JP2007114788A - ダミーガラス基板と表示装置の製造方法 - Google Patents

ダミーガラス基板と表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】表示装置の製造においてプラスチック絶縁基板の変形を減少させることができるダミーガラス基板を提供する。
【解決手段】プラスチック絶縁基板を支持するダミーガラス基板であって、ダミーガラス基板はグルーブが形成されている応力緩和面を有するダミーガラス基板及びグルーブが形成されている応力緩和面を有するダミーガラス基板を設ける工程と；前記ダミーガラス基板の前記応力緩和面にプラスチック絶縁基板の一面を接着させる工程と；前記プラスチック絶縁基板の他面に表示素子を形成する工程と；前記ダミーガラス基板と前記プラスチック絶縁基板を分離する工程とを含む表示装置の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明はダミーガラス基板と表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、グルーブが形成されている応力緩和面を有するダミーガラス基板とこれを利用した表示装置の製造方法に関する。
最近、既存のブラウン管を代替して、液晶表示装置と有機電界発光装置（ＯＬＥＤ）のような平板表示装置が多く使用されている（例えば、特許文献１）。
液晶表示装置は薄膜トランジスタが形成されている第１基板と第１基板に対向配置されている第２基板、そしてこれらの間に液晶層が位置している液晶表示パネルを含む。液晶表示パネルは非発光素子であるため、薄膜トランジスタ基板の後面には光を照射するためのバックライトユニットが配置される。バックライトユニットから照射された光は液晶層の配列状態によって透過量が調節される。
液晶表示装置はその他に表示領域に画面を形成するために、薄膜トランジスタ基板に形成されているゲート線とデータ線に駆動信号を印加する駆動回路を含む。駆動回路はゲート駆動チップおよびデータ駆動チップ、そしてタイミングコントローラーと駆動電圧発生部などが形成されている印刷基板などを含む。
有機電界発光装置は有機発光層を含み、有機発光層は画素電極と共通電極から正孔と電子を受け、正孔と電子の結合を通じて光を発光する。有機電界発光装置は視野角が優れていれば別途のバックライトユニットが必要でないという長所がある。
最近、平板表示装置の軽量化及び薄形化のために、従来のガラス絶縁基板の代わりにプラスチック絶縁基板の適用が活発になっている。プラスチック絶縁基板は薄いだけでなく熱によって変形する問題があるため、ダミーガラス基板、ステンレス（ＳＵＳ）板、プラスチック基板などが支持体として使用されている。
このうちのステンレス（ＳＵＳ）板は薄く加工しても重いためスピンコーティングのような工程に適用するのに問題がある。プラスチック基板の場合、支持体として使用されるためには相当な厚さが要求され、高温工程時に不便であるという問題がある。
ダミーガラス基板は熱に強く平らであり、いろいろな化学物質に強い特性を有している。プラスチック絶縁基板をダミーガラス基板に付着した状態で表示素子の形成時に高温工程と低温工程が反復される。
しかし、プラスチック絶縁基板とダミーガラス基板の相異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）によるバイメタル効果によってプラスチック絶縁基板が変形する問題がある。
韓国特許公開公報第２００５−０６０７３３号
従って、本発明の目的は、表示装置の製造においてプラスチック絶縁基板の変形を減少させることができるダミーガラス基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、プラスチック絶縁基板の変形が減少される表示装置の製造方法を提供することにある。
前記の目的は、プラスチック絶縁基板を支持するダミーガラス基板において、前記ダミーガラス基板はグルーブが形成されている応力緩和面を有するダミーガラス基板によって達成することができる。
前記グルーブは前記応力緩和面の全面にわたって形成されているのが好ましい。
前記グルーブの深さは前記ダミーガラス基板の厚さの０．１％〜２５％であるのが好ましい。
前記グルーブの幅は５μｍ〜５０μｍであるのが好ましい。
前記グルーブは複数の閉ループ形状に設けられたのが好ましい。
前記各閉ループの大きさは０．１ｍｍ×０．１ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍであるのが好ましい。
前記グルーブの形状は四角形状および六角形状のうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記グルーブの断面は四角形状およびＶ字形状のうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記本発明の他の目的は、グルーブが形成されている応力緩和面（stress relaxation surface）を有するダミーガラス基板を設ける工程と；前記ダミーガラス基板の前記応力緩和面にプラスチック絶縁基板の一面を接着させる工程と；前記プラスチック絶縁基板の他面に表示素子を形成する工程と；前記ダミーガラス基板と前記プラスチック絶縁基板を分離する工程とを含む表示装置の製造方法によって達成される。
