JP2011027822A - フレキシブル表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな曲率半径で曲げた場合にもＴＦＴ層に亀裂が入らない信頼性の高いフレキシブル表示装置を実現する。
【解決手段】ガラス基板に、ＴＦＴ層４０を形成し、このＴＦＴ層４０をガラス基板から分離し、プラスチック基板１０に転写する。ＴＦＴ層４０とプラスチック基板１０との接着は、グラスファイバを有する粘着材層１２と通常の粘着材層１１の２層構造とする。グラスファイバを有する粘着材層１２をＴＦＴ層４０側に配置することによって、ＴＦＴ層４０に対する曲げ応力および熱膨張による応力を緩和し、信頼性の高いフレキシブル表示装置を実現する。
【選択図】図３

Description

本発明は表示装置に係り、特にプラスチック基板を用いることにより、フレキシブルに湾曲させることが出来る表示装置に関する。

中小型ディスプレイの付加価値を高めるために，軽量で落としても割れない，かつ曲げることが可能な，フレキシブル表示装置の開発が進められている。その主要な課題として，プラスチック基板上に画素駆動用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をアレイ状に形成する技術がある。プラスチック基板は，ガラス基板と比較してはるかに耐熱性が低いため, 通常通りのＴＦＴ作製工程を適用することは不可能である。そのため解決方法として，２通りの検討がなされている。

一つは低温プロセスを用いることで，プラスチック基板上に直接ＴＦＴアレイを形成する方法である。ただしプラスチック基板の耐熱温度が低いため，ポリシリコンＴＦＴを形成することは不可能である。従って、このタイプのフレキシブル表示装置は、アモルファスシリコン (ａ−Ｓｉ)またはＺｎＯなどの酸化物半導体のＴＦＴアレイで検討されている。

もう一つは転写法と呼ばれ，ガラス基板のような支持基板にＴＦＴ層を作製し，そのＴＦＴ層から何らかの方法でガラス基板を除去して，プラスチック基板に貼りあわせる方法である。ここでＴＦＴ層とは,ＳｉＯ_２などの下地絶縁膜から，島状ポリシリコン，層間絶縁膜，電極，有機平坦化膜，ＩＴＯ電極等，全てをまとめて表している。この転写法には，ＴＦＴ層作製の他に転写工程が必要なために，コスト面で不利である。しかし，熱的に安定な支持基板を用いれば，画素ピッチの小さい高精細なＴＦＴアレイや，４００℃以上の高温が必要なポリシリコンのＴＦＴアレイといった，直接法では不可能なフレキシブルＴＦＴ基板を作製できる可能性がある。転写法の工程を，ガラス基板をエッチング除去する方法を例にして説明すると次のようになる。

（１）ガラス基板上に，エッチング停止層とＴＦＴ層を順番に形成する。エッチング停止層は，フッ酸系のガラスエッチング液に溶けない物質が用いられる。例えば，Ｍｏ，Ｗ，ａ−Ｓｉ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンなどである。

（２）ＴＦＴ層がガラスエッチング液で溶解しないように，ＴＦＴ層側に保護フィルムを貼り合わせる。

（３）ガラスをフッ酸系のエッチング液で除去する。この時点では，厚さ数μmのＴＦＴ層が保護フィルムに貼り付いた形態になる。

（４）ガラスを除去したＴＦＴ層の，ガラス除去面側に，プラスチック基板を貼り付ける。貼り付けには接着材または粘着材を用いる。

（５）保護フィルムを剥離する。容易に剥離可能な保護フィルムとして，有機溶剤溶融性の接着材使用のタイプや，加熱または紫外線照射で剥離可能なタイプなどを用いることができる。

フレキシブル転写ＴＦＴ基板の作製は，工程（５）の保護フィルム剥離で完成である。この基板を用いて液晶パネルを作製する場合は，配向膜塗布，焼成，ラビングまたは紫外線照射での配向，フレキシブルな、カラーフィルタを有する対向基板との貼合，液晶注入，封止の工程を経てパネルが作製される。

転写方式によってフレキシブル画像装置を形成する構成が「特許文献１」、「特許文献２」、「特許文献３」等に記載されている。一方、「特許文献４」には、ガラス基板の上に耐熱性の樹脂をコートし、その上に薄膜デバイスを形成する構成が記載されている。

特開２００５−８５８３０号公報 特開２００３−３１６２８１号公報 特開２００４−１６５６７９号公報 特開２００９−２１３２２号公報

以下は、液晶表示装置の場合の問題点を例にとって説明するが、有機ＥＬ表示装置の場合も同様である。

ＴＦＴアレイが転写されたプラスチック基板は，自由に折り曲げること可能であることが期待される。しかし実際に曲率半径１５０ｍｍ以下の曲率で曲げた場合には，ＴＦＴ層に簡単に亀裂が入ってしまうという問題が生じている。

