上昇させることで、フィルム層１１０と支持基板９０との密着力を上昇させることができる。密着力向上のモデルは幾つか考えられるが、フィルム層１１０の温度を上昇させることで、フィルム層１１０内のイミド化をさらに進行させ、生じた水分を支持基板９０側へ逃がす効果により密着力が向上すると予想される。
【００５２】
第２領域３２０の少なくとも一部の密着力を高めることにより、後に画素回路部３１２、周辺回路部３２０、表示層３１１および実装部３２２を形成する際に、フィルム層１１０が支持基板９０から剥離しにくくなる。従って、に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成しやすくなるので、表示装置４００は製造の歩留まりを向上させることができる。に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成する際には熱が加えられるため、フィルム層１１０が支持基板９０から剥離すると、フィルム層１１０の寸法が変化する虞がある。
【００５３】
フィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成するには、既存のガラス基板上のプロセスと同じ方法により行うことができる。すなわち、ガラス基板にアクティブマトリックス方式の表示装置を形成するのと同様にしてフィルム層１１０上にこれらを形成することが可能である。
【００５４】
第２の加熱工程において、支持基板９０とフィルム層１１０の密着力を向上させた部分については、機械的に剥離しようとすると、フィルム層１１０にしわや伸び、裂けなどの剥離不良が起こる。この部分にレーザ照射を行うことによって、フィルム層１１０が支持基板９０から浮かせてフィルム層１１０を支持基板９０から剥離することができる。レーザのエネルギーは、フィルム層１１０を支持基板９０から浮かせられる程度以上とすればよい。
【００５５】
実装部は温度をかけた状態で圧着することによって設けるので、これによりフィルム層１１０と支持基板９０の密着力がさらに高まり、剥離が難しくなる場合がある。従って、剥離のためにレーザを照射するのは第２領域３２０の一部であっても全部であってもよいが、特に実装部３２２が設けられた部分にレーザを照射することが好ましい。
【００５６】
第１領域３１０の画素回路部３１２や表示層３１１は、レーザ照射により特性変動を生じる可能性がある。特に画素回路部３１２に設けられる画素ＴＦＴ３１０Ｔに酸化物半導体を用いる場合や、表示層３１１として有機電界発光層２２０を用いる場合には、加熱やレーザのエネルギーが加えられることにより表示装置４００の表示品位が劣る可能性がある。しかし、本実施形態によると、第１領域３１０においては第２の工程を行わず支持基板９０とフィルム層１１０の密着力を高めないため、レーザ照射によらず機械的な剥離によってフィルム層１１０を支持基板９０から剥離することができる
また、支持基板９０の透湿度は、支持基板９０とフィルム層１１０との剥離性に影響がある。フィルム材料層１１１に含まれる有機溶剤が、フィルム材料層１１１を乾燥する際およびイミド化する際に、支持基板９０とフィルム層１１０との界面に集中する。またイミド化により生成される水分子が支持基板９０とポリイミドフィルム層１１０との界面に集中する。これにより、支持基板９０とフィルム層１１０の密着が阻害される。従って、後にフィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１や実装部３２２を形成する際に、フィルム層１１０が支持基板９０から容易に剥離してしまう場合がある。
【００５７】
ここで、支持基板９０の透湿度が大きければ、支持基板９０とフィルム層１１０との界面に存在する水分子および有機溶剤を外側に通すため、支持基板９０とフィルム層１１０との密着性を高くすることができる。ただし密着性が高すぎると、フィルム層１１０上に画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１、および実装部３２２を形成したのちにフィルム層３１０を支持基板９０から剥離する際に剥離が困難になる。一方、支持基板９０の透湿度が小さければ、支持基板９０とフィルム層１１０との界面に水分子および有機溶剤を留めるため、画素回路部３１２、周辺回路部３２１、表示層３１１および実装部３２２を形成する際にフィルム層１１０のが支持基板９０から浮く可能性がある。従って、支持基板９０の透湿度によって支持基板９０とフィルム層１１０の密着性を調節することができる。
【００５８】
さらに、フィルム層１１０に用いるポリイミドはある程度の透湿度を有しているため、時間経過により支持基板９０とフィルム層１１０との界面の水分量が変わる虞がある。また支持基板９０とフィルム層１１０との表面自由エネルギーや、環境温度や環境湿度などの外部要因によっても界面の水分量は変動するため、界面の水分量の制御が難しく、一定の強度でフィルム層１１０と支持基板９０の剥離を行うことは難しい。このようにフィルム層１１０と支持基板９０との剥離性（または密着性）を制御することは困難である。