前記接着は前記ダミーガラス基板の前記応力緩和面と前記プラスチック絶縁基板の一面のうちの少なくともいずれか一方に接着剤を塗布する工程を含むのが好ましい。
前記接着剤は低温脱着形であるのが好ましい。
前記グルーブは前記応力緩和面の全面にわたって形成されているのが好ましい。
前記グルーブの深さは前記ダミーガラス基板の厚さの０．１％〜２５％であるのが好ましい。
前記グルーブの幅は５μｍ〜５０μｍであるのが好ましい。
前記グルーブは複数の閉ループ形状に設けられたのが好ましい。
前記各閉ループの大きさは０．１ｍｍ×０．１ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍであるのが好ましい。
前記グルーブの形状は四角形状および六角形状のうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記グルーブの断面は四角形状およびＶ字形状のうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記表示素子は薄膜トランジスタを含むのが好ましい。
本発明によれば、表示装置の製造においてプラスチック絶縁基板の変形を減少させることができるダミーガラス基板が提供される。
また、本発明によれば、プラスチック絶縁基板の変形が減少される表示装置の製造方法が提供される。
以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
種々の実施形態において同一な構成要素に対しては同一な参照番号を付与し、同一な構成要素については第１実施形態で代表的に説明し他の実施形態では省略されることができる。
図１を参照して本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を説明する。図１は本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板の斜視図である。
ダミーガラス基板１０は四角板形状であって、厚さｄ１は０．７〜１．１ｍｍ程度とすることができる。ダミーガラス基板１０の一面である応力緩和面２０にはグルーブ２１が形成されている。
グルーブ２１は応力緩和面２０の全体にわたって横方向と縦方向に延長されており、応力緩和面２０を複数の正四角形区域に区画している。グルーブ２１の断面は長方形形状であって、その深さｄ２はダミーガラス基板１０の厚さｄ１の０．１％〜２５％とすることができる。グルーブ２１の深さｄ２がダミーガラス基板１０の厚さｄ１の０．１％以下であれば十分な応力緩和効果が得られないことがあり、製造工程が複雑となる場合がある。グルーブ２１の深さｄ２がダミーガラス基板１０の厚さｄ１の２５％以上であればダミーガラス基板１０の強度を低下させることがある。互いに平行なグルーブ２１の間の間隔ｄ４は０．１ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。
グルーブ２１の幅ｄ３は５μｍ〜５０μｍとすることができる。グルーブ２１の幅ｄ３が５μｍ以下であれば十分な応力緩和効果が得られない場合がある。グルーブ２１の幅ｄ３が５０μｍ以上であれば表示装置の製造時に洗浄水とエッチング液のような工程流体がグルーブ２１の間に浸透することがあり、プラスチック絶縁基板との接着が不良になることがある。
グルーブ２１はダミーガラス基板１０の写真エッチングやレーザー加工などによって形成することができる。
図２ａから図２ｃ、そして図３を参照して本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を利用した表示装置の製造方法を説明する。実施形態ではプラスチック絶縁基板上に非晶質シリコン薄膜トランジスタを製造する例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、ポリシリコン薄膜トランジスタの製造、有機半導体薄膜トランジスタの製造、カラーフィルターの製造などに適用することができる。
図２ａから図２ｃは本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を利用した表示装置の製造方法を説明するための断面図であり、図３は表示装置の製造時のプラスチック絶縁基板の変形を説明するための図面である。
まず、図２ａのようにダミーガラス基板１０の応力緩和面２０上に接着剤１１０を利用してプラスチック絶縁基板１２０を付着する。
接着剤１１０は所定の温度以下では接着力を喪失する低温脱着形とすることが好ましい。ダミーガラス基板１０とプラスチック絶縁基板１２０との接着は、プラスチック絶縁基板１２０の一面に接着剤１１０を塗布した後にダミーガラス基板１０に付着する方法によって行うことができる。
プラスチック絶縁基板１２０はポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で作ることができる。
プラスチック絶縁基板１２０の厚さは０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍとすることができる。プラスチック絶縁基板１２０を使用する場合、工程温度がプラスチック絶縁基板１２０の熱的許容範囲（例えば、１５０〜２００℃）内に維持することが適している。
付着状態でグルーブ２１によってダミーガラス基板１０とプラスチック絶縁基板１２０は部分的に接しないポイントが生じる。