ＴＦＴ層の材料と，転写ＴＦＴ基板の構造から，亀裂の原因を考察すると，以下の説明ができる。転写ＴＦＴ基板の構成は，おおまかに３層から成っている。一番下をフレキシブルなプラスチック基板とした場合，下から二番目は粘着材で，一番上にＴＦＴ層が載っている構造である。ここでＴＦＴ層とは，ガラスより上の下地絶縁膜からＩＴＯまでの全ての層をまとめて指し示しており，具体的には，ＳｉＯ_２とＳｉＮからなる下地絶縁膜，島状ポリシリコン，層間絶縁膜，電極，有機平坦化膜，ＩＴＯのことである。

ＴＦＴ層全体は2μm程度と薄く，しかもＳｉＯ_２とＳｉＮといった破壊されやすい脆性材料で１μm程度を占めている。すなわち厚さ100μmの柔らかいプラスチック基板に，さらに柔らかくて流動性がある粘着材が乗っており，さらにその上に膜厚2μm程度の薄くて脆いＴＦＴ層が浮かんでいる状態である。つまりＴＦＴ層自身の強度が弱く，しかも固定が不十分なため，ＴＦＴ層を外側にして曲げた場合，ＴＦＴ層は引張応力に耐え切れずに亀裂が入る。また転写ＴＦＴ基板の全体が柔らかい構造のため，弱い力や衝撃で，意図しない曲げが起こり，一部分に応力が集中して ＴＦＴ層に亀裂が入る。

プラスチック基板とＴＦＴ層を貼り合わせる材料として，粘着材でなく，接着材を用いることも転写法として知られている。接着材は，弾性率が大きく硬い材料である。それを用いた場合には，衝撃や表面からの圧力には強くなる。しかし，粘着材のような応力緩和の働きが無いため，ＴＦＴ層は曲げに対してさらに弱くなってしまい，フレキシブルにならないことは，粘着材を用いた場合と同様である。

以下に、背景技術の項で述べた転写工程のうち、ＴＦＴ層をプラスチック基板に貼り付ける工程における公知技術の問題点について述べる。実際にＴＦＴ層をプラスチック基板に貼り付ける工程における、貼り合わせを行うことを考えた場合，さまざまな選択肢がある。例えば，接着材の種類として主成分は無機，有機のいずれか，硬化の方法は，溶媒の蒸発，加熱して接着するタイプ，熱硬化，ＵＶ光を照射する光硬化のいずれか，もしくは押し付けるだけで接着する感圧性接着材，いわゆる粘着材のような硬化しないタイプがある。

特に硬化の方法については，加熱やＵＶ光照射によって試料が損傷する可能性があるため，プロセス条件に大きく影響すると考えられる。また接着材の硬さ，すなわち弾性率や粘性はフレキシブル基板としての性質に影響すると考えられる。このように，ＴＦＴ層をプラスチック基板に貼り付ける工程における貼り合わせには，多くの技術的課題が存在している。

ＴＦＴ層をプラスチック基板に貼り付ける工程に関係した公知例の例として，「特許文献１」がある。「特許文献１」で記述されている課題は，転写ＴＦＴ基板では，ＴＦＴ層とプラスチック基板の間には熱膨張率の差があるため，温度が上昇するとＴＦＴ層に亀裂が入り破壊されるという内容である。

その解決方法として，ＴＦＴ層をプラスチック基板に貼り付ける工程において，接着材と粘着材の2層を重ねて用いるとしている。ＴＦＴ層側の貼り合わせには接着材を用いて，ＴＦＴ層の補強としている。プラスチック基板側には粘着材を用いて，熱膨張率の問題を解決するための応力緩和層としている。

一方，その他の公知例の殆どは，「特許文献２」あるいは「特許文献３」のように，ＴＦＴ層をプラスチック基板に貼り付ける工程を技術的課題と見なしていない。実施例で記述されているＴＦＴ層とプラスチック基板の接着では,反応硬化型，熱硬化型，紫外線硬化型などの各種の接着材や，粘着材とも言われる感圧性接着材など，何を用いても可能であり，さらにその組成も，エポキシ系，シリコーン系，アクリル系と，要するに何でも構わないとしている。

ＴＦＴアレイが転写されたプラスチック基板は，曲率半径が１５０ｍｍ以下の曲率で曲げた場合の他、温度上昇が起こった場合にもＴＦＴ層に亀裂が入ってしまう。例えば，液晶パネル作製工程においては配向膜の焼成があり，パネル作製後にはバックライトによる温度上昇などが考えられる。つまり転写ＴＦＴ基板は，曲げ，または温度上昇によって，引張られて亀裂が生じるという問題がある。