【００５９】
しかし、本実施形態によると第１領域３１０と第２領域３２０の密着力を変えることができるので、表示装置によらず一定の強度でフィルム層１１０と支持基板９０の剥離を行うことができ、量産性に優れる。
【００６０】
特に、第２の加熱工程により加熱する部分が第１領域３１０を囲むような形状であれば、第１領域３１０周辺部の密着性が向上する。従って、画素回路部３１２、周辺回路部３１２、表示層３１１、および実装部３２２を形成するためのウェットプロセスにおいて環境雰囲気に含まれる液体やガスが支持基板９０とフィルム層１１０との間に入る可能性を減らすことができ、支持基板９０とフィルム層１１０との間の水分量が変化しにくくなる。第１領域３１０を囲むような形状としては、第１領域３１０が略矩形状であれば額縁状、第１領域３１０が略円形であれば環状とすることができる。
【００６１】
以上のように、本実施形態によると、画素回路部３１２、周辺回路部３１２、表示層３１１、および実装部３２２を形成する際には支持基板９０とフィルム層１１０とが剥離しにくく、画素回路部３１２、周辺回路部３１２、表示層３１１、および実装部３２２を形成したのちには支持基板９０とフィルム層１１０とを剥離し易い表示装置およびその製造方法を提供することができる。
【００６２】
（実施例）
第２の加熱工程による支持基板とフィルム層との密着力の評価を行ったので以下に説明する。
ガラス基板上(膜厚700μm)に塗布形成したポリイミドフィルム(10μm)に上部支持基板としてPEN基板を貼り付け、レーザ照射による密着性およびポリイミドの状態に関する評価を行った。レーザとしてXeClエキシマレーザ(中心波長308 nm)を用い、ガラス基板を介してポリイミド界面に照射した。XeClレーザをパルス化し、ビームをライン形状200mm×0.4mmとした。
【００６３】
図６は第２の加熱工程としてレーザ照射を用いた場合のレーザのエネルギー密度と、支持基板とフィルム層とを剥離するのに要した荷重と、の関係を示す図である。縦軸にレーザのエネルギー密度を表し、横軸に支持基板とフィルム層とを剥離するのに要した荷重を表す。
【００６４】
レーザのエネルギー密度を100mJ/cm2乃至300mJ/cm2の範囲でレーザ照射を行った結果、180mJ/cm2以上で明らかにポリイミドフィルムとガラス基板の間に空間が出来たことが確認された。従ってレーザのエネルギー密度を180mJ/cm2以上とすると、ポリイミドが浮くことが分かった。また160mJ/cm2では照射後にポリイミド層自身に見た目の変化が無いが剥離試験を行った結果、密着力が大幅に上がり、それ以下のエネルギー密度の領域では見た目にも剥離強度にも変化が無いこと分かった。密着力を図に示したが、ポリイミドが浮く直前に密着力が向上していることが分かる。これはT2>T1となり、フィルム層のイミド化が進行した結果と予想される。すなわち、第１の加熱工程よりも高いエネルギーを与える第２の加熱工程を行うことにより、フィルム層と支持基板との密着性が向上する。
【００６５】
また、この表示装置について、第１領域に紫外（ＵＶ）光を照射する前４０１と照射した後の４０２の、画素用ＴＦＴの電流電圧特性を図７に示す。図７の横軸がゲート電圧、縦軸がドレイン電流を示す。第１領域に紫外光が照射されると、画素用ＴＦＴの電流電圧特性が負にシフトしている。すなわち、第２の加熱工程、及び第３の加熱工程を第１領域に施すと、画素用ＴＦＴについて所望の特性が得られず、表示装置の表示品位が悪くなる場合がある。
【００６６】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００６７】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６８】
９０ 支持基板、１００ 偏光板、１１０ フィルム層、１１１ フィルム材料層、１２０ アンダーコート層、１３０ ゲート電極、１４０ ゲート絶縁膜、１５０ 半導体層、１６０ チャネル保護膜、１７０Ｓ ソース電極、１７０Ｄ ドレイン電極、１８０ パッシベーション膜、１９０ カラーフィルタ、２００ 陽極、２１０ バンク、２２０ 発光層、２３０ 陰極、２４０ 封止膜、２５０ 接着層、２６０ バリアフィルム、３１０ 第１領域、３１０Ｔ 画素用ＴＦＴ、３１１ 表示層、３１２ 画素回路部、３２０ 第２領域、３２０Ｌ 第２の加熱工程により加熱された部分、３２０Ｍ 第３の加熱工程により過熱する部分、３２０Ｔ 周辺回路用ＴＦＴ、３２１ 周辺回路部、３２２ 実装部、４００ 表示装置、４０１ 第１領域に紫外（ＵＶ）光を照射する前の状態を表す曲線、４０２ 第１領域に紫外（ＵＶ）光を照射した後の状態を表す曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の上にフィルム材料層を形成する工程と、