その後、図２ｂのようにプラスチック絶縁基板１２０上にゲート配線１３１、ゲート絶縁膜１３２、半導体層１３３、抵抗接触層１３４を形成する。ここで、ゲート絶縁膜１３２、半導体層１３３、抵抗接触層１３４の３重層は化学気相蒸着（ＣＶＤ）を利用して連続で形成される。
このような３重層の形成は相当な高温で行われ、プラスチック絶縁基板１２０はこの過程で変形することがある。プラスチック絶縁基板１２０が変形されると薄膜トランジスタのような表示素子に不良が発生し、薄膜がプラスチック絶縁基板１２０から分離（lifting）する不良が発生することがある。
プラスチック絶縁基板１２０の変形を図３を参照して説明する。
熱が加えられると、ダミーガラス基板１０とプラスチック絶縁基板１２０が全て膨張する。ところでプラスチック絶縁基板１２０の熱膨張係数がダミーガラス基板１０の熱膨張係数より大きいためプラスチック絶縁基板１２０は中央部が上部に向かうように変形される。プラスチック絶縁基板１２０の熱膨張係数はダミーガラス基板１０の熱膨張係数の１０倍〜３０倍とすることができる。このような膨張は工程温度が１３０℃以上である場合に大きく問題になる。
一方、冷却過程ではダミーガラス基板１０とプラスチック絶縁基板１２０が全て収縮する。この過程でプラスチック絶縁基板１２０に水分や空気が浸透してプラスチック絶縁基板１２０の収縮をさらに促進させる。これによってプラスチック絶縁基板１２０は中央部が下部に向かうように変形され、この時の変形程度は中央部と両端の間の高さ差（ｌ）で規定できる。
プラスチック絶縁基板１２０が変形されると表示素子を精密に形成し難く、膨張と収縮を経ながらプラスチック絶縁基板１２０上に形成された薄膜が分離されることもある。
プラスチック絶縁基板１２０の変形はダミーガラス基板１０とプラスチック絶縁基板１２０の間のバイメタル効果に起因する。本実施形態によればプラスチック絶縁基板１２０とダミーガラス基板１０はグルーブ２１によって部分的に分離されている。グルーブ２１は膨張と収縮過程でダミーガラス基板１０に加えられるストレスを緩和させてダミーガラス基板１０の変形を減少させる。ダミーガラス基板１０の変形減少によって応力緩和面２０に付着されているプラスチック絶縁基板１２０の変形も減少される。
その後、図２ｃのように半導体層１３３、抵抗接触層１３４をパターニングし、ソース電極１３５とドレイン電極１３６を形成すると薄膜トランジスタ１３０が完成される。
その後、薄膜トランジスタ上に画素電極、有機発光層、共通電極を形成して有機電界発光装置を製造したり、画素電極を形成した後に他の基板と接合して液晶表示装置を製造することもできる。
薄膜トランジスタ１３０形成の以後の工程でも、グルーブ２１はダミーガラス基板１０に加えられるストレスを緩和させて、プラスチック絶縁基板１２０の変形を減少させる。
第１実施形態によるダミーガラス基板１０を利用してプラスチック基板１２０の変形程度を測定した。使用されたダミーガラス基板１０の厚さｄ１は１．１ｍｍであり、大きさは３００ｍｍ＊４００ｍｍであった。グルーブ２１の深さｄ２は１０μｍ、幅ｄ３は１０μｍ、間隔ｄ４は５ｍｍであった。試験はダミーガラス基板１０およびプラスチック基板１２０に１５０℃の熱を１０分間加えた後、常温で冷ました後、変形程度（図３の‘ｌ’）を測定した。
表１に実験結果を示す。
Figure 2007114788
表１から、グルーブが形成されていないダミーガラス基板を使用した場合、２．５８ｍｍ変形した。グルーブが形成されたダミーガラス基板を使用したが、プラスチック絶縁基板をグルーブが形成されていない面に付着した場合には２．４６ｍｍ変形し、ほとんど差がなかった。反面、グルーブが形成された応力緩和面にプラスチック絶縁基板を付着した場合には変形が１．６９ｍｍであって、約３５％減少したことを確認できる。
以上の第１実施形態で説明したグルーブはダミーガラス基板の大きさ、プラスチック絶縁基板との接着力、プラスチック絶縁基板の変形程度などを考慮して多様に変形できる。
以下の第２から第５実施形態はグルーブの多様な形態を示す。
図４は本発明の第２実施形態によるダミーガラス基板の斜視図である。
第２実施形態によるダミーガラス基板１１のグルーブ２２は互いに平行に配置されており、その断面はＶ字形状である。グルーブ２２は写真エッチングまたは機械的加工によって製造されることができる。
図５から図７はそれぞれ本発明の第３から第５実施形態によるダミーガラス基板の平面度である。
図５に示す第３実施形態によるダミーガラス基板１２のグルーブ２３は正四角形状に規則的に配置されている。グルーブ２３の一辺の長さｄ５は０．１ｍｍから１０ｍｍである。
図６に示す第４実施形態によるダミーガラス基板１３のグルーブ２４は正六角形状に規則的に配置されている。グルーブ２４の大きさｄ６×ｄ７は０．１ｍｍ×０．１ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍである。
図７に示す第４実施形態によるダミーガラス基板１４のグルーブ２５は正六角形状に蜂の巣形態に配置されている。
本発明のいくつかの実施形態が図示されて説明されたが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば本発明の原則や精神から外れずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