亀裂の原因については，転写ＴＦＴ基板の構造と，ＴＦＴ層の材料から，以下の説明ができる。転写ＴＦＴ基板の構成は，おおまかに3層から成り立っている。一番下をフレキシブルなプラスチック基板とした場合，下から二番目は接着材または粘着材で，一番上にＴＦＴ層が載っている構造である。亀裂の原因は，基本的にはＴＦＴ層全体が2μm程度と薄いこと，しかもＳｉＯ_２とＳｉＮといった破壊されやすい脆性材料で１μm程度を占めていることである。

ただし接着材を用いた場合と粘着材を用いる場合，または「特許文献１」の様に接着材と粘着材の積層構造の場合では，応力の発生や，亀裂発生について，部分的に異なった現象になる。

図９は，ＴＦＴ層４０とプラスチック基板１０をＵＶ硬化接着材２５で貼り合せた転写ＴＦＴ基板である。図１０は，この試料のＴＦＴ層４０を外側にして曲げたものである。外側のＴＦＴ層４０には引張応力が働き，プラスのひずみが生じている。つまり伸びている。それに対してプラスチック基板１０の内側の部分では，圧縮応力が働いて，マイナスのひずみが生じている。点線で示した中心線ＲＣは，ひずみがゼロの部分で，これより外側が引張応力で伸びている部分で，内側が圧縮応力で縮んでいる部分である。

最も外側のＴＦＴ層４０では，最大の引張応力が働いている箇所である。接着材２５は，粘着材のような粘弾性がなく硬いため，ＴＦＴ層４０と中心線の距離が大きくなり，ＴＦＴ層４０の伸び量も大きい。従って転写ＴＦＴ基板を曲げていくと，ＴＦＴ層４０の引張応力の臨界値を超えて，ＴＦＴ層４０に簡単に亀裂が入ってしまう。

次に，転写ＴＦＴ基板全体が温度上昇した場合を考える。ＴＦＴ層４０の熱膨張率は，その主成分であるＳｉＯ_２，ＳｉＮ等から判断して，高く見積もっても５ｐｐｍ／℃以下と考えられるが，接着材２５とプラスチック基板１０の熱膨張率は，通常なら10倍以上，近年開発中のフレキシブル基板でも数倍の熱膨張率となる。従って転写ＴＦＴ基板の全体が温度上昇した場合，プラスチック基板１０と接着材２５が膨張しようとするのをＴＦＴ層４０が抑えようとするため，熱応力が生じる。

しかし厚さ数μm程度のＴＦＴ層４０では，接着材２５とプラスチック基板１０の熱膨張を抑えることが出来ないため，ＴＦＴ層４０には簡単に亀裂が生じる。すなわち図９あるいは図１０の接着材２５を用いた転写ＴＦＴ基板では，曲げでも，温度上昇でも，ＴＦＴ層４０に引張応力が生じるが，ＴＦＴ層４０の補強や，応力緩和層となるものはないため，亀裂が生じやすい状態となっている。

図１１は，粘着材１１を用いた転写ＴＦＴ基板で，図１２は，ＴＦＴ層４０を外側にして曲げたものである。図９あるいは図１０の接着材２５の場合との相違は，粘着材１１が粘弾性を有するため，応力緩和層になり，曲げる速度によって中心線ＲＣの位置が異なって特定できないことである。ただし粘着材１１が伸びやすいことから，ある曲率半径で曲げた時の中心線ＲＣは，図１０の接着材２５の時より内側に来ることと，ＴＦＴ層４０に生じる引張応力が小さくなることが予想できる。

しかしＴＦＴ層４０が薄くて臨界値が低いため，ＴＦＴ層４０の亀裂が生じ易いのは，接着材２５を用いた図９あるいは図１０と同様である。一方，温度上昇の場合には，一般的には温度変化の速度が緩やかなことが多いのと，粘着材１１の粘性の低下のため，応力緩和層としての効果が高い。すなわち図１０あるいは図１１の粘着材１１を用いた転写ＴＦＴ基板では，粘着材１１が応力緩和層になるため，接着材２５の場合に比較すれば温度上昇に強くなる。

しかし曲げに対しては効果が小さく，亀裂が生じやすいことは変わらない。またその構造が，柔らかいプラスチック基板１０に，さらに柔らかくて流動性がある粘着材１１が乗っており，さらにその上に膜厚数μm程度の薄くて脆いＴＦＴ層４０が，浮かんでいる状態である。従って，転写ＴＦＴ基板の表面に局所的圧力が加わった場合や，持ち運びなどで意図しない曲げが起こった場合などに対しては，極端に弱くなるという欠点がある。

図１３は，「特許文献１」の転写ＴＦＴ基板で，接着材２５と粘着材１１を積層して用いている。図１４は，ＴＦＴ層４０を外側にして曲げたものである。この場合の粘着材１１も，ある程度の応力緩和層として働くが，その外側の接着材２５とＴＦＴ層４０にプラスのひずみが生じて引張応力が生じる。しかし，弾性率の高い接着材２５を用いれば， ＴＦＴ層の補強となるため，ＴＦＴ層の亀裂発生を妨げる効果がある。