前記フィルム材料層を加熱してフィルム層を形成する第1の加熱工程と、
前記フィルム層の中央部に設けられた第1領域を囲む第2領域を、前記第1の加熱工程より高い温度で加熱する第2の加熱工程と、
前記第1領域の一部に表示層を形成し前記第２領域の少なくとも一部に周辺回路部を形成する工程と、
前記フィルム層のうち表示層が形成された範囲以外の少なくとも一部を前記第２の加熱工程より高い温度で加熱する第３の加熱工程と、
前記支持基板と前記フィルム層とを剥離する工程と、
を有する表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の加熱工程における前記フィルム層の温度は、前記第１の加熱工程における前記フィルム層の温度よりも高い請求項1に記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３の加熱工程における前記フィルム層の温度は、前記第１の加熱工程における前記フィルム層の温度よりも高い請求項２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の加熱工程は、前記フィルム層にレーザを照射するか、前記フィルム層をハロゲンランプにより加熱することにより行う請求項３に記載の表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記第３の加熱工程は、前記フィルム層にレーザを照射するか、前記フィルム層をハロゲンランプにより加熱することにより行う請求項４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の加熱工程は、ランプアニール、ホットプレート、およびオーブンのいずれかを用いて行う請求項５に記載の表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記フィルム層はポリイミドを含む材料で形成される請求項６に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１】
支持基板の上にフィルム材料層を形成する工程と、
前記フィルム材料層を加熱してフィルム層を形成する第1の加熱工程と、
前記フィルム層の中央部に設けられた第1領域を囲む第2領域を、前記第1の加熱工程より高い温度で加熱する第2の加熱工程と、
前記第1領域の一部に表示層を形成し前記第２領域の少なくとも一部に周辺回路部を形成する工程と、
前記フィルム層のうち表示層が形成された範囲以外の少なくとも一部を前記第２の加熱工程より高い温度で加熱する第３の加熱工程と、
前記支持基板と前記フィルム層とを剥離する工程と、
を有する表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の加熱工程における前記フィルム層の温度は、前記第１の加熱工程における前記フィルム層の温度よりも高い請求項1に記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３の加熱工程における前記フィルム層の温度は、前記第１の加熱工程における前記フィルム層の温度よりも高い請求項２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の加熱工程は、前記フィルム層にレーザを照射するか、前記フィルム層をハロゲンランプにより加熱することにより行う請求項３に記載の表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記第３の加熱工程は、前記フィルム層にレーザを照射するか、前記フィルム層をハロゲンランプにより加熱することにより行う請求項４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の加熱工程は、ランプアニール、ホットプレート、およびオーブンのいずれかを用いて行う請求項５に記載の表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記フィルム層はポリイミドを含む材料で形成される請求項６に記載の表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７３００１（Ｐ２０１３−７３００１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１６６１（Ｐ２０１１−２１１６６１）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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