本発明のダミーガラス基板と表示装置の製造方法は、ディスプレイ装置全般、例えば、液晶表示装置及びこれを含む携帯用表示装置等に用いることができるほか、液晶表示装置等のみならず、薄膜トランジスタ含む半導体プロセスで用いられる基板及びその製造方法に利用することができる。
本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を利用した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を利用した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を利用した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 表示装置製造時のプラスチック絶縁基板の変形を説明するための図面である。 本発明の第２実施形態によるダミーガラス基板の斜視図である。 本発明の第３から第５実施形態によるダミーガラス基板の平面度である。 本発明の第３から第５実施形態によるダミーガラス基板の平面度である。 本発明の第３から第５実施形態によるダミーガラス基板の平面度である。
符号の説明
１０ ダミーガラス基板
２１ グルーブ
１１０ 接着剤
１２０ プラスチック絶縁基板
１３０ 薄膜トランジスタ

Claims (19)

  1. プラスチック絶縁基板を支持するダミーガラス基板であって、
    前記ダミーガラス基板はグルーブが形成されている応力緩和面を有することを特徴とするダミーガラス基板。
  2. 前記グルーブは前記応力緩和面の全面にわたって形成されている請求項１に記載のダミーガラス基板。
  3. 前記グルーブの深さは前記ダミーガラス基板の厚さの０．１％〜２５％である請求項１又は２に記載のダミーガラス基板。
  4. 前記グルーブの幅は５μｍ〜５０μｍである請求項１〜３のいずれか１つに記載のダミーガラス基板。
  5. 前記グルーブは複数の閉ループ形状に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のダミーガラス基板。
  6. 前記各閉ループの大きさは０．１ｍｍ×０．１ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍである請求項５に記載のダミーガラス基板。
  7. 前記グルーブの形状は四角形状および六角形状のうちのいずれか一つを含む請求項１〜６のいずれか１つに記載のダミーガラス基板。
  8. 前記グルーブの断面は四角形状およびＶ字形状のうちのいずれか一つを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載のダミーガラス基板。
  9. グルーブが形成されている応力緩和面を有するダミーガラス基板を設ける工程と；
    前記ダミーガラス基板の前記応力緩和面にプラスチック絶縁基板の一面を接着させる工程と；
    前記プラスチック絶縁基板の他面に表示素子を形成する工程と；
    前記ダミーガラス基板と前記プラスチック絶縁基板を分離する工程と
    を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
  10. 前記接着は前記ダミーガラス基板の前記応力緩和面と前記プラスチック絶縁基板の一面のうちの少なくともいずれか一方に接着剤を塗布する工程を含む請求項９に記載の表示装置の製造方法。
  11. 前記接着剤は低温脱着形である請求項１０に記載の表示装置の製造方法。
  12. 前記グルーブは前記応力緩和面の全面にわたって形成されている請求項９〜１１のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
  13. 前記グルーブの深さは前記ダミーガラス基板の厚さの０．１％〜２５％である請求項９〜１２のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
  14. 前記グルーブの幅は５μｍ〜５０μｍである請求項９〜１３のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
  15. 前記グルーブは複数の閉ループ形状に設けられた請求項９〜１４のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
  16. 前記各閉ループの大きさは０．１ｍｍ×０．１ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍである請求項１５に記載の表示装置の製造方法。
  17. 前記グルーブの形状は四角形状および六角形状のうちのいずれか一つを含む請求項９〜１６のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
  18. 前記グルーブの断面は四角形状およびＶ字形状のうちのいずれか一つを含む請求項９〜１６のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
  19. 前記表示素子は薄膜トランジスタを含む請求項９〜１８のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法。
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