次に温度上昇の場合であるが，熱膨張率の小さいＴＦＴ層４０に対して，接着材２５と粘着材１１とプラスチック基板１０の全てが１０倍以上の大きい熱膨張率を持つ。従って転写ＴＦＴ基板の温度上昇の場合には，薄いＴＦＴ層４０のみで，接着材２６と粘着材１１とプラスチック基板１０の３層の熱膨張を抑える必要がある。しかし，粘着材１１の粘性が極端に小さくて液体のような流動性がある場合を除いて，それは不可能であり，ＴＦＴ層４０に直ぐに亀裂が生じてしまう。

以上で説明したように，図９から図１４のいずれの構造においても，曲げや温度上昇によってＴＦＴ層４０に簡単に亀裂が生じるため，亀裂防止手段が必要である。ＴＦＴ層４０の亀裂を防ぐためには， ＴＦＴ層自体を引っ張りに強い性質にするという対策が当然有効である。しかし、ＴＦＴ層４０を構成する材料は特性、プロセス等によって限定されるため、ただちに有効な手段が取れない。

したがって、本発明の課題は、ＴＦＴ層４０の構成材料を変えずに、ＴＦＴ層４０とプラスチック基板１０を接着する新規な構造によって、ＴＦＴ層４０に亀裂の生じにくい、信頼性の高いフレキシブル表示装置を実現することである。

本発明は以上のような課題を解決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にＴＦＴ層が形成されたＴＦＴ基板を有する表示装置であって、前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記ＴＦＴ層側に存在することを特徴とする表示装置。

（２）前記グラスファイバの屈折率は、前記粘着材と同じ屈折率であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（３）前記グラスファイバは、前記プラスチック基板の主面と平行方向にランダムに存在していることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（４）前記グラスファイバは、前記プラスチック基板の主面と平行方向網目状に存在していることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（５）前記ＴＦＴ層における半導体はｐｏｌｙ−Ｓｉによって形成されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（６）プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にプラスチックフィルムが形成され、前記プラスチックフィルムの上にＴＦＴ層が形成されたＴＦＴ基板を有する表示装置であって、前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記プラスチックフィルム側に存在することを特徴とする表示装置。

本発明によれば、転写ＴＦＴ層とプラスチック基板の間を通常の粘着材層とグラスファイバ入りの粘着材層の複数の層で接着するので、形成されたフレキシブル表示装置を曲率半径１５０ｍｍ以下で曲げても転写ＴＦＴ層に亀裂が入らないので、曲げに強いフレキシブル表示装置を実現できる。

また、ＴＦＴ層に対する熱膨張による応力が、グラスファイバ入りの粘着材層によって抑えられるので、温度変化に対してもＴＦＴ層の亀裂を防止することが出来、信頼性の高いフレキシブル表示装置を実現できる。

転写方式を用いたＴＦＴ基板の断面図である。 転写方式によるＴＦＴ基板を形成する工程図である。 実施例１によるＴＦＴ基板の断面図である。 実施例１によるＴＦＴ基板を湾曲させた断面図である。 グラスファイバを分散させた粘着材層の模式図である。 網目状に形成したグラスファイバを有する粘着材層の模式図である。 実施例２によるＴＦＴ基板の断面図である。 転写の途中工程の状態におけるＴＦＴ基板の断面図である。 従来例によるＴＦＴ基板の断面図である。 図９を湾曲させた状態を示す断面図である。 他の従来例によるＴＦＴ基板の断面図である。 図１１を湾曲させた状態を示す断面図である。 さらに他の従来例によるＴＦＴ基板の断面図である。 図１３を湾曲させた状態を示す断面図である。

本発明の具体的な構成を説明する前に、本発明に至った経緯を図８を用いて説明する。図８は、保護フィルム８０を剥離する前の状態，すなわち転写ＴＦＴ４０に保護フィルムが付いている状態で，下からプラスチック基板１０，粘着材１１，ＴＦＴ層４０，保護フィルム８０の構造となっている。この構造が，亀裂に強い構造であった。ここで保護フィルム８０とは，ＴＦＴ層４０をフッ酸系エッチング液から保護するために，転写プロセスの最初に付けるものである。

この試料の保護フィルム４０を外側にして曲げた場合には，粘着材１１は応力緩和層になって引張応力を弱める働きがある。一方，保護フィルム８０は，ＴＦＴ層４０に亀裂が入らないような補強の役目を果たしていた。すなわちＴＦＴ層４０の引張が緩和されるための応力緩和層と，引張に対する補強層の２層があると効果的ということである。ただし実際の転写ＴＦＴ基板では，保護フィルム８０を外して使用するため，同じ構造にすることはできない。

さらに実際には，転写ＴＦＴ基板の温度上昇の対策も必要となる。従って，応力緩和と補強の２つの仕組みを導入して，曲げと温度上昇に強い転写ＴＦＴ基板を作製することが出来る。本発明では、プラスチック基板１０とＴＦＴ層４０を接着する接着層１３を、通常の粘着材の層１１と、グラスファイバが分散された粘着材層１２の２層によって形成し、ＴＦＴ層４０に対して、応力緩和と補強の２つの効果を得ている。以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

以下は液晶表示装置を例にとって説明するが、有機ＥＬ表示装置にも適用することが出来る。図１は本発明が適用される液晶表示装置におけるＴＦＴ基板の例を示す断面図である。図１において、プラスチック基板上に接着層１３を介してＴＦＴ層が配置されている。接着層１３は粘着材層１１とグラスファイバ入りの粘着材層１２から形成されている。グラスファイバ入り粘着材層１２はＴＦＴ層４０側に、通常の粘着材１１はプラスチック基板側に形成されている。グラスファイバ入り粘着材層１２はＴＦＴ層４０に対する応力緩和と補強の役割を有している。

グラスファイバ入り粘着材層１２の上にはエッチング停止層１０１が形成され、エッチング停止層１０１の上には下地絶縁膜１０２が形成されている。下地絶縁膜はＳｉＮ層とＳｉＯ_２層の２層で形成されることが多い。下地絶縁膜１０２の上には、ｐｏｌｙ−Ｓｉによる半導体層１０３が形成されている。半導体層１０３はゲート電極１０５の下側において、ＴＦＴのチャネル層を形成するものであるが、ゲート電極１０５をマスクとしてイオン打ち込みを行なうことによってソース領域Ｓおよびドレイン領域Ｄが形成される。

半導体層１０３の上にはゲート絶縁膜１０４が形成され、ゲート絶縁膜１０４の上にはゲート電極１０５が形成されている。ゲート電極１０５の上には層間絶縁膜１０６が形成され、層間絶縁膜１０６の上には、ドレイン電極１０７おおよびソース電極１０８が形成されている。このようにして形成されたＴＦＴを保護するために、ＳｉＯ_２あるいはＳｉＮ等で形成された無機パッシベーション膜１０９が形成される。

無機パッシベーション膜１０９の上には、平坦化膜を兼ねた有機パッシベーション膜１１０が形成される。有機パッシベーション膜１１０は平坦化膜を兼ねるので、２ミクロン程度に厚く形成される。有機パッシベーション膜１１０の上にはＩＴＯによって画素電極１１１が形成され、画素電極１１１を覆って配向膜１１２が形成される。

図１に示すＴＦＴ基板に対向してカラーフィルタ等が形成された対向基板を所定の間隔をおいて配置し、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封入することによって液晶表示装置が完成する。

また、有機ＥＬ表示装置では、図１における画素電極１１１および配向膜１１２の代わりに、下部電極、有機ＥＬ発光層、上部電極を配置してＴＦＴ基板が完成する。その後、有機ＥＬ発光層を水分から保護するために、対向基板をＴＦＴ基板に対向して配置し、内部を気密に保って有機ＥＬ表示装置が完成する。図１に示すようなＴＦＴは画素毎に形成され、したがって、ＴＦＴはアレイ状にＴＦＴ基板に形成される。

転写法によるＴＦＴ基板の製造方法は図２に示すとおりである。図２（ａ）において、ガラス基板３０上に，エッチング停止層１０１とＴＦＴ層４０を順番に形成する。ただしここでＴＦＴ層４０とは,ＳｉＯ_２などの下地絶縁膜１０２から，島状ポリシリコン１０３，層間絶縁膜１０６，ゲート電極１０５、ドレイン電極１０７、ソース電極１０８，無機パッシベーション膜１０９、有機平坦化膜１１０，ＩＴＯ電極１１１等を，全てをまとめて表している。

エッチング停止層１０１は，後の工程におけるガラスエッチングのときに，ＴＦＴ層４０がエッチングされないように設けたもので，フッ酸系のガラスエッチング液に溶けない物質が用いられる。例えば、Ｍｏ，Ｗ，ａ−Ｓｉ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンなどが使用できるが、不透明な材料の場合には，ガラスエッチング後に別のエッチング液で選択除去する必要がある。

図２（ｂ）に示すように、ガラスエッチングに備えてＴＦＴを保護するために、保護フィルム用粘着材９０が形成された保護フィルム８０を用意し、ＴＦＴ層４０に貼り付ける。保護フィルム用粘着材９０は例えば、低温環境において粘着力が無くなり、剥離可能なものが用いられる。

図２（ｃ）に示すように、保護フィルム８０によってＴＦＴ層４０を保護した後、ガラスのエッチング液によってガラス３０を除去する。ガラス３０のエッチング液には例えばフッ酸系のエッチング液が使用される。ＴＦＴ層４０はエッチング停止層１０１および保護フィルム８０によってエッチング液から保護される。図２（ｃ）の状態は厚さ数μｍのＴＦＴ層４０が保護フィルム８０に張り付いた状態となっている。

次に図２（ｄ）に示すように、ＴＦＴ層４０のエッチング停止層１０１側に、すなわち、ガラス基板があった側に接着層１３を介してプラスチック基板１０を貼り付ける。接着層１３は２層の粘着材によって形成されている。ＴＦＴ層に近い層はグラスファイバ入り粘着材層１２となっており、プラスチック基板に近い方は通常の粘着材層１１となっている。

次に図２（ｅ）に示すように、保護フィルム８０を剥離する。本実施例での，保護フィルム８０は低温で粘着力が低下する材料で固定されているため，冷却で剥離が可能となる。その他にも，容易に剥離可能な保護フィルムとして，有機溶剤溶融性の接着材使用のタイプや，加熱または紫外線照射で剥離可能なタイプなどを用いることができる。

保護フィルム８０を剥離した時点で，有機パッシベーション膜１１０と画素電極１１１を含むＴＦＴ層４０が，プラスチック基板４０に転写されたことになる。その後、配向膜等１１２を塗付する。配向膜１１２は１８０℃程度で焼成し、ラビングまたは光配向によって配向する。なお、配向膜１１２の塗布と焼成は図２（a）の工程の後で、図２（ｂ）の工程の前で行っても良い。配向膜１１２の焼成は１８０℃程度で行われるので、ＴＦＴ層４０に亀裂が発生する危険があるからである。

図３は，本発明の典型的な転写ＴＦＴ基板の断面図で，図４は，ＴＦＴ層４０を外側にして曲げたものである。ＴＦＴ層４０とプラスチック基板１０を貼り合わせるために，接着層１３を用いている。接着層１３はグラスファイバが分散された粘着材層１２と通常の粘着材層１１の２つの層に分かれている。ＴＦＴ層側にはグラスファイバ入り粘着材層１２が配置され、粘着材がグラスファイバに固定されているので，面内方向の伸びや熱膨張が，グラスファイバに制限される構造になっている。プラスチック基板に接した粘着材１１には，グラスファイバ１５は混ぜられていない。

粘着材とは感圧性接着材とも呼ばれるもので，高粘性の液体またはゲル状固体の特徴を有する接着材で，硬化しない状態で用いるものをいう。材質は，耐熱，耐寒性が高くて，幅広い温度に対応し，しかも耐薬品性の高いシリコーン系を用いることが望ましい。

図３および図４のＴＦＴ層４０の厚さは３μｍ以下，プラスチック基板は50μｍから２００μｍの範囲である。粘着材層の厚さは、グラスファイバ入りの粘着材層１２、通常の粘着材層１１とも各々が５μｍから３０μｍである。

図３の転写ＴＦＴ基板から液晶パネルを作製する場合，粘着材層１１、１２とプラスチック基板１０は，可視光を透過する材料である。その他の画像表示素子で透過光を必要としない場合，着色していても問題ない。プラスチック基板１０にはＳｉＯ_２またはＳｉＮのバリア膜が付いている場合もあるが、本発明の効果には影響は無い。基板１０にプラスチック基板ではなく、金属基板を用いた場合でも図３の構成は同様である。

図３の転写ＴＦＴ基板の作製方法は，図２で説明した技術内容と同じ工程である。すなわち，（１）ＴＦＴ層４０の形成，（２）保護フィルム８０の貼り付け，（３）支持基板３０の除去（例えばガラスエッチング），（４）ＴＦＴ層４０とプラスチック基板１０の貼り合わせ，（５）保護フィルム８０の剥離である。（４）のプラスチック基板の貼り合わせにおいて，グラスファイバ入り粘着材層１２と通常の粘着材層１１の両方を使用することが本発明の特徴である。

接着層１３には，グラスファイバ入り粘着材層１２と，グラスファイバ無しの通常の粘着材層１１を積層して用いる。または，あらかじめグラスファイバが片面に偏って混ぜられた粘着材を使用する。いずれの方法を用いてもよい。

図３の典型的な転写ＴＦＴ基板の効果は，曲率半径１５０ｍｍ以下で曲げたときと，温度上昇のときに，ＴＦＴ層の亀裂を防止できることである。粘着材のグラスファイバが混ざった部分では，グラスファイバと粘着材が一体化しているため，面内方向のひずみや熱膨張が，グラスファイバによって制限される。従って，この転写ＴＦＴ基板のＴＦＴ層４０を外側にして曲げた場合や，温度上昇で基板が膨張した場合には，グラスファイバ入りの粘着材層１２の部分が補強材になって，ＴＦＴ層４０に対する熱膨張によるストレスを弱める。

またプラスチック基板１０側のグラスファイバ無し部分の粘着材層１１も，応力緩和層となって引張応力を弱める働きをする。すなわち，二つの効果でＴＦＴ層４０の曲げに対する強度を高め、また、熱膨張によるストレスに対する強度を高める。また液晶パネル作製工程における，カラーフィルタの貼り合わせや，端子の接続といった工程で，ＴＦＴ層の表面に局所的な圧力が加えられる場合がある。このようなときでも，グラスファイバ入り粘着材層１２がＴＦＴ層４０を補強するため，粘着材層１１を単体で使用した場合のような極端な強度不足にはならない。

グラスファイバ１５は，転写ＴＦＴ基板の面内方向の引っ張りや熱膨張を抑える働きをするため，繊維は面内方向に伸びている必要がある。図５はグラスファイバ１５の形状で，サブミクロンの直径の繊維が無秩序に練りこまれている。グラスファイバ１５はプラスチック基板の主面と同じ方向に配置している。図５のグラスファイバ１５は短く、曲がっていないが，長く曲がった繊維が絡まっていた方が効果的である。グラスファイバ１５の直径はサブミクロンから数10μｍで、長さは１ｍｍ以上で長いほど良い。グラスファイバ１５は束になっていても良い。また図６のように，網目状に織り込まれていてもよい。なお、グラスファイバの屈折率は、光の散乱を防止するために、粘着材と同じ屈折率であることが望ましい。

グラスファイバ１５のガラスは、可視光に対して透明で、粘着材と等しい屈折率である。したがって、酸化ケイ素を主成分とするガラスが最適である。但し、液晶表示パネル以外の用途ならば、ヤング率が大きく、熱膨張係数が小さいガラス質であればよく、繊維強化プラスチックに用いられる、炭素繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、金属繊維等を使用することも出来る。

以上で本発明の基本構造について説明したが、本発明の趣旨の範囲で構造の変化は許容される。例えば、ヤング率が２００ＭＰａ以下というように、軟らかい接着材の場合、弱い力で伸び縮みするために、粘着材と同様の効果を見込むことが出来る。すなわち、この場合、軟らかい接着材にグラスファイバを混入させることになる。

なお、例えば、ヤング率が５００Ｍｐａというように、基板が軟らかい場合には、グラスファイバが粘着材全体に混入されていてもよい。

図７は本発明の第２の実施例を示す断面図であり、実施例１とは別形態の転写ＴＦＴ基板の実施例である。ＴＦＴ層４０の下に厚さ30μm以下のプラスチックコーティング層２０が形成されており，プラスチック基板１０との貼合せは，図１の典型的な転写ＴＦＴ基板と同様に、グラスファイバが混ざった粘着材層１２と粘着材のみの層１１で形成されている。

図７の転写ＴＦＴ基板の作製方法として，2とおりの転写方法が考えられる。一つ目は，支持基板にＴＦＴ層を作製する前に，あらかじめ支持基板上に数１０μmの薄いプラスチック層を載せた後にＴＦＴ層を作製し，ＴＦＴ層とプラスチック層を，同時にプラスチック基板に転写する方法である。

例えば「特許文献４」では，転写ＴＦＴ基板作製プロセスの工程において，ＴＦＴ層の形成の前に厚さ３０μm以下のプラスチックコーティング層を形成し，その上にＴＦＴ層を形成している。その支持基板の除去は，光照射でプラスチックコーティング層を支持基板から剥離させる方法を用いている。

この一つ目の作製方法のプラスチックコーティング層の目的は， ＴＦＴ層から支持基板を容易に除去するためのものである。ただし耐熱温度が低いため，４００℃以上の高温でＴＦＴ層４０を作製できなくなる。従ってこの転写ＴＦＴ基板のＴＦＴは，ポリシリコン以外の材料，例えばアモルファスシリコンを用いている。

図７の転写ＴＦＴ基板の構造においては，温度上昇時にプラスチックコーティング層２０に熱応力が生じる。しかしグラスファイバ入り粘着材層１２を用いることで，プラスチックコーティング層２０の両側を，ＴＦＴ層４０とグラスファイバ入り粘着材１２が抑えて，膨張を抑制できるようになる。

図７の転写ＴＦＴ基板の，もう一つの作製方法は，支持基板にＴＦＴ層４０を作製して，さらにＴＦＴ層４０から支持基板を除去した後に，ＴＦＴ層４０にプラスチックコーティング層２０を作製する方法である。つまり図２に示すＴＦＴ基板の転写プロセスにおいて，図２（ｃ）の支持基板除去と図２（ｄ）のプラスチック基板貼合の間にプラスチックコーティング層作製を行うという方法である。

二つ目の作製方法のプラスチックコーティング層の目的は，ＴＦＴ層４０の補強をより強力にするものである。曲げた時のＴＦＴ層４０の引張応力を考えると，プラスチックコーティング層２０は，薄く，硬くて伸びない材質が好ましい。例えば厚さ５μm以下で，最低でもヤング率１ＧＰａ以上が望ましい。

二つ目の作製方法のプラスチックコーティング層２０には，転写ＴＦＴ基板の温度上昇で熱応力が生じる。ＴＦＴ層４０とグラスファイバ入り粘着材が両側を挟んで膨張を抑制する効果は，一つ目の作製方法の場合と同様である。

二つ目の作製方法のプラスチックコーティング層２０には，ＴＦＴ層４０を補強する硬さがあれば，どのようなタイプのプラスチックコーティング層２０でも構わない。例えば熱や化学反応で硬化する接着材も使用可能である。ただし，加熱による損傷などを考慮すると，ＵＶ硬化型接着材が機能的，コスト的に最も優れている。

ＵＶ硬化型接着材の種類は，アクリルオリゴマーがラジカル重合で硬化するタイプと，エポキシオリゴマーがカチオン重合で硬化するタイプがある。ベースのオリゴマーの他に，反応性希釈剤，光重合開始剤，増感剤，充てん剤が添加されて使用する。一般的には，エポキシ系の方が硬化時の体積収縮が少なく，耐熱性が高いため，本発明の使用には望ましい。

二つ目の作製方法のプラスチックコーティング層２０の作製方法を，ＵＶ硬化型接着材を例にして説明する。図２（ｃ）の工程で支持基板を除去した保護フィルム付ＴＦＴ層４０に，液状のＵＶ硬化型接着材を塗布する。塗布にはバーコーターや，スピンナーを用いて，膜厚を均一にする。ＵＶ光を照射して硬化させる。ここで表面の硬化が進みにくい場合，ＵＶ硬化接着材が硬化した後でも剥離可能なシートを被せる方法もある。硬化したＵＶ硬化型接着材に，グラスファイバ入り粘着材１２、通常の粘着材１１と，プラスチック基板１０を，順番に貼り合わせる。また，あらかじめプラスチック基板１０に粘着材層１１と,グラスファイバ入り粘着材層１２を貼り合わせた後に，ＵＶ硬化型接着材に貼り合わせても構わない。

１０…プラスチック基板、 １１…粘着材層、 １２…グラスファイバ入り粘着材層、 １３…接着層、 １５…グラスファイバ、 ２０…プラスチックコーティング層、 ２５…ＵＶ硬化接着材層、 １２…グラスファイバ入り粘着材層、 ３０…ガラス基板、 ４０…ＴＦＴ層、 ８０…保護フィルム、 ９０…保護フィルム用粘着材、 １０１…エッチング停止層、 １０２…ゲート電極、 １０３…半導体層、 １０４…ゲート絶縁膜、 １０５…下地絶縁膜、 １０６…層間絶縁膜、 １０７…ドレイン電極、 １０８…ソース電極、 １０９…無機パッシベーション膜、 １１０…有機パッシベーション膜、 １１１…画素電極、 １１２…配向膜、 Ｄ…ドレイン領域、 ＲＣ…湾曲中心線、 Ｓ…ソース領域。

Claims (10)

1. プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にＴＦＴ層が形成されたＴＦＴ基板を有する表示装置であって、
   前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、
   前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記ＴＦＴ層側に存在することを特徴とする表示装置。
2. 前記グラスファイバの屈折率は、前記粘着材と同じ屈折率であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記グラスファイバは、前記プラスチック基板の主面と平行方向にランダムに存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記グラスファイバは、前記プラスチック基板の主面と平行方向網目状に存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記ＴＦＴ層における半導体はｐｏｌｙ−Ｓｉによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にプラスチックフィルムが形成され、前記プラスチックフィルムの上にＴＦＴ層が形成されたＴＦＴ基板を有する表示装置であって、
   前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、
   前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記プラスチックフィルム側に存在することを特徴とする表示装置。
7. プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にＴＦＴ層が形成されたＴＦＴ基板を有し、前記ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、
   前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記ＴＦＴ層側に存在することを特徴とする液晶表示装置。
8. プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にプラスチックフィルムが形成され、前記プラスチックフィルムの上にＴＦＴ層が形成されたＴＦＴ基板を有し、前記ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、
   前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記プラスチックフィルム側に存在することを特徴とする液晶表示装置。
9. プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にＴＦＴ層が形成され、前記ＴＦＴ層の上に有機ＥＬ発光層が形成されたＴＦＴ基板を有する有機ＥＬ表示装置であって、
   前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、
   前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記ＴＦＴ層側に存在することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
10. プラスチック基板の上に接着層が形成され、前記接着層の上にプラスチックフィルムが形成され、前記プラスチックフィルムの上にＴＦＴ層が形成され、前記ＴＦＴ層の上に有機ＥＬ発光層が形成されたＴＦＴ基板を有する有機ＥＬ表示装置であって、
    前記ＴＦＴ層は、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ドレイン電極、ソース電極を含み、
    前記接着層は粘着材層とグラスファイバを含む粘着材層とから構成され、前記粘着材層は前記プラスチック基板側に存在し、前記グラスファイバを含む粘着材層は前記プラスチックフィルム側に存在することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